小莊井田煤層地質(zhì)特征及影響因素研究

劉鵬飛，范靜濤，郭曉丹.

(長安大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069)

小莊井田位于陜西省咸陽市彬長礦區(qū)中部，煤炭資源豐富[1]。本次研究通過分析延安組沉積特征與成煤環(huán)境，揭示其聚煤規(guī)律，對(duì)彬長礦區(qū)及其外圍進(jìn)行勘探和尋找新的含煤地段。本研究對(duì)礦區(qū)的挖潛、礦井的安全生產(chǎn)都有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也有益于煤層氣遠(yuǎn)景的地質(zhì)評(píng)價(jià)[2-5]。

1 礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)

1.1 礦區(qū)構(gòu)造

含煤地層延安組直接或間接沉積基底為三疊系胡家村組，其頂面起伏形態(tài)與上覆地層起伏大致相當(dāng)，并受其控制。小莊煤礦位于路家—小靈臺(tái)背斜及七里鋪—西坡背斜之間、董家莊短軸背斜軸的東端，地層厚度、產(chǎn)狀、煤層厚度及其起伏受此構(gòu)造的影響而變化。構(gòu)造總體走向?yàn)镹EE，向斜兩翼寬緩傾角為1°～8°，構(gòu)造簡單[6]。

1.1.1 褶曲

礦區(qū)路家—小靈臺(tái)背斜的東端伸入礦井的南部，軸向 N78°E，南翼傾角1°～3°，北里傾角4°～8°，兩翼跨度7～8 km，起伏幅度南翼80 m、北翼150 m，區(qū)內(nèi)軸向延長約4 km。袖部的4-6及224號(hào)孔一帶缺火延安組。該背斜由2-6、8、194、196、38、54、190、4-6、224及x26號(hào)鉆孔控制。礦井北部邊界受董家莊背斜控制，局部有小隆起(222號(hào)孔)和小凹陷(186號(hào)孔)，二者三疊系頂面標(biāo)高相差182 m。礦井南部背斜區(qū)至北部邊界小凹陷、小隆起區(qū)之間為一寬緩的向斜區(qū)(孟村向斜)，南北兩翼寬約2 km，軸向長3 km，傾角1°，傾向NW，為本區(qū)的聚煤中心[7]。

1.1.2 小斷層

煤礦地表及鉆探過程中未見斷層。在路家—小靈臺(tái)背斜北翼的煤層底板等高線密集帶，受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用，分析可能有2～5 m的正斷層，斷層走向與區(qū)域走向一致(NE向)[8]，如圖1所示。

1.2 礦區(qū)地層

小莊煤礦大部分地區(qū)被第四系黃土及新近系紅土所覆蓋，在涇河沿岸及紅崖河等較大溝谷內(nèi)出露有白堊系下統(tǒng)洛河組，紅崖河溝內(nèi)出露華池組。依據(jù)鉆孔揭露及地質(zhì)填圖資料，地層由老至新依次有：三疊系上統(tǒng)胡家村組(T3h)、侏羅系下統(tǒng)富縣組(J1f)、中統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)、安定組(J2a)、白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)、洛河組(K1l)、華池組(K1h)、新近系(N)及第四系中更新統(tǒng)(Q2)、上更新統(tǒng)(Q3)、全新統(tǒng)(Q4)[9-11]。

表1 彬長礦區(qū)地層表Table 1 The stratigraphic scale of Bingchang mining area

1.3 含煤地層

本區(qū)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，根據(jù)沉積旋回及煤巖組合特征，將其劃分為3段，自下而上依次為一至三段，第一段含4號(hào)煤層，第二段含4上煤層，第三段含煤1、2、3號(hào)煤層，見表2。

