湖南省牛馬司礦區水井頭煤礦沉積相與沉積旋回分析

摘 要：湖南省牛馬司礦區處于揚子地塊和華夏地塊的加里東拼合帶內，屬湘中坳陷區內的湘桂盆地，分別受特底斯構造域和太平洋構造域多期次運動的疊加與改造。中新生代大地構造演化持續受到古亞洲大陸和庫拉-太平洋板塊的共同作用及古陸殼板塊的拼貼作用的聯合影響，區內形成各種成煤期后的定向性構造并對區內原有構造體系進行改造，其中新生代以來，由于地臺的強烈上升，導致研究區沉積方式由海相沉積轉為內陸盆地沉積[ 1 ]。

關鍵詞：沉積相；水井頭煤礦

1 礦山沉積相分析

“沉積相”是古代沉積環境的物質表現，對沉積體系的研究通常是以沉積相（及相序結構）和沉積單元在縱向上的研究為基礎進行的。所以說沉積相的研究應該與層序地層學緊密結合起來。另一方面，在現代沉積學理論上來說，沉積相的研究又必須以沉積體系研究作為背景進行[ 2 ]。

研究區總體上屬于以下古生界變質巖為基底而發展起來的碳酸鹽巖為主體夾碎屑巖的準臺地型坳陷沉積區，經過陸殼的抬升和海退作用從而形成濱海-陸相碎屑巖和煤系。借鑒前人的沉積相劃分方案與礦區區域地質研究資料，并結合礦山巖性和鉆孔資料等信息，對礦山地層自下而上所代表沉積相情況所述如下：

1.1 龍潭組（P2l）

龍潭組總體上為一套砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層的巖性組合。

龍潭組下段（不含煤段）主要為暗色薄層粉砂質泥巖與泥巖，具微細水平粒序層理，礦區內局部可見植物化石碎片，屬于前三角洲亞相。

龍潭組中段下部位于含煤段的底部，主要由暗色似層狀細粒砂巖與砂質泥巖組成，含黏土，發育水平層理和槽狀層理，局部可見黃鐵礦與植物化石，屬于三角洲前緣亞相。

龍潭組中段主要由黃褐色-青灰色薄層狀砂質泥巖-細砂巖組成，砂質成分增多，粒度較下段粗，具斜層理與交錯層理，夾少量有機質黑色泥巖與煤炭細層，局部可見植物化石碎片，屬于三角洲平原-河道亞相。

龍潭組上段（含煤段）主要由灰黑色-灰白色中-厚層中細粒砂巖、砂質泥巖及煤層組成，共含煤層7層，發育水平層理與斜層理，有較多植物化石與雙殼類化石、含黃鐵礦，屬于三角洲-濱海相。就龍潭組地層層序所反映的信息而言，總體上屬于三角洲沉積環境，屬海退序列。

1.2 大隆組（P2d）

由于“東吳運動”對研究區的影響，使得在龍潭組沉積晚期發生海侵，形成海侵巖系-大隆組。大隆組下部為黑色硅質灰巖及燧石層夾薄層鈣質泥巖，底部有1～2層泥灰巖，屬于斜坡——深海沉積。大隆組上部為黑色薄層狀硅質灰巖夾黑色泥巖與炭質泥巖，屬淺海-濱淺海沉積。就大隆組地層層序所反映的信息而言，屬海退序列。

1.3 大冶組（T1dy）

由于“印支運動”對研究區的破壞，使得研究區只保留了下三疊統大冶組的地層。大冶組依巖性分為上、中、下三層。上部為灰黑色厚層狀泥灰巖，夾有青灰色灰巖及薄層灰巖，屬半閉塞臺地相。中部由灰白色灰巖和灰黑色泥灰巖組成，含有黃鐵礦斑晶及豐富的動物化石假髻蛤、蛇菊石等，屬半閉塞--開闊臺地相。底板為灰黑色薄層狀泥灰巖夾硅質灰巖，產動物化石假髻蛤、蛇菊石等，屬開闊臺地相。就大冶組地層層序所反映的信息而言，屬海退序列。

