寧夏中衛深井盆地中侏羅世地層沉積環境及其聚煤特征

顧建寧

（寧夏回族自治區煤田地質局，寧夏 銀川 750011）

0 前言

深井盆地位于中衛市香山西麓,為一小型山間斷陷盆地，呈一向北東傾伏單斜構造。深井盆地地理位置特殊，其西南寧夏與甘肅接壤，西北寧夏與內蒙古接壤過渡區，侏羅世地層發育,是新發現的侏羅紀地層賦存的又一地區之一。

深井盆地中侏羅世地層發育，為一新發現的含煤區，對其沉積環境及其聚煤特征的研究尚屬空白，因此本文對中侏羅紀地層沉積環境及其聚煤特征進行了系統的研究。

1 深井盆地地質概況

1.1 地層

深井盆地位于北祁連造山帶東部，地層區劃屬華北地層大區秦祁昆地層區祁連～北秦嶺地層分區之寧夏南部地層小區.主要有下古生界寒武系、上古生界石炭系、二疊系、中生界侏羅系、新生界新近系、第四系。

中侏羅世地層為主要含煤地層，該組巖性由淺灰白、淺灰色粗—細粒砂巖，淺灰色粉砂巖、灰黑色泥巖及煤層煤線組成的多韻律不等厚含煤地層，產植物化石。

1.2 構造

盆地處于香山—米缽山弧形構造帶的西部，以擠壓、走滑斷裂作用為主，主要有北西向斷裂.其傾向為南西、北東的疊瓦狀斷裂，由數條斷裂組成，具有延伸長、規模大、密集分布等特點，次一級斷層較為發育.總體表現為張性。

2 沉積環境和聚煤特征

根據巖石的成因標志和宏觀沉積特征，延安組為一套河流～湖泊三角洲～內陸湖泊相沉積體系。按其巖性、巖相組合特征及其含煤性等，自下而上可劃分為3段（圖1）：

（1）延安組第一段（J2y1）

該段自延安組底部至6煤頂界，該巖段中下部為灰白色塊狀含礫粗砂巖、中厚層狀中細粒砂巖、粉砂巖、泥巖夾薄煤層，向上變為灰色、深灰色中薄層細粒砂巖、粉砂巖、中厚至巨厚煤層。本段處于凹凸不平的古地形夷平至三角洲平原階段，沉積層厚度變化大，故9煤層連續性不好。本段是本組地層中的主要含煤巖段。

圖1 延安組地層劃分及沉積示意圖

該段上部沉積粒度細、顏色深、含煤層多，炭屑、煤屑及黃鐵礦含量多，水平層理、波狀層理發育，總體處于平原狀態，具備了形成厚煤層的良好條件。其沉積層的縱向變化代表了多次抬升與下降。垂向上本巖性段可劃分為兩個亞旋回：

Ⅰ-1旋回：自延安組底界至9煤層組頂。盆地煤系初始沉積，自延安組最底部的塊狀含礫中粗粒砂巖開始，向上依次漸變為中厚層狀細粒砂巖、具波狀及水平層理的粉砂巖、灰黑色泥巖及9煤層。該旋回受古地形控制，連通性差，零星廣泛分布，僅在低洼部位沉積了9煤層。該旋回層厚十幾米到二十幾米，底部比較粗，是下粗上細的短期旋回，反映出湖水進、退積沉積過程。

Ⅰ-1旋回巖相分析：在這個期旋回中沉積了9煤層。9煤層底部沉積了比較厚的粗粒砂巖，是受當時古地形影響，高地剝蝕、低洼填充形成的，沒有全區對比性。9煤之后發生大規模的湖侵，古地形不斷夷平、填充，盆地不斷平坦化，沉積了一些細粒碎屑物，之后又構造抬升，沉積了粗粒砂巖，進入了第2個旋回階段。

