禹謨普查區(qū)含煤地層巖相及沉積環(huán)境分析

張廷學

（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州貴陽550009）

1 地質(zhì)概況

禹謨普查區(qū)處于貴州省金沙縣南部和黔西縣北部，勘查面積258.72km2，在勘查區(qū)依據(jù)鉆孔揭露的地層，自下而上把該勘查區(qū)劃分為：下部二疊系中統(tǒng)茅口組；中部二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M和長興組；上部三疊系下統(tǒng)夜郎組和茅草鋪組和三疊系中統(tǒng)松子坎組、獅子山組及第四系。

勘查區(qū)的含煤地層歸屬二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，地層總厚度97.53～131.52m，平均值111.12m；含煤8～16層，含煤總厚5.31～14.60m，平均值為11.19m，含煤系數(shù)10.07%；含可采煤層5層（4、7、9、13、15），可采煤層總厚度2.67～10.36m，平均值6.96m，可采含煤系數(shù)為6.26%。其中9號煤屬于全區(qū)可采，4號煤、7號煤和15號煤屬于大部可采，13號煤屬于局部可采。4號煤為中高硫煤，7、9號煤為中硫煤，13號煤為中硫煤，15號煤為高硫煤。

2 龍?zhí)督M巖相及沉積特征

勘查區(qū)龍?zhí)督M含煤地層隸屬海陸過渡相沉積，主要沉積相有潮坪相、瀉湖相、前三角洲相、三角洲前緣、三角洲平原、砂洲砂壩相和沼澤及泥炭沼澤相。

按垂直層序的剖面，把勘查區(qū)主要劃分2類巖相組合（圖1），含煤底界至B2底部劃為潮坪相沉積環(huán)境，沉積相以潮坪相、沼澤相及泥炭沼澤相為主，其次瀉湖相。該類沉積相中，因煤層受海水影響，故煤層硫分為中高硫至高硫，煤層通常連續(xù)性較差，且多見分叉、合并、尖滅和沖刷充填現(xiàn)象，局部分布復雜的煤組，在該類沉積相中以9、15號煤層為較穩(wěn)定的大部可采煤層，以13煤層為不穩(wěn)定的局部可采煤層；B2底界至長興組底界劃為三角洲沉積環(huán)境，具體分為前三角洲、三角洲前緣和三角洲平原3個亞類。因受海水影響相對較少，故煤層的硫分比下部潮坪相偏低；煤層的連續(xù)性比下部潮坪相較好，煤層較少分叉，厚度較穩(wěn)定的大部可采（4、7號煤）和全區(qū)可采煤層（9號煤）。

2.1 潮坪相—瀉湖相

2.1.1 潮坪相

該勘查區(qū)隸屬進積型碎屑潮坪相中的潮間帶沉積，自下而上可以劃分為潮下帶砂質(zhì)沉積、潮間帶的砂泥混合沉積和潮上帶的泥質(zhì)沉積。

由海向內(nèi)陸方向，可劃分為砂坪、砂泥混合坪和泥坪3個部分。層理為潮汐層理，巖性整體呈正粒序。在本勘查區(qū)因地殼的升降或者海平面升降變化，砂坪、砂泥混合坪和泥坪3個亞相在一個沉積旋回中常常不完整，見圖2。從圖2中可以看出，一個旋回中視電阻率曲線以漸變式為主，一般底部電阻率值較大，向上逐漸變小，呈鐘形變化，曲線光滑程度屬于略帶弧形的小鋸齒狀。

圖1 禹謨井田綜合柱狀圖

砂坪位于低潮線附近，水動力能量較強，巖層多數(shù)是細砂巖和粉砂巖沉積，其沉積構(gòu)造在本勘查區(qū)以小型楔狀交錯層理和羽狀交錯層理為特征，偶見沖刺充填構(gòu)造。分選性和磨圓度通常較好，且產(chǎn)較多動物化石碎片。

混合坪由薄層的砂泥互層組成，其沉積構(gòu)造在本勘查區(qū)以透鏡狀層理、脈狀層理、波狀層理和砂泥互層水平層理為特征，生物擾動現(xiàn)象常見，因生物擾動的破壞，故原生層理多表現(xiàn)為鏈狀或者云朵狀。

泥坪位于高潮線附近，水動力能量很弱，沉積物主要為泥巖或者粘土，在勘查區(qū)以水平紋理或塊狀層理為特征，常見泥裂，產(chǎn)少量植物根莖和植物碎片化石。

潮坪相下伏通常是瀉湖相沉積環(huán)境。

2.1.2 瀉湖相

瀉湖是障壁島后在低潮時還充滿海水的淺水盆地，在潮坪逐漸填積變淺的過程中，潮坪的分布范圍逐漸擴大，最終潮坪完全占據(jù)原先的瀉湖區(qū)域，故瀉湖充填層序通常是以下部的瀉湖沉積過渡到上部的潮坪沉積。

依據(jù)本勘查區(qū)瀉湖垂直層序特征，從下自上劃分為深水瀉湖和瀉湖濱岸帶沉積，見圖3，從圖3可以看出，巖性粒度方面表現(xiàn)為，由細到粗的逆粒序，視電阻率曲線以漸變式為主，一般底部電阻率值較小，向上逐漸變大，呈漏斗形變化，曲線光滑程度屬于小鋸齒狀。

