貴州某煤礦地質特征及沉積相分析

董卓鋒

摘要：煤礦位于揚子陸塊西南部內的黔北臺隆畢節北東向構造變形區的北東部次級構造單元。區域出露地層自老至新為南華系-志留系及二疊系-侏羅系和第四系。區域主體構造呈北西向展布，主要為仁懷背斜、長崗向斜及婁山背斜。煤礦含煤層位為二疊系龍潭組，煤層大部可采、局部可采并能在區內進行對比的煤層有5層，區域從中二疊世至早侏羅沉積演化表現為一個海侵逐漸擴大的發展趨勢，至早二疊世海侵范圍最大。在整個海侵過程中，曾出現多次的海侵、海退的交替。表現為沉積間斷及凝縮層的多次出現及陸源碎屑沉積與碳酸鹽沉積的多次交替。沉積演化與黔中隆起的發展密切相關。

關鍵詞：向斜褶皺；煤礦；龍潭組；沉積環境；仁懷地區；貴州省

煤礦區位于貴州省北部遵義縣、仁懷市境內，地處云貴高原偏東北斜坡地段，北與四川盆地南緣斜坡毗鄰。區內總體地勢北部高，南部低，一般標高為900m～1200m，最大標高1561.7m，最低標高510m左右，最大高差1051.7m，一般高差在200m～300m。屬中中山切割碳酸鹽巖巖溶地貌及碎屑巖侵蝕地貌。

目前在該區內礦業開發主要以煤炭為主，其次為硫鐵礦，煤礦生產規模以小型為主，個別為中型。區內分布有14個煤礦采礦權，1個硫鐵礦采礦權。通過野外地質考察和區域資料總結，對該煤礦進行較為系統的地質及含煤巖系特征及沉積相研究，旨在深入了解貴州含煤巖系時空分布及巖相古地理變遷，對于區域的煤資源遠景規劃具有重要意義。

1.區域地質背景

除黔東南以外，貴州大部屬揚子淮地臺。面積約15×104km²，分布廣泛，礦區位于貴州省北部遵義縣、仁懷市境內，大地構造位置屬于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節北東向構造帶。

礦區周邊區域內出露地層自老至新為南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、侏羅系和第四系。其中，缺失泥盆系及石炭系，以二疊系、三疊系分布較廣，奧陶系、志留系次之，南華系、震旦系、寒武系僅見于背斜的核部地帶。二疊系上統龍潭組為區域含煤巖系，煤系中含較穩定可采、局部可采煤層3層～4層。

區域內主體構造線呈北西向展布，主要構造為仁懷背斜、長崗向斜及婁山背斜。背、向斜褶皺構造中均發育有次級的背、向斜褶皺而構成復式褶皺構造，且總體上具有較明顯的旋扭特征。次為在褶皺軸部地帶發育與褶皺軸向同組向的高角度正、逆斷層。

區內除煤礦外，尚有黃鐵礦、磷礦、石灰巖、白云巖等礦產的產出。其中，具有工業價值的礦種主要為煤、硫鐵礦。煤礦主要分布于下石炭統九架爐組、上二疊統龍潭組、下侏羅統香溪組地層中，以龍潭組為主。龍潭組煤類均為無煙煤，在縣西部山盆、芝麻、平正、楓香、泮水等鄉鎮范圍內。

2.礦區地質特征

礦區內出露地層從老至新為中二疊統茅口組（P：m），上二疊統龍潭組（P₃l）、長興組（P₂c）；下三疊統夜郎組（T₁v）、茅草鋪組（T₁m），中三疊統松子坎組（T₂s），中三疊統獅子山組（T₂sh），上三疊統沙鎮溪組（T₃s）；下侏羅統香溪組（J₁x）及第四系（Q）。

斷裂構造發育于勘查區南部，總體走向北東，傾向北西，傾角70°左右，主要切錯地層為茅草鋪組。據兩盤層地分析，為正斷層，地層斷距20m～100m左右（總體從北東往南西減小）。

礦區內主要構造為長崗向斜褶皺構造，次為沿向斜軸部附近地帶發育的F1、F2斷層構造。

3.含煤層特征

礦區內含煤地層上二疊統龍潭組，為灰色、深灰色、黑色薄層、中厚層狀粉沙巖、沙巖、泥質粉沙巖、泥質沙巖、鈣質沙巖、黏土巖及碳質黏土巖、煤層及煤線等組成，含腕足類化石及植物根莖化石。根據工程揭露，勘查區內有可采煤層、局部可采煤層5層。根據以往地質成果資料，礦區內共（伴）生礦產主要為硫鐵礦、煤層氣。

