寧武煤田朔南礦區麻家梁井田含煤建造分析

孟建勇

（同煤浙能麻家梁煤業有限責任公司，山西 朔州 036000）

寧武煤田朔南礦區麻家梁井田含煤建造分析

孟建勇

（同煤浙能麻家梁煤業有限責任公司，山西 朔州 036000）

闡述了寧武煤田麻家梁井田含煤沉積建造的沉積環境、聚煤期的古地理背景，通過含煤建造的旋回結構分析了形成時沉積條件的周期性變化，陳述了含煤沉積建造中賦存煤層及其它礦產資源的賦存特征和分布規律。

沉積建造；古地理背景；旋回；礦產

麻家梁井田屬寧武煤田的一部分，位于寧武煤田的北端，為我國華北晚古生代石炭-二疊紀含煤沉積建造，聚煤期的古地理背景為多物源區，多河系圍繞的淺陸表海。當時我國北方的古大陸是陸表海的主要物源，穩定的大地構造條件，形成了寬緩的淺陸表海，本區成煤期的沉積體系自本溪組沉積，經太原組，山西組直到下石盒子組形成一總體海退序列。晚石炭世海水自東南方向侵入，南部海進速度快，往北逐漸變緩，北部又靠近陸源區，提供陸源碎屑物豐富，沉積速度快，因此沉積物總的為不斷上升，逐漸形成濱海沖積平原環境，有利于煤層的沉積。含煤建造的特征主要表現在巖石性質、沉積相、旋回結構三個方面，組成含煤建造的沉積巖主要是灰色、灰黑色、黑色和灰綠色，也有雜色的各種粒度的碎屑巖和粘土巖，并夾有石灰巖、燧石層等，此外還有鋁土巖、耐火粘土、油頁巖，黃鐵礦等，含煤建造常見的沉積相為陸相、過渡相和淺海相，含煤建造的旋回結構反映了其形成時沉積條件的周期性變化，陸相含煤建造大致可分為河流型旋回和湖泊型旋回，海陸交互相含煤建造大致分為濱海型旋回和三角洲型旋回，本區的含煤巖系為石炭系中統本溪組、石炭系上統太原組和二疊系下統山西組。

1 中石炭世本溪組

本溪組沉積環境以淺海潮下帶、濱海潮坪、潮坪沙壩為主的沉積，少量海灣瀉湖和沼澤、泥炭沼澤相，但這種沼澤在沉積過程中也不同程度受海水的影響。

第一旋回：從奧陶系頂面到分段灰巖底。主要巖性為砂礫巖，鐵鋁質巖和泥巖。鐵鋁層是本溪組底部層位穩定的巖層，其沉積原因和華北地臺其他地方一樣，是富含鐵鋁的風化殼被海水淹沒之后，Al2O3首先溶解進入海水中，Fe2O3則在弱還原條件下與海水中的CO3-2作用形成FeCO3，與鋁土質一起沉積了下來，鐵礦層由于海水的深淺變化，深水地區為黃鐵礦，淺水區形成菱鐵礦或赤鐵礦，向上逐漸過渡為水平層理的泥巖層，含黃鐵礦小結核，第一旋回沉積環境以淺海沉積為主，其次為水下沙壩和半咸水泥沼相沉積，起到填平補齊的作用。

第二旋回：從分段灰巖到本組頂部。巖性由灰巖、砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖和煤組成。在灰巖中含大量筳類、有孔蟲、腕足類、珊瑚和海百合莖等淺海生物化石，往上為黑色泥巖，含黃鐵礦小結核，含腕足類等化石，巖性中無巖屑，水平層理，為淺海環境沉積物，之后海水進一步變淺，沉積了水下砂體，一般為中粒，含2～3層海相薄層灰巖，分選較差，具河口沙壩沉積特點，含較多腕足類、雙殼類化石，向上為粉砂質泥巖，含植物根化石，之后沉積了厚度變化大不穩定的薄煤層，為一受海水影響的半咸水沼澤、泥炭沼澤環境。

