任樓井田二疊系含煤地層沉積相分析及成煤環(huán)1

1、百度文郵-讓每個人平零地捉升口我任樓井田二疊系含煤地層沉積相及成煤環(huán)境分析吳增云方沛吳宏生內(nèi)容提要：本文對任樓井田含煤地層的特征進行分析，確走了本井田含煤地層的各種沉積環(huán)境,同時并簡要介紹其變化形成過程和成煤環(huán)境。關(guān)鍵詞；任樓井田 二疊系 含煤地層 沉積相1、區(qū)域地質(zhì)概況任樓井田位于華北地臺南緣，童亭背斜的南東翼，東面與雙堆礦區(qū)相鄰， 南面與許町井田接壤，靠近蚌蒙隆起，西面與界溝和五溝井田相鄰，北隔界溝斷 層與孫町井田相接。面積約42km該井田二疊系地層沉積總療度882-1170米， 一般都在1000米左右。分上下石盒子組，整個含煤地層厚約900米，其中含11 個煤層（組），含煤1128層。分

2、析其含煤地層的成煤特征對煤田開發(fā)利用和煤 田地質(zhì)勘探具有指導(dǎo)意義。2、含煤地層的巖石類型及沉積構(gòu)造根據(jù)巖石類型及沉積構(gòu)造的不同，將二疊系含煤巖層分為三大段。即：一 灰頂板10煤、10煤3煤和3煤以上段。一灰頂板 10煤段該段沉積厚度在45-66米，平均57米。底部為深灰灰黑色泥巖或細(xì)粉砂 巖（海相泥巖），向上為粉砂巖、砂巖，在10煤和11煤之間，以中細(xì)砂巖為主， 間夾深灰色粉砂巖與灰口色細(xì)砂巖組成互層狀，俗稱“葉片狀砂巖”。通過巖礦 鑒定確認(rèn)，此砂巖的巖石類型以巖屑石英砂巖和長石石英砂巖為主，含少量暗色 礦物，偶見海綠石。巖石粒度總體偏細(xì)，概率曲線為二段式，跳躍總體斜率65 左右，分選性較好，

3、巖屑形態(tài)多為次圓狀。粉砂巖多含泥質(zhì)和少量云母，成份以 石英為主。沉積構(gòu)造組合形式可分為兩類：1）水平層理一沙紋層理，具有底棲動物通 道和菱鐵礦及黃鐵礦，其代表為瀉湖相沉積；2）沙紋層理一波狀不規(guī)則層理一 透鏡狀層理一砂泥互層層理，其代表為潮坪相沉積。10煤3煤段該段沉積厚度350430米，平均厚360米。巖性主要由陸源碎屑巖和煤組 成。砂巖含量25%,泥巖、粉砂巖含量75%。巖石的類型以巖屑石英砂巖、長 石石英砂巖和石英砂巖為主，砂巖的粒度中值為之間，分選系數(shù)Bi=,平均斜 率在50左右，巖屑形態(tài)多為次圓次棱角狀，分選性中等較好，概率累計曲 線多為二段式，屬分流河道、決口沉積型。搬運方式為跳躍

4、式搬運，粉砂巖含泥 質(zhì)和白云母，成分以石英和長石為主，泥巖為深灰色局部夾粉砂巖薄層和透鏡體。沉積構(gòu)造的組合形式可分為兩類：1）大型交錯層理一小型交錯層理一槽狀 交錯層理一波狀層理一水平層理，其代表三角洲平原上分流河道、天然堤及泛濫 盆地相沉積；2）水平層理一波狀層理一中小型交錯層理，其代表為三角洲平原 上分流河間及泛濫盆地相充填沉積。3煤以上段該段沉積厚度520-620米，平均厚590米。巖性以雜色粉砂巖、泥巖為主, 夾砂巖，其中粉砂巖、泥巖為灰灰綠色夾紫色花斑，厚層狀，質(zhì)不均。粉砂巖、 泥巖或粉砂巖、細(xì)砂巖過渡相混，不宜分層，紫色巖層自下而上逐漸減少，綠色 逐漸增多，局部含鯽粒和鋁質(zhì)（多在3

5、煤附近）。砂巖自下而上石英含量減少， 長石含量增多，砂巖的填隙物也自下而上增多，到1煤上一般為雜砂巖、長石石 英雜砂巖。就其沉積構(gòu)造的組合可分兩類：1）大型交錯層理一脈狀波狀及透鏡狀層理, 其代表障壁島相沉積：2）均勻?qū)永硪凰綄永硪徊钔哥R狀層理，其代表瀉湖 相沉積。3、地層的垂向?qū)有蚓C合含煤地層分析，其在垂向?qū)有虻念愋陀校?）向上變粗層序。下部是具 有水平層理的泥巖或細(xì)粉砂巖，向上逐步過渡為具有透鏡層理脈狀層理和互層的 吸砂巖或砂、泥互層。10煤下地層中，該層序表現(xiàn)明顯，山海退或分流間灣沉 積充填而成。2）向上變細(xì)層序。下部為大中型交錯層理的中粗砂巖，向上層理 規(guī)模變小，粒度變細(xì)，逐漸過渡