中侏羅統(tǒng)延安組(J2y)為含煤地層，區(qū)內(nèi)無出露，與富縣組或三疊系胡家村組假整合接觸。鉆孔揭露厚度為 0～100.83 m(23號(hào)孔)，其巖性以河沼相砂泥巖沉積為主，含煤4層，底部4煤為主要可采煤層。延安組底部為鋁質(zhì)泥巖、褐灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及4煤；中部為灰色中—粗粒砂巖、粉砂巖及薄層泥巖，底含細(xì)礫[12]，頂含1～2 層薄煤或煤線；上部地層缺失，緊鄰文家坡煤礦邊界小范圍上部為灰色砂泥巖互層，且含3號(hào)煤。延安組厚度與構(gòu)造沉積環(huán)境關(guān)系密切，南東至北西方向地層逐漸變厚。一般背斜部位薄或缺失(5-4、224、4-6 號(hào)孔)，厚 0～20 m；向斜區(qū)沉積較厚，1-1、1-2、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、28、191、4-1、4-2、4-3、5-1、5-2、39、221號(hào)孔一帶厚60～80 m，區(qū)內(nèi)平均厚58.08 m[13-16]。(圖2)

表2 含煤地層及煤層編號(hào)Table 2 Coal-bearing stratum and the number of coal seams

圖2 礦區(qū)延安組砂巖百分比Fig.2 The percentage of Yan＇an formation of the mining area

1.4 沉積古地理

礦區(qū)延安組沉積時(shí)期，古地形地貌發(fā)育特征明顯，受三疊系末期的剝蝕作用控制[10]。研究區(qū)整體地勢(shì)平坦，局部地區(qū)發(fā)育的古隆起形成了無煤區(qū)。延一段地層是在富縣組地形填平補(bǔ)齊的基礎(chǔ)上沉積的。中下侏羅統(tǒng)地層沉積早期，地殼因長期夷平，在低洼地區(qū)形成廣闊的濕地沼澤，為4號(hào)煤沉積提供了良好的聚煤場(chǎng)所。整體來看，在南部大佛寺礦區(qū)與北部雅店礦區(qū)煤層厚度較大，在由東南至東北方向，由于古河道的下切沖刷作用或沉降幅度發(fā)生變化引起成煤條件變差，煤層發(fā)生分岔、變薄或尖滅[17-18]。

延二段沉積時(shí)期，由于地形起伏差異逐漸變小，巖相古地形環(huán)境以河沼相為主，河床相、河漫相及沼澤相交替出現(xiàn)，形成了該段地層以沉積河流體系的河道、河漫灘沉積為主的中粗粒砂巖。零星分布的薄煤層形成于短暫而不穩(wěn)定的泥炭沼澤相，煤層薄，且厚度極不穩(wěn)定。

延三段沉積時(shí)，區(qū)域地形趨于平坦，主干河流已經(jīng)遠(yuǎn)離成煤區(qū)，從而形成了湖沼化沖積平原，巖相古地理環(huán)境以湖沼相為主。煤層形成于濱湖泥炭沼澤。隨后，地殼整體抬升，成煤作用結(jié)束[19-20]。

2 煤層特征

2.1 可采煤層縱向賦存規(guī)律

本煤礦延安組含有煤層1～9層(1、2、3、4上-1、4上-2、4上、4-1、4、4下)，具有對(duì)比意義的煤層2層(4煤、4-1煤)，主要可采煤層1層(4煤)，局部可采煤層1層(4-1煤)，有零星可采點(diǎn)的不可采煤層4層(1、3、4上煤及4下)[21]。

2.21 煤層賦存的剖面特征

延安組按沉積特點(diǎn)及含煤性分為3段。

最下面的第一段含有主要可采煤層4號(hào)煤，含局部可采煤層 4-1號(hào)煤及零星可采的不可采煤層4下煤。4上煤與4煤距離很近，平均只有1.59 m。4上煤及4下煤為4煤的分叉煤層。4煤厚度較大，主采區(qū)平均為18.38 m，結(jié)構(gòu)簡單，只有1～2層薄夾矸；4-1煤厚度小，平均為1.86 m，結(jié)構(gòu)簡單，一般只有1層夾矸。

