甘肅省北山地區(qū)公婆泉勘查區(qū)老樹窩群聚煤沉積環(huán)境及含煤性規(guī)律

LL：甘肅省北山地區(qū)公婆泉勘查區(qū)老樹窩群聚煤沉積環(huán)境及含煤性規(guī)律馬小琴【摘要】綜合利用鉆井、巖心及地震等資料，結(jié)合沉積學(xué)及層序地層學(xué)相關(guān)方法和理論，對(duì)公婆泉勘查區(qū)老樹窩群聚煤沉積環(huán)境及含煤性進(jìn)行研究.公婆泉勘查區(qū)老樹窩群煤層主要見于湖泊三角洲相的粉砂巖、泥炭沼澤相的炭質(zhì)泥巖，位于老樹窩群的下巖組.聚煤沉積環(huán)境方面，考慮到古構(gòu)造的影響,總結(jié)出公婆泉勘查區(qū)的聚煤模式:泥炭沼澤相為主要的聚煤環(huán)境.從含煤性看，勘查區(qū)含煤性沿東西方向西部較好、東部變差，南北方向中部較好，兩端變差.【期刊名稱】《中州煤炭》【年(卷)，期】2018(040)009【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P94-98)【關(guān)鍵詞】公婆泉勘查區(qū);老樹窩群;聚煤沉積環(huán)境;含煤性【作者】馬小琴【作者單位】甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊(duì)，甘肅蘭州I730020【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】P618.110引言甘肅是缺煤省份之一，河西走廊更是甘肅的缺煤地區(qū)。因此，在河西地區(qū)尋找新的煤炭資源產(chǎn)地、加快河西煤炭資源開發(fā)利用成為當(dāng)務(wù)之急。公婆泉勘查區(qū)位于酒泉市肅北蒙古族自治縣馬鬃山鎮(zhèn)，南北長(zhǎng)10.02km，東西寬4.40km，面積44.10km2。勘查區(qū)地層自下而上依次有中志留統(tǒng)公婆泉群(S2g)、下白堊統(tǒng)老樹窩群(K1ls汲第四系(Q)，其中下白堊統(tǒng)老樹窩群(K1ls)為含煤地層。該勘查區(qū)共獲得煤炭?jī)?nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)總資源量((331)+(332)+(333))為9692萬t[1-2]oT作區(qū)是甘肅省河西地區(qū)重要的煤炭資源基地，前人關(guān)于北山地區(qū)地質(zhì)勘查研究程度較低，對(duì)該勘查區(qū)聚煤模式及含煤地層的聚煤規(guī)律研究亦比較弱。本文以公婆泉勘查區(qū)為例，對(duì)下白堊統(tǒng)老樹窩群含煤巖系的沉積相及沉積模式進(jìn)行分析研究，對(duì)聚煤規(guī)律及含煤性進(jìn)行簡(jiǎn)約分析，以期為甘肅北山地區(qū)的煤炭資源勘查部署和合理開發(fā)提供依據(jù)。1概況公婆泉勘查區(qū)依據(jù)《甘肅省巖石地層》[3]所處區(qū)域地層劃分為：塔里木一南疆地層大區(qū)(IV)、中、南天山一北天山地層區(qū)(IV1)、中天山一北山地層分區(qū)馬鬃山地層小區(qū)(圖1)[4-5]。圖1勘查區(qū)的地層區(qū)域劃分Fig.1Stratazoningmapofexplorationdistrict公婆泉勘查區(qū)地表全被第四系地層所覆蓋，據(jù)鉆孔揭露，地層自下而上由中志留統(tǒng)公婆泉群(S2g)、下白堊統(tǒng)老樹窩群(K1ls)[6]和第四系(Q)組成，勘查區(qū)含煤地層為下白堊統(tǒng)老樹窩群(K1ls)。根據(jù)其巖性、巖相特征，可劃分為2個(gè)巖組：下巖組含煤巖組和上巖組砂礫巖組。下巖組為陸源碎屑含煤沉積，又可劃分為上、下2段(圖2)。2老樹窩群聚煤的沉積環(huán)境勘查區(qū)經(jīng)歷了激烈的二疊紀(jì)的海西運(yùn)動(dòng)、三疊紀(jì)晚期發(fā)生的印支運(yùn)動(dòng)及侏羅紀(jì)晚期的燕山運(yùn)動(dòng)后，導(dǎo)致侏羅紀(jì)地層及更老沉積地層上升并遭受一定程度的風(fēng)化和剝蝕作用，燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地層上升的過程，一直延續(xù)到了侏羅紀(jì)晚期［7］。