沁水煤田趙莊勘查區太原組下段沉積環境分析

田志強

（山西省煤炭地質114勘查院，山西長治046011）

沁水煤田趙莊勘查區太原組下段沉積環境分析

田志強*

（山西省煤炭地質114勘查院，山西長治046011）

在分析以往地質資料的基礎上，通過地質填圖、鉆探、測井、化驗等勘查手段，結合區域地質資料，對區內太原組下段地層沉積環境特征進行綜合分析。太原組下段沉積環境為陸表海近岸帶的陸屑障壁—瀉湖體系，沉積相主要有障壁島、瀉湖、潮坪、潮道、沼澤和泥炭沼澤等環境。

趙莊；太原組下段；沉積環境

趙莊勘查區位于山西省沁水煤田晉城礦區高平市北部，距高平市12km。詳查階段面積215km2，地質填圖面積288km2，施工鉆孔88個，進尺48534.54m，其中報廢4718.50m/2孔；測井32038.95m/59孔；采集化驗各類樣品1182個。對本區及周邊勘查區含煤地層特征進行對比分析，從地層組合、古生物組合、古氣候、古地理等沉積環境進行分析研究。

1　地質概況

1.1構造

趙莊勘查區位于太行山隆起褶皺帶南段西側。太行山隆起褶皺帶為西緩東陡的大型復背斜隆起；北段逐漸往北變曲折，南段往南西乃至往西扭轉，總體延伸方向為N20°～30°S。它與其它隆起帶和沉降帶彼此平行，并呈雁行排列；其次二、三、四級的隆起與坳陷、褶皺與斷裂也往往形成這種雁行式的“多”字型排列。

勘查區構造受區域構造的控制；總體為走向北北東，傾向北西西，傾角5°左右的單斜構造，伴有北北東向的寬緩褶曲和小型斷裂。

1.2地層

區內主要出露的地層為二疊系的上石盒子組（P2s）和石千峰組（P2sh）。依據鉆孔資料自下而上發育有奧陶系上馬家溝組（O2s）、峰峰組（O2f），石炭系本溪組（C2b）、太原組（C3t），二疊系山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）、上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh）。其中太原組和山西組為含煤地層。本次著重分析太原組下段（K1底—K2底）含煤地層沉積環境分析。

2　沉積環境分析

2.1太原組（C3t）下段（K1底—K2底）地層沉積環境特征

厚13.81～28.10m，平均21.19m，厚度變化較大。主要有灰白色細粒石英砂巖，深灰—灰黑色粉砂巖、泥巖、鋁質泥巖、煤層及1～3層不穩定的石灰巖組成，泥巖中含黃鐵礦結核，具水平紋理。該段頂部含全區可采的15號煤層，主要發育于陸表海近岸帶的陸屑障壁—瀉湖體系，沉積相主要有障壁島、瀉湖、潮坪、潮道、沼澤和泥炭沼澤等環境（圖1）。

K1砂體：厚0～7.20m，平均1.98m。平面上呈北東向延伸的帶狀、孤島狀、剖面上為透鏡狀，東、西部缺失。巖性為灰白色細粒石英砂巖，分選好，顆粒呈圓狀或次圓狀，硅質膠結，含大量黃鐵礦結核，為北東向延伸的障壁島環境（圖2）。

16號煤層：為潮道兩側及障壁島周圍淺水沉積（圖2）。

K0石灰巖：厚0～4.30m，平均1.24m，為瀉湖沉積。

15號煤層底板：為黑色泥巖，偶見黃鐵礦。為瀉湖、沼澤沉積。

15號煤層：厚1.94～5.92m，平均3.95m；原煤硫分（St，d）1.17%～7.40%，平均3.73%，為高硫煤，夾矸一般2～4層，結構復雜，為全區穩定可采煤層。屬障壁瀉湖充填發育起來的濱岸泥炭沼澤環境。