在深水瀉湖相沉積環(huán)境中，以鈣質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為，以水平層理為主，有時層理不明顯，常見薄層菱鐵礦結(jié)核和星散狀黃鐵礦，亦見透鏡狀或者薄層石灰?guī)r發(fā)育。產(chǎn)大量的腕足類和瓣鰓類動物化石。

在瀉湖濱岸帶沉積環(huán)境中，灰色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖占據(jù)大多數(shù)，沉積構(gòu)造有波狀層理，產(chǎn)少量植物化石和動物化石。

2.2 三角洲沉積

2.2.1 前三角洲及三角洲前緣相

前三角洲主要包含深灰色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，以發(fā)育水平紋理和塊狀層理為主，緩波狀層理和透鏡狀層理次之，因微生物的作用，沉積薄層狀菱鐵礦和大量星散狀黃鐵礦，產(chǎn)少量海生動物化石。

三角洲前緣相呈環(huán)帶狀分布在三角洲平原向海洋一側(cè)，是三角洲的水下部分。

劃分為遠砂壩和河口砂壩。

遠砂壩是河口砂壩和遠砂壩在海水的作用下從新分布而形成，主要含泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，具水平互層層理和緩波狀層理，其中砂質(zhì)純凈，分選性較好，產(chǎn)植物碎片。

河口砂壩是三角洲相中沉積砂子最多之地，沉積顆粒較遠砂壩粗，因波浪的篩選作用，常常河口砂壩的頂部砂質(zhì)較純凈。河口砂壩中粉砂巖和細砂巖占多數(shù)，發(fā)育槽狀交錯層理和楔狀交錯層理；其形態(tài)在平面上多呈長軸方向和河流平行的橢圓形，垂直剖面上呈近對稱的雙凸透鏡。

從前三角洲至三角洲前緣頂部，巖層的粒度變化細至粗，呈逆粒序（圖4），從圖4中可以看出，視電阻率曲線以漸變式為主，一般底部電阻率值較小，向上逐漸變大，呈漏斗形變化，曲線光滑程度屬于小鋸齒狀。

2.2.2 三角洲平原相

勘查區(qū)劃分為分流河道和泛濫平原亞相。

分流河道沉積主要以細砂巖及粉砂巖為主，自下而上變細的正粒序，砂體的形態(tài)垂直剖面上呈透鏡狀，中部最粗最厚，兩端變細變薄，泥質(zhì)增加。底部常見侵蝕、切割下部巖層現(xiàn)象，侵蝕面上常見泥礫滯留物沉積，產(chǎn)少量植物莖干化石。向上為大型交錯層理，產(chǎn)少量植物碎片化石。

泛濫平原沉積劃分為天然堤、決口扇、沼澤及泥炭沼澤、湖泊和分流間灣等沉積亞相。

天然堤——以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，具波狀層理、水平層理，含炭屑及小植物莖干，有時夾鏡煤條帶和菱鐵質(zhì)結(jié)核。

決口扇——粒度由近至遠逐漸變細，由細砂巖—粉砂巖—泥質(zhì)粉砂巖。決口扇沉積是造成煤層分叉的重要原因。

湖泊——位于沼澤區(qū)的低凹地帶，以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，夾條帶狀菱鐵巖，具水平紋理，含較完整的植物化石。垂向上過渡為沼澤-泥炭沼澤沉積之下。

分流間灣——為分流河道之間凹陷地段的水下部分，其前后分別與海、陸相連，以泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，夾菱鐵巖薄層或透鏡體，具脈狀、透鏡狀層理及生物擾動構(gòu)造，含體小殼薄之半咸水動物化石。

在勘查區(qū)中，三角洲平原相巖層的粒度變化總體呈現(xiàn)由粗到細的正粒序（圖5），從圖5中可以看出，視電阻率曲線以漸變式為主，一般底部電阻率值較大，向上逐漸變小，呈鐘形變化，曲線光滑程度略顯光滑。

3 沼澤及泥炭沼澤沉積相

廣泛發(fā)育于分流河道兩側(cè)的洼地、廢棄河道、決口扇、湖泊及分流間灣之上。由團塊狀產(chǎn)植物根化石的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與炭質(zhì)泥巖、煤層組成，常含瘤狀、透鏡狀及蠕蟲狀黃鐵礦及菱鐵質(zhì)結(jié)核。

4 結(jié)論

通過對該勘查區(qū)含煤地層沉積環(huán)境的研究，得出以下結(jié)論：

（1）該勘查區(qū)主要可采煤層發(fā)育于分流河道間的泛濫盆地、支流間灣、廢棄河道及潮坪沉積環(huán)境。

（2）成煤期的具體微沉積環(huán)境變化，如海平面升降、地殼的沉降、地質(zhì)構(gòu)造對聚煤盆地形態(tài)變化及成煤后河道改道對煤層沖刷等因素，對該勘查區(qū)煤層分布和厚度變化規(guī)律起主導的控制作用。

[1] 貴州省煤田地質(zhì)局.貴州晚二疊世含煤地層沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律[R].貴州省煤田地質(zhì)局,1994.

[2] 陳鐘惠.煤和含煤巖系沉積環(huán)境[M].武漢:中國地質(zhì)大學出版社,1987.

[3] 貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心.貴州省金沙縣禹謨煤炭整裝勘查報告[R].2015.