從白堊紀(jì)早期開始，該區(qū)地層的上升運(yùn)動(dòng)停止，地層開始新一輪的沉降，出現(xiàn)了下白堊統(tǒng)老樹窩群地層的沉積，并且由此開始，這一地區(qū)的沉積范圍總體上呈不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)［8］。老樹窩群下巖組下段對(duì)燕山運(yùn)動(dòng)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的凹凸不平的古地形起著填平補(bǔ)齊的地質(zhì)作用。圖2勘查區(qū)老樹窩群地層分上、下巖組及上、下段示意Fig.2Upperandlowerformation,upperandlowersectionforstrataofLaoshuwogroupinexplorationarea在凹陷較淺的范圍，老樹窩群由粒度較細(xì)的淺湖相巖層組成［9-16］。這套巖層以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，缺乏層理構(gòu)造。在凹陷比較深的范圍，老樹窩群沉積了較厚的有明顯韻律的砂礫巖、礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖組合，砂礫巖、砂巖和礫巖的分選性一般較差。該區(qū)后來發(fā)生了短暫的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)——燕山運(yùn)動(dòng)第H幕，地殼上升，導(dǎo)致老樹窩群下巖組的下段頂部位置遭受了時(shí)間短暫、作用力弱的風(fēng)氧化和剝蝕作用。之后，該區(qū)繼續(xù)下沉，開始了下白堊統(tǒng)老樹窩群下巖組上段地層的沉積。下白堊統(tǒng)老樹窩群下巖組地層是〃填平補(bǔ)齊”沉積之后形成的陸相含煤沉積建造［17］，由淺灰色、灰白色砂礫巖與灰黑色、深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層夾炭質(zhì)泥巖、煤層組成。老樹窩群下巖組的厚度、煤層厚度和含煤性均受到煤系沉積時(shí)基底古構(gòu)造的控制，也受到當(dāng)時(shí)同沉積相對(duì)隆起區(qū)與凹陷區(qū)（背向斜）的影響［11,15］。從勘查區(qū)內(nèi)煤層發(fā)育情況來分析，老樹窩群沉積過程中，地殼發(fā)生過多次升降變動(dòng)，形成了5個(gè)沉積旋回（圖3）。圖3老樹窩群下巖組巖性巖相及旋回結(jié)構(gòu)Fig.3LithologyandlithofaciesandcyclestructureoflowerrockgroupinLaoshuwogroup其中，第iv旋回及第i.m旋回的中上部有連續(xù)聚煤作用發(fā)生。老樹窩群下巖組下段包含第I旋回。在水深的地段旋回不完整，缺少代表河流相的粗砂巖和礫巖，成煤環(huán)境較差，一般缺失煤層的沉積；在水淺的地段旋回較完整，由河流相的砂巖、礫巖開始，向上依次沉積了湖泊三角洲相的粉砂巖、泥炭沼澤相的炭質(zhì)泥巖和煤2層（組）。第I旋回總體成煤環(huán)境較差，煤2層（組）只在勘查區(qū)西側(cè)邊緣分布［18］。第H、B、V、V旋回在勘查區(qū)大部分分布，大部分地段沉積由河流相的砂、礫巖開始，向上依次沉積了較細(xì)的湖泊三角洲相粉砂巖、沼澤相的炭質(zhì)泥巖和煤1層（組），以淺湖相的粉砂巖結(jié)束［19］。勘查區(qū)的河流為曲流河，成煤最好的部位是西部中段泛濫盆地的岸后沼澤一帶（圖4）,在洪水期河水漫過堤岸在岸外沉積細(xì)碎屑物，而且給河岸兩側(cè)增添水分，使地下水位增高［14］。圖4煤1層（組）沉積環(huán)境示意Fig.4Sedimentaryenvironmentofcoallayer1（group）在周期性洪水泛濫及河流決口改道形成的廢棄河道位置便形成了范圍較廣的沼澤。由于地下水位、氣候及較穩(wěn)定的地殼下沉給泥炭的形成創(chuàng)造了有利的條件，形成了煤1層（組）。在岸后沼澤一帶所有鉆孔均見有可采煤層，且出現(xiàn)厚煤區(qū)，大部分鉆孔見厚煤層［20-22］,個(gè)別鉆孔鉆遇中厚煤層，剩余鉆孔所見均為巨厚煤層。