呼山煤盆地伊敏組煤層特征及聚煤環(huán)境分析

焦葉紅

（山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東省泰安市，271000）

呼山煤盆地伊敏組煤層特征及聚煤環(huán)境分析

焦葉紅

（山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東省泰安市，271000）

內(nèi)蒙古呼倫貝爾市陳巴爾虎旗呼山盆地是海拉爾盆地群中的次級(jí)盆地之一，盆地主要含煤地層為白堊系下統(tǒng)伊敏組 （K1y），通過(guò)分析伊敏組的巖性特征、沉積特征進(jìn)而分析煤層的聚煤環(huán)境，分析了影響煤層沉積的主要因素。

伊敏組 含煤特征 聚煤規(guī)律 沉積旋回

呼山煤盆地位于呼倫貝爾市西南，距呼倫貝爾市西南方向約20 km處，行政區(qū)劃屬陳巴爾虎旗呼和諾爾鎮(zhèn)管轄。地理極值坐標(biāo)為東經(jīng)119°15′00″～119°35′00″，北緯49°02′00″～49°13′00″，面積439.72 km2。井田已達(dá)到勘探階段，本文以井田勘探資料為研究基礎(chǔ)，研究分析了呼山煤盆地伊敏組煤層特征和聚煤環(huán)境。

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造單元位于西伯利亞板塊 （Ⅲ），西伯利亞?wèn)|南陸緣增生帶 （Ⅲ1），烏爾其漢火山型被動(dòng)陸緣 （Ⅲ12），海拉爾中新生代凹陷內(nèi)，如圖1所示。呼山盆地是海拉爾盆地群中的次級(jí)盆地之一，位于烏爾遜凹陷區(qū)的北東段。本區(qū)構(gòu)造形跡以斷裂為主，區(qū)域性東西向海拉爾河斷裂從盆地的北東緣通過(guò)，控制了盆地北東緣的幾何形態(tài)和分布范圍。除此之外，區(qū)域性東西向斷裂也較發(fā)育，多為北東向45°～60°方向呈褶皺狀展布，其中F2、F3盆地邊緣斷裂控制了呼山盆地早期的幾何形態(tài)和分布范圍。

1.2 地層

本區(qū)地層分區(qū)屬天山-內(nèi)蒙古-興安嶺地層區(qū)（I），興安嶺分區(qū) （I4），牙克石小區(qū) （I42）?；诪橥碣_世大興安嶺火山巖。區(qū)域地層主要有侏羅系上統(tǒng)上庫(kù)力組 （J3s）、白堊系下統(tǒng)大磨拐河組（K1d）、伊敏組 （K1y）、白堊系上統(tǒng)青元崗組（K2q）、新近系中新統(tǒng)呼查山組 （N1h）及第四系（Q）。

1.3 煤系地層

本區(qū)含煤地層為白堊系下統(tǒng)伊敏組及大磨拐河組，揭露含煤地層總厚度146.99～593.01 m，平均388.45 m。本次勘查共揭露含煤組4個(gè)，煤層16層，其中部分煤層還有分叉、尖滅等現(xiàn)象，煤層總厚度0～51.98 m，平均厚度20.67 m，含煤系數(shù)5.86%，如表1所示。其中可采和局部可采4層 （1-3、1-6、3-1和3-4煤層），煤層總厚度1.50～58.18 m，平均厚度17.55 m，可采含煤系數(shù)為4.99%?？刹煞秶鷥?nèi)煤層單層最大厚度36.77 m，最小1.50 m，平均5.60 m，煤層賦存標(biāo)高508.35～-39.22 m。

圖1 呼山盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐质疽鈭D

表1 可采煤層特征一覽表

2 伊敏組巖性特征

伊敏組為本區(qū)的主要含煤地層。主要為一套陸源碎屑沉積，由盆地邊緣的沖、洪積扇粗碎屑沉積、濱湖三角洲中細(xì)碎屑沉積過(guò)渡到盆地內(nèi)部的淺湖相-泥炭沼澤相的粉砂巖、泥巖及泥炭沉積。

上部為淺灰色、灰綠色砂巖、泥巖互層，局部夾砂礫巖薄層，發(fā)育有水平層理、緩波狀層理、遞變層理及小型斜層理，紋層由富集的炭化植物碎片定向分布顯示，厚度23～87 m。砂巖和泥巖互層中，在層位的上部砂巖單層厚度一般2～5 m，泥巖單層厚度一般5～8 m，在層位的下部，砂巖單層厚度一般4～5 m，泥巖單層厚度一般2～4 m，含植物炭化化石，局部含薄層煤線及煤層。砂巖為細(xì)砂—粉砂巖，固結(jié)程度較差，易風(fēng)化破碎，成分為石英、長(zhǎng)石及少量的暗色礦物，局部砂巖頂部為薄層黃鐵礦。在該層位的上部夾少量砂礫巖薄層，厚度0.60～1.50 m，礫狀結(jié)構(gòu)，松散，固結(jié)差。該層位與上部青元崗組地層的分界標(biāo)志為巖石中出現(xiàn)植物炭化化石及煤線。該層位含煤組1組，煤層6層，各煤層間距較小，一般3～6 m，最大21.46 m。煤層的頂板巖性為泥巖，底板巖性為砂巖。

