闽西南白垩系红层分布特征与盆地基底含煤性分析

闽西南白垩系红层分布特征与盆地基底含煤性分析

当今龙永煤田暴露区煤炭勘查已经完成，隐伏区找煤将成为今后的主攻方向。本文通过收集以往地质资料、分析研究、总结归纳了闽西南红层分布及其特征，对红层盆地基底地层、层序、产状、构造特征及各时代地层接触关系进行了研究，并通过以往一些隐伏矿区成功找煤实例分析，探索“三下”找煤之一的“红层”下找煤的方向、方法，总结了红层盆地基底可能赋存煤系地层的几个特点，丰富了找煤的理论成果。指出了具有找煤前景的红层盆地有：连城盆地、武平—十方盆地、永安红层盆地、龙岩白沙红层盆地等。

标签：红层盆地；沉积基底；地层；赋存；含煤性

1 闽西南红层分布特征

1.1 红层的概念

“红层”在福建省内原指上白垩统沙县组，岩性主要为紫红色、砖红色泥质砂岩，砂质泥岩，粗、中砾岩，玻屑凝灰岩等，因为较高的含铁量，所以地层呈紫红色，人们一般俗称“红层”。考虑福建省内沙县组与崇安组为连续沉积的，岩性上差别不大，某些地区将二者统称为赤石群，或直接以沙县组命名。

1.2 红层分布范围

福建省区内红层出露面积约1.5×103km2，主要分布于政和-大埔断裂带以西，呈盆地式断续出露，空间上呈北东向带状展布（图1）。本文以红层盆地理位置为依据，自西向东大致分为三个条带分布（图1），其中西带沿武夷山、泰宁、宁化一线分布，有崇安、泰宁朱口、梅口、大金湖、龙安，建宁均口、宁化安远、禾口等红层盆地；中带主要分布于闽西南地区，大致沿连城、上杭一线分布，有连城，上杭，长汀馆前等红层盆地；东带沿松溪、建瓯、沙县、永安、龙岩白沙一线分布，有松溪、建瓯、沙县，永安、龙岩白沙等红层盆地。单个红层盆地除上杭盆地明显受北西向断裂控制而呈北西向带状展布外，其它盆地则主要受北东向裂陷带控制，呈北东向串珠状、带状、半椭圆状展布。

2 盆地沉积基底研究

2.1 红层盆地形态分析

（1）红层厚度。据收集资料统计，福建省内各条带红层盆地的岩相、岩性、厚度均有一定的区别。福建省内红层盆地总体自西南往东北粗碎屑岩增多、厚度变小、钙质成分减少，盖层厚度从1100～2800m不等（（表1））。以龙岩红林坪-白沙-漳平基泰红层盆地为例（图2），收集了区内的白沙南矿区、上洋坑矿区、捷步矿区、仁盘矿区及红林坪矿区等钻探揭露沙县组（红层）资料。龙岩红林坪-白沙-漳平基泰红层盆地中（图2），白沙南矿区钻探揭露的沙县组最大厚度约为

340m，位于矿区最东部；上洋坑矿区钻探揭露的沙县组最大厚度约为694m，位于矿区最南部；捷步矿区钻孔揭露的沙县组最大厚度为282m，位于矿区南部；仁盘矿区钻探揭露的沙县组最大厚度约为323m，位于最南部；红林坪矿区钻探揭露的沙县组最大厚度约为654m，位于矿区最南部。图2中，该盆地西段（红林坪-白沙）延伸方向为北北东向；东段（白沙-漳平基泰）西部延伸方向近为东西向，东部近为南北向。其整体趋势为一个简单的向形构造，其红层盆地的图形中心接近于红层盆地沉积中心。（2）红层盆地形态。省内红层盆地形态多为长条状、似菱状，延伸方向以北东向为主，少数南北向、东西向，且盆地的图形中心与盆地沉积中心相耦合，其形成时期多为早白垩世晚期，多为继承性断陷或坳陷盆地。

2.2 红层盆地沉积基底地质特征

（1）红层基底地层。通过收集资料，根据“红层”分布位置的不同，其基底地层也不同（图3）。其中：西条带由于受印支期-燕山早期构造运动的影响，使福建西北部地层隆升，这段时期造成自元古代至侏罗纪甚至到白垩纪早期的地层沉积缺失。西条带各红层盆地周边为前泥盆系变质岩系或燕山各期的火山碎屑岩沉积及侵入岩，完全缺失了二叠-三叠纪地层沉积。中条带红层盆地基底沉积了自寒武纪-三叠纪各时代的地层，同时多伴有燕山期侵入岩。东条带的龙岩白沙盆地在断裂带的东侧，断裂带西侧由于受构造隆升运动作用，保存较老的元古代地层。通过收集区内白沙、上洋坑、仁盘及红林坪等矿区资料，证实该盆地基底西边为泥盆纪-石炭纪及二叠纪地层，往东逐渐过渡到侏罗纪，即西老东新的态势。闽西南红层盆地基底地层多样，变化幅度大，基底构造复杂，从中上元古界至下白垩统寨下组均有可能，其变化趋势大致为由西向东、由北向南表现为基底地层变新。

