紅花爾基含煤盆地沉積環境分析

摘要：紅花爾基盆地位于海拉爾盆地群東南部，白堊系下統大磨拐河組、伊敏組為主要含煤地層。紅花爾基盆地為大型斷陷型含煤盆地，盆地的總體走向近北北東向。早白堊紀持續穩定的盆緣同沉積斷裂活動與沉積補償相對平衡，在長期溫暖潮濕的氣候條件下，形成了巨厚的煤層。盆地內的沉積巖層具明顯的旋回特征，反映了在區域地質背景下盆地沉積演化的歷史。

關鍵詞：紅花爾基 含煤盆地 沉積環境

紅花爾基盆地位于大興安嶺西坡紅花爾基林區與呼倫貝爾草原結合部，為一北東向的斷陷盆地，面積1260km2。該區已完成普查工作，取得了豐富的地質資料。目前探獲煤炭資源量300多億噸。盆地內地層為：白堊系下統龍江組（K1l）、大磨拐河組（K1d）、伊敏組（K1y）以及第四系（Q）。區內含煤地層為白堊系下統大磨拐河組和伊敏組。伊敏組含煤地層在盆地內平均厚度319.05m，發育5個煤組，含19層煤，煤層總厚0.99～74.30m，平均30.15m；大磨拐河組含煤地層平均厚度98.11m，發育3個煤組，含6層煤，煤層總厚0.70～52.83m，平均15.37m。盆地內含大部可采煤層5層，局部可采煤層7層。本文主要分析盆地的沉積特征與環境演化。

1. 盆地構造演化

海拉爾盆地群的總體構造格局是區域性北東向構造與東西向構造的復合。北東向構造如大興安嶺隆起帶、額爾古納隆起帶的黑山頭——滿洲里隆起區，區域性東西向構造為分別以125公里的等距離由北往南平行展布的三河斷裂、海拉爾河斷裂和哈拉哈河斷裂。上述構造對海拉爾沉降區的地層、礦產起著既控制又改造的巨大作用。在三河斷裂以北無含煤盆地發育；海拉爾河斷裂與三河斷裂之間的廣大地域，如陳巴爾虎旗含煤盆地、拉布大林含煤盆地等，均缺失了含煤巖系的上部地層伊敏組；海拉爾河斷裂以南的廣大地域，如扎賚諾爾煤田、南屯——西索木含煤盆地、伊敏煤田，均廣泛發育有伊敏組含煤地層，紅花爾基盆地緊鄰伊敏煤田，沉積特征與伊敏煤田相似。海拉爾河斷裂以北地區缺失了伊敏組含煤地層，其地質原因是整個海拉爾沉降區在充填過程中經歷的裂陷、擴張和收縮等三個階段，其中裂陷階段的產物是龍江組的中、酸性火山碎屑沉積和甘河組的中、基性火山巖流及其碎屑沉積，擴張階段的產物是大磨拐河組含煤地層的形成，收縮階段的充填物是伊敏組含煤地層。非常明顯，海拉爾河斷裂以北所以缺失伊敏組含煤地層的地質因素是由于區域性東西向斷裂在堆積伊敏含煤巖組時強烈活動，致使整個斷裂以北地塊相對抬升而沒有接受沉積，而且陳巴爾虎旗煤田還缺失了大磨拐河組的上部泥巖段和含煤段的頂部地層。

紅花爾基盆地位于海拉爾盆地群東南部、大興安嶺以西，惟一由舊橋斷裂、紅花爾基斷裂及巴日圖斷裂所控制的斷陷型含煤盆地，總體走向近北北東向。白堊系下統龍江組構成含煤地層的沉積基底，發育有白堊系下統大磨拐河組、伊敏組含煤建造。紅花爾基盆地西鄰呼和諾爾盆地，北與伊敏煤田相望(圖1)。

紅花爾基盆地西鄰錫林貝爾隆起，北與伊敏煤田相望，盆地呈北東向展布，盆地內煤系地層呈寬緩的向斜構造，地層傾角較緩，一般在2-5°，受構造運動影響，局部有波狀起伏，斷層較發育，煤系地層中未見巖漿巖侵入。紅花爾基盆地與海拉爾盆地群其他煤田的聚煤規律相同，受早白堊紀古構造、古地理、古氣候和古植物系統的控制。早白堊世本區為較溫暖、潮濕的古氣候；在造煤植物方面，以適應性更強的裸子植物占絕對優勢，從而為大規模的聚煤作用創造了物質條件；古地理環境方面，該區已隆起成陸，聚煤盆地均為內陸盆地。在聚煤古構造方面，該期正值燕山運動時期，強烈的構造運動導致地殼的明顯分異，形成了規模不等和類型多樣的盆地；聚煤盆地就單個來說雖不如古生代的聚煤坳陷廣闊，但持續有利的沉降與補償條件和古地理、古植物因素常導致巨厚煤層的形成。

2. 沉積旋回分析

據地質勘查資料分析，本區大磨拐河組由三個沉積旋回組成，伊敏組由兩個沉積旋回組成。

1. 大磨拐河組

第Ⅰ旋回底部以沖積相粗、中砂巖為主，是大面積洪水沖積形成，對盆地基底進行填平補齊，向上逐漸變細，多為細砂巖、粉砂巖、泥巖。

第Ⅱ旋回底部以沖積相粗、中砂巖為主，向上過渡到沼澤相、淺水湖相，在水深適中，環境相對穩定的區域，形成了煤層、粉砂巖、泥巖、砂巖等為主的含煤段。間歇性的沉降運動形成了多個煤層（6-1、7-1、7-2、8-1、8-2、8-3），其中8煤組的煤層較穩定，厚度及發育范圍大，其它煤層發育范圍則小。

