南票煤田成煤古地理環境與聚煤特征分析

陳端 陳愛華

摘要：通過對南票煤田地質概況及含煤地層展開分析，總結了南票煤田的聚煤特征，還原了該區成煤古地理環境，對該區煤炭資源的持續開發和外圍找礦工作具有指導意義。

關鍵詞：南票煤田；古地理；聚煤特征

1.引言

南票煤田位于遼寧省葫蘆島市境內，呈北東-南西向帶狀分布，屬于華北覆煤區。華北賦煤區二疊系含煤地層屬于典型的地臺沉積，沉積建造發育于巨型克拉通盆地內，晚古生代海水從東或南東部侵入盆地，形成范圍廣闊、坡度極緩的濱岸沉積盆地。

2.地質概況

2.1礦區構造

南票煤田位于華北地臺的東北部（Ⅰ），燕遼臺褶帶（Ⅱ），遼西凹陷（Ⅲ），金嶺寺～羊山盆地的東南翼，與頭臺子～黃土坎～楊家杖子斷隆帶接界。主要有3個構造層組成：①侏羅系向斜構造層；②奧陶系、石炭系、二疊系單斜構造層，傾向北西，傾角20°～70°；③奧陶系以前地層。斷裂構造有兩組：一組走向北西，傾角70°～80°的正斷裂；另一組走向北東的逆沖斷裂，傾角50°～76°，表現為二疊系含煤地層重復出現。

2.2地層

該區地層由老到新有：薊縣系、青白口系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系、第四系組成。

（1）薊縣系霧迷山組：黑灰色燧石條帶，結核，燧石層灰巖。

（2）青白口系景兒峪組：紫紅色板狀灰巖，含礫石英砂巖，與霧迷山組呈平行不整合接觸。

（3）寒武系下統饅頭組：紫紅色片狀泥巖，夾黃色結晶灰巖。與景兒峪組呈平行不整合接觸。

（4）奧陶系中統馬家溝組：深灰色薄層～中厚層細粒泥晶灰巖，頂部夾薄層生物屑灰巖。

（5）石炭系下統本溪組：由灰黑色頁巖、灰色鋁土頁巖夾薄層細粒石英砂巖，局部夾礫巖扁豆體，底部具一層灰巖成分的鈣質膠結的礫巖，與奧陶系馬家溝組呈平行不整合接觸。

（6）石炭系上統太原組：砂巖與頁巖互層，夾泥灰巖和煤層，與下伏本溪組呈整合接觸。

（7）二疊系下統山西組：下部為黃綠色、灰綠色含礫砂巖、頁巖；上部為灰黃色薄層、中厚層粗粒長石砂巖、黑色頁巖夾煤線，與太原組整合接觸。

（8）二疊系下統石盒子組：灰白色粗砂巖、黑色泥巖、石英質礫巖、灰色紫色鋁土巖，含可采煤層，與山西組呈平行不整合接觸。

（9）侏羅系下統南票組：灰白、灰綠色凝灰質砂巖，砂礫巖，砂質泥巖，含可采煤層，但灰分高。

（10）第四系：礫石層，棕紅色粉砂質粘土，黃色粘土，河床礫石，褐黑色粘質砂土。

3.含煤地層

南票煤田主要含煤地層有上石炭統太原組、下二疊統山西組、石盒子組。

3.1太原組

太原組為本煤田主要含煤地層。分上下兩段，上段含6、7二個煤組，以煤層分布廣，厚度大，厚度變化亦大，層數多為特征。下段為砂巖段。

①上段：以泥巖，砂質泥巖，鋁土巖和煤層為主，個別鉆孔見薄層泥灰巖。局部地區夾砂巖和礫巖。就整個煤田而言，6煤組全區均有賦存，且普遍可采。6煤組和7煤組以泥巖、砂泥巖、鋁土巖及礫巖分開。7煤組沉積不穩定，沿走向時有變薄尖滅現象。

②下段：以中粒長石石英砂巖為主，灰白色含少量云母片，含鐵質結核及條帶，厚層狀，泥質膠結。

3.2山西組

山西組與下伏太原組地層呈不整合接觸。全煤田均有沉積，分上下兩段。上段為含煤段，以黑色泥巖，砂泥巖和粉砂巖為主，含有3、4、5三個煤組。下段為礫巖段，為灰綠色燧石細礫巖夾中、細砂巖，粉砂巖，凝灰巖、泥質、粘土質膠結，具楔狀交錯層理，含菱鐵礦結核。3煤組是山西組主要可采煤層。4煤組僅在中部發育，其他地段沉積變薄或尖滅。5煤組煤層大部可采。

3.3石盒子組

石盒子組以平行不整合沉積在山西組地層之上。全組地層厚度，東部0.66m～21.65m，西部8.47m～111.62m。發育1、2兩個煤組，1煤組沉積范圍小，個別孔見可采煤層，其他地區零星沉積薄煤層或炭泥巖層。2煤組含蘆木化石及少量菱鐵礦結核，零星分布僅局部可采（圖1）。

4.層序地層格架

中奧陶世以后，華北地臺受加里東運動影響，整體隆升經受長期剝蝕、夷平和準平原化，造成基底面平緩，海水浸出頻繁，形成海陸交替型沉積和陸地河湖相沼澤砂、頁巖含煤沉積建造。在華北晚古生代沉積建造內，根據區域不整合面及局部地區角度不整合（風化殼）、缺失的生物帶、海侵方向沉積體系轉換面、陸表海低水位席狀砂體及深切谷的發育等識別層序界面的準則識別出了7個層序界面，分別位于本溪組上部中間鋁質巖頂面與8煤頂板礫巖底面、8煤頂板黑色泥巖頂面與7煤底部礫巖、6煤組底部礫巖、5煤組底部火山底礫巖底面、4煤組底部礫巖、3煤組底部細砂巖、2煤組底部細砂巖。

5.沉積體系與沉積相

中奧陶世之后隆起，經歷了長期的風化剝蝕，至晚石炭世地殼緩慢沉降，開始接受沉積，遭受大規模海侵后形成了廣闊的陸表海。早期經歷了局限性較強的瀉湖環境，形成了一套鐵鋁質及粘土物質沉積，之后經過多次南東方向的海侵，形成了碳酸鹽局限臺地和障壁島—瀉湖、潮坪復合沉積體系，而且局部出現中石炭世沉積。早二疊世早期，由三角洲體系向北方向過渡為陸相河流體系。南票一帶太原組、山西組含煤巖系以粗碎屑巖為主，底部為礫巖，上部為粉砂巖、泥巖及鋁土質泥巖，均含煤3組，屬近岸湖灣沼澤成煤。

在早二疊世，華北地臺陸表海進一步向南退出南票煤田，南票煤田的沉積環境由晚石炭世晚期的碳酸鹽臺地海相沉積環境逐漸變為海陸過渡相沉積環境。煤田北部構造抬升，并發育河流沉積體系；煤田南部構造運動下降，三角洲沉積體系發育，在沉積過程中產生了山西組與太原組上部連續性較好的煤層。