貴州平塘縣克度煤礦含煤地層及沉積環(huán)境特征

劉德華，溫雪芹，劉 影，葛正枝

(貴州省地礦局113地質(zhì)大隊(duì)，貴州 水城 553600)

貴州平塘縣克度煤礦含煤地層及沉積環(huán)境特征

劉德華，溫雪芹，劉 影，葛正枝

(貴州省地礦局113地質(zhì)大隊(duì)，貴州 水城 553600)

本文對(duì)貴州平塘縣克度煤礦的含煤地層特征、可采煤層的煤層特征及其沉積環(huán)境進(jìn)行了分析和研究，結(jié)果表明：含煤地層為二疊系上統(tǒng)吳家坪組，巖性主要由泥質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)粘土巖及薄煤層組成，含可采煤層1層(M5)?？刹擅簩拥暮穸确€(wěn)定，煤類單一，主要為貧煤。通過鉆孔資料分析，吳家坪組主要為一套碳酸鹽巖和碎屑巖混合沉積，主要沉積相為淺海相、分流間灣相和泥炭沼澤相的沉積環(huán)境，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。

含煤地層；煤質(zhì)特征；沉積環(huán)境；克度煤礦

平塘縣克度煤礦位于平塘縣城南西方向的克度鎮(zhèn)，直距平塘縣城49km。區(qū)內(nèi)含煤巖系賦存于上二疊統(tǒng)吳家坪組，該組為一套以淺海臺(tái)地相為主的碳酸鹽、硅質(zhì)巖夾砂泥巖含煤沉積[1]。近年來，隨著地質(zhì)勘查工作的開展，對(duì)本區(qū)上二疊統(tǒng)含煤地層的認(rèn)識(shí)逐漸加深。前人通過鉆孔資料和測(cè)井曲線的方法對(duì)含煤地層特征及沉積環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)地分析研究，取得了比較豐富的研究成果[2-4]。目前，對(duì)克度煤礦含煤地層沉積環(huán)境的相關(guān)研究較為欠缺。本文利用沉積學(xué)和煤田地質(zhì)學(xué)的研究方法，對(duì)該區(qū)含煤地層特征及沉積環(huán)境進(jìn)行綜合分析研究，對(duì)該區(qū)煤炭資源勘查具有重要的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

根據(jù)貴州省煤炭資源潛力評(píng)價(jià)對(duì)上二疊統(tǒng)地層的劃分[5]，研究區(qū)屬上二疊統(tǒng)海相區(qū)(Ⅲ)-黔南小區(qū)(Ⅲ4)(見表1)。研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)-黔南坳陷-貴定南北向構(gòu)造變形區(qū)，董架向斜北東翼，接近向斜北轉(zhuǎn)折端。以擠壓型的南北向構(gòu)造為主，主要表現(xiàn)為近南北向的褶皺和斷裂帶，其構(gòu)造特點(diǎn)為典型的隔槽式褶皺(見圖1)。研究區(qū)出露的地層主要有石炭系下統(tǒng)舊司組、九架爐組、擺佐組，上統(tǒng)黃龍組、馬平組；二疊系中統(tǒng)棲霞組、茅口組，上統(tǒng)吳家坪組、長興組-大隆組；三疊系下統(tǒng)羅樓組-紫云組，中統(tǒng)新苑組、坡段組及第四系(見表2)。其中含煤地層為二疊系上統(tǒng)吳家坪組。

表1 上二疊統(tǒng)地層劃分單元

2 含煤地層及煤層特征

研究區(qū)含煤巖系為二疊系上統(tǒng)吳家坪組(P3w)，主要由灰?guī)r、含燧石灰?guī)r組成，其上覆地層為二疊系上統(tǒng)長興組(P3c)，下伏地層為中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)，含煤地層與上覆地層長興組(P3c)為整合接觸，與下伏地層茅口組(P2m)為假整合接觸。

吳家坪組地層總厚345.88-497.55m，平均厚404.40m。含煤一般0-12層，含煤總厚0-8.98m，平均6.39m，含煤系數(shù)1.58%，含可采煤層1層(編號(hào)M5)，其厚度為1.08-2.46m，平均1.66m?？刹擅簩雍郝?.41%。

1-坡段組；2-新苑組；3-羅樓組-紫云組；4-長興組-大隆組；5-吳家坪組；6-茅口組；7-棲霞組；8-馬平組； 9-黃龍組；10-擺佐組；11-九架爐組；12-上司組；13-向斜；14-正斷層；15-相變線；16-地質(zhì)界線；17-產(chǎn)狀；18-礦區(qū)范圍圖1 礦區(qū)地質(zhì)圖

