沁水煤田趙莊勘查區(qū)太原組下段沉積環(huán)境分析

田志強

（山西省煤炭地質114勘查院，山西長治046011）

沁水煤田趙莊勘查區(qū)太原組下段沉積環(huán)境分析

田志強*

（山西省煤炭地質114勘查院，山西長治046011）

在分析以往地質資料的基礎上，通過地質填圖、鉆探、測井、化驗等勘查手段，結合區(qū)域地質資料，對區(qū)內太原組下段地層沉積環(huán)境特征進行綜合分析。太原組下段沉積環(huán)境為陸表海近岸帶的陸屑障壁—瀉湖體系，沉積相主要有障壁島、瀉湖、潮坪、潮道、沼澤和泥炭沼澤等環(huán)境。

趙莊；太原組下段；沉積環(huán)境

趙莊勘查區(qū)位于山西省沁水煤田晉城礦區(qū)高平市北部，距高平市12km。詳查階段面積215km2，地質填圖面積288km2，施工鉆孔88個，進尺48534.54m，其中報廢4718.50m/2孔；測井32038.95m/59孔；采集化驗各類樣品1182個。對本區(qū)及周邊勘查區(qū)含煤地層特征進行對比分析，從地層組合、古生物組合、古氣候、古地理等沉積環(huán)境進行分析研究。

1　地質概況

1.1構造

趙莊勘查區(qū)位于太行山隆起褶皺帶南段西側。太行山隆起褶皺帶為西緩東陡的大型復背斜隆起；北段逐漸往北變曲折，南段往南西乃至往西扭轉，總體延伸方向為N20°～30°S。它與其它隆起帶和沉降帶彼此平行，并呈雁行排列；其次二、三、四級的隆起與坳陷、褶皺與斷裂也往往形成這種雁行式的“多”字型排列。

勘查區(qū)構造受區(qū)域構造的控制；總體為走向北北東，傾向北西西，傾角5°左右的單斜構造，伴有北北東向的寬緩褶曲和小型斷裂。

1.2地層

區(qū)內主要出露的地層為二疊系的上石盒子組（P2s）和石千峰組（P2sh）。依據(jù)鉆孔資料自下而上發(fā)育有奧陶系上馬家溝組（O2s）、峰峰組（O2f），石炭系本溪組（C2b）、太原組（C3t），二疊系山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）、上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh）。其中太原組和山西組為含煤地層。本次著重分析太原組下段（K1底—K2底）含煤地層沉積環(huán)境分析。

2　沉積環(huán)境分析

2.1太原組（C3t）下段（K1底—K2底）地層沉積環(huán)境特征

厚13.81～28.10m，平均21.19m，厚度變化較大。主要有灰白色細粒石英砂巖，深灰—灰黑色粉砂巖、泥巖、鋁質泥巖、煤層及1～3層不穩(wěn)定的石灰?guī)r組成，泥巖中含黃鐵礦結核，具水平紋理。該段頂部含全區(qū)可采的15號煤層，主要發(fā)育于陸表海近岸帶的陸屑障壁—瀉湖體系，沉積相主要有障壁島、瀉湖、潮坪、潮道、沼澤和泥炭沼澤等環(huán)境（圖1）。

K1砂體：厚0～7.20m，平均1.98m。平面上呈北東向延伸的帶狀、孤島狀、剖面上為透鏡狀，東、西部缺失。巖性為灰白色細粒石英砂巖，分選好，顆粒呈圓狀或次圓狀，硅質膠結，含大量黃鐵礦結核，為北東向延伸的障壁島環(huán)境（圖2）。

16號煤層：為潮道兩側及障壁島周圍淺水沉積（圖2）。

K0石灰?guī)r：厚0～4.30m，平均1.24m，為瀉湖沉積。

15號煤層底板：為黑色泥巖，偶見黃鐵礦。為瀉湖、沼澤沉積。

15號煤層：厚1.94～5.92m，平均3.95m；原煤硫分（St，d）1.17%～7.40%，平均3.73%，為高硫煤，夾矸一般2～4層，結構復雜，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。屬障壁瀉湖充填發(fā)育起來的濱岸泥炭沼澤環(huán)境。