Ⅰ-2旋回：自9煤頂板至6煤層組頂。總體仍為一下粗上細的退積沉積序列，在前期平原發育基礎上，地形已趨于平原化，此亞旋回幅度和層厚比上一亞旋回大。

底部為灰白色中、粗粒砂巖夾及細粒石英砂巖，與上一亞旋回頂部巖層呈沖刷接觸。發育塊狀層理及下粗上細的粒序層理。砂巖層由東向西逐漸變厚、粒度變細，發育微斜層理，含黃鐵礦、炭屑；砂巖之上為灰色粉砂巖、灰黑色泥巖，粉砂巖多具有微波狀層理，泥巖多具水平層理，局部含炭質較高；灰色粉砂巖、灰黑色泥巖之上沉積了8、7、6煤；6煤之上沉積了灰黑色砂質泥巖或粉砂巖，構成了6煤層的頂板，與下一個旋回呈沖刷接觸。

Ⅰ-2旋回巖相分析：第二亞旋回砂體在垂向上多具有塊狀層理，粒序層理。從測井曲線形態上看，曲線形態比較平直，旋回底部有指狀突起，河道特征不明顯，未見到河流相所具有的大型板狀、槽狀交錯層理，應該是三角洲砂體，屬于短距離，快速搬運沉積的扇三角洲沉積相。

該旋回底部普遍沉積了數米至50米余的厚層灰白色中、粗粒石英砂巖。含黃鐵礦結核，泥、鈣質膠結，多為塊狀層理或向上變細的粒序層理，與下伏巖層（粉砂巖或泥巖）呈沖刷接觸。在沉積中心的深色粉砂巖、灰黑色泥巖多發育波狀層理及水平層理，顯示了沉積砂體是發育在水動力比較弱的小型滯流水體，淺湖或滯流沼澤中。這些小型滯流水體的沉積受控于湖盆周期性的垂向震蕩運動，影響著湖水的進退變遷及沉積環境的幾次重復，每次都是由薄層的扇三角洲前緣砂體沉積開始，繼而緩慢水進沉積淺湖相粉砂巖和泥巖，之后湖泊淤淺沼澤化，在相對平靜的水體環境下，大量植物生長，死亡，堆積，在淺覆水弱還原環境下形成的泥炭層，但是由于沼澤化時間較短，8、7煤層比較薄。6煤層一般厚為3～18米。6煤層組形成環境穩定，地勢平緩，所以煤層厚度變化幅度不大，在全區有對比性；6煤層組之上為厚數米的泥巖、粉砂巖，常與下一個旋回呈沖刷接觸。

以上沉積古環境的幾次重復性構造抬升、沉降，造成了該亞旋回下粗上細的正旋回。基本符合水進型扇三角洲沉積相模式。

（2）延安組第二段（J2y2）

該段自6煤層頂至2煤層頂板，勘查區內由西向東逐漸變厚。下部以灰白色中粗砂巖夾灰、灰黑色泥巖、粉砂巖、細砂巖為主；上部以灰、灰黑色粉砂巖、泥巖夾煤層為主。含編號煤層4層（5、4、3、2煤）。總體仍為一下粗上細的退積沉積序列。垂向上本巖性段可劃分為兩個亞旋回：

Ⅱ-1旋回：該段自6煤層頂至5煤層頂板，此旋回幅度和層厚相對其他兩個亞旋回都較大。底部為灰白色中、粗粒砂巖夾及細粒石英砂巖，與上一亞旋回頂部巖層呈沖刷接觸。發育塊狀層理及下粗上細的粒序層理。砂巖層從東西兩側向中心逐漸變薄、粒度變細，發育微斜層理，含黃鐵礦、炭屑；砂巖之上為灰色粉砂巖、灰黑色泥巖，粉砂巖多具有微波狀層理，泥巖多具水平層理，局部含炭質較高；沉積中心附近的灰色粉砂巖、灰黑色泥巖之上沉積了5煤；5煤之上沉積了灰黑色砂質泥巖或粉砂巖，構成了5號煤層的頂板，與下一個亞旋回呈沖刷接觸。

