昌福山矿区童子岩组三段上亚段沉积特征及聚煤环境分析.pdf

中国西部科技 ” 昌福山矿区童子岩组三段上亚段 沉积特征及聚煤环境分析 吴钦元 福建省 煤田地质勘探队 , 福建龙岩 摘要通过对昌福山矿区主要含煤地层 的沉积特征 , 即细拉 、 结核 、 层理 、 岩矿 、 古生物及煤质等分析 , 总结出昌福山矿区童子岩组 第三段上亚段地层的沉积环境为号谋层为河控三 角洲相沉积号煤层为下三角洲平原型沉 积号煤层为海湾潮坪型沉积号煤 层为独立障壁岛泻湖沉 积 。 研究成果对区内煤宕层对比具有重要意义 。 关键词 沉积特征聚煤环境童子岩组昌福山矿区 山目】 琶琶 一 ,, 灿 一 , , ,, , , ,, ,, 昌福山矿区位于永定县境内 , 面积为 知 。 年月 至年月在永定 昌福山矿 区开展正规找煤工作后 , 年底被批准立为国家类项目 , 迄今为止 , 己有 年 , 己施工钻孔 个 , 钻探工作量万多米 , 槽探施工万 多方 , 对煤层特征己取得了相当丰富的资料 。 由于地质条 件和开采手段的限制 , 开采断层以上的煤层更具有经济 意义 。 本区主采煤层集中于童子岩组第三段上亚段 , 即从 号煤层底板上至翠屏山组底砾岩 , 地层厚度约米 。 含 煤编号从一层 , 其中 , 、 及号煤层全区可采故笔 者拟根据古生物 、 鲡粒 、 结核 、 层理 、 岩矿特征等方面来 重点研究了主要含煤段的沉积特征和聚煤环境 。 岩性 、 古生物及煤质特征 鲡粒 、 结核特征 ①鲡粒仅分布在童子岩组第三段上亚段号煤层 以 土 , 一般为泥质鲡粒和绿泥石鲡粒 。 号煤层 以下鲡粒少 见 。 绿泥石鲡粒中阳离子为二价铁离子 , 反映了绿泥石鲡 粒产生于复水较深的还原的停滞的水体环境 。 ②在 煤层底板以上的砂质泥岩中 , 见有较丰富的菱 铁质 、 铝土质鲡粒 。 在煤层直接顶板泥岩中 , 颗粒特别 细 , 含炭量高 , 厚度变化大 , 含有丰富的透镜状菱铁质结 核及泥质包体 。 根据该区已竣工的钻孔 、 煤酮及槽探编录 资料统计 , 发现煤层以上的各可采煤层顶板所含有的结核 及包体有一些规律性的特征表 。 煤煤层号号结核或包体成份份大小小形状状排列特征征 泥质质姜状状不规则则 菱铁质 、 泥质质透镜状状散布布 菱铁质 ’’ 扁饼状状似层状状 泥质 、 夔铁质质 火 椭球状状散布布 表主要含煤段结核及包体特征表单位 粒度特征 该区竣工的个钻孔统计资料表明 , 从煤层到翠屏 山 但底砾岩粒度向上变粗 。 测并曲线表明煤层往上地层中 细砂岩视 电阻率逐渐增大 , 表明孔隙度由 卜往上变大人 工放射性曲线值逐渐变小 , 反映该段岩石密度逐渐变大 。 收稿日期 一一 修回日期 一一 作者简介吴钦元 , 一 , 男 , 福建武平人 , 年毕业于山东科技大学地质工程专业 , 地质助理工程师 , 主要从事煤田地质勘查工作 。 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. , 发应用 圈 层理特征 童子岩组第三段上亚段多发育有水动力较强的层理 波状层理 、 爬升波状层理 、 脉状层理 、 小型板状 、 槽状交 错层理 , 此外还见有小型的冲刷面及较发育的不对称的波 痕 。 各种层理出现规律性相间发育 , 煤层直接顶板或间接 顶板一般多发育水平纹理 , 往上变为水动力较强的层理 , 尔后又逐渐过渡到上一煤层所特有的层理 。 岩矿特征 昌福山矿区童子岩组第三段上亚段地层以泥质岩为主 约占 , 夹较多细砂岩约占 、 少量中粒砂岩 约占和泥质砂岩约占及煤层所组成 , 缺乏碳 酸盐岩 。 植物化石分布普遍 , 而动物化石仅偶见 。 现以 一 钻孔岩石标本的岩矿特征鉴定特征为基础 , 结合矿区其它 方面的资料 , 对上亚段的岩矿及岩相特征分析如下 。 ①砂岩 。 