冀西北中侏罗世早期盆地沉积环境聚煤特征和找煤方向探析

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1、冀西北中侏罗世早期盆地沉积环境聚煤特征和找煤方向探析【摘要】笔者通过对冀西北中侏罗世早期盆地已知煤炭资源赋存状态，以及已有地质勘查成果的分析研究，认为该区是在水动力较强的条件下，物质沉积速度较快沉积环境，在盆地边缘以及特定部位较有利于煤的聚集，为下一步的找煤工作提出了一种思路。【关键词】冀西北；沉积环境；沉积体系链；交角构造;找煤方向1盆地地质概况冀西北地区侏罗世聚煤盆地，在大地构造位置上属于中朝准地台（121）内蒙台背斜（1121）的土城子台拱（III21）和台凸（IV22）上。研究区包括忠义凹陷（V21）、兰城子凸起（V22）、土城子凹陷（V23）和二泉井凸起（V24）的部

2、分地区（见图l）o下花园组地层，在区内被第四系地层广为覆盖，地表出露面积不大，自下而上可分为下、中、上三段。下段（J2xl）（底部砾岩段）：主要由砾岩、砂砾岩及粗砂岩组成，砾石成分主要为花岗岩、变质岩和石英岩等。厚度16米。中段（J2x2）（主要含煤段）：下部为灰白色细砾岩、砂质砾岩、粗砂岩夹少量灰黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩等,含不可采煤层1〜6层。上部岩性为灰色泥岩、粉砂岩、砂岩夹灰白色砾岩，含不稳定煤层6〜18层，可采1〜3层。厚度380米。上段（J2x3）（杂色含煤段）：以紫红色、灰绿色细砾岩、砂质砾岩和粗砂岩为主，夹灰、深灰色粉砂岩、砂质泥岩和炭质泥岩等。含煤1〜6层

3、，3层局部可采。厚度40米。2控盆构造通过对聚煤盆地内地层现状研究后认为：聚煤盆地内存在着两个向斜构造，一个背斜构造。即忠义向斜、土城向斜,两向斜中间为兰城子背斜。这些背斜和向斜实际上是一些隆起（背斜）和断陷（向斜）组成，隆起和断陷由正断层所分割。区内还有一些次一级走向NS的隆起和断陷，这些隆起和断陷与走向走向NEE的隆起相交，构成交角构造。3含煤盆地沉积环境与沉积体系聚煤盆地煤系地层的岩性特征：根据岩性、岩相、含煤性等特征，将聚煤盆地下花园组地层划分为三段:下花组下段（J2xl）：主要由砾岩、砂砾岩及粗砂岩组成。砾石成分以花岗岩、变质砂岩、石英岩为主，其分选、磨圆差，杂基多为

4、泥质、凝灰质。底部普遍有薄层残积角砾岩，垂向层序向上变细，中厚层状，均匀层理。平均厚度16m,最大厚度23m。下花园组中段(J2x2)：下部由三角州一滨浅湖相沉积组成。岩性以灰色、浅灰色砂岩、泥岩、砂质泥岩为主，夹黑色碳质泥岩及煤层。含少量蕨类植物化石及大量炭化植物碎屑。砂岩颗粒成分多为石英、长石及火山岩、石英岩、燧石等岩屑，分选中等，多呈次圆状一次棱角状。波状层理，平行层理及透镜状层理。粉砂岩、泥岩中常夹有菱铁矿结核及菱铁矿微晶，水平纹理及波状层理发育。本段含煤数层，其中5号煤为主要可采煤层，煤厚一般3〜6m,结构简单，有时夹一层夹歼。盆地靠近古陆隆起处，岩石由颗粒较粗、分选

5、和磨圆较差的冲积物组成。远离古陆隆起边缘，沉积岩相由河流相过渡到三角州相岩石组合，再向沉积中心为滨浅湖相沉积。盆地下沉与堆积保持基本平衡时，三角州平原相泥炭沼泽与浅湖相泥炭沼泽联成一片，沉积了稳定性较好的5号煤层。本段平均厚度180m。下花组上段(J2x3)：由紫色、夹灰绿色砂砾岩、砂质泥岩及泥岩组成。颗粒分选磨圆均较差，表现为气候炎热,地形高差大，物源充足，水动力条件较强的冲洪积体系。平均厚度140m。4煤系砂岩粒度概率曲线特征据对聚煤盆地张纪矿区3个钻孔25个代表性样品分析,本区砂岩粒度概率曲线类型大致可分为：二段型、三段型和弧型等三种。二段、三段型曲线的岩性粒度跨度较大，

6、由细砂岩至粗砂岩。一般粗砂岩的A总体的斜率为58°〜69°,分选性差；中细砂岩的斜率大于70°,分选性较好。大约有80%的曲线，其A、B总体以过渡关系相接，过渡带宽0.6〜1.5,这一过渡性质是快速堆积的表现。C总体的含量一般小于1%,其岩性大多属细中粒砂岩。弧型曲线的样品为粗砂岩和含砾粗砂岩，由A、B、C三个总体以过渡关系组合而成，平均斜率50°左右，反映了沉积介质的高密度流性质。总之,本区砂岩的粒度概率曲线基本上反映了较强水动力条件下的快速堆积。5煤系沉积组合一沉积体系链通过对聚煤盆地沉积环境分析，说明沉积盆地沉降速度快，沉积物是在较强水动力条件下的快速堆积而成。煤的形成需

7、要持续平衡的稳定环境，盆地中的较强水动力条件下的快速堆积，是不利于煤富集的；通过对沉积体系链的研究，在三角洲两侧是沉积体系横向发展地段，也是泥炭沼泽易于形成地带。煤容易聚集的地带是沉积盆地的边缘一三角洲辫状河两侧沉积体系横向发展地段。沉积盆地边缘地段是有利聚煤的区域。沉积中心，不是煤聚集中心。6隆起带的相交处的沉降区有利于煤的富集通过以上分析，沉积盆地边缘地段是有利聚煤的区域。在沉积盆地边缘拐角处，实际是两个隆起带的相交处的沉降区，我们把两个近于垂直的褶皱带或者断裂带相交处围绕的基底下沉区，