安徽淮北煤田二叠系沉积环境与聚煤规律分析
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总之 ,三角洲废弃时期是成煤的最佳时期 ,上下 三角洲平原的过渡地带是成煤的最佳场所 ,分流河
[1 ] 韩树 1 两淮地区成煤地质条件及成煤预测 [ M] . 北京 :地质 出版社 ,1990.
[2 ] 何镜宇 、孟祥化. 沉积岩和沉积相模式及建造 [ M] . 北京 :地质 出版社 ,1984.
%
8. 81 52. 51 30. 23 58. 30
收稿日期 :2003211227 作者简介 :宋立军 (1977 —) ,男 ,山东禹城人 ,中国地质大学在读博士 ,地学信息工程专业地学信息化及定量化方向 1
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
控制厚度 19. 17 m (据 7B1 孔) 。为本组底部平 顶山砂岩 ,灰白色 ,厚层状 ,中粗粒结构 ,局部含细 砾 ,具大型交错层理 。
与下伏上石盒子组整合接触 。
3 研究区地层的岩石组成
含煤层的岩石组成是一定沉积环境的表现 ,在 一定程度上也反映了沉积体系的空间分布规律与古 地理格局 。本区二叠系为一套含煤的碎屑岩 ,主要 岩石类型见表 1 。
4 典型沉积序列 沉积特征及其成煤模式
据分析可知[1 ,4] ,本区二叠系自下而上显示的沉 积构造序列为 ,前三角洲 ─三角洲前缘 ─三角洲平 原 (上 、下) 的一套完整的浅水三角洲沉积构造序列 , 其地层层理类型及其演化 ,简述如下 :
表 1 研究区的地层物质组成
岩性
砂 岩 厚度Πm %
三角洲沉积体系 ,上 、下三角洲平原之间的过渡地带
均是在分流河道或潮道之上发育 ,随后发生废弃 ,继
是成煤的最佳场所 。
而发生泥炭沼泽化 ,进而成煤 。 由图 2 - c 同样可知 ,煤层也发育在三角洲分流
参考文献
河道废弃之后的泛滥平原之上 ,但极少发育泥炭沼 泽 ,亦可能是由于地壳震荡而导致分流河道异常发 育 ,冲刷而引起煤变薄 ,因而煤层多不稳定 ,且很薄 。
Analysis of Permian sedimentary environment and regularities of coal accumulation , Huaibei coal field , Anhui Province
SONG Li2jun1 ,LI Zeng2xue2 ,WU Chong2long1 ,LIANG Xiong2bing1 (1. China University of Geocience ,Wuhan 430074 ,China ;2. Shandong University of Science and Technology ,Taian 271019 ,China)
本组与下伏山西组整合接触 。
2. 3 上石盒子组( P2 ss) 下界为 K3 砂岩之底 ,上界为平顶山砂岩之底 ,
厚约 633. 6 m(仅 7B1 孔见到砂岩 、粉砂岩颜色变杂 , 紫色 、绿色增加) 。底部见冲刷面 ,具楔形 、板状交错 层理 。含 1 、2 、3 三个煤层 ,其中 31 、32 为可采煤层 , 1 、2 煤层不可采 ,煤层断续分布 。 2. 4 石千峰组( P2 sh)
本区三角洲体系主要为浅水三角洲沉积体系 ,其 中浅水河控三角洲沉积体系又占有绝大部分 ,而潮汐 三角洲沉积体系只占一小部分 。现将浅水三角洲沉 积体系的主要沉积特征描述如下 : (见图 1[4] ) 浅水三 角洲发育在水体较浅的台地背景下 。三角洲向海进 积的结果形成伸长状的三角洲体系 ,其中三角洲平原 发育而三角洲前缘和前三角洲不太发育 ,而且规模较 小。三角洲平原中的分流河道十分发育 ,分支频繁 , 分流河道之间的距离较小 ,有时有利于河口坝连成席 状砂体。分流河道常常切割前期的三角洲沉积 ,或直 接与其他环境的沉积物相接触 ,如分流间湾、沼泽等。 三角洲平原的砂体分布较宽 ,在上三角洲平原可宽达 3～5km ,而在下三角洲平原岸线附近则变窄 ,在较宽 的河道内则发育曲流河坝沉积 。
