新莊礦區(qū)玉京山段晚二疊世含煤地層沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律探討

1、新莊礦區(qū)玉京山段晩二疊世含煤地層沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律探討云南省煤炭地質勘查院云南昆明 650218摘要：本文以新莊礦區(qū)玉京山段晚二疊世含煤地層的鉆井巖芯及樣品分 析測試成果資料為基礎，運用地層學理論和方法，對研究區(qū)內的沉積特征進行分 析，認為該礦區(qū)長興組為碳酸鹽臺地沉積環(huán)境，龍?zhí)督M為障壁一瀉湖和三角洲沉 積環(huán)境，共識別出3種沉積相和9種亞相類型。通過垂直層序分析，沉積環(huán)境對 煤層的展布及煤質特征具顯著的控制作用，三角洲屮泥炭沼澤是成煤的有利地帶, 煤層較厚且穩(wěn)定，灰分和硫分相對較低，而瀉湖、碳酸鹽潮坪相則正好相反。關鍵詞：新莊礦區(qū)；特征新莊礦區(qū)玉京山段位于云南東北部威信縣境內，面積約30km2,

2、地處揚 子準地臺西南緣。鉆孔揭露礦區(qū)地層由老至新依次為：上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組、 龍?zhí)督M、長興組，下三疊統(tǒng)卡以頭組、飛仙關組及第四系，其中龍?zhí)督M和長興組 含煤。受構造沉降、海平面變化、陸源物質補給影響，長興組與龍?zhí)督M沉積體系 具多樣化。經對礦區(qū)內的晚二疊世煤系地層的巖石組合、沉積特征、垂向序列、 生物組合、地球化學特征等研究分析認為，該礦區(qū)為碳酸鹽臺地一障壁一瀉湖一 三角洲沉積，形成于陸源碎屑巖和碳酸鹽巖的海陸交互相含煤沉積，其三角洲以 河控淺水三角洲為主。1含煤地層沉積特征研究區(qū)龍?zhí)督M（p3i）和長興組（p3c）為一套海陸交互相的含煤地層， 根據(jù)對鉆井資料巖性組合、沉積構造、生物組合等特征，

3、在研究區(qū)晚二疊世煤系 地層屮由上而下識別出碳酸鹽臺地、三角洲、瀉湖一障壁砂壩3種沉積類型（體 系），以及9種亞相和3種微相（圖1）。1.1碳酸鹽臺地相主要為長興組，巖性為灰一深灰色粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、泥晶生 物屑灰?guī)r及薄煤層，含腕足類與瓣鯉類動物碎屑化石，生物擾動構造發(fā)育，富含 植物碎片化石及大量黃鐵礦晶粒。顯水平互層、韻律層理及波狀或交錯層理。可 分為泥炭沼澤、半局限潮下、局限潮下（瀉湖）、開闊潮下4種亞相。 泥炭沼澤亞相：主要由煤及炭質泥巖組成，煤層少且厚度小，因受潮 汐作用的影響，泥炭不易堆積，煤層薄不穩(wěn)定且易尖滅。 半局限潮下亞相：巖性為深灰一灰黑色中厚層藻屑粉晶含有機質灰?guī)r、

4、泥質灰?guī)r組成。含燧石結核及大量黃鐵礦，生物組合有腕足、瓣鯉、藻等，其生 物擾動構造發(fā)育，具水平一波狀層理。 開闊潮下亞相：巖性為淺灰色、灰色中厚一厚層狀生物碎屑灰?guī)r。含 少量黃鐵礦、方解石細脈及條帶充填，生物組合有腕足、腹足、藻等，生物擾動 強烈，具瘤狀構造和波狀層理。 局限潮下（瀉湖相）亞相：灰一深灰色，薄至中厚層狀粉砂巖、粉砂 質泥巖、泥巖，夾薄層泥質灰?guī)r和薄煤層及煤線。含腹足類動物化石，富含植物 碎片化石及大量黃鐵礦晶粒。具波狀層理或水平層理，層理中炭質紋層較多。1.2三角洲相三角洲沉積主要為龍?zhí)督M中一上段，海陸之間的過渡地帶，總體屬淺水 三角洲，其特征是分流河道和分流間灣發(fā)育。分流河道

5、對下伏沉積物呈沖刷或弱 沖刷接觸，切割先期沉積物。1.2.1三角洲平原亞相該相帶除受河流作用控制外，還普遍受到潮汐作用的影響，表現(xiàn)為發(fā)育 一些向上變細的河流沉積旋冋，富含植物化石，同吋見有腕足和瓣腮類化石，以 及薄層菱鐵礦層和鯽粒狀黃鐵礦。 分流河道微相：由灰色薄一中厚層狀細砂巖、粉砂巖組成，常與下伏 巖層呈侵蝕沖刷接觸，粒度向上逐漸變細，體現(xiàn)了河流和潮汐雙重作用的結果。 下部砂巖中常含植物根莖,具槽狀、板狀交錯層理;上部含完整的植物葉片化石， 具沙紋層理、交錯層理及水平層理。河流砂體厚度一般310mo 分流間灣微相：由灰色薄一中厚層粉砂質泥巖、泥巖組成，夾菱鐵質 粉砂巖，槓物碎片化石豐富，生

