荊當盆地煤炭能源聚煤規律的分析

李衛軍　李文林　胡進軍

（湖北煤炭地質勘查院湖北宜昌443003）

荊當盆地煤炭能源聚煤規律的分析

李衛軍李文林胡進軍

（湖北煤炭地質勘查院湖北宜昌443003）

荊當盆地中生代的構造變動以斷裂和地殼的升降運動為主，形成了繼承性的坳陷盆地，沉積了巨厚的近海型陸相碎屑巖建造。聚煤作用形成于晚三疊世九里崗期、曉坪期及早侏羅世香溪期。文中分析了盆地在不同時期構造運動和沉積作用的差異性，認為地殼震蕩運動的特點是決定本區含煤性特征的主要因素，成煤作用的強弱也與古地理環境密切相關，因而古地貌帶的展布形式決定了煤層空間分布的格局。

盆地；煤炭；能源

1　區域構造背景

荊當盆地區域上位于揚子地塊中段北緣，其北以襄樊-廣濟斷裂帶為界與秦嶺-大別造山帶相接，南以江南斷裂為界與華南褶皺相連，東緣以郯廬斷裂帶為限而與下揚子地塊接壤，西以黃陵隆起與上揚子地塊分隔，詳見圖1。

圖1　區域構造地塊分隔

揚子地塊基底形成于前震旦紀,晉寧運動以后即進入地臺演化階段,形成海相蓋層,晚三疊世時轉入后地臺發展階段,形成陸相蓋層。蓋層的發展經歷了五個階段,共有六個蓋層。其中對荊當盆地聚煤影響直接的是晚三疊世—侏羅紀,為內陸坳陷盆地發展階段,形成陸盆型含煤建造。

2　聚煤盆地的形成和演化

2.1聚煤盆地的形成

晚三疊世印支構造事件在中國大陸發生大規模碰撞和拼合，秦嶺洋自東而西的關閉使揚子地塊相對華北地塊發生了順時針旋轉并發生碰撞，海水逐漸從東向西方向退去，其所代表的沉積演變過程即是從古生代到中三疊世一統天下的碳酸鹽臺地的消亡和揚子前陸盆地陸相沉積歷史的開始，在中揚子北緣形成周緣前陸盆地，從而完成了中揚子在晚三疊世從海相到陸相的沉積格局大轉變，為聚煤盆地的形成奠定了基礎。

2.2盆地的演化特征

荊當盆地的發生和發展過程正好處于整個燕山運動旋迴間，九里崗組沉積時期，印支運動對本區的影響不很顯著，并沒有發生褶皺運動，也沒有沉積超復現象，只是微弱而緩慢的上升，海水暫時的退出，形成廣闊的濱海平原，保持著相對穩定的成煤環境，形成了較好的煤層。曉坪組沉積時期，本區處于濱海沖積平原，地殼差異升降運動漸趨強烈，隆起區剝蝕作用加劇，來自西北方的河流攜帶大量的碎屑物質注入盆地形成漫流，沉積了巨厚的三角洲沉積，因地殼活動頻繁，成煤前湖泊相閉流盆地相沉積發育不甚穩定，泥炭沼澤范圍小，而且很快被瀉湖海灣相所覆蓋，至觀音段和香溪組盆地向南收縮，地史進入大陸階段，地殼活動更趨頻繁，沉積環境往返遞變，沉積中心多次遷移，成煤多薄而分散。香溪組沉積以后氣候逐漸轉向干旱炎熱，聚煤作用停止。

3　聚煤規律

3.1影響聚煤作用的因素

荊當盆地為中生代含煤盆地，沉積了巨厚的近海型陸相碎屑巖建造，分析研究認為影響聚煤作用的主要控制因素是古構造運動、古地理環境及古氣候條件。

3.1.1古構造運動的影響

古構造運動對聚煤作用的影響是多方面的：（1）沉積盆地所處的構造部位不同，直接影響到盆地的古地理環境和內部沉積環境的空間配置，影響到沉積物的來源是否充分。（2）沉降運動的速率和頻率，直接影響到沉積物特別是有機物的保存。形成煤層的厚薄與該區的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關。

在荊當盆地含煤沉積的過程中，伴隨著頻繁和強烈的地殼運動，而且由下而上越來越強烈，頻率越來越高，這種震蕩運動造成了含煤地層的基本韻律構造，故九里崗組的古地理環境相對穩定，煤層比較集中。至曉坪組、香溪組則成煤旋回越來越多，煤層層次多，而分布廣度則越來越小，厚度越來越薄。因而在荊當盆地的整個成煤構造旋回中，含煤性最好的層位處于九里崗組下段，而頂部香溪組的含煤性最差。

3.1.2古地理的影響

荊當盆地的繼承性特點在各組地層的沉積特征中明顯的表現出來。一是沉積的北西方向性，這個方向性在曉坪組水井灣段以前表現特別明顯，至曉坪組晚期觀音段沉積時似乎有些向東偏移（香溪組也是如此）。一方面是由于沉積期后南北向斷裂構造的改造，另一方面可能是反映盆地向南收縮的緣故。這一特點控制了各個時期煤層的展布形式，控制了各組段沉積的成煤區的分布，即煤層相對發育地區隨時間而由北向南轉移。

3.1.3古氣候的影響

古氣候條件對盆地沉積建造的影響是間接的，古氣候主要影響沉積物的風化、剝蝕、搬運方式、物源特點、湖平面變化等方面。晚三疊世整個華南地區氣候潮濕，適宜植物生長，故煤層發育。從晚三疊世至中侏羅世，該區古氣候背景經歷了從潮濕向干旱過渡，香溪組沉積以后氣候逐漸轉向干旱炎熱，聚煤作用停止。