4.沉積環境

從中元古宙至今的地史時期，貴州地殼經歷了多次構造運動，造成了較為復雜的地質構造景觀（格局）。貴州跨越揚子地塊和華南早古生代褶皺帶兩個一級大地構造單元。揚子地塊內，可按蓋層性質的不同，分為三個二級單元。對蓋層在某些地質時期分化較清楚的黔北臺隆，尚可分為兩個三級單元。

揚子地塊依其形變特征的不同又分為畢節北東向構造、鳳岡北北東向構造、威寧北西向構造、貴定南北向構造、望謨北西向構造等五個變形區。卷入華南早古生代褶皺帶的主要是貴州的東南部。古環境由海洋轉化為陸地，沉積物由海相深水碎屑巖演化為陸相紅色碎屑，沉積類型由海相活動性組合演化為陸相活動性組合。

沉積相分析目前主要依據沉積學、古生物化石、地球物理和地球化學四大類標志進行。不同的沉積相標志具有相應的沉積環境意義，結合地層特征，依據沉積學標志、古生物學標志，判斷和劃分沉積相類型，進行沉積體系劃分。

礦區內出露巖性以碳酸鹽巖和砂巖為主，根據礦區出露地層巖相特征，初步推測區內出露地層沉積環境主要為海陸過渡相沉積。

茅口組（P₂m）內主要出露灰色白云巖、白云化亮-泥晶生物屑灰巖、生物（藻、蜓）灰巖，推斷是在還原一強還原環境下沉積，灰巖屬碳酸鹽，推測該期沉積環境為海相沉積。

龍潭組（P₂l）主要由灰、黃灰、褐灰色粉沙巖、細沙巖、粉沙質泥巖和泥巖組成，夾灰巖0層～7層，含煤1層～23層，其中可采5層。區內總的變化趨勢是：由西向南東，碎屑粒度逐漸變細，海相砂泥巖層或灰巖夾層增多和變厚，含煤性逐漸變差，由近陸相向典型海陸交互相和近海沉積相過渡，發育波痕構造。區內龍潭組富含植物和動物化石，在采集的龍潭組地層巖石標本中，蜓類最為多見。龍潭組地層沉積環境為海陸過渡相。

長興組（P₂e）發育于本區東部，向西與汪家寨組呈逐漸過渡關系，兩者分界大致在黔西一清池一線。以灰、深灰色中厚層一厚層狀灰巖、燧石灰巖為主，下部夾泥巖、砂質泥巖和粉砂巖；含煤0層～3層，多為薄煤或煤線，無可采煤層；頂部時夾鈣質泥巖。為一套純海相沉積，化石以蜓、腕足類為主。

夜郎組（T₁v）主要由灰色薄層黏土巖、灰色薄至中厚層泥晶灰巖夾泥質灰巖，就形成機理而言，黏土巖屬于陸源碎屑沉積巖，組內灰巖具明顯的海相沉積特征，本組屬海陸過渡相沉積，沉積環境為濱岸瀉湖、潮坪沉積。

茅草鋪組（T₁m）主要巖性由局限海臺地蒸發相灰巖及白云巖、角礫白云巖組成兩大海退旋回層。生物稀少，以雙殼類為主。屬局限臺地海相沉積環境。

松子坎組（T2s）、獅子山組（T3sh）地層出露巖性大致相同，均為灰色中厚層白云巖夾黏土巖，與茅口組（P2m）類似，同為海相沉積。

上三疊統沙鎮溪組（T3s）主要巖性由灰黃色中至細粒巖屑石英沙巖，夾泥質粉沙巖，頂部為灰色黏土巖夾煤線。交錯層理發育，多見植物化石，推測沉積環境為海陸過渡相上三角洲平原沉積。

香溪組（J₁x）主要巖性為紫紅色薄-中厚層黏土巖、砂巖、石英砂巖，層內以砂巖為主，出露較多，為海相深水盆地沉積環境。

總體上看，從中二疊世至早侏羅，仁懷長岡地區沉積演化表現為一個海侵逐漸擴大的發展趨勢，至早二疊世海侵范圍最大。在整個海侵過程中，曾出現多次的海侵、海退的交替。表現為沉積間斷及凝縮層的多次出現及陸源碎屑沉積與碳酸鹽沉積的多次交替。