安徽白土剖面含煤巖系巖石學(xué)研究

劉　續(xù)　趙　凱　朱　鵬　蔡　圖　戎虎仁　孫嬌鵬

[摘要]華北晚古生代含煤建造形成于受限陸表海背景之下，形多種沉積體系在空間上交互發(fā)育的古地理格局。安徽蕭縣白土周邊地區(qū)廣泛出露煤系露頭，屬石炭--二疊系的煤層。根據(jù)前人對(duì)于各地的露頭作過古生物、地層和沉積學(xué)方面的工作，我們從巖性、巖相、沉積、旋回及煤層特征方面分析了蕭縣煤田沉積特征，及含煤巖系巖石特征。

[關(guān)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(hào)：K92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0510003－01

一、引言

自中奧陶世開始受太康運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間隆起，遭受剝蝕形成準(zhǔn)平原化地貌，一直持續(xù)到石炭紀(jì)早期?；幢钡貐^(qū)石炭-二疊紀(jì)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[1]。

二、沉積地層概述

本溪組（C2b）：從巖性、巖相特征看，本溪組可劃分為兩段。下部以褐紫-紫紅色鐵質(zhì)泥巖為主，向上顏色漸淺，以灰綠～灰黃色為主，具水平層理。

太原組（P1t）：主要為一套淺海-濱岸相碳酸鹽巖和碎屑鹽含煤沉積，具有較清晰的韻律結(jié)構(gòu)，主要由深灰色生物碎屑泥晶灰?guī)r、砂質(zhì)及泥質(zhì)碎屑巖和不穩(wěn)定的煤層組成。

山西組（P1s）：山西組為本區(qū)的主要含煤地層，前人研究結(jié)果為：厚約136m，含煤1～5層，含煤系數(shù)3.4%，在該地區(qū)僅 見到30米左右，為一套三角洲相含煤建造[2]有前三角洲、三角洲前緣旋回結(jié)構(gòu)。

三、巖石特征

本地區(qū)晚古生代含煤地層主要發(fā)育砂巖、泥質(zhì)巖、碳酸鹽、可燃有機(jī)巖（煤）。不同時(shí)代地層中巖石類型及豐度有一定差異，從剖面上看本溪組主要為泥巖、粉砂巖和石灰?guī)r，砂巖豐度較低，太原組砂巖、粉砂巖、泥巖和石灰?guī)r均較發(fā)育；山西組主要為陸源碎屑鹽，碳酸鹽不發(fā)育[3]?，F(xiàn)將區(qū)內(nèi)個(gè)主要巖石類型及巖性特征敘述如下：

（一）砂巖

砂巖約占整個(gè)煤系地層的三分之一。本地區(qū)石炭系中砂巖占地層總厚度的15%-20%，主要為石英砂巖。在二疊系中砂巖則占40%以上。本區(qū)砂巖中以中、細(xì)粒為主，約占60%，砂巖的成分成熟度一般中等，巖石類型主要為巖屑石英砂巖，次為長(zhǎng)石石英砂巖和石英砂巖。石英含量約占碎屑組分的75%～85%，以單晶石英為主，含少量多晶石英和穩(wěn)定的硅質(zhì)巖巖屑；結(jié)構(gòu)成熟度變化較大，主要表現(xiàn)為分選型、磨圓度變化較大，填隙物除硅質(zhì)、鈣質(zhì)等化學(xué)膠結(jié)物外，常含有不等量的泥質(zhì)雜基。

（二）泥質(zhì)巖

本區(qū)含煤地層中的泥質(zhì)巖主要為頁巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，以及以單晶質(zhì)礦物為主的高嶺石粘土巖和蒙脫石粘土巖。在各組地層中均有發(fā)育，其中本溪組、太原組豐度大于砂巖，山西組豐度則小于砂巖。其主要成分是粘土礦物，以高嶺石、伊利石為主，其次是蒙脫石、綠泥石、伊利石蒙脫石混層礦物等次要成分有陸源碎屑巖以及粘土礦物。本區(qū)主要有以下幾種泥巖：1．鋁土質(zhì)泥巖。在在本溪組底部發(fā)育，由奧陶紀(jì)灰?guī)r風(fēng)化生成的陸源物質(zhì)所構(gòu)成的濱岸沉積，灰綠色至灰白色，含鐵質(zhì)高時(shí)為紫紅色。含有大量黃鐵礦團(tuán)塊、結(jié)核及結(jié)晶完好的黃鐵礦正方形晶粒。含大量微晶和粉晶方解石及碳酸巖鮞粒，鮞粒周圍為鋁質(zhì)礦物所圍繞。另外，還見有海綠石礦物。2．雜色花斑狀粘土巖。粘土巖中?；煊蟹凵百|(zhì)碎屑物質(zhì)，以及菱鐵礦殘留結(jié)構(gòu)的鮞粒和豆?fàn)铊F質(zhì)結(jié)核，存在于第三含煤段之上。3．鈣質(zhì)泥巖。在本溪組和太原組下部和上部發(fā)育，為薄層黑色頁巖，含腕足類、瓣鰓類等海相動(dòng)物化石，以及海百合莖碎片，并含有較多的有機(jī)質(zhì)和細(xì)散的黃鐵礦。4．碳質(zhì)頁巖。多在煤層頂?shù)装甯浇蛟谌〈环€(wěn)定薄層的相變化層位發(fā)育。黑色，富含植物化石和炭化的根莖葉片。屬海岸帶潮坪、瀉湖和三角洲平原分流間洼地的沼澤沉積。

