河北省張北縣公會一帶聚煤條件探討

劉雪銀，楊恒學

(河北省地礦局 第三地質(zhì)大隊，河北　張家口　075000)

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·專題綜述·

河北省張北縣公會一帶聚煤條件探討

劉雪銀，楊恒學

(河北省地礦局 第三地質(zhì)大隊，河北張家口075000)

摘要為了帶動當?shù)亟?jīng)濟，提高河北省煤炭資源儲量，對張北公會一帶成煤機制進行了研究。主要通過野外踏勘、激電測量、二維地震、鉆探、測井、化學分析等手段，特別是二維地震結(jié)合鉆探的技術(shù)手段，對該區(qū)的斷裂構(gòu)造、煤層賦存層位、水文地質(zhì)環(huán)境、古地理環(huán)境等進行清晰的認識。張北公會煤礦為一斷陷型沉積盆地，形成于白堊系青石砬組(K1q)，半干旱-半濕潤氣候條件，有利于有機物的保存。湖泛作用，形成張北公會煤層薄-中厚、層多的煤層特征。

關鍵詞聚煤盆地；古氣候特征；古地理特征；二維地震；褐煤

1研究區(qū)地質(zhì)特征

1.1大地構(gòu)造

研究區(qū)位于華北地臺內(nèi)蒙地軸西南部，土城子臺拱(Ⅲ級構(gòu)造單元)的張北臺凹(Ⅳ及構(gòu)造單元)，尚義—平泉深大斷裂北側(cè)，本區(qū)處于南部的尚義—赤城深斷裂與北部的康保—赤峰深斷裂中間地帶，東側(cè)受張北—高山堡大斷裂控制(衛(wèi)片解譯斷裂構(gòu)造)，形成了較大規(guī)模的凹陷，凹陷中在地應力的作用下形成了一系列(Ⅴ級構(gòu)造單元)凸起和凹陷，研究區(qū)就位于Ⅴ級構(gòu)造單元的二泉井凸起與二臺凹陷交界處。由于地殼差異性繼承運動，表現(xiàn)為部分地體上升和另一部分地體下降的隆起或凹陷，在一定條件下形成了聚煤盆地。

1.2地層

研究區(qū)內(nèi)主要地層有：深部鉆孔揭露地層為太古界紅旗營子群、中生界白堊系下統(tǒng)青石砬組；新生界第三系上新統(tǒng)張北組以及第四系全新統(tǒng)四套地層。

1) 太古界紅旗營子群(Arh).

研究區(qū)地層由老到新發(fā)育為太古界紅旗營子群(Arh)，此為聚煤盆地基底地層，研究區(qū)由3個鉆孔揭露，分布在該區(qū)的西部及東南，揭露深度在900～1 030 m，主要巖性為灰白色、灰黑色含石榴石黑云母斜長片麻巖，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。

2) 中生界白堊系下統(tǒng)青石砬組(K1q).

研究區(qū)內(nèi)含煤巖系為中生界白堊系下統(tǒng)青石砬組地層，共分上、下兩個巖性段。下段為不含煤巖段，以灰色砂質(zhì)泥巖、灰綠色泥巖、淺灰色砂礫巖為主，次為中細粒及粉砂粒級地層，未見煤層，僅局部含炭。上段為含煤巖段，以灰色砂質(zhì)泥巖、淺灰色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖和煤為主，少量灰綠色含礫泥巖。

3) 上新統(tǒng)(張北組N2Z).

分布于研究區(qū)西北郭家村一帶及東南部的洗馬房—閻油房村一帶，出露面積約37 km2.主要由中粗粒玄武巖及氣孔狀玄武巖夾紅色黏土層組成。厚度30.92～155.52 m，平均厚度74.16 m.

4) 第四系全新統(tǒng)(Q4).

廣泛分布于全區(qū)，主要由沖洪積、湖積、殘積的砂礫石、砂質(zhì)黏土、細砂、含砂淤泥以及耕植土等組成。厚度1.5～6.9 m，平均厚度3.85 m.

2聚煤條件

2.1古地理特征

據(jù)地震資料，聚煤盆地呈東西向展布，南北兩側(cè)盆地邊緣古地形較為規(guī)則，中心地帶有多個洼陷區(qū)和相對隆起區(qū)。沉積中心最低位置位于橫24線與橫28線之間的小土城以東地段，海拔標高為-20 m,最高位置位于橫8線ZK0308孔附近，海拔標高為170 m,其他地段均在海拔30～100 m.

圖1　張北公會一帶白堊系巖相古地理圖

1) 聚煤盆地類型。從煤系基底等高線圖及地震時間剖面上看，盆地南緣為一類似追蹤斷裂(DF1)所控制，聚煤盆地北邊界以煤層沖刷帶邊界為界，從而推斷為斷陷型沉積盆地(見圖1). 2) 聚煤盆地形態(tài)。根據(jù)鉆探實際控制及地震勘探成果解釋成果顯示，盆地東西長14 km，南北寬2.4～4.7 km，為近東西走向，且中間低、南北高，大體成啞鈴形展布的構(gòu)造特征東部盆地邊緣未控制，有向東繼續(xù)延伸跡象.

