金鴻山地區侏羅系地層劃分和構造控煤分析

向科俊，曹理，葛勝偉，李澤敏

(1.陜西天地地質有限責任公司，陜西 西安 710054；2.陜西省一八六煤田地質有限公司，陜西 西安 710065)

0 引言

青海省是我國煤炭資源較為缺乏的省份之一，煤炭資源的勘查、開發對緩解青海省及周邊省份用煤的緊缺現狀，支援青海、西藏地區的經濟發展建設將起著極為重要的作用。金鴻山地區找煤工作開展較早，但成效甚微，工作區以往雖進行過較多的地質工作，但基本都以地質填圖、槽探為主要手段，僅開展了少量的鉆探工程，對地層、構造等基礎地質研究不夠深入。由于區內地層風化嚴重，又難以找到化石，所以對該區侏羅系地層的劃分上一直存在分歧，沒有定論。地層認識不同，直接導致構造認識不同，進而影響聚煤規律分析，最終影響地質勘探手段選擇、工程布置、勘探成效等。通過最近幾年在該區開展的煤炭資源調查和普查工作取得的勘查成果，分析歸納該區侏羅系地層劃分和構造控煤資料，提出作者的觀點。

1 以往侏羅系地層劃分

區內地質勘查工作始于1955年，中國科學院地質研究所、中科院蘭州地質研究室在該區開展的地質路線調查，后期石油系統在區內開展了大量工作。直到90年代后，煤田系統才在該區開展煤田勘查工作，其中有代表性的主要有：①1993年，青海煤炭地質一〇五勘探隊在金鴻山地區開展了找煤工作，提交了《青海省金鴻山地區找煤地質報告》；②2002—2004年，青海煤炭地質勘查院和西安航測遙感院在阿爾金山南麓西段的茫崖石棉礦—金鴻山區段開展煤炭資源調查評價工作，提交了《青海柴達木西部茫崖地區煤炭資源調查評價報告》。

各階段對侏羅系地層劃分不盡相同，見表1。

表1 本區侏羅系地層劃分沿革表

本次就1993年和2004年兩次開展有鉆探、槽探等實物工作量的勘查階段侏羅系地層劃分簡要歸納如下。

1993年找煤報告將區內侏羅系劃分為：下侏羅統小煤溝組(J1x)、中侏羅統大煤溝組(J2d)及上侏羅統紅水溝組(J3h)。該報告將北邊靠近F15斷層的砂礫巖劃分為小煤溝組；向南至F17斷層(砂礫巖含煤段和頁巖段)劃分為大煤溝組；F17斷層以南劃分為紅水溝組，如圖1所示。認為區內地層展布南為大煤溝組、北為小煤溝組，地層倒轉，總體構造形態為一倒轉向斜構造。

圖1 金鴻山煤礦地質素描圖(1993年找煤報告)

2004年的調查報告將侏羅系分為下侏羅統小煤溝組(J1x)、中侏羅統大煤溝組(J2d)及上侏羅統采石嶺組(J3c)。將F15斷層以南的砂礫巖段劃分為大煤溝組；將頁巖段劃分為小煤溝組；F17斷層以南劃分為采石嶺組。和1993年找煤報告剛好相反，認為南為小煤溝組、北為大煤溝組，總體構造形態為一北傾單斜構造。

2 本次侏羅系地層劃分

2.1 巖石地層學方法

巖性法：①地質填圖。通過對該區1∶2.5萬地質填圖，本區侏羅系地層基本全區分布，呈東西向條帶式展布。野外發現1993年找煤工作填繪的地質界線較為準確，但在北部老山前，劃分下侏羅統小煤溝組與古元古界的界線時，普遍偏南，而且其巖性與大煤溝組相似，均為砂礫巖，很難區分，應為一套地層。頁巖段主要為灰黑、黃綠色的泥巖和頁巖，葉理發育，風化嚴重，與區域上的石門溝組油頁巖相似；其和砂礫巖段之間并非整合接觸，野外部分地方清晰可見斷層破碎帶，應為斷層接觸。F17斷層以南上侏羅統地層巖性為棕紅色礫巖、砂巖、泥巖等，與采石嶺標準剖面巖性基本一致。②鉆探取芯。通過施工的鉆孔取芯情況，上侏羅統為棕紅色礫巖、砂巖、泥巖等，與鄰區乃至整個柴北緣鉆孔揭露的采石嶺組地層一致；中侏羅統頁巖段鉆孔揭露主要為灰黑、黃綠色的泥巖、頁巖，頁理發育。砂礫巖段巖性主要為綠灰、灰白色礫巖夾粗砂巖，中下部細礫巖、砂巖層之中含一層薄-中厚煤層，礫石成分較為復雜，有變質巖、砂巖、泥巖、灰巖及石英巖等，礫徑4～6 cm居多，與鄰區鉆孔揭露的大煤溝組地層類似。

標志層法：①上侏羅統地層。主要為棕紅色砂巖、泥巖、砂質泥巖等，與鄰區西山煤礦、柴水溝煤礦、采石嶺標準剖面等地出露的采石嶺組地層基本吻合。②中侏羅統頁巖段。主要以灰黑、黃綠色的泥巖、頁巖為主，頁理發育，與鄰區柴水溝煤礦、小西溝煤礦等地出露的石門溝組油頁巖地層基本吻合。 ③中侏羅統砂礫巖段。巖性主要為灰白色、灰綠色粗粒砂、礫巖，夾細砂巖、粉砂巖、泥巖、炭質泥巖等，中下部細礫巖、砂巖層之中含一層薄-中厚煤層(M1)，結構簡單，煤類單一，為中灰、中高揮發分、低磷、較低軟化溫度灰、中低發熱量煤，屬不粘煤31號(BN31)。與大煤溝煤礦、魚卡煤礦、小西溝煤礦等地出露的大煤溝組地層和煤層基本吻合。

