銀—額盆地居延海坳陷北部侏羅紀煤田地質特征及其找煤方向研究

徐永 楊小鋒 趙彥博

摘要：銀根—額濟納旗盆地為內蒙古自治區煤田地質及其研究最薄弱的地區。本文闡明了盆地西部居延海拗陷的地層構成和中、下侏羅統的含煤性，分析了盆地的構造演化及其對含煤地層的后期改造，探討了含煤巖系與白堊系的構造疊合關系以及含煤地層的賦存特征。在此基礎上，提出了該區進一步找煤的思路、方向和建議。

關鍵詞：銀—額盆地 居延海坳陷 侏羅紀含煤地層 構造疊合 找煤

1.引言

居延海坳陷是銀根—額濟納旗盆地西部的一個構造單元，地處內蒙古自治區阿拉善盟西北部戈壁荒漠區。由于該區自然環境及交通不便等條件的限制，在2007年之前，僅作過煤礦點調查和個別地段的普查，煤炭資源潛力曾被否定，其找煤工作一直比較薄弱，煤田地質資料甚少，研究程度也很低。

隨著內蒙古自治區經濟的發展及其對煤炭資源需求量的增大，近幾年由我院承擔了阿拉善盟西北部煤炭資源調查項目，開展了以居延海坳陷北部為重點的找煤工作，目前已在數個區段發現了含煤地層及其可采煤層，找煤工作取得了初步進展和突破。本文旨在對煤田基本地質特征認識的基礎上，探討進一步找煤的方向并提出找煤建議。

2.盆地地質背景

銀根—額濟納旗盆地的東—東南—南等方向分別以狼山—哈拉烏山—雅布額山為界，西南至北大山，西界為北山，北與蒙古國接壤并延伸至境外。該盆地進一步可劃分為居延海坳陷、綠園隆起、務桃亥坳陷、蘇紅圖坳陷、特羅西灘隆起、達古坳陷、宗乃山隆起、楚魯隆起、蘇亥圖坳陷、尚丹坳陷、本巴圖隆起和查干德勒蘇坳陷共12個一級構造單元（圖1）。

銀根—額濟納旗盆地是以興蒙海西褶皺帶為基底的一個中新生代盆地群。在晚二疊世的海西晚期，天山—興蒙海槽閉合，西伯利亞、華北和塔里木三大板塊最終拼接為一個統一的大陸，形成近東西向弧形展布的巨型褶皺帶。在中、新生代陸內構造變形階段，印支期盆地區處于剝蝕狀態。從早侏羅世到中侏羅世，在以太平洋構造域向西擠壓為主導的區域構造背景下，褶皺帶內部引起構造活化，斷塊發生松弛而重新活動[1]，古氣候也變得溫暖潮濕，發育了一系列的斷陷型煤盆地。自晚侏羅世起，煤盆地經歷了燕山期及喜山期等多個階段的后期改造，區內幾度構造升降和相應的剝蝕、充填，最終演化為一個中、新生代疊合盆地。

阿爾金斷裂左行走滑基底深大斷裂，總體NEE—SWW展布，具有多期活動性質。該斷裂切過銀-額盆地并將其分割為南北兩部分，使盆地南北的地層、構造及巖漿活動等方面出現明顯的差異，對盆地的形成和演化起了重要的控制作用。就西部的居延海坳陷而言，在早、中侏羅世和早白堊世，其北部地區發生了兩次明顯的斷陷作用，形成了北東、北東東向展布的兩個階段的疊合斷陷盆地[2]。圖2-a顯示了早白堊世末期二級構造單元的分布特征，其構造格架由凹陷與凸起相間構成（圖2-b）。

3.居延海坳陷地層構成

據由過井剖面地震地質層位標定的居參1井和其他煤田鉆孔資料[3]，居延海坳陷北部主要發育了侏羅系和白堊系，缺失三疊系及第三系，侏羅系的沉積基底為前中生代下二疊統火山巖或下石炭統變質巖以及海西期花崗巖等褶皺帶不同時期的地層。中—下侏羅統為含煤地層，上侏羅統為非含煤巖系并與白堊系一起構成含煤地層的上覆地層。該區中—下侏羅統煤系零星出露，為隱伏、半隱伏煤田。

