黃龍縣瓦子街-崾崄勘查區(qū)含煤地層特征及沉積環(huán)境分析

陳禹旭 張震 王曉聲

作者簡(jiǎn)介：陳禹旭（1984-），男，陜西咸陽(yáng)人，地質(zhì)工程師，主要從事煤田地質(zhì)工作。張震（1988-），男，河南南陽(yáng)人，學(xué)士學(xué)位，地質(zhì)工程師，主要從事煤田地質(zhì)工作。

摘 要： 通過(guò)對(duì)陜西省黃龍縣瓦子街-崾崄勘查區(qū)鉆孔巖心、測(cè)井曲線的巖石學(xué)和沉積相特征綜合分析，對(duì)該區(qū)含煤地層進(jìn)行了沉積環(huán)境和聚煤特征分析研究。研究表明：瓦窯堡組沉積景觀具有明顯的繼承性，區(qū)內(nèi)由下到上依次為河流沉積體系、湖泊沉積體系和湖泊三角洲沉積體系。受古氣候、古構(gòu)造及古地理因素的影響，造成區(qū)內(nèi)煤層層數(shù)多、厚度小、缺少厚煤層的特征。

關(guān)鍵詞： 黃龍縣;瓦窯堡組;沉積環(huán)境;聚煤特征

【中圖分類號(hào)】P618.11 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.289

0 引言

陜西省黃龍縣瓦子街-崾崄勘查區(qū)位于鄂爾多斯盆地南緣。三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組為本區(qū)的含煤地層，自下而上劃分為5個(gè)含煤層段，即第一～五段。第一段上部含1號(hào)煤層，第二段中部含2號(hào)煤層，第三段頂部含3號(hào)煤層，第四段底部含4號(hào)煤層、上部含5號(hào)煤層，第五段中部偶含1～2層煤層。3號(hào)煤層為區(qū)內(nèi)局部可采薄煤層，厚度0～0.70m;其余煤層在區(qū)內(nèi)沉積不穩(wěn)定，厚度0～0.41m，均為不可采煤層。

1 含煤地層特征

（1）瓦窯堡組一段（T3w1）

連續(xù)沉積于永坪組地層之上，屬河道相沉積，全區(qū)分布，地層厚度148.13～184.58m，平均厚度170.49m。巖性下部為灰色中、細(xì)粒砂巖夾灰黑色泥巖、粉砂巖，具波狀層理及水平層理;中上部為灰黑色砂質(zhì)泥巖，深灰色粉砂巖夾灰白色中、細(xì)粒砂巖、黑色泥巖及薄煤線，具水平層理和微波狀層理，含植物化石。

該段上部含不可采煤層1號(hào)。

物性特征：電阻率曲線幅值異常偏低，略高于基線;長(zhǎng)源距伽瑪以較高幅值反映，呈鋸齒狀變化;自然伽瑪曲線反應(yīng)平緩，無(wú)明顯起伏出現(xiàn);自然電位曲線反應(yīng)低于基線，反映平緩。

（2）瓦窯堡組二段（T3w2）

連續(xù)沉積于一段之上，屬河流、湖相沉積，全區(qū)分布，地層厚度130.73～212.49m，平均厚度173.82m。巖性為下部一套巨厚層灰色中、細(xì)粒砂巖夾深灰色粉砂巖，具波狀層理;中上部為深灰色粉砂巖、泥巖夾淺灰色細(xì)粒砂巖及多層薄煤線，具微波狀層理、斜層理及水平層理，含植物化石。

該段中部含不可采煤層2號(hào)，厚度0～0.25m。

物性特征：電阻率曲線一般反映平緩，中、細(xì)粒砂巖以高阻顯示;長(zhǎng)源距伽瑪以較高幅值反映，與電阻率曲線互為倒影，高、低相互對(duì)應(yīng);自然伽瑪曲線呈低幅值反映;自然電位曲線形態(tài)平緩，呈略低于基線的負(fù)異常反映。

（3）瓦窯堡組三段（T3w3）

連續(xù)沉積于二段之上，屬湖泊相沉積，區(qū)內(nèi)分布廣泛，南部遭受后期剝蝕，地層厚度34.48～37.66m，平均厚度36.07m。巖性以深灰色粉砂巖及細(xì)粒砂巖為主，次為深灰色泥巖及煤層，富含植物莖葉化石。

該段頂部含局部可采煤層3號(hào)，厚度0～0.70m，平均0.33m。

物性特征：電阻率曲線一般反映平緩;長(zhǎng)源距伽瑪曲線煤層及泥巖呈高異常;自然伽瑪曲線反應(yīng)平緩，在煤層處呈高異常;自然電位曲線形態(tài)平緩，異常上部高于下部。曲線在3號(hào)煤層位置呈低電阻率、高長(zhǎng)源距伽瑪、高自然伽瑪、負(fù)電位、形態(tài)呈多指狀、劍狀。