15號煤層頂—K2底：15號煤層頂板在南部邊緣為K2石灰?guī)r，而在2001-2201-2501-2802一線以北為瀉湖相的泥巖、泥質石灰?guī)r，厚1.12～6.78m，平均3.66m，之上則發(fā)育的14號煤層，為瀉湖、泥炭沼澤環(huán)境組成。

2.2太原組（C3t）下段（K1底—K2底）沉積環(huán)境分析

中晚石炭世為熱帶雨林氣候，古植物是一個以真蕨、種子蕨、石松、楔葉和科達為主的植物組合，石灰?guī)r地層中古動物群主要包括蜓、有孔蟲、單體四射珊瑚、蜿足和牙形刺等，是一個典型的熱帶淺海動物群。

本溪期沉積起到了奧陶系石灰?guī)r平行不整合侵蝕界面上填平補齊的作用，為太原期的沉積提供了廣闊平坦的濱海平原環(huán)境，當古河流從北西向陸源區(qū)攜帶泥、砂堆積于海濱地帶，受沿岸流、潮汐流和海浪沖刷的強烈改造重新分布，即形成平行于海岸的K1障壁島砂體。16號不可采煤層則發(fā)育主障壁島后靠陸一方，潮汐通道的淺水地帶。在障壁島后地帶，為閉流瀉湖，其水體相對較為平靜沉積形成含大量黃鐵礦、菱鐵礦結核的泥巖、砂質泥巖等細粒的沉積物，靠海一方水體相對較深，碎屑供應不豐富處則形成K0石灰?guī)r。隨古河流方向的不斷變遷，水動力逐漸減弱，障壁、瀉湖被充填、淤淺，經岸流、潮汐流、海浪沖刷和河流沉積的相互作用，海岸線方向由北東向轉為東西向。當發(fā)生由北向南的海退，在廣闊平坦的海濱平原上氣候濕潤，適宜植物生長，發(fā)育了大面積森林沼澤，持續(xù)泥炭沼澤化形成全區(qū)穩(wěn)定可采的15號煤層，由于處于濱海地帶，受海水潮汐的影響，故煤層含硫較高。2001-2201-2501-2802一線以南發(fā)生海侵終止了15號煤層的聚積，以北則因15號煤層覆水相對較淺，水體較為平靜，懸浮質或灰質沉積形成泥巖或泥灰質石灰?guī)r頂板，由于沉積基底的變化，形成地勢南高北低，其沉積厚度由南至北逐漸增厚的趨勢（圖3），待充填淤淺發(fā)生瀉湖化，繼續(xù)發(fā)生泥炭沼澤，該時期由于南部地勢較高，成煤作用不強，因此，14號煤層向南逐漸變薄尖滅，形成較穩(wěn)定局部可采煤層，其煤層尖滅線與古地理海岸線平行。之后大面積地接受以K2石灰?guī)r代表的大規(guī)模海侵，終止了14號煤層的聚積，結束本段的沉積。

3　結語

沁水煤田趙莊勘查區(qū)主要含煤地層太原組下段沉積環(huán)境為陸表海近岸帶的陸屑障壁—瀉湖體系，沉積相主要有障壁島、瀉湖、潮坪、潮道、沼澤和泥炭沼澤等環(huán)境。出現(xiàn)3次泥炭沼澤相形成煤層聚積環(huán)境，其中以廣闊平坦的海濱平原上發(fā)育持續(xù)泥炭沼澤，形成15號煤層厚度大分布廣，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層；14號煤層發(fā)育于中北部，南部尖滅，為較穩(wěn)定局部可采煤層；16號煤層僅在中南部東西向潮道兩側局部聚積，為不穩(wěn)定不可采煤層。煤層展布與沉積相的分帶性具有良好的一致性。

［1］武鐵山，等.山西省區(qū)域地質志［M］.北京：地質出版社，1989：140-173.

［2］程保洲，等.山西晚古生代沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律［M］.太原：山西科學技術出版社，1992：94-96.

［3］韓美蓮，王真奉，劉海燕，等.華北地區(qū)晚石炭世巖相古地理特征及聚煤規(guī)律研究［J］.中國煤炭地質，2013，25（12）：12-15.

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A

1004-5716（2016）06-0171-03

2015-06-10

2015-06-11

田志強（1962-），男（漢族），山西孝義人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質工作。