系統(tǒng)組代號(hào)巖性描述層厚(m)第四系Q殘坡積層、沖溝堆積物0-40三疊系中統(tǒng)新苑組坡段組T2xT2p上部為黃灰色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖夾深灰色薄層泥晶灰?guī)r、土黃色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖；下部為灰綠、褐灰色薄層狀鈣質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。上部為淺灰、灰色厚層-塊狀泥晶灰?guī)r、肉紅色厚層塊狀亮晶灰?guī)r；下部為灰色塊狀泥晶灰?guī)r。>165>355下統(tǒng)羅樓組-紫云組T1l-z深灰色薄層片狀泥晶灰?guī)r夾中層狀泥晶灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、角礫狀礫屑灰?guī)r夾深灰色薄層狀灰?guī)r及灰綠色鈣質(zhì)、泥質(zhì)粉砂巖。470-566二疊系上統(tǒng)中統(tǒng)長興組-大隆組P3c+d上部為灰、深灰色中厚層-厚層狀泥晶灰?guī)r，其中偶含少量黑色結(jié)核狀燧石；中下部為灰、深灰色中厚層-厚層狀燧石灰?guī)r夾黑色薄層狀硅質(zhì)巖及少量灰黃、黃綠色粘土巖，燧石呈黑色團(tuán)塊狀或條帶狀。74-143吳家坪組P3w上部為深灰色中厚-厚層狀含燧石泥晶灰?guī)r夾煤線或煤層；中部夾薄層狀燧石灰?guī)r及少量炭質(zhì)頁巖，下部為深灰色中厚層狀燧石灰?guī)r夾薄層泥晶灰?guī)r、深灰色薄層狀泥晶灰?guī)r與黑色薄層硅質(zhì)巖互層；底部為厚約3-8m黃灰、灰、紫灰、深灰色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖。345-497茅口組P2m灰、深灰色中厚層狀至塊狀泥-細(xì)晶灰?guī)r，夾少量白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，含燧石團(tuán)塊及條帶。141-668棲霞組P2q上部為灰、深灰色中厚層燧石灰?guī)r，下部為灰黑色頁巖、泥灰?guī)r偶夾硅質(zhì)巖。91-282石炭系上統(tǒng)下統(tǒng)馬平組C2m淺灰、灰白色塊狀灰?guī)r，頂板時(shí)具豆?fàn)罨規(guī)r。161-289黃龍組C2h上部為淺灰、灰白色厚層塊狀灰?guī)r，下部為灰白色塊狀白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r。70-639擺佐組C1b淺灰色厚層狀泥-細(xì)晶白云巖。128-207九架爐組C1jj灰、灰黃色薄層狀粘土巖、鋁土質(zhì)粘土巖。3-12上司組C1s灰、深灰-灰黑色厚層灰?guī)r、燧石灰?guī)r夾黑色頁巖。68-126

礦區(qū)內(nèi)可采煤層(M5)的煤層特征敘述如下：

M5煤層：位于吳家坪組第二段(P3w2)中下部，B2標(biāo)志層之下。上距B2標(biāo)志層93.83-124.96m，平均108.80m。煤層自身特征為黑色，塊狀，半亮型，主要由亮煤、少量暗煤及鏡煤絲帶組成，煤層含0-2層矸石。煤層厚度1.08-2.46m，平均1.62m。層位穩(wěn)定，全區(qū)可采，屬較穩(wěn)定型。

3 煤質(zhì)特征及煤類

由表3可知，原煤分析基水份：最低0.17%，最高為0.46%；平均為0.30%；浮煤分析基水份：最低0.00%；最高0.59%，平均為0.38%；原煤灰份最低15.96%，最高為39.75%，平均為25.70%，屬于中高灰煤；浮煤灰份最低8.93%，最高19.99%，平均為13.78%；原煤揮發(fā)份最低17.48%，最高22.64%，平均為20.41%，屬于低揮發(fā)分煤；浮煤揮發(fā)份最低15.66%，最高21.52%，平均17.99%；原煤全硫最低4.82%，最高13.10%，平均9.78%，屬于高硫煤；浮煤全硫最低6.26%，最高12.68%，平均10.44%；原煤發(fā)熱量最低18.11 MJ/kg，最高27.77 MJ/kg，平均24.30 MJ/kg，屬于中發(fā)熱量煤；浮煤發(fā)熱量最低26.64 MJ/kg，最高29.31 MJ/kg，平均28.06 MJ/kg。

表3 可采煤層(M5)煤層特征

研究區(qū)M5煤層精煤干燥無灰基揮發(fā)分為15.66-21.52%，平均17.98%；干燥無灰基氫元素含量3.87～4.21%，平均4.04%；空氣干燥基(可燃?xì)?含氣量0.08-0.74%，平均0.29%。根據(jù)GB/T5751-2009，M5煤層的煤類為貧煤。分析結(jié)果見表4。

