某礦區(qū)地質(zhì)特征及沉積環(huán)境分析

張明昌

（貴州省六盤水市水城縣煤碳管理局，貴州 水城 553040）

1 煤礦區(qū)測水組下段地質(zhì)特征

煤礦區(qū)測水組以中部的一層砂礫巖底面為界,將其分為上、下兩段。其上段底部的分段砂礫巖中的潮道沉積為含礫石英砂巖或礫巖,結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度都較高,可見板狀交錯層理,槽狀交錯層理。分段砂巖作為一次海侵地質(zhì)事件,為煤礦區(qū)的測水組上下段的對比標(biāo)志。煤礦區(qū)的含煤段為測水組下段,含煤7層,其中3、5煤全區(qū)可采,4煤大部分可采。根據(jù)地質(zhì)特征測水組下段可分為3個亞段。

1.1 第一亞段

1.1.1 粉砂巖夾砂質(zhì)泥巖:黑灰色,薄層狀,含黃鐵礦結(jié)核,局部有鮞粒,夾不可采的1煤層，見水平層理。平均厚4m。

1.1.2 粉砂巖夾細砂巖:深灰色,薄層狀,發(fā)育雙粘土層構(gòu)造,平均厚14.58m。

1.1.3 2煤層,一般厚0.42m。

1.1.4 砂質(zhì)泥巖:灰黑色,薄層狀。夾石英砂巖及薄層細砂巖,含少量豆?fàn)盍忤F礦結(jié)核,見似層狀黃鐵礦結(jié)核和菱鐵礦結(jié)核結(jié)核,水平層理,平均14.59m。

1.1.5 3煤層:一般2～3個分層。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,厚 0.2～9.6m,一般1.48m。

1.2 第二亞段

1.2.1 粉砂巖夾砂質(zhì)泥巖:深灰-黑色,薄層狀,發(fā)育砂泥薄層互層層理。平均厚2.0m。

1.2.2 石英砂巖:淺灰-灰白色,中厚層狀,中粒結(jié)構(gòu),平均4.6m。發(fā)育縱向交錯層理、流水波痕、樹干化石、泥礫、泥質(zhì)團塊和沖刷面。

1.2.3 砂質(zhì)泥巖:灰黑色,薄層狀,水平層理,平均厚1.77m。

1.2.4 4煤層:煤層不穩(wěn)定,一般厚1.5m。

1.2.5 石英砂巖:淺灰-灰白色,中厚層狀,發(fā)育雙粘土層構(gòu)造,平均厚5.30m。

1.2.6 粉砂巖夾砂質(zhì)泥巖,灰黑色,砂泥薄層互層層理。平均厚2.73m。

1.2.7 5煤層:結(jié)構(gòu)較簡單,一般厚2.14m。煤層較穩(wěn)定。

1.3 第三亞段

1.3.1 砂質(zhì)泥巖:黑色,薄層狀及片狀,波狀層理,含粘土質(zhì)泥巖,含豐富的拳頭大小的菱鐵礦結(jié)核,俗稱B層菱鐵礦。平均厚13.11m。

1.3.2 6煤層:一般厚0.15m,全區(qū)不發(fā)育。

1.3.3 薄層狀砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖互層,黑灰色,水平狀紋理,可見強烈的生物擾動構(gòu)造,尤以Chon-dritrs痕跡化石發(fā)育,這種痕跡化石常使原始水平紋層被擾動而形成“皺紋狀層理”。中部含似層狀或透鏡狀菱鐵礦,俗稱A層菱鐵礦。底部夾煤線為7煤層,一般厚14.00m。16)砂質(zhì)泥巖:中部多為含鐵質(zhì)細砂巖,節(jié)理發(fā)育。產(chǎn)Chondritrs痕跡化石,底部漸變?yōu)槟鄮r,過渡到鈣質(zhì)泥巖。平均厚10.00m。

