煤系地层沉积环境及成煤条件浅析_安徽省耿皇勘探区为例.pdf

中国高新技术企业 煤系地层沉积环境及成煤条件浅析 安 徽 省 耿 皇 勘 探 区 为 例 文/展少辉 【 摘 要 】以耿皇勘探区钻孔资料为基础, 对该区煤系地层沉积环境及成煤条件进行分析 , 简述了本区煤系 地层是在海退基础上, 以三角洲为主体的三角洲相与泻湖海湾潮坪相相互交替的沉积体系 , 通过对该特点的 分析研究, 为今后地质勘探和煤矿开采提供了借鉴和依据。 【 关键词】 煤系地层沉积环境成煤条件岩性特征 耿皇地区原是空白勘探区, 有无煤层都是未知数。近两年根据 邻区相关资料 , 经过认真分析研究后 , 认为本区可能赋存含煤岩系 , 之后便进行了初步的勘探工作。 1 .地质概况 耿皇勘探区地处安徽省淮北地区涡阳县境内, 其范围北部与河 南 省 永 城 相 邻 , 南 部 和 东 部 与 牌 坊 集 接 壤 , 西 部 与 亳 州 市 的 义 门 镇 相接, 面积约4 2 K m 2。区内地形平坦开阔 , 为厚层新生界沉积物所覆 盖。经钻探揭露的地层有新生界松散层、 二叠系的上石盒组、 下石盒 子组和山西组 ; 石炭系的太原组。其中石炭系、 二叠系为含煤地层 , 煤系基底为奥陶系灰岩。第四系砂土、 粘土不整 合 覆 于 各 时 代 地 层 之上。 2 .煤系地层岩性特征 本 勘 察 区 含 煤 地 层 为 石 炭 系 、二 叠 系 。 石 炭 系 煤 层 薄 而 不 稳 定, 利用价值不大, 未作为勘探对象。二叠系含煤地层自下而上为山 西组、 下石盒子组、 上石盒子组。 2 . 1 .二叠系下统山西组P1 s 厚 度1 0 9 . 7 1 2 7 . 7 m, 平 均1 1 7 . 9m, 含1 0煤 层 组 , 据 沉 积 环 境和岩性特征以1 0煤为界分为上、 下两段。 下段自太原组一灰顶至1 0煤层底,厚度3 6 . 6 5 5 1 . 7 0m, 平 均4 3 . 8 7m。底部为深灰色、 灰黑色泥岩或粉砂质泥岩 海相泥岩 , 向上为粉砂岩、砂岩 。 近1 0煤 处 为 浅 灰 色 细 粒 砂 岩 和 深 灰 色 粉 砂 岩 、 泥 岩 组 成 的 砂 泥 岩 互 层 叶 片 状 砂 岩 , 波 状 层 理 、 透 镜 状 、 浑 浊 状层理发育, 层面上多白云母片。具底栖动物通道, 含菱铁质结核和 黄铁矿晶体。 上段 自1 0煤 层 至 本 组 顶 界 铝 质 泥 岩 之 底 ,厚 度6 0 . 8 5 8 1 . 7 3m, 平均7 1 . 8 0m。岩性为砂岩、 粉砂岩和泥岩。1 0煤层为本矿 区主要可采煤层之一 , 其顶部长石石英砂岩, 为1 0煤 层 直 接 或 间 接 顶板, 浅灰色, 中细粒, 具深灰色泥质包体, 因而亦称“ 花砂岩” , 可局 部相变为砂泥岩互层。本段的中部发育一层长石石英杂砂岩, 灰灰 绿色, 中粗粒, 填隙物含量高, 胶结疏松, 称为“ 泡砂岩” 。 2 . 2 .二叠系下石盒子组P1 x s 厚 度1 8 2 . 8 5 2 3 4 . 2 5m, 平 均2 0 7 . 5 2m, 岩 性 由 砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥岩和铝质泥岩及煤层组成。为本矿区主要含煤段 , 含4、5、6、7、8 等 五 个 煤 层 组 , 其 中8 1、82二 层 为 可 采 煤 层 , 其 它 为 不 可 采 煤 层 。 本组底部铝质泥岩 灰白乳白色, 具紫色黄色花斑, 含菱铁鲕粒, 富 含铝质, 层位较稳定。 