平庄盆地五家矿区煤系沉积环境.pdf

凸 王字拣 橱福珍 阜 新矿 业学院 阜新1 2 3 0 O O f I - _ _ -_ _ 一J - _ - _- 一 摘 要沉积 相分 析表 明， 平 庄 盆地 五家 矿 区煤 系 r h 湖 泊体 系 、 扇 三角洲 体 系 、 冲积 扇体 系、 河 流 体 系和 湖 泊 三 角洲体 系构 成 。其沉积 环境 演化 经 历 了湖泊扩 张 、 迅 速萎 缩 、 缓慢 淤 浅 、 消 亡 冲积 扇 辫 状河 为 主要 地 理景观 4十阶段。胡泊缓慢淤浅阶段的瑚滨和扇三角洲平原是聚煤的主要环境 。 平庄盆地 为晚中生代半地堑式断陷含煤 盆 地 ， 总体呈-t L I L 东 向展布 ， 面积约 3 2 5 m 。 前长城纪变质岩 系和 晚侏 罗一早 白垩世 的火 山一沉积岩系构成 了盆地 基底 。盆 内沉积地 层主 要为杏园组 K 元宝 山组 K 和断续分布 于盆 缘断裂内侧的孙家湾 组 K 。其 中杏园组 、 元 宝 山组 为含煤岩系， 后者下段的煤层为目前开采对象 。 盆地分析和区域地质研究表明， 在北西西一 南东东 拉伸应力 场 的作用 下 ， 形 成 了平庄 西北侧 美丽河一八 里罕大 型 张滑 断裂 ， 诱发 了火 山 活动 和导 致平 庄断陷盆地的诞生 。 早 白垩世末 ， 平庄地 区的应 力场一 度 转化 为北 西西一南东 东 向挤 压 ， 形成了元宝山组顶界的不整合面 。 尔后 ， 重新恢复 了北 西西一 南东 东 拉伸 的应力 场 ， 沉积 了上 白垩 统孙 家湾 组 。五家矿区位于平庄盆地 中段 图 1 。 煤系 体 倾 向西一北西 ， 沉积序列特征如图 2 。 图 1 平 庄盆 地基 岩地 质略 图 搿 罐 *煤 擞科学 基金 资助项 目 9 0地 l 0 3 1 1 区域地 调 及矿 产普 查专 业副教授 口 口 口 目4 图 2 五家矿 区煤 系沉积 序列 1 砾岩和砂质砾岩2 砂岩3 粉砂岩和泥岩4 煤层 盆地 分析 还表 明 ， 在盆地 中段 与盆 地南段 四 龙头 沟地 区之 间存 在一规 模较 大 的同沉 积背 斜 ， 并 在杏园组 沉积 晚期 ， 不再接 受 沉积而 上升 为剥 蚀 区， 使平 庄盆地 中段 与南段 分隔成两个 沉积区 ， 五家矿区的古地理位置 处于当时盆地 中段 潮 区的 南 部 ． 沉 积物 源主要为盆地 西北 侧 。 2 沉积体系构成 2 ． 1 湖 泊体 系 湖 泊体 系是 杏 园组 的主要 组成 部分 ， 矿 区边 缘及其外 围的元宝 山组亦有发育 。 2 ． 1 ． 1 滨浅 湖相 近浪基面 低能 带沉积 由浅灰色极 细砂岩 与 绿灰色粉砂质泥岩 有时 为泥 质粉砂岩 互层或单 一 的深 灰色 块状一 中 厚层 状 均 匀层 理 的 泥 岩构 成 互层 的极 细砂岩和粉砂质泥岩层厚近等 ， 通常 为数 mm～4 r n ， 呈渡状层理 ， 局部 为透 镜状层理 ． ， 毖 沉 关作 地 维普资讯 3期 王宇 林等 平 庄盆地 五 象矿 区煤 系沉 积环 境 1 5 倾斜潜 穴和 生物扰 动构造发 育 ； 泥 岩 的均 匀层理 与强烈的生物扰动 有关 ， 产 腹足、 瓣鳃 及不完整的 鱼类化石 。 高能 波浪 带沉 积 以浅 灰色细 粒砂 岩 为主， 亦见 中粒 砂岩 ， 分选 中等一 较好 ， 成分 成 熟度低 ， 长石和岩屑占砂屑总量 的 5 O 以上 具浪成渡纹 层理 ， 层系厚度般 4 c m， 层面呈基本对称的波痕 。 高能冲洗带沉积多为浅灰一褐 灰色 中粒 砂 岩 ， 部分 为粗粒砂 岩 ， 局部 含砾 ， 分 选中等 ， 碎屑呈 次圆一次棱角状， 杂基含量3 5 m 2 ． 拈 一3 5 m 3 ． 】 5 2 5 m 4 ． 5 ～ 】 5 m L 5 m 舶 5 五采矿区元宝山组 5 6 攥层段 砂、 砥岩厚度暮僵线舶 要 是扇 面河道沉积和 漫流沉积 ， 很少泥石流沉积 。 