煤1層（組）在勘查區(qū)東部河道部位遭受砂巖沖刷作用而大面積缺失?？傮w看來，煤1層（組）在勘查區(qū)分布范圍大，層位穩(wěn)定，厚度大，是勘查區(qū)內(nèi)主要可采煤層。綜上所述，該勘查區(qū)成煤環(huán)境為老樹窩群下巖組上段最好，反映在煤厚上是煤1層（組）厚度大、范圍也大，煤2層（組）厚度變薄，范圍也變小。3老樹窩群含煤性經(jīng)過對(duì)含煤地層、見煤情況及所含煤層的巖性、巖相、沉積及其組合規(guī)律的綜合分析研究，勘查區(qū)的煤層按層間距大于1.5m的原則劃分，共有2個(gè)煤層（組）?？删幪?hào)的煤層（組）自上往下編號(hào)為煤1層（組）、煤2層（組）。所見的2個(gè)煤層（組）中，煤1層（組）為大部分分布的主要可采煤層（組），煤2層（組）為局部分布的次要可采煤層（組）。煤層總厚0.50m（G1101號(hào)孔）-26.00m（K902號(hào)孔），平均總厚度為9.92m，含煤系數(shù)4.99%。從含煤性上看，煤1層（組）厚度最大，煤2層（組）次之，從總體分布上看，勘查區(qū)含煤性沿東西方向西部較好，東部變差，南、北方向中部較好，兩端變差。煤1層（組）在勘查區(qū)含煤面積26.64km2，見煤鉆孔51個(gè)，厚度＞1.5m的鉆孔42個(gè)，達(dá)可采厚度的鉆孔中有33個(gè)出現(xiàn)煤層分岔現(xiàn)象。煤1層（組）煤層分岔范圍大（圖5）,現(xiàn)簡(jiǎn)述煤層分岔理由。在勘查區(qū)，經(jīng)過大量鉆探、測(cè)井對(duì)比，河道相主要由中一細(xì)粒砂巖組成，底部常為含泥礫的中粗粒砂巖。河道沉積組合的下部，含沖刷礫石較多，礫石具棱角狀，分選較差。河道沉積組合的上部為泛濫平原環(huán)境沉積的泥質(zhì)、粉砂質(zhì)，最頂部為沼澤或泥炭沼澤沉積。邊灘相是高水位期或洪水期河道水漫溢河床形成的，其主要由灰一淺灰色粉砂、泥質(zhì)巖組成，較河道相組合明顯變細(xì)，含有植物化石碎片。泛濫平原多為細(xì)粒沉積，由具水平紋理的粉砂巖、泥巖組成，含植物莖部化石碎片［13］。圖5煤1層（組）可采煤層分岔范圍示意Fig.5Bifurcationscopeofminableseamforcoallayer1（group）由沉積斷面圖可知，公婆泉勘查區(qū)老樹窩群煤1層（組）分岔合并比較普遍，總的規(guī)律是：煤層合并區(qū)沖刷不明顯或者比較微弱，分岔區(qū)沖刷比較嚴(yán)重，分岔［3］層之間的間距變化與其間的砂體厚度以及粒序變化密切相關(guān)。在成煤過程中，由于構(gòu)造條件的分異，在鉆孔801、802和803地段沉降較慢而穩(wěn)定，且大體上與植物遺體的堆積速度保持平衡，形成了比較厚的煤層。而在鉆孔804、805和806地段，地殼沉降較快但帶有間歇性，泥炭堆積時(shí)常中斷，并被其他沉積物的堆積過程所代替，這樣形成的煤層可以在很短的距離由1個(gè)厚煤層分岔為數(shù)個(gè)薄煤層，而且各個(gè)煤層的間距朝分岔的方向顯著增大。這種煤層形態(tài)被稱為超覆式馬尾狀分岔（圖6）。圖6勘查區(qū)8勘查線煤1層（組）煤層沉積斷面Fig.6Explorationarea（group）ofcoalseam8coalexplorationline1layerdepositionprofile根據(jù)沉積體系總體特征分析，整個(gè)勘查區(qū)為淺水三角洲平原部分。從8勘查線煤1層（組）沉積斷面圖上可以看到河道砂體出現(xiàn)多次的更疊。由南西至北東方向延伸的河道變寬且出現(xiàn)分岔，其間為泥質(zhì)物質(zhì)沉積，含有植物化石。煤1層（組）中煤分層的距離很近（有時(shí)僅隔1層夾砰）。煤層形成過程中或煤層已形成但尚未被頂板巖石覆蓋之前，河流的侵蝕沖刷作用十分明顯，被沖刷部分或全部的煤層可引起煤層形狀和厚度的變化，一般情況是砂體厚的地段煤分層的間距變大，煤層遭受沖刷左右較嚴(yán)重。這說明煤層分岔、煤的沉積保存或被河道沖刷與當(dāng)時(shí)河道的發(fā)育情況具有密切關(guān)系［12，20］?？辈閰^(qū)沉積環(huán)境受河道決口及河流改道等的影響，岸后沼澤相的發(fā)育具有不連續(xù)性和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致勘查區(qū)內(nèi)煤層賦存范圍及厚度的差異性。