【摘 要】為查明同忻井田石炭二疊系含煤沉積環(huán)境，掌握井田內(nèi)煤層賦存規(guī)律，以沉積學、地層學等相關理論為指導，結(jié)合井田內(nèi)鉆孔資料，研究石炭二疊系巖石學特征，沉積環(huán)境及演化，查明了井田內(nèi)早石炭世本溪組、晚石炭世太原組和早二疊統(tǒng)山西組含煤沉積環(huán)境，本溪組為一套瀉湖-潮坪-三角洲沉積體系，太原組為三角洲沉積體系，山西組為河床-河漫灘沉積體系，其中三角洲是聚煤的最佳場所，形成了3-5#特厚煤層。

　　【關鍵詞】sci論文,沉積環(huán)境,賦存規(guī)律,本溪組,太原組,山西組

　　引言

　　同忻井田位于大同煤田北東部，井田內(nèi)賦存晚古生代石炭-二疊系和中生代侏羅系兩套含煤建造，其中侏羅系煤層經(jīng)過多年開采已逐漸趨于枯竭，下部晚古生代石炭二疊系煤層開采已提到議事日程。同忻煤礦是同煤集團第一批批準延伸開采石炭二疊系煤層的礦井，礦井2007年建井，2010年投產(chǎn)，設計產(chǎn)量1000萬 t/a。研究井田內(nèi)含煤地層沉積環(huán)境是礦井晚古生代煤層研究、開采的關鍵所在。沉積環(huán)境不僅控制沉積物的形成而且直接影響含煤地層的成煤作用。

　　本文綜合分析井田鉆孔資料，對井田晚古生代石炭二疊紀含煤地層的沉積環(huán)境、演化特征及聚煤規(guī)律進行了歸納總結(jié)。

　　1 區(qū)域地質(zhì)背景

　　大同煤田位于天山-陰山緯向構(gòu)造帶的南側(cè)，新華夏系第三隆起帶的北端。西鄰呂梁經(jīng)向構(gòu)造帶的西石山脈，東與新生代斷陷盆地-大同盆地接壤。

　　往東則屬于祁呂賀山字形東翼弧形構(gòu)造，左行斜列的六棱山脈、恒山山脈和五臺山脈隆起;南與洪濤山毗鄰。再往南為新華夏系北北東向的寧武向斜。大同向斜、寧武向斜組成了一個北東向“S”型構(gòu)造。

　　2 井田地質(zhì)概況

　　同忻井田位于大同煤田北東部。屬大同向斜的東翼。基本構(gòu)造形態(tài)為一走向N10-50°E，傾向北西，東高西低的單斜構(gòu)造。地層傾角一般為3-10°，東南及南部靠煤層露頭處地層陡峭，傾角一般為30-80°，局部直立、倒轉(zhuǎn)，向西北方向很快變?yōu)槠骄?即向井田內(nèi)水平距離約1000m，地層傾角變緩)。

　　3 含煤地層

　　大同煤田下煤系含煤地層為石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。

　　地層系統(tǒng) 華北地層分區(qū)

　　上覆地層 下石盒子組

　　下二疊統(tǒng) 隆林階 山西組

　　上石 逍遙階

　　炭統(tǒng) 達拉階 太原組

　　本溪組

　　下伏地層 馬家溝組

　　(1)本溪組

　　井田內(nèi)普遍賦存。受下伏奧陶系馬家溝組喀斯特地形的影響，地層呈不均勻形態(tài)。井田最厚為1106號鉆孔42.32m，最薄2302號孔為11.26m，平均厚23.81m。本組雖厚度分布不均，但在走向上或傾向上的沉積層位均較穩(wěn)定。最底部為鋁土質(zhì)泥巖和呈雞窩狀形態(tài)的山西式鐵礦層，中、上部常含1-2 層石灰?guī)r或泥灰?guī)r，其中靠下部一層較為穩(wěn)定，定為標志層K1。本組與太原組相比，含煤性較差，個別地段含有1-2層煤線。

