內(nèi)蒙古東勝煤田布日其井田延安組沉積特征及聚煤規(guī)律研究

趙學波　王貿(mào)

[摘要]基于內(nèi)蒙古東勝煤田布日其井田煤炭詳查工作所獲得煤田鉆孔、測井、二維地震等資料，應用沉積學、層序地層學、煤田地質(zhì)學理論為指導，對延安組沉積特征、沉積環(huán)境和聚煤規(guī)律進行了分析評價。研究區(qū)延安組主要聚煤特征有三種類型：一巖段為湖泊濱湖、淺湖交替旋回頂部形成的沼澤相，二巖段為濱湖三角洲發(fā)育在分流河及分流間灣旋回頂部形成沼澤相，三巖段為河流沖積平原河漫灘沉積物之上形成的沼澤相。

[關(guān)鍵詞]沉積特征；聚煤規(guī)律；延安組；布日其井田

布日其井田位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗東南部，行政區(qū)劃隸屬于烏審旗嘎魯圖鎮(zhèn)和烏蘭陶勒蓋鎮(zhèn)管轄。井田位于東勝煤田東南部，大地構(gòu)造位置位于華北板塊鄂爾多斯斷塊伊陜斜坡區(qū)，井田所在區(qū)域總體傾向西低東高走向近南北的單斜構(gòu)造。研究區(qū)地表全部被第四系風積沙覆蓋，無基巖出露。根據(jù)鉆孔揭露的地層，由老至新有：三疊系上統(tǒng)延長組、侏羅系中、下統(tǒng)延安組、侏羅系中統(tǒng)直羅組、侏羅系中統(tǒng)安定組、白堊系下統(tǒng)志丹群洛河和第四系，主要含煤地層為侏羅系中、下統(tǒng)延安組。

1 含煤地層沉積特征

研究區(qū)含煤地層，據(jù)鉆孔揭露資料，延安組厚度在171.81～273.80m，平均218.26m，為一套灰白色各粒級的砂巖，灰色、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層組成的巖性，發(fā)育有水平層理、波狀層理局部具斜層理。底部以灰白色含礫石英砂巖為主，局部為礫巖，礫石成分單一，主要為石英巖，鈣質(zhì)膠結(jié)為主，此層位巖性特征明顯，且分布范圍很廣，是地層劃分的區(qū)域性對比標志砂巖層。

根據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計，延安組厚度在171.81～273.80 m，平均218.26 m，該組含2、3、4、5、6五個煤組。與下伏延長組呈平行不整合接觸。延安組在研究區(qū)東南部埋藏最淺，在研究區(qū)的西北部埋藏最深，總體由東南向西北埋深逐漸加大。根據(jù)延安組地層的沉積旋回、巖煤層組合特征、物性特征，同時結(jié)合鄂爾多斯盆地整體地層劃分情況，將該組地層劃分為三個巖段，現(xiàn)將各巖段自下而上分述如下：

1.1 延安組第一巖段（J1-2ya1）

該段自延安組底界至5-1上煤層頂板砂巖底界面，據(jù)鉆孔揭露地層資料，該段厚度為29.37～127.15m，平均厚度70.58m，巖性下部為灰白色中粗粒砂巖，局部含細礫，具大型交錯層理；中、上部為灰白色細粒砂巖、粉砂巖及深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖互層，含大量植物化石碎片。

一巖段含有5煤組及6煤組，含煤約8層，即5-1上、5-1、5-1下、5-2上、5-2、5-2下、6-1、6-2。含煤層數(shù)多、厚度薄為該巖段特點，薄煤層多數(shù)不穩(wěn)定，沿走向傾向變化很大，層位對比較為困難。其中發(fā)育大部可采煤層1層，即5-2上號煤層，局部可采煤層1層，即6-2號煤層，其余6層均為不可采煤層。

1.2 延安組第二段（J1-2ya2）

位于延安組一巖段之上，下從5-1上煤層頂板砂巖開始，上至3-1煤層頂板砂巖底面。厚度在56.58～79.25m，平均為65.66m，該巖段沉積環(huán)境穩(wěn)定，整體上厚度變化不大。巖性主要由灰向色中粒和細粒砂巖，深灰色至灰黑色砂質(zhì)泥巖和泥巖組成，砂巖成分以石英、長石為主，富含巖屑，砂質(zhì)泥巖及泥巖中含有大量的植物化石殘片，水平層理波狀層理發(fā)育。該巖段含3、4煤組2個含煤層，分別是3-1號和4-1號煤層，均為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。

