香山南麓侏羅系含煤特征分析及沉積背景探討

趙世軍+王磊+魏向成+謝變寧+閆麗佳+李濤

摘 要：香山南麓地區(qū)賦存有煤系地層，以往地質(zhì)工作將其定為中侏羅統(tǒng)延安組，屬山間盆地沉積區(qū)域。其在沉積巖相、沉積建造、聚煤規(guī)律等方面與周邊侏羅紀煤系賦存區(qū)域有一定的相似性，但也具有獨特性。隨著近年來勘查工作的不斷深入，研究人員對這一區(qū)域的沉積演化特征及其與其他區(qū)域的沉積關(guān)聯(lián)性也提出了諸多新的見解。擬通過香山南麓地質(zhì)背景、含煤特征分析探討其地層歸屬和盆地沉積背景。

關(guān)鍵詞：侏羅系；煤層；含煤特征；沉積背景

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.003

寧夏西部香山南麓地區(qū)煤炭資源早為前人所開采利用。20世紀50年代以來，石油、地質(zhì)、煤炭等部門所開展的相關(guān)工作將本區(qū)含煤巖系確定為中下侏羅統(tǒng)。2005—2007年，寧夏地質(zhì)局曾在該區(qū)域開展過煤炭資源普查工作，但未發(fā)現(xiàn)可觀資源量。直到2015年，新近完成的普查—勘探工作在香山南麓下流水一帶發(fā)現(xiàn)了一中型井田，并且在井田外圍圈定了一定范圍的資源潛力區(qū)。

寧夏構(gòu)造位置處于柴達木—華北板塊中南部，地處華北陸塊的鄂爾多斯地塊西緣、阿拉善微陸塊東南部和祁連早古生代造山帶交匯地區(qū)，經(jīng)過漫長不同方式的構(gòu)造變動，形成了較為復雜的構(gòu)造特征。

如圖1所示，香山南麓構(gòu)造位置處于阿拉善微陸塊騰格里增生楔衛(wèi)寧北山—香山弧形沖斷帶之香山褶沖帶，是一個有獨特活動特征的構(gòu)造帶，呈北西—北北西向弧形展布。褶沖帶主體為華北陸緣型奧陶系（天景山組、米缽山組、香山群），其次有泥盆系及石炭—二疊系、侏羅系、白堊系和新生界。燕山運動及喜馬拉雅運動致使沖斷席內(nèi)部構(gòu)造變形強烈，發(fā)育一系列線狀褶皺及次級推覆巖席。

2 香山南麓侏羅系巖性、含煤特征

2.1 巖性、含煤特征

香山南麓延安組巖性在垂向表現(xiàn)為上、下較粗，中間細，剖面上沉積小旋回發(fā)育，結(jié)構(gòu)清晰。在已控制的深度范圍內(nèi)，根據(jù)巖石成因標志、巖性、物性特征和宏觀沉積旋回特征，以沉積間斷面或較穩(wěn)定煤層的頂界面作為劃分標志，可將本區(qū)延安組劃分為5個巖性段，其中Ⅱ，Ⅲ巖段保存或揭露完整，Ⅳ，Ⅴ巖段部分被剝蝕，Ⅰ巖段地層揭露不全。對毎段各含相應的煤層進行自上而下的編號，現(xiàn)將各巖段特征自下而上分述如下。

2.1.1 延安組第I巖段（J2y1）

該段分布較為廣泛，以河流相沉積為主，巖性為灰白色中細粒砂巖、灰黑色粉砂巖、黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖、薄煤層和煤線，具有明顯的下粗上細的二元結(jié)構(gòu)河流相沉積層序特征。煤層集中于本段的上部，但含煤性差，但僅在西部地區(qū)見有分布較為局限的可采煤層1層，其他鉆孔均未見到可采煤層。

2.1.2 延安組第Ⅱ巖段（J2y2）

該段為湖泊三角洲相沉積體系，底部為灰白色中厚層狀中細粒砂巖，局部可見厚度3～5 m的中砂巖和小于2 m的粗砂巖，

夾薄層狀灰黑色泥巖或砂質(zhì)泥巖；中部砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖互層夾薄煤線，上部巖性大致同于中部，但煤層增多。該段分布范圍較大，含煤性差，含煤層及煤線5層，局部見有可采煤層1層。

2.1.3 延安組第Ⅲ巖段（J2y3）

該段為河漫灘岸后沼澤相沉積，由兩個典型的由下向上變細的河漫灘相—岸后沼澤相—牛軛湖相構(gòu)成，以岸后沼澤相為主體。底部以厚層狀灰白色細粒砂巖為主，局部地段漸變?yōu)橹辛；虼至Ｉ皫r；中部基本以中厚層狀灰色細砂巖與灰色粉砂巖、泥巖呈互層出現(xiàn)；上部以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖夾煤層組合為特征，多具微波狀層理和薄層水平層理；頂部為灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖夾煤層，厚度較穩(wěn)定。該段沉積穩(wěn)定，聚煤作用相比下部的Ⅰ，Ⅱ段更為強烈，含煤層及煤線10余層，其中較為穩(wěn)定、全區(qū)可采的中厚煤層1層。

2.1.4 延安組第Ⅳ巖段（J2y4）

該段沉積特征屬河漫灘岸后沼澤相沉積，下部巖性為灰白色中-厚層狀細粒砂巖或粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾薄煤層，向西部相變?yōu)橹辛Ｉ皫r；上部為薄層狀灰黑色粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖和煤，向上逐漸過渡為灰色粉砂巖與灰黑色泥巖互層，局部形成泥炭沼澤沉積。聚煤作用相比下部的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段更趨強烈，含煤層及煤線10余層，局部可采1層（2煤）。