1 扇面河道沉积宏观特征是垂 向上后期 河道沉 积单元 以冲刷关系叠覆在先期 河道沉积单 元之上， 扇面河道沉积组合的砂 、 砾岩厚度等值线 呈朵状 。扇面河道沉 积可分为 主河道沉 积和短命 河道沉积 ， 前者完整的垂 向层序 自底部冲剧面向 上， 依次为块状 局部见叠瓦状构造 砾岩或砂质 砾岩、 大 型槽状交错层理的含砾砂岩、 中粗粒砂 岩、 细粒砂岩， 但 由于后期的冲蚀作用， 保留多是 上述层序 的下半部分。主河道 沉积单元 厚度为 0 ． 5 ml m， 组合厚度可达 8 M； 短命河道 沉积 以大 型槽状交错层理的砂质砾岩 、 含砾砂岩为 主 ， 由于 河道快速迁 移或改 道 ， 其 沉积 单元厚 度多为 数十 厘米， 沉积组合厚度一般不超过 1 5 m。 2 漫流沉积多 由不清晰平行 层理 或粒 序 层理 的 中粗 粒砂岩 、 中细粒砂 岩和 小型交 错层理 的粉砂岩构成 向上变细层序 。先期漫流 沉积 被后 期漫 流或扇 面河道 冲蚀 ， 保 留部分 的漫流 沉积厚 度常为4 c m2 5 c m。 在陆面冲积扇前缘． 漫流沉积 与扇三角洲平原湿地沼泽相的薄层泥岩或薄煤层 呈指状交互 。 3 泥 石流沉 积 区 内杏 园组上段 可 见到块 状或砾石分布略显下逆上正粒序的绿灰色砾岩构 成 ． 碎屑以棱 角状 、 次棱 角状 为主 ， 部分次 圆状 ， 最 大直径达 3 0 e ra， 砾石 含量为 5 0 ～ 7 5 ， 局 部中 砾 、 巨砾相 对集 中。 事件沉积厚度为0 ． 5 m～ 1 ． 2 m。 2 ． 2 ． 2 扇三 角洲平原相 1 分 流河道 沉积垂 向层序 通常 自底部 冲 刷面 向上 ， 依次 为块状 砂质砾岩、 大型槽块 夹板 状 交错层理 的含砾砂 岩 、 粗粒 砂岩、 中粒砂岩 和小型 交错层理的细粒砂 岩 。以中 、 粗 粒砂 岩 占优势 ． 沉 积单元厚度多3 m。 砂 岩的分选 程度较扇面河道 沉积明显增高， 粒度概率曲线呈三段式， 其中以跳 跃总体为主， 悬浮总体次之。 平面各分河道砂体 自 陆面冲积扇前缘向湖泊方向呈辐射状分布I 在走 向沉积断面上， 各上平下凸分流河道砂体被河道 间湿地细粒沉积所围而呈“ 泥包砂 特征。 2 湿地 和决 口沉积湿地 为扇 三角 洲平 原 分流河道间或陆面冲积扇朵叶凹入部位的细粒沉 积地带， 小的积水洼地、 沼泽是其重要 的地理景 观。 灰一深灰色常含植根化石和大量炭屑、 生物扰 动构造发育 的泥 岩 、 粉砂 岩及炭质泥岩 、 煤 层为湿 地沉积 的主要构成 。 湿地 沉积常夹洪泛决 E l 沉积 ， 后 者表 现 为槽 状交 错层理 的含 砾砂 岩、 中细粒 砂 岩 ， 具 有向上变 细或下上粒 度细 ， 中间粒 度粗 的层 序特征， 厚度一般为 0 ． 2 m～0 ． 8 m。 2 ． 2 ． 3 扇三 角洲前绿相 扇三角洲前缘相主要由浅灰色楔状交错层理 的中细粒砂岩和深灰色小型波纹层理的粉砂岩构 成， 具向上粒度变粗的层序特征， 最大沉积厚度达 l o re， 一 般厚度为 3 ～5 m， 与 上覆分流河道 沉积呈 冲刷突变关系， 与下伏前扇三角洲或正常湖泊沉 积呈渐变关系。扇三角洲前缘沉积时夹砂泥支撑 的块 状含 砾砂岩 ， 厚度 为 l O ～2 0 c m， 或能 属洪水 密度流沉积 。 2 ． 3 冲积扇体系 冲积扇体系存在于元宝山组上段 ， 同杏园组 上段一元 宝山组下段 的扇三 角洲陆面冲积 扇相一 样 ， 只有扇面河道 沉积 、 漫流 沉积 为主要构成的远 端相发育于矿区西北部 ． 但 由于扇朵叶的侧向迁 移和进积 作用 ， 冲积扇 朵 叶与先 期扇三 角 洲陆面 扇朵 叶的分布位置 已有 明显差异 。 2 ． 4 河流体 系 河 流体 系包括 曲流 河沉积 和辫 状河 沉积 ． 