中段 4上煤不可采、不穩(wěn)定，與各層的間距變化大。上段在本區(qū)大部缺失。

上部第三段僅23號(hào)孔含1、3號(hào)煤層，煤層厚度都不大，厚度為1.85～3.24 m。1號(hào)煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，含3層夾矸；3號(hào)煤層結(jié)構(gòu)簡單，含1層夾矸。

從剖面上看，自上而下含煤性變好，含煤系數(shù)、煤層厚度、可采厚度均向下變大?？刹擅簩釉谘影步M第一段最發(fā)育[22-23]。(表3)

表3 延安組剖面上含煤性變化特征Table 3 Coal-bearing variation characteristics in Yan＇an formation

2.2 可采煤層賦存平面特征

煤層在平面上明顯地呈現(xiàn)出南北不同的特征。北部煤層厚度大，含煤性好；南部煤層厚度小，含煤性差。厚煤區(qū)位于先期開采地段內(nèi)，向東、東南逐漸變薄，向西及北變化小。煤系地層與煤層厚度有直接的相關(guān)關(guān)系，當(dāng)煤系厚度在50～80 m之間時(shí)，煤層發(fā)育，厚度大；當(dāng)煤系厚度小于40 m(近背斜區(qū))、大于80 m(近古河道區(qū))時(shí)，煤層不甚發(fā)育。但各個(gè)煤層又呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，本區(qū)1、3號(hào)煤層僅在23號(hào)孔揭露到，1號(hào)煤層在文家坡煤礦連片可采，屬文家坡煤礦1、3號(hào)煤層延伸，因此在本區(qū)屬局部可采煤層。4上煤層見煤點(diǎn)4個(gè)(6-2、223、194、125 號(hào)孔)，煤厚1.30～3.33 m，平均為2.07 m，屬零星可采的不可采煤層。4-1煤層主要集中在先期開采地段內(nèi)，能連片成一定的區(qū)域，屬局部可采煤層。4號(hào)煤層基本全區(qū)分布，只有鉆孔4-6、224五層，為大部可采的穩(wěn)定煤層。(圖3)

3 聚煤規(guī)律的影響因素分析

3.1 聚煤沉積環(huán)境的控煤作用

延安組沉積期，鄂爾多斯盆地總體處于相對(duì)穩(wěn)定和緩慢下沉階段，盆地中部為匯水區(qū)，沉積中心與沉降中心基本一致。研究區(qū)內(nèi)地勢(shì)趨于平坦，沉積物以細(xì)碎屑為主，物源來自南部，以西南方向的普化一帶為主，是典型的曲流河沉積。結(jié)合測(cè)井曲線和基準(zhǔn)面旋回對(duì)比分析，識(shí)別出研究區(qū)發(fā)育河道亞相、河岸亞相、河漫亞相和局限湖泊亞相。河道亞相可分為河道滯留沉積和邊灘微相，河道滯留沉積在延安組第一段的底部可見，沉積物為含礫粗砂巖，對(duì)下覆的地層形成明顯的沖刷。河岸亞相可劃分為堤岸和決口扇微相，堤岸微相的巖性特征為細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖互層，體現(xiàn)洪水期與貧水期的交替；決口扇受洪水作用，沉積物為中粗砂巖。河漫亞相可分為河漫灘和河漫沼澤微相，河漫灘沉積以細(xì)碎屑為主，河漫沼澤為泥巖，炭質(zhì)泥巖及煤層。垂向上是河漫灘在適宜的環(huán)境下演變?yōu)楹勇訚?、炭質(zhì)泥巖及煤層，在測(cè)井曲線上具有明顯的突變特征。氣候條件不僅控制著大氣降水，同時(shí)也控制著地表水的蒸發(fā)、陸表風(fēng)化作用以及植被發(fā)育等情況，從而控制著沉積環(huán)境演化及煤層發(fā)育特征。彬長礦區(qū)生長多種古植物，其中銀杏類約占33.8%，松柏類約占18.5%，結(jié)合古地磁資料，總體反映了亞熱帶、暖溫帶氣候條件。此外，研究Classopollis花粉分布面積較大反映了在氣候濕潤的條件下，富含Classopollis花粉的母體植物生活在泥炭沼澤環(huán)境中，并參與了成煤作用，形成了延安組一段沉積時(shí)期的富煤帶。延安組晚期，古濕氣流減弱，氣候向干燥化方向發(fā)展，成煤作用下降至結(jié)束[24]。