2 測水組下段沉積相

從礦區(qū)測水組下段這一含煤巖系中可識別出的沉積相有潮坪、瀉湖、潮道,它們構(gòu)成障壁-瀉湖沉積體系,成煤環(huán)境為泥炭沼澤。

2.1 潮坪相

潮坪相以粉砂巖為主,發(fā)育砂泥薄層互層層理。在薄層細粒石英砂巖內(nèi)發(fā)育雙粘土層構(gòu)造。潮坪沉積中的痕跡化石主要有Lockeia和Fucusopsis。碎屑巖潮坪主要發(fā)育于測水組下段5煤層以上,尤以3煤層以上層段最發(fā)育。

2.2 瀉湖相

以黑色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥巖為主,發(fā)育水平狀紋層,有時可見強烈的生物擾動構(gòu)造,尤以Chondires痕跡化石發(fā)育。這種痕跡化石常使原始水平紋層被擾亂而形成所謂的“皺紋狀層理”。球粒狀菱鐵礦層和菱鐵質(zhì)結(jié)核在瀉湖沉積中常見。瀉湖相在5煤層以下比較發(fā)育。

2.3 潮道相

潮道相包括發(fā)育于瀉湖和潮坪中的潮溝。潮道沉積一般呈透鏡狀產(chǎn)出,厚度數(shù)米到十余米,橫向?qū)捈s數(shù)百米,其典型特征是砂體底部發(fā)育沖刷面,砂巖粒度向上總體變細,發(fā)育大型潮道側(cè)向遷移交錯層理,即縱向交錯層理。測水組下段潮道砂巖的這種層理一般為曲流潮道形成,其特征是縱向交錯層理的傾斜層是向下彎曲的而且延伸不遠。5煤層和3煤層之間發(fā)育有潮道砂巖。

2.4 泥炭沼澤相

測水組中的煤層以低灰、低硫為特征,煤層橫向分布比較廣泛,尤其是區(qū)內(nèi)主要可采煤層3煤層和5煤層,這些煤層的基底多是瀉湖相泥巖或潮坪相粉砂巖。

3 沉積環(huán)境演化及聚煤作用

根據(jù)以上地質(zhì)特征,煤礦區(qū)測水組下段沉積環(huán)境的演化自下至上分為3個階段:第一階段:石磴子頂部測水組下段底部不整合面至5煤層底板,代表一次次級的海侵海退旋回,沉積物主要為粉砂巖、泥巖夾少量薄層砂巖及7、6煤層兩個極不穩(wěn)定煤層。5煤底板(下部)泥巖中含有密集發(fā)育的Chondritrs痕跡化石,波狀層理及水平狀紋理?？赡苁呛Ｇ诌_到高水位時期的慢速沉積。其中、上部6、7煤層段為高水位期海平面下降期的沉積。第二階段:從5煤層底板至3煤層底板。沉積物主要有潮道相砂巖及3、5煤層底板的根土巖。這兩煤層底板的根土巖是典型的古土壤層,代表全區(qū)穩(wěn)定分布的暴露面。頂面以3煤層底板古土壤層為代表暴露面。4煤層僅在局部有分布,為局部可采的不穩(wěn)定煤層?？赡苁谴我患壍暮Ｆ矫孀兓睾途植繕?gòu)造活動的產(chǎn)物。5煤層本身代表海侵體系域沉積,它是在第一階段上部進積、暴露之后重新海侵期主要聚煤作用幕的產(chǎn)物。第三階段:從3煤層底板至測水組下段頂部,包括3煤層、2煤層、1煤層等層段。煤層之間為潮坪相含砂泥互層層理的細砂巖和粉砂巖,局部有潮道相砂巖。3煤層是第二階段上部進積、暴露之后重新海侵期主要聚煤作用幕的產(chǎn)物。3煤層頂板潮坪相砂巖和粉砂巖的底面代表該層序中的最大海泛面。其頂部沉積多已被上覆的海侵沖刷面所切割。