第三旋回：從不穩定的薄煤層頂板到本組頂部。巖性有粉砂巖、粉砂質泥巖，沉積較穩定的粉砂巖、粉砂質泥巖夾灰巖透鏡體和砂體。泥巖含植物葉化石，灰巖中產腕足類、腹足類、海百合莖等淺海生物化石，砂巖中亦含腕足類、腹足類化石。本旋回沉積環境主要是潮坪、潮坪沙壩沉積。

2 晚石炭世太原組

太原組是弱障壁瀉湖潮坪和水下三角洲平原體系沉積，太原組沉積是在本溪組沉積環境的基礎上演化而來。K4砂巖以下的 5、6、8、9、11 號煤層硫分明顯增加，一般在1.5%～4.0%之間，以硫化鐵硫為主。這是因為太原組的煤層為濱海的咸水至半咸水環境中形成，硫化鐵含量較高。太原組大致由兩種沉積體系構成兩個旋回。

第一旋回：從太原組底到9號煤層頂。主要沉積相有瀉湖相、潮坪和潮道相、沼澤相。該旋回以11號煤層頂為界，分為下部以潮坪、潮道環境為主的亞旋回，和以瀉湖、潮坪為主的上部亞旋回。底部的K1砂巖為白色中細粒石英砂巖，石英含量85%左右，長石10%左右，以鉀長石為主，含粒狀海綠石，膠結物多為硅質，填隙物中有有孔蟲和骨針化石，層面具覓食跡，具交錯、波狀及水平層理。為三角洲前緣瀉湖、潮坪環境中形成的席狀砂體，厚度多在4 m左右，層位較穩定。其上巖性為粉砂質泥巖和中粒石英砂巖透鏡體，粉砂質泥巖中含雙殼類、腕足類、腹足類化石，頂部含植物根化石，沉積環境由沼澤相演變為泥炭沼澤相，沉積了厚度較大的11號煤層。之后再次發生海浸，本井田演變為瀉湖環境，沉積物以泥灰巖和砂質泥巖為主，產腕足類等化石碎片，保存不夠完好，本區缺少或有少量薄層砂巖，其特征為弱障壁或無障壁瀉湖沉積。此后海水退出，在此基礎上發育了潮坪后又演變為泥炭沼澤相，沉積了10號煤層，而后又沉積了厚度大而穩定的9號煤層。

第二旋回：從9號煤層頂部開始到太原組頂部結束，本區進入由潮汐影響的淺水三角洲體系。底部為三角洲前緣的泥質沉積，向上發育河口砂壩，再向上為支流間灣，其上發育天然堤，分流河道滯留沉積，邊灘，其上發育了厚度不大的煤層。該旋回又分為三個亞旋回，即8號煤層以下、6號煤層以下及5號煤層以下。各旋回大多顯示為自下而上正遞變粒序，根據本層段有許多類型的潮汐層理，說明當時受潮汐作用的影響較大。其中8號和9號煤層之間的地層以水下分流河道沉積為主，分流河道砂體在剖面上呈透鏡狀。在分流河道的基礎上發育了泥炭沼澤相，沉積了8號煤層。8號到6號煤層之間，沉積相以支流間灣，河口砂壩，分流河道和水下天然堤為主，自下而上主要沉積了8號煤層上部的厚層鋁土質泥巖和K2砂巖，K2砂巖之下發育厚層鋁土質泥巖一層，厚度0～10 m，淺灰色，塊狀，易風化破碎，主要成分為高嶺石，一般與上覆的K2砂巖呈明顯接觸，局部為沖刷接觸。K2砂巖呈淺灰色，為中細粒凝灰質巖屑砂巖或粉砂巖，正粒序，分選較差，泥質膠結，膠結疏松，具波狀或交錯斜層理。為三角洲前緣河口砂壩環境形成的砂體，厚度5～15 m。其上再次發育了沼澤形成6號煤層。6號到5號煤層之間為水下分流河道與分流間灣沉積，K3砂巖為灰色中粒砂巖。石英含量70%左右，長石8%，巖屑22%，硅質膠結，分選一般，具水平或緩波狀層理，厚度0～4m。5號煤層即是在分流間灣環境上發展起來的泥炭沼澤中沉積的。本段泥巖以6號煤層頂板海相黑色泥巖發育較好，以含大量同生菱鐵質結核，不含植物化石為特征，巖性細膩，俗稱海相泥巖，含舌形貝化石，局部相變為砂質泥巖，是本區良好標志層之一。