15號煤層頂—K2底：15號煤層頂板在南部邊緣為K2石灰巖，而在2001-2201-2501-2802一線以北為瀉湖相的泥巖、泥質石灰巖，厚1.12～6.78m，平均3.66m，之上則發育的14號煤層，為瀉湖、泥炭沼澤環境組成。

2.2太原組（C3t）下段（K1底—K2底）沉積環境分析

中晚石炭世為熱帶雨林氣候，古植物是一個以真蕨、種子蕨、石松、楔葉和科達為主的植物組合，石灰巖地層中古動物群主要包括蜓、有孔蟲、單體四射珊瑚、蜿足和牙形刺等，是一個典型的熱帶淺海動物群。

本溪期沉積起到了奧陶系石灰巖平行不整合侵蝕界面上填平補齊的作用，為太原期的沉積提供了廣闊平坦的濱海平原環境，當古河流從北西向陸源區攜帶泥、砂堆積于海濱地帶，受沿岸流、潮汐流和海浪沖刷的強烈改造重新分布，即形成平行于海岸的K1障壁島砂體。16號不可采煤層則發育主障壁島后靠陸一方，潮汐通道的淺水地帶。在障壁島后地帶，為閉流瀉湖，其水體相對較為平靜沉積形成含大量黃鐵礦、菱鐵礦結核的泥巖、砂質泥巖等細粒的沉積物，靠海一方水體相對較深，碎屑供應不豐富處則形成K0石灰巖。隨古河流方向的不斷變遷，水動力逐漸減弱，障壁、瀉湖被充填、淤淺，經岸流、潮汐流、海浪沖刷和河流沉積的相互作用，海岸線方向由北東向轉為東西向。當發生由北向南的海退，在廣闊平坦的海濱平原上氣候濕潤，適宜植物生長，發育了大面積森林沼澤，持續泥炭沼澤化形成全區穩定可采的15號煤層，由于處于濱海地帶，受海水潮汐的影響，故煤層含硫較高。2001-2201-2501-2802一線以南發生海侵終止了15號煤層的聚積，以北則因15號煤層覆水相對較淺，水體較為平靜，懸浮質或灰質沉積形成泥巖或泥灰質石灰巖頂板，由于沉積基底的變化，形成地勢南高北低，其沉積厚度由南至北逐漸增厚的趨勢（圖3），待充填淤淺發生瀉湖化，繼續發生泥炭沼澤，該時期由于南部地勢較高，成煤作用不強，因此，14號煤層向南逐漸變薄尖滅，形成較穩定局部可采煤層，其煤層尖滅線與古地理海岸線平行。之后大面積地接受以K2石灰巖代表的大規模海侵，終止了14號煤層的聚積，結束本段的沉積。

3　結語

沁水煤田趙莊勘查區主要含煤地層太原組下段沉積環境為陸表海近岸帶的陸屑障壁—瀉湖體系，沉積相主要有障壁島、瀉湖、潮坪、潮道、沼澤和泥炭沼澤等環境。出現3次泥炭沼澤相形成煤層聚積環境，其中以廣闊平坦的海濱平原上發育持續泥炭沼澤，形成15號煤層厚度大分布廣，為全區穩定可采煤層；14號煤層發育于中北部，南部尖滅，為較穩定局部可采煤層；16號煤層僅在中南部東西向潮道兩側局部聚積，為不穩定不可采煤層。煤層展布與沉積相的分帶性具有良好的一致性。

［1］武鐵山，等.山西省區域地質志［M］.北京：地質出版社，1989：140-173.

［2］程保洲，等.山西晚古生代沉積環境與聚煤規律［M］.太原：山西科學技術出版社，1992：94-96.

［3］韓美蓮，王真奉，劉海燕，等.華北地區晚石炭世巖相古地理特征及聚煤規律研究［J］.中國煤炭地質，2013，25（12）：12-15.

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A

1004-5716（2016）06-0171-03

2015-06-10

2015-06-11

田志強（1962-），男（漢族），山西孝義人，工程師，現從事煤田地質工作。