故煤層厚度變化較大，且煤層分岔較多。4結(jié)語(yǔ)下白堊統(tǒng)老樹窩群為公婆泉勘查區(qū)含煤地層。老樹窩群煤層主要見于湖泊三角洲相的粉砂巖、泥炭沼澤相的炭質(zhì)泥巖，位于老樹窩群的下巖組。公婆泉勘查區(qū)的聚煤模式：泥炭沼澤相為主要的聚煤環(huán)境。從含煤性看，勘查區(qū)含煤性沿東西方向西部較好，東部變差，南北方向中部較好，兩端變差。參考文獻(xiàn)（References）:【相關(guān)文獻(xiàn)】馬小琴.甘肅省肅北蒙古族自治縣公婆泉勘查區(qū)煤炭勘探報(bào)告[R].蘭州：甘肅煤田土地質(zhì)局一四九隊(duì)，2015.馬小琴.甘肅北山地區(qū)馬鬃山一帶煤系沉積環(huán)境及古生物組合特征研究[R].蘭州：甘肅煤田土地質(zhì)局一四九隊(duì)，2014.甘肅省土地質(zhì)礦產(chǎn)局.甘肅省巖石地^[M].武漢：中國(guó)土地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.張二朋.西北區(qū)區(qū)域地層(甘肅省分冊(cè))[M].北京：地質(zhì)出版社，1978.閻存鳳.甘肅北山下白堊統(tǒng)老樹窩群孢粉組合[C]//中國(guó)古生物學(xué)會(huì)第21屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集,2001.邵龍義.貴州省晚二疊世沉積環(huán)境及聚煤規(guī)律研究[R].貴陽(yáng)：貴州省煤田地質(zhì)局，2010.崔新省，李建伏.內(nèi)蒙古二連盆地群晚中生代煤盆地的類型和聚煤特征[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1998，7(4):479-484.CuiXinxing，LiJianfu.LateMesozicBasinandofErlianinInnerMongolia[J].Geoscience，1998，7(4):479-484.馮翠榮.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏尼特煤田下白堊統(tǒng)巴彥花組層序土地層劃分與聚煤規(guī)律研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2010.李思田.斷陷盆地分析與煤聚集規(guī)律[M].北京：地質(zhì)出版社，1988.程愛國(guó).中國(guó)聚煤作用分析[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.張韜.中國(guó)主要聚煤期沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律[M].北京：：地質(zhì)出版社，1995.韓德馨，楊起.中國(guó)煤田地質(zhì)學(xué)(下冊(cè))[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1980.邵凱.中國(guó)東北地區(qū)早白堊世層序地層與聚煤規(guī)律研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)，2013.高迪，邵龍義，李柱.三江盆地早白堊世層序古地理與聚煤作用研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，41(5):746-752.GaoDi，ShaoLongyi，LiZhu.Sequence-paleogeographyandcoalaccumulationofEarlyCretaceousinSanjiangBasin，northeasternChina[J].JournalofChinaUniversityofMining&Technology,2012,41(5):746-752.楊敏芳.潮水盆地侏羅紀(jì)煤炭資源賦存規(guī)律研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),2011.陳鐘惠.煤和含煤巖