彬长矿区延安组沉积环境分析

1彬长矿区延安组沉积环境分析张亚莉，宋鉴定（陕西省煤田地质局一八六队，陕西西安710054）摘要：依据大量的勘探资料及野外观察结果，对彬长矿区煤系地层沉积环境及成煤条件进行了分析研究，认为本区煤系地层属河沼相内陆环境沉积。受古地理环境和同沉积作用控制，在低洼地区的泥炭沼泽环境下形成稳定的8煤和5煤。关键词：成煤环境；河沼相；泥炭沼泽；彬长矿区中图分类号：文献标示码：文章编号：1671-749X（2008）02-收稿日期：2007-9-19作者简介：张亚莉(1965-)，女，安徽砀山人，1987年毕业于郑州煤田地质学院煤田地质与勘查专业，工程师，从事煤田地质勘查工作。彬长矿区地处鄂尔多斯盆地南部，渭北桡折带北缘，彬县长武县两县之间，东西长32Km，南北宽30Km，面积约913Km。煤层厚度大，煤层稳定，极具经济价值。矿区出露和揭露的地层从老到新有：中生界三叠纪上统铜川组、胡家村组，侏罗纪下统富县组、中统延安组、直罗组、安定组，白垩纪下统宜君组、洛河组、华池环河组，新第三纪晚中新统小章沟组，第四纪下更新统、中更新统、上更新统、全新统。煤系地层为侏罗纪中统延安组，厚度最大约180m，含煤8层，主要可采煤层是8煤，位于延安组第一段中部，最大厚度43.87m；局部可采煤层是1煤、3煤和5煤，其中又以5煤为主，位于延安组第二段上部，最大厚度为6.24m。1矿区构造特征鄂尔多斯盆地在晚三叠纪，从华北地台分离出来，形成一个独立的构造单元，该区南临庙彬凹陷，北依陕北斜坡，区内有五组褶曲，分别是：麟游背斜、路家--小灵台背斜、七里铺—西坡背斜、大佛寺向斜、孟村向斜（图1）。褶曲轴部位置一般向北偏移，煤层厚度变化与构造起伏关系密切，总体表现背斜薄，向斜厚；褶曲幅度由南而北相对减小，波峰不对称，南缓而北陡，垂向上从下向上，延安组波状起伏，至华池环河组近于水平，构造起伏明显变小。断层区内仅在孟村北马蹄沟口的白垩系地层中见一小断层，另在矿区东南部的水帘矿及火石嘴矿的生产矿井中见有少量断距在1.20-6.00的小断层。在勘探过程中未发现断层迹象。根据地震资料矿区南部的太峪背斜南北两翼都发育着向轴部逆冲的同向断裂，断层对区内聚煤控制的影响不大。2延安组的沉积特征本区含煤地层延安组，依据岩性、岩相、旋回结构及煤层特征自下而上划分为三段。第一段（J2y1）：下界相当于盆地的底部，为宝塔砂岩，矿区东部边缘及西南部外围；下部为2灰白色中粗砂岩夹细砾条带，上部为泥质岩夹煤层。其余地段均缺失下部砂岩；底部多为灰褐色铝质泥岩、泥质粉砂岩与细砂岩，呈团块状，其成分以水云母、高岭石为主，含褐铁矿，菱铁矿鲕粒；顶部含植物根系化石，构成8煤底板；中部为特厚煤层8煤，之上为浅灰色—深灰色泥岩，砂质泥岩夹浅灰色粉细砂岩与薄层炭质泥岩，具水平层理，含丰富的植物叶化石。地层沉积厚度变化受聚煤期地形起伏和不同地段沉降差异的制。一般沉降幅度小和地形隆起区沉积变薄、尖灭，沉降幅度大和地形低洼区沉积加厚，一般20-35m，东区厚5.50-55.78m，平均25.32m，北区厚1.50-60.09m，平均20.52m，南区厚0.71-35.63m，平均16.40m。总体表现为由矿区中部向东西两侧增厚，向南北两侧变薄的规律。第二段（J2y2）：岩性为浅灰色—深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、炭质泥岩及煤层；底部常为一套巨厚粗砂岩、含砾粗砂岩或细砾岩与第一段为界。含煤四层，即4煤、5煤、6煤、7煤，均为不可采煤层。本段地层分布较第一段广，但厚度变化大，由5.12-57.46m，一般25.00-40.00m，东区平均31.16m，北区平均26.47m，南区平均30.46m。总体表现为由矿区中部向东西两侧增厚，向南北两侧变薄的规律。第三段（J2y3）：本段岩性为灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹炭质泥岩及薄煤层与中细砂岩互层，底部为一层较厚的灰白色粗砂岩与第二段为界。含煤三层，即1煤、2煤、3煤，其中1煤和3煤在矿区东部可采。在矿区东北及西南部地层保存完整，顶部5-10m为灰紫色与紫杂色铝土质泥岩，质地细腻，具团块状构造，最大厚度21.55m。