石千峰组 50. 67 上石盒子组 255. 50 下石盒子组 56. 92
山西组 11. 64
77. 74 38. 53 44. 92 14. 82
粉砂岩
厚度Πm
8. 77 42. 23 15. 17 10. 84
%
13. 46 6. 52 11. 98 13. 80
泥 岩
厚度Πm
5. 74 34. 82 38. 21 45. 79
向上为分流间细粒沉积物 ,为以水平层理或透 镜状层理为主的粉砂岩 ,有时偶夹碳酸盐岩 ,在三角 洲前缘沉积之上 ,直接以侵蚀冲刷形式与分流河道 砂体接触 ,或被三角洲平原洼地沼泽相煤层所覆盖 。
最上部为三角洲平原陆上部分 ,发育有分流河 道和分流间洼地沉积 ,层理类型与河流相沉积的层 理一致 ,是以直线型板状交错层理 、楔状交错层理和 小型槽状交错层理为主 。
·2 ·
煤田地质与勘探 第 32 卷
最下面的三角洲泥质沉积 ,处于波及面以下 ,水 动力较弱 ,沉积颗粒以悬浮物为主 ,发育水平层理和 均匀层理 ,由于河流带来丰富的有机质和营养物质 , 有利于生物生存 ,因而生物化石遗迹较多 。由于三 角洲向海进积 ,河口砂坝向前生长或迁移 ,还可能生 成大型板状 、楔状交错层理以及砂坝因过陡滑塌而 形成角砾岩 。有时河口砂坝和远砂坝经波浪和潮汐 作用的改造 ,形成广而薄的席状砂 ,其层理结构以各 种类型的交错层理为主 。
第 5 期 宋立军 ,李增学等 :安徽淮北煤田二叠系沉积环境与聚煤规律分析
·3 ·
图 2 沉积体系剖面和断面图
a ———浅水河控三角洲沉积体系典型剖面 ;b ———潮汐三角洲沉积体系典型剖面 ;c ———典型沉积断面图
பைடு நூலகம்
炭沼泽环境中 。如图 2 - a 、2 - b 所示 ,7 煤和 32 煤
综上所述 ,本区浅水三角洲沉积体系通常被分 成 :上三角洲平原 、下三角洲平原和其间的过渡带 3 部分 ,其中下三角洲平原包括三角洲前缘和前三角 洲。
5 二叠系的沉积环境及其演化分析
由本区二叠系的地层系统及所处的大地构造环 境 ,可知太原组为浅海相沉积 。早二叠世早期 ,发生 由北向南的全面海退 ,在此基础上发育了障壁 —泻 湖沉积体系 ,形成了山西组下部 ,并继而发育了陆上 三角洲沉积 ,并在局部地区形成了可采煤层 ;早二叠 世晚期继续延续早期的特点 ,海水继续南退 ,进而广 泛发育三角洲建设阶段形成的三角洲平原沉积 ,下 石盒子组中含有大量的可采煤层 ;晚二叠世早期 ,本 区三角洲曾发生过多次由发育到演化的阶段 (可能 是由于地壳震动的结果) ,形成了大量的断续不可采 煤层 ;至晚二叠世晚期很快进入以冲积三角洲平原 为主的陆相沉积发育阶段 ,由此而结束了聚煤期 ,形 成了不含煤的以砂岩为主的石千峰组 。
21 山东科技大学地球科学系 ,山东 泰安 271019)
摘要 :通过对大量钻孔资料分析 ,运用沉积学 、煤田地质学的基本理论和方法 ,分析了淮北煤田二叠 系的沉积特征 、沉积序列和沉积环境及其演化 ,鉴别了沉积相 ,初步进行了聚煤规律分析 。研究表 明 ,淮北煤田二叠系广泛发育三角洲沉积体系 ,而且三角洲沉积体系的废弃阶段是聚煤作用的最佳 时期 ,三角洲平原是聚煤的最佳场所 。 关 键 词 :二叠系 ;沉积环境 ;聚煤规律 ;淮北煤田 中图分类号 :P618. 1102 文献标识码 :A
[3 ] 孙鹏飞. 含煤岩系沉积环境分析[ M] . 北京 :煤炭工业出版社 ,
1985.
