內(nèi)蒙古二連盆地形成演化及白音烏拉煤田地質(zhì)特征研究

王健 管仁君

摘要：二連盆地群是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的晚中生代斷陷盆地群，是我國早白堊紀(jì)聚煤期中重要的聚煤區(qū)。白音烏拉煤田是二連盆地群眾多含煤盆地中的一個(gè)，含煤面積約423km2，預(yù)測煤炭資源量50余億噸，煤田的勘探工作始于20世紀(jì)80年代初，四十多年來，先后由煤炭、石油、地礦等地質(zhì)勘探隊(duì)伍，從不同的角度和目地出發(fā)，做了大量的地質(zhì)工作。文章對以往勘查成果進(jìn)行歸納、整理、分析、研究，詳細(xì)論述了煤田地質(zhì)特征及盆地形成演化過程。

關(guān)鍵詞：二連盆地；白音烏拉煤田；地質(zhì)特征

1.區(qū)域地質(zhì)背景

二連盆地群地處內(nèi)蒙古中部華力西褶皺帶內(nèi)，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的一個(gè)晚中生代斷陷盆地群，是我國早白堊聚煤期中重要的聚煤區(qū)。盆地群由五坳、一隆一百多個(gè)斷陷盆地組成。其北界至巴彥寶力格隆起，南界至溫都爾廟隆起，西界至寶音圖隆起，東界至大興安嶺隆起，面積約20萬km2。盆地基底主要為晚華力西褶皺巖系和侵入巖、噴發(fā)巖。

白音烏拉煤田位于白音塔拉盆地，地處二連盆地群北部馬尼特坳陷西端（詳見圖1），屬于一個(gè)地塹式的斷陷盆地，呈NE方向展布。

2.地質(zhì)特征

2.1地層

白音烏拉煤田及其周圍出露和賦存的主要地層有：二疊系下統(tǒng)寶力格組（P1b）、哲斯組（P1z）、上統(tǒng)林西組（P2l），侏羅系上統(tǒng)布拉根哈達(dá)組（J3b），白堊系下統(tǒng)巴彥花群（K1b），古近系始新統(tǒng)伊爾丁曼哈組（E2y）、中新統(tǒng)通古爾組（N1t）、上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組（N2b），第四系全新統(tǒng)（Q4）。

其中，白音烏拉煤田的含煤地層為中生界白堊系下統(tǒng)巴彥花群，將巴彥花群劃分三組，自下而上分別為阿爾善組（K1ba），騰格爾組（K1bt）和賽漢塔拉組（K1bs）。煤層主要賦存在賽漢塔拉組內(nèi)。

（1）阿爾善組（K1ba）

煤田勘查鉆孔未揭露到該組層位，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，巖性以紫色、灰綠色、灰色的礫巖和砂礫巖為主，中夾砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖，該組地層發(fā)育在盆地形成初期的山前或低洼地帶，與下伏地層石炭—二疊系及侏羅系上統(tǒng)火山巖呈不整合接觸，地層厚度大于100m。

（2）騰格爾組（K1bt）

在煤田內(nèi)發(fā)育最為普遍，鉆孔只揭露部分層位。巖性由淺灰色、灰色、灰綠色、深灰色泥巖、粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖和含礫泥巖組成，在泥巖中含有大量不完整的葉肢介、瓣鰓類、腹足類等動(dòng)物化石，為淺湖—半深湖沉積物。地層總厚大于320m，鉆孔揭露厚度5.10m～345.62m。平均79.44m。

（3）賽漢塔拉組（K1bs）

在煤田內(nèi)發(fā)育較為普遍，大部分鉆孔穿透該組層位。根據(jù)含煤特征和巖性組合特征可劃分為兩個(gè)巖段：

一巖段：亦稱為含煤段，位于賽漢塔拉組下部，巖性以灰、深灰色、黑色泥巖為主，中夾2號(hào)～6號(hào)煤層，該巖段上部巖性較粗，出現(xiàn)砂礫巖夾層，含有保存不好的植物碎片化石，在泥巖中可見淡水動(dòng)物化石。

二巖段：亦稱砂泥巖段，巖性主要由淺灰、灰色、灰綠色、黃灰色、灰紫色、深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、砂巖、砂礫巖及礫巖組成，局部夾有薄層碳質(zhì)泥巖，地層厚度420m。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，賽漢塔拉組揭露厚度36.02m～356.74m，平均170.17m，含煤5層，煤層平均厚度0.35m～49.95m，平均17.10m，含煤系數(shù)10.05%。

2.2構(gòu)造

白音烏拉煤田位于二連盆地群馬尼特坳陷白音塔拉盆地中部，白音塔拉盆地為一地塹式斷陷盆地。大地構(gòu)造位置為天山—內(nèi)蒙古—大興安嶺褶皺帶（Ⅰ級），內(nèi)蒙古華力西晚期褶皺帶（Ⅱ級），橫跨東烏旗復(fù)背斜和西烏旗復(fù)背斜（Ⅲ級）之間的阿巴嘎旗復(fù)向斜中的白音塔拉盆地（Ⅳ級）。

白音烏拉煤田總體呈NE方向延伸，其西北側(cè)為賽漢塔拉古得林好來正斷層，東南側(cè)為侵蝕邊界。東北部與高勒音陶勒蓋次級坳陷相鄰，南部為白音烏拉隆起，煤田長約58.08km，寬約12.70km，含煤面積約423km2。

白音烏拉次級坳陷與高勒音陶勒蓋次級坳陷在盆地形成初期原為一整體，巴彥花群沉積之后，由于垂直盆地走向的正斷層活動(dòng)，在兩正斷層之向形成地壘構(gòu)造，將白音烏拉次級坳陷與高勒音陶勒蓋次級坳陷相隔，詳見圖2。