（三）碳酸鹽巖

本區(qū)煤層中僅見石灰?guī)r，本溪組有1層，太原組可達(dá)有9-13層，占本區(qū)石炭系總厚度地50%左右，絕大多數(shù)為生物灰?guī)r。從灰?guī)r的成因結(jié)構(gòu)特征看，以生物屑泥晶結(jié)構(gòu)為主體，少量微晶-粉晶結(jié)構(gòu)、內(nèi)碎屑或球粒泥晶結(jié)構(gòu)，以及灰泥夾陸源碎屑結(jié)構(gòu)?；?guī)r中生物碎屑巖種類繁多，主要的生物門類有：有孔蟲、蜓、腕足類、瓣腮類，棘皮類、介形蟲、三葉蟲等[4]，成片密布，呈條帶、紋層狀斷續(xù)分布。一般生物粒屑為砂礫屑或礫屑級(jí)，平均含量≥25%，有的可達(dá)80%-90%，而粉屑級(jí)生物屑在各層灰?guī)r均可以看到，但以本溪組灰?guī)r為主?；?guī)r中顆粒類型較少，以生物屑為主，另有少量低能環(huán)境下形成的碎屑和球粒；高能環(huán)境下的鮞粒、內(nèi)碎屑和亮晶膠結(jié)物極為稀少。粒間填隙物除有含量不一的泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)外，均為泥晶、微晶方解石，反應(yīng)本區(qū)灰?guī)r形成環(huán)境比較寧靜，水動(dòng)力能量較弱，基本上屬于一個(gè)中等偏低能量的局限海沉積。[5]

（四）煤層

本區(qū)石炭系含煤3-11層，不穩(wěn)定，大部分為煤線，不可采，煤質(zhì)差，硫分高。二疊系可采煤層有12層。根據(jù)以前對(duì)煤層的研究，將本溪組所含煤層或煤線稱為A煤組，太原組所含煤層統(tǒng)稱為B煤層，山西組分為C、D、E三個(gè)煤組。A組煤在本區(qū)很少見，偶爾會(huì)發(fā)現(xiàn)一層煤線。B組煤各煤層皆屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的煤層，厚度較薄，有時(shí)會(huì)夾泥巖、薄透鏡狀灰?guī)r等夾矸。C組煤位于太原組K1灰?guī)r之上約15-20m，煤層穩(wěn)定性較差，期間常夾有碳質(zhì)泥巖、黑色泥巖或粉砂巖。D煤組分布廣泛，厚度大，穩(wěn)定性好。頂板多為厚層灰白色中、粗砂巖，局部有沖刷現(xiàn)象。含豐富植物化石，以早期華夏植物群為特征。C煤組與D煤組之間有一套條帶狀細(xì)-中粒砂巖相隔，標(biāo)志明顯，易于對(duì)比。E組煤一般不發(fā)育，常常缺失。偶爾出現(xiàn)時(shí)，多呈0.2-0.4m的薄層。[6]

四、結(jié)束語

區(qū)內(nèi)煤層雖不具備工業(yè)價(jià)值，但對(duì)區(qū)內(nèi)地層的研究可以對(duì)整個(gè)華北地區(qū)的煤炭地質(zhì)勘探提供補(bǔ)充與佐證。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳世悅、劉煥杰，華北石炭二疊紀(jì)層序地層學(xué)研究的特點(diǎn)，巖相古地理.

[2]韓樹棻，《兩淮地區(qū)成煤地質(zhì)條件及成煤預(yù)測(cè)》，地質(zhì)出版社.

[3]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.

[4]李增學(xué)等，《華北陸表海盆地南部層序地層分析》，北京：地質(zhì)出版社.

[5]陳世悅、劉煥杰，華北石炭-二疊紀(jì)層序地層格架及其特征，沉積學(xué)報(bào).

[6]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(zhì).