2.1.5 延安組第Ⅴ巖段（J2y5）

本段為本區(qū)延安組頂部，河流沉積體系發(fā)育，泥炭沼澤相減少，標志著含煤巖系趨于結(jié)束，巖性特征為下部粉細砂巖與砂質(zhì)泥巖、泥巖互層夾薄煤層，中上部以淺灰色—黃褐色粉砂巖和黑色炭質(zhì)泥巖互層，局部可見細砂巖和煤線。

2.2 聚煤規(guī)律

香山南麓地區(qū)延安組的沉積環(huán)境可劃分為河流相沉積體系和湖泊三角洲沉積體系兩大類，并以前者占絕對優(yōu)勢。在沉積初期，受古地貌環(huán)境影響，河流對沉積基底沖刷較為強烈，底部存在較粗的滯留沉積，并且具有向上變細的垂向?qū)有?，頂部過渡為細的泛濫盆地沉積。河道變遷幅度較大，后期趨于穩(wěn)定，并且隨著河道的遷移，漫灘沼澤隨之擴展和延續(xù)，形成了具有開采價值的不穩(wěn)定煤層。隨著沉積作用的持續(xù)，早期的河流沉積體系演變?yōu)楹?三角洲體系，在穩(wěn)定廣闊的泥炭沼澤形成前的三角洲平原建設(shè)時期于分流間洼地局部即出現(xiàn)泥炭沼澤環(huán)境，形成局限的中厚煤層。

3 香山南麓侏羅紀煤系沉積背景探討

香山南麓與周邊較為分散的侏羅系沉積區(qū)域以及鄂爾多斯盆地西緣侏羅系在沉積特征方面存在許多相似之處，但也具有各自不同的特點：①在該區(qū)域目前尚未發(fā)現(xiàn)延安組頂?shù)捉缑妫歉鶕?jù)已有鉆探成果，其最大沉積厚度逾1 000 m；而鄂爾多斯盆地西緣侏羅系延安組最大厚度在500 m左右。②根據(jù)鉆探控制的情況所劃分的五個沉積旋回，與鄂爾多斯盆地延安組五個巖性段存在明顯差異，并且標志層不明顯。③香山南麓延安組產(chǎn)Clathropteris meniscidodes，Cycadocarpidiumerdmanni，Neocalamites carrerei和N.cf.carcinoides，它們都是我國晚三疊世南方型Dictyophyllum-Clathropteris植物群的代表屬種，顯示了較古老的色彩（據(jù)寧夏地質(zhì)調(diào)查院，2014）。④香山南麓區(qū)延安組煤層多而薄，與窯山、炭山地區(qū)較為相似，而鄂爾多斯盆地西緣煤層單層厚度普遍較大。

以往工作將香山南麓侏羅系及窯山、炭山等定為山間盆地沉積，但盤探3井、海參1井證實了侏羅系沉積范圍較大，而且從地層厚度來看山間盆地也難以形成如此大的沉積規(guī)模。近年來，許多學者也認為三疊紀至中侏羅世寧南-六盤山地區(qū)（包括香山南麓）及北部的賀蘭山地區(qū)與之東鄂爾多斯盆地屬同一沉積域。因含煤地層及煤層沉積特征和賦存規(guī)律受古構(gòu)造、古基底、古地理環(huán)境、古氣候條件、盆地邊緣古地形坡度和后期改造等多種因素所控制，而鄂爾多斯盆地及其西部諸多侏羅系分布區(qū)域處于多個構(gòu)造帶交匯部位，復雜的構(gòu)造變形史決定了復雜的構(gòu)造特征，特別是深大斷裂的展布可能是控制這一區(qū)域侏羅紀沉積格局的主要因素，如圖2所示。

對于香山南麓一帶延安組的沉積，筆者認為存在以下兩種可能：①香山南麓及六盤山盆地中心、窯山、炭山與鄂爾多斯盆地為同一沉積體系，并且香山南麓—海原一帶更為接近盆地沉積中心，沉積厚度較大。②在延安組沉積初期，香山南麓、炭山、窯山地區(qū)均為小型山間盆地，以河流相沉積為主，物源補給較為充足，而寧夏東部一帶存在的古隆起區(qū)將鄂爾多斯盆地與區(qū)內(nèi)其他山間盆地分隔，東西兩側(cè)沉積特征存在一定差異。隨著后期沉積作用的持續(xù)進行，沉積區(qū)域逐漸擴大，鄂爾多斯盆地成為巨型湖盆，并且形成多個沉積中心，香山南麓—海原一帶即為其中一個。

4 討論

鄂爾多斯盆地西緣和寧夏境內(nèi)的侏羅系是我國能源礦產(chǎn)的主要產(chǎn)出層位，蘊含著大量的煤炭、油氣、油頁巖、砂巖型鈾礦和頁巖氣等資源。目前寧夏境內(nèi)針對侏羅系含煤地層勘查程度較高，但是受各種因素影響，近年來地質(zhì)工作忽略了對于基礎(chǔ)地質(zhì)問題的深入研究，特別是對于侏羅系含煤地層的對比和劃分，仍然存在諸多疑點和不確定性，需要通過一定的技術(shù)方法探討其沉積關(guān)聯(lián)性，這對于我們更加深入地認識中國西部侏羅紀沉積特征和能源地質(zhì)勘查突破具有較大的意義，同時也為我們進一步研究侏羅紀以后中國地質(zhì)的演化提供一定的依據(jù)。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