從上述沉積環(huán)境的演化可以看出:該區(qū)在石磴子組沉積末期,發(fā)生大規(guī)模海退,在測水組沉積初期整個地區(qū)形成了廣闊的瀉湖海灣環(huán)境,陸源碎屑物從東北方向注入本區(qū),形成了含Chon-drttes痕跡化石的粉砂巖及泥巖,局部地區(qū)形成一些小型沿岸砂壩,有些地區(qū)發(fā)育泥炭沼澤,形成了不穩(wěn)定分布的6煤層和7煤層。隨著沉積物不斷注入并充填到瀉湖中以及持續(xù)的海退,地區(qū)大面積露出水面,發(fā)育了以5煤層底板根土巖為代表的古土壤層。由于東北部陸源碎屑物供應(yīng)充分,因此這一階段主要形成潮道相砂巖,這次海平面上升幅度不大,僅在礦區(qū)的西部及北部(一井田及其擴建區(qū)、芙蓉井田)為泥炭沼澤,形成了以潮坪為基底的4煤層。煤厚0～4.77m,一般1.5m。煤礦區(qū)東南部的良溪區(qū)段為海侵期的潮道、潮坪和瀉湖環(huán)境,4煤層不發(fā)育,而北部的芙蓉井田及西部的一井田4煤層較發(fā)育。

隨后的海退又重新使該地區(qū)暴露出水面,發(fā)育了又根土巖為代表的古土壤,之后的海浸則使本區(qū)大面積沼澤化,形成全區(qū)穩(wěn)定分布的3煤層。其中有多次小的海進和海退,全區(qū)形成了3煤層的多個分層。一般2～3分層,煤厚0.2～9.6m,一般1.48m。3煤層形成之后,新的海侵使該區(qū)重新發(fā)育一些潮坪、瀉湖以及小型潮道沉積,這一次海平面抬升幅度較小,本區(qū)時有古土壤和泥炭沼澤發(fā)育,形成分布不穩(wěn)定并且較薄的1煤層和2煤層。在下段沉積末期,整個地區(qū)重新開始了大幅度海面抬升和大規(guī)模海侵,在地區(qū)形成了測水組分段砂礫巖為代表的海進障壁砂壩和海侵潮汐水道沉積組合,分段砂礫巖的底面是海平面抬升和海侵引起的海侵沖刷面,該海侵沖刷作用以入潮口、潮道形式?jīng)_刷了下伏潮坪瀉湖沉積物,不但沖刷下伏1煤層和2煤層,有的地區(qū)甚至還沖刷到下部的3煤層。分段砂礫巖作為一次海侵地質(zhì)事件,為煤礦區(qū)的測水組上下段的對比提供了可靠依據(jù)。

4 結(jié)束語

礦區(qū)的主要含煤地層為測水組下段,含煤7層。測水組下段形成于碎屑濱岸障壁-瀉湖體系中,沉積環(huán)境主要為有潮坪、瀉湖、障壁砂壩,成煤的泥炭沼澤主要由瀉湖或潮坪演化而來。3煤層為潮坪沼澤中形成的;4煤層以以潮坪為基底形成,僅在礦區(qū)的西部發(fā)育,東部不發(fā),5煤層為潮道沼澤中形成的,3、5煤層為全區(qū)穩(wěn)定分布的可采煤層。6、7煤層為瀉湖沼澤中形成的,因6、7煤層段為高水位期海平面下降期的沉積。為極不穩(wěn)定煤層。測水組上下段的分段砂礫巖是海侵背景下形成的障壁砂壩或障壁島,其底面侵蝕至下伏沼澤和瀉湖沉積中,使測水組下段局部地區(qū)1、2煤層缺失,為極不穩(wěn)定煤層。

[1]楊起，韓德馨，中國煤田地質(zhì)學(xué)[M].

[2]王雙明，鄂爾多斯盆地聚煤規(guī)律及煤炭資源評價[M].

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