涡北地区二叠系山西组沉积体系及聚煤规律.pdf

第 1 4卷 第 1 期 2 00 4年 3月 安 徽地 质 Ge o l o g y o f An h u i V o 1 ． 1 4 No ． 1 M a r ch 2004 文章编号 1 0 0 5 6 1 5 7 2 0 0 4 0 1 0 2 3 0 3 涡北地 区二叠系山西组沉积体 系及聚煤规律 李全海， 荣 美， 章中九， 刘运标 安徽 省地 质矿 产 勘查 局 ■二 五地 质队 ， 安徽 淮北 2 3 5 0 3 7 摘要运用沉积学有关基本原理 ，对该区山西组沉积体 系进行了较为详细的成因地层学分析 。识别 出多种成 因相及成因相组合 ，分别划归为两种不同的沉积体 系，并详细地阐述 了其各 自的沉积特征及 其意义。揭 示了 D 煤层的形成背景、聚积规律及其 变薄、缺失的沉积地质 因素。对煤层对比及厚煤区 分布预测具有一定的指导意义。 关 键 词 山西组 ；沉 积体 系 ；成 因地 层 学 ；聚积 规律 ；煤 层 对 比 中图分类号P 5 8 8 ． 2 ；T El 2 1 I 3 文献标识码 A 1 地质背景 研究区区域上位于华北地 台南缘 ，处于淮南 、 淮北两大煤 田的过渡地段。 主要含煤岩系为二叠 系 下统 山西组和下石盒子组。 主要 可采煤层为山西组 下部的 D煤层 和下石盒子组底部 的 G煤层 。本文 主要对山西组 的沉积特征及 D 煤层 的聚积规律进 行探讨 。 2 沉积体系 根据 山西组沉积特征 ，该区山西组可以 D 煤 层为界分别划归为两种不 同的沉积体系 ，即 D 煤 层以下 为海湾 、泻湖一潮坪沉积体 系，D煤层 以上 则为浅水三角洲沉 积体系 图 1 2 ． 1 海湾 、泻湖一潮坪沉积体 系 2 ． 1 ． 1 垂 向层序 最底部为一层黑色泥岩 ， 往上变为细砂岩互层 沉积 ，再 向上则 又沉 积 了一层相 对较薄的 暗色泥 岩。 它们分别代表一了种相对闭塞的海湾 、 泻湖环 境 、潮 间混和坪环境及潮上带泥坪环境 图 2。 这种垂向序列局部地段发育两个旋回。 在最底部一 层黑色泥岩顶部发育不稳定的薄煤线， 说明了短暂 的泥炭沼泽化的存在。 层序中最顶部普遍发育一层 厚煤层 D 煤层。层序 中潮下带不发育 ，而潮间带 发育可能与本区潮差大小及当时地貌特征 例如海 岸较平缓等 有关。 2 ． 1 ． 2 成 因相及其 组合 本 区可识 别 出海湾泻 湖沉积组合及潮 坪沉积 组合 ，分别包括海湾 、泻湖相 、潮 间混合坪相 、潮 上泥坪相及顶部的泥炭沼泽相 。 2 ． 1 ． 3 成 因相沉积特征 海 湾 、 泻湖沉 积 B A o r L G 发育 于 体 系 沉 积 的 底 部 ，全区发育 ，是 良好 的 地 层 对 比 标志。主要 为一套 黑色泥岩 ， 偶夹多 个薄层粉砂岩。其 中 含 有 动 物 化 石 L i n g u l a ． s p ． 及 植 物 化石碎片 ，并含菱 铁矿结核 。代表 了 一 种 较 闭 塞 的 环 境下的产物。研究 区 沉 积 厚 度 多 在 l 5米左右 ， 有南厚 北薄的趋势 。其顶 部 通 常 发 育 一 层 煤线 。 间 混 合 坪 沉 积 MT F发育 收稿 日期 2 0 0 3 0 9 2 0 责任编辑 柏林 作者简介 李全海 1 9 6 4 - 男 ．安徽霍邱人．硕士，高级工程师 ，主要从事煤 田地质勘查及研究工作。 组 岩石成因 成 因 成 因 相 组 絮 名 标 志 相 一 l≈。 0 B ～一 } 母、 i CV S ～一 { 一 l 山 三 浅 永 { 一 一 o L B U 角 ； } J 角 ； ； j 湖 湘 i L U 乎 沉 积 f 原 体 系 ； l } 西 、 D C ； ≯ ； ≮ i 三角堋苗缘 l ≯ 海 湾 潮 坪 泻 ’一。一一一 MT F 潮 I l 照 i 每 潮 l 一 ； e 坪 沉 积 参 B。A 泻 湖 海 湾 体 系 { L G 一 l e S W P j浅 海 毒律熏 图 1山西组沉积体系构成特征 F i g ． 1 Co mp o s i o n f o r d e p o s i t i o n a l s y s t e m i n S h a n x i F o r ma t i o n 维普资讯 安徽地 质 2 0 0 4 正 于黑色泥岩沉积之上。 主要为一套灰色细粒砂岩与 暗色粉砂岩互层沉积 。 内部发育脉状 、 透镜状层理 ， 含许多生物潜穴 、虫孔 及生物扰动现象 、 泄水构造 等。单层厚度多在 l O 米左右，最大可达 2 0 m。全 区发育厚度变化规律不明显。多呈长条状延伸。 泥坪沉积 MF发育 于混和坪之上 。主要 为暗色泥岩沉积 。厚度 5 m左右 ，区内不太稳定 ， 局部地段缺失 。 泥 炭 沼 泽 沉 积 S P发育于 该 体 系沉 积 的顶 部 ，并形成 了全区 较 稳 定 的 可 采 煤 层 。单层厚度 3米 左右 ，局部地段出 现两个分层 ，夹矸 为 泥 岩 或 碳 质 泥 岩。