魯西地區淺水三角洲環境下的聚煤特征

張 燕

（兗礦東華建設公司地礦建設分公司 ，山東 鄒城 273500）

淺水三角洲是三角洲體系的一種特別形式，主要形成在淺水環境和地勢相對平緩穩定的沉積區[1-2]。但前人對陡坡三角洲研究較多，與陡坡三角洲相比，緩坡三角洲物源分散多變、橫向對比困難、煤層分布穩定。以魯西地區為例，分析河控淺水三角洲的沉積特點和聚煤作用。

1 研究區構造特征

魯西地區總體構造演化復雜，受多次構造運動的影響，形成了如今的構造格局。東西以郯廬斷裂帶和聊考斷裂為界分別和魯東隆起、臨清坳陷隔開，南北邊界是豐沛斷裂和廣饒-齊河斷層分別與南華北盆地和濟陽坳陷毗鄰[3-4]，如圖1所示。

圖1 魯西地區斷裂分布圖

2 沉積組合

2.1 沉積特征

早二疊世魯西地區在華北陸塊整體海退的背景下，沉積環境也大致經歷了從海洋到陸地的轉變，大量的陸源碎屑沉積物快速供給堆積，三角洲體系經歷了從發育、演化然后逐漸廢棄的過程[5-6]。通過野外實測和分析鉆井巖芯資料，概述了魯西地區早二疊世的沉積相發育特征，認為魯西地區山西組主要是河流作用為主的淺水三角洲沉積，巖性以各種砂泥為主，主要發育三角洲平原亞相，三角洲前緣亞相和前三角洲亞相不甚發育。

2.2 沉積相特征

1）泥巖顏色。魯西地區山西組的泥巖一般以灰色、灰黑色為主，部分地區夾有粉砂質泥巖，局部地區含灰綠色夾紫紅色斑塊紫斑泥巖、紫紅色泥巖，反映了地質時期水體較淺的還原-弱氧化沉積環境；煤線、碳質泥巖分布廣泛（圖2），為典型的三角洲平原泥炭沼澤化的結果。

2）砂巖巖石學特征。以魯西地區菏澤煤田薄片鑒定為例，砂巖類型主要包括長石石英砂巖、巖屑石英砂巖和長石石英雜砂巖等[7]。長石主要為斜長石和正長石，遭受強烈的次生變化，主要發生碳酸鹽化，絹云母化，有些斜長石碎屑全部被方解石交代僅保留碎屑假象。巖屑主要為泥巖、粉砂巖、細砂巖、千枚巖、燧石巖屑，含量在0～25%之間。碎屑顆粒分選性中等，磨圓度較好，碎屑顆粒多成渾圓狀，膠結物以硅質和鈣質為主，巖石類型主要包括粗-中砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖等。

圖2 山西組砂泥互層夾煤線（淄博八陡）

3）生物化石。魯西地區完整的動植物化石發育不好，大部分地區均可見植物莖葉、根部化石碎片及碳質碎屑，由于三角洲沉積在海陸過渡環境中，研究區在局部層位受海水影響，部分層位可見有雙殼類或腕足類化石，底部深灰色海相成因的泥巖中發現有Lingula sp.[8]。

4）特殊礦物。在野外露頭和鉆孔巖芯觀察中?？梢姷借F質和鈣質等特殊礦物。其中鐵質多以黃鐵礦晶體出現，也常見到菱鐵質結核，反映了弱還原沉積環境；鈣質礦物可見鈣質膠結或方解石充填現象，一般形成于氧化性較弱的沉積環境中。

5）沉積構造特征。研究區三角洲沉積體系以三角洲平原亞相為主，局部可見有三角洲前緣亞相，其中平原亞相以分流河道微相為主體，河道砂體底部常見沖刷構造，具有少量泥礫，發育槽狀、板狀或收斂型交錯層理（如圖3所示），沉積粒度向上逐漸變細，層理的規模變小，演變為波狀層理和小型交錯層理，是典型的正旋回序列。河道砂體常因河道擺動而疊覆在一起出現?？可系姆至骱拥劳蝗粩[動、改道或截彎取直會引起部分正在活動的河道廢棄[9-10]。上述均是淺水三角洲獨有的沉積特征。

圖3 左：山西組砂巖中泥礫（淄博八陡）；右：山西組槽狀交錯層理（淄博八陡）

3 淺水三角洲聚煤特點

魯西地區河控淺水三角洲發展過程中，以三角洲平原為主，特別以分流河道微相最為發育，且擺動頻繁，次一級的分流河道密集。在河道不斷推進過程中，兩側的分流間灣逐漸被泥質填充，使得三角洲平原擴大。隨著時間的演化，三角洲平原最終會趨于廢棄而終止，廢棄后的三角洲平原分流河道基本不活動，植物開始大量生長，成為聚煤作用的有利場所。魯西地區早二疊世可大致分為三個聚煤階段。