3.2含煤性

3.2.1九里崗組含煤性

九里崗組地層厚度大，煤層層次多，根據以往勘探資料，含煤系數為0.1～2.3，一般為0.6～0.8，上段為0～1.7，平均0.48，下段為0～3.8，平均0.8。主要煤層和工業煤體大多產出在下段。煤層產出最多的剖面有16個小層次，可合并為11個含煤層位，可采者2～3層，煤層最大厚度可達2.65m。從工業煤層的含煤性變化特征來看，九里崗組煤層可以分出兩種基本不同類型，以其代表性地點命名為鐵爐灣型和胡家咀型。對比起來，以鐵爐灣型的含煤性為好，但他們沒有層位上差異，而主要是空間上的不同，鐵爐灣型分布在向斜外側，而胡家咀型則相對位于內側，就是說后者更為臨近湖盆的中心。結合煤質特征來看很可能是沉積環境的不同所致。

3.2.2曉坪組含煤性

曉坪組的煤層薄而不穩定，均系復雜結構，可采層規模和經濟意義不及九里崗組。各個含煤段的含煤性差別很大，以觀音段最好，水井灣段和方家棚段次之。本組共含煤21層，一般厚度都在0.2m以下，局部可采厚度大多在0.4m～0.6m左右，個別點的最大厚度為1.39m。總的來看，曉坪組各個含煤亞段含煤性相對發育區是由北向南發展的，如周家山段和水井灣段的煤層主要發育在煤田北部，方家棚段煤層則富集于方家口一帶，而觀音段則南移至觀音、鍋底坑地區。

3.2.3香溪組含煤性

香溪組煤層主要分布在南部九指山、觀音、鍋底坑和尹家山一帶。與九里崗組和曉坪組相比，其含煤性最差。本組含煤共6層，多數礦區沒有0.3m～0.5m的煤層，煤層呈透鏡狀—雞窩狀分布。

3.3煤層分布的幾點規律

3.3.1九里崗組

（1）含煤性變化的分聚規律。含煤層位具有明顯的分聚規律：在煤層相對發育的剖面上，B旋迴的煤層幾乎聚合在一起而構成煤層密集帶，例如鐵爐灣礦區，那里煤層都孕育在不大于40m厚的剖面中，而當B旋迴煤層出現衰退時，整個旋迴的沉積厚度加大到80m，例如東翼的南峪溝、胡家嘴等地，剖面上含煤層位逐漸分散，相距可達10m～20m，往往出現較厚的湖泊相夾層。（2）煤層的帶狀分布規律。煤層發育在湖泊沼澤帶而消失于湖相帶，平面上的分布受相帶的控制。在九里崗組沉積過程中，有個長期穩定的古地貌帶，一是向斜南段的湖相帶，二是其兩側的濱湖相帶，這就是區域性煤層帶狀分布的基礎，主要可采煤層分布與之相對應。

3.3.2曉坪組

（1）煤層垂直分布規律：該組有三種基本成煤巖相旋廻結構由下而上的分布，上部海灣相成份顯著增加，說明本段煤層都是海浸過程的產物，煤層具“疊瓦式構造”分布特征。（2）煤層平面分布規律：曉坪組各個含煤亞段含煤性相對發育區是由北向南發展的，如周家山段和水井灣段的煤層主要發育在煤田北部，而觀音段則南移至觀音、鍋底坑地區；這與前述沉降中心的遷移方向和位置是大體一致的。

3.3.3香溪組

煤層垂直分布規律：香溪組為內陸沖積—湖泊含煤沉積，與九里崗組和曉坪組相比，剖面上部和下部巖性和巖相分異不夠明顯，同時基本成煤旋迴很多，碎屑摻和強烈且相對均勻，形成的煤層較差，相對發育較好的煤層較少且一般位于剖面的中部及中上部。

4　結語

4.1地殼震蕩運動的特點是決定本區含煤性的主要因素，九里崗組沉積時期，地殼震蕩運動的特點是幅度小，速度慢而頻率低，因而煤層在剖面上比較集中，但由于補償不足，沒有形成厚煤層。至曉坪組和香溪組時期，雖然震蕩幅度加大，但由于速度快而頻率越來越高，在剖面上煤層層次多，幾乎分散在整個剖面上，而分布廣度則越來越小，厚度越來越薄。故荊當盆地含煤性最好的層位處于九里崗組下段，而頂部香溪組的含煤性最差。

4.2荊當煤田是在總的海退過程中形成的一個近海型煤田，煤層都產生在濱湖（海）沼澤地帶，在趨向沉積中心時，成煤作用越來越弱，在頻臨濱海（湖）三角洲或沙壩地帶也是成煤不利地區，故古地貌帶的展布形式決定了煤層空間分布的基本格局。九里崗組和曉坪組早期比較明顯地繼承了中三疊世北西向的沉積特征，煤層較明顯地成北西向帶狀分布特征；曉坪組晚期和香溪組沉積時期，水盆地向南收縮，煤層展布逐漸轉為環帶狀特征。

[1]梅冥相.中上揚子印支運動的地層學效應及晚三疊世沉積盆地格局.地學前緣,中國地質大學（北京）,2010.

[2]陳留勤,段凱波,霍榮,胡水清.晚三疊世中上揚子北緣前陸盆地層序特征及沉積演化.高校地質學報,2009.

[3]陳留勤,郭榮濤,鐘焱.荊門—當陽盆地上三疊統沉積相結構特點及其對構造控制的響應.中國地質,2011.