1.4 下古近紀（E1）

研究區內下古近紀地層超覆于二疊系、三疊系地層之上，以礫巖、砂巖、砂質泥巖及泥灰巖為主，呈紫紅色，故稱“紅層”。 研究區內可以發現的下古近紀紅層，根據巖性特征由上至下可分為五層，1-4層主要巖性為泥灰巖，顏色變化較大，均呈薄層狀，夾薄層石膏（4層底部石膏有明顯纖維化現象），屬干旱條件下的內陸盆地相。從4層向下含砂量開始增加，直至轉變為5層的雜色礫巖。5層主要巖性為雜色棱角狀礫巖，礫石成分為以鈣質膠結的灰巖、硅質灰巖和砂巖組合，礫石分選性差，由此說明其接近碳酸鹽巖源地，應屬內陸盆地外圍的洪積扇前緣相。

2 礦山沉積旋回分析

礦區含煤地層龍潭組總體上為三角洲沉積環境，其上段頂部為過渡至濱海沉積環境。在煤層化學特征分析中發現，主采1煤層（位于龍潭組上段頂部）為富硫至高硫煤，含過多黃鐵礦，是海水入侵的指示礦物[ 3 ]。

礦區內龍潭組地層厚度上厚下薄，礦物粒序呈上粗下細的特征，屬海退序列，地層層序律反映了沉積時期內海平面持續下降，整個沉積體系在不斷進積，但此時沉積平面始終處于海平面之上。龍潭組上段頂部地層信息反映出“東吳運動”對礦區的影響—華夏地塊的抬升導致該時期內海水開始入侵研究區。

大隆組地層整體為一套淺海-深海間過渡沉積環境下形成的硅質灰巖夾泥巖組合，上部為淺水灰巖，下部為深水灰巖，反映了沉積期間海水的逐漸退出研究區，但沉積界面一直處于海平面之下。“印之運動”對研究區地層的作用表現在使該運動之前沉積下來的地層受到強烈變形，并使得研究區內三疊紀地層只保留下了大冶組的地層。

大冶組整體上屬于一套碳酸鹽巖臺地沉積環境下形成的灰巖夾泥灰巖的組合，上部為淺水灰巖，下部為較深水灰巖，屬海退序列，沉積界面始終處于海平面之下，海水深度較下部龍潭組沉積環境來說更淺。新生代以來，由于揚子地臺的強烈上升，研究區沉積方式開始由海相沉積轉變為內陸盆地沉積。

下古近紀地層為一套超覆于三疊紀地層之上，在內陸盆地外圍洪積扇前緣沉積環境下形成的，以礫巖為主、砂巖次之的巖性組合，反映了此時海水已經退出研究區，開始接受陸相碎屑物源的供給[ 4 ]。

3 結論

二疊紀早期的研究區，一直處于三角洲沉積環境，發育海退序列的龍潭組地層。經“東吳運動”，海水侵入研究區，隨后在海相沉積環境下形成大隆組巖系，但區內海水處于持續退出狀態。三疊紀時期，區內已處于碳酸鹽臺地沉積環境，發育一套海退序列的大冶組。新生代以來，由于揚子地臺的抬升，海水退出研究區，接受陸相碎屑物源的供給，形成一套內陸盆地邊緣的洪積扇前緣沉積體系。

參考文獻：

[1] 韓九曦，李玉嵩.全球煤礦資源潛力分析研究[J].煤炭技術，2014，01：1-3.

[2] 唐衛國，蔣星祥，湯亞平.湖南煤炭資源開發利用現狀與對策[J].中國礦業，2012，01：44-47.

作者簡介：代杰（1993-），男，漢族，四川樂山夾江縣人，本科，研究方向：資源勘查工程（固體礦產）。