遼寧省北票煤盆地含煤巖系沉積環(huán)境分析

王立君

【摘要】遼寧省北票煤盆地主要含煤地層為侏羅系下統(tǒng)北票組，本文通過對(duì)北票煤盆地以往地質(zhì)資料的收集整理、分析研究工作，總結(jié)本區(qū)含煤地層厚度、巖石組合特征及化石組合特征，分析、研究煤盆地的構(gòu)造演化特征、含煤地層的沉積環(huán)境，提出本區(qū)煤層的賦煤模式，為煤田普查找煤工作提供方向。

【關(guān)鍵詞】北票煤盆地；含煤巖系；沉積環(huán)境；成煤模式

1.地質(zhì)概況

北票煤盆地位于遼寧省西陽市北票市境內(nèi)。大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ）內(nèi)蒙地軸（Ⅱ）建平臺(tái)拱（Ⅲ）北票斷陷盆地（Ⅳ）。南鄰燕遼沉降帶，北靠內(nèi)蒙地軸，西界龍?zhí)稊鄬?，東界南天門斷層與金嶺寺—羊山向斜相鄰。區(qū)域地層屬華北地層層序系統(tǒng)，主要出露于尖山子斷層南側(cè)，呈單斜構(gòu)造，其地層由下而上分別為太古界前震旦系、元古界震旦系、古生界石炭-二疊系、三疊系、中生界侏羅系及新生界第四系地層。主要含煤地層為侏羅系下統(tǒng)北票組。

2.盆地構(gòu)造演化特征

北票盆地為內(nèi)陸坳陷型盆地，歷經(jīng)呂梁、加里東、海西運(yùn)動(dòng)，缺失上奧陶系～下石炭系地層。中石炭世開始接受沉積，三疊系中統(tǒng)薛杖子組沉積后，開始印支、燕山運(yùn)動(dòng)的火山噴發(fā)作用，堆積興隆溝組地層，成生了北票火山-沉積盆地，沉積了北票組、海房溝組地層。燕山運(yùn)動(dòng)繼續(xù)活動(dòng)，盆地繼續(xù)充填有噴發(fā)火山堆積巖的蘭旗組及土城子組地層的沉積及噴發(fā)火山堆積巖的義縣組地層。印支期褶皺形成了盆地基底凹凸不平的古地貌。在古構(gòu)造格架下，古基底顯示出低級(jí)別呈北東東向的隆起（如冠山隆起）和凹陷，這些低級(jí)別的構(gòu)造控制著侏羅系下統(tǒng)北票組的形成、發(fā)育及其分布，含煤巖系的沉積方向呈近東西向（約北東80°）。

3.含煤地層巖石組合特征、化石特征及沉積特點(diǎn)

北票煤盆地主要含煤地層為侏羅系下統(tǒng)北票組（J1x），富含植物化石有枝脈蕨、銀杏、蘇鐵衫等20余種，動(dòng)物化石有介形蟲、瓣鰓類、昆蟲、硬鱗魚等。按其巖性組合特征及含煤程度分為上、下兩個(gè)含煤段。

下含煤段分為底部礫巖段和含煤段。底部礫巖段厚度0～120m，為灰白色礫巖、砂礫巖、砂巖夾薄層泥巖及薄煤線，礫徑為1～40cm，而東馬路以東（三寶區(qū)）缺失底部礫巖沉積。屬河道滯留沉積物。下部含煤段為北票組主要含煤段，地層橫向變化較大，礦區(qū)東北部的三寶區(qū)巖性相對(duì)較細(xì)，往西經(jīng)東馬路、冠山、臺(tái)吉、興隆溝逐漸變粗。根據(jù)巖石沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、動(dòng)植物化石、結(jié)核及包裹體特征有河道亞相、河漫灘亞相、泥炭沼澤相、淺水湖泊亞相及部分三角洲相沉積。

上含煤段根據(jù)巖石組合特征又分為上部泥巖段，中部含煤段，下部過渡段。下部過渡段厚130～190m，為一套灰白色砂礫巖（河道滯留沉積厚層）與灰綠色～灰色粉砂巖（泛濫平原沉積）交互沉積體系，最多可達(dá)五個(gè)旋回，為地殼上升回返期產(chǎn)物。中部含煤段厚90～150m，主要巖性為灰黑色、深灰色泥巖、粉砂巖與灰色中～細(xì)粒砂巖交互組成，含薄煤四組，最多可達(dá)九個(gè)薄煤層。根據(jù)泥巖層理類型為淺湖相沉積，根據(jù)煤的灰分指標(biāo)很低，低灰煤層屬伏水泥炭沼澤相沉積。上部泥巖段厚度大于350m，其下部為黑色泥巖、粉砂巖，塊狀層理，參差狀斷口，屬湖沼相沉積，上部為黑色泥巖夾薄層砂巖，具清晰水平層理，具深褐色菱鐵質(zhì)泥巖結(jié)核，屬于靜水還原環(huán)境沉積，泥巖有機(jī)質(zhì)含量較豐富，含瓣鰓類動(dòng)物化石，屬半深水湖相沉積。

