納雍縣木蘭煤礦二疊系上統龍潭組沉積相特征研究

楊通保 , 唐長根

（1.貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心，貴州 貴陽 550008；2.貴州省煤田地質局地質勘察處，貴州 貴陽 550008）

巖石中各種地球化學指標對沉積環境有重要的指示作用[1]。目前元素地球化學分析在海相地層劃分、物源區巖石成分分析、沉積古氣候條件與海平面變化曲線恢復及古氧化還原環境等方面已經得到越來越廣泛的應用[2]。

貴州地區煤炭資源豐富，分布廣泛[3]。二疊系上統龍潭組是主要的含煤地層，由一套海陸過渡相沉積巖組成[4]。本文以木蘭煤礦為例，利用煤層中硫分及煤灰成分中氧化物（常量元素）含量的變化對沉積環境的指示作用，對沉積相進行了劃分，探討了地球化學元素對沉積環境識別的可靠性，并分析了不同沉積環境下的聚煤作用。

1 地質概況

研究區位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節北東向構造變形區白泥菁向斜南翼。受向斜影響，研究區地層走向近E-W，傾向近340°～40°，傾角20°～35°。區內地層由下至上發育二疊統峨嵋山玄武巖組（P3β）、龍潭組（P3l）、長興組（P3c）、下三疊統飛仙關組（T1f）及第四系（Q）。

含煤地層為二疊系上統龍潭組（P3l），為一套海陸交互相含煤沉積，以碎屑巖為主。地層厚169.17～321.25 m，平均厚235.49 m，含煤11～42 層，含煤總厚平均16.56 m，含煤系數7.03%。其中含可采煤層8 層，可采煤層總厚平均9.62 m，可采含煤系數4.08%。本組地層根據巖性特征、含煤性及化石特征等分為上、中、下三段，其中下段含28、31、32 號可采煤層3 層，中段含8、19 號可采煤層2 層，上段含2、5、6 號可采煤層3 層。

2 煤中地球化學特征

2.1 煤中硫分特征

原煤中全硫含量與沉積環境有關，原煤各種形態硫分為有機硫和無機硫，各種形態硫中無機硫含量的高低是影響全硫含量的主要因素，高含量的無機硫指示了還原環境，與海平面升降呈正相關性[3,5]。通過對研究區26 件煤樣各種形態硫測試統計，全硫（St,d）含量為0.94%，硫化鐵硫（Sp,d）含量為0.54%，硫酸鹽硫（Ss,d）含量為0.12%，有機硫（So,d）含量為0.23%。這表明原煤中的硫主要是以無機硫化鐵硫的形態存在，占總硫分的60.67%，硫酸鹽硫很少，只占總硫分的13.48%。

從表1 看出，研究區全硫含量以19 號煤層的2.29%最高，龍潭組下段煤層中全硫含量普遍低于上段，整體含量由下至上呈增大趨勢。無機硫（包括硫鐵礦硫和硫酸鹽硫）含量以2 號煤層的1.32%最高，其次為8 號煤層，龍潭組下段煤層中無機硫含量低于上段，這與全硫含量的變化規律基本一致。

2.2 煤灰成分

煤灰成分主要以氧化物的形式存在，而沉積巖中氧化物（常量元素）的分布與沉積環境有密切聯系。CaO 和MgO 的含量表明碳酸鹽巖的發育程度，SiO2的含量代表陸源碎屑的供應情況。Al2O3是黏土礦物的主要組分，Fe2O3代表了氧化作用特征，Fe2O3、Al2O3隨著海平面的升降，呈現出有規律的變化，低值說明了較強的氧化環境，意味著水體變淺的可能[6]。因此，氧化物含量的變化是沉積環境識別的有力依據。

從表2 分析得出，研究區原煤主要煤層煤灰成分中以含SiO2為主，含量為58.05%～72.90%，平均含量66.07%，以5 號煤層和31 號煤層中SiO2含量最高，分別為70.30%和72.90%；2、19 號煤層中SiO2的含量最少，為65.81%和58.05%。CaO 和MgO 的含量變化呈現正相關性，研究區可采煤層CaO 含量以2、8、32 號煤層含量最高，分別為3.98%、2.95%、2.49%，MgO 的含量以2、8、32 號煤層含量最高。Al2O3和Fe2O3含量均以19號煤層含量最高，分別為22.66%和11.43%。

表1 原煤各種形態硫含量統計表

表2 研究區各煤層含常量元素統計表

3 沉積相特征

根據研究區縱向上巖性變化規律及各煤層地球化學指標變化，將其劃分為障壁型海岸相、三角洲相兩種沉積相類型，及潟湖、三角洲平原、三角洲前緣三種沉積亞相。

潟湖亞相：主要分布在龍潭組頂部，分為潟湖泥微相，以深灰色泥巖、粉砂質泥巖為主，發育水平層理、緩波狀層理及透鏡狀層理。以水體滯留的還原環境為特點，由于物源碎屑物相對較少，因此地球化學特征表現為低Al2O3、Fe2O3，高CaO 和MgO。

三角洲平原亞相：主要分布在龍潭組下段，該相帶以河流控制作用為主，同時受到潮汐作用的影響，表現為發育一些向上變細的河流沉積旋回[7]。三角洲平原亞相可劃分為分流河道、沼澤兩個沉積微相。分流河道主要為細砂巖、粉砂巖，發育平行層理、小型交錯層理及波狀層理。沼澤是主要的聚煤環境，是三角洲平原中的低洼地帶，以植被繁盛、水體滯留為特點。三角洲平原亞相煤層的地球化學特點是高Al2O3、Fe2O3，低CaO 和MgO。

三角洲前緣亞相：主要分布在龍潭組中段、上段，可分為水下分流河道、分流間灣兩個微相。水下分流河道微相以灰色細砂巖、泥質粉砂巖為主，分選較差，磨圓較好，見小型交錯層理、波狀層理。分流間灣微相主要由粉砂質泥巖和泥巖組成，富含菱鐵礦結核和散星狀、蠕蟲狀黃鐵礦結核。分流間灣是三角洲前緣亞相的主要聚煤場所，其煤層因受潮汐作用的影響，泥炭不容易堆積，煤層易分叉、尖滅[8]。

4 結論

（1）煤中氧化物（常量元素）的含量對沉積環境有重要的指示作用，SiO2、Al2O3、Fe2O3與海平面的升降呈負相關，CaO、MgO 與海平面的升降呈正相關。

（2）研究區可劃分2 種沉積相類型：障壁型海岸相、三角洲相；3 種沉積亞相：潟湖、三角洲平原、三角洲前緣；5 種沉積微相：潟湖泥、分流河道、沼澤、水下分流河道、分流間灣。