道则不利于泥炭沼泽发育 ,因而不利于成煤 。 7 认识及其意义
[4 ] 李增学 、魏久传. 华北陆表海盆地南部层序地层分析 [ M] . 北 京 :地质出版社 ,1998.
通过以上分析 ,可知淮北煤田二叠纪广泛发育
其下部以山西组底部灰岩底板为界 ,上界为铝 质泥岩下骆驼脖砂岩之底 ,地层厚 85～160 m , 平均 108. 4 m ,主要由砂岩 、砂质泥岩互层 、粉砂岩 、泥岩 和煤层组成 。见有楔形 、小型槽状交错层理及波状 层理 。地层中含菱铁结核与植物根化石 。含煤 10 层 ,煤层发育较好 ,为本区主要可采煤层之一 。
6 二叠系各煤段的成煤环境及其聚煤规律分析
由二叠系的地层系统分析可知 ,本区各煤层几 乎均是发育在泥 、砂岩之上 ,即发育在三角洲平原泥
图 1 浅水三角洲沉积体系划分 (据 Home 等 ,1978[3] ) © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
与下伏太原组整合接触 。 2. 2 下石盒子组( P1 xs)
下界为骆驼脖砂岩 ,上界为 3 煤层 ,地层厚 235 ～290m ,平均 250. 1m。岩性由砂岩 、粉砂岩 、泥岩 、 铝质泥岩及煤层组成 。具大型板状及楔形交错层 理 ,下部还偶见有槽状交错层理 ,中部常见有冲刷间 断 。岩层中含植物化石 。泥岩 、粉砂岩为灰 —深绿 色 ,4 煤附近有少量紫斑 ,并含有较多菱铁鲕粒 ,3 煤 附近具姜状 、瘤状菱铁结核 。砂岩主要集中于上部 的 4 煤下和下部 5～8 煤间 。该组为本区最主要的 含煤段 ,含 4 、5 、6 、7 、8 五个煤层 ,其中 7 、81 、82 三层 为可采煤层 ,4 、5 、6 煤层发育较差 ,煤层薄不可采 。
1 引言
安徽淮北煤田位于安徽省北部 ,中朝准地台的 中南部 ,南以舜耕山 ,东以郯庐断裂为界 ,有 4 个矿 区 :肖县 、宿县 、临涣 、涡阳矿区 ,面积大约有 13 000 km2 。其中二叠系为本区最主要的含煤地层 。
2 地层概况
淮北煤田揭露有奥陶系 、石炭系 、二叠系 、第三 和第四系地层[1] : 2. 1 山西组( P1 s)
本区二叠系以砂岩 、泥岩为主 ,且泥岩在两者中 间占有很大比例的岩石特征 ,也可知 ,二叠系沉积物 是经历了长时间 、长距离搬运的结果 ,是典型远源三 角洲沉积体系的沉积组合 。
总之 ,本区在早二叠世早期发生全面海退 ,开始 发育三角洲沉积体系 ,形成了大量的可采煤层 ,至晚 二叠世晚期则开始进入陆相沉积为主的发育阶段 , 从而结束了聚煤期 。
Abstract :By the means of the principle and the method of the sedimentology and coal geology , and based on the detailed coring data analysis , this paper focused on the sedimentary environment , sedimentary character , sedimentary sequence , and the regularities of Permian age coal accu2 mulation in Huaibei coalfield. The study shows that the delta depositional system is well developed in the study area , and the abandoned stage of the delta sedimentary system is the best time for coal accumulation , and the delta plain is the best place for coal accumulation. Key words :Permian ;sedimentary environment ;regularity of coal accumulation ; Huaibei coalfield
第 32 卷 第 5 期 2004 年 10 月
COAL
煤田地质与勘探 GEOLOGY & EXPLORATION
·1 ·
·煤田地质·
文章编号 :100121986 (2004) 0520001203
安徽淮北煤田二叠系沉积环境与聚煤规律分析
宋立军1 ,李增学2 ,吴冲龙1 ,梁雄兵1 (11 中国地质大学资源学院信息所 ,湖北 武汉 430074 ;
[1 ] 韩树 1 两淮地区成煤地质条件及成煤预测 [ M] . 北京 :地质 出版社 ,1990.
