寧武煤田朔南礦區(qū)麻家梁井田含煤建造分析

孟建勇

（同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000）

寧武煤田朔南礦區(qū)麻家梁井田含煤建造分析

孟建勇

（同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000）

闡述了寧武煤田麻家梁井田含煤沉積建造的沉積環(huán)境、聚煤期的古地理背景，通過含煤建造的旋回結(jié)構(gòu)分析了形成時(shí)沉積條件的周期性變化，陳述了含煤沉積建造中賦存煤層及其它礦產(chǎn)資源的賦存特征和分布規(guī)律。

沉積建造；古地理背景；旋回；礦產(chǎn)

麻家梁井田屬寧武煤田的一部分，位于寧武煤田的北端，為我國(guó)華北晚古生代石炭-二疊紀(jì)含煤沉積建造，聚煤期的古地理背景為多物源區(qū)，多河系圍繞的淺陸表海。當(dāng)時(shí)我國(guó)北方的古大陸是陸表海的主要物源，穩(wěn)定的大地構(gòu)造條件，形成了寬緩的淺陸表海，本區(qū)成煤期的沉積體系自本溪組沉積，經(jīng)太原組，山西組直到下石盒子組形成一總體海退序列。晚石炭世海水自東南方向侵入，南部海進(jìn)速度快，往北逐漸變緩，北部又靠近陸源區(qū)，提供陸源碎屑物豐富，沉積速度快，因此沉積物總的為不斷上升，逐漸形成濱海沖積平原環(huán)境，有利于煤層的沉積。含煤建造的特征主要表現(xiàn)在巖石性質(zhì)、沉積相、旋回結(jié)構(gòu)三個(gè)方面，組成含煤建造的沉積巖主要是灰色、灰黑色、黑色和灰綠色，也有雜色的各種粒度的碎屑巖和粘土巖，并夾有石灰?guī)r、燧石層等，此外還有鋁土巖、耐火粘土、油頁(yè)巖，黃鐵礦等，含煤建造常見的沉積相為陸相、過渡相和淺海相，含煤建造的旋回結(jié)構(gòu)反映了其形成時(shí)沉積條件的周期性變化，陸相含煤建造大致可分為河流型旋回和湖泊型旋回，海陸交互相含煤建造大致分為濱海型旋回和三角洲型旋回，本區(qū)的含煤巖系為石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。

1 中石炭世本溪組

本溪組沉積環(huán)境以淺海潮下帶、濱海潮坪、潮坪沙壩為主的沉積，少量海灣瀉湖和沼澤、泥炭沼澤相，但這種沼澤在沉積過程中也不同程度受海水的影響。

第一旋回：從奧陶系頂面到分段灰?guī)r底。主要巖性為砂礫巖，鐵鋁質(zhì)巖和泥巖。鐵鋁層是本溪組底部層位穩(wěn)定的巖層，其沉積原因和華北地臺(tái)其他地方一樣，是富含鐵鋁的風(fēng)化殼被海水淹沒之后，Al2O3首先溶解進(jìn)入海水中，F(xiàn)e2O3則在弱還原條件下與海水中的CO3-2作用形成FeCO3，與鋁土質(zhì)一起沉積了下來，鐵礦層由于海水的深淺變化，深水地區(qū)為黃鐵礦，淺水區(qū)形成菱鐵礦或赤鐵礦，向上逐漸過渡為水平層理的泥巖層，含黃鐵礦小結(jié)核，第一旋回沉積環(huán)境以淺海沉積為主，其次為水下沙壩和半咸水泥沼相沉積，起到填平補(bǔ)齊的作用。

第二旋回：從分段灰?guī)r到本組頂部。巖性由灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤組成。在灰?guī)r中含大量筳類、有孔蟲、腕足類、珊瑚和海百合莖等淺海生物化石，往上為黑色泥巖，含黃鐵礦小結(jié)核，含腕足類等化石，巖性中無巖屑，水平層理，為淺海環(huán)境沉積物，之后海水進(jìn)一步變淺，沉積了水下砂體，一般為中粒，含2～3層海相薄層灰?guī)r，分選較差，具河口沙壩沉積特點(diǎn)，含較多腕足類、雙殼類化石，向上為粉砂質(zhì)泥巖，含植物根化石，之后沉積了厚度變化大不穩(wěn)定的薄煤層，為一受海水影響的半咸水沼澤、泥炭沼澤環(huán)境。