可作为一标志层。7 8煤组间石英杂砂岩为8 1 或8 2煤 层 直 接 顶 板 , 灰灰 白 色 , 中 细 粒 结 构 , 常 具 粉 砂 岩 、 泥 岩 薄 层或相变为砂泥岩互层, 水平层理发育。 2 . 3 .二叠系上统上石盒子组P2 s s 井田揭露地层厚度约6 3 0 m。岩性由砂岩、 粉砂岩、 泥岩和煤层 组成。含1、2、3三个煤层 组 , 其中3 1煤层为 局 部 可 采 煤 层 , 其 它 为不可采煤层。按煤组分可分为四段 I3煤 组 下 厚 度2 6 . 7 7 2 . 9 6 m, 平 均5 0 . 6 5 m由 砂 岩 、 粉 砂 岩 和泥岩组成。底部K 3砂岩, 浅灰灰白色, 中细粒结构, 成分以石英 为主具韵律层理和斜层理。粉砂岩、 泥岩为灰色 , 下部杂有紫斑, 含 分布不均的菱铁鲕粒和铝质。 I I3 2煤组间 厚度8 3 . 2 5 1 3 8 . 3 7 m, 平均1 1 4 . 2 m。由浅灰灰 白色砂岩和灰深灰色具紫色绿色花斑泥岩、粉砂岩组成 ,底部3 煤组上约2 0 m左右 紫色消失。 砂岩由下而上石英含量减少, 长石含量增加, 依次为浅灰色中细 粒 石 英 砂 岩 , 浅 灰 色 细中 粒 长 石 石 英 砂 岩 , 灰深 灰 色 细 粒 长 石 砂 岩。各层砂岩均含少量电气石、 锆石、 金红石等重矿物。 I I I2 1煤组间 厚度3 6 . 3 0 7 9 . 3 9 m, 平均4 9 . 3 9 m。岩性以杂色 粉砂岩、 泥岩为主, 间夹砂岩。 粉砂岩、 泥岩灰灰绿色, 具紫色花斑, 局 部 含 菱 铁 鲕 粒 和 铝 质 , 砂 岩 自 下 而 上 岩 屑 含 量 增 加 , 下 为 长 石 砂 岩, 上为岩屑石英砂岩。含少量电气石、 金红石及铁质矿物。 I V1煤 组 上 厚 度1 7 . 9 6 8 3 . 8 0 m, 平 均2 4 3 . 1 7 m。 为 一 套 杂 色 岩系, 由泥岩、 粉砂岩、 砂岩组成。 泥岩、 粉砂岩灰灰绿色, 具暗紫色 花斑, 泥岩质不纯, 含粉砂岩。砂岩自下而上填隙物含量增加, 一般 2 5 而为杂砂岩, 下为石英杂砂 岩 , 上 为 长 石 石 英 杂 砂 岩 , 含 少 良 电 气石。 3 .二叠系沉积环境及成煤条件 太原组一灰顶 1 0煤层段。晚石炭末期, 本区由浅海、 滨海向泻 湖、 潮坪过渡。沉积物具有下细上粗的特点。在泻湖逐渐填积变浅的 过程中, 潮坪的分布范围逐渐扩大, 最终占领原先的泻湖区。随着潮 坪 的 扩 展 , 海 水 的 退 出 , 潮 坪 的 沉 积 为 沼 泽 和 泥 炭 沼 泽 的 发 育 提 供 了一个宽广底平的聚煤场所,1 0煤层便是在次基础上形成的。 1 0煤上铝质泥岩段。随着聚煤作用的中止 , 沉积速度的加快, 1 0煤上发育了一套三角洲平原的沉积。从垂向层序上看 , 地层在全 区表现为2个向上变细层序。本段下部为分流河道中、 细砂岩沉积, 底部砂岩粒度较粗, 常见冲刷构造, 分选中等。 三角洲分流河道对1 0 煤层有冲蚀作用。本段顶部铝质泥岩为分流间湾泥质静水环境。 铝质泥岩 K3砂岩底界段, 对应于下石盒子组。在三角洲平原上 , 湖 泊、 沼泽和泥炭沼泽广泛分布于分流间湾地区 , 是聚煤的良好场所 。 从垂向上看 ,7煤 与8煤 间 的 砂 岩 比 例 较 大 , 以 平 行 层 理 为 主 , 说 明 当时分流河道较发育,迁徙频繁,8煤多数因分叉而形成8 1、82两个 煤 层 。