3 早二疊世早期山西組

山西組是水上三角洲平原和內陸曲流河沖積平原體系沉積，而從K4砂巖底開始是水下三角洲平原環境向水上三角洲平原環境過渡的起始點。山西組K4砂巖以上的2、3、4號煤層，原煤硫分都小于1%，一般為0.5%左右，以有機硫為主，煤層形成于陸相淡水環境，硫酸鹽少故硫化鐵少，致使煤層中全硫含量亦較低。山西組亦由兩種沉積體系構成兩個旋回。

第一旋回：從山西組底部K4砂巖至4號煤層頂板K5砂巖，K4砂巖為灰白色、含礫粗中細粒長石石英砂巖。石英含量21%～90%，長石5%～9%，巖屑15%～50%，硅質、泥質膠結，具楔狀、交錯及波狀層理，垂向上呈由粗到細的正粒序，橫向上呈厚薄相間的條帶狀。主要沉積相有：分流河道相、天然堤相、泛濫盆地相、決口扇相以及沼澤相，底部為砂礫沉積的滯留相，向上為邊灘，天然堤環境的中、細粒砂巖，再向上為泛濫盆地沉積，后又演變為泥炭沼澤相沉積了4號煤層，為一典型的分流河道沉積序列。由于成煤環境不夠穩定基底不平，故形成了厚度變化較大的4號煤層，厚度為2.32～13.42 m，夾矸層數、灰分變化亦較大。K5砂巖由灰白色、灰色含礫粗砂巖、粗中細粒砂巖組成。石英65%～93%，長石3%～9%，巖屑5%～25%，硅質膠結，具斜層理及交錯層理，正粒序，垂向上與K4砂巖有共性，橫向上砂體規模較K4砂巖為小，為典型的三角洲水上平原分流河道沉積。對其下的4號煤層有不同程度的沖刷影響。4號煤層受河流同生沖刷作用明顯，頂板砂巖巖性多變，并含有煤屑及炭化樹干，沖刷嚴重地段最上部兩層夾矸缺失，垂向上煤層呈槽型，為典型的淺水三角洲體系下形成的水上平原沉積環境。

第二旋回：從K5砂巖上部至山西組頂部，為由內陸多曲流河沖積平原體系構成。沉積相以分流河道相，泛濫盆地相為主，泥炭～泥炭沼澤相次之。基本由三個正粒序沉積亞旋回構成，巖層層序變化較大，構造復雜，顯示了沉積環境不穩定，聚煤期明顯變短，僅沉積了2～3層不可采且不穩定的薄煤層，頂底板巖性多為砂質泥巖和薄層中細砂巖。

Abstract:The paper presents the depositional environment of coal sedimentary formation of Majialiang mine field in Ningwu and paleogeographic background of coal-accumulating stage.By the analysis on cyclical variation of sedimentary condition through the cycle structure of coal-construction,the coal hosting in sedimentary formation and other mineral resources'hosting features and distribution laws are also discussed.

Keywords:sedimentary formation;paleogeographic background;cycle;mineral products

編輯：劉新光

Analysis on Coal Construction in Majialiang Mine Field of Suonan Mine Area,Ningwu

MENG Jian-yong

(Majialiang Coal Co.of Datong Coal Group and Zhejiang Energy Group,Suozhou Shanxi 036000,China)

P571;TD163

A

1672-5050（2010）08-0043-03

2010-05-07

孟建勇（1971—），男，山西左云人，大學本科，助理工程師，從事礦井地度與測量工作。