3.1 第一聚煤階段

第一聚煤階段為三角洲活動階段，魯西地區北部分流河道發育，覆水不深，南部受海水影響覆水相對較深，適合水下分流河道發育，河道密布，錯綜復雜，遷移性較強，不易形成煤層或在分流間灣處形成的煤層較薄，分布不穩定。

3.2 第二聚煤階段

第二聚煤階段淺水三角洲沉積體系向南進積作用較強，三角洲平原面積擴大。隨著時間的演化，三角洲平原最終會趨于廢棄而終止，分流河道活動的部位不利于泥炭沼澤的發育，聚煤作用較差；而廢棄的三角洲平原中活動的河道幾乎不存在，分流間洼地處大量的植物生長發育，可以長時間發育泥炭沼澤，成為煤炭聚集的有利場所。同一三角洲體系具有相對統一的廢棄階段，泥炭沼澤的發育也帶有普遍性，因此魯西地區3煤分布穩定，在較大范圍內連續分布。由于分流河道的遷移疊覆，分流間沼澤發育具有不均衡性和不穩定性，3煤普遍出現分叉（3上、3下）、合并現象。三角洲在其發育過程中逐步廢棄，三角洲平原廣泛沼澤化，為聚煤作用發生創造了有利條件。例如滕南煤田煤層厚度一般大于3m，富煤單元分布于分流間洼地。3上煤層形成時期，由于三角洲向南推移，河流作用加強，煤層的穩定性較下部為差，但仍形成了重要的主采煤層。由于總體環境的相似性，兩單元煤的聚積規律也相近。此時三角洲體系已大大向南推進，三角洲平原擴大，整個魯西南地區幾乎全為三角洲平原部分，分流河道密布，相距較近，同時對下部煤層具有沖蝕作用，造成大面積的無煤帶和煤層變薄帶，如在滕縣煤田和濟寧煤田，3下煤層上部分流河道的沖刷作用，大片煤層變薄甚至缺失。此時富煤單元的分布與分流河道的分布格局有關。分流間沼澤和分流間灣等洼地是煤聚積的理想場所，可以形成較厚的煤層；其它部位的聚煤作用較弱，因而僅有薄煤層分布。由于后期構造活動和成煤后河流沖刷，煤層沖蝕現象也較普遍，這些原因都會造成煤層在全區分布上的差異性。

3.3 第三聚煤階段

第三聚煤階段早期沉積物供給豐富，三角洲平原發育廣泛，局部地區發生沼澤化形成薄煤層，但大范圍內并不連續。后期海水完全退出了盆地，氣候變得干旱、沉積物供給速率加大，盆地由穩定到構造活動加劇，盆地地勢的北高南低勢態加劇，北部地區變為陸相河湖盆地，在研究區聚煤作用微弱，基本上不發生聚煤作用。

4 淺水三角洲的聚煤模式

通過本次研究可以認為，研究區聚煤作用與水體深度和環境有關系，受沉積體系的影響。淺水三角洲的聚煤具有以下特點：

1）三角洲活動階段河道側向遷移較強，僅在分流間灣處形成薄煤層，如圖4所示。

圖4 河控淺水三角洲活動階段聚煤模式圖

圖5 河控淺水三角洲廢棄階段聚煤模式圖

2）厚度最大、分布穩定而廣泛的主采煤層形成在三角洲廢棄階段（圖5），分流間沼澤和分流間灣等洼地是煤聚積的理想場所，可以形成較厚的煤層，其他部位煤層較薄。三角洲廢棄時間越長，而且構造因素也有利于泥炭沼澤的持續發育，就能形成廣闊而穩定的優質富煤帶。

3）同一三角洲沉積體系具有相對統一的廢棄階段，使研究區內泥炭沼澤的發育具有普遍性，從而使煤層在較大范圍內連續分布。

4）富煤單元的分布也受分流河道的分布格局的控制。三角洲平原上分流河道活動的部位，不利于泥炭沼澤的發育，聚煤作用較差，煤層形成于河道廢棄階段；另外分流河道在遷移改道過程中，也可能會沖蝕已沉積的煤層，造成研究區內煤層分布差異。

5 結 論

淺水三角洲體系活動時聚煤作用較弱，廢棄階段相對統一，泥炭沼澤的發育具有普遍性，從而使煤層在較大范圍內連續分布。聚煤作用與水體深度和水動力條件有關，受沉積體系所控制。三角洲平原上分流河道活動部位，聚煤作用較差，而在分流間洼地能較長時間地發育沼澤及泥炭沼澤，形成厚煤層，三角洲廢棄階段時間越長，聚煤作用越好。