山西省朔南勘探区煤系地层沉积环境及其成煤条件分析.pdf

中国煤 田地 质 期月 ,‘ 卷年 知 文章编号以抖的 一加 一 山西省朔南勘探区煤系地层沉积环境及其成煤条件分析 庞玉娟 中煤总局第一勘探局队 , 河北琢州 摘要 以朔南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主要 是在岸线附近的滨海平原及近海内陆环境下沉积的 , 其中滨海及深湖波浪带最有利于成煤 , 因受地壳南北向不均衡 沉积的控制 , 区内煤系及煤层变化呈南北向带状分布 , 该特点为今后地质勘探和煤矿开采提供了依据 。 关键词岩性特征煤系地层成煤条件沉积环境 朔南勘探区 中图分类号文献标识码 地质概况 朔南详查勘探区地处山西省雁北地区朔县境 内 , 北邻平朔露天煤矿 。勘探 区范围 , 东以煤系露头 、 南以勘探线 、西 部和北部以同蒲铁路为界 , 南北 长 , 东西宽 。 , 面积 。 区内地形平坦 开阔 , 为厚层新生界沉积物所掩盖 , 地势西南高 , 东 北低 。煤系基 底为奥陶系灰岩 , 之上平行不整合沉积 了本溪组 , 含煤地层为上石炭统太原组 和下二叠统 山西组 , 第四系黄土不整合覆于各时代地层之上 。 煤系地层岩性特征 太原组和 山西组均属地台型碎屑岩含煤建造 , 为连续沉积的一个整体 。 但因形成时地壳运动和沉 积环境不同 , 故在岩性上有许多显著的差异 。 太原组岩性特征 太原组为一套海陆交互相含煤岩系 , 岩性以石 英砂岩 、粉砂 岩 、碳 酸盐岩及煤层为主 , 并有少量 的 铝质泥砂岩及石英砾岩 , 厚度 一 , 含煤层 , 自 上 而下编号 、、、、、 号 , 本组按岩性可分为 三段下段 由灰色 、褐 灰色铝质泥岩 , 灰 白色石英砂 岩或石英砾岩 , 深灰色粉砂岩和 、 号煤组成中 段 由两层石灰岩夹粉砂岩和号煤层组成上段 由 深灰色粉砂岩 , 灰 、灰 白色石英砂岩和 、、 号煤组 成 。本组海 相灰岩由西而东层数逐渐增多 、厚 度逐渐 增大 。 本组底部在东部以一层石英砂岩及铝质泥岩 连续沉积于本溪组之上 , 在西部以铝质泥岩假整合 于奥陶系马家沟组或平凉组之上 。 本组地层厚度 自 西向东有规律 的增大 。 作者简介庞玉娟一女 , 地质工程师 , 年毕业于广东佛山 煤田地质学院煤田地质专业 , 现从事煤田地质工作 。 收稿日期 一一 资任编辑韩德林 山西组岩性特征 山西组为一套以湖沼相为主的含煤岩系 。 岩性 以灰 、深灰粉砂岩、泥 岩及浅灰色中 、细粒砂岩为主, 厚约 一 , 含煤层 , 自上而下编号为 、 、、、 号 。 号煤不可采 , 号煤局部可采 , 号煤层在勘 探区北部为主要 可采煤层 , 号煤层 全区可采 , 号 不可采 。 本组按岩性及煤层发育情况 , 分二段 , 下段 由浅灰色石英砂岩 , 深灰色粉砂岩 , 砂质泥岩 , 灰色 细或中粒砂岩及 、 号煤组成 。 上段由灰 、 褐灰色 细 、中粒砂 岩 , 深灰 、灰色粉砂岩, 砂质泥岩和煤层组 成 。 中部夹号煤 , 上部夹 、 号薄煤或煤线 。 本组 地层底部以一层细粒石英砂岩与太原组分界 。 该组 地层东厚西薄 。 两组岩性的差异 ①矿物成分不同 。 太原组砂岩的矿物成熟度高 于 山西组 石英砂岩除外 , 表现在稳定的抗风化强 的石英及石英质碎屑含量多于山西组 , 稳定性差的 粉砂岩 、 泥岩岩屑及长石等矿物在山西组砂岩中常 能见到 , 而太原组中很少太原组中重矿物种类少于 山西组 。 ②胶结物成分及数量差别大 。 山西组砂岩胶结 物多于太原组 , 其胶结类型为孔隙式 、基 底式一孔隙 式或基底式等太原组大部分为接触式 、充填式 等 , 多呈镶嵌结构 。 