4 6煤 间 , 砂 岩 比 例 较 小 , 泥 岩 、 粉 砂 岩 较 多 , 并 且 泥 岩 含 鲕 粒、 黄铁矿等, 说明当时沉降速度大于补偿速度 , 使聚煤作用经常 中 断, 因而形成的6煤、5煤、4煤煤层较薄, 不稳定, 范围较小。 K3砂 岩 3煤 段 , 位 于 上 石 盒 子 组 。 本 段 砂 岩 占 较 大 比 例 , 约 5 6 左右。K3砂岩为中、 粗粒石英砂岩 , 磨圆度较好, 底部 常 具 冲 刷 构造, 平行层理发育。向上为细粒砂岩、 粉砂岩、 泥岩和煤层, 是一套 向上变细的正序列, 属以河流作用为主的三 角 洲 平 原 沉 积 类 型 。 由 于 三 角 洲 平 原 坡 度 小 , 在 分 流 河 道 间 泛 滥 盆 地 上 , 首 先 发 育 泥 炭 沼 泽。随着分流河道的改道废弃, 泥炭沼泽侧向发育, 最后将各河流间 的泥炭沼泽连成一片, 故形成3煤层。 3煤 1煤段。1煤组、2煤组层位稳定, 但煤层薄, 灰份高, 硫份 下转9 5页 科技论坛 9 6-- 中国高新技术企业 上接9 6页 大, 没有开采价值。同时由于海水的侵入使3煤层硫份增加。本段可 能为障壁岛泻湖沉积环境。 本区进一步海退。沉积物由潮坪相向陆相转化。气候也由温暖 潮 湿 逐 渐 变 为 干 旱 、 半 干 旱 的 气 候 , 表 现 为 上 石 盒 子 组 上 部 的 暗 红 色碎屑岩沉积。 4 .结束语 晚 石 炭 世 末 期 , 本 区 发 生 了 大 规 模 的 海 退 , 在 此 基 础 上 , 二 叠 系 沉 积 了 一 套 以 三 角 洲 为 主 体 的 三 角 洲 相 与 泻 湖 海 湾 潮 坪 相 互 交 替的地层。三角洲相的分流间湾最有利于成煤, 可 形 成 连 续 稳 定 的 厚煤层。在已施工的几个钻孔中,7煤及以上煤层多数不可采 ;8煤 局 部 可 采 , 可 采 点 厚 度2 . 5 3 4 . 8 4 m, 平 均3 . 3 7 m;1 0煤 则 全 部 可 采 , 平均可采厚度在4 m以上。因此本区有进一步地质勘探价 值 ,其 中 8、1 0煤层则具有较好的潜在开采价值。 参考文献 [ 1 ]邵震杰、 任文忠、 陈家良煤田地质学[ M] .北京 煤 炭 工 业 出 版 社, 1 9 9 3 . 1 0 7 - 1 3 4 . [ 2 ]庞玉娟煤系地层沉积环境及 其 成 煤 条 件 分 析[ J ] .中 国 煤 田 地 质, 2 0 0 7 , 1 9 1 1 4 - 1 6 . [ 3 ]梁积伟, 李文厚等鄂尔多斯盆地东北部山西组下段基准面旋回 与聚煤作用[ J ] .煤田地质与勘探, 2 0 0 7 , 3 5 1 7 - 1 0 . 作者单位系安徽省煤田地质局物探测量队 上接9 3页 的知识的掌握情况 ,这种方法比较适合对学生的 基 本 功 进 行 考 察 , 特别是显微鉴定。还要求写出依据和理由, 如果平时不认真学习, 做 实验抄袭, 那么显微鉴定肯定不会操作 , 这种做法, 一方面改变了同 学作实验的不认真的态度 , 一方面有效促进了同学 们 对 于 实 验 内 容 的学习, 收到了满意的效果 , 在随后的期末考试中, 发现学生对于基 本功, 基本知识的掌握均好于往界, 考试通过率由8 9 变为9 2 , 说 明教学效果有所提高。 二、 小结 课程改革关系到学科的发展 , 体 现 着 时 代 的 特 征 , 影 响 着 人 才 的 质 量 , 而 “ 生 药 学 ” 又 是 一 门 实 践 性 很 强 的 学 科 , 正 如 一 些 教 育 人 士所说, 它把教学, 实践和应用有机的结合在一起 , 它的发展和 人 民 的健康息息相关, 因此我们必须高度重视。