在童子岩组第三段上亚段中 , 约占地层沉积 厚度的 。 其中中粒砂岩占 , 细砂岩占 。 中粒砂 岩属中粒岩屑石英砂岩 , 细粒砂岩有细粒岩屑石英砂岩 约占细砂岩的 , 细粒岩屑石英杂砂岩约占 , 次有细粒岩屑杂砂岩约占细砂岩的 。 本亚 段缺乏石英砂岩 。 ② 中粒岩屑石英砂岩 。 深灰色或灰色 , 硅质胶结 , 致 密坚硬 , 肉眼观察手标本有粒状感 , 放大镜下可见其中较 多灰黑色岩屑小颗粒 。 中粒岩屑砂岩的矿物组成 以石英为 主 , 约占碎屑含量的 一 , 分选 、 磨圆度都较好 。 此 外 , 为隧石和普通岩屑 , 两者的含量大抵相当 , 约左 右 。 填隙物为绿泥石杂基 , 含量约左右 。 不含或仅含微 量有机质 。 另外 , 含微量超稳定或稳定型重矿物 , 一般不 含云母矿物 。 ③细粒砂岩 。 为灰色 、 浅灰色或深灰色 , 其中细粒净 砂岩具颗粒支撑 、 孔隙式胶结 , 胶结物为硅质 , 已构成石英 砂的次生加大 。 在成岩后期的强压溶作用下形成缝合镶嵌结 构 , 以致岩石致密坚硬 , 肉眼及放大镜难以区分其颗粒界 限 。 细粒杂砂岩含较多泥质杂基 , 具颗粒支撑部 分为杂基支撑 , 孔隙基底式胶结 , 较坚硬 。 本亚段较发育 泥质含量的泥质细砂岩 , 泥质细砂岩在新鲜断面上可见 砂状断口 。 上亚段细砂岩的矿物组成状况列表 。 此外 , 细砂岩中含微量较丰富的重矿物 , 并有 个层位 砂岩因属沙坝相环境的产物而有超稳定型重矿物错石 、 黑电气石 、 白钦石等富集并呈串珠状顺层分布其具体 层位为下煤层和 下煤层的间接底板及本亚段最顶部的一 层泥质细砂岩 。 生成于水动力条件较强环境中的砂岩 , 其有机质和云母片含量少 , 而水动力条件较弱的杂砂岩及 泥质砂岩 , 有机质和云母片相对含量较高 。 在本亚段的细 砂岩中一般不含鲡绿泥石和墓状黄铁矿 , 但在号煤层间接 顶板细粒岩屑石英砂岩中见微量胶磷矿 。 中粒砂岩常含 泥质砾石或角砾在上亚段为河口沙坝沉积 的产物 , 因 此 , 常具交错层理槽状 、 板状交错层理 。 ④泥质砂岩 。 本亚段泥质砂岩含量少 , 在地层中约占 , 且分布层位局限 , 岩石类型较单一 。 仅见为石英 粗粉砂岩 , 分布层位在号煤层间有 层 , 在号 煤层间有层 。 泥质砂岩为黑灰色或深灰色 , 生成于水动力 较弱的岩相环境 , 因此 , 具水平或波状层理 。 泥质砂岩的 矿物组成列于表 。 表昌福山矿区子岩组第三段上亚段泥质砂岩的矿物组成表 ⑤砂质泥岩 。 为本亚段主要组成岩石 , 含量约占地层 岩石的 。 黑灰色 、 灰黑色是本亚段砂质泥岩的基本色 调 。 依生成环境的不同而具水平 、 隐水平或均匀层理 , 岩 性较软 。 组成砂质泥岩的粘土矿物呈单调的水云母绿泥石 组合 。 由于沉积环境和地球化学条件的制约 , 构成砂质泥 岩的粘土矿物以水云母为主 , 绿泥石较少 。 此外 , 砂质泥 岩中含较多云母片碎屑 , 而自生矿物依不同层段沉积岩相 及地球化学条件的不同发育有鲡绿泥石 、 菱铁矿 、 球粒状 萄状黄铁矿 、 白云石等内源自生矿物 。 但是 , 砂质泥 岩中重矿物含量微少 , 偶见有黑电气石 。 这显然是由于生 成砂质泥岩的环境水动力太弱的缘故 。 古生物化石特征 昌福山矿区童子岩组第三段上亚段化石种属单调 , 以 产植物化石为主 , 在矿井下偶见有少量动物碎片 , 其化石 垂向分布情况为 ① 、 号煤层顶板均富含以单网羊齿 带 羊齿栉 羊齿 为主的植物化石 。 。 ﹃ 组组成矿物及岩月月石英愧任石〔幼幼 裔政们 拐序云母翻翻阴困二 即如临〕〕 〔〔〔〔〔〔粼脚 脚脚 拉拉拉冶属石英英协窝胜胜时者 者努努 ‘少 嘿嘿扦扦 砂砂砂 〔 翻砂白 白平均均均均 台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台台 目目目陇拓烟 烟 燕展展 甲然 然黑黑兴兴絮絮弩弩 平平平平均均均均均均均 表昌福山矿区子岩组第三段上亚段细砂岩的主要矿物组成表 ② 、 号煤层顶板含 较 多的 以基 缩 蕉羊 齿 为主的植物化石 。 ③在童子岩组第三段上亚段煤层 以上的地层中 , 主 要为单网羊齿 、 蕉羊齿 、 束羊齿 、 栉羊齿等植物化石 。 在 其它矿区中很少发现过动物化石 , 而在昌福山矿区煤层顶 板中己发现有全脐螺 、 瓣鳃类等动物化石 , 这在本区氏煤 铜中可得到充分的证实 。 ④其余煤层顶板植物化石碎片多见 。 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 中 西部科技 煤煤层号号水分分灰分分全硫硫挥发分分红八八 鸽鸽 阳阳洲洲 魂魂 盯盯 表昌福山区煤质特征表 单位 义 之 昌福山犷区童子岩组第三段上亚段沉 积层序图 煤质特征 在本区个钻孔中 , 共采取可采煤层煤质分析样 个 ,、、 、 煤层 的水分 、 灰分 、 全硫 、 挥发分 、 八含量见表 。 从表 中可知 , 煤层灰分最高 , 为所有 煤层之首 , 即 , 属高灰煤层 , 其余 、、 煤层为 中富灰煤 。 煤灰中的含量在上亚段煤层中都较高 , 煤层以上的各煤层的含量有渐渐增高的趋势 , 表明随 东吴运动的抬升 , 海平面渐渐下降 , 而地层渐渐趋新 。 在 上亚段中 , 煤层全硫含量最高 , 平均达 , 属低硫 煤 , 其它煤层的全硫含量均在以下 , 属特低硫煤 , 这表 明上亚段的大部分煤层沉积时离海环境较远 , 其中 煤层沉 积时可能离海近些 , 符合煤层顶板中含动物化石的发现 , 说明昌福山矿区童子岩组第三段上亚段的中下部曾有一次 短暂的海侵 。 岩相及沉积环境 为了进一步分析童子岩组第三段上亚段的岩相古地理 特征 , 从所收集的砂岩薄片进行粒度分析 , 其粒度概率累 积曲线的类型与特征见图 。 对照现代滨岸地带所采集的砂 岩所实验大量数据可知 , 该亚段所处的环境主要属于河口 沙坝相 、 三角洲分流河道相 , 具体属滨岸湖泊或湖滨三角 洲环境 。 从指相矿物 、 沉积构造和古生物化石面貌等诸方 面资料 , 编制了昌福山矿区童子岩组三段上亚段沉积层序 图见图 。 从图上可知 , 该亚段地层 以水平纹理或块状层理为 主 , 产较丰富的植物化石碎片 , 含丰富的椭球状透镜状的 同生黄铁矿及菱铁矿结核 。 代表水进时的残留沉积 。 因细 砂岩层面上见有丰富的波痕构造 , 同时发育有槽状 、 板状 交错层理 , 应属滨岸湖泊带沉积 。 其中煤层顶板可见少量 的全脐螺及双壳类等动物化石 。 究其原因是邻近的海水助 风暴潮或高潮经河口潮道常为湖沼送来海水补充 , 以致滨 岸湖沼有时也与海相环境相似 。 以上较详细地研究了区内主要含煤段的沉积特征 , 据 此 , 笔者综合分析后认为昌福山矿区童子岩组煤层以上 是一套以河流作用为主 , 受潮汐作用影响的浅水三角洲含 煤碎屑岩系 , 即可划分为冲积平原型 , 上三角洲平原型 , 海湾潮坪型 , 砂坝型四种类型 , 如图 。 具体情况是 ① 煤层至翠屏山组底砾岩为冲积平原型沉积 。 因为以 砂岩为主 , 常见有槽状交错层理 , 均匀层理 , 含有薄煤层 及炭质泥岩 。 ②煤层至煤层为上三角洲平原型上部沉积 。 其特征 为以河流沉积作用为主 , 单向水动力作用较强 , 煤层含煤 层段的含砾率高 , 由于三角洲废弃 , 使得煤层多出现复杂 结构 , 因而该煤层灰份高 , 含硫低 。 ③煤层至煤层为上三角洲平原型下部沉积 。 其特征 为煤层沉积较为稳定 , 结构简单 , 含硫量 、 灰份均低 。 ④煤层至煤层为海湾潮坪型沉积 。 