寧夏中衛(wèi)深井盆地中侏羅世地層沉積環(huán)境及其聚煤特征

顧建寧

（寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局，寧夏 銀川 750011）

0 前言

深井盆地位于中衛(wèi)市香山西麓,為一小型山間斷陷盆地，呈一向北東傾伏單斜構(gòu)造。深井盆地地理位置特殊，其西南寧夏與甘肅接壤，西北寧夏與內(nèi)蒙古接壤過渡區(qū)，侏羅世地層發(fā)育,是新發(fā)現(xiàn)的侏羅紀(jì)地層賦存的又一地區(qū)之一。

深井盆地中侏羅世地層發(fā)育，為一新發(fā)現(xiàn)的含煤區(qū)，對(duì)其沉積環(huán)境及其聚煤特征的研究尚屬空白，因此本文對(duì)中侏羅紀(jì)地層沉積環(huán)境及其聚煤特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

1 深井盆地地質(zhì)概況

1.1 地層

深井盆地位于北祁連造山帶東部，地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)秦祁昆地層區(qū)祁連～北秦嶺地層分區(qū)之寧夏南部地層小區(qū).主要有下古生界寒武系、上古生界石炭系、二疊系、中生界侏羅系、新生界新近系、第四系。

中侏羅世地層為主要含煤地層，該組巖性由淺灰白、淺灰色粗—細(xì)粒砂巖，淺灰色粉砂巖、灰黑色泥巖及煤層煤線組成的多韻律不等厚含煤地層，產(chǎn)植物化石。

1.2 構(gòu)造

盆地處于香山—米缽山弧形構(gòu)造帶的西部，以擠壓、走滑斷裂作用為主，主要有北西向斷裂.其傾向?yàn)槟衔鳌⒈睎|的疊瓦狀斷裂，由數(shù)條斷裂組成，具有延伸長(zhǎng)、規(guī)模大、密集分布等特點(diǎn)，次一級(jí)斷層較為發(fā)育.總體表現(xiàn)為張性。

2 沉積環(huán)境和聚煤特征

根據(jù)巖石的成因標(biāo)志和宏觀沉積特征，延安組為一套河流～湖泊三角洲～內(nèi)陸湖泊相沉積體系。按其巖性、巖相組合特征及其含煤性等，自下而上可劃分為3段（圖1）：

（1）延安組第一段（J2y1）

該段自延安組底部至6煤頂界，該巖段中下部為灰白色塊狀含礫粗砂巖、中厚層狀中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖夾薄煤層，向上變?yōu)榛疑⑸罨疑斜蛹?xì)粒砂巖、粉砂巖、中厚至巨厚煤層。本段處于凹凸不平的古地形夷平至三角洲平原階段，沉積層厚度變化大，故9煤層連續(xù)性不好。本段是本組地層中的主要含煤巖段。

圖1 延安組地層劃分及沉積示意圖

該段上部沉積粒度細(xì)、顏色深、含煤層多，炭屑、煤屑及黃鐵礦含量多，水平層理、波狀層理發(fā)育，總體處于平原狀態(tài)，具備了形成厚煤層的良好條件。其沉積層的縱向變化代表了多次抬升與下降。垂向上本巖性段可劃分為兩個(gè)亞旋回：

Ⅰ-1旋回：自延安組底界至9煤層組頂。盆地煤系初始沉積，自延安組最底部的塊狀含礫中粗粒砂巖開始，向上依次漸變?yōu)橹泻駥訝罴?xì)粒砂巖、具波狀及水平層理的粉砂巖、灰黑色泥巖及9煤層。該旋回受古地形控制，連通性差，零星廣泛分布，僅在低洼部位沉積了9煤層。該旋回層厚十幾米到二十幾米，底部比較粗，是下粗上細(xì)的短期旋回，反映出湖水進(jìn)、退積沉積過程。

Ⅰ-1旋回巖相分析：在這個(gè)期旋回中沉積了9煤層。9煤層底部沉積了比較厚的粗粒砂巖，是受當(dāng)時(shí)古地形影響，高地剝蝕、低洼填充形成的，沒有全區(qū)對(duì)比性。9煤之后發(fā)生大規(guī)模的湖侵，古地形不斷夷平、填充，盆地不斷平坦化，沉積了一些細(xì)粒碎屑物，之后又構(gòu)造抬升，沉積了粗粒砂巖，進(jìn)入了第2個(gè)旋回階段。

Ⅰ-2旋回：自9煤頂板至6煤層組頂。總體仍為一下粗上細(xì)的退積沉積序列，在前期平原發(fā)育基礎(chǔ)上，地形已趨于平原化，此亞旋回幅度和層厚比上一亞旋回大。