胶结物的成分 , 山西组多为钙质 、粘 土质 , 而太原组则以粘土质及硅质为主 。 ③自生矿物及粘土矿物不同 , 成岩介质条件不 同 。 山西组自生矿物多为菱铁矿及少量 的海绿石等 , 砂岩 中石英等颗粒常为碳酸钙溶蚀交代 , 差热分析 表明泥岩主要由高岭石 、伊利石 等组成 , 岩石中虽能 见到黄铁矿 , 但多为 自生薄或切穿层理的后 生结核 , 反映 出其成岩介质属中碱性和弱还原性 。 太原组地 层 中菱铁矿一般少见 , 大量而普遍存在的是绕过层 理的泥岩或同生黄铁矿结核 。 泥岩 , 尤其靠近碳酸盐 期 庞玉娟 山西省朔南勘探区煤系地层沉积环境及其成煤条件分析 岩层的泥岩 , 伊利石占很大比例 , 其成岩介质属碱性 和强还原性 。 ④白云母的含量及大小有显著不同 。 山西组云 母含量多且片大 , 太原组含量稍低且极细 。 以两组 地层分界附近的五号煤层为界 , 其上白云母含量 一 , 一些岩层可达 , 直径左右 , 最大 达其下白云母含量 小于 , 直 径 小于 ⑤岩层中所含化石数量 、普遍程 度 、保存状 态以 及种类都不同 。 山西组植物化石丰富 , 种类繁多 , 分 布普遍 , 不但粉砂岩及泥岩中有大量保存完好的叶 、 茎化石 , 如古芦木 、旅类、科达 类等 , 砂岩中也常常见 到炭化植物茎干或粗枝化石 。 太原组岩层中植物化 石较少 , 不但石英砂岩中不见植物化石 , 而且有相当 一部分的粉砂岩中也未能见到植物化石 , 即使有也 为以种类不多根茎化石为主 。 煤系地层沉积环境及成煤条件 本区地处广阔的华北聚煤坳陷秦岭大别古陆北 缘西段 , 自中奥陶世之后隆起成陆 , 长期遭受风化剥 蚀 。 至中晚石炭世 , 因地壳下沉海侵而成为滨海环 境 , 在侵蚀盆地的基础上 , 接受了一套石炭系含煤沉 积 。 中石炭世晚期 , 仅在局部低洼处沉积 了薄而零 星的本溪组 泥岩及铝质泥岩 。 晚石 炭世 , 普遍接受 了海陆交互相含煤沉积一太原组 。 由于地壳升降缓 慢 , 幅度小整体性强 , 故岩性 、岩相稳定, 旋回结构清 晰 , 煤层 稳定 , 易于对比 。 而南部及 西部地势较高 , 地层有向西超复的现象 , 所以有东北厚 、西南薄之沉 积特点 。 晚石炭世早期地壳缓慢下沉 , 勘探区东部隆起 两侧 , 接受了滨海三角洲相 , 泻湖相及滨海湖泊相的 第一旋回沉积 , 并在局部地区发展成沼泽 , 沉积了不 稳定的 号煤层 。 其余大地区仍处 于剥蚀状态 。 随着地壳的下沉 , 沉积范围不断扩大 , 第二旋回 在全区范围内普遍发育 。 由于沉积基底 的差异 , 形 成了两种类型的旋回及特点迥然不同的号煤层 。 东部 , 经第一旋回沉积物的填平补齐 , 基底较平缓 , 主要为滨海波浪带及 三角洲环境 , 在此基础上 , 沼泽 化成煤 , 煤层薄而稳定 , 常有 一 个分层 , 大部分不 可采 。 西部碳酸盐岩溶蚀地区 , 洼坑未得补偿 , 主要 为滨海湖伯环境 , 第二旋回发育过程 , 正是这些低洼 部位填平补齐过程 。 此环境下 的号煤受填 平补 齐过程中搬运作用影 响 , 具有很大的异地堆积因素 , 厚度变化大 , 特厚煤点零星分布 , 结构复杂图 。 晚石 炭世 中期 , 号煤层 沉积之后 , 本区发生 污矍 兰兰二入,’ 州 分叉区 图号煤层等厚线图 代 刃 图太原组沉积断面图 了两次最大的海侵 , 海水几乎淹没 了全区 , 大部分区 域接受了稳定的碳酸盐沉积 。 号煤层发育在两次 海侵的间歇之中 , 由于时间短促 、 沼泽 基底平坦 , 煤 层稳定 , 厚度 一 , 平均厚 度 为图 。 