徐明珍

寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局， 寧夏 銀川 750011

寧夏馬家灘礦區(qū)雙馬井田含煤地層劃分與沉積環(huán)境的分析

徐明珍

寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局， 寧夏 銀川 750011

本文根據(jù)多個(gè)鉆孔分析，將延安組地層劃分為四段，并對(duì)各段地層特征進(jìn)行了詳細(xì)的描述，對(duì)井田所處區(qū)域構(gòu)造演化進(jìn)行了分析，進(jìn)而對(duì)本井田的沉積環(huán)境及演化進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。

沉積環(huán)境；沉積特征；含煤地層

雙馬井田的范圍：北以馬家灘礦區(qū)北邊界為界，與鴛鴦湖礦區(qū)的麥垛山、紅柳井田相鄰；南至老莊子橫斷層；西以于家梁斷層為界；東至馬柳斷層。地理坐標(biāo)：東經(jīng)106°43′51″～106°53′13″；北緯37°26′26″～37°49′05″。井田內(nèi)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，該套地層由于受沉積后期沖刷及剝蝕，在井田的東北部及西北部存在不同程度的沖刷與剝蝕，該組地層殘留不全。據(jù)鉆孔揭露厚度為91.37(2503)～407.98m(S304)，平均283.03m。該組地層在井田的東南部沉積較厚，向東北部逐漸變薄，井田的西部沉積較厚，中部沉積較薄。其巖性組合主要為淺灰、灰、深灰色各種粒級(jí)的砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層。巖相屬河流相、湖泊三角洲相沉積，為一套內(nèi)陸盆地邊緣相含煤建造。

1.延安組的層段劃分

該組地層按其巖性、巖相組合特征及其含煤性等，自下而上可劃分為5段，共含9個(gè)煤組，為18、17、16、12、10、8、6、4、3煤組。見(jiàn)圖1現(xiàn)分述以下：

圖1 延安組地層劃分圖

1.1 延安組第一段（Ⅰ）J2y2

本段自延安組底部（寶塔山砂巖）至16號(hào)煤層頂板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511鉆孔處）因受后期剝蝕而缺失。鉆孔揭露厚度為22.56～147.06米，平均厚度71.40m，在井田的東南、東北部沉積厚度較大，井田的中部沉積較薄。

該段含16、17、18、18-1、18-2、18下煤層。其中含可采煤層3層，為 17、18-1、18-2煤層，17、18-2為大部可采煤層，18-1為局部可采煤層，18和18下為零星可采煤層。16煤層為不可采煤層。該段下部巖性以灰白色砂巖為主（寶塔山砂巖）夾粉砂泥巖，中上部巖性以灰黑色粉砂巖、灰—灰白色細(xì)砂巖及黑色泥巖為主，具小型交錯(cuò)層理、波狀及水平層理。

1.2 延安組第二段(Ⅱ)J2y2

自16煤頂板至12煤頂板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511鉆孔處）因受后期剝蝕而缺失，據(jù)鉆孔揭露厚度8.31～69.83m，平均厚35.69m。井田西北部較厚，向東向南逐漸變薄見(jiàn)圖2。含主要可采煤層12號(hào)煤層，巖性特征以灰-灰白色粉砂巖、細(xì)粒砂巖為主，夾薄層泥巖和煤層。小型交錯(cuò)層理、沙紋層理、水平層理發(fā)育。含植物化石及化石碎片。

1.3 延安組第三段（Ⅲ）J2y3

自12煤頂板至6煤頂板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511鉆孔處）因受后期剝蝕而缺失，在井田的東北部受后期沖刷剝蝕殘留不全，東南部沉積厚度較大，中部較薄，向西北部逐漸變厚，鉆孔揭露厚度為11.69～128.75m，平均厚度76.83m。含兩個(gè)主要可采煤層10號(hào)煤層和6號(hào)煤層。

巖性以灰-灰白色粉砂巖、細(xì)粒砂巖為主，夾薄層泥巖和煤層。以小型交錯(cuò)層理、沙紋層理、水平層理最為發(fā)育。含植物化石及植物化石碎片。

1.4 延安組第四段（Ⅳ）J2y4

自6煤組頂板至4煤組頂板，在井田的西南、西北、東北部受后期剝蝕缺失或殘留不全，據(jù)鉆孔揭露厚度為4.12～109.17m，平均厚74.52m。巖性以灰白色砂巖為主，其次為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層，煤層位于上部和頂部。此段含煤性好，主要含4號(hào)煤組。含主要可采煤層4-1、4-2、4-3。

1.5 延安組第五段(Ⅴ)J2y5

自4煤組頂板至延安組頂界，在井田的西北、西南及東北部受后期剝蝕而缺失或殘留不全，據(jù)鉆孔揭露厚度為1.95～105.15m，平均厚46.40m。在井田的西部沉積較厚，向中部逐漸變薄，向東又逐漸變厚。