[2 ] 何镜宇 、孟祥化. 沉积岩和沉积相模式及建造 [ M] . 北京 :地质 出版社 ,1984.
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8. 81 52. 51 30. 23 58. 30
收稿日期 :2003211227 作者简介 :宋立军 (1977 —) ,男 ,山东禹城人 ,中国地质大学在读博士 ,地学信息工程专业地学信息化及定量化方向 1
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
控制厚度 19. 17 m (据 7B1 孔) 。为本组底部平 顶山砂岩 ,灰白色 ,厚层状 ,中粗粒结构 ,局部含细 砾 ,具大型交错层理 。
与下伏上石盒子组整合接触 。
3 研究区地层的岩石组成
含煤层的岩石组成是一定沉积环境的表现 ,在 一定程度上也反映了沉积体系的空间分布规律与古 地理格局 。本区二叠系为一套含煤的碎屑岩 ,主要 岩石类型见表 1 。
4 典型沉积序列 沉积特征及其成煤模式
据分析可知[1 ,4] ,本区二叠系自下而上显示的沉 积构造序列为 ,前三角洲 ─三角洲前缘 ─三角洲平 原 (上 、下) 的一套完整的浅水三角洲沉积构造序列 , 其地层层理类型及其演化 ,简述如下 :
表 1 研究区的地层物质组成
岩性
砂 岩 厚度Πm %
三角洲沉积体系 ,上 、下三角洲平原之间的过渡地带
均是在分流河道或潮道之上发育 ,随后发生废弃 ,继
是成煤的最佳场所 。
而发生泥炭沼泽化 ,进而成煤 。 由图 2 - c 同样可知 ,煤层也发育在三角洲分流
参考文献
河道废弃之后的泛滥平原之上 ,但极少发育泥炭沼 泽 ,亦可能是由于地壳震荡而导致分流河道异常发 育 ,冲刷而引起煤变薄 ,因而煤层多不稳定 ,且很薄 。
Analysis of Permian sedimentary environment and regularities of coal accumulation , Huaibei coal field , Anhui Province
SONG Li2jun1 ,LI Zeng2xue2 ,WU Chong2long1 ,LIANG Xiong2bing1 (1. China University of Geocience ,Wuhan 430074 ,China ;2. Shandong University of Science and Technology ,Taian 271019 ,China)
本组与下伏山西组整合接触 。
2. 3 上石盒子组( P2 ss) 下界为 K3 砂岩之底 ,上界为平顶山砂岩之底 ,
厚约 633. 6 m(仅 7B1 孔见到砂岩 、粉砂岩颜色变杂 , 紫色 、绿色增加) 。底部见冲刷面 ,具楔形 、板状交错 层理 。含 1 、2 、3 三个煤层 ,其中 31 、32 为可采煤层 , 1 、2 煤层不可采 ,煤层断续分布 。 2. 4 石千峰组( P2 sh)
本区三角洲体系主要为浅水三角洲沉积体系 ,其 中浅水河控三角洲沉积体系又占有绝大部分 ,而潮汐 三角洲沉积体系只占一小部分 。现将浅水三角洲沉 积体系的主要沉积特征描述如下 : (见图 1[4] ) 浅水三 角洲发育在水体较浅的台地背景下 。三角洲向海进 积的结果形成伸长状的三角洲体系 ,其中三角洲平原 发育而三角洲前缘和前三角洲不太发育 ,而且规模较 小。三角洲平原中的分流河道十分发育 ,分支频繁 , 分流河道之间的距离较小 ,有时有利于河口坝连成席 状砂体。分流河道常常切割前期的三角洲沉积 ,或直 接与其他环境的沉积物相接触 ,如分流间湾、沼泽等。 三角洲平原的砂体分布较宽 ,在上三角洲平原可宽达 3～5km ,而在下三角洲平原岸线附近则变窄 ,在较宽 的河道内则发育曲流河坝沉积 。
