安徽白土剖面含煤巖系晚古生代巖相古地理研究

戎虎仁　孫嬌鵬　蔡　圖　朱　鵬　趙　凱　劉　續(xù)

[摘要]經(jīng)過太康運動對華北板塊的作用，安徽蕭縣白土石炭二疊紀屬淮南型（淮南、豫西），濱海沼澤、臨近華南淺海，砂、頁巖夾海相層，含煤層，又叫“南型北相”（似華南龍?zhí)睹合担1]。又因石炭二疊是我國華北地區(qū)重要成煤地層因此對石炭二疊紀含煤巖系的研究成為必要條件。又巖相是對相應沉積的一種反應，因此通過對區(qū)內(nèi)相應時期地層巖樣進行分析化驗即可對區(qū)內(nèi)石炭二疊紀沉積環(huán)境的復原提供相應的證據(jù)[2]。

[關鍵詞]石炭二疊系 層序地層 巖石特征 沉積環(huán)境

中圖分類號：K92文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510001－01

一、引言

區(qū)內(nèi)地層分布全面、分層清楚，中國礦業(yè)大學資源學院對此進行過詳細的勘察，并繪制圖表若干。筆者通過“徐州蕭縣”實習，以及參與“安徽白土剖面含煤巖系巖石學研究”課題對白土剖面進行過多次現(xiàn)場勘察并取樣進行化驗。得出相應數(shù)據(jù)，根據(jù)各種巖相分析基礎圖件，以及各層、組的沉積斷面圖和代表性的鉆孔沉積柱狀圖，我們了解到各組、段的沉積環(huán)境及其演化，并與前人結論進行校核，為該區(qū)地層研究提供證據(jù)[3]。

二、沉積背景簡介

自中奧陶世開始受太康運動的影響華北地帶整體上升并隨之發(fā)生大規(guī)模海退。華北板塊華北地帶長時間隆起，遭受剝蝕形成準平原化地貌，一直持續(xù)到石炭紀早期。自晚石炭世開始華北地區(qū)發(fā)生大規(guī)模海侵，在中奧陶統(tǒng)灰?guī)r上覆蓋山西式鐵礦以及“G”層鋁土礦。繼而沉積形成區(qū)內(nèi)海陸過渡相的地層?；幢钡貐^(qū)石炭-二疊紀含煤巖系是一套連續(xù)的淺海-濱海-三角洲相的碳酸鹽和碎屑巖沉積[4]。

三、沉積構造序列

垂直層序是地層在垂向上隨時間變化而形成的一系列連續(xù)的沉積層，它是對沉積物形成時水動力條件沉積環(huán)境變化的直觀反映，詳細研究煤系地層的垂直層序，對分析其沉積環(huán)境及煤層的形成條件等都具有重要的意義[5]。附近地區(qū)地層為華北型，屬華北地區(qū)淮河地層分區(qū)淮北地層小區(qū)。華北石炭-二疊紀沉積建造由兩部分組成，下部為碳酸鹽巖與硅質碎屑巖構成的含煤建造，上部為硅質碎屑巖紅色建造。含煤建造形成于受限陸表海環(huán)境，盆地內(nèi)由于以潮汐作用和地區(qū)性風暴作用為主，常形成多種沉積體系在空間上交互發(fā)育的古地理格局[6]。本地區(qū)有小、大沉積序列若干沉積序列，可概括為：陸棚-近濱海進積型沉積構造序列、潮坪沉積構造序列、三角洲沉積構造序列三個大型明顯的序列?，F(xiàn)概括敘述如下：

（一）陸棚-近濱海進積型沉積構造序列。從太原組沉積斷面圖上可以看出層理類型變化序列是形成與海退時期，淺海環(huán)境的砂體形態(tài)常呈席狀或條帶狀，砂層具有雙向楔狀交錯層理。隨著岸線逐步向海區(qū)推進自下而上水深逐步變淺，水流和波浪作用，即水動力能量加強。巖性呈現(xiàn)向上逐漸變粗的反粒序，層理則由水流安靜的水平層理變?yōu)樗鲃邮幍牟顚永砗徒诲e層理。層序的構成是在灰?guī)r之上為淺海遠濱帶黑色泥巖和粉砂質泥巖，向上逐漸過渡為分選好的代表濱岸沉積的粉砂巖和中細粒砂巖。旋回厚度不大，僅幾米至十幾米。旋回最頂部常發(fā)生突變或沉積中斷，直接與下一次海侵的淺海相灰?guī)r接觸，或有時以厚度很小的瀉湖相粉砂質沉積為過渡層，向上再變?yōu)闇\海陸棚相灰?guī)r，太原組上段地層的沉積旋回即為淺海近濱旋回。