中部主要為一套砂巖地層，局部夾薄層泥巖及砂礫巖，厚度19.23～231.40 m。含植物化石及薄煤層，砂巖厚度較大，一般40～62 m左右，泥巖及砂礫巖單層厚度一般1～2 m，層數(shù)3～5層，礫石成分為安山巖。該層位含煤組1組，煤層3層，為不可采煤層，煤層厚度0.19～3.25 m，煤層的頂?shù)装鍘r性為砂巖、泥巖。

下部以灰黑、灰褐色泥巖、粉砂巖為主，局部見(jiàn)中、細(xì)砂巖，含植物化石及煤層。發(fā)育水平層理，局部發(fā)育小型斜層理，厚度26～246 m，泥巖單層厚度一般在8～15 m左右，粉砂巖單層厚度一般在12～29 m左右，在該層位的底部砂質(zhì)含量較低。該層位含煤組1組，煤層4層，各煤層間距變化較大，一般在20～48 m之間。煤層的頂板巖性為砂巖，底板巖性為泥巖，夾石為泥巖及炭質(zhì)泥巖，其中3-4煤層全區(qū)大部可采，厚度較大。本組中動(dòng)植物化石較豐富，主要為裸子植物和動(dòng)物的螺類(lèi)、介形蟲(chóng)等。

3 伊敏組聚煤環(huán)境分析

3.1 伊敏組沉積環(huán)境

根據(jù)地層中揭露的幾種基本巖性可以劃分出煤系地層有以下沉積相：沖積扇相、河流相、湖濱洪-沖積三角洲相、湖泊相、沼澤相。各相沉積特征如下：

（1）沖積扇相。呼山盆地東部盆緣附近各個(gè)沉積階段都廣泛發(fā)育著扇礫巖，呈北東向帶狀分布，主要由較粗的、磨圓度差、分選不好的礫巖組成，不同地段礫巖成分各異，礫石成分以安山巖、流紋巖為主，局部礫石中夾雜色中-粗粒砂巖薄層及炭化植物殘莖，反映沖積扇間歇期的沉積特征，沖積扇相的視電阻率曲線和放射性曲線呈大鋸齒狀。

（2）河道相。呼山盆地河流相沉積發(fā)育，具有較明顯的自下而上、由粗變細(xì)的河流沉積的垂直層序，由礫巖、細(xì)礫巖及不同粒級(jí)的砂巖組成，各種粒級(jí)的礫石分選、磨圓較好，河流砂體與煤層相伴，河流砂體上部發(fā)育小型較錯(cuò)層理及緩波層理，垂向粒度變化頻繁交替，形成多階結(jié)構(gòu)，視電阻率曲線和自然電位曲線呈 “樅樹(shù)型”。砂體在剖面上呈透鏡體，有時(shí)和扇體相連，尤其是伊敏組地層的上部這種現(xiàn)象更明顯。

（3）湖濱洪、沖積三角洲相。湖濱洪、沖積三角洲相，表現(xiàn)巖層的自下而上、由細(xì)變粗的垂直層序。煤層比較發(fā)育，規(guī)模較大。視電阻率曲線呈“倒樅樹(shù)型”。每個(gè)垂直層序的下部一般以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖開(kāi)始向上相變?yōu)榉凵皫r、細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖或煤層。此種環(huán)境中形成的煤層穩(wěn)定，常與沖積扇相連。

（4）淺水湖相。淺水湖相以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、薄層泥巖互層為主，局部見(jiàn)中、細(xì)粒砂巖薄層。以不規(guī)則的水平層理為主，也見(jiàn)緩波狀層理。視電阻率曲線較平直，顯低阻反映，偶爾有小的波動(dòng)，砂體不發(fā)育，規(guī)模也小。

（5）深水湖相。巖性以深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，水平層理發(fā)育，局部含黃鐵礦結(jié)核及菱鐵礦透鏡體，視電阻率曲線呈大段的低阻平直狀。

（6）泥炭沼澤相。巖性以灰色根土巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖、黑色煤層為主，含少量黃鐵礦結(jié)核，視電阻率曲線顯高阻反映，自然伽瑪?shù)椭捣从?。為濱湖三角洲進(jìn)積致淺湖環(huán)境退化成因，顯示其強(qiáng)還原性環(huán)境。

圖2 伊敏組沉積旋回柱狀圖

由于沉積環(huán)境的周期性變化，使本組具有明顯的旋回特征，根據(jù)已施工的鉆孔資料初步確定本組地層由13個(gè)小旋回、3個(gè)中旋回組成，每個(gè)小旋回和煤層對(duì)應(yīng)，每個(gè)中旋回和煤組對(duì)應(yīng)，本組以淺湖相沉積為主，每個(gè)旋回的沉積物垂直層序自下而上由粗變細(xì)，最后以泥炭相結(jié)束，如圖2所示。