圖3 小莊煤礦4號(hào)煤層厚度平面分布Fig.3 The thickness planar graph of 4# coal seams in Xiaozhuang field

根據(jù)延安組砂巖百分含量圖得出，從鉆孔28、197到鉆孔6-1、221，砂巖百分含量是增大的，其他鉆孔向鉆孔3-3、4-3、4-2增大。砂巖含量大，水動(dòng)力強(qiáng)，聚煤作用較弱(圖3)。但鉆孔6-1、221、3-3、4-3、4-2平均煤厚20 m左右，所以聚煤模式以河流沼澤相為主。

本區(qū)含煤地層延安組，依據(jù)巖性及煤層特征，自下而上劃分為3段：

(1)延安組第一段(J2y1)：沼澤是指陸地上植物叢生，可有泥炭堆積的低洼潮濕地段。沼澤相的特點(diǎn)是以黑色或灰色泥巖為主，其次為粉砂巖，砂巖很少，沉積物中炭屑較多，含有植物化石夾有煤層。呈塊狀且無方向性，有少量的水平層理。

因?yàn)?煤底部為褐灰色鋁質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與細(xì)砂巖，呈塊狀，含植物根化石，上部為深水相灰色～深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾淺灰色粉細(xì)砂巖與薄層炭質(zhì)泥巖，具水平層理，含豐富的植物葉部化石；所以，區(qū)內(nèi)延安組第一段已具備沼澤的特征，在中下侏羅紀(jì)早期，地殼因長期夷平在低洼區(qū)形成廣闊的沼澤，為礦區(qū)4煤的沉積提供了良好的聚煤場(chǎng)所。4煤形成于長期發(fā)育的泥巖沼澤中，煤層巨厚。

(2)延安組第二段(J2y2)：曲流河沉積以陸源碎屑為主，岸后沼澤和廢棄河道充填沼澤是最有利的成煤場(chǎng)所。岸后沼澤環(huán)境有利于形成煤層，主要是因?yàn)榉磸?fù)出現(xiàn)洪泛，由此產(chǎn)生天然堤的垂向增高，對(duì)洪泛盆地和岸后泥炭沼澤起著障壁作用，因此堤的外側(cè)直至洪泛盆地內(nèi)部就成為成煤最重要的場(chǎng)所。主要有礫巖、砂巖、泥巖，巖性變化頻繁，極不穩(wěn)定。沉積構(gòu)造向上變小，交錯(cuò)層理由大型變小型，中間夾有水平層理，向上出現(xiàn)波狀層理。常見植物印痕和植物根，可能有煤和泥炭。另外，河道沉積，河道邊緣地帶的沼澤化，按照與地下水位的關(guān)系可分為泄水好的沼澤和泄水差的沼澤，它們往往沿河道外側(cè)成帶分布。泄水好的不利于煤的形成，因?yàn)檎訚蓛?nèi)的氧化分解作用強(qiáng)。而泄水差的沼澤位于洪泛盆地的低洼處，多位于遠(yuǎn)離河道的低洼地帶，停滯水占據(jù)優(yōu)勢(shì)，這樣有利于煤層形成。以砂質(zhì)沉積為主，具向上逐漸變細(xì)的層序特征(二元結(jié)構(gòu))。