盆地的基底深度一般600m～900m，充填序列為白堊系下統(tǒng)和新生界的古近系、第四系松散沉積物。早白堊地層的賦存形態(tài)總體呈舒緩的向斜構(gòu)造，軸向與盆地走向基本一致，但曲折蜿蜒、多變。兩翼不對稱，西北翼較陡，傾角一般5°～7°，東南翼較緩，傾角2°～6°。

2.3聚煤規(guī)律

白音烏拉煤田中的巴彥花群賽漢塔拉組含煤5層，即2、3、4、5、6煤層，通過采用標(biāo)志層法、層間距法、測井曲線對比法等分析，發(fā)現(xiàn)6號(hào)煤層為全區(qū)大部可采的主要煤層。其他煤層為局部可采的次要可采煤層，煤層特征詳見表1。

3.盆地的形成和演化

3.1盆地的形成

二連盆地群是古生代以來華北板狀和西伯利亞板塊不斷雙邊增生，最終拼接而成的內(nèi)蒙古中部華力西褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)育起來的；中生代以來，本區(qū)構(gòu)造演化發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期，它與前中生代構(gòu)造演化在受力方式，構(gòu)造性質(zhì)，沉積巖相，沉降幅度以及火山活動(dòng)方面存在著顯著的差異。三疊紀(jì)—早侏羅世，受高地溫場的影響，本區(qū)地殼下物質(zhì)受熱膨脹，引起密度減小而發(fā)生區(qū)域穹隆作用，普遍缺失三疊系和部分早侏羅世沉積。中侏羅世，隨著太平洋板塊的增長所產(chǎn)生的新庫拉—太平洋擴(kuò)張脊朝NNE向擠壓扭動(dòng)，我國濱太平洋地殼強(qiáng)烈“活化”，以NNE向占絕對優(yōu)勢的擠壓或壓扭斷層大量出現(xiàn)，打破了古亞洲構(gòu)造域南北擠壓的勢態(tài)。這時(shí)大興安嶺整體抬升，主脊兩側(cè)下陷，給松遼盆地群、二連盆地群、海拉爾盆地群的形成了構(gòu)造格架。晚侏羅世中末期，古亞洲東北偶發(fā)生安第斯式碰撞，中國東北大陸處于弧后盆地，隨著板塊俯沖導(dǎo)致小型熱對流，使大陸地殼逐漸拉開變薄，包括內(nèi)蒙古自治區(qū)東部在內(nèi)的廣大地區(qū)有大體同步的強(qiáng)烈火山活動(dòng)，以東強(qiáng)西弱多沿NE～NNE向線狀噴發(fā)和外溢為其特征，在大興安嶺西坡發(fā)育了厚達(dá)7000m的陸相火山巖建造，在火山大規(guī)模噴發(fā)后，致使本區(qū)地殼處于應(yīng)力松弛狀態(tài)，開始經(jīng)歷了不同于過去的地裂運(yùn)動(dòng)，普遍發(fā)生陷落，發(fā)育了一系列的塹式的盆地或半地塹式的箕狀盆地。白音塔拉盆地就是二連盆地群中一百多個(gè)斷陷盆地中的一個(gè)。

3.2盆地的演化

二連盆地群含煤巖系巴彥花群建立始于20世紀(jì)60年代。八十年代石油部門對二連盆地進(jìn)行大規(guī)模的勘查與開發(fā)，通過區(qū)域地層對比將這一套含煤巖系自下而上劃分為三組，即阿爾善組、騰格爾組和賽漢塔拉組，統(tǒng)稱“巴彥花群”。

阿爾善組主要發(fā)育在白音塔拉盆地的底部。由于盆地形成初期地形起伏不平，該組主要充填在盆地內(nèi)部的負(fù)地貌單元，分布范圍相對狹窄，面積小，地層厚度變化大，巖性主要為灰紫色、粉紅色及少量的灰綠色砂礫巖，中夾砂巖、砂質(zhì)泥巖。沉積環(huán)境以沖洪積為主。

騰格爾組發(fā)育比較廣泛，巖石組成除陸源碎屑巖外，還有少量泥灰?guī)r，各種巖類在平面上的分布規(guī)律受沉積環(huán)境的控制，在盆地邊緣，粗碎屑含量比較高，這里是沖積扇、扇三角洲以及短道直流河等沉積環(huán)境比較集中的地區(qū)；而在盆地的中心地帶，則以大套的深灰色、灰色及灰綠色泥巖，粉砂巖為主，形成于淺湖—半深湖沉積環(huán)境。

賽漢塔拉組在白音塔拉盆地中普遍發(fā)育，巖石組成主要為陸源碎屑巖和煤層，騰格爾組沉積之后，湖泊已經(jīng)淤淺，大面積沼澤化，在盆地的中心部位聚集了巨厚的泥炭層，在盆地邊緣泥炭沼澤經(jīng)常被陸源碎屑活動(dòng)中斷，形成煤層的尖滅和分叉。泥炭堆積后隨著又一次的湖浸，沉積一套以泥巖為主的湖相沉積，使泥炭層掩埋地下得以保存，為煤層的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

綜合上述，白音塔拉盆地在早白堊世經(jīng)歷了盆地形成初期的“填平補(bǔ)齊”，中期的“超覆擴(kuò)張”和后期的“淤淺沼澤化”三個(gè)階段。沉積環(huán)境發(fā)生了由沖洪積—湖積—沼澤—湖積的演化過程，沉積物主要為陸源碎屑巖和煤層，盆地充填演化過程詳見圖3。

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