6、物擾動作用強烈，常含星散狀黃鐵礦及結核，具 水平層理，鯽粒狀構造，有蟲跡和泥裂。 沼澤和泥炭沼澤微相：在三角洲亞相中較為發(fā)育，沉積了 c5、c6煤 組，有時煤層出現(xiàn)分叉。煤層多發(fā)育于三角洲分流河道間的低洼地區(qū)（泛濫平原）, 沼澤中植物繁盛，排水不良，為滯留還原環(huán)境，煤層中含黃鐵礦結核，是良好的 聚煤環(huán)境。1.3瀉湖一障壁砂壩亞相主要為龍?zhí)督M下段，巖性為灰一深灰色細一粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖 和煤層組成，含腕足類動物化石，生物擾動構造發(fā)育，富含植物碎片化石，具水 平層理、波狀層理、小型交錯層理?？煞譃槌逼?、障壁砂壩、瀉湖、泥炭沼澤亞 相。潮坪亞相：由泥坪、砂泥混合坪及沼澤等微相組成，以泥和粉砂沉

7、積為 主，見脈狀層理、波狀層理以及砂、泥薄層互層狀的潮汐韻律層理等復合層理。 障壁砂壩亞相：為主要沉積格架，由灰白一灰色中一細粒砂巖組成, 砂巖成分成熟度較高，分選、磨圓度好，發(fā)育斜層理和水平層理。 瀉湖亞相：由灰色一深灰色粉砂質泥巖及泥巖組成，含腕足及植物碎 片化石，生物擾動構造發(fā)育，以水平層理為主，有時層理不明顯，常見菱鐵礦結 核及星散狀黃鐵礦。 泥炭沼澤亞相：主要灰一深灰色泥巖、炭質泥巖和煤組成，煤層層數(shù) 少且厚度薄，泥質巖中含豐富的植物碎片化石及黃鐵礦顆粒，因受潮汐作用的影 響，泥炭不容易堆積，煤層不穩(wěn)定出現(xiàn)尖滅。2聚煤規(guī)律分析2.1煤層煤質特征2.1.1煤層空間分布特征含煤地層為上二

8、疊統(tǒng)長興組（p3c）與龍?zhí)督M（p3l）o龍?zhí)督M厚98136m, 一般厚120mo含煤314層，煤層總厚2.27-13.16m,含煤系數(shù)為2-11%«長興組 厚32-48m, 一般厚44rm含煤線及薄煤15層，煤層總厚0.11-1.57m,含煤系 數(shù)為0.3-4%o煤系總體含煤性差。其中全區(qū)可采煤層1層，為c5 （c5a或c5b）, 屬較穩(wěn)定類型煤層；局部可采1層，為c9號煤層。其余cl、c6、cio為零星可 采。2.1.2煤化學性質特征在本區(qū)施工的54個鉆孔中，共采取可采及局部可采煤層煤質分析樣161 件，各煤層的水分、灰分、揮發(fā)分、全硫、二氧化硅指標特征見表從該表中可知cl、c5煤

9、層灰分為中灰煤外，其余煤層中高灰煤。硫分 c5、c6煤層以中高硫煤為主，其余煤層為高硫煤。在垂向上變化幅度較大，總 體由上至下，中間低、上下高的趨勢。這表明c5煤層沉積時陸源物影響較小， 煤灰中的sio2的含量也較低，其余煤層沉枳吋陸源物和海水影響較人。表1 新莊礦區(qū)玉京山段煤質特征表（）2.2聚煤規(guī)律 研究區(qū)主要成煤期有兩次，分別為c5、c6煤組和c9、c10煤組?？?制泥炭聚集的沉積體系為瀉湖一三角洲平原體系，聚煤作用主要發(fā)育于三角洲上 的泥炭沼澤中。 受東吳運動的影響后，地殼逐漸沉降，海水由東向西遷移，形成瀉湖 潮坪沼澤及泥炭沼澤環(huán)境，沉積了 c9、c10煤組，但穩(wěn)定性差，灰分高。c9

10、煤層厚0-2.91m,局部地段平均厚0.90mo此吋瀉湖與正常海連通性較好，海 水處于弱還原環(huán)境條件，但聚硫作用尚未停止，煤層中的硫分含量高。 隨著地殼沉降速度減慢，剝蝕區(qū)地形高差減小，海岸后退出現(xiàn)了沉積 補償性海退，由瀉湖相過渡形成三角洲沉積體系。隨著植物的生長堆積，在分流 河道沉積旋迴最頂部發(fā)育泥炭沼澤，沉積了 c5、c6煤組。其中c5煤層厚度大， 灰分低，穩(wěn)定性較好，厚0.69-10.51m,平均厚3.08m。之后，隨著進一涉沉降， 本區(qū)由三角洲演化為碳酸鹽臺地沉積，聚煤作用變差。 從沉積層序垂向上看，三角洲沉積體系中單個旋迴沉積發(fā)育愈充分、 愈完整、厚度愈大，則煤層愈厚愈穩(wěn)定。而瀉湖由于海水動蕩，時進吋退，沉積 環(huán)境不穩(wěn)定，故煤層薄，且穩(wěn)定性差，變化大。3結語 三角洲相與瀉湖一碳酸鹽潮坪相雖同屬于海陸過渡相環(huán)境，但受海水 影響強度的差異，前者更多具有陸相沉積的特征，后者則更多地體現(xiàn)海相沉積的 特點。 由于水動力條件的差異，三角洲相常發(fā)育代表弱水動力條件的層理, 而碳酸鹽潮坪相層理不太明顯。 由于環(huán)境的差異，三角洲相發(fā)育穩(wěn)定性較好的可采煤層，煤層硫分、 灰分相對較低，而瀉湖一碳酸鹽潮坪相則正好相反。導致中部及上部煤層沉積時