6、為具有小型層理和水平層理的粉砂巖、泥巖和煤。 10煤至5煤組上的地層中表現(xiàn)比較明顯，該層療:屬于以分流河道為主的三角洲 平原相沉積層序。3）均勻?qū)永?。主要是泥巖組成，反映了水動力條件較弱的泛 濫盆地或瀉湖沼澤相沉積。4）互層層序。該層序山泥巖、粉砂巖或細(xì)砂巖組成, 其成因是水動力變化頻繁的條件下形成的。4、地球化學(xué)特征沉積母巖經(jīng)強烈物理和化學(xué)風(fēng)化、分解，其內(nèi)部的物質(zhì)呈溶液和懸浮狀態(tài) 進行遷移，這些物質(zhì)的豐度有很大差別。在沉積過程中，沉積物與介質(zhì)存在著復(fù) 雜的化學(xué)平衡，如沉積物與介質(zhì)之間的交換，沉積物對介質(zhì)中某物質(zhì)的選擇吸附。 這些交換和吸附不但與沉積物本身有關(guān)，而且還與沉積環(huán)境有密切的關(guān)系。在

7、通 常情況下認(rèn)為SiCh、AI2O3和TiO?大都來自陸源物質(zhì)，而CaO、MgO和FsCh 的存在說明沉積時均受不同程度的海水影響，且(SiO2+A12O3 ) / (CaO+MgO+Fe2O3)的比值愈高，說明沉積時受海水的影響愈??；FezO/TiO、 CaO/MgO比值愈高，說明巖層沉積時受海水的影響愈大。從表1中可知，3煤 以上地層受海水影響最大。從本區(qū)煤層的灰份來看，10煤3煤的硫的含量一般 都小于, 2煤含硫量大1%,且以黃鐵礦硫為主，這進一步說明，1、2煤組形 成于半咸咸水泥炭沼澤環(huán)境。表11煤太一灰段陸源沉積物地球化學(xué)特征對照表比值1-335577-88-1010C2.3SiO+

8、AhOCaO+MgO+FezOjCaOMgOFC2O3TiO5、沉積相及成煤環(huán)境分析晚石炭紀(jì)末期，兩淮地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的海退，海退方向自北向南，在本 區(qū)發(fā)育了一套以三角洲相為主體和瀉湖海灣相相互交替的沉積。現(xiàn)就沉積相的變 化及成煤環(huán)境分述如下(見綜合巖相柱狀)：從一灰頂至10煤上晚石炭紀(jì)末期，本區(qū)山淺海、濱海向瀉湖、潮坪過渡，表現(xiàn)為沉積物具下 細(xì)上粗的特點。在瀉湖逐漸填積變淺的過程中，潮坪的分布范圉逐漸擴大，最終 占領(lǐng)原先的瀉湖區(qū)。隨著潮坪的擴大，海水退出本區(qū)，潮坪的沉積為沼澤和泥炭 沼澤的發(fā)育提供了一個寬廣、低平的聚煤場所，形成了 11煤、10煤層。根據(jù)地3百度文郵-讓每個人平零地捉升口我化

9、指標(biāo)可知，至10煤層形成時受海水的影響很小。從鉆孔揭露的情況看，10、 11煤由于受古地理環(huán)境的影響，井田南北沉積存在差異，兩煤層僅在本區(qū)的中 南部形成局部可采，其余均不可采。地層年代巖性柱狀禽煤段廿相柱狀上石盒子組下石盒子組EEXgs-ErrmB-sr-y山西組第十含煤段*o ohWWW第含 煤 段笫二存煤段第三含 煤 段第四含 煤段 第fL含 煤理 弟；、苫 煤段WET 含 煤 段WMtggfk msmut MMM原二二IIIIIIIIII茨海平原相一 潮坪a一 .相冏毎相第八 含 煤 12I I|el植物化石碎片人型交錯層理波狀層理=水平層理EZJ存菱鐵結(jié)核 泥質(zhì)包體鋁質(zhì)泥巖瀉湖海灣相

10、滯流瀉湖相 分流間灣相1-1決口相XT潮坪相O泛濫平原和含菱鐵鯽粒葉丿祝石沙紋層理小型交錯層理葉片狀砂巖沙洲砂壩相泥炭沼澤相|Y*瀉亦相rnni前三角洲相昌濱海相任樓井FR綜合巖相柱狀10煤上鋁質(zhì)泥巖隨著聚煤作用的終止，沉積速度的加快，10煤上發(fā)育了一套三角洲平原的 沉積。從垂向?qū)有蛏峡?，地層在全區(qū)表現(xiàn)為2個向上變細(xì)層序。本段下部為分流 河道中、細(xì)砂巖，底部砂巖粒度較粗，常見沖刷構(gòu)造，分選中等。本段頂部普遍 發(fā)育一層穩(wěn)定，厚度不大的鋁質(zhì)、含鋁質(zhì)泥巖。鋁質(zhì)泥巖多為大透鏡狀產(chǎn)出，為 灰、灰口色；含鋁質(zhì)泥巖呈淺灰、醬紫色或紫紅花斑狀。該泥巖粘土礦物成分單 一，以高嶺土占絕對優(yōu)勢。含較多的菱鐵礦鯽粒，