（二）潮坪沉積構造序列。以太原組中段巖石剖面為例，其層理類型變化是從下而上隨著水動力條件由強到弱，沉積物呈現(xiàn)粒度由粗變細的正粒序變化。原生沉積構造層理的變化系由潮下帶沙坪、潮間帶砂泥坪和潮上帶泥坪，呈現(xiàn)由低角度雙向交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理、脈狀層理向水平互層層理和均勻層理變化

（三）三角洲沉積構造序列。山西組自下而上所顯示的原生沉積構造序列為代表前三角洲-三角洲前緣-三角洲平原一套完整的進積型三角洲沉積構造序列。山西組是一套完整的三角洲沉積，隨著河流向海推進，岸線的遷移過境，表現(xiàn)水動力條件由弱到強，由強到弱。即是由水平層理，經(jīng)波狀層理、交錯層理，又變?yōu)椴顚永砗退綄永淼挠赡嫦蜣D為正向的轉變過程。

綜上所述，本地區(qū)石炭、二疊紀沉積環(huán)境和沉積相，是在穩(wěn)定臺地背景下，發(fā)育了一系列海侵至海退的完整旋回過程中而形成。依據(jù)沉積特征及相標志，可判斷本區(qū)石炭、二疊紀含煤巖系的發(fā)育，是從淺海陸棚開始，經(jīng)歷了濱岸帶，到以河流作用為主的建設階段的三角洲體系，以后有曾短期遭受海侵，轉為破壞階段的三角洲沉積體系

的演化過程。包括了三大沉積環(huán)境和沉積相，七個亞環(huán)境和亞相。

四、沉積環(huán)境分析

研究區(qū)位于華北地帶東南緣，地臺基底屬前震旦變質巖系：自呂梁運動后，發(fā)育了中晚元古代沉積層而逐漸轉入

地臺發(fā)育階段，在寒武、奧陶紀，本區(qū)逐漸緩慢下沉，大面積海侵使得本區(qū)沉積了巨厚的碳酸鹽巖與泥巖。到了中奧陶世末期，由于受加里東期地殼變形的影響，全面上升為陸地，長期的風化剝蝕，造成了上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系及下石炭統(tǒng)地層缺失[7]。

中奧陶世以后在本區(qū)經(jīng)歷了長期的地殼隆起和剝蝕階段，至晚石炭世早期海水自北而南入侵，沉積了本溪組。至晚石炭世中晚期，本區(qū)結束陸地狀態(tài)，地殼開始下沉，海侵方向轉換，海水逐漸侵入發(fā)育為陸表海，范圍擴大，在本溪組組之上連續(xù)沉積了太原組淺海和濱岸帶沉積。

早二疊世早期是華北地區(qū)由海相轉變?yōu)殛懴嗟闹匾獣r期。源區(qū)上升，陸源碎屑供應逐漸加強，內(nèi)源沉積物除植物殘體堆積物外均終止，自然環(huán)境過渡為河控三角洲。隨著三角洲向南遷移，海水逐漸退出本區(qū)形成濱海沖積平原。至晚二疊世晚期則開始進入陸相沉積為主的發(fā)育階段，從而結束了聚煤期。二疊紀期間，本區(qū)氣候溫暖濕潤，高等植物生長繁盛，泥巖沼澤得以形成與發(fā)展，有良好的煤層形成。在山西組開始形成時，海水由北向南全面撤退，河流作用加強，岸線逐步南移；在淺海陸棚碳酸鹽巖基礎上，形成了山西組下部的一套水下三角洲和海岸沉積，并繼而廣泛發(fā)育陸上三角洲沉積。

五、結束語

石炭二疊紀的海陸交匯相成煤巖層對我國華北地區(qū)乃至整個中國的能源產(chǎn)業(yè)的貢獻起著至關重要的作用，因此整個華北地區(qū)沉積環(huán)境的復原以及對沉積環(huán)境的把握是中國煤炭的勘探開采的必由之路。而淮北地區(qū)處于海侵較為邊緣地帶成煤作用不為明顯，但對區(qū)域內(nèi)的整體研究是對整個淮北地區(qū)煤炭地質勘探的補充。

參考文獻：

[1]曾勇、胡斌等，古生物地層學，中國礦業(yè)大學出版社.

[2]陳建強、周洪瑞，沉積學及古地理教程，地質出版社.

[3]陳世悅、劉煥杰，華北石炭二疊紀層序地層學研究的特點，巖相古地理，1994.5.

[4]李佑炎，淮北肖縣煤田山西組地層沉積特征分析，江蘇煤炭，2002.03.

[5]李增學等著，《華北陸表海盆地南部層序地層分析》，北京：地質出版社，1998.12.

[6]陳世悅、劉煥杰，華北石炭-二疊紀層序地層格架及其特征，沉積學報，1999.1.

[7]吳文金、劉文中、陳克清，淮北煤田二疊系沉積環(huán)境分析，北京地質，2000.3.