上、下段煤系屬連續(xù)沉積，根據(jù)地層沉積特點(diǎn)，其盆地經(jīng)歷了緩慢下降的補(bǔ)償期，沉積河流、沖積相底礫巖；泥炭沼澤化期沉積下含煤段；急速沉降的補(bǔ)償，沉積上、下煤系間過渡段河流、沖積相砂礫巖層；伏水期沼澤沉積上含煤段；半深水湖相沉積上部泥巖段。

4.含煤巖系沉積環(huán)境

研究區(qū)根據(jù)巖石組合特征、動(dòng)植物化石特征、地球化學(xué)特征等及地層層序分析和空間配置分析結(jié)果，北票煤田含煤巖系沉積主要為河流-湖泊相沉積環(huán)境。所包含的沉積相主要有河流相、三角洲相、湖泊相、泥炭沼澤相。

河流相：冠山以西下含煤段5～10煤層底礫巖都為河流體系沉積，其沉積模式垂向上大多以礫巖開始，與下伏地層呈沖刷接觸，礫石呈疊瓦狀排列，屬河道滯留沉積。對(duì)煤系底礫巖做古流向測(cè)定三處，古河流流向從南西至北東，屬曲河流沉積。礫巖層之上逐漸變細(xì)為中～細(xì)粒砂巖，為正粒序，砂巖礦物成分不穩(wěn)定，陸源組分含量高，具小型交錯(cuò)層理及單向斜層理，屬曲流河邊灘沉積。其上為黑灰色泥巖、粉砂巖沉積為主，為均勻?qū)永砑八郊y理，含植物化石碎片，為河漫灘沉積。河道亞相與河漫灘亞相垂向上互相遞變，顯示河流二元結(jié)構(gòu)特征，橫向上相依。

三角洲相：東馬路、三寶部分地區(qū)4～8煤層有小型三角洲沉積。該段地層為灰白色細(xì)～中粒砂巖，巖性以石英為主，從礦物成分，磨圓、分選性差，砂巖成熟度較高，具炭質(zhì)線形水平層理及小型交錯(cuò)層理，屬三角洲分流河道沉積；泥巖、粉砂巖具水平層理，局部泥質(zhì)、粉砂質(zhì)條帶交互明顯（即波狀層理），具生物擾動(dòng)構(gòu)造，屬三角洲泛濫平原沉積。

湖泊相：東馬路以東9、10煤組及西部部分煤組，巖性為黑色泥巖，具水平層理，屬靜態(tài)沉積，粉砂巖及細(xì)、中粒砂巖，具小型交錯(cuò)層理，透鏡狀層理，表明水流活動(dòng)，從層理變化說明了水流是靜水與水流活動(dòng)交替變化，局部具底棲動(dòng)物洞穴，具淺水湖泊相特點(diǎn)。上煤系黑色泥巖具清晰水平層理及菱鐵質(zhì)泥巖結(jié)核，屬靜水還原環(huán)境的半深水湖泊相沉積。

泥炭沼澤相：泥炭沼澤相沉積主要為煤、炭質(zhì)泥巖、黑色泥巖、粘土巖等。泥炭沼澤相不是獨(dú)立的地貌單元，河流、三角洲、湖泊都可以沼澤化。當(dāng)氣侯溫暖濕潤利于植物生長及泥炭堆積，就可以形成泥炭沼澤。

5.含煤巖系成煤模式

本區(qū)煤系地層沉積時(shí)地殼總體下降，伴隨幅度不大、周期性較短的升降運(yùn)動(dòng)，使旋回結(jié)構(gòu)清析，在主要旋回中段沼澤化有利時(shí)期形成了較好煤層。北票煤系地層沉積主體以冠山～東馬路基底隆起區(qū)為界，分為東部湖相區(qū)，西部河流相區(qū)，可分為三種成煤模式。

①泊沼澤成煤模式：冠山～東馬路隆起以東顯示凸凹不平基底，在一些凹陷底洼地帶積水，形成淺水湖盆并沼澤化，堆積了泥炭層。

②河漫灘沼澤成煤模式：冠山以西地區(qū)大部分煤層屬于河漫灘沼澤成煤，垂向上顯示河流二元結(jié)構(gòu)特征，在泛濫平原上局部沼澤化有利地段沉積了煤層。

③河道砂體外側(cè)沼澤成煤模式：煤層沉積，平面上主要分布于河道兩側(cè)，如冠山區(qū)的4煤層賦存于砂體外側(cè)發(fā)育較好，厚度較大，即在河道砂體外側(cè)是聚煤較好場(chǎng)所。

6.結(jié)語

北票煤盆地主要含煤巖系為侏羅系下統(tǒng)北票組（J1b），為河流～湖泊相沉積體系，河流相比例大，巖性較粗，北票組地層總厚度約800m，分上、下兩段。下段以沖積相和淺水湖泊相發(fā)育，為主要含煤段，厚度250～300m，成煤模式有三種：湖泊沼澤成煤模式、河漫灘沼澤成煤模式及河道砂體外側(cè)沼澤成煤模式；上段以深水湖泊相為主，含煤差，厚約500m。鉆孔布置在有利于成煤環(huán)境的湖泊沼澤、河漫灘沼澤及河道兩側(cè)，效果最好。

參考文獻(xiàn)

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