（4）瓦窯堡組四段（T3w4）

連續(xù)沉積于三段之上，屬湖泊三角洲相沉積，區(qū)內(nèi)分布廣泛，南部遭受后期剝蝕，區(qū)內(nèi)保留地層厚度10.38～57.22m，平均厚度38.38m。巖性以深灰色粉砂巖及細(xì)粒砂巖為主，次為灰白色中粒砂巖及煤層，具水平層理及波狀層理，富含植物化石。

該段地層含煤0～8層，均為不可采煤層，其中5號(hào)煤層位該段地層上部，厚度0～0.41m，平均0.27m，下距4號(hào)煤層16.37～49.08m，平均32.25m;4號(hào)煤層位于該段地層底部，厚度0～0.32m，平均0.21m，下距3號(hào)煤層2.67～9.38m，平均5.69m。

物性特征：電阻率曲線一般反映平緩，細(xì)粒砂巖以高阻顯示;長(zhǎng)源距伽瑪曲線與電阻率曲線高、低相互對(duì)應(yīng);自然伽瑪幅曲線大部分反映低平，在煤層處出現(xiàn)較高幅度值反應(yīng);自然電位呈略低于基線的負(fù)異常反映。

（5）瓦窯堡組五段（T3w5）

連續(xù)沉積于四段之上，屬湖泊三角洲相沉積，區(qū)內(nèi)分布廣泛，南部遭受后期剝蝕，區(qū)內(nèi)保留地層厚度13.09～55.00m，平均厚度27.92m。巖性以深灰色泥巖、粉砂巖為主，次為同色細(xì)粒砂巖，底部巖性一般為厚～巨厚層狀淺灰色中、細(xì)粒砂巖，成份以石英為主，巖屑及暗色礦物次之，分選好，次圓狀，局部裂隙發(fā)育，裂隙面充填方解石薄膜。

該段地層中部偶含1～2層煤層，厚度0.20～0.25m。

物性特征：電阻率曲線變化明顯，中、細(xì)粒砂巖以高阻顯示，粉砂巖及泥巖以低阻顯示，呈多峰林立的形態(tài);長(zhǎng)源距伽瑪曲線與電阻率曲線高、低相互對(duì)應(yīng);自然伽瑪曲線反應(yīng)平緩，呈低幅值反映;自然電位曲線形態(tài)平緩，趨于基線。

2 含煤地層沉積環(huán)境

三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組屬陸相沉積體系，發(fā)育河流沉積體系、湖泊三角洲沉積體系和湖泊沉積體系?？辈閰^(qū)瓦窯堡組主要為湖泊體系，各段沉積環(huán)境較為簡(jiǎn)單，總的沉積景觀具有明顯的繼承性。從垂向上看，第一段以河流體系為主，第二、三、四、五段以湖泊、湖泊三角洲體系為主。

（1）第一段沉積環(huán)境

該段是在下覆永坪組準(zhǔn)平原化的基礎(chǔ)上沉積的，沉積環(huán)境以河流體系為主，在沿分流河道狹窄的發(fā)育不好的堤岸處，形成不可采的1號(hào)煤層。巖性以灰色中、細(xì)粒砂巖及灰黑色泥巖、粉砂巖為主，偶含薄煤線。

（2）第二段沉積環(huán)境

由于河水流量的增大以及前期河流的夷平作用，湖侵體系分布廣泛，致使本段以湖泊沉積為主，在濱淺湖淤淺沼澤處，形成不可采的2號(hào)煤層。巖性以灰色中、細(xì)粒砂巖及深灰色粉砂巖、泥巖為主，含多層薄煤線。

（3）第三段沉積環(huán)境

該段湖區(qū)范圍擴(kuò)大，而河流作用減弱，以湖灣沼澤和濱淺湖淤淺沼澤沉積為主，發(fā)育局部可采的3號(hào)煤層。巖性以深灰色粉砂巖及細(xì)粒砂巖為主，次為深灰色泥巖及煤層。

（4）第四段沉積環(huán)境

該段湖泊范圍周期性擴(kuò)張，以湖泊三角洲沉積為主，在三角洲平原沼澤發(fā)育多層薄煤層，含4、5號(hào)煤層，均不可采。巖性以深灰色粉砂巖及細(xì)粒砂巖為主，次為灰白色中粒砂巖及煤層。