第Ⅲ旋回湖相厚層泥巖，第Ⅱ旋回結束后，盆地持續下降，湖水平面上升，沉積環境穩定，沉積了大磨拐組上部的巨厚泥巖段，完成了大磨拐河組這個較大的沉積旋回，巨厚泥巖段是區域上劃分大磨拐河組與伊敏組的標志。

2. 伊敏組

第Ⅰ旋回為淺湖、沼流相，底部以粉砂巖、泥巖開始，向上變為以砂礫巖、粗砂巖為主和粉砂巖、泥巖、炭質泥巖、煤層交替出現。一些煤層的頂板為砂礫巖，說明盆地中沼澤相與河流相周期性出現，形成了5個煤組19層煤。其中3、5煤組發育穩定，煤層厚度大，分布廣。第Ⅱ旋回為河流相，底部以砂礫巖開始，向上變細，但以粗碎屑沉積物為主，無煤層發育（圖2）。

3. 聚煤作用

盆地形成早期，由于火山巖的噴發作用，形成了龍江組一套雜色中酸性及中性火山碎屑巖的堆積，之后紅花爾基盆地沉積速度加快，堆積了大磨拐河組底部的凝灰質碎屑巖段。由于盆地基地不平，該段地層非全區發育，只是對盆地起到了填平補齊的作用。這期間，沉積環境從淺部的沖積、洪積相過渡到沼澤相、淺水湖相，在水深適中，環境相對穩定的區域，交互沉積了煤層、砂巖、砂礫巖等為主的含煤段。大磨拐河組沉積的中晚期，由于巴日圖斷裂的活動，造成盆地沉降速度不均一，盆地西南部缺失大磨拐河組碎屑巖段和含煤段。由盆地東南向北東沉積了大磨拐河組碎屑巖段、含煤段和泥巖段。巴日圖斷裂兩側基底沉降差異比較明顯，巴日圖斷裂以東基本沒有接受大磨拐組地層沉積，巴日圖斷裂以西紅花爾基盆地持續穩定下沉，沉積環境穩定，沉積了大磨拐組上部的巨厚泥巖段，完成了大磨拐河組這個較大的沉積旋回。沉積中心位于靠近巴日圖斷裂一側，說明巴日圖斷裂在大磨拐河組沉積過程中不斷活動，東北部強于西南部。

由于盆緣斷裂的持續活動，紅花爾基盆地持續下降，接受了伊敏組含煤地層的沉積。這一時期持續長，深水湖泊被淤淺的基礎上變成大型淺水湖泊，為以后大面積沼澤化提供了最有利的條件。陸續形成了5個煤組，所以伊敏組地層以淺湖相特征為主。盆地中淺湖相與河流相周期性出現。在淺水湖泊的基礎上，盆地開始沼澤化。盆緣以河流相為主而盆地內部湖泊相占優勢，反映了盆地晚期受頻繁的升降構造運動控制的結果。

伊敏組地層中的煤層無論走向還是沿傾向都較穩定。分布面積可占盆地面積的大部分。盆緣附近煤層一般較薄，而盆地中部可出現特厚煤層。

河流沉積物（粗砂巖，砂礫巖等）雖然常為煤層的直接頂板，但煤層在傾向和走向上的厚度變化不大，說明河流底侵能力很差，對煤層影響不大，但局部3、4煤組的煤層沿傾向、走向具有變薄或中斷現象，這可能是由于順向河流侵蝕沖刷的結果。

隨著時間的推移，盆地聚煤中心由西南轉向東北，1-1煤層形成之后，盆地大部地區泥炭沼澤環境基本結束。

綜上所述，盆地由南東向北西巖性橫向變化具有一定的規律性，即砂礫巖逐漸變薄，砂巖、粉砂巖、泥巖逐漸增厚，煤層層間距、組間距由北西向南東逐漸增大，反映了北西側盆緣斷裂-舊橋斷裂活動較弱，而南東側盆緣斷裂——巴日圖斷裂活動較強的特點（圖3）。

4. 結語

1. 紅花爾基盆地是海拉爾盆地群的次級盆地，屬典型的內陸斷陷型盆地，盆緣斷裂的持續活動對含煤地層、巨厚煤層的形成其至關重要的作用，同時盆緣斷裂活動的不一致性導致盆地的不對稱性。

2. 古氣候對形成厚煤層的影響巨大，從地層剖面巖性來看，煤系地層中未發現有紅色巖層出現，說明本區在成煤期氣候持續溫暖潮濕，為煤層的形成提供了良好的古氣候條件。

3. 勘查表明，盆地內地層傾角平緩，未見明顯的褶皺，也未見巖漿巖侵入，說明在煤系地層沉積后，本區無明顯的構造運動和巖漿活動。

4. 本區普查獲得煤炭資源量300多億噸，屬低灰、高揮發分、特低硫、低磷、特低氯、中發熱量的優質環保型褐煤，是內蒙古東部又一大型能源基地，因此對本區沉積環境的研究與分析，對本區今后的勘查與開發具有重要意義。

參考文獻：

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