无论采用何种方式, 都要 体现以学生为主体 , 以效果为目的, 只有这样才能适应形势 , 适 应 时 代。本次教学尝试从我院2 0 0 1级临床药学专业开始, 也在药学专业 陆续进行了尝试, 取得了一些成效, 今后会继续执行并进行新的探索。 作者单位系1辽宁医学院药学院 1 / 2 S i O2 C O C l 2→1 / 2 S i C l4 C O2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. .5 或1 / 2 S i O2 1 / 2 C C l 2→1 / 2 S i C l4 1 / 2 C O2⋯⋯⋯⋯⋯.6 对于4 式的反应, 其在1 0 0 0 ℃下 标 准 等 压 位 变 化Δ Z 0 1 0 0 0 ℃可 利 用下面的方法计算得出, 即 Δ Z 0 1 0 0 0 ℃ 1 / 2S i O2C l 2→1 / 2 S i C l4 1 / 2 O2 ﹢2 4 3 0 0 C 1 / 2 O2→C O﹣5 3 6 7 0 1 / 2 S i O2 C C l 2→1 / 2 S i C l4 C O ﹣2 9 3 7 0 由于碳的存在使Δ Z 0变为较大的负值, 因此在 1 0 0 0 ℃温度和较 低氯平衡浓度下就能使反应向右进行 , 碳的存在大大提高 了S i O2的 氯化效果。对于在1 0 0 0 ℃温度下S i O2加碳氯化的氯气平衡浓度可以 用下列方法求得 可 取1 0 0 0 ℃时 的 气 相 总 压 为P c l 2 Pc o 2 Pc o 1, 求 出 4 式 反 应 达 平 衡 时 的 平 衡 常 数 为K 1和 5 式 反 应 达 平 衡 时 的 平 衡 常 数 为K 2, 则有 根据以上三式可以求出氯的平衡浓度, 即 带入K1和K2的值可以求得氯的平衡浓度 , 此值相当小。而在 实际中,氯气浓度远远高于此平衡浓度,因此S i O2→S i C l 4的氯化反 应进行的相当完全。 4 .结语 从原料看, 制取S i C l 4的原料来源丰富且廉价 ; 从反应机理来看, 采 用 高 温 加 炭 的 工 艺 使 实 际 生 产 中 对 氯 气 的 浓 度 要 求 不 高 , 而 且 S i O2→S i C l 4的氯化反应进行的相当完全。利用煤系高硅伴生矿物 制 取S i C l 4不仅可以开发利用煤 系 高 硅 伴 生 矿 物 资 源 ,而 且 可 以 成 为 煤系企业新的经济增长点。 参考文献 [ 1 ]赵跃民主编.煤炭资源综合利用手册.北京 科学出版社, 2 0 0 4 . [ 2 ]中国煤炭加工利用协会. 1 9 9 0 .煤 系 中 五 种 非 金 属 矿 产 资 源 开 发 利用调查研究报告[ R] . [ 3 ]张 香 兰 等.利 用 煤 系 富 硅 质 资 源 生 产 四 氯 化 硅 的 可 行 性 研 究, 煤炭加工及综合利用, 1 9 9 9 , 6 3 0 - 3 3 . [ 4 ]戴志成等主编.硅化合物的生产与应用.成都 成都 科 技 大 学 出 版社, 1 9 9 4 . 作者单位系1中国矿业大学北京化学与环境工程学院 2大地工程开发有限公司选煤设计研究院 “““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““ “““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““ 科技论坛 9 5--