二 者均 系扇源河流 。 曲流河沉积发育于 矿 区东南 部杏 园组顶部至 元宝 山组底部及矿 区东北 部元 宝山组 上段。侧向 加积部分和垂 向加积部分构 成 了“ 二元结构” 。河 道 相与 扇三 角洲平原 分流河 道 沉积 比较 ， 除前 者 具弯 曲条 带状 形 态外 ， 沉 积粒度偏 细 ， 分 选 略好 ； 洪泛盆地 相 以波状层 理 的粉 砂岩 、 泥岩构成 的 漫 溢沉积和 以炭 质泥岩 、 薄煤 层 构成 的泥炭 沼泽 相 为主 ， 夹有较多的决 13成因的砂质沉积 。 维普资讯 3期 王宇林等 t 平庄盆地五采矿区煤系沉积环境 1 7 辫状河 沉积发 育 于元 宝 山组上段 ， 因后 期 剥 蚀作用， 现仅存在于矿区中西部。 辫状河沉积以滞 留沉 积和 河道 砂 坝 沉积 构 成 的河 道相 占绝 对优 势 ， 冲刷面发育 ， 多阶性 明显 ， 岩性主要是块状 中 、 细粒岩屑砾岩或砂质砾岩、 大型槽状交错层理的 含砾 中粗 粒砂 岩 、 中细粒 砂岩 。在沉积单元 内 ， 下 部粗粒 部分粒度变 化梯度小 ， 厚度大 ， 上 部较细粒 部分粒度变化梯度大， 厚度小， 甚至缺失。由粉砂 岩、 泥岩夹煤线构成的泛滥盆地相极不发育 ， 在剖 面 中， 其 与道 相的厚度 比多l5 。 2 ． 5 湖 泊三角洲体系 湖 泊三 角洲体 系与 曲流河 体 系相邻 ， 发育 于 矿 区东南 隅， 向上 粒度变粗 。 2 ． 5 ． 1 湖泊 三角洲平 原相 1 分流河道沉积平面形态和扇三角洲平 原分流河道相似， 但二者相的空间配置不同外， 湖 泊三角洲分流河道 沉积粒度更细 中粒砂岩为 主 ， 分选更好 ， 厚度亦 小 ， 多为 1 ． 5 ～5 m 2 分流河 道 间湿 地 沉积 以灰 色小 型波纹 层理 的粉砂岩、 深灰色扰动构造发育的富含植根 化 石 的泥 岩、 炭质 泥岩 及薄煤 层为主 ， 夹中 、 薄 层 洪泛越岸砂 质沉积 。 2 ． 5 ． 2 湖泊三角洲前缘相 本 区 的湖泊三 角洲规 模 小 ， 湖 泊三 角洲前 缘 沉积厚度亦小 ， 一般为 2 ～4 m。 由具单向交错层理 的中细粒砂 岩与 小型波 纹层理 、 变 形层理 的粉 砂 岩 、 砂质 泥岩交 互构成 ， 上部 以 中细 粒砂 岩为主 ， 下部 以粉砂岩 ， 砂 质泥岩为主 。 2 ． 5 ． 3 前三 角洲 相 由块 状粉 砂质泥 岩单 一岩性 相构成 ， 缓倾 斜 潜穴发育 。 3 沉积环境演化 3 ． 1 湖泊扩张阶段 该 阶段 相 当于杏 园组 下段 、 中段 及上段 下 部 亚 段沉积 期 ， 盆地处 于沉 降速度 大于 充填速 度状 态。扇 三角洲湖泊环境组 合构 成了矿 区古地理 景 观 矿 区大部为湖泊占据 ， 西北缘及 其处 围发 育 着与盆 缘断裂相依的较大扇体 ． 碎屑以片麻岩屑 、 花岗岩 为主 ． 物源 区为盆缘西 北侧 ； 矿 区东侧靠近 乃林南五 家隆起的湖缘带 亦有 小规 模的扇三 角 洲或湖缘山麓堆积， 其碎屑成分 中火山岩屑占有 相当比例， 与乃林南一五家隆起的基岩类型吻合。 此 阶段 湖面和 水深 均 持续 增大 ， 而 湖缘扇三 角洲 则处于不断退 积的演化过程。 3 ． 2 湖泊迅速 萎缩阶段 该 阶段相 当于杏园组上段上部亚 段至元 宝 山 组下段第一亚段 6 煤底板 以下 沉积期 ， 盆地处 于沉降速度明显小于充填速度状态。矿区主要古 地理景观 仍为湖泊一 扇三角洲环境组合 。湖面和 湖深 已较第一阶段大大 缩小， 西北缘扇三角洲向 矿 区腹地大 幅度进积 ， 在矿 区中偏北 部推 进 幅度 最 太 ， 已接 近矿 区东缘 。 由于 扇三角 洲 的快 速推 进， 扇面坡度较陡， 某些地段的扇体远端直接伸入 湖泊 ， 而扇三角 洲平 原发 育较差 ， 矿区东一东南部 及其 外围 ， 主要受五家 与 四龙头 沟之 间同沉 积背 斜抬升为剥蚀区的影响， 以滨浅湖为主， 并发育了 大体 自西至东流向的短程扇源河流和小型湖泊三 角洲 。