沉積旋回：中侏羅大煤溝組縱向巖性變化規律明顯，底部為沖洪積相或河流相為主的含礫砂巖、粗粒砂巖，中部為以河流相為主的中-細粒粉砂巖，上部以湖泊相的粉砂質泥巖、泥巖為主，形成一個大的正旋回，為盆地的擴張期。至中侏羅世晚期盆地進一步沉降、擴張、湖平面逐步上升，盆地幾乎由湖泊體系所占據，盆地邊緣相明顯縮小。半深湖-深湖位于浪基面以下水體較深部位，水動力條件較弱，為還原環境。巖性以灰黑、深灰色泥頁巖為特征，常見油頁巖，發育水平層理及細波狀層理。至早侏羅世，隨著全球氣候變得炎熱干燥，侏羅紀聚煤作用隨之停止，沉積物為一套紅色、紫紅色或雜色干旱氣候下的陸源碎屑巖，在縱向上明顯表現出由礫巖—砂巖—鈣質粉砂巖—泥巖的旋回性變化。為氧化環境，與中侏羅世地層形成明顯差異。

通過沉積旋回分析，本區中侏羅世早期的砂礫巖應為大煤溝組地層，中侏羅世晚期的頁巖應為四門溝組地層，早侏羅世的棕紅色的砂巖、泥巖等應為采石嶺組地層。

2.2 構造學方法

根據上述巖性分析，以及與整個柴北緣侏羅系地層的對比，發現區內的侏羅系地層符合地層倒轉的特征。大煤溝組地層存在由北向南粒度逐漸變細的趨勢，即北側靠近古元古界地層粒度較粗，主要為含礫砂巖、粗粒砂巖，向南逐漸變細，為細粒砂巖、粉砂巖等，靠近石門溝組則為粒度更細的粉砂質泥巖、泥巖等；再向南則為石門溝組地層，主要為一套頁巖，符合整個柴北緣的地層特征；再向南則為侏羅系上統采石嶺組地層，同樣存在由北向南粒度逐漸變細的趨勢，北側靠近石門溝組為紫紅色砂礫巖、粗砂巖等，向南逐漸變細，為中砂巖、細砂巖等，再向南則為粉砂巖、泥巖等。本次工作贊同1993年找煤報告倒轉向斜構造，認為區內構造形態為一北翼倒轉并被斷層切割的不完整的向斜形態，地層層序從老到新應為大煤溝組、石門溝組和采石嶺組。

3 劃分結果

綜合上述分析，認為本區侏羅系地層中棕紅色砂巖、泥巖、砂質泥巖這套地層應屬于侏羅系上統采石嶺組(J3c)；灰黑、黃綠色的泥巖、頁巖這套地層應屬于侏羅系中統石門溝組(J2s)；灰白色、灰綠色砂、礫巖這套地層應為侏羅系中統大煤溝組(J2d)。如此劃分，可將本區與鄰區乃至整個柴北緣侏羅系地層劃分統一起來，為后期工作提供便利。

4 構造控煤分析

綜上分析，區內構造形態為一北翼倒轉并被斷層切割的不完整的向斜形態。如圖2所示，本區構造控煤樣式屬于典型的“老山埋藏”型，根據地球動力學成因分類，該構造樣式應屬于擠壓構造樣式的范疇。

圖2 工作區4線剖面圖

煤系地層位于逆沖斷層F15、F18以下，在區域壓應力場作用下，老地層(古元古界)沿斷層面逆沖推覆到侏羅紀地層之上。斷層面下煤系地層內發生次生斷層(F16和F17)，對煤系地層進一步切割破壞，使得區內煤系地層受斷層破壞嚴重。煤層在走向上連續性較差，傾向上厚度變化較大，沿傾向方向迅速變薄甚至尖滅或者相變成炭泥巖。例如QMZK05號鉆孔中煤層厚度為1.98 m，而與其間隔40 m的金鴻山煤礦采坑中煤層厚達20 m之余。又如普查時在煤層露頭(厚9.25 m)北面20 m處施工一鉆孔，未見煤層。此種情況在區內較為普遍，煤層在傾向方向很淺的范圍內受斷層切割尖滅，部分采坑、槽探中煤層呈楔形，夾礫石，由此可以判斷，區內煤層處在阿爾金大斷裂帶內，各方向、各期次斷裂直接作用于煤層頂底板甚至煤層內部，導致煤層支離破碎，巖礫混雜于煤層之中，煤層在斷層作用下呈楔形賦存，在垂深很小的范圍內即尖滅。

5 結論

(1)本區侏羅系地層中這套棕紅色地層應屬于侏羅系上統采石嶺組(J3c)；頁巖段應屬于侏羅系中統石門溝組(J2s)；砂礫巖段應屬于侏羅系中統大煤溝組(J2d)。如此劃分，可將本區與鄰區乃至整個柴北緣侏羅系地層劃分統一起來。

(2)區內構造形態為一北翼倒轉并被斷層切割的不完整的向斜形態，構造控煤樣式屬于典型的“老山埋藏”型，即老地層通過斷層作用逆沖推覆至煤系地層之上，煤系地層內部進一步發育斷層被切割破壞，導致煤層賦存穩定性和連續性較差。