西藏類烏齊馬查拉煤礦沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律初探

徐 波，毛曉冬，張 亮，涂首業(yè)

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059）

西藏自治區(qū)銅鉛鋅等金屬礦種含量豐富，但是煤炭資源卻是極度的稀缺，每年從區(qū)外調(diào)入煤炭10萬噸左右[1]，大大地增加了煤炭利用的成本，嚴(yán)重制約著西藏煤炭消費市場的擴大以及能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整等，因此，尋找更多的煤炭資源是西藏經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，也是本論文選題最重要的立足點。前人對馬查拉煤田開展地質(zhì)工作的面積僅占馬查拉煤系面積中很小一部分，提交的報告也具有較大的局限性，地質(zhì)調(diào)查成果不能概括整個馬查拉煤田的煤炭資源狀況，所以對馬查拉煤田進(jìn)行新的地質(zhì)調(diào)查，摸清馬查拉煤系的展布情況及煤層厚度等基本情況，對重新估算馬查拉煤炭資源量有很重要的作用。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

馬查拉煤礦行政區(qū)劃屬西藏自治區(qū)類烏齊縣，礦區(qū)位于羌塘-三江斷褶帶東段的安多-昌都印支期斷褶亞帶內(nèi)[2]，區(qū)內(nèi)主要分布下、中石炭統(tǒng)和三疊系、侏羅系[3]；構(gòu)造較復(fù)雜，對煤系的后期破壞作用非常明顯；礦區(qū)內(nèi)沒有巖漿巖出露。煤礦區(qū)內(nèi)含煤地層為早石炭世沉積的馬查拉煤系，煤系地層之下為黑灰色泥巖、頁巖夾灰?guī)r、砂巖。不含煤，厚＞30 m（圖 1）。

圖1 西藏自治區(qū)類烏齊縣馬查拉煤田地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Machala Coalfield in Leiwuqi County of Tibet

區(qū)域資料表明本套地層整合或假整合于上泥盆統(tǒng)之上。煤系由灰-深灰色泥巖夾細(xì)粒石英砂巖、粉砂巖組成，下部砂巖含量較多，煤層主要分布在煤系地層的下部。煤系上覆地層為早石炭世砂巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r等，厚524 m。早-中三疊世為礫巖、砂巖，在礦區(qū)東南部不整合于早石炭世沉積之上。

馬查拉煤礦區(qū)內(nèi)，煤系出露走向長約10 km，寬1.6 km,面積16 km2；含煤地層厚495 m，在馬查拉煤礦區(qū)內(nèi)見煤系地層厚873.4 m，含煤層和煤線82層，其中可采或局部可采煤23層，可采總厚2.97～23.48 m,可采單層厚0.40～2.55 m,可采煤層平均累厚12.82 m，可采單層煤平均厚度為0.40～1.29 m，主要含煤段可采含煤系數(shù)達(dá)2.45%；煤層結(jié)構(gòu)為簡單-較簡單，少數(shù)復(fù)雜，形態(tài)多為似層狀或?qū)訝?，較穩(wěn)定-不穩(wěn)定。

2 沉積體系和沉積環(huán)境

馬查拉煤系主要由灰-深灰色、紫紅色、灰紫色夾褐色中薄層狀粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖及煤層、灰?guī)r組成，巖石以細(xì)粒為特征，夾有少量粗礫巖石，自下而上粒度由粗變細(xì)，屬海侵沉積序列（退積型沉積），單層厚度為中厚層狀，見有沖刷波痕，水平層理、交錯層理，橫向上相變不大，在圖西邊煤系巖石顏色由紫色逐漸變?yōu)殡s色，巖石粒度由粗變細(xì)。

馬查拉煤系的基本層序是由中粗粒長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖的自旋回沉積韻律層構(gòu)成，水平層理及正粒序發(fā)育（圖2），它代表了沉積作用過程中不同階段沉積物的特征，沉積韻律由不同成分、不同粒級的碎屑礦物構(gòu)成，自下而上由粗變細(xì)的自旋回對稱性層序疊覆成高一級對稱或不對稱的旋回性層序。

圖2 馬查拉煤系基本層序示意圖Fig.2 Basic sequence of Machala coal series

馬查拉煤系的碎屑巖組粉砂巖的粒度分析結(jié)果說明，粒度分布范圍比較狹窄，多集中于3.5～6.5μm之間，其中粉砂為50%～90%，多為粗粉砂，極細(xì)砂為10%～50%，平均粒度3.5%～5%，粗截點多在4%左右，細(xì)截點在4.5%，推移組分含量低于20%，躍移組分約占40%～50%，平均組分為30%～50%，由于三總體的斜率均陡（60%～70%），所以三線段曲線在圖上近于一條直線，反映沉積時水動力不強，僅有微弱的、強度變化不大的底流活動，說明馬查拉煤系碎屑巖組沉積環(huán)境屬淺海-海陸交互相[3]。