　　(2)太原組

　　本組沉積韻律較為清楚，一般由粗粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖(炭質(zhì)泥巖)、煤組成一個完整的沉積層序。粉砂巖、砂質(zhì)泥巖多為灰、深灰或黑灰色，結(jié)構(gòu)致密，層理清晰。泥巖、炭質(zhì)泥巖為灰黑色或黑色，呈薄層狀且含較多植物化石。地層在井田內(nèi)的變化趨勢為南厚北薄，東厚西薄，最厚為1106號孔，賦存厚度92.46m，最薄普21號孔為13.44m，平均厚72.39m。縱觀大同煤田的太原組分布，在左云、十里河、云岡一線以北剝蝕尖滅，這主要受北部內(nèi)蒙古陸的明顯制約所致。本組共含煤10余層，井田3-5、8號為主要可采煤層，其它煤層零星賦存。

　　(3)山西組

　　本組在井田內(nèi)北部受內(nèi)蒙古陸的制約未接受沉積，南部大范圍只發(fā)育于井田中部，并呈東-西向展布。最厚為永6號鉆孔達75.37m，平均厚23.41m。本組為陸相含煤建造，共含煤4層，僅中、下部的山4號煤層在井田內(nèi)較發(fā)育，局部可采，其余為零星賦存。下部為一套河床相粗粒砂巖，含礫粗砂巖等粗碎屑巖體，最下部一層在井田較為穩(wěn)定，厚0.40-26.56m，平均厚6.11m，定為標志層K3。

　　4 沉積環(huán)境分析

　　(1)本溪組

　　第Ⅰ旋回：巖性為褐紅色，褐色鐵質(zhì)泥巖，灰白色鋁土巖及灰白色泥巖、砂質(zhì)泥巖。泥巖主要由石英碎屑、云母碎片組成，并含有有機質(zhì)填隙物為碳酸鹽及粘土，生物碎屑為蜓、腕足類碎片，沉積相為瀉湖-潮間坪相。

　　第Ⅱ旋回：由灰色石灰?guī)r(K1)、灰白色粉砂巖、粗粒砂巖組成。石灰?guī)r成份以粉晶方解石和生物碎屑為主，含蜓、有孔蟲、腕足類碎片，沉積相為淺海碳酸鹽相-潮間坪相-遠砂壩相。

　　第Ⅲ旋回：巖性為灰黑色、灰白色細粒砂巖及中粒砂巖。成份主要由石英、巖屑構(gòu)成，填隙物為粘土、碳酸鹽，并見有少量有機質(zhì)碎片及黃鐵礦結(jié)核。沉積相為瀉湖-海灣相-遠砂壩相。

　　(2)太原組

　　第Ⅰ旋回：由灰白色粗粒砂巖、細粒砂巖、灰黑色粉砂巖及8號、9號煤組成。巖石成份主要為石英、巖屑、高嶺土和云母，以及少量鋁土礦、褐鐵礦，分選差，雜亂堆疊。膠結(jié)物為泥質(zhì)高嶺土。巖相為河漫相-三角洲相-沼澤相-泥炭沼澤相。

　　第Ⅱ旋回：巖性由灰白色粉砂巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖、深灰色高嶺質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖及灰白色細砂巖組成。砂巖成份主要由石英、巖屑構(gòu)成，膠結(jié)物為泥質(zhì)和有機質(zhì)。巖相為河漫相-湖泊相-泥炭沼澤相-湖泊相。

　　第Ⅲ旋回：巖性由灰白色含礫粗粒砂巖、中粒砂巖、黑色炭質(zhì)泥巖、深灰灰色高嶺質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色細粒砂巖及1號、2號、3-5號和6號煤組成。碎屑巖成份主要為石英和巖屑，膠結(jié)物為泥質(zhì)或鋁土質(zhì)。泥巖成份由高嶺土或黑色炭質(zhì)構(gòu)成。巖相為三角洲相-沼澤相-泥炭沼澤相-決口扇相。