矿 区东北缘仍处 于较深湖 泊环境 3 ． 3 湖泊缓 慢淤浅阶 段 该 阶 段相 当于 元宝 山组 下段 第二 亚段 6煤 底板 以上 沉积期 ， 盆地 处于 充填速度减慢 并与沉 降速度近于平衡状态 。 扇三角洲远端坡面变缓 ， 在 其边 缘发 育了较宽 的扇三 角 洲平 原 ， 分流 河道 间 湿地上出现了较大面积 的泥炭沼泽 。矿 区东南 缘 及其 外侧 的滨浅湖逐 渐淤浅 ， 东北 缘及其之 外 的 较深湖泊也缓慢萎缩 ， 二者 间被 沼泽、 泥炭 所分 隔 图 6 。 圈I团 固 曰4目 5团 圉 6 元宝 山组 聚煤 期沉 积环境 圉 1 陆 面冲程 扁 2帛三 三 角洲平 原3怊泽 和泥炭 沼泽 4滨 浅潮5较谦 _胡6乃林 南 一五 家隆起剥 蚀区 3 ． 1 湖泊消亡阶段 该 阶段 相 当于元 宝 山组 上段 沉积期 ， 盆地 处 于充填速度 大于沉降逋 崖状 态。矿区东南缘的滨 维普资讯 中 国 煤 田 地 质 8 卷 浅湖 已被 淤积 消亡 ； 东 北缘较深 湖 泊进一 步退却 于矿区之外 ； 西一西北 部发 育冲积扇 。 矿 区主体 为 河流所占据 ， 并 以辫状 河为主要 面貌 。 4 聚煤特征 ①盆地充填速度缓慢且与沉降速度近于平衡 的盆地演化背景是聚煤基本条件 。 ②湖泊缓慢淤浅阶段是主要聚煤期 。 ③聚煤期内的湖滨和同期扇三角洲平原分流 河道 间湿地是聚煤的有利环境 。 ④富煤带与扇三角洲平原和湖湖相接地带一 致 ； 富煤 中心 矿 区中偏北段 东 部 与聚煤 期前伸 入湖 泊幅度 最大 、 并 最终导致 分 隔湖 泊的扇三 角 洲朵 叶前 缘的位置 吻合 。 ⑤在聚煤期 内， 由于矿 区东南 部为滨浅 湖 ， 兼 受西 、 南 、 东南方 向扇体 和河流 卸载 充填作 用 ． 造 成煤 层夹矸 多 ， 并 以砂 岩 为主 ； 相 反 ， 矿 区东北部 的煤 层夹矸少 ． 并 以粉砂岩 、 泥岩 为主 。 参考 文献 1 车思田． 断陷盆地分析与煤 聚积规律． 北京 地质 出版 社 ， 1 9 8 8 2 王宇林等． 平庄盆地充填托积特征和聚煤规律 煤 田地 质与勘 探 ． 1 9 9 4， 2 2 4 1 6 1 9 9 5 一 l 0 2 收到 DEP0S I T1 0 NAL ENVI R0M ENT 0F CoAL M EAS URES I N W UJ I A M I NI NG AREA I N P I NGZHUANG BAS I N W a n g Yu l i n Ya n g Fu z h e n Fu x i n Mi ni n g l n z r i r u r e Fu x i n， 1 2 3 0 0 0 Ab s t r a c t Th e a na l y s i s o f s e d i me n t a r y f a c i e s i n di c a t e s l a k e s y s t e m ， f a n d e l t a s y s t e m ， a l l u v i a l f a n s y s t e m． s t r e a m s y s t e m a n d l a k e d e l t a s y s t e m c o n s t i t u t e t h e c o a l me a s u r e s Wu j i a mi n i n g a r e a i n p i n g z h u a n g b a s i n． Th e e v o l u t i o n o f t h e s e d i me n t a r y e n v i r o me n t un d e r