其特征为受河流 和潮汐共同作用 , 煤层沉积在条带状分布的砂体上 , 故 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 一门 , 发应用 煤层厚度较不稳定 。 ⑤煤层至煤层为砂坝型沉积 。 应该说 , 煤层一般 沉积在席状砂体上 , 煤层厚度较为稳定 。 派擞作用分析 福建省童子岩组的沉积环境划分为早期 、 中期和晚期 三个阶段 , 而童子岩组第三段的形成正处于晚期阶段 。 由 于此时发生大规模的海退 , 除了少数地点与海水沟通外 , 都是湖泊 、 沼泽环境 。 即童子岩组总体表现在区域性海退 形成的 , 期间出现多次一级海侵海退 , 其沉积地理演化可 分四期期为文笔山组 , 浅海沉积期 , 为童子岩组 一段 , 滨岸碎屑沉积包括障壁岛 一泻湖沉积体系及海滩面 积体系期 , 为童子岩组二段 , 浅海沉积期 , 为 童子岩组三段 , 中下部为滨岸碎屑沉积 , 煤层上部为陆 相沉积 。 加上此时气候温湿 , 雨水充沛 , 植物茂盛 。 泥炭 沼泽被有机质塞满 , 为聚煤作用创造 了有利的条件 。、 、 及煤层的形成正是此环境下的产物 , 因此成为全区 可采煤层 。 结论 通过对昌福山矿区童子岩组第三段上 亚段地层的鲡 粒 、 结核 、 粒度 、 沉积构造 、 岩矿及煤质等分布特征及指 相矿物鲡绿泥石 、 球粒状黄铁矿 、 白云石及胶磷矿在 地层中赋存的状况 , 结合生物化石面貌等诸方面因素进行 研究分析认为其沉积环境为童子岩组总体表现在区域性 海退形成的 , 期间出现多次一级海侵海退 , 童子岩组第三 段上亚段形成了滨岸湖泊相和湖滨三角洲平原产物 , 即在 海退形成童子岩组第三段中亚段 一 中的煤 层 的滨海平原湖泊 、 海湾潮坪及组合的砂坝型相 , 在此 基础上形成了河控三角洲煤层 组合 , 其后因河流产 生侧向迁移形成河床序列的泛滥平原序列底砾 岩 , 东吴运动最后夷平 , 在晚二叠世下降接受沉积形成 地层 。 童子岩组第三段上亚段煤层的形成不仅受岩相 古地理的影响 , 而且还受古气候 、 古构造的影响 , 因而形 成的各煤层厚薄各不一样 。 参考文献 〔韩德馨等 中国煤田地质学 〔〕北京煤炭工业 出版 社 , 【 」陈钟惠含煤岩系沉积环境分析【武汉中国地质 大学出版社 , 〔刘宝君沉积岩石学【北京地质出版社 , ‘门吐 班, 刀口匕盆哎减班口宜】 】〕 【笼月医皿旅力】哎班 】宜宜 宜 , 刀忿】 】〔凌宜班 盆 ‘, ‘‘,宜 二 ,‘‘】宜 盆 ,、户、 上接第页 参数计算如下 在发电机仿真系统中 , 发电机的主要 君 , 凡 、 气 ‘ 、 以 ‘ 卜 刃 ‘「 万 ‘ 一 砰 一 十乙认 △认 ‘, 、 一 一 由发电机仿真系统 、 励磁机仿真系统 、 厂用高压仿真系 统 、 厂用低压仿真系统等子系统组成完整 的电气仿真系 统 。 电气仿真结果数据 经过整个姗机组电气仿真系统的运算 , 将得到的仿 真值与电气系统的设计值予以对比 , 相应的试验数据如表 所示 分析与结论 可以看出通过该方式的仿真 , 对于电气的发 电机系 统 、 励磁系统 、 厂用电系统等仿真 , 仿真精度达到 。 且 仿真组态简洁明了 、 使用方便电站还可 以针对电站电气 的实际运行情况予以新组态 , 提高培训效果 。 参考文献 【 」于荣生大型发电机组的模块化建模与仿真【华北电力学 院学报 , 【 」吕崇德电厂仿真图形一体化建模支持系统〕系统仿真学 报 , 【韩璞火电站仿真机原理及应用【天津天津科学技术 出版社 , 【 〕唐世林电站计算机仿真技术〕北京科学技术出版社 , 【 〕于荣生姗火电机组模块数学模型和仿真〔〕华北电力学 院学报 , 一一 一一 凡乳 , 凡凡 甲 县 。 表电气系统仿真结果数据表 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.