2.2古氣候特征

研究區(qū)孢粉化驗顯示：相應時代為中生代早白堊世歐特里期至巴列姆期(Hauterivian—Barremian)，層位上與遼西的沙海組、海拉爾盆地的扎賚諾爾群大磨拐河組、二連盆地的巴彥花群賽漢塔拉組下部相當。對應本研究區(qū)煤系時代為中生代白堊紀早世青石砬期沉積環(huán)境(見圖2).

圖2　古氣候?qū)γ簩拥挠绊懯疽鈭D

1) 從研究區(qū)煤層對比可以看出，下煤巖組主要為11、13號煤層，共12層煤，煤層厚度一般在1.5～8.0 m.該段煤層為煤巖段的最底部，結(jié)構(gòu)為簡單的薄煤層-中厚煤層，煤巖層中含化石孢粉較豐富，反映出當時為溫暖、潮濕-半潮濕的氣候環(huán)境，由于降水較豐富，蒸發(fā)作用對湖平面的變化較小，湖泛作用后環(huán)境變化不大，水體較深，煤盆地擴張，有利于有機物的保存。從13煤層開始湖泛，到11號則達到最大，形成了厚度較厚、范圍較大的煤層。屬河流—湖泊三角洲相為主的沉積環(huán)境。

2) 上煤巖組主要為1、3、5、7、9號煤層，共18層煤，其中可采煤層5層，結(jié)構(gòu)主要為簡單的薄煤層與少量的中厚煤層，但從煤厚、分布范圍都不及下煤巖組(除3、5煤層)。此時反映出當時應為半干旱-半濕潤氣候環(huán)境，降水量少。湖泛作用后由于沉積物的充填作用，降水少，湖水蒸發(fā)作用導致湖平面變化比較大。因此，湖泛作用后環(huán)境改變，水體變淺，煤盆地消減，湖水易受到外界干擾，不利于有機物的保存，一次次的湖泛作用，形成了厚度薄、層數(shù)多的煤層。但從3、5煤層的分布范圍及厚度變化可以看出，在此時又經(jīng)過一次濕潤-半濕潤環(huán)境變化，形成厚且范圍較大的煤層。屬河流—湖泊三角洲相為主的沉積環(huán)境。

此后，地殼劇烈上升，盆地中水體退出，再沒有接受沉積，盆地隨之逐漸退化消亡，直至燕山運動結(jié)束。取而代之的是喜馬拉雅運動，地殼運動轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨仙秊橹?，此時表現(xiàn)為缺氧環(huán)境，沉積了以第三系為代表的紅色砂巖、礫巖為主的河流相沉積建造，盆地內(nèi)僅局部見有白堊紀晚世沉積(ZK4-1孔中見到南天門組)，其他地段未見有該套沉積，因此，推斷盆地消亡時間為早白堊世晚期(見圖3).

3結(jié)論

1) 張北公會煤礦以褐煤為主，表現(xiàn)出一種半潮濕-半干旱氣候環(huán)境，TiO2/K2O元素比值為0.45，顯示出了一種半蒸發(fā)的氣候特征?；叻埏@示，當時環(huán)境為淺水環(huán)境。

2) 張北公會煤礦為一斷陷型沉積盆地，為有機物的沉積提供了有利條件，半潮濕-半干旱氣候條件控制了湖平面的變化，形成了張北公會厚度薄-中厚、層數(shù)多的煤層沉積特征。

圖3　盆地演化示意圖

參考文獻

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[2]魏煥成，徐智彬，黃立華.煤資源地質(zhì)學[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007：116-120.

Discussion on Coal Accumulation Conditions in the Area of Zhangbei County Gonghui Hebei Province

LIU Xueyin, YANG Hengxue

AbstractIn order to boost the local economy and improve the coal resources reserves of Hebei province, the coal-forming mechanism in Zhangbei Gonghui area is studied. Mainly by means of field reconnaissance, polarization measurement, 2D seismic, drilling, logging and chemical analysis, especially the technological means of 2D seismic combines with drilling, clear understandings of the fracture structure, coal seam occurrence horizon, hydrological and geological environment, ancient geographical environment are got. Zhangbei Gonghui coal mine as a rift sedimentary basin, formed in the Cretaceous Bluestone La formation (K1q), semi arid and semi humid climate conditions is conducive to the preservation of organic matter. Lake flooding role forms the coal seam characteristics of thin to medium and many layers.

Key wordsCoal accumulating basin; Ancient climatic characteristics; Ancient geographical features; 2D seismic; Lignite

中圖分類號：[TD15]

文獻標識碼：A

文章編號：1672-0652(2016)01-0054-03

作者簡介：劉雪銀(1986—)，女，河北永清人，2010年畢業(yè)于石家莊經(jīng)濟學院，助理工程師，主要從事礦產(chǎn)地質(zhì)工作(E-mail)526680812@qq.com

收稿日期：2015-10-24