石千峰组 50. 67 上石盒子组 255. 50 下石盒子组 56. 92
山西组 11. 64
77. 74 38. 53 44. 92 14. 82
粉砂岩
厚度Πm
8. 77 42. 23 15. 17 10. 84
%
13. 46 6. 52 11. 98 13. 80
泥 岩
厚度Πm
5. 74 34. 82 38. 21 45. 79
向上为分流间细粒沉积物 ,为以水平层理或透 镜状层理为主的粉砂岩 ,有时偶夹碳酸盐岩 ,在三角 洲前缘沉积之上 ,直接以侵蚀冲刷形式与分流河道 砂体接触 ,或被三角洲平原洼地沼泽相煤层所覆盖 。
最上部为三角洲平原陆上部分 ,发育有分流河 道和分流间洼地沉积 ,层理类型与河流相沉积的层 理一致 ,是以直线型板状交错层理 、楔状交错层理和 小型槽状交错层理为主 。
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煤田地质与勘探 第 32 卷
最下面的三角洲泥质沉积 ,处于波及面以下 ,水 动力较弱 ,沉积颗粒以悬浮物为主 ,发育水平层理和 均匀层理 ,由于河流带来丰富的有机质和营养物质 , 有利于生物生存 ,因而生物化石遗迹较多 。由于三 角洲向海进积 ,河口砂坝向前生长或迁移 ,还可能生 成大型板状 、楔状交错层理以及砂坝因过陡滑塌而 形成角砾岩 。有时河口砂坝和远砂坝经波浪和潮汐 作用的改造 ,形成广而薄的席状砂 ,其层理结构以各 种类型的交错层理为主 。
第 5 期 宋立军 ,李增学等 :安徽淮北煤田二叠系沉积环境与聚煤规律分析
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图 2 沉积体系剖面和断面图
a ———浅水河控三角洲沉积体系典型剖面 ;b ———潮汐三角洲沉积体系典型剖面 ;c ———典型沉积断面图
பைடு நூலகம்
炭沼泽环境中 。如图 2 - a 、2 - b 所示 ,7 煤和 32 煤
综上所述 ,本区浅水三角洲沉积体系通常被分 成 :上三角洲平原 、下三角洲平原和其间的过渡带 3 部分 ,其中下三角洲平原包括三角洲前缘和前三角 洲。
5 二叠系的沉积环境及其演化分析
由本区二叠系的地层系统及所处的大地构造环 境 ,可知太原组为浅海相沉积 。早二叠世早期 ,发生 由北向南的全面海退 ,在此基础上发育了障壁 —泻 湖沉积体系 ,形成了山西组下部 ,并继而发育了陆上 三角洲沉积 ,并在局部地区形成了可采煤层 ;早二叠 世晚期继续延续早期的特点 ,海水继续南退 ,进而广 泛发育三角洲建设阶段形成的三角洲平原沉积 ,下 石盒子组中含有大量的可采煤层 ;晚二叠世早期 ,本 区三角洲曾发生过多次由发育到演化的阶段 (可能 是由于地壳震动的结果) ,形成了大量的断续不可采 煤层 ;至晚二叠世晚期很快进入以冲积三角洲平原 为主的陆相沉积发育阶段 ,由此而结束了聚煤期 ,形 成了不含煤的以砂岩为主的石千峰组 。
21 山东科技大学地球科学系 ,山东 泰安 271019)
摘要 :通过对大量钻孔资料分析 ,运用沉积学 、煤田地质学的基本理论和方法 ,分析了淮北煤田二叠 系的沉积特征 、沉积序列和沉积环境及其演化 ,鉴别了沉积相 ,初步进行了聚煤规律分析 。研究表 明 ,淮北煤田二叠系广泛发育三角洲沉积体系 ,而且三角洲沉积体系的废弃阶段是聚煤作用的最佳 时期 ,三角洲平原是聚煤的最佳场所 。 关 键 词 :二叠系 ;沉积环境 ;聚煤规律 ;淮北煤田 中图分类号 :P618. 1102 文献标识码 :A
[3 ] 孙鹏飞. 含煤岩系沉积环境分析[ M] . 北京 :煤炭工业出版社 ,
1985.