因?yàn)橄虏繛榛疑?、灰白色、灰黑色厚層狀含礫粗砂巖，成分以石英長石為主，次棱角～次圓狀，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，分選差，塊狀；中部為富含植物化石的灰黑色砂質(zhì)泥巖，具水平層理的灰色細(xì)砂巖及4上煤層；上部為灰色粉細(xì)砂巖，具波狀及水平紋理，夾鏡煤條帶及煤線，頂部富含黃鐵礦結(jié)核。所以區(qū)內(nèi)延安組第二段已初具曲流河沉積特征，河床滯留相厚度小、連續(xù)性差，巖性主要為礫巖、含礫粗砂巖等粗粒碎屑沉積物，礫石形態(tài)復(fù)雜，分選磨圓差，底部常具沖刷結(jié)構(gòu)主要以河沼相為主，河床相、河漫相及沼澤相交替出現(xiàn)，形成了該段地層以沖積相沉積為主的多旋回性。次級(jí)旋回結(jié)構(gòu)與曲流河沉積垂向沉積層序相一致，即河床沉積—邊灘沉積—泛濫盆地沉積，在泛濫盆地沉積中常出現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、厚度不穩(wěn)定的泥炭沼澤相煤層沉積[25]。

3.2 古地形對(duì)聚煤的影響分析

早、中侏羅世時(shí)，我國東部古太平洋在地球動(dòng)力體系作用下進(jìn)一步隆升，并在隆起背景上局部引張形成小型內(nèi)陸拗陷或斷陷盆地，西部則形成鄂爾多斯大型內(nèi)陸拗陷內(nèi)陸湖盆。

延一段地層是在富縣組地形填平補(bǔ)齊的基礎(chǔ)上沉積的。中下侏羅統(tǒng)地層沉積早期，地殼因長期夷平，給4煤沉積提供了良好的聚煤場(chǎng)所，煤層巨厚，最厚為33.25 m。該段沉積晚期，由于盆地下沉速度加快，聚煤作用結(jié)束。沉積厚度變化受聚煤期地形起伏和不同地段沉降差異的控制，一般沉降幅度小和基地隆起區(qū)沉積變薄尖滅，4-6及224孔附近基底隆起，導(dǎo)致附近成無煤區(qū)，沉隆幅度大，基底凹陷區(qū)沉積加厚。

延二段沉積時(shí)期，由于地形起伏差異逐漸變小。巖相古地理環(huán)境以河沼相為主，河床相、河漫相及沼澤相交替出現(xiàn)，形成了該段地層以沖積相沉積為主的多旋回性。次級(jí)旋回結(jié)構(gòu)與曲流河沉積垂向沉積層序相一致，即河床沉積—邊灘沉積—泛濫盆地沉積，在泛濫盆地沉積中常出現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、厚度不穩(wěn)定的泥炭沼澤相煤層沉積，零星分布的薄煤層形成于短暫而不穩(wěn)定的泥炭沼澤相，煤層薄且厚度極不穩(wěn)定。

延三段沉積時(shí)，區(qū)域地形趨于平坦，形成泛濫盆地，地層由于基底抬高，遭到后期剝蝕而缺失巖相，古地理環(huán)境以河沼相為主。煤層形成于河漫泥炭沼澤，巖性由有機(jī)質(zhì)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)質(zhì)，延安組成煤環(huán)境消失[26]。

3.3 同沉積構(gòu)造對(duì)聚煤的影響分析

根據(jù)地質(zhì)資料繪制出斷面圖，利用4-1、4-2、4-3，4-4、4-5鉆孔號(hào)繪制一幅斷面圖。再利用1-2、2-4、4-4、5-3、6-3鉆孔繪制另一幅斷面圖。根據(jù)斷面圖(如圖4所示4號(hào)勘探線斷面圖)可以判斷出煤厚的變化，以及對(duì)煤厚的控制因素進(jìn)行分析。

圖4 小莊井田4號(hào)勘探線斷面Fig.4 Section drawing of exploration line, 4# in Xiaozhuang field