Ⅱ-1旋回巖相分析：此旋回中沉積了5號煤層。各種粒度的碎屑沉積與上一亞旋回的沉積物差異不大，但其底部砂體層厚度比較厚，沉積規模遠比上兩個旋回的大，但其向湖盆沉積中心延伸，厚度變小、粒度變細的規律相同。砂體的沉積中心總體有向北遷移的趨勢，總的沉積環境的空間位置關系和變化趨勢并沒有改變，也是由東南側的扇三角洲前緣的遠端砂體沉積向沉積中心的淺湖相過渡。從東南部的底部砂體變厚變粗的趨勢看，盆地的南邊在此期間有小幅度抬升的跡象，導致沉積中心北移，勘查區東南側無5煤層沉積。在該旋回底部以分流河道砂體沉積為代表的水進之后，在沉積中心形成了扇三角洲平原，爾后在平穩的環境里淺湖相碎屑對盆地進一步填充、淤淺后，形成了連片的沼澤，為5煤層形成創造了有利條件，但由于沼澤化的靜水環境維持的時間比較短，形成的5煤層厚度比較薄。但在沉積中心附近，5煤層比較穩定，結構簡單。

Ⅱ-2旋回：5煤層頂至2煤層頂板，總體仍為一下粗上細的退積沉積序列，此亞旋回幅度和層厚相對其他3個旋回都較小。

底部為灰白色中、粗粒砂巖夾及細粒石英砂巖，與上一亞旋回頂部巖層呈沖刷接觸。發育塊狀層理及下粗上細的粒序層理。砂巖之上為灰色粉砂巖、灰黑色泥巖，粉砂巖多具有微波狀層理，泥巖多具水平層理，局部含炭質較高；沉積中心附近的灰色粉砂巖、灰黑色泥巖之上連續沉積了4、3、2煤；2煤之上沉積了灰黑色砂質泥巖或粉砂巖，構成了2煤層的頂板，與下一個旋回呈沖刷接觸。

Ⅱ-2旋回巖相分析：此旋回中沉積了4、3、2煤。各種粒度的碎屑沉積與上一旋回的沉積物差異不大，但其底部砂體層厚度比較薄，沉積規模遠比上兩個中期旋回的小得多，但其向湖盆沉積中心延伸，厚度變小、粒度變細的規律相同。勘查區東部無4煤層。在該旋回底部以分流河道砂體沉積為代表的短暫水進之后，在沉積中心形成了扇三角洲平原，爾后在平穩的環境里淺湖相碎屑對盆地進一步填充、淤淺后，形成了連片的沼澤，為4、3、2煤層形成創造了有利條件，由于沼澤化的靜水環境維持的時間比較長，形成的4、3、2煤層厚度比較厚，煤層間距較小，結構簡單。

（3）延安組第三段（J2y3）

由2煤頂至0煤頂板，該巖段厚度＞101.11m。分布于勘查區北部，南部剝蝕。巖段底部為淺灰色中～粗粒砂巖，向上為灰色粉砂巖、泥巖與中粗粒砂巖互層，粗細碎屑沉積層頻繁交替是本巖段主要特點。和第二巖段相比，該段巖石碎屑粒度明顯變粗，顏色變淺，有機質含量和炭屑含量也相對減少。

該段總體向上變細。含編號煤層2層，分別為1、0煤。由下到上分兩個亞旋回。Ⅲ-1亞旋回砂體沉積不厚，局部沉積了薄煤線，主要由粗粒砂巖、細粒砂巖及薄煤線組成，Ⅲ-2亞旋回主要以粗粒和細粒頻繁互層為特征，由沖積相向上過渡為沼澤相，并形成1、0煤。

3 結論

中侏羅世之前,在廣大西北地區許多小型山間盆地已具雛形,氣候屬于內陸亞熱帶一溫帶,但是可能普遍地勢高差較大,因此在早侏羅世只是少數較低洼地區接受著河流沼澤相沉積,不同程度地有煤生成。進人中侏羅世,水體增加,就是說各個孤立的山間小盆地普遍成了河流湖澤,生成河流沼澤相的含煤沉積,是西北中生代的主要成煤時期。

［1］趙剛,等.寧夏中衛市深井勘查區煤炭普查報告[R].寧夏銀川:寧夏回族自治區煤田地質局,2013.

［2］顧其昌.寧夏回族自治區巖石地層[M].武漢:中國地質大學出版社,1996.

［3］楊雨.甘肅省巖石地層[M].武漢:中國地質大學出版社,1996.

［4］李文國.內蒙古自治區巖石地層[M].武漢:中國地質大學出版社,1997.