道则不利于泥炭沼泽发育 ,因而不利于成煤 。 7 认识及其意义
[4 ] 李增学 、魏久传. 华北陆表海盆地南部层序地层分析 [ M] . 北 京 :地质出版社 ,1998.
通过以上分析 ,可知淮北煤田二叠纪广泛发育
其下部以山西组底部灰岩底板为界 ,上界为铝 质泥岩下骆驼脖砂岩之底 ,地层厚 85～160 m , 平均 108. 4 m ,主要由砂岩 、砂质泥岩互层 、粉砂岩 、泥岩 和煤层组成 。见有楔形 、小型槽状交错层理及波状 层理 。地层中含菱铁结核与植物根化石 。含煤 10 层 ,煤层发育较好 ,为本区主要可采煤层之一 。
6 二叠系各煤段的成煤环境及其聚煤规律分析
由二叠系的地层系统分析可知 ,本区各煤层几 乎均是发育在泥 、砂岩之上 ,即发育在三角洲平原泥
图 1 浅水三角洲沉积体系划分 (据 Home 等 ,1978[3] ) © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
与下伏太原组整合接触 。 2. 2 下石盒子组( P1 xs)
下界为骆驼脖砂岩 ,上界为 3 煤层 ,地层厚 235 ～290m ,平均 250. 1m。岩性由砂岩 、粉砂岩 、泥岩 、 铝质泥岩及煤层组成 。具大型板状及楔形交错层 理 ,下部还偶见有槽状交错层理 ,中部常见有冲刷间 断 。岩层中含植物化石 。泥岩 、粉砂岩为灰 —深绿 色 ,4 煤附近有少量紫斑 ,并含有较多菱铁鲕粒 ,3 煤 附近具姜状 、瘤状菱铁结核 。砂岩主要集中于上部 的 4 煤下和下部 5～8 煤间 。该组为本区最主要的 含煤段 ,含 4 、5 、6 、7 、8 五个煤层 ,其中 7 、81 、82 三层 为可采煤层 ,4 、5 、6 煤层发育较差 ,煤层薄不可采 。
1 引言
安徽淮北煤田位于安徽省北部 ,中朝准地台的 中南部 ,南以舜耕山 ,东以郯庐断裂为界 ,有 4 个矿 区 :肖县 、宿县 、临涣 、涡阳矿区 ,面积大约有 13 000 km2 。其中二叠系为本区最主要的含煤地层 。
2 地层概况
淮北煤田揭露有奥陶系 、石炭系 、二叠系 、第三 和第四系地层[1] : 2. 1 山西组( P1 s)
本区二叠系以砂岩 、泥岩为主 ,且泥岩在两者中 间占有很大比例的岩石特征 ,也可知 ,二叠系沉积物 是经历了长时间 、长距离搬运的结果 ,是典型远源三 角洲沉积体系的沉积组合 。
总之 ,本区在早二叠世早期发生全面海退 ,开始 发育三角洲沉积体系 ,形成了大量的可采煤层 ,至晚 二叠世晚期则开始进入陆相沉积为主的发育阶段 , 从而结束了聚煤期 。
Abstract :By the means of the principle and the method of the sedimentology and coal geology , and based on the detailed coring data analysis , this paper focused on the sedimentary environment , sedimentary character , sedimentary sequence , and the regularities of Permian age coal accu2 mulation in Huaibei coalfield. The study shows that the delta depositional system is well developed in the study area , and the abandoned stage of the delta sedimentary system is the best time for coal accumulation , and the delta plain is the best place for coal accumulation. Key words :Permian ;sedimentary environment ;regularity of coal accumulation ; Huaibei coalfield
第 32 卷 第 5 期 2004 年 10 月
COAL
煤田地质与勘探 GEOLOGY & EXPLORATION
·1 ·
·煤田地质·
文章编号 :100121986 (2004) 0520001203
安徽淮北煤田二叠系沉积环境与聚煤规律分析
宋立军1 ,李增学2 ,吴冲龙1 ,梁雄兵1 (11 中国地质大学资源学院信息所 ,湖北 武汉 430074 ;