蘭村礦區(qū)龍?zhí)督M上段沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律研究

張良平 左文貴 李龍 王小洪 鄭振華

1.中南大學地球科學與物理信息學院，湖南 長沙 410083

2.湖南省煤炭地質(zhì)勘查院，湖南 長沙 410014

圖1 湖南省蘭村攸縣礦區(qū)地質(zhì)圖

1 區(qū)域地質(zhì)概況

蘭村礦區(qū)位于湖南省攸縣蘭村復式向斜內(nèi)，自東向西由蘭村向斜、羊家坊背斜、燕山向斜組成，平面上呈一倒葫蘆型（圖1），剖面上呈“W”形。研究區(qū)地表出露及鉆孔揭露地層從新到老有：第四系、下三疊統(tǒng)大冶組、上二疊統(tǒng)大隆組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M上段及下段。龍?zhí)督M上段為本區(qū)主要含煤地層，層厚214.85m，共含煤9層，煤層總厚度約6.61m，含煤系數(shù)為3.1%，其中1、6、9煤層為大部分可采煤層。

該區(qū)晚二疊世早期含煤碎屑沉積顯示了三角洲層序的特征，至晚二疊世晚期，持續(xù)接受海侵，沉積了一套海相泥灰?guī)r和硅質(zhì)巖。在海侵過程中發(fā)生多次海退，因此在龍?zhí)督M上段的下部顯示出多旋回沉積的特征。

2 煤系地層巖性特征

研究區(qū)龍?zhí)督M上段巖性主要為由長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，偶夾灰?guī)r或硅質(zhì)巖透鏡體。為一套含煤碎屑巖系，平均厚214.85m。本段含煤1～9層，其中主要可采煤層為1、6、9煤層,2、3、4、5、7煤層為局部可采煤層。

根據(jù)巖性組合、粒度變化及測井曲線組合特征，選取S1、S2、S3砂巖作為標志層，將含煤段劃分為三個較大的巖性旋回（圖2）。每段旋回巖性總體上從下至上分別為砂巖、粉砂巖（泥質(zhì)粉砂巖）、砂質(zhì)泥巖（或泥巖）和煤的互層。每旋回一般含煤三層。各旋回基本特征如下。

第一旋回：發(fā)育于下部（S3與S2之間），底始層為9煤層底板雜砂巖，本旋回又由3個小旋回組成，每個小旋回巖性自下而上依次為細粒砂巖、砂質(zhì)泥巖或泥巖與煤的互層，共含煤3層，編號自下而上依次為9、8、7煤層。厚36m～68m，一般厚40m～50m。

第二旋回：發(fā)育于中部（S2與S1之間），底始層為6煤層底板中（細）粒長石石英砂巖（S2），單層厚度5cm，層面平整，層間夾1mm左右的泥巖為特征。含煤3層，編號為6、5、4煤。厚26m～80m，一般厚50m～60m。

第三旋回：發(fā)育于頂部，底始層為3煤層底板細粒石英砂巖（S1），2煤層頂、底板發(fā)育有波狀層理細砂巖，局部相變?yōu)榉凵皫r或砂質(zhì)巖泥，1煤層頂板為含指狀菱鐵質(zhì)結(jié)核泥巖。含煤3層，編號為3、2、1煤層。厚27m～64m，一般厚30m～40m。

3 煤系地層沉積環(huán)境分析

本區(qū)地形自晚二疊世后期一直處于下降狀態(tài)，持續(xù)接受海侵，至晚二疊世大隆組海平面達到最大，發(fā)育一套海相的灰?guī)r、硅質(zhì)泥巖及鈣質(zhì)泥巖。在海侵過程中出現(xiàn)多期小規(guī)模的海退，導致龍?zhí)督M上段形成多旋回沉積層。總體上可以劃分為以下三個沉積旋回。

第一旋回

以細粒砂巖（S3）為起點，以長石石英砂巖（S2）為終點，該沉積期物源主要來自于研究區(qū)東部。全區(qū)主要發(fā)育三角洲平原沉積，且大部地區(qū)為泛濫平原，僅在巒山鎮(zhèn)附近發(fā)育三角洲分流河道。在研究區(qū)東北角，局部地區(qū)發(fā)育間灣湖泊沉積（圖3）。第一旋回底部沉積了9號煤，9號煤全區(qū)大部可采。

這一時期構(gòu)造活動較弱，碎屑沉積體系能量較低、活動性差，因此煤層分布范圍與厚度主要受古地貌影響，9號煤就形成于這種低能沉積體系之上，主要成煤環(huán)境為泛濫平原泥炭沼澤，成煤中心集中在研究區(qū)中東部。在巒山鎮(zhèn)附近，由于三角洲分流河道的沖刷，煤層較薄，甚至缺失。

圖4 龍?zhí)督M上段第二旋回沉積相平面分布圖

圖5 龍?zhí)督M上段第三旋回沉積相平面分布圖

第二旋回

以長石石英砂巖（S2）為起點，以細粒砂巖（S1）為終點，該沉積期物源主要來自于研究區(qū)東部。全區(qū)主要為三角洲平原沉積，分流河道較第一旋回沉積期更發(fā)育、分布范圍更廣，在燕山村和蘭頭村附近均可見，且間灣湖泊沉積范圍縮小（圖4）。第二旋回中下部沉積了6號煤，6號煤全區(qū)大部可采。

6號煤同9號煤一樣，均形成于低能碎屑沉積體系之上，因此分布范圍主要受古地貌的影響。

第三旋回

以細粒砂巖（S1）為起點，往上變?yōu)榧毶皫r、粉砂巖，最后逐步過渡為砂質(zhì)泥巖、泥巖，反映出從三角洲平原環(huán)境向瀉湖、潮坪環(huán)境的過渡，最后沉積全區(qū)大部可采的1號煤。

該時期研究區(qū)南部和蘭村附近主要發(fā)育瀉湖相沉積，除研究區(qū)東南部沉積濱海砂體外，其余大部為潮坪相沉積環(huán)境（圖5）。1號煤就形成于這種濱海沉積體系之上，由于海進過程中出現(xiàn)小規(guī)模的海退，濱岸沉積體系向海推進，泥炭沼澤范圍向海擴大，使得瀉湖或局限淺海最終淤積，形成較厚的煤層。

4 沉積體系對聚煤規(guī)律的影響

（1）龍?zhí)督M上段的1號煤是在小規(guī)模海退的過程中，由瀉湖和潮坪淤積而成。此時地殼相對平穩(wěn)，氣候潮濕利于成煤植物的生長，形成了厚度較大且較穩(wěn)定的1號煤。在研究區(qū)東部沉積的濱岸帶，主要為細粒砂巖，不利于煤層沉積，出現(xiàn)無煤區(qū)。

（2）龍?zhí)督M上段的6號和9號煤主要是由三角洲平原沉積體系的泛濫平原之上淤積泥炭沼澤形成，部分地區(qū)由于河道的沖刷作用，使得煤層變薄、煤質(zhì)變差。從第三旋回到第二旋回的沉積過程中，由于河道發(fā)生遷移，6號煤層的分布范圍及厚度明顯不同于9號煤。

結(jié)語

湖南省攸縣蘭村礦區(qū)龍?zhí)督M上段煤系主要發(fā)育于海岸線附近的濱海沉積體系及近海的三角洲平原沉積體系，其中瀉湖相和泛濫平原相，最有利于成煤。且由于分流河道的遷移改道和沖刷作用，出現(xiàn)薄煤帶甚至無煤帶。

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