蘇魯灘聚煤盆地與榆樹溝—二道溝聚煤盆地沉積相特征分析

王瑞輝

（河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊(duì)，河北張家口 075100）

沽源地區(qū)聚煤盆地是在侏羅系沽源火山盆地的基礎(chǔ)上受燕山期第四幕、第五幕造山運(yùn)動影響發(fā)育而來的早白堊系斷陷盆地。聚煤盆地主要包括蘇魯灘斷陷盆地、榆樹溝-二道渠斷陷盆地[1]。

1 盆地分布

蘇魯灘聚煤盆地整體形態(tài)呈北東50°方向展布，西北以F1斷層為界，東南至F2斷層，長19km，平均寬6.5 km。榆樹溝—二道溝聚煤盆地西起F4斷層，東至F5斷層，南界為F6斷層，向北延伸至省界以外，整體形態(tài)NW20°。長12 km，寬7.5km（見圖1）。

圖1 蘇魯灘聚煤盆地與榆樹溝—二道溝聚煤盆地分布圖

2 盆地地層

盆地基底為白堊系下統(tǒng)張家口組（K1z）；蓋層為白堊系下統(tǒng)花吉營組（K1h）、青石砬組（K1q）、新生界新近系（N2）、第四系（Q）。

張家口組（K1z）：巖性主要為灰白色、雜褐黃色流紋質(zhì)凝灰?guī)r，雜色流紋質(zhì)熔巖。鉆孔未揭穿本層。

花吉營組（K1h）：安山巖間夾火山碎屑沉積巖、石英粗安巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r。厚度變化較大，沉積中心厚度最大大于858m。

青石砬組（K1q）:下段以灰白—灰色礫巖、砂礫巖為主，夾灰綠、深灰色礫巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥頁巖及煤線。上段上部為雜色粉砂巖、細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥頁巖夾少量礫巖、中粗砂巖及炭質(zhì)泥頁巖；下部為灰-灰黑色泥頁巖、粉砂巖夾砂巖、礫巖，含煤0～21層，僅1～2層局部可采。厚度變化較大，沉積中心厚度最大大于1000m[2～5]。

新近系（N2）：下部巖性為棕紅色、棕黃色粘土（巖）為主，底部含少量礫石和鐵錳結(jié)核，鈣質(zhì)斑點(diǎn)，粘性大，呈硬塑狀，俗稱“三趾馬紅土”；上部巖性為淺黃、黃綠、棕黃色砂礫石（巖）夾粘土（巖），成巖程度差，磨圓較好，分選差，成分以火山碎屑巖為主，次見脈巖等。厚度小于71m。

第四系（Q）：洪積、沖積層地表主要為褐黃色、褐灰色亞砂土，局部為淤泥質(zhì)亞砂土，含少量砂礫石；中部為砂礫石，灰黃色為主；下部為亞粘土、亞砂土夾砂層，褐黃色。厚度小于172m。

3 盆地構(gòu)造

盆地邊緣受正斷層控制形成斷陷盆地，榆樹溝-二道渠斷陷盆地中發(fā)育一南西-北東向正斷層F11，隱伏于該盆地新近系地層之下。

4 沉積相特征分析

盆地青石砬組沉積相主要有沖積扇相、湖泊相和扇三角洲相。煤層多存在于扇三角洲沉積相中，對青石砬組進(jìn)行沉積相分析，能初步得到煤層的賦存位置及展布情況，對研究煤層的沉積控制作用有重要意義。

盆地邊緣沖積扇相：位于盆地北部邊緣的鉆孔,蘇魯灘盆地G7號鉆孔（見圖2）,含煤巖系中礫巖占94%、砂巖占2%、粉砂質(zhì)泥巖占4%,全孔基本為砂礫巖。礫石成份多為基底火山巖,礫徑大小不等,分選差,礫石與砂泥質(zhì)混雜結(jié)構(gòu),無層理顯示。所夾砂巖、泥質(zhì)巖突變接觸,含炭化植物碎屑,具漫流沉積特點(diǎn)。G1號鉆孔視電阻率曲線呈箱形、齒狀泥石流扇面河道類型。上述特征反映出位于邊緣的鉆孔多為沖積扇相。盆地南部邊緣的G4號鉆孔及榆樹溝-二道渠斷陷盆地西北部鉆孔等亦具沖積扇相[6]。

圖2 蘇魯灘聚煤盆地A-A’剖面位置及示意圖

湖泊沉積相：以蘇魯灘煤田G8、G9號鉆孔為例,青石砬組上部單層泥頁巖厚百米之上,具水平紋理,常含大量螺、蚌動物化石和植物葉及碎屑化石，含透鏡狀菱鐵質(zhì)結(jié)核，視電阻率曲線近似平直。榆樹溝一二道渠煤田G3號鉆孔亦具此特征（見圖3）。

圖3 榆樹溝—二道溝聚煤盆地B-B’剖面位置及示意圖

扇三角洲沉積相：G5、G8、G9鉆孔青石砬組下部視電阻率曲線顯示平直、倒圣誕樹、圣誕樹型扇三角洲特點(diǎn)，在扇三角洲平原上發(fā)育多層薄煤線。

5 盆地沉積相演變

由圖4可知：蘇魯灘聚煤盆地主要受邊界斷層F1和F2控制，盆地是受邊界斷層控制發(fā)育而來的斷陷盆地。盆地發(fā)育過程中，北部邊緣受斷層F1控制，持續(xù)沉降，斷層高地勢區(qū)向盆地內(nèi)部提供了大量的粗碎屑沉積物，在盆地北部形成了沖積扇相。盆地南部前期主要發(fā)育細(xì)粒沉積物為主的扇三角洲相，沉積亞相主要為以聚煤作用為主的泥炭沼澤亞相和具河流特征的扇三角洲平原亞相。盆地沉降后期，沉降速率相對加快，沉積物供給相對不足，形成了以巨厚層泥頁巖為主的湖泊相。由圖5可知：榆樹溝—二道溝聚煤盆地主要受邊界斷層F6控制，盆地發(fā)育過程中，南部邊緣受斷層F6控制，持續(xù)沉降，斷層高地勢區(qū)向盆地內(nèi)部提供了大量的粗碎屑沉積物，在盆地南部形成了沖積扇相。向盆地北部，碎屑粒度逐漸減小，形成了扇三角洲相，沉積亞相主要為以聚煤作用為主的泥炭沼澤亞相和具河流特征的扇三角洲平原亞相。再向盆地北部，發(fā)育粒度更細(xì)、具巨厚層泥頁巖特征的湖泊相。盆地沉降后期，沉積速率加快，物源供給相對不足，在沽源組上部形成了泥頁巖巨厚層發(fā)育的湖泊相[7]。

圖4 蘇魯灘聚煤盆A-A’連井沉積相剖面

圖5 榆樹溝—二道溝聚煤盆地B-B’連井沉積相剖面