3.1中—下侏羅統含煤地層

居延海坳陷北部中—下侏羅統含煤地層的發育和保存較為完整，包括下侏羅統岌岌溝組和中侏羅統龍鳳山組。這套地層與銀—額盆地之南的潮水盆地和雅布賴盆地同期含煤地層可以對比。

下侏羅統岌岌溝組由深灰色、灰綠色礫巖夾細碎屑巖組成，局部發育雜色礫巖、炭質泥巖及薄煤層，該組在坳陷一些區段缺失，厚度大于381m。

中侏羅統龍鳳山組以灰色、灰綠色礫巖、砂礫巖、砂巖為主，夾細碎屑巖及煤層或煤線，與下侏羅統為連續沉積。龍鳳山組含煤地層可分為上下兩個巖段，下部巖段為含煤段。在岌岌溝組缺失地段，龍鳳山組直接沉積在在基底不整合面上。該組地層普遍經歷過剝蝕，殘余地層厚度198—291m。

3.2上覆地層上侏羅統

上侏羅統沙棗河組由一套雜色礫巖、砂礫巖組成的粗碎屑巖系組成，夾少量棕紅色薄層含礫細碎屑巖，不含煤，與龍鳳山組呈不整合接觸。該地層分布相對局限，居參1井見殘余厚度489m。

3.3上覆地層白堊系

圖3為居延海坳陷北部凹陷的地層沉積序列，其地層構成特征反映出該部位缺失下侏羅統岌岌溝組沉積，中侏羅統龍鳳山組為區內主要含煤地層，上覆地層僅保存了下白堊統巴音戈壁組。

4.煤層及煤質

4.1含煤情況

依據目前少量煤田鉆孔資料揭露，龍鳳山組含煤段從上到下至少發育3個煤組，上部Ⅰ煤組為主要含煤沉積單元，見有可采煤層，煤層最大厚度2.79m，結構較簡單；中部Ⅱ煤組和下部Ⅲ煤組僅見有不可采煤層。含煤光系沉積環境分析表明，含煤地層龍鳳山組為河流體系沉積，沉積相變較頻繁，聚煤作用受控于不穩定的泛濫平原環境。因此，煤層厚度在空間上變化較大，不可采煤層在側向上可能演變為較厚的可采煤層。

4.2煤質特征

依據對兩個凹陷4個鉆孔3個煤層及其分煤層共計8個樣品的實驗室分析、測試結果，居延海坳陷北部侏羅紀煤主要為條帶狀半亮煤和半暗煤組成，宏觀煤巖類型為半亮型，因受后期構造擠壓有的部位形成柔皺煤。

5.盆地的構造演化

5.1早、中侏羅世構造階段

5.2晚侏羅世構造階段

地震剖面顯示斷陷期正斷層斷至中侏羅統頂部后，向上未切穿上覆上侏羅統，反映出斷陷活動到中侏羅世末已明顯變弱或基本結束。上侏羅統雜色非煤沉積與下伏中侏羅統灰色含煤巖系呈不整合接觸，這表明斷陷煤盆地在中侏羅世末后曾受到擠壓而發生構造抬升，含煤地層遭到了剝蝕。晚侏羅世沙棗河組為不整合面上低洼地帶的沉積，屬于具一定繼承性的充填（圖4）。

在晚侏羅世末構造反轉、隆升的區域背景下[4]，該區受到了南北的擠壓，使侏羅系地層向北逆沖抬升。阿爾金斷裂以北斷陷期正斷層反轉為壓扭性質的逆斷層及次級背斜，斷裂以南受到相對更為明顯的構造擠壓，形成了近東西向的褶皺構造和逆沖斷層，該期燕山構造運動造成了侏羅系最為強烈的改造和剝蝕。

5.3早白堊世構造階段

早白堊世為盆地第二次裂陷階段。在全區再次轉化為張扭應力場背景下，繼承性正斷層活動，在居延海坳陷北部形成一系列北東向長而窄的斷陷盆地（圖2）。由于阿爾金斷裂左行走滑的影響，斷陷呈S形展布或左行雁列式排列。較早、中侏羅世，該期斷陷數量增多，整體規模擴大，反映了裂陷作用增強和擴展。早白堊世末居延海坳陷抬升隆起，并在盆地東部及坳陷南部等地發生火山巖活動，下白堊統遭到一定程度的剝蝕。