巖性以為主中粗粒砂巖，夾粉砂巖，含主要可采煤層3-1、3-2號(hào)煤層。由于受上覆直羅組底部砂體的沖刷，1煤、2煤全區(qū)大部缺失。

2.沉積特征和沉積環(huán)境分析

2.1 區(qū)域構(gòu)造演化

圖2 雙馬井田延安組沉積演化示意圖

中三疊世鄂爾多斯盆地西緣和鄂爾多斯盆地的沉積環(huán)境相同,盆地的主要水流方向?yàn)楸睎|、南西向。西緣的沉積中心位于中衛(wèi)環(huán)縣一帶,呈東西向展布。沉積環(huán)境顯示盆地當(dāng)時(shí)具北高、南低的古地理格局。中三疊統(tǒng)下部為紫紅、棕紅色塊狀砂巖,以河流相沉積為主,向上逐漸演化為湖沼相；晚三疊世，西緣地區(qū)由于印支運(yùn)動(dòng)造成盆地整體抬升,逆沖帶上盤(pán)延長(zhǎng)組大多被剝蝕,而盆地內(nèi)部則保存較為完整；侏羅紀(jì)早中侏羅世由于盆地整體抬升達(dá)到準(zhǔn)平原化,沒(méi)有明顯的沉積和沉降中心,此時(shí),水體變淺,以河流、湖泊和沼澤相為主,是鄂爾多斯盆地的主要成煤期。晚侏羅世的中期，燕山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)活動(dòng)強(qiáng)烈,盆地西拗東翹,在盆地西部主要表現(xiàn)為西緣逆沖推覆構(gòu)造的形成和大部分地區(qū)晚侏羅世地層的缺失及前期地層遭受剝蝕。因而造成了白堊系與下伏不同時(shí)代地層間廣泛的角度不整合接觸關(guān)系；白堊紀(jì)早白堊世盆地整體沉降。西緣沉積厚度最大可達(dá)1400m,向東部、南部逐漸變薄。白堊紀(jì)晚期,燕山運(yùn)動(dòng)使全區(qū)普遍隆起,西緣逆沖帶最為明顯,下白堊統(tǒng)被錯(cuò)斷。西緣的隆坳格局與現(xiàn)今盆地的總體結(jié)構(gòu)及范圍大體一致,在盆地四周可以看到明顯的邊緣相沉積。晚白堊世大型鄂爾多斯盆地逐漸消亡。

2.2 井田沉積環(huán)境演化分析

雙馬井田位于鄂爾多斯盆地西緣中東部的馬家灘地區(qū)，正處于鄂爾多斯盆地西緣南北分區(qū)的轉(zhuǎn)折帶處。經(jīng)過(guò)晚印支運(yùn)動(dòng)（晚三疊世末）該地區(qū)地殼經(jīng)過(guò)一定幅度的隆升，進(jìn)入早燕山期地殼穩(wěn)定沉降發(fā)展階段，在盆地內(nèi)部延安組沉積在富縣組填平補(bǔ)齊的基礎(chǔ)之上，西緣地區(qū)的延安組則大多假整合于三疊系上田組之上。隨后，鄂爾多斯盆地處于穩(wěn)定沉降狀態(tài)，盆地西緣提供了充分的陸源補(bǔ)給，發(fā)育了一套河流-湖泊三角洲-湖泊的沉積體系。

2.2.1 河流體系

該地區(qū)的河流體系主要發(fā)育曲流河沉積，包括河道充填沉積、河道邊緣沉積和泛濫盆地沉積。河道相砂體構(gòu)成延安組河流體系的沉積格架，砂體形態(tài)在平面上呈條帶狀延伸，在垂直于古河道方向的斷面圖上呈透鏡狀，并呈斜列式組合展布。泛濫盆地相和漫灘沼澤相位于河流沉積的上部或頂部。

2.2.2 湖泊三角洲體系

一個(gè)湖泊三角洲體系是由三角洲平原沉積、三角洲前緣沉積和前三角洲沉積組成，在三角洲朵體之間還有三角洲間灣沉積。該地區(qū)三角洲平原沉積最為發(fā)育，由分流河道、分流間洼地粉砂巖、泥巖和決口扇砂巖以及泥炭沼澤構(gòu)成。延安組中發(fā)育了多期三角洲沉積，每一期次發(fā)育的三角洲沉積序列具有粒度先向上逐漸變粗而后又變細(xì)，最后頂部出現(xiàn)中厚-厚煤層的特點(diǎn)。