馬查拉煤系在青海境內(nèi)（靠近西藏邊界）主要巖性由灰-深灰色夾有褐色中薄層狀粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖及煤層、灰?guī)r等；灰紫色、灰色中厚層狀巖屑長石砂巖、粉砂巖夾紫紅色長石砂巖、灰?guī)r兩套巖石組成，該帶中發(fā)育煤層及煤線。該巖石以細(xì)粒為特征，夾有少量粗礫巖石，顏色以灰—深灰色、灰紫色、褐色為特征，縱向上自下而上巖石粒度由粗變細(xì)，同樣屬海進(jìn)沉積，層理清楚，層位穩(wěn)定，單層厚度為中厚層狀，見有沖刷波痕，水平層理、交錯層理，橫向上相變不大，僅在圖西邊巖石顏色由紫色逐漸變?yōu)殡s色，巖石粒度由粗變細(xì)。反映出海陸交互相沉積環(huán)境[4]。

在西藏境內(nèi)木曲一帶，有4次火山噴發(fā)，凝灰?guī)r應(yīng)分布很廣。該煤系相變?yōu)楹穸却笥?00 m的褐色中薄層狀粉砂質(zhì)板巖與灰綠色英安質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r的韻律層。

根據(jù)上述巖石組合，剖面描述，基本層序及微量元素特征綜合分析，上覆地層的碳酸鹽巖組表現(xiàn)為淺?！懪锾妓猁}相特征，其沉積物主要由生物碎屑灰?guī)r、亮晶生物碎屑灰?guī)r及含砂粒屑、鮞?；?guī)r、團(tuán)?；?guī)r、泥灰?guī)r及細(xì)粒石英砂巖和泥巖堆積而成。其中在砂屑灰?guī)r、石英砂巖中發(fā)育水平層理、交錯層理。生物灰?guī)r中含有大量腕足類、珊瑚類及苔蘚蟲及其生物碎屑或生物碎片，整體生物面貌反映了它們具淺海底棲生活特性，尤其多苔蘚蟲化石說明它們是生活在水深100 m左右的熱帶或亞熱帶平靜正常淺海中[5]，而其灰?guī)r中含有大量礫屑、砂屑，其磨圓度及分選性較好，同時混入較多石英砂巖，沉積物質(zhì)也較純，表明沖刷侵蝕作用較明顯，水動力環(huán)境較強[6]，剖面層序及基本層序則反映了由粗變細(xì)的退積—加積型沉積，屬潮下淺水高能環(huán)境—較深水低能環(huán)境，具淺?！懪锾妓猁}相（碳酸鹽臺地前緣斜坡相—盆地邊緣相）特征。

3 巖相古地理

西藏馬查拉煤系沉積時期的早石炭世古地理格局（圖3），是在晚泥盆世古地理分布基礎(chǔ)上的繼承性演化。西藏全區(qū)早石炭世古地理格局，是在泥盆紀(jì)末海侵基礎(chǔ)上進(jìn)一步大規(guī)模海侵[7-8]、海水由南東向北西方向海侵的繼承性演化發(fā)展的結(jié)果[9]。

早石炭世馬查拉煤系沉積時西藏的古地理格局，中北部以班公湖-怒江洋盆（包括了雙湖-托和平錯-查多崗日洋盆）為古特提斯大洋主洋盆系統(tǒng)和南部雅魯藏布江洋的存在為顯著特點，發(fā)育了從半深海-深海的粉砂、泥質(zhì)沉積、碳酸鹽及海底火山硅泥質(zhì)沉積物；在主大洋洋盆的南、北兩側(cè)，則分別發(fā)育了由陸緣碎屑沉積、碳酸鹽臺地沉積所構(gòu)成的陸緣沉積體系；而在喜馬拉雅山以北至岡底斯山之間，雅魯藏布江洋盆則沉積了深海相硅泥質(zhì)遠(yuǎn)洋物質(zhì)；靠近印度古大陸一側(cè)聶拉木一帶發(fā)育了三角洲沉積。

在馬查拉一帶，煤系常在背斜核部斷續(xù)出露，背斜兩翼及樞紐鞍部為上三疊世地層；該背斜在南南東端被他念他翁-瀾滄江逆斷層所切斷。由于煤田地質(zhì)工作程度低，這些斷層對煤系的改造和影響的程度，并不十分清楚。應(yīng)該指出的是他念他翁～瀾滄江斷層，不僅對煤系地層的后期改造起到控制作用，而且該斷層在早石炭世前已經(jīng)存在，該深大斷裂的發(fā)生及其強烈活動，和西部他念他翁島弧帶的形成密切相關(guān)；同時，控制了東側(cè)海陸交互相的沉積分布，也為其東側(cè)沉積盆地創(chuàng)造了成煤的物質(zhì)條件。

