淺談山西省朔州市梵王寺井田9號煤層賦存特征及含煤巖系沉積環境

【摘 要】本文利用已有資料，對山西省朔州市梵王寺井田含煤巖系太原組中9號煤層的賦存特征進行了研究，對9號煤層分岔的范圍和規律以及成因進行了研究，同時對含煤巖系的沉積環境進行了分析和探討。

【關鍵詞】井田；煤層賦存：沉積環境

梵王寺井田位于朔州市的西南部，東西寬約8.5km，南北長約9.3 km，面積64.13km2。主要含煤地層為石炭二疊系含煤地層，構造簡單，斷層稀少，無巖漿巖侵入，井田內共含可采煤層7層，主要可采煤層為4號、9號煤層，4號煤層平均厚度4.44m，9號煤層平均厚度11.30m，煤類均為長焰煤。

1 井田地層

井田內地層由下到上依次有下古生界奧陶系馬家溝組；上古生界石炭系中統本溪組、上統太原組；二疊系下統山西組下石盒子組、上統上石盒子組石千峰組及新生界地層組成。其中太原組和山西組為主要含煤地層。

2 9號煤層賦存特征

9號煤層位于太原組下部，為本井田主采煤層之一，厚度2.49～19.01m，平均11.30m，可采系數100%。煤層層位穩定，厚度變化較小，屬全井田可采的穩定煤層。

賦存規律及厚度變化原因：總體呈北厚南薄的變化趨勢，平面上呈北東向薄厚相間條帶狀變化

9號煤層厚而穩定的主要原因，是它形成于瀉湖潮坪為基礎的泥炭沼澤環境，由于聚煤環境比較穩定，故形成了厚而穩定的煤層。但其厚度亦有一定變化，即呈南部較薄而北部較厚的變化趨勢，這是因為煤層首先在北部較高地區聚集，其后逐步向南部擴展。造成北厚南薄的重要原因是南部和西部9號煤層的分岔，分成了9號和9下兩層煤，致使9號煤層變薄。

9號煤層的夾矸是全井田可采煤層中最多的。以4～6層夾矸最多，且下部多于上部，造成這種現象的主要原因是受聚煤環境的制約。9號煤層在泥炭沼澤發育的早期，聚煤環境還不是十分穩定的情況下，發生聚煤作用的泥炭沼澤往往被覆水較深的沼澤環境短暫替代，發生沉積作用而形成夾矸，但隨著9號煤層的聚煤環境逐漸趨于穩定，泥炭沼澤被沼澤環境替代的現象越來越少，故煤層的夾矸亦隨之而相對減少。9號煤層聚煤環境自下向上是逐漸趨于成熟的變化規律。

9下煤層是9號煤層的分岔煤層，在利用的61個鉆孔中，共有29個鉆孔發生了分岔。分岔區內最小厚度1.75m，最大厚度9.83m，平均厚度3.47m。其分岔范圍北起3137孔，南至井田邊界，為一北西向展布的條帶，在井田的東南部分岔區進入相連的麻家梁井田南部。分岔間距南大北小，最小1.20m，最大達36.92m，呈東南大西北小的變化趨勢。

3 含煤巖系沉積環境

本井田的主要含煤巖系為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組的沉積，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，致使沉積速率低的多河系沖積平原，以及寬緩的濱海平原，依次向海展布。本區自本溪組沉積，經太原組，山西組直到石盒子組形成一總體海退系列。成煤期的沉積體系自太原組底至山西組頂，分別為濱海弱障壁瀉湖潮坪體系，有潮汐影響的淺水三角洲體系，多河系淺水三角洲體系以及曲流河為主的沖積平原體系，現簡述如下：

3.1 太原組沉積環境

太原組沉積是在本溪組沉積環境的基礎上演化而來。本溪組按陸源物質的多少，可分為下部含較多碳酸鹽巖的旋回和上部以陸源物質為主的旋回，后者的出現構成太原組早期沉積的先驅，彼此的繼承性極為突出，所差異之處不過是太原組出現了較好的成煤環境而已。太原組主要由兩種沉積體系構成兩個旋回：

第一個旋回：從太原組底到9號煤層頂，為由濱海弱障壁瀉湖潮坪體系形成的旋回。主要沉積相有瀉湖相、潮坪和潮道相、沼澤相。該旋回可以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。太原組底部的K1砂巖為受潮汐影響的潮坪、潮道沉積的席狀砂體。其上發育沼澤并演化為泥炭沼澤，聚積了本井田的11號煤層。之后又一次的海浸，使本井田變為瀉湖環境，海侵方向由南向北，因而，井田內大部分地段沉積了一套泥灰巖，根據本井田瀉湖相往往缺少或有極少量的砂巖層，顯示了弱障壁乃至無障壁瀉湖的特征。之后海水退出本井田，在瀉湖之上發育了潮坪及泥炭沼澤相，形成了10號煤層，并在此沉積環境基礎上，聚集了厚度最大而又穩定的9號煤層。就本井田而言，沉積9號煤時，地殼振蕩頻繁，沉降不均勻，使9號煤層分岔。從井田東南部開始，由于地殼沉降過快，砂體侵入，形成了一個砂體東南厚西北薄的煤層分岔帶。

第二旋回：從9號煤層頂開始，本井田進入水下三角洲環境，至太原組頂，構成由潮汐影響的淺水三角洲體系。主要沉積相有分流河道相、支流間灣相、沼澤相以及水下天然堤相和河口砂壩相。垂向上的組合為：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，最后由于河道的廢棄而被充填，再在上面發育煤層。

3.2 山西組沉積環境

山西組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，為淺水三角洲體系的水上平原環境。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，垂向上，底部為礫質沉積的滯留相，向上為邊灘，天然堤環境的粗、中、細粒砂巖，再向上為泛濫盆地沉積，頂部為煤層，為一典型的分流河道沉積序列。4號煤層即是在此環境基礎上聚集的，由于成煤環境比較穩定，故形成了厚度大而又穩定的4號煤層。

第二旋回：從4號煤層頂至山西組頂部，為由內陸多曲流河沖積平原體系構成。多為三個以上正粒序旋回層序，旋回層序較大，層序構造豐富多彩，沉積相以分流河道相，泛濫盆地相為主。

4 結論

梵王寺井田9號煤層位于太原組下部，厚度2.49～19.01m，平均11.30m，可采系數100%。一般含夾矸4～6層，夾矸巖性以泥巖、炭質泥巖為主，厚度變化不大，多在0.30 m以下。煤層層位穩定，厚度變化較小。屬全井田可采的穩定煤層。9下煤層是9號煤層的分岔煤層，分岔區內最小厚度1.75m，最大厚度9.83m，平均厚度3.47m。9號與9下分岔的間距最小1.20m，最大達36.92m，呈東南大西北小的變化趨勢。合理的圈定了分岔的范圍和規律，對煤礦生產具有很好的指導作用。結合地層特點，對含煤巖系的沉積環境進行了分析，對恢復古地理和古環境進行了有益的嘗試和探討。

【參考文獻】

[1]吳桂義.山西省寧武煤田朔南礦區梵王寺井田煤炭勘探報告[R].中國煤炭地質總局一七三勘探隊，2008，10.

[責任編輯：楊玉潔]