1.3 延安組第三段（J1-2ya3）

位于延安組上部，從3-1煤層頂部砂巖到延安組頂部邊界。厚度在60.42～103.19m，平均為81.55m，該巖段厚度由北向南，南西向東逐漸變薄。本段含2煤組，含煤3層，即21、22、23，可采煤層1層，即22煤層，為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。

2 早、中侏羅世沉積環(huán)境演化

本區(qū)早、中侏羅世的沉積史，可以將延安組的沉積階段大致分為三個時期，與延安組的三個巖段相對應。第一階段是煤成型初期的“填平補齊”時期。第二階段為煤層聚集盆地的超覆、擴張的鼎盛時期，湖水由南向北侵入，是湖泊三角洲高建設時期。第三階段為聚煤盆地的衰退期，隨著基底上升，湖水退出本區(qū)，河流活動加強，聚煤作用逐漸減弱直至衰亡。依據(jù)煤層的發(fā)育特征、含煤性的差異以及層序地層分析結(jié)果，可以將延安組含煤地層的沉積環(huán)境分作五個成因單元（圖1）。

3 聚煤規(guī)律

在沉積環(huán)境分析的基礎上，可判斷延安組含煤地層含煤層序主要聚煤特征有三種類型形成，即：河流沖積平原河漫灘沉積物之上形成的沼澤相，濱湖三角洲發(fā)育在分流河及分流間灣旋回頂部形成沼澤相，湖泊濱湖、淺湖交替旋回頂部形成的沼澤相。泥炭沼澤發(fā)育在湖濱平原一帶，沼澤位置比較同定、范圍巨大，形成的煤層穩(wěn)定、但煤層相對較薄。

3.1 延安組一巖段聚煤特征

一巖段沉積時期盆地坳陷作用加強，區(qū)內(nèi)湖水入侵、范圍擴大，其結(jié)果導致河道廢棄，湖泊沉積作用占主導地位。其層序下部為沖洪積物的河道沉積，在河漫灘之上發(fā)育厚度不大的沼澤、泥炭沼澤沉積，發(fā)育較連續(xù)的6-2煤層；上部為濱湖、淺湖交替沉積，之間沉積的沼澤相頂部，發(fā)育較連續(xù)的5-1上、5-1、5-1下、5-2上、5-2、5-2下、6-1煤層。

3.2 延安組二巖段聚煤特征

二巖段沉積是本區(qū)三角洲建設最為發(fā)育的時期，其層序下部為三角洲前緣沉積，上部為三角洲平原沉積，具多旋回的特點，每個旋回頂部發(fā)育厚度不等的煤層。下部三角洲前緣分流間灣沉積的每個旋回頂部，發(fā)育4-1煤層；上部三角洲平原分流河道沉積或分流河漫灘沉積旋回之上，沼澤、泥炭沼澤沉積發(fā)育3-1煤層。

3.3 延安組三巖段聚煤特征

三巖段沉積初期盆地有區(qū)域性的穩(wěn)定抬升過程，在廣闊范圍內(nèi)發(fā)育了河流沉積，該段相序為沖積平原的河流沉積，其特點是河道砂體厚度大，具多階性，垂向加積的河漫灘沉積發(fā)育，局部夾泥炭沼澤沉積，發(fā)育的2—2煤層及連續(xù)性較好的2-1、2-3煤層就形成在沖積平原河流旋回上部、河漫灘沉積物之上。該段地層厚度普遍較大，變薄地段是后期受到?jīng)_刷原因所致。

4 結(jié)論

布日其井田延安組煤系基底為晚三疊系保存不全的河流相碎屑巖；延安組一巖段的沉積環(huán)境主要為湖泊，以濱湖、淺湖沉積發(fā)育為主要特征；延安組二巖段為區(qū)內(nèi)主要含煤層段，煤層發(fā)育在三角洲前緣的分流間灣、三角洲平原的分流河道沉積旋回之上；延安組三巖段的沉積環(huán)境為沖積平原沉積，分布全區(qū)；煤系蓋層為半干旱氣候條件下形成的沖積平原河流相沉積。