底部為灰白色中、粗粒砂巖夾及細(xì)粒石英砂巖，與上一亞旋回頂部巖層呈沖刷接觸。發(fā)育塊狀層理及下粗上細(xì)的粒序?qū)永怼Ｉ皫r層由東向西逐漸變厚、粒度變細(xì)，發(fā)育微斜層理，含黃鐵礦、炭屑；砂巖之上為灰色粉砂巖、灰黑色泥巖，粉砂巖多具有微波狀層理，泥巖多具水平層理，局部含炭質(zhì)較高；灰色粉砂巖、灰黑色泥巖之上沉積了8、7、6煤；6煤之上沉積了灰黑色砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，構(gòu)成了6煤層的頂板，與下一個(gè)旋回呈沖刷接觸。

Ⅰ-2旋回巖相分析：第二亞旋回砂體在垂向上多具有塊狀層理，粒序?qū)永怼臏y(cè)井曲線形態(tài)上看，曲線形態(tài)比較平直，旋回底部有指狀突起，河道特征不明顯，未見到河流相所具有的大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理，應(yīng)該是三角洲砂體，屬于短距離，快速搬運(yùn)沉積的扇三角洲沉積相。

該旋回底部普遍沉積了數(shù)米至50米余的厚層灰白色中、粗粒石英砂巖。含黃鐵礦結(jié)核，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，多為塊狀層理或向上變細(xì)的粒序?qū)永恚c下伏巖層（粉砂巖或泥巖）呈沖刷接觸。在沉積中心的深色粉砂巖、灰黑色泥巖多發(fā)育波狀層理及水平層理，顯示了沉積砂體是發(fā)育在水動(dòng)力比較弱的小型滯流水體，淺湖或滯流沼澤中。這些小型滯流水體的沉積受控于湖盆周期性的垂向震蕩運(yùn)動(dòng)，影響著湖水的進(jìn)退變遷及沉積環(huán)境的幾次重復(fù)，每次都是由薄層的扇三角洲前緣砂體沉積開始，繼而緩慢水進(jìn)沉積淺湖相粉砂巖和泥巖，之后湖泊淤淺沼澤化，在相對(duì)平靜的水體環(huán)境下，大量植物生長(zhǎng)，死亡，堆積，在淺覆水弱還原環(huán)境下形成的泥炭層，但是由于沼澤化時(shí)間較短，8、7煤層比較薄。6煤層一般厚為3～18米。6煤層組形成環(huán)境穩(wěn)定，地勢(shì)平緩，所以煤層厚度變化幅度不大，在全區(qū)有對(duì)比性；6煤層組之上為厚數(shù)米的泥巖、粉砂巖，常與下一個(gè)旋回呈沖刷接觸。

以上沉積古環(huán)境的幾次重復(fù)性構(gòu)造抬升、沉降，造成了該亞旋回下粗上細(xì)的正旋回。基本符合水進(jìn)型扇三角洲沉積相模式。

（2）延安組第二段（J2y2）

該段自6煤層頂至2煤層頂板，勘查區(qū)內(nèi)由西向東逐漸變厚。下部以灰白色中粗砂巖夾灰、灰黑色泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖為主；上部以灰、灰黑色粉砂巖、泥巖夾煤層為主。含編號(hào)煤層4層（5、4、3、2煤）。總體仍為一下粗上細(xì)的退積沉積序列。垂向上本巖性段可劃分為兩個(gè)亞旋回：

Ⅱ-1旋回：該段自6煤層頂至5煤層頂板，此旋回幅度和層厚相對(duì)其他兩個(gè)亞旋回都較大。底部為灰白色中、粗粒砂巖夾及細(xì)粒石英砂巖，與上一亞旋回頂部巖層呈沖刷接觸。發(fā)育塊狀層理及下粗上細(xì)的粒序?qū)永怼Ｉ皫r層從東西兩側(cè)向中心逐漸變薄、粒度變細(xì)，發(fā)育微斜層理，含黃鐵礦、炭屑；砂巖之上為灰色粉砂巖、灰黑色泥巖，粉砂巖多具有微波狀層理，泥巖多具水平層理，局部含炭質(zhì)較高；沉積中心附近的灰色粉砂巖、灰黑色泥巖之上沉積了5煤；5煤之上沉積了灰黑色砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，構(gòu)成了5號(hào)煤層的頂板，與下一個(gè)亞旋回呈沖刷接觸。