三疊紀(jì)末，受印支運(yùn)動(dòng)的影響，鄂爾多斯盆地普遍抬升，形成了北西高、南東低的起伏不平的古地貌環(huán)境。進(jìn)入侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)后，由于燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造幕的影響，鄂爾多斯盆地的形成與演化具有明顯的階段性。煤系的現(xiàn)代展布及賦存狀態(tài)主要受聚煤期后地質(zhì)構(gòu)造的控制。鄂爾多斯盆地屬于發(fā)育在克拉通之上，經(jīng)印支運(yùn)動(dòng)不同程度改造而形成的前陸盆地，為沉積和聚煤作用提供了良好的場(chǎng)所。彬長地區(qū)煤系地層沉積后，主要經(jīng)歷燕山期擠壓逆沖，抬升剝蝕，以及喜山早期逆沖擠壓和晚期伸展斷陷作用。延安組煤系沉積后，地殼仍然處于穩(wěn)定狀態(tài)，該區(qū)在煤系沉積基礎(chǔ)上，接受連續(xù)沉積。在侏羅紀(jì)末期，燕山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈作用。延安組煤系經(jīng)歷了第一次強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生了許多褶皺和斷裂，煤系上覆地層遭受嚴(yán)重剝蝕，煤的演化停止。早白堊世時(shí)期，地殼相對(duì)穩(wěn)定，研究區(qū)以持續(xù)沉降為主，延安組煤層幾乎均發(fā)生變質(zhì)演化。到早白堊世末期，燕山運(yùn)動(dòng)使地殼全面隆升，晚白堊世和古近紀(jì)幾乎沒有接受沉積，煤的演化生氣處于終止?fàn)顟B(tài)[15-17]。彬長礦區(qū)侏羅系地層整體以持續(xù)沉降和抬升剝蝕為主，斷層很少發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)部自北向南發(fā)育七里鋪西坡背斜、雅店背斜和孟村向斜等褶皺構(gòu)造，這些褶皺均形成于印支期，且在燕山期構(gòu)造層具有一定的繼承性。主采煤層表現(xiàn)為向斜區(qū)厚、背斜區(qū)薄，其含氣量則呈向斜或兩背斜之間區(qū)域高、背斜區(qū)偏低的特征。彬長礦區(qū)延安組沉積時(shí)期，古地形地貌發(fā)育特征明顯，受三疊系末期的剝蝕作用控制。研究區(qū)整體地勢(shì)平坦，局部地區(qū)發(fā)育的古隆起形成了無煤區(qū)。同沉積隆起和洼陷，實(shí)際上是盆地基底不均衡沉降的表現(xiàn)，主要通過沉積厚度和巖性巖相的差異而反映出來。同沉積隆起和洼陷常相鄰伴生，在補(bǔ)償沉積盆地的條件下，沉積物厚度向同沉積隆起脊部顯著變薄，向洼陷槽部增厚，這種變化反映了沉降幅度的變化。泥炭沼澤基底不平導(dǎo)致煤層增厚、變薄和尖滅是常見的地質(zhì)現(xiàn)象。當(dāng)泥炭沼澤發(fā)育在古侵蝕基準(zhǔn)面上時(shí)，首先在低洼處生長和堆積了植物質(zhì)形成的泥炭層相互隔離；隨著區(qū)域性沉降或地下水位抬升，隔離的泥炭沼澤逐漸連成一體，泥炭層才在盆地范圍內(nèi)堆積。

從圖4可以得出，4-1、4-2到4-3鉆孔煤層增厚，4-3到4-4、4-5、4-6鉆孔煤層變??；所以4-3鉆孔煤層最厚，4-6鉆孔無煤層沉積，即4-3鉆孔附近為低洼地區(qū)，且為聚煤中心，4-6 鉆孔附近為古隆起區(qū)。從 A-A′斷面圖(圖5)中可以得出，1-2、2-4、4-4到5-3煤層增厚，5-3到6-3煤層變??；所以5-3鉆孔煤層最厚，1-2鉆孔煤層較薄，即5-3鉆孔附近為低洼地區(qū)，且為聚煤中心，1-2鉆孔靠近古隆起區(qū)。