（5）第五段沉積環(huán)境

該段湖泊逐漸萎縮并消亡，河流作用增強(qiáng)，以湖泊三角洲沉積為主。巖性以深灰色泥巖、粉砂巖為主，次為同色細(xì)粒砂巖，偶含1～2層薄煤層。

3 聚煤特征分析

3.1 聚煤規(guī)律

勘查區(qū)瓦窯堡組地層厚度309.50～540.69m，平均厚度408.20m，在靠近盆地中心的西北部含煤地層厚度較大，煤層也比較發(fā)育，在接近盆地邊緣的南部及東部含煤地層厚度變薄，含煤性差。含煤地層在不同地段遭受到不同程度的沖刷和剝蝕，從北西到南東剝蝕作用由弱變強(qiáng)。

勘查區(qū)瓦窯堡組含煤達(dá)10余層，單孔見(jiàn)煤總厚度0.28～3.24m，平均1.29m。區(qū)內(nèi)僅3號(hào)煤層在勘查區(qū)中部的小寺莊～土地廟溝一帶存在可采區(qū)段，為局部可采煤層，其余均為不可采煤層。

形成煤層層數(shù)多主要是受構(gòu)造因素控制，即瓦窯堡組沉積時(shí)地殼升降運(yùn)動(dòng)十分頻繁，導(dǎo)致湖水頻繁進(jìn)退，而且進(jìn)退的時(shí)間較短，造成煤層層數(shù)多，厚度小，缺少厚煤層。

3.2 控煤因素分析

（1）古氣候與古植物對(duì)聚煤作用的控制

氣候條件不僅控制著大氣降水，而且控制著地表水的蒸發(fā)，以及陸表風(fēng)化作用、集水區(qū)的土壤性質(zhì)和植被發(fā)育等情況，從而控制著河流與湖泊的沉積環(huán)境、沉積特征和煤層發(fā)育。

瓦窯堡組沉積期間以溫暖～濕潤(rùn)氣候?yàn)橹?，氧化作用較弱，但變化相對(duì)比較頻繁，這種氣候不利于長(zhǎng)時(shí)期聚煤作用的發(fā)生，因此煤層發(fā)育層數(shù)雖多但薄。

（2）古構(gòu)造對(duì)聚煤作用的控制

為勘查區(qū)控制聚煤的主要因素，瓦窯堡組沉積時(shí)地殼的垂直升降運(yùn)動(dòng)十分頻繁，表現(xiàn)為湖泊水體的頻繁進(jìn)退，而且周期較短，造成煤層層數(shù)多、無(wú)厚煤層發(fā)育的特征。沉積環(huán)境因素也控制著富煤帶的空間展布，富煤帶主要發(fā)育于三角洲平原區(qū)和廢棄河道，局部發(fā)育于湖灣或淺湖淤淺之后的沼澤環(huán)境。

（3）古地理對(duì)聚煤作用的控制

瓦窯堡組煤層主要發(fā)育在河流、三角洲和湖灣環(huán)境。沉積早期，其沉積環(huán)境由河流向湖泊～三角洲逐漸過(guò)渡，富煤帶由河流洪泛平原沼澤逐漸向三角洲平原過(guò)渡，一直延伸到三角洲前緣的近岸位置。沉積中期，湖泊范圍周期性擴(kuò)張，三角洲平原沼澤成為了該時(shí)期最主要的聚煤地區(qū)。沉積后期，湖泊逐漸萎縮并消亡，三角洲平原沼澤以及逐漸淤積變淺的湖灣成為了最有利的成煤環(huán)境，隨著湖泊的逐漸萎縮，河流洪泛平原沼澤成為了最主要的成煤環(huán)境。

4 結(jié)論

（1）陜西省黃龍縣瓦子街-崾崄勘查區(qū)含煤地層為三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組，自下而上劃分為5個(gè)含煤層段，即第一～五段。3號(hào)煤層為區(qū)內(nèi)局部可采薄煤層，其余煤層均為不可采煤層。

（2）瓦窯堡組屬陸相沉積，主要為湖泊體系，沉積景觀具有明顯的繼承性。從垂向上看，第一段以河流體系為主，第二、三、四、五段以湖泊、湖泊三角洲體系為主。巖性以深灰色粉砂巖及細(xì)粒砂巖為主，含多層薄煤層。

（3）古構(gòu)造為勘查區(qū)控制聚煤的主要因素，瓦窯堡組沉積時(shí)地殼的垂直升降運(yùn)動(dòng)十分頻繁，表現(xiàn)為湖泊水體的頻繁進(jìn)退，而且周期較短，造成煤層層數(shù)多、無(wú)厚煤層發(fā)育的特征。

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