其厚度变化规律为东区平均43.29m，最大75.10m，南区平均22.10m，最大63.70m。唯北区大部分地段遭后期冲刷剥蚀，残留地层厚度平均19.15m，最大29.70m。本段地层岩性区别于第二段的特征有两点：第一是砂质岩与泥质岩成近等比关系，泥质岩中以蒙脱石、伊利石组合的铝质岩增高，而高岭石相对减少为特征，标志着含煤地层沉积趋向结束；第二是砂质岩成分中，石英含量减少，长石、岩屑含量增高，成熟度变差。3延安组岩相古地理特征延安组第一段是在富县组地层填平补齐的基上沉积的。中下侏罗纪早期，地壳因长期夷平，在低洼区形成广阔的沼泽，为矿区8煤层的沉积提供了良好的聚煤场所。该段沉积晚期，由于盆地下沉速度加快，沼泽进一步湖泊化，聚煤作用结束。8煤的发育在东西两条古河道之间，是延安组的一个主要成煤期。一般煤层向河道方向变薄、分叉、尖灭，在远离河道的低洼区加厚（图2）。第二段为一完整的中级旋回，包括四个次级含煤旋回。每个次级旋回的纵向一般下部为河床相中粗砂岩，进而为河漫相细粉砂岩，向上为沼泽相泥质岩夹煤层。旋回结构类型为冲积沼泽相。从整体看，本段上部以泥质岩为主，夹炭质泥岩与煤层。中部细砂岩及粉细砂岩较多。下部为粗砂岩，且横向变化大。下部砂岩含石英砾与泥砾，胶结较疏松，局部为钙质胶结，坚硬；具板状斜层理及交错层理，含植物茎杆印痕或镜煤条带，愈接近下段镜煤条带愈多，为河床相沉积；厚3度不稳定，最大30余米。中部细砂岩、粉砂岩，为浅灰色、浅灰白色，中厚层状，碎屑成分中杂基含量增高，含炭质碎屑，分选中等，胶结疏松；具小型斜层理、斜波状层理、断续缓波状层理以及透镜状等多种层理类型，其中以斜波状层理最为特征，又称洪水型层理；含植物化石碎片或碎屑，为河漫相沉积。上部泥质岩类，为灰色—深灰色，具水平层理，含植物叶部化石，为河漫沼泽相沉积（图3）。本段沉积期，由于地形起伏差异愈来愈小，岩相古地理环境以河沼相为主，河床相、河漫相及沼泽相交替出现，形成了该段地层以冲积相沉积为主的多旋回性。次级旋回结构与曲流河沉积垂向沉积层序相一致，即由河床沉积—边滩沉积—泛滥盆地沉积，在泛滥盆地沉积中常出现一些结构复杂、厚度不稳定的泥炭沼泽相煤层沉积，其中的5煤在矿区南部分布面积较大。第三段沉积环境与第二段相近，煤层分布与河道砂体的分布关系密切。4结论构造对煤系的控制：矿区南部的太峪背斜，据地震资料，南北翼都发育着向轴部逆冲的同向断裂。彬长矿区位于轴部以北，聚煤构造受基底断裂活动的控制。太峪背斜控制着矿区边界，其北翼的主要构造有：彬县北斜、路家--小灵台北斜、七里铺--西坡北斜控制着井田边界，向斜区更次一级起伏则控制着厚煤层的分布方向；古地形地影响虽不尽一致但其方向也大体近于东西。彬长矿区延安组地层为一广阔内陆盆地型含煤建造，其沉降速度较为均衡，含煤地层具韵律性，旋回结构变化明显；煤层与围岩岩相及旋回结构有着内在联系，含煤段下部或底部冲积相发育，岩性与沉积相有特殊标志，显著可识。煤层变化特征是在向斜区煤层厚，夹矸少而薄，背斜区沉积薄；近河道区煤层薄，夹矸多而厚。参考文献：[1]王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价[M].北京：煤炭工业出版社.1996.[2]王双明，张玉平.鄂尔多斯侏罗纪盆地形成演化与聚煤规律[J].地学前缘.1999.6（S）：147~155.[3]王双明，李思田.焦坪矿区南部封闭状无煤区的特征及成因探讨[J].煤田地质与勘探.1987.15（4）：9~11.[4]李思田.含能源盆地沉积体系[M].武汉：中国地质大学出版社，1996.[5]陈钟惠.含煤岩系沉积环境分析[M].武汉：中国地质大学出版社，1989.[6]张韬.大型湖泊三角洲与聚煤作用[M].北京：地质出版社，1993.[7]WangShuangming，OriginTypesofPaleotopographyBeforeCoalFormationandTheirInfluenceonCoalAccumulation[A],ProgressinGeosciencesofChina(1985-1988)—Papersto28thIGC,Beijing:GeologicalPublishingHouse,Vol.Ⅱ,181-185.1989：181~185.