圖5 小莊井田A-A′斷面Fig.5 Section drawing of exploration line, A-A′in Xiaozhuang field

總之研究區(qū)延安組4煤形成于長期發(fā)育的泥巖沼澤中，從北向南煤層厚度在逐漸地變薄，從東向西煤層厚度逐漸變厚。而且煤層底板或基底巖層界面呈不規(guī)則起伏，而煤層頂板界面較平整，即“頂平底不平”。通常位于含煤巖系的底部和下部，低洼處煤層增厚，向凸起部位邊薄或尖滅。煤層分層或?qū)永肀幌路讕r層界面所截，上下分層呈超覆關(guān)系。研究區(qū)內(nèi)由于受到古地理的影響，煤層底板基底巖性不平整，頂板比較平整，所以造成煤層“頂平底不平”。研究區(qū)內(nèi)底部為褐灰色鋁質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與細(xì)砂巖，呈塊狀，含植物根化石，為4煤底板。中部為特厚煤層，即4煤層。上部為深水相灰色、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾淺灰色粉細(xì)砂巖與薄層炭質(zhì)泥巖，具水平層理，含豐富的植葉部化石。4煤形成于長期發(fā)育的泥巖沼澤中，煤層巨厚。沉積厚度變化受聚煤期地形起伏和不同地段沉降差異的控制，一般沉降幅度小和基地隆起區(qū)沉積變薄尖滅，4-6及224孔附近基底隆起，第一段缺失，沉隆幅度大，基地凹陷區(qū)沉積加厚。

煤層的簡單分岔，通常是泥炭沼澤中同沉積其河流或湖泊發(fā)育的結(jié)果，有機(jī)質(zhì)的堆積暫時(shí)被碎屑沉積所替代，碎屑注入一旦停止，植被將重新繁殖，泥炭再次堆積。復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的煤分層和夾石層常常通過煤層分岔的離散點(diǎn)延續(xù)至相應(yīng)的分煤層。圖中4號(hào)勘探線斷面從 4-1、4-4 鉆孔號(hào)向4-2、4-3鉆孔號(hào)發(fā)生4-1煤的分岔和消失。A-A′勘探線斷面從4-4、6-3鉆孔號(hào)向5-3鉆孔號(hào)發(fā)生4-1煤的分岔和消失。

然后，巖相古地理環(huán)境以河沼相為主，這使洼陷區(qū)填平，和古隆起區(qū)地勢(shì)幾乎一樣高。由于地形起伏差異逐漸變小，導(dǎo)致煤層薄且厚度極不穩(wěn)定；因此，該段煤層只發(fā)生簡單物的分岔，或是消失。最后，區(qū)域地形趨于平坦，從而形成了河沼化沖積平原，煤層形成于河流泥炭沼澤。隨后，地殼整體抬升，成煤作用結(jié)束。地層由于基底抬高，遭到后期剝蝕。煤層形成于河漫泥炭沼澤，無機(jī)物增多，導(dǎo)致延安組成煤環(huán)境消失[27-28]。

4 結(jié)論

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，綜合分析了小莊井田延安組的聚煤規(guī)律，得出以下認(rèn)識(shí)與結(jié)論：

(1)小莊井田內(nèi)主要的含煤地層為延安組，延安組主要有4煤、4-1煤及少量的3煤，其中4煤為主采煤層。

(2)煤層整體上從213鉆孔附近向四周逐漸變薄，煤層最厚為35.22 m，西北的煤層平均厚度比東南高，而在4-6、224鉆孔附近為無煤區(qū)。

(3)小莊井田延安組主要以曲流河沉積環(huán)境為主，聚煤模式以河流沼澤相為主。

(4)小莊井田延安組由于4-6及224孔附近基底隆起，無煤層沉積，而在213鉆孔附近低洼地區(qū)有機(jī)物堆積，是因?yàn)槭艿焦诺匦魏屯练e構(gòu)造的影響。在隆起區(qū)無煤層沉積且周邊的煤層也很薄，而低洼地區(qū)為煤提供了良好的沉積場(chǎng)所和較大的沉積空間，因此能形成較厚的煤層。因此213鉆孔附近為小莊井田的聚煤中心。

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