4 沉積環(huán)境分析

研究區(qū)吳家坪組含煤巖系巖性組成自下而上依次為灰?guī)r或燧石灰?guī)r、少量炭質(zhì)灰?guī)r，薄煤層交替出現(xiàn)。從區(qū)域巖相古地理來看，研究區(qū)在二疊紀(jì)時(shí)期為陸表海環(huán)境下形成的沉積，前人根據(jù)巖性組成和測(cè)井曲線特征來判斷沉積環(huán)境及其演化[6]。吳家坪組下伏的茅口組巖性為灰?guī)r，可以推斷是在淺海環(huán)境下形成的巖石組合；向上巖性變?yōu)殇X土質(zhì)粉砂質(zhì)粘土巖(吳家坪組底部<8m)，表現(xiàn)為三角洲前緣亞相分流間灣微相沉積環(huán)境特征；再向上巖性變?yōu)槟嗑Щ規(guī)r和燧石灰?guī)r交替的巖石組合特征，表現(xiàn)為淺海相的沉積環(huán)境；往上偶見炭質(zhì)灰?guī)r，逐漸過渡為煤線或煤層的巖石組合，而煤層一般發(fā)育在泥炭沼澤的沉積環(huán)境中，煤層向上又變?yōu)闇\海相沉積環(huán)境下的泥質(zhì)灰?guī)r夾燧石灰?guī)r的巖石組合，生物大量繁殖，以含有大量的珊瑚化石為特征。根據(jù)沉積演化推斷，煤層發(fā)育于三角洲平原亞相泥炭沼澤微相環(huán)境。其沉積演化的趨勢(shì)可表述為：茅口組為淺海相沉積環(huán)境，進(jìn)入?yún)羌移浩?，海平面下降形成三角洲前緣亞相沉積環(huán)境，在水下分流間灣中形成鋁土質(zhì)粉砂質(zhì)粘土巖沉積組合，海平面繼續(xù)下降，形成三角洲平原亞相沉積環(huán)境，在泥炭沼澤相形成煤線或煤層的沉積組合，當(dāng)海平面上升，沉積環(huán)境又表現(xiàn)為淺海沉積相。

研究區(qū)吳家坪組含煤巖系為陸表海環(huán)境下形成的淺海相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖的混合沉積，主要沉積相為淺海相、分流間灣和泥炭沼澤相。其巖性主要由泥質(zhì)晶巖、燧石灰?guī)r、少量炭質(zhì)灰?guī)r和薄煤層組成。在縱向沉積序列上，吳家坪組下段的巖性組合較單一，主要為泥晶灰?guī)r或燧石灰?guī)r；府部為鋁土質(zhì)粉砂質(zhì)粘土巖上段的巖性組合較復(fù)雜，為泥晶灰?guī)r或燧石灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、薄煤層的交替出現(xiàn)。從整個(gè)含煤地層來看，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，變化較小，煤層及其標(biāo)志層清晰，易于對(duì)比。

圖2 克度煤礦ZK301鉆孔柱狀圖

5 結(jié)論

(1)本區(qū)含煤巖系賦存于上二疊統(tǒng)吳家坪組第二段中下部，該組為一套以淺海臺(tái)地相為主的碳酸鹽、硅質(zhì)巖夾砂泥巖含煤沉積，含可采煤層1層(M5)，厚度穩(wěn)定，全區(qū)可采，煤質(zhì)屬于中高灰、低揮發(fā)分、高硫、中發(fā)熱量煤，煤類為貧煤。

(2)通過對(duì)本區(qū)吳家坪組含煤巖系的巖石組成對(duì)沉積環(huán)境進(jìn)行了分析，認(rèn)為吳家坪組含煤巖系為陸表海環(huán)境下形成的淺海相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖的混合沉積，主要沉積相為淺海相、分流間灣相和泥炭沼澤相，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。

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(責(zé)任編輯：王先桃)

The Coal-bearing Strata and Sedimentary Environmental Characteristics of Kedu Coal Deposit in Pingtang County, Guizhou Province

LIU Dehua, WEN Xueqing, LIU Ying, GE Zhengzhi

(No.113 Geological Team, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province, Shuicheng 553600, China)

In this paper, the coal-bearing stratum features, coal-bed characteristics and sedimentary environment of the Coal mine in Pingtang County, Guizhou Province were analyzed and studied. The results show that the coal-bearing strata are Wujiaping formation of Upper Permian, lithology is composed of mudstone, silty clay and thin coal seam, including a single recoverable coal seam (M5). The thickness of recoverable coal seam is stable, type of coal is single, mainly is lean coal. According to the drilling data analysis, the Wujiaping Formation is mainly composed of a mixture of carbonate rock and clastic rock, The main sedimentary facies are shallow marine facies, the sedimentary environment of bay facies and peat swamp facies, and the sedimentary environment is relatively stable.

coal bearing strata; coal quality; environment； sedimentary kedu coal

1000-5269(2016)06-0022-04

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.06.06

2016-00-00

貴州省地勘基金項(xiàng)目(TK2011-11)

劉德華(1971-)，男，工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。Email：747038726@qq.com

*通訊作者： 劉德華，Email：747038726@qq.com.

P618.11

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