4 控煤構(gòu)造分析

馬查拉煤系主要分布于羌塘-三江斷褶帶東段安多-昌都印支期斷褶亞帶內(nèi)，明顯受NW-SE向的他念他翁-瀾滄江逆斷層控制[10]，煤系連續(xù)分布在該斷層?xùn)|側(cè)。該斷層走向南東109°，略向北東凸出呈弧形，在西藏順走向延長約450 km，北西、南東兩端分別延入青海省、云南省境內(nèi)；斷層屬壓扭性斷層，斷面向南西傾，傾角60～70°，使馬查拉一帶上三疊統(tǒng)及中侏羅統(tǒng)逆掩于煤系地層之下，破壞了煤系地層的完整性，對煤層的賦存、開采帶來十分不利的影響[11]。在該斷層南段的察雅-曲登一帶沿斷層還見有大規(guī)模燕山期酸性巖漿侵入，使煤層受熱動力變質(zhì)，這也可能是早石炭世的煤變質(zhì)程度高（多為無煙煤、貧煤）的重要原因之一[12]。曲登-察雅段煤系東側(cè)的逆斷層，斷層面傾向東，傾角75°，走向長約100 km。斷層?xùn)|側(cè)為上三疊世流紋質(zhì)火山巖。該斷層及上三疊世火山巖對煤系煤層影響不大。

圖3 類烏齊及其鄰區(qū)巖相古地理簡圖Fig.3 The lithofacies paleogeographic map of Liwuqi County and adjacent areas

5 聚煤規(guī)律

馬查拉煤系沉積時，所處的大地構(gòu)造位置，位于早石炭世古特提斯大洋弧盆系東北側(cè)的昌都-蘭坪地塊中，其南側(cè)則是早石炭世已經(jīng)存在的古特提斯大洋弧盆系中的班公湖-怒江大洋盆地。

煤系沉積則完全發(fā)育在南昆侖-巴顏喀拉洋盆和金沙江-哀牢山洋盆南側(cè)的地塊構(gòu)造相邊緣的海陸過渡環(huán)境的碎屑潮坪或濱岸三角洲沉積體系之中；聚煤盆地應(yīng)當(dāng)屬于大陸邊緣坳陷型聚煤盆地；聚煤沉積環(huán)境為碎屑潮上帶之泥炭沼澤。

早石炭世馬查拉煤系含煤層位主要在下石炭統(tǒng)中-下部馬查拉組，在時空上可見由南東向北西，煤層層位由下部逐漸上升到中部及上部，顯示成煤期聚煤中心從南東向北西遷移的特點，可采或局部可采煤層所屬含煤段也有此特點，而且厚度有波浪式增厚的特征（圖4）。

馬查拉煤系煤層層數(shù)多、厚度小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和穩(wěn)定性差。一般說來，雖各地含煤層層數(shù)不同，但總的層數(shù)較多可達(dá)4～40層（包括厚0.1 m的薄煤層）。煤層結(jié)構(gòu)各地不一，變化較大，總的說來結(jié)構(gòu)較簡單，少數(shù)較復(fù)雜。較復(fù)雜煤層含夾矸1～2層，夾矸主要為炭質(zhì)頁巖、泥巖，厚度較小。煤層頂?shù)装宥酁槟鄮r、炭質(zhì)泥巖，少數(shù)為砂巖、粉砂巖。煤層穩(wěn)定-不穩(wěn)定，少數(shù)地區(qū)煤層向深部有增厚的的趨勢，個別煤點（如拉龍貢第1煤層）向深部驟然變薄，由地表0.7 m向深部1 m左右變?yōu)?.03 m。煤層沿走向變化較大，多呈似層狀及層狀，少數(shù)為透鏡狀。

馬查拉煤系在空間分布上表現(xiàn)出由北西向南東厚度逐漸變薄的特點。北西在青海雜多一帶厚達(dá)2300～3100 m，向南在曲登以南驟減，直到奪依納卡尖滅，使上泥盆統(tǒng)直接與煤系地層上部灰?guī)r（以前所稱的東風(fēng)嶺組）接觸。

6 結(jié)論

圖4 早石炭世馬查拉煤系含煤層位變化Fig.4 Horizon change of Machala coal series of Early Carboniferous

馬查拉煤田的含煤地層為早石炭世的馬查拉組，早石炭世晚期、三江地區(qū)出現(xiàn)海水由南東向北西退卻，復(fù)而又出現(xiàn)海水由北西向南東侵犯，在海退—海侵交替沉積中，沉積了西藏早石炭世的馬查拉煤系。在時空上可見由南東向北西，煤層層位由下部逐漸上升到中部及上部，顯示成煤期聚煤中心從南東向北西遷移的特點。屬于大陸邊緣坳陷型聚煤盆地；聚煤沉積環(huán)境為碎屑潮上帶之泥炭沼澤。馬查拉煤系后期受NW-SE向的他念他翁-瀾滄江逆斷層控制，破壞了煤系地層的完整性，對煤層的賦存、開采帶來十分不利的影響。而在馬查拉煤礦區(qū)內(nèi)，煤系常在背斜核部斷續(xù)出露，背斜兩翼及樞紐鞍部為上三疊統(tǒng)地層；該背斜在南南東端被他念他翁-瀾滄江逆斷層所切斷。

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