第三旋回：從不穩(wěn)定的薄煤層頂板到本組頂部。巖性有粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，沉積較穩(wěn)定的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾灰?guī)r透鏡體和砂體。泥巖含植物葉化石，灰?guī)r中產(chǎn)腕足類、腹足類、海百合莖等淺海生物化石，砂巖中亦含腕足類、腹足類化石。本旋回沉積環(huán)境主要是潮坪、潮坪沙壩沉積。

2 晚石炭世太原組

太原組是弱障壁瀉湖潮坪和水下三角洲平原體系沉積，太原組沉積是在本溪組沉積環(huán)境的基礎(chǔ)上演化而來。K4砂巖以下的 5、6、8、9、11 號(hào)煤層硫分明顯增加，一般在1.5%～4.0%之間，以硫化鐵硫?yàn)橹鳌＿@是因?yàn)樘M的煤層為濱海的咸水至半咸水環(huán)境中形成，硫化鐵含量較高。太原組大致由兩種沉積體系構(gòu)成兩個(gè)旋回。

第一旋回：從太原組底到9號(hào)煤層頂。主要沉積相有瀉湖相、潮坪和潮道相、沼澤相。該旋回以11號(hào)煤層頂為界，分為下部以潮坪、潮道環(huán)境為主的亞旋回，和以瀉湖、潮坪為主的上部亞旋回。底部的K1砂巖為白色中細(xì)粒石英砂巖，石英含量85%左右，長(zhǎng)石10%左右，以鉀長(zhǎng)石為主，含粒狀海綠石，膠結(jié)物多為硅質(zhì)，填隙物中有有孔蟲和骨針化石，層面具覓食跡，具交錯(cuò)、波狀及水平層理。為三角洲前緣瀉湖、潮坪環(huán)境中形成的席狀砂體，厚度多在4 m左右，層位較穩(wěn)定。其上巖性為粉砂質(zhì)泥巖和中粒石英砂巖透鏡體，粉砂質(zhì)泥巖中含雙殼類、腕足類、腹足類化石，頂部含植物根化石，沉積環(huán)境由沼澤相演變?yōu)槟嗵空訚上?，沉積了厚度較大的11號(hào)煤層。之后再次發(fā)生海浸，本井田演變?yōu)闉a湖環(huán)境，沉積物以泥灰?guī)r和砂質(zhì)泥巖為主，產(chǎn)腕足類等化石碎片，保存不夠完好，本區(qū)缺少或有少量薄層砂巖，其特征為弱障壁或無障壁瀉湖沉積。此后海水退出，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了潮坪后又演變?yōu)槟嗵空訚上?，沉積了10號(hào)煤層，而后又沉積了厚度大而穩(wěn)定的9號(hào)煤層。

第二旋回：從9號(hào)煤層頂部開始到太原組頂部結(jié)束，本區(qū)進(jìn)入由潮汐影響的淺水三角洲體系。底部為三角洲前緣的泥質(zhì)沉積，向上發(fā)育河口砂壩，再向上為支流間灣，其上發(fā)育天然堤，分流河道滯留沉積，邊灘，其上發(fā)育了厚度不大的煤層。該旋回又分為三個(gè)亞旋回，即8號(hào)煤層以下、6號(hào)煤層以下及5號(hào)煤層以下。各旋回大多顯示為自下而上正遞變粒序，根據(jù)本層段有許多類型的潮汐層理，說明當(dāng)時(shí)受潮汐作用的影響較大。其中8號(hào)和9號(hào)煤層之間的地層以水下分流河道沉積為主，分流河道砂體在剖面上呈透鏡狀。在分流河道的基礎(chǔ)上發(fā)育了泥炭沼澤相，沉積了8號(hào)煤層。8號(hào)到6號(hào)煤層之間，沉積相以支流間灣，河口砂壩，分流河道和水下天然堤為主，自下而上主要沉積了8號(hào)煤層上部的厚層鋁土質(zhì)泥巖和K2砂巖，K2砂巖之下發(fā)育厚層鋁土質(zhì)泥巖一層，厚度0～10 m，淺灰色，塊狀，易風(fēng)化破碎，主要成分為高嶺石，一般與上覆的K2砂巖呈明顯接觸，局部為沖刷接觸。K2砂巖呈淺灰色，為中細(xì)粒凝灰質(zhì)巖屑砂巖或粉砂巖，正粒序，分選較差，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)疏松，具波狀或交錯(cuò)斜層理。為三角洲前緣河口砂壩環(huán)境形成的砂體，厚度5～15 m。其上再次發(fā)育了沼澤形成6號(hào)煤層。6號(hào)到5號(hào)煤層之間為水下分流河道與分流間灣沉積，K3砂巖為灰色中粒砂巖。石英含量70%左右，長(zhǎng)石8%，巖屑22%，硅質(zhì)膠結(jié)，分選一般，具水平或緩波狀層理，厚度0～4m。5號(hào)煤層即是在分流間灣環(huán)境上發(fā)展起來的泥炭沼澤中沉積的。本段泥巖以6號(hào)煤層頂板海相黑色泥巖發(fā)育較好，以含大量同生菱鐵質(zhì)結(jié)核，不含植物化石為特征，巖性細(xì)膩，俗稱海相泥巖，含舌形貝化石，局部相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖，是本區(qū)良好標(biāo)志層之一。