说 明当时该 区 处 于 较 稳 定 构 造 背景下 。分层夹矸 的 出现 可能 与局 部 地 貌 差 异 而 引 图 2 D煤 以下垂向层序特征 F i g ． 2 F e a t u r e o f s e q u e n c e u n d e r t heD c oa l 起的沼泽覆水较深有关 。 2 ． 2浅水三角洲沉积体系 2 ． 2 ． 1 垂 向层序 最底部 为一层 小于 5 m 的暗色泥岩 或细粉砂 岩。之上则 发育一层 中粗粒一细粒砂岩。再往上则 为一套砂岩、 泥岩 、 粉砂岩互层沉积。 它们分别代 表了前三角洲 、 三角洲前缘相及分流河道相和三角 洲平原相组合 图 3 。 2 ． 2 ． 2 成 因相及 其组合 由于浅水三角洲体系中前三角洲沉积和三角 洲前缘沉积很难区分。 因此把二者归并为三角洲前 缘相组合， 其上部均划为三角洲平原相组合。 它们 分别包括三角洲 前缘相 、分流河道相 、决 口扇相 、 溢岸细粒相 、泛滥湖相和泥炭沼泽相沉积。 2 ． 2 ． 3 成 因相沉积特征 三角洲前缘 沉积 DF仅沉积 了较薄的泥 岩或粉砂岩 ， 局部地段受上覆分流河道砂岩 冲刷变 薄或缺失。 分流河道沉积 DC发育于前缘沉积之上 ， 主要为一套中粗粒一细粒砂岩沉积。 内部发育大型 交错层理 ， 粒度 自下而上 由粗变细。通常具起伏不 平的底冲刷 面。区内该层砂岩一般厚 l O米左右 ， 最厚达 2 5 m 以上 。 决 口扇沉积 CVS 发育于分流河道 间地区 ， 由于分流河道决 口而形成 。由于其 突发性特征 ，因 此 ，所形成 的沉积物多 为无粒序沉积 。主要为一套 具明显顶、 底界面的细粒砂岩沉积。 从钻孔资料可 以看 出， 通常发育 多层这种沉 积并与溢岸细粒沉积 呈互层。这种砂岩的厚度一般都不大于 5 m。 溢岸细粒沉积 OB洪水期河流携带大量 悬浮负载 ， 越过河堤进入泛滥盆地沉积而成。主要 为粉砂岩 、 砂岩和泥岩互层沉积 。其中含植物化石 及生物扰动构造 。 泛滥湖沉积 L U泛滥平原 中局部低洼地 带，由于潜水面较高，长期处于水下环境， 便形成 了泛滥湖沉积 。沉积物多为泥岩 、 粉砂岩 ，偶有砂 岩沉积。 泥炭沼泽沉积 S P远离碎屑活动 的地区， 由于植物的生长， 便出现泥炭沼泽环境。 但由于受 到碎屑体系的影响，往往这段时间不能延续很长， 因此，只形成了局部发育不可采的薄煤线。 3 聚煤规律 3 ． 1 煤体形态及煤层厚度变化 煤层的空间形态与聚煤环境相关， 前面分析已 经说明 D 煤层是在泻湖、海湾一潮坪沉积背景下 形成 的。因此 其 空 间 展 布 严 格 受 控 于 下 伏 沉 积 体 系的展布。从 本 区看 ，下伏 沉 积 物 的 走 向 为NE S W 向，其顶 部 泥 炭 沼 泽 的 发 育 及 展 布 方 向 也 必 然 为NE S W 向。因此 从区域上看 ， D煤层呈宽条 带 状 沿 古 岸 l ； 7 -- - C vS OB 一 C vs f 丫 浅 ； 舟 、 ． 水 一一一 一 三 j 0 B 三 兰 L U 角 ～ j 一 二 兰一 洲 i ， C V S 沉 ⋯ ～ 1 ⋯ 一 一 r 一 { V 积 o B 体 勺 系 、 ，、 、 D c 奄≤0 ＼ 、 一 f ⋯一T ，一一一、 l m l 图 3 D上垂向层序特征 F i g ． 3 F e a t u r e o f s e q u e n c e o v e r t h e D c o a l 线展布， 其展布方向亦为 N s w， 由于研究区范 维普资讯 第 l 4卷第 1期 李全海， 等涡北地区二叠系山西组沉积体系及聚煤规律 围较小 ，煤层表现 为板状或饼状 ，稍有起伏不均 区 内 D煤层厚度一般在 3 ． 5 m左右 ， 局部最厚达 7 m 以上。总体来看 ， 区内 N NE面较 薄 ， 而往南及 S W 则有变厚趋势。 造成这种分布的原因与泥炭沼泽发 育 的起始 时间和上覆碎 屑体系 的推进速度 及推进 方 向有关。 3 ． 2煤层缺失、 区内煤层 变薄带展布及其地质 因素 缺失带位于北部的 G． 1 1 孑 L 和 G0 1 孑 L 附近 ，呈南北 向或 NNE -- S S W 方 向；变薄带 主要 出现在 G5 l 一 1孔 、G 9 5孑 L 、G9 7孑 L 及 G9 9孑 L 附近 图 4，其展布方 向与缺失带基本是一致 的。从 沉积断面及累砂岩等值线图 图 5可以看 出，区 内煤 层缺失及变 薄带出现是 由于上覆砂 岩体 的冲 G 9 1 1 G 9 9 蒙 G 9 5 G 9 I 三 } l8 要 G9 7 簧 c 一 ， ＼ ＼ c v s l ／ 一 M／ 一 薹 。B LU ～ ～ 一 - 萋 ＼ f L、 ／ ＼nc 1 ． a r B T F l SP 耋 q 图 4钻孔柱状 图 F i g ． 4 Co mp a r i s i o n o f t h e b o r e c o r e c o l u mn o f t h e D c o a l 刷作用造成的。 