Ⅱ-1旋回巖相分析：此旋回中沉積了5號(hào)煤層。各種粒度的碎屑沉積與上一亞旋回的沉積物差異不大，但其底部砂體層厚度比較厚，沉積規(guī)模遠(yuǎn)比上兩個(gè)旋回的大，但其向湖盆沉積中心延伸，厚度變小、粒度變細(xì)的規(guī)律相同。砂體的沉積中心總體有向北遷移的趨勢(shì)，總的沉積環(huán)境的空間位置關(guān)系和變化趨勢(shì)并沒有改變，也是由東南側(cè)的扇三角洲前緣的遠(yuǎn)端砂體沉積向沉積中心的淺湖相過渡。從東南部的底部砂體變厚變粗的趨勢(shì)看，盆地的南邊在此期間有小幅度抬升的跡象，導(dǎo)致沉積中心北移，勘查區(qū)東南側(cè)無5煤層沉積。在該旋回底部以分流河道砂體沉積為代表的水進(jìn)之后，在沉積中心形成了扇三角洲平原，爾后在平穩(wěn)的環(huán)境里淺湖相碎屑對(duì)盆地進(jìn)一步填充、淤淺后，形成了連片的沼澤，為5煤層形成創(chuàng)造了有利條件，但由于沼澤化的靜水環(huán)境維持的時(shí)間比較短，形成的5煤層厚度比較薄。但在沉積中心附近，5煤層比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

Ⅱ-2旋回：5煤層頂至2煤層頂板，總體仍為一下粗上細(xì)的退積沉積序列，此亞旋回幅度和層厚相對(duì)其他3個(gè)旋回都較小。

底部為灰白色中、粗粒砂巖夾及細(xì)粒石英砂巖，與上一亞旋回頂部巖層呈沖刷接觸。發(fā)育塊狀層理及下粗上細(xì)的粒序?qū)永怼Ｉ皫r之上為灰色粉砂巖、灰黑色泥巖，粉砂巖多具有微波狀層理，泥巖多具水平層理，局部含炭質(zhì)較高；沉積中心附近的灰色粉砂巖、灰黑色泥巖之上連續(xù)沉積了4、3、2煤；2煤之上沉積了灰黑色砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，構(gòu)成了2煤層的頂板，與下一個(gè)旋回呈沖刷接觸。

Ⅱ-2旋回巖相分析：此旋回中沉積了4、3、2煤。各種粒度的碎屑沉積與上一旋回的沉積物差異不大，但其底部砂體層厚度比較薄，沉積規(guī)模遠(yuǎn)比上兩個(gè)中期旋回的小得多，但其向湖盆沉積中心延伸，厚度變小、粒度變細(xì)的規(guī)律相同。勘查區(qū)東部無4煤層。在該旋回底部以分流河道砂體沉積為代表的短暫水進(jìn)之后，在沉積中心形成了扇三角洲平原，爾后在平穩(wěn)的環(huán)境里淺湖相碎屑對(duì)盆地進(jìn)一步填充、淤淺后，形成了連片的沼澤，為4、3、2煤層形成創(chuàng)造了有利條件，由于沼澤化的靜水環(huán)境維持的時(shí)間比較長(zhǎng)，形成的4、3、2煤層厚度比較厚，煤層間距較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

（3）延安組第三段（J2y3）

由2煤頂至0煤頂板，該巖段厚度＞101.11m。分布于勘查區(qū)北部，南部剝蝕。巖段底部為淺灰色中～粗粒砂巖，向上為灰色粉砂巖、泥巖與中粗粒砂巖互層，粗細(xì)碎屑沉積層頻繁交替是本巖段主要特點(diǎn)。和第二巖段相比，該段巖石碎屑粒度明顯變粗，顏色變淺，有機(jī)質(zhì)含量和炭屑含量也相對(duì)減少。

該段總體向上變細(xì)。含編號(hào)煤層2層，分別為1、0煤。由下到上分兩個(gè)亞旋回。Ⅲ-1亞旋回砂體沉積不厚，局部沉積了薄煤線，主要由粗粒砂巖、細(xì)粒砂巖及薄煤線組成，Ⅲ-2亞旋回主要以粗粒和細(xì)粒頻繁互層為特征，由沖積相向上過渡為沼澤相，并形成1、0煤。

3 結(jié)論

中侏羅世之前,在廣大西北地區(qū)許多小型山間盆地已具雛形,氣候?qū)儆趦?nèi)陸亞熱帶一溫帶,但是可能普遍地勢(shì)高差較大,因此在早侏羅世只是少數(shù)較低洼地區(qū)接受著河流沼澤相沉積,不同程度地有煤生成。進(jìn)人中侏羅世,水體增加,就是說各個(gè)孤立的山間小盆地普遍成了河流湖澤,生成河流沼澤相的含煤沉積,是西北中生代的主要成煤時(shí)期。

［1］趙剛,等.寧夏中衛(wèi)市深井勘查區(qū)煤炭普查報(bào)告[R].寧夏銀川:寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局,2013.

［2］顧其昌.寧夏回族自治區(qū)巖石地層[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1996.

［3］楊雨.甘肅省巖石地層[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1996.

［4］李文國(guó).內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1997.