貴州文家壩井田晚二疊世龍?zhí)督M沉積環(huán)境與層序地層研究

李 峰

（貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州貴陽550081）

貴州是我國西南地區(qū)煤炭儲(chǔ)量最大的省份，其中省內(nèi)中西部地區(qū)又是本省最集中的區(qū)域。織金縣文家壩井田就是位于煤炭集中區(qū)，龍?zhí)督M是本井田的主要含煤地層，以煙煤和無煙煤為主，煤質(zhì)優(yōu)良，易開采。本文從沉積環(huán)境與層序地層學(xué)方面著手，分析本井田煤層的形成環(huán)境與層序分布規(guī)律，為煤礦的開采提供理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

貴州織金地區(qū)除火山噴發(fā)巖以外，均為沉積巖分布，二疊系、三疊系地層發(fā)育較全，且分布廣泛。織金煤田在大地構(gòu)造單元上屬揚(yáng)子陸塊（Ⅰ級(jí)）黔北隆起（Ⅱ級(jí)）遵義斷拱（Ⅲ級(jí)）畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)（IV級(jí)）的南緣。在北西—南東向主壓力作用下，形成一系列軸向大致互相平行、呈北東45°方向展布的華夏式背斜與向斜組成，由西向東包括張維背斜、三塘向斜、后寨背斜、阿弓向斜、地貴背斜、珠藏向斜、小貓場向斜、白果寨向斜、補(bǔ)郎向斜及北部的八步向斜、馬鞍山背斜、關(guān)寨向斜、牛場向斜等20余個(gè)褶曲，文家壩井田位于阿弓向斜北段中部。

井田范圍內(nèi)及周邊地層由下至上有二疊系中統(tǒng)茅口組、二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組、龍?zhí)督M、長興組、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組及第四系，其中龍?zhí)督M為井田內(nèi)主要含煤地層，在向斜兩翼地表均出露。巖性由細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層、鋁土質(zhì)泥巖、鋁土巖、灰?guī)r、燧石灰?guī)r、泥灰?guī)r及硅質(zhì)菱鐵巖等組成。含煤21～44層，一般30層，其中可采煤層6層。富含腕足類、腹足類、瓣鰓類及頭足類等動(dòng)物化石和大羽羊齒、蕉羊齒、櫛羊齒等植物化石。厚度246.03～314.81m，平均厚度282.83m，與上覆長興組呈整合接觸。

2 沉積環(huán)境分析

2.1 沉積體系劃分

文家壩井田晚二疊世沉積特征受到西側(cè)陸源河流作用與東側(cè)海洋潮汐作用的雙重影響。陸源河流從西側(cè)的威寧哈喇河進(jìn)入本區(qū)，入海后形成三角洲沉積，在三角洲朵體外側(cè)和遠(yuǎn)端方向，在海洋潮汐作用的影響下，常形成潮坪沉積，由于井田處于海陸交互的特殊地帶，同時(shí)又有瀉湖沉積發(fā)育，因此本區(qū)煤層的形成是在三角洲沉積、潮坪沉積與瀉湖沉積三者共同作用的結(jié)果。

根據(jù)本井田鉆孔巖芯以及實(shí)測剖面資料，從含煤巖系巖石學(xué)特征、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、垂向?qū)有蚣吧皫r展布特征、古生物特征、地球物理及化學(xué)特征和文家壩井田勘探施工所獲得的綜合資料分析，在井田內(nèi)識(shí)別出了三角洲、瀉湖-潮坪、碳酸鹽臺(tái)地3種沉積相類型、7種沉積亞相和16種沉積微相（表1）。

2.2 沉積相垂向序列特征

本次通過對(duì)文家壩井田鉆孔巖芯資料的綜合研究，繪制了沉積相層序綜合柱狀圖（圖1）。井田內(nèi)龍?zhí)督M地層發(fā)育完整，是區(qū)內(nèi)主要含煤地層，可分為上中下三段，下段含煤5～19層，一般10層，23、27、30號(hào)煤層 可采，主要為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥

沉積相三角洲沉積亞相河控上三角洲平原河流潮汐雙重控制過渡帶三角洲平原潮控下三角洲平原瀉湖—潮坪碳酸鹽臺(tái)地三角洲前緣瀉湖潮坪局限潮下沉積微相分流河道、天然堤、決口扇、分流間洼地、泥炭沼澤潮汐影響的分流河道、分流間洼地、泥炭沼澤分流潮汐水道、分流間洼地、泥炭沼澤河口砂壩、水下分流河道、分流間灣、遠(yuǎn)砂壩泥坪、砂泥混合坪、砂坪、潮道、泥炭坪、泥炭沼澤

圖1 文家壩井田晚二疊世沉積環(huán)境及層序地層柱狀圖

表1 文家壩井田含煤地層沉積相類型巖、煤、灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r組成。底部的鋁土質(zhì)泥巖，發(fā)育于初期古風(fēng)化面上的低洼地帶，代表著瀉湖沉積環(huán)境。向上發(fā)育粉砂巖夾有薄層狀菱鐵巖和2～3層灰?guī)r層。上部夾薄層黃綠色常含完整植物葉片化石的細(xì)砂巖，代表著潮坪沉積環(huán)境。中段和上段巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖、灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖及煤為主，中段含煤7～23層，一般15層，僅16號(hào)煤層可采，以灰、黃綠、灰綠色粉砂巖為主，夾細(xì)砂巖、泥巖薄層，厚度不等，為分流河道砂體，