5.4晚白堊世構造階段

在晚白堊世盆地整體沉降坳陷階段，遠離阿爾金斷裂帶的居延海坳陷北部僅出現小幅度構造沉降，發育了較薄的上白堊統沉積。

5.5第三紀—第四紀構造階段

隨著印度板塊與歐亞板塊的碰撞，全區處于向北擠壓的區域構造背景，居延海坳陷南部發生逆沖，形成一系列逆斷層。北部為隆升狀態，缺失第三系沉積，第四系廣泛發育。

6.構造疊合關系及其含煤地層的賦存特征

盆地每個階段的構造運動都對前階段造成地質改造，現今構造是所有階段構造最終疊加的結果。上述盆地構造演化表明，從早、中侏羅世原型聚煤盆地形成至今，經歷了張扭斷陷到壓扭抬升等數次周期性的多個階段的改造，這些后期構造及其相互疊合關系控制了含煤地層的形變和埋藏等賦存狀態，決定了煤田的構造特征。

在居延海坳陷北部，上侏羅統繼承性沉積地層與下伏煤系地層屬于同位性疊合，具有一致性賦存關系。晚侏羅世末燕山運動使含煤地層遭到了第一次較嚴重的破壞和改造，該期區域擠壓引起的構造反轉，造成侏羅系強烈地抬升和構造變形，上侏羅統大部分剝蝕，下、中侏羅統部分剝蝕，含煤地層主要被保存于原來斷陷下降盤及其他抬升較弱的部位。

在晚白堊世和第三紀及第四紀，相互疊合的兩套地層盡管又經歷了數次構造演化，但屬于整體性同步升降運動，未改變其基本的同位疊合關系。因此，下白堊統與侏羅系埋藏、賦存狀態保持了總體的一致性。

7.找煤方向及建議

含煤地層、含煤性和煤系埋藏賦存是掩伏地區找煤預測工作關注的三個基本成礦條件。只有存在含煤地層才有可能發現煤層，含煤性較好才會有可采煤層存在，煤系埋藏賦存較淺才有勘查開采意義。

從居延海坳陷北部煤田地質特征可以看出，該區早、中侏羅世斷陷盆地發育了含煤巖系及可采煤層，斷陷期以盆嶺構造為特征，含煤地層后期遭受了多階段的改造而保存不完整。因此，尋找到含煤地層成為目前找煤工作的首要關鍵問題。

1.在晚侏羅世末擠壓抬升改造階段，從阿爾金走滑斷裂向北距離越遠，含煤地層受到的形變、剝蝕等改造強度變弱。因此，找煤工作應從延海坳陷最北部開始，然后逐漸向南推進開展。

2.依據下白堊統與下伏侏羅系的同位疊合關系和埋藏、賦存的基本一致性特征，應在下白堊統存在地段，特別是主干正斷層內側的下白堊統地段，首先圈定找煤遠景區，尋找下白堊統下伏的含煤地層。

3.鑒于有的早白堊世斷陷發生在早、中侏羅世斷隆之上，下白堊統形成超覆異位疊合，其下伏很可能沒有含煤地層存在，因此，在所圈定的找煤遠景區，應首先開展煤田地震工作，確定是否保存有含煤地層和含煤地層賦存的構造樣式及埋藏深度，據此來指導鉆探工程的合理布置。

4.已有資料表明，居延海坳陷北部含煤地層為河流體系沉積，煤層形成于泛濫平原環境，其側向穩定性較差。因此，在找煤過程中，要充分運用已有鉆井資料進行沉積聚煤環境分析，正確判斷和預測含煤性變化及富煤帶展布方向，以便指導布鉆，提高勘查效率。

5.已知小青山、希熱哈達、建國營、準扎海烏蘇、天草據等凹陷區有含煤地層存在，有的已由鉆孔證實發育有可采煤層，故建議將此作為首選有利區塊，以綜合手段進一步開展找煤工作。