当时海水自东而西侵人 , 后又向东退去 , 海水在 东部停留时间比西部稍长 , 所以东部石灰岩厚度大 , 质地纯 , 化石完整西部厚度小 , 杂质 多 , 化石破碎 , 至西南部成为含碎片化石的泥灰岩 。 此后 , 本区便 是一个波动的海退过程 。 晚石炭世晚期 , 在经历过最大海侵之后 , 地壳上 升 , 海水逐渐退 出 , 本区又处 于岸线 附近 的滨海 环 境 。 第三旋回底部相带展布清晰地反映出当时的环 境 , 区内 、、 号煤层 就是在这 一环境中生成 。 泥 炭沼泽相 多在三角洲分流河道 间的湖沼区及湖波浪 带基础上发育 , 一般厚度不大 , 层位却较稳定 。 早二叠世初 , 普遍接受了一层稳定的成分成熟 度较高的石英砂岩沉积 。 表明当时构造运动非常 稳定 , 并且沉积作用进行缓慢 。 就是在这一条件下 , 加上古气候 , 古植物诸多有利条件配合 , 发育了号 煤泥炭沼泽 , 所以它具有沉积稳定 , 分布广等特点 、 早二叠世早期旋回沉积之后 , 地壳 振荡 幅度及 速度加大 , 且发生分异 , 以至矿区内岩石成分趋于复 中国煤 田地质 第卷 杂 , 白云母片变大 , 岩性 、岩相变化加大, 旋回稳定性 变差 。、 两旋回底部相 , 反映了当时河流环境 中各亚环境平面组合 区内分布着数条长条状及弯 曲状河道 , 河道的两侧依次发育着河漫滩及河间低 地湖沼区 , 其中河漫滩 , 尤其是低地湖沼区是泥炭沼 泽发育的较好环境 , 形成号及 、、 号煤层 , 随着 地壳不断上升 , 开始海退 , 气候转向炎热干旱 , 成煤 条件越来越差 , 、、 号煤层也就不如号煤组发 育 。 此后 , 本矿区气候更加炎热干旱 , 不利于泥炭沼 泽化 , 成煤作用基本结束 , 转人灰绿色具紫斑 的非煤 系沉积时期 。 综上所述 , 勘探区煤系地层 , 主要为岸线附近的 滨海及近海的内陆环境 。其中滨海波浪带、泻滨海波 浪带以及滨海地区 , 因地势平坦 , 有利于沼泽化成 煤 , 故能形成较稳定的煤层 , 如号 、 号 、 号 、 号 及勘探区西部的号煤层在河 间湖沼区及河漫 区 , 因地势低洼 , 水的来源丰富 , 也易于沼泽化成煤 , 但因其范围一般较小 , 故煤层仅在局部地区较稳定 , 如号煤层而在三角洲分流河道 、河 床等地区 , 一 般物质来源丰富 , 沉积速度较快 , 各亚环境参差发 育 , 沼泽化不普遍 , 故煤层 不稳定 , 厚度变化大 , 如 、、、 等煤层 。 煤系地层及各旋回 , 无论是岩相带或是厚度带 大都呈东厚西薄近南北向展布 , 说明煤系沉积基底 总的趋势西南高而东北低 , 其中还存在着次一级 、近 南北相间排列的相对隆起及凹陷 , 它们的沉降幅度 及速度各不相同 。这 一地壳不均衡沉降运动 , 是本区 各煤层发育程度的控制性因素 。 因此 , 各煤层厚度带 也大都呈近南北方向展布 , 并且厚煤带和薄煤带 , 有 煤带及无煤带相间排列 。 结束语 本区煤系主要在岸线附近的滨海平原及近海的 内陆环境下沉积的 , 其中滨海波浪带及泻滨海波浪 带 , 最有利于成煤 。 因其受近南北 向不均衡沉降的控 制 , 致使区内煤系及煤层厚度变化多呈近南北带状分 布并且厚煤带和薄煤带 , 有煤带及无煤带相间排列 。 参考文献 中煤一局队山西省宁武煤田朔南详查勘探地质报告【河 北啄州 中煤一 局队 , 中煤一局队山西省宁武煤田麻家梁井田精查勘探地质报告 】河北啄州中煤一局 队 , 侧又 ‘ 一 纽村 山 , ,,, 加均 化 , 、 一阮 巧 即 一一 , , ,, 花 姗 一一 上接第页 理明 梦此 , 耐 , 肠群 , 咖 , 目 , 阮 , ‘ 尽 , 罗 , 邵 口 毗 , 叼 即 昭