代表著龍?zhí)督M中段沉積環(huán)境為三角洲。上段含煤2～8層，一般5層，6、7號(hào)煤層可采，以灰黃色泥質(zhì)粉砂巖為主夾有細(xì)砂巖，為分流河道砂體，含較多完整植物化石和大量碎片，代表著龍?zhí)督M上段沉積環(huán)境同為三角洲。因此從垂向沉積序列分析，研究區(qū)的沉積環(huán)境為三角洲及潮坪環(huán)境。

3 層序地層格架

通過鉆孔巖芯觀察及測井、沉積地球化學(xué)等研究，在文家壩井田晚二疊世識(shí)別出5個(gè)層序界面，并將上二疊統(tǒng)劃分為4個(gè)三級(jí)層序及8個(gè)體系域（見圖2），具體闡述如下：

（1）SQ1。此層序從龍?zhí)督M底部的玄武巖頂界到上標(biāo)7石灰?guī)r底面，層序底界為一區(qū)域性不整合面。此層序包括海侵和高位2個(gè)體系域。

①海侵體系域：從35號(hào)煤底到標(biāo)12石灰?guī)r底，巖性包括細(xì)砂巖、粉砂巖及石灰?guī)r，以及35、34及33號(hào)煤層。砂巖中板狀交錯(cuò)層理及槽狀交錯(cuò)層理發(fā)育，石灰?guī)r中產(chǎn)海相動(dòng)物化石。主要沉積相為潮坪、瀉湖及泥炭沼澤，35號(hào)煤層厚度小，連續(xù)性差，局部可采。35號(hào)煤層形成以后，隨后的海侵形成了標(biāo)13石灰?guī)r，并局部形成34、33薄煤層，隨著海侵的持續(xù)增大，又形成了標(biāo)12石灰?guī)r。此時(shí)，海侵體系域結(jié)束。

②高位體系域：從標(biāo)12石灰?guī)r底到上標(biāo)7石灰?guī)r底面，主要由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和石灰?guī)r及煤層組成，有潮坪及泥炭沼澤2種沉積相。標(biāo)12代表此區(qū)較大的一次海侵，是一次最大海泛面沉積。之后，海平面處于平穩(wěn)狀態(tài)，沉積物得以持續(xù)堆積，形成了以潮坪為主的環(huán)境，在此環(huán)境中形成了厚度較大，連續(xù)性好的30號(hào)煤層。

（2）SQ2。此層序從上標(biāo)7底到標(biāo)5底，層序底界發(fā)育發(fā)育厚層河道砂體，屬于下切谷充填沉積。該層序發(fā)育有海侵和高位2個(gè)體系域。

①海侵體系域：從上標(biāo)7底到14號(hào)煤層底，由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、石灰?guī)r和煤組成。主要發(fā)育潮坪和瀉湖2種沉積相，此環(huán)境有利于煤層的形成，因此在研究區(qū)形成了厚度大且連續(xù)性好且全區(qū)可采的16號(hào)煤層。

②高位體系域：從14號(hào)煤層底到標(biāo)5底，由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、石灰?guī)r、硅質(zhì)巖和煤組成。同樣發(fā)育潮坪和瀉湖2種沉積相，包括分流潮汐水道、潮汐砂壩和泥炭沼澤等沉積類型。該體系域煤層厚度大，連續(xù)性好。

（3）SQ3。此層序從標(biāo)5底到長興組底，長興組與龍?zhí)督M為一整合接觸面。該層序發(fā)育海侵和高位2個(gè)體系域。

①海侵體系域：從標(biāo)5底到下標(biāo)3石灰?guī)r底，由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、石灰?guī)r和煤組成。研究區(qū)發(fā)育潮坪和瀉湖相，此沉積環(huán)境有利于煤層的形成，在研究區(qū)范圍內(nèi)形成了厚度大，連續(xù)性好，全區(qū)可采的6號(hào)煤層。

②高位體系域：從下標(biāo)3石灰?guī)r底到長興組底，由細(xì)砂巖、鈣質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、石灰?guī)r和煤組成，以石灰?guī)r和泥巖等細(xì)粒沉積為主，該體系域在研究區(qū)基本不發(fā)育煤層。

（4）SQ4。此層序?yàn)檎麄€(gè)長興組，層序結(jié)構(gòu)包括海侵體系域和高位體系域。海侵體系域由粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r及厚煤層組成，生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，含瘤狀黃鐵礦，主要由瀉湖潮坪及局限潮下沉積組成。高位體系域由粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及薄煤層組成，主要由碳酸鹽臺(tái)地沉積所構(gòu)建，在研究區(qū)不發(fā)育煤層。

4 結(jié)論

（1）通過對(duì)研究區(qū)含煤巖系沉積相綜合研究，在文家壩井田識(shí)別出三角洲—潮坪和瀉湖—潮坪沉積體系。因此，文家壩井田晚二疊世地層是三角洲沉積和潮坪沉積兩者共同作用的結(jié)果。

（2）在整個(gè)晚二疊世，研究區(qū)經(jīng)歷了海進(jìn)—海退—海進(jìn)的循環(huán)過程，根據(jù)海平面的變化，在研究區(qū)共識(shí)別出5個(gè)層序界面，劃分出4個(gè)三級(jí)層序和8個(gè)體系域。

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