3.2 伊敏組地層的聚煤特征

伊敏組地層是在深水湖泊淤淺形成淺水湖泊，又由淺水湖泊淤淺后形成的大面積、平坦的沼澤環(huán)境而形成的。由于地殼周期的升降運(yùn)動(dòng)，淺水湖泊與泥炭沼澤環(huán)境交替出現(xiàn)，從而形成3個(gè)煤組。其中發(fā)育最好的3煤組位于伊敏組的中下部，3-4煤層位于伊敏組的下部，為本區(qū)的主要可采煤層，3-4煤層厚度0.56～36.77 m，平均11.04 m；厚度變異系數(shù)為81.7%，可采性指數(shù)為0.83。可采范圍內(nèi)厚度1.64～36.77 m，平均厚度13.27 m，厚度變異系數(shù)為65.6%。局部含1～6層夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～復(fù)雜，厚度變化較大，但規(guī)律性明顯，富煤帶集中在盆地中心向斜軸部位，向盆地邊緣變薄、尖滅；平均可采厚度達(dá)到13.27 m。3-4煤層可采面積為130.12 km2，面積可采系數(shù)為73%，為大部可采的較穩(wěn)定煤層，如圖3所示。

圖3 3-4煤層厚度等值線圖

4 結(jié)論

（1）2煤組位于伊敏組的中部，1煤組位于含伊敏組的上部，根據(jù)垂直層序特征，除1煤組中的煤層局部為河谷低地沼澤環(huán)境成煤外，其它各組煤層均為淺湖沼澤化環(huán)境成煤。

（2）呼山盆地聚煤區(qū)展布方向與盆地長(zhǎng)軸方向基本一致 （為北東60°方向），主要表現(xiàn)在沿盆地長(zhǎng)軸均見(jiàn)到厚度不等煤層。根據(jù)各勘探線各鉆孔煤層累計(jì)厚度圈出的富煤帶呈北北東方向展布，與北西側(cè)的盆緣斷裂方向基本一致，與盆地長(zhǎng)軸方向有一定角度。

（3）富煤帶與淺湖沼澤化環(huán)境關(guān)系比較密切，與砂體分布呈負(fù)相關(guān)系，凡淺湖相泥巖粉砂質(zhì)泥巖發(fā)育地段，煤層較厚較多也穩(wěn)定。而砂體發(fā)育的地段煤層較薄也不穩(wěn)定。伊敏組下部以淺湖相泥巖沉積為主，相應(yīng)煤層發(fā)育穩(wěn)定，而上部砂體發(fā)育地段煤層薄也不穩(wěn)定。

（4）呼山盆地中段富煤中心除受盆緣斷裂控制外，還受沉降中心所控制。這類(lèi)盆地的聚煤中心展布主要受兩側(cè)臺(tái)階狀盆緣斷裂活動(dòng)的控制，隨著盆地范圍的擴(kuò)展，早期形成的 盆緣斷裂到后期已成為盆地新的“基底斷裂”，這些 “基底斷裂”常具有同沉積斷裂的性質(zhì)，它們的活動(dòng)控制了盆地內(nèi)部巨厚煤層或富煤帶的分布位置和展布方向。

（5）當(dāng)兩側(cè)的盆緣斷裂存在差異性活動(dòng)時(shí)，其聚煤中心更靠近主干斷裂一側(cè)，且各勘探線控制的煤層主要發(fā)育在沉積坳陷部位。由此反映了盆地局部地段沉降速度與泥炭堆積速度長(zhǎng)期保持相對(duì)平衡的規(guī)律。

［1］王紅梅，田立強(qiáng)等.內(nèi)蒙古呼倫貝爾市陳巴爾虎旗呼山煤盆地北東段煤炭詳查報(bào)告 ［R］.山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，2011

［2］劉樹(shù)根，羅志立，趙錫奎等.內(nèi)蒙古海拉爾盆地演化研究 ［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1993（2）

［3］陳江峰，許亞坤等.云南富源一帶晚二疊世層序地層與聚煤作用分析 ［J］.中國(guó)煤炭，2010（7）

［4］潘啟寧，沈鴻章等.內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991

［5］許亞琴.東曲礦區(qū)晉祠組8＃、9＃煤層聚煤規(guī)律分析［J］.中國(guó)煤炭，2010 （10）

Analysis on characteristics of Yimin Formation coal seam in Hushan coal basin and coal accumulating environment

Jiao Yehong
（The Third Prospecting Team of Shandong Provincial Bureau of Coal Geology，Tai＇an，Shandong 271000，China）

Hushan basin in Chen Barag Banner of Hulun Buir City in Inner Mongolia is one of the subbasins in Hailar basin group，the coal-bearing strata in which mainly belong to the Yimin Formation of lower Cretaceous.Through analyzing the lithologic characteristics，sedimentary features of Yimin Formation，the paper researches the coal accumulating environment of the coal seam and the main impacting factors of the coal deposition.

Yimin Formation，coal-bearing characteristics，coal accumulation law，sedimentary cycle

P618.11

A

焦葉紅 （1974-），女，山東泰安人，碩士研究生，地質(zhì)工程師?，F(xiàn)在山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)工作。

（責(zé)任編輯 張毅玲）