华北晚古生代含煤地层分析

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1、华北晚古生代含煤地层分析张帅摘要：根据内陆表海盆地特征，运用层序地层分析的原理，对华北石炭二叠纪含煤地层进行了层序地层单元划分，建立了层序地层格架。根据对其进行多重划分研究，揭示了岩石地层单位的穿时普遍性。并简要介绍了煤系地层中的火成岩侵入体。关键词：华北盆地晚古生代含煤地层火成岩1华北石炭二叠纪含煤地层单元划分层序地层学是当代沉积学具有重要进展的领域之一，是在沉积学发展中具有全面影响的学科，它为沉积盆地充填研究提供了较前阶段更为完善的一套理论和方法体系[1-3]。现有的层序地层分析方法与模型源于北美边缘海盆地，那里的构造

2、属被动大陆边缘条件。然而在板内构造条件下的内陆表海盆地，其地质结构和特征却完全不同。因此，对层序地层分析方法只能借鉴，不能作为普遍模式套用。鉴于华北石炭二叠纪内陆表海含煤盆地的地质特征及影响层序地层分析方法的若干因素，我们采取了不同于北美学者的工作方法。这些因素是1.煤田钻探工程十分密集，地表剖面多出露完好且可以在大范围内连续追踪。2.含煤岩系属薄互层沉积，不同于被动大陆边缘厚度大的进积单元。3.煤系中可作为标志层的地震反射层薄，且物性差别小，因此层序界面或许多小层序界面在地震剖面上反映不明显。4.未被识别的不整合面往往通

3、过详细的编图能够发现。武法东[4]等利用千余口钻井资料、百余条地表剖面、在相当大的范围内对主要海相层进行了追索和对比；以宏观沉积学研究为主,并充分运用生物地层学工作方法和资料，通过编制大量不同区域的对比网络图，将华北盆地晚古生代本溪组-下石盒子组划分为三个层序、九个小层序组、23个小层序。层序Ⅰ包括本溪组、晋祠组以及太原组底部的煤层，可划分为三个小层序组。小层序组1相当于本溪组下段，仅分布于盆地东北部的本溪，复洲湾至唐山一带及盆地东南部的淮北、徐州、临沂一带，其厚度及灰岩发育情况变化很大。在徐州与涡阳一带，可分为A、B两个

4、小层序。小层序组2相当于本溪组上段。分布于除盆地南部边缘之外的广大地区，由3个小层序组成。小层序C大范围内直接覆于下古生界平行不整合面之上,以铁铝质泥岩沉积为主。河南、山西等地发育了规模大品质优的山西式铁矿和G层铝土矿。小层序D、E的充填样式相似，底部为灰岩，其上以滨岸平原沉积为主，表现为向上变浅的加积序列。两者相比，前者灰岩分布局限，大致在盆地中部呈东厚西薄带状分布，而后者灰岩分展的海侵过程。小层序组3由3个小层序组成。小层序F以底部发育粗碎屑沉积（晋祠砂岩)为特征，顶部有分布范围局限的薄煤层。小层序G底部为灰岩，厚度小

5、，仅分布于盆地北部；顶部在盆地北缘较大范围内发育了有工业价值的煤层。小层序底部灰岩（扒楼沟、吴家峪、下架灰岩及唐山K6灰岩）的分布范围扩大。之上，在盆地北缘为河流沉积体系及小型三角洲沉积体系，其余以碎屑滨岸沉积为主。顶部在相当大的范围内稳定发育了厚-巨厚煤层。究其原因，除有利于沼泽发育的滨岸环境外，还与“翘板”式的构造变化[5]，即层序Ⅰ时海域位于盆地中-北部，而层序Ⅱ开始形成时海域迁移到盆地中南部有关。层序Ⅱ包括太原组与山西组。根据沉积作用的阶段性和海侵作用的规模、频度，可进一步划分为四个小层序组和9个小层序。小层序组4

6、由3个小层序构成，总体表现为进积型叠加形式。小层序Ⅰ底部为灰岩，自盆地东南（L1、L2)灰岩向北西(庙沟灰岩)厚度减小，并最终尖灭于河东煤田的桥头及宁武煤田的平朔矿区等地。与海侵同期及稍后的沉积，在盆地北部为典型的河流体系，至盆地中部和南部为三角洲体系或碎屑滨岸沉积体系。小层序J底部灰岩（豫东L3、太原毛儿沟灰岩)分布范围扩大，最终尖灭于准旗煤田南部巨厚的6号煤中；上部沉积与小层序Ⅰ相近。小层序组5包括二个小层序。小层序L底部灰岩（太原西山斜道灰岩及相当层位）代表了一次较大规模的海侵。上部的河流沉积体系由北向南大范围推进至

7、太原西山一线。再向南则为三角洲沉积或滨岸带沉积。小层序M底部灰岩（相当于东大窑期沉积）也代表了一次规模较大的海侵，至宁武附近尖灭。该小层序上部广泛发育的河流沉积体系向南延伸到太原西山煤田以南。至沁水煤田主要为三角洲沉积，而在豫西、豫北主要为滨岸碎屑潮坪沉积[5]。与小层序J、K、L及M底部同期的沉积在盆地北部准旗、大同、兴隆等地为厚-巨厚煤层。小层序组6由两个小层序组成。小层序组的顶部，在盆地的中北部形成了重要的工业煤层，代表了一次较广泛的聚煤作用阶段。小层序组7是山西期最后阶段的产物。下部小层序P的海侵相当于舌形贝页岩(

8、太原西山)、附城灰岩（晋东南）；上部小层序Q之海相层相当于铁磨沟灰岩（太原西山）、小东沟灰岩（晋东南）。各小层序顶部都有重要煤层形成。该小层序组的相带分布大幅度向盆地南东迁移。层序Ⅲ主要由下石盒子组的两个小层序组构成。由于海域的退出，层序Ⅲ缺少海相沉积。小层序组的划分与聚煤作用周期一致，即与煤组一致。小