11、分布較均一，顆粒較大。根據(jù) 資料堿金屬、堿土金屬含量低，硼含量，硼鐐比及CaO/MgO、FoOVTiO比值較 低，以上特征表明該層泥巖形成于弱氧化一弱還原環(huán)境的分流間灣泥質(zhì)靜水環(huán) 境。該段在鋁質(zhì)泥巖下部局部（45-47線間）沉積一層0.2米左右的煤線。鋁質(zhì)泥巖旳砂巖底界到早二疊紀(jì)晚期，華北地臺聚煤盆地北部邊緣的天山一陰山巨型緯向構(gòu)造 帶快速上升，南北高差加大，大量的陸源碎屑山北向南注入淺海碳酸巖沉積盆地, 形成一套以河流相為主的建設(shè)性三角洲相沉積。在三角洲平原上，湖泊、沼澤和 泥炭廣泛分布于分流河灣地區(qū)，是聚煤的良好場所。根據(jù)地化指標(biāo)，本區(qū)在8 煤形成后海水再次侵入，使之變?yōu)闇\水海灣環(huán)境，在其

12、上沉積了7煤段之淺水三 角洲相沉積，據(jù)任樓井田精查報告，在44勘探線南北及R斷層南北7煤沉積有 很大差異，44線以北從巖性和沉積構(gòu)造看為三角洲平原分流河道相沉積，而此 以南則以三角洲分流間灣相沉積占主導(dǎo)地位，形成了合并區(qū)厚煤帶。其后接受一 套以上三角洲平原沉積為主分流河道、分流間灣、河漫灘和河漫湖相沉積。就其 成煤作用看，在分流間灣泛濫盆地沉積中，先形成泥炭沼澤，開始聚煤，煤的出 現(xiàn)標(biāo)志這一時期沉積與補償保持平衡；這種平衡保持的時間越長，其分布范圉就 越廣，則形成煤的厚度就越大；當(dāng)沉積速度大于補償速度時，使得覆水較深聚煤 終止，一方面相對凸起的泥炭沼澤繼續(xù)發(fā)生聚煤作用，另一方面聚煤終止的地段

13、迅速堆積碎屑物質(zhì)，使得覆水深度適宜植物生長，聚煤作用再度發(fā)生，與原來泥 炭沼澤連成一片，從而造成7煤的分岔合并現(xiàn)象。46煤間，砂巖比例較小，泥 巖、粉砂巖居多，并且泥巖含鯽粒、黃鐵礦，說明當(dāng)時沉積速度大于補償速度， 使聚煤作用經(jīng)常中斷，因而形成6、5、4煤層較薄，范圍較小。心3煤本段砂巖比例較大，約60%左右，心砂巖為中、粗粒石英砂巖，磨圓度較 好，底部常見沖刷構(gòu)造，平行層理發(fā)育。向上為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層， 是一套向上變細(xì)的正序列，屬于以河流作用為主的三角洲平原相沉積。山于三角 洲平原坡度較小，在分流河道間泛濫盆地上，泥炭沼澤側(cè)向發(fā)育，最后將各河流 間的泥炭沼澤連成一片，故3煤層（組）

14、穩(wěn)定，連續(xù)性較好。3煤1煤段綜合地化指標(biāo)、巖性組合、沉積構(gòu)造，結(jié)合區(qū)地資料，認(rèn)為本段為障壁島 瀉湖相沉積。成煤環(huán)境為泥炭坪。1煤組、2煤組層位穩(wěn)定，但煤層較薄，媒質(zhì) 較差，基本沒有利用價值。平頂山砂巖以上段該段地層本區(qū)只在局部（33小46113等孔）揭露平頂山砂巖，從巖性來看 為灰白色、粗粒，含小礫石，成分有石英、肉紅色正長石、乳白色斜長石等，硅 質(zhì)膠結(jié)，性堅硬。根據(jù)區(qū)域資料，本區(qū)進一步海退，沉積物山潮坪相向陸相轉(zhuǎn)化。 氣候也山溫暖潮濕逐漸變?yōu)榘敫珊?、干旱的氣候，形成了瀕臨海濱的湖泊相沉積， 表現(xiàn)為石千峰組的雜色碎屑巖沉積。6、結(jié)束語通過以上分析任樓井田二疊系地層沉積在垂向表現(xiàn)為一個正序列和一個反 序列，中間夾朵著均勻和互層序列。從巖性和沉積構(gòu)造的分析初步判斷出該井田 二疊系地層的主要為山淺海、濱海逐漸過度為三角洲平原相和干旱、半干旱氣候 下形成的陸相沉積。該井田的成煤環(huán)境主要是在三角洲相沉積形成的過程中發(fā)育 亞相、次亞相，如分流間灣泛濫盆地、河漫灘和河漫湖相、泥炭沼澤相等。這些 亞相的出現(xiàn)為任樓井田上煤組和提供了優(yōu)越