3 早二疊世早期山西組

山西組是水上三角洲平原和內(nèi)陸曲流河沖積平原體系沉積，而從K4砂巖底開始是水下三角洲平原環(huán)境向水上三角洲平原環(huán)境過渡的起始點(diǎn)。山西組K4砂巖以上的2、3、4號(hào)煤層，原煤硫分都小于1%，一般為0.5%左右，以有機(jī)硫?yàn)橹鳎簩有纬捎陉懴嗟h(huán)境，硫酸鹽少故硫化鐵少，致使煤層中全硫含量亦較低。山西組亦由兩種沉積體系構(gòu)成兩個(gè)旋回。

第一旋回：從山西組底部K4砂巖至4號(hào)煤層頂板K5砂巖，K4砂巖為灰白色、含礫粗中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖。石英含量21%～90%，長(zhǎng)石5%～9%，巖屑15%～50%，硅質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)，具楔狀、交錯(cuò)及波狀層理，垂向上呈由粗到細(xì)的正粒序，橫向上呈厚薄相間的條帶狀。主要沉積相有：分流河道相、天然堤相、泛濫盆地相、決口扇相以及沼澤相，底部為砂礫沉積的滯留相，向上為邊灘，天然堤環(huán)境的中、細(xì)粒砂巖，再向上為泛濫盆地沉積，后又演變?yōu)槟嗵空訚上喑练e了4號(hào)煤層，為一典型的分流河道沉積序列。由于成煤環(huán)境不夠穩(wěn)定基底不平，故形成了厚度變化較大的4號(hào)煤層，厚度為2.32～13.42 m，夾矸層數(shù)、灰分變化亦較大。K5砂巖由灰白色、灰色含礫粗砂巖、粗中細(xì)粒砂巖組成。石英65%～93%，長(zhǎng)石3%～9%，巖屑5%～25%，硅質(zhì)膠結(jié)，具斜層理及交錯(cuò)層理，正粒序，垂向上與K4砂巖有共性，橫向上砂體規(guī)模較K4砂巖為小，為典型的三角洲水上平原分流河道沉積。對(duì)其下的4號(hào)煤層有不同程度的沖刷影響。4號(hào)煤層受河流同生沖刷作用明顯，頂板砂巖巖性多變，并含有煤屑及炭化樹干，沖刷嚴(yán)重地段最上部?jī)蓪訆A矸缺失，垂向上煤層呈槽型，為典型的淺水三角洲體系下形成的水上平原沉積環(huán)境。

第二旋回：從K5砂巖上部至山西組頂部，為由內(nèi)陸多曲流河沖積平原體系構(gòu)成。沉積相以分流河道相，泛濫盆地相為主，泥炭～泥炭沼澤相次之?；居扇齻€(gè)正粒序沉積亞旋回構(gòu)成，巖層層序變化較大，構(gòu)造復(fù)雜，顯示了沉積環(huán)境不穩(wěn)定，聚煤期明顯變短，僅沉積了2～3層不可采且不穩(wěn)定的薄煤層，頂?shù)装鍘r性多為砂質(zhì)泥巖和薄層中細(xì)砂巖。

Abstract:The paper presents the depositional environment of coal sedimentary formation of Majialiang mine field in Ningwu and paleogeographic background of coal-accumulating stage.By the analysis on cyclical variation of sedimentary condition through the cycle structure of coal-construction,the coal hosting in sedimentary formation and other mineral resources'hosting features and distribution laws are also discussed.

Keywords:sedimentary formation;paleogeographic background;cycle;mineral products

編輯：劉新光

Analysis on Coal Construction in Majialiang Mine Field of Suonan Mine Area,Ningwu

MENG Jian-yong

(Majialiang Coal Co.of Datong Coal Group and Zhejiang Energy Group,Suozhou Shanxi 036000,China)

P571;TD163

A

1672-5050（2010）08-0043-03

2010-05-07

孟建勇（1971—），男，山西左云人，大學(xué)本科，助理工程師，從事礦井地度與測(cè)量工作。