g o f o u r s t a g e s t h e e x p a n d i n g， q u i c k s h r i v e l i n g， s l o w f i l l i n g， a n d c o n s u mi n g o f t h e l a k e ． La k e s h o r e a nd f a n d e l t a p l a i n o f t h e t h i r d s t a g e a r e t h e ma i n e n v i r o me n t s o f c o a l -- a c c u mu l a t i n g ． Ke y wo r d s c o a l me a s u r e s ， d e po s i t i o n a l s y s t e m ， t h e e n v i r o m e n t o f c o a l a c c u mu l a t i n g， Pi n g z h u a n g b a s i n． 上接 1 3页 GE NET I C S T RAT I GRAP HI C S E QUENC E OF TH E K EBA0 BAS I N I N YI LI ANG C0 UNTY ， YU NNAN Z h u Ya n mi n g Chi n a Un i v e r s i t y o f M i n i n g a n d Te c h n o l o g y， Xu Zh o u， 2 2 1 0 0 8 Ab s t rac t Amo n g ma n y c o a l b a s i n s i n t h e c e n t r a l p a r t o f Yu n n a n． t h e Ke b a o b a s i n i s a s ma l l s c a l e f a u l t b a s i n． Th e c o a l -- b e a r i n g s t r a t a a r e ma d e u p o f a l l u v i a l f u n l a c u s t r i n e--s wa mp g e n e t i c s e q u e n c e s - On t h e b a s i c o f t he g e n e t i c s t r a t i g r a p h i c a n a l y s e s ． t h r e e t y p e s o f t h e c h r 。 n 。 s t r a t i gr a ph i c i n t e r f a c e a n d e i g h t o r d e r s o f t h e g e n e t i c s t r a t i g r a p hi c a r e de f i n e d ． Th i s p a p e r r e v e a l s i n h e r e n t r e l a t i o n s wi t h r e g a r d t o g e n e t i c s t r a t i g r a p h i c e v o l u t i o n a n d c o a l f o r ma t i o n ． Ke y wo rd s d e p o s i t i o n a l s y s t e m ， g e n e t i c s t r a t i g r a p h i c s e q u e n c e ， c h f o n o s t r a t i g r a p h i c i n t e r f a c e ， c o a l f o r m a r i o n． 维普资讯