缺失带上砂岩厚度最大 ，累计 大于 3 0 m， 直接 顶板单层厚度大于 2 0 m， 冲刷变薄带 上煤层的直接 顶板均 为砂岩 ，单层砂岩厚一般都大于 1 0 m。 3 ． 3厚煤区预测及其在勘探 工作 中的指导意义 综上分析 ，可以预测 该 区外 围往西南方 向及 图 5 DK S 砂岩累厚等值线 Fi g． 5 I s opa c h f o r th e a c c umu l a t e thi c kne s s of D- Ks s a n d s t o n e N E面远离碎 屑体系地段均会 出现厚煤层 区，煤层 厚度 多大于 5 m，目前 已探 明 2 ． 5 5亿 t 储量的涡阳 信湖煤矿区正位于研究区西南外围地区。 对 D煤层缺失、变薄带分布及其地质因素的 探讨 ， 对实际勘探工作中的钻孔布置及煤层对比具 有一定的指导意义。 参考文献 【 1 】 杨起． 煤地质学进展【 M】 ． 北京地质 出版社， 1 9 8 7 【 2 】 李思田． 沉积盆地分析中的沉积体系研究[ J ] ． 矿物岩石地 球化学通讯 ，1 9 8 8 ，2 『 3 1 Mi a l l A D． Ar c h i t e c t u r a l e l e me n t s an a l y s i s A n e w me tho d o f f a c i e s anal y s i s a p p l i e d t o fl u v i al d e p o s i t s [ J ] ． I n Ea r t h S c i ． Re v ． 2 2 P 2 6 1 ～ 3 0 8 DEPoSI TI oNAL SYS TEM S AND CoAL ACCUM ULATI oN oF SHANXI ATI oN， P ER MI AN． I N NoR TH GUoY ANG CoUNTY ， ANHU I P RoVI NC E． LI Qu a n h a i No ． 3 2 5 T e a m， B G MR o f A n h u i P r o v i n c e ， He f e i 2 3 0 0 0 1 ， C h i n a Abs t r a ct Ba s e d o n t he p r i n c i pl e s of s e di m e n t ol og y ， de t a i l e d a n a l ys i s o f g e n e t i c s t r a t i gr a ph y a b o ut t h e d e p os i t i on a l s y s t e m s of Sh a nx i For m a t i o n a r e gi v e n．A l o t o f g e n e t i c f a c i e s or ge ne t i c f a c i e s a s s e m bl a g e s w h i c h a r e t h e a r c hi t e c t ur a l e l e me n t s o f t wo di f f e r e nt de p os i t i o na l s y s t e m s a r e r e c og ni z e d，a n d t he i r de t a i l e d de s c r i p t i o nS of s e d i me nt a r y c h a r a c t e r i s t i c S or t h e i r e v i r on m e n t s i gn i f i c a nc e s a r e g i v e n． The a na l ys i s of c o a l ⋯D a c c umul a t i o n h a v e s h o w e d t he s e d i m e n t a l g e o l o g i c f a c t o r s on c o a l t h i nn i ng o r a bs e n c e ． Th e d i s c u s s e s o f t hi s pa p e r a r e u s e f ul i n t h e a p pl i c a t i o n of c o a l c or r e l a t i on a n d p r os p e c t i n g a r e as o f t h i c k c o a l s e a m ． K e ywor ds Sh a nx i For m a t i o n； d e p os i t i on a l s y s t e m ； g e n e r a l i z e d s t r a t i g r a p hy ； c oa l a c c umul a t i o n； c o a l Cor r e1 a t i On． 维普资讯