　　(3)山西組 　　第Ⅰ旋回：由灰白色含礫粗粒砂巖、粗粒砂巖、中粒砂巖、灰黑色泥巖及山4煤組成。碎屑巖成份以石英為主，含有泥質(zhì)巖屑以及中、酸性長石，填隙物主要為粘土雜基和少量碳酸鹽膠結(jié)物。泥巖由粘土和粉砂級碎屑組成，其中粘土以高嶺石為主，碎屑主要為石英，并見有少量云母碎片，另外還見有絲炭化的有機質(zhì)。巖相為河床相―河漫灘―沼澤相―泥炭沼澤相。

　　第Ⅱ旋回：由一套灰白色粉、細砂巖及山2、山3煤、灰白色中粒砂巖組成。巖石成份以石英和高嶺石為主，大多都含有絲炭化的有機質(zhì)以及細小的碳酸鹽顆粒。填隙物為碳酸巖膠結(jié)物和粘土雜基。巖相為河漫相―沼澤相―泥炭沼澤相。

　　5 沉積演化和聚煤規(guī)律

　　大同含煤盆地發(fā)育在華北克拉通聚煤的北側(cè)，陰山隆起帶的南側(cè)，沉積、發(fā)展演化受華北克拉通盆地基底及北側(cè)興蒙-陰山造山帶影響，自奧陶紀后期至早石炭世上升為剝蝕區(qū)，地面經(jīng)長期準平原化，在古風化殼上堆積了不規(guī)則團塊狀褐鐵礦及松散粘土(山西式鐵礦)，晚石炭世受西伯利亞板塊與華北板塊陸-陸碰撞，盆地隨同整個華北地塊發(fā)生坳陷并接受沉積。井田在中石炭本溪早期開始進入了瀉湖潮坪沉積環(huán)境演化階段，巖性以鐵質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖為主;本溪中期，受一次規(guī)模較大海侵影響，井田接受了碳酸鹽沉積，形成K1灰?guī)r;本溪晚期，海退作用發(fā)生，井田處于三角洲環(huán)境，以三角洲平原分流河道相沉積為主，局部為短期的泥炭沼澤環(huán)境，形成1-2層煤線(703號鉆孔)。太原早期，繼續(xù)接受三角洲平原分流河道沉積(K2砂巖)，后期因河道逐漸淤積，發(fā)生大面積泥炭沼澤化，形成可采8#煤層;太原中期，整個三角洲平原發(fā)生泥炭沼澤化，形成礦井可采，穩(wěn)定，巨厚的3-5#煤層;太原晚期從三角洲沉積環(huán)境演變?yōu)殛懴喹h(huán)境。早二疊世山西期，本區(qū)進入陸相曲流河環(huán)境演化階段。

　　6 結(jié)論

　　同忻井田晚古生代石炭-二疊系含煤地層沉積主要經(jīng)歷了瀉湖潮坪、三角洲、陸相河流三大沉積環(huán)境演化過程。本溪期地殼開始緩慢下降、海水入侵，形成海陸交互相含煤沉積，直接覆蓋于中奧陶統(tǒng)的侵蝕面上，形成了一套瀉湖 -潮坪-三角洲沉積體系，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖為主夾薄層灰?guī)r。晚石炭太原期形成了三角洲沉積體系，早期巖性以粗砂巖、細砂巖、粉砂巖為主，砂質(zhì)泥巖次之，層段頂部形成8#可采煤層;中期以粉砂巖、細砂巖、砂質(zhì)泥巖為主夾薄煤層;晚期以中、細砂巖及3-5#煤層為主，該時期對泥炭沼澤的堆積極其有利，為成煤作用的關鍵時期，沉積了3-5#特厚煤層。早二疊世主要為河床-河漫灘沉積體系，這一時期沉積層含砂率高，砂巖粒度變粗，層段底部為含礫粗砂巖(K3)，砂體側(cè)向連續(xù)性較好，交錯層理發(fā)育。

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