淺談青海省魚卡礦區三井田含煤地層沉積相類型及特征

趙宇星

（寧夏煤炭地質調查院，寧夏 銀川 750011）

1 前言

魚卡礦區三井田介于南側的綠梁山與北側的達肯大坂山之間，靠近物源區，沉積物粒度粗，且砂體沉積厚度較厚。本次根據ZK38-2鉆孔沉積相劃分及走向上鉆孔之間沉積相的對比，分析研究魚卡礦區三井田內發育的沉積相類型及特征。魚卡礦區三井田含煤地層主要發育有沖積扇、辮狀河以及曲流河三類沉積相。

2 地質背景

魚卡礦區三井田布置勘探線21條，施工鉆孔131個（見圖1）。總體構造形態為一走向近東西、向西傾伏的背斜構造即北山背斜，靠近軸部地層傾角大，向南北兩側地層傾角逐漸變小。在區域對比的基礎上，根據巖石成因標志、較大規模和較完整的湖進-湖退沉積旋回作為分界面，含煤地層自下而上共劃分出大煤溝組含煤段（J2d2）、石門溝組含煤段（J2s1）兩個含煤段。

圖1 工程布置圖

3 沉積相對比研究

（1）大煤溝組含煤段（J2d2）

出露于魚卡礦區三井田東部及中部，層序底界面為大煤溝組一段上部分流河道沖刷侵蝕面，頂界面為石門溝組含煤段底界沖刷侵蝕面。魚卡礦區三井田控制該段地層平均厚度363.51m。地層厚度由西向東變薄，與下伏大煤溝組砂礫巖段（J2d1）地層為整合接觸關系。大煤溝組含煤段巖性為灰-灰白色中厚層狀粗粒砂巖，夾有細礫巖、中細粒砂巖、粉砂巖、泥巖、炭質泥巖，含可采煤層兩層。該段地層在區內不同部位與地段其巖性、巖相特征變化均較大，巖性變化上表現為自西向東碎屑顆粒逐漸變粗，巖相變化上表現為自西向東由淺湖-湖濱沼澤相為主逐漸轉變為河流相、沖積扇相。

第28勘探線以西細碎屑巖占比例較大，含有較厚的泥巖、粉砂巖等，粗碎屑巖主要為含礫粗粒砂巖及粗粒砂巖，煤層均以薄層互層狀或煤線產出，以深-半深湖沉積至淺湖亞相為主。

第28勘探線至第30勘探線之間，以粉砂巖、泥巖、炭質泥巖和煤層沉積為主，為濱湖地帶亞相，是湖泊發育到一定的時期由淤泥沉積形成的極淺水區或位于湖泊的邊緣地帶。濱湖地帶亞相有利于煤層發育，且厚度大，結構較簡單。

第30勘探線以東至第42勘探線除粗粒砂巖比例逐漸增加外，還含有一定比例的細礫巖，煤層厚度及結構變化較大，為河流相沉積。發育在相對開闊、低洼且常年積水的辮狀河道之間的泛濫平原微相，為還原環境，有利于植物生長和發生沼澤化，沉積物通常為粉砂巖、泥巖、炭質泥巖及可采煤層（以ZK36-5為例，見圖2）。由于辮狀河頻繁的往復遷移，具有侵蝕破壞前期沉積的作用，煤層在垂向上出現分叉后又合并的現象。

第42勘探線以東，巖性主要以砂礫質沉積為特征，為沖積扇相。沖積扇主要發育主河道、泥石流、辮狀河道、河道間沉積。在主河道間和扇端濕地微相區，主要發育泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖和煤。由于沖積扇多發育于山麓間，單一沖積扇的橫向遷移性較小，河道展布受限，煤的橫向延伸不遠，分布較局限。在垂向上，因多期河道發育，前期聚煤沉積被后期的河道沖刷破壞后又沉積，形成了煤層在垂向上呈多期分布且厚度較薄的特點。如圖3所示（鉆孔ZK48-1），大煤溝組二段以灰黑色粉砂巖、泥巖、炭質泥巖和煤層沉積為特征，且煤層為薄層互層狀。