（2）红层基底构造。由于燕山晚期（晚白垩世早期）已形成的断裂带的作用，使部份断陷盆地在此基础上得以形成，随着断陷盆的不断下降，为晚白垩世地层的沉积创造了条件。控制晚白垩世地层的断裂构造主要为北东向和北西向及南北向三组，尤其以北东向占据主导地位，其次是南北向和北西向，故形成了大致呈北东向串珠状排列的红层沉积。西条带的红层盆地受由北东向的崇安-石城断裂控制。受其影响，其后盆地形成多以继承性断坳或断陷为主，红层与下伏地层呈不整合接触，其下伏老地层为前泥盆变质岩系或侏罗纪沉积岩及火山岩。中条带的连城盆地，受北东向的明溪-蕉岭逆冲推覆构造影响，其基底存在推覆断层。如连城官庄矿区，其二叠纪地层逆冲推覆于上泥盆统桃子坑组地层；如连城坪头煤矿二叠系文笔山组、童子岩组、翠屏山组地层推覆于中二叠统栖霞组地层。东条带的沙县盆地（含南坑仔）、永安盆地、漳平-白沙盆地均由北东向的建瓯-永定逆冲推覆构造断裂控制，在碎屑岩沉积区，易生成一系列的断层。如龙岩白沙盆地白沙、上洋坑、红林坪、仁盘等矿区二叠-三叠纪地层断层，导致红层与基底之间错乱颠覆关系。如红林坪矿区钻孔揭露自上而下的地层为上二叠统翠屏山组、中二叠统童子岩组、下三叠统溪口组、上白垩统沙组的错乱系列（图4）。

3 红层盆地基底含煤性分析

3.1 红层基底分布规律

西条带及东条带中建瓯红层盆地（即南平-宁化构造-岩浆岩带以北）基底以前泥盆变质系地层以及印支期、燕山期侵入岩。中条带红层盆地大小、延伸方向及形态受区域主干断层或逆冲推覆构造影响，长汀、武平、上杭断层两侧断层地层间隔大，呈西老东新。东条带红层盆地受南平-龙岩推覆构造带的影响，龙岩白沙等红层盆地基底地层丰富，构造复杂多样。3.2 红层盆地基底含煤性分析

（1）无煤区。通过对闽西南红层盆地基底地层进行分析，没有找煤前景（无煤区）的红层盆地有：崇安盆地、泰宁盆地、宁化、长汀、武平东留、上杭、连城县城以北及北团盆地、建欧、沙县及南坑仔盆地等。这类红层盆地的共同特点就是其基底早期就缺失二叠纪时代的地层沉积，或者红层盆地与二叠纪地层之间是深大断裂相隔，在盆地周边不是泥盆纪之前的变质岩系就是燕山期侵入岩及火山碎屑岩。

（2）含煤区。通过对闽西南红层盆地基底地层进行分析，结合其周边的地层、层序、产状、构造特征及接触关系，有找煤前景（含煤区）的红层盆地有：连城盆地、武平—十方盆地、永安红层盆地、龙岩白沙红层盆地等。其中中条带连城盆地内的坪头矿区、东条带龙岩白沙盆地内的红林坪矿区等为典型的“红层”下找煤的例子。坪头矿区内出露的地层从老到新依次为下石炭统林地组、中二叠系统栖霞组、中二叠系统文笔山组～童子岩组（第二段、第三段）、上二叠统翠屏山组、上白垩统赤石群。其中上白垩统赤石群占地表面积的28%。矿区地层总体呈向西倾的完整缓波状起伏褶皱。上白垩统赤石群在矿区中部不整合于上二叠统翠屏山组地层之上，在南部不整合于中二叠统童子岩组地层之上（图5）.红层下赋存了较为丰富的煤炭资源。红林坪矿区位于龙永煤田的北东部，构造上位于闽西南拗陷南东部，总体为一向南东东倾的单斜构造并伴有较发育的缓倾角断层。该区地层自老至新依次为中二叠统文笔山组、童子岩组、上二叠统翠屏山组、下三叠统溪口组、上白垩统沙县组。其中沙县组分布于中北部，占矿区面积的58%，通过在该区开展地质勘查工作，查明了该区红层的分布形态呈近凹槽状，凹槽中心揭露的最大处铅垂厚度为680m。上白垩统沙县组地层由北西至南东依次不整合于中二叠统童子岩组、上二叠统翠屏山组、下三叠统溪口组地层之上。其中上白垩统沙县组下伏的各地层又为断层接触。上白垩统沙县组地层之下赋存了极丰富的煤炭资源。

（3）红层盆地基底可能赋存煤炭资源的特点。①红层盆地两侧的地层呈单斜，一侧为童子岩组的下伏地层，如中二叠统栖霞组、文笔山组；另一侧出现为童子岩组的上覆地层，如上二叠统翠屏山组或三叠系下统溪口组；根据正常层序红层之下可能隐伏了童子岩组含煤地层。②红层盆地两侧的地层产状呈向斜，盖层中心为向斜轴，且两翼正好是童子岩组下伏的中二叠统栖霞组、文笔山组；按正常推测在红层之下还有可能出现隐伏的童子岩组含煤地层。③红层盆地两侧的地层产状呈背斜，且两翼是童子岩组上覆的地层，如上二叠统翠屏山组或三叠系下统溪口组；盖层中心为背斜轴部，则根据正常层序红层之下可能出现隐伏的童子岩组含煤地层。④红层盆地周边出现童子岩组上覆的上二叠统翠屏山组或三叠系下统溪口组；该地层与下伏的童子岩组含煤地层呈断层接触，由于断层属层间