圖3 ZK48-1鉆孔大煤溝組含煤段沖積扇聚煤環境

（2）石門溝組含煤段（J2s1）

該段地層巖性為粉砂巖、泥巖等細碎屑巖，中下部含2～4層灰白色中-粗粒石英砂巖等，局部含礫石。走向上表現為30線及其以西主要以粉砂巖、泥巖等細碎屑巖為主，夾少量粗粒砂巖，30線以東粗粒砂巖、含礫粗粒砂巖比例逐漸增加，并夾有細礫巖。發育小型水平層理、波狀層理、斜層理及交錯層理等微沉積層理，整合沉積于大煤溝組含煤巖段（J2d2）之上。含煤層5層，除5號煤層部分可采外，其余均不可采。在井田內施工的見煤鉆孔中ZK24-2、ZK26-3、ZK28-2、ZK28-5、ZK28-8、ZK30-4、ZK30-5、ZK30-6見該段地層層序較全，厚度分 別 為 159.40m、150.25m、179.44m、119.92m、184.12m、239.22m、255.50m、207.37m，平 均 為186.90m。該段地層自西向東具有明顯增厚的趨勢，巖性變化上表現為自西向東碎屑顆粒變粗，顏色變淺。這是由于前期的河道受湖平面進一步上升被填平補齊，從而前期河道的展布特征得到了繼承。該期的沉積環境演化是以曲流河為特征。

4 魚卡礦區三井田沉積相特征分析

魚卡礦區三井田含煤地層主要發育有沖積扇、辮狀河以及曲流河三類沉積相。對ZK38-2典型鉆孔沉積相及垂向演化特征分析如圖4所示。

圖4 ZK38-2鉆孔侏羅系沉積相剖面結構

該鉆孔含煤地層發育較完整，從下至上發育有大煤溝組一段、大煤溝組二段、石門溝組一段，石門溝組與上覆古近系地層不整合接觸。

大煤溝組一段：其沉積相為沖積扇，由扇根、扇中、扇端三個亞相組成一個完整的中期沉積旋回和一個正旋回。由扇中、扇端兩個亞相組成底部的正旋回，沉積物由厚層狀的粉砂巖和巨厚層狀的粗砂巖組成，且頂部見一層薄煤層。在該旋回之后由扇根、扇端亞相組成了反旋回，巖性以灰黑色中厚層狀粉砂巖和灰白色含礫粗砂巖為主。

大煤溝組二段：該組平均厚度363.51m，與下伏大煤溝組一段及上覆地層石門溝組整合接觸。自下而上是由河道、堤泛亞相組成的一個中期沉積旋回和一個正旋回。該段下部的中期沉積旋回是由深灰色中厚層狀細粒砂巖沉積的天然堤微相、灰白色巨厚層狀含礫粗砂巖沉積的心灘微相、灰黑色泥巖沉積的泛濫平原微相以及形成煤層沉積的泥炭沼澤微相組成，煤層主要形成于在這一旋回中。該段上部的正旋回是以青灰色巨厚層狀含礫粗砂巖、粗砂巖沉積的心灘微相。

石門溝組一段：下伏大煤溝組一段整合地層接觸，與上覆第四系地層假整合。自下而上是由河道、堤泛亞相組成的一個中期沉積旋回和頂部的一個正旋回。沉積物較為單一，由含礫粗砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥巖、薄煤層組成。第一旋回由淺灰白色巨厚層狀粗粒砂巖沉積的邊灘微相逐漸過渡發育成為黑色薄層狀的泥巖、炭質泥巖及煤組成的泥炭沼澤微相和由灰色巨厚層狀泥巖、細粒砂巖、粉砂巖沉積的泛濫平原微相組成。頂部的正旋回由淺黃色巨厚層狀粗粒砂巖沉積的邊灘微相、灰色厚層狀細粒砂巖和粉砂巖構成的天然堤微相和灰色巨厚層狀粉砂質泥巖為代表的泛濫平原微相組成。

5 結論

通過沉積相對比研究表明，魚卡礦區三井田缺失早侏羅世沉積，中侏羅統大煤溝組在古隆起上沉積，走向上呈東高西低的特征。大煤溝組一段與下伏上奧陶統灘間山組局部有接觸。大煤溝組一段沉積期，鉆孔ZK38-2位于河道末端，由于沉積物不斷加積，沉積面積擴大，以沖積扇片乏沉積微相為主。大煤溝組二段沉積期，由于湖平面緩慢地上升，井田內逐漸演化為辮狀河沉積。沉積早期處于古隆起之上以泛濫平原和煤層發育的泥炭沼澤相沉積為特征，是該段第一成煤期，之后受到河道遷移作用以心灘沉積為特征，在魚卡三井田中部和東部具有第二成煤期的特征。石門溝組一段沉積期，以曲流河沉積為特征。