2.2.3 湖泊體系

湖泊體系包括濱湖、淺湖和深湖沉積，其理想的沉積模式基本上呈環(huán)形分布，即湖灘礫石外帶-砂質(zhì)沉積帶-粉砂質(zhì)、泥灰質(zhì)沉積內(nèi)帶-湖中心軟泥沉積帶。雙馬井田位于鄂爾多斯盆地西緣，僅僅發(fā)育了濱湖相沉積。

從層序上來(lái)看，該地區(qū)經(jīng)歷了水體擴(kuò)張到萎縮的盆地充填過(guò)程，為一個(gè)完整的三級(jí)層序，可劃分為湖盆低水位體系域、湖盆湖侵體系域和湖盆高水位體系域（見(jiàn)圖 2）。

2.2.3.1 湖盆低水位體系域

低位體系域沉積始于相對(duì)海平面下降初期，包括高位濱岸平原之下的沉積。在相對(duì)海平面上升到足以超過(guò)沉積物供給時(shí)，低位體系域結(jié)束。低位體系域發(fā)育早中期，湖平面有較大幅度的下降，可容納空間減少，可容納空間增長(zhǎng)率明顯小于有機(jī)質(zhì)聚集速率。該區(qū)的低位體系域主要發(fā)育河流體系和三角洲體系。

經(jīng)過(guò)晚印支運(yùn)動(dòng)（晚三疊世末）該地區(qū)地殼經(jīng)過(guò)一定幅度的隆升，形成了古河道和高低不平的洼地，延安組初期則發(fā)育在這較大的古地形差異之上，由該地區(qū)沉積斷面圖（圖2）可以看出井田東西部下組煤（17、18煤）的賦存情況存在較明顯的差異，井田西部下組煤厚度大、較穩(wěn)定，砂體穩(wěn)定而連續(xù)，而井田東部則厚度薄，煤層多分叉尖滅，砂體多透鏡狀產(chǎn)出，這可能是由于大斷層的影響，斷層西部地勢(shì)略緩，而東部逆沖地勢(shì)較陡。隨后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的填平補(bǔ)齊作用，東西差異慢慢減小，井田廣泛發(fā)育湖泊三角洲體系，三角洲平原泛濫盆地為主要的成煤環(huán)境，整個(gè)井田發(fā)育較穩(wěn)定6、10煤層。

2.2.3.2 湖盆湖侵體系域

湖侵體系域?yàn)榕璧厮w擴(kuò)張的表現(xiàn)，到最大湖泛面處，水體上升到最大。該區(qū)發(fā)育濱湖相沉積，此時(shí)，物源來(lái)自于盆地西緣的古剝蝕高地，湖岸多為砂質(zhì)。在6煤與4煤之間，該區(qū)廣泛發(fā)育一套粉砂巖-泥巖-薄煤層沉積，為最大湖泛面，此時(shí)水體最深。

2.2.3.3 湖盆高水位體系

高位體系域由最大湖泛面之上的海退沉積物構(gòu)成，沉積于相對(duì)海平面上升速率低于沉積通量期間。這是岸線由海侵轉(zhuǎn)為海退，此時(shí)，可容空間較大，并且有豐富的物源隨三角洲不斷向前遷移而發(fā)生沉積。隨著湖平面的不斷下降，湖泊被沉積物充填，早期沉積物部分露出地表受剝蝕，形成層序界面。

隨著沉積物的不斷充填，水體逐漸變淺，該地區(qū)又恢復(fù)湖泊三角洲環(huán)境，此時(shí)，井田東部的上組煤發(fā)育比西部較好，砂體也相對(duì)連續(xù)和穩(wěn)定。到直羅組，盆地曾一度抬升，并經(jīng)短期剝蝕。隨后轉(zhuǎn)變?yōu)椴焕诔擅旱拇炙樾紟r組合，聚煤環(huán)境終止。

3.結(jié)論

綜上所述：延安組聚煤作用是在三疊系起伏不平的基底上發(fā)展起來(lái)的。其含煤地層的沉積環(huán)境是以河流作用為主的湖泊三角洲面貌，在井田內(nèi)發(fā)育大型鳥(niǎo)足狀河流入湖三角洲。延安組的形成經(jīng)歷了沖積平原、淺湖～三角洲又復(fù)向沖積平原過(guò)渡的充填演化過(guò)程。每一充填階段均具有明顯的周期性變化，這種充填形式?jīng)Q定了井田內(nèi)中侏羅世的聚煤特點(diǎn)，表現(xiàn)為聚煤作用主要發(fā)生于廢棄的三角洲平原之上，并形成井田內(nèi)的各主要煤層。

[1]楊華,付金華,歐陽(yáng)征健,孫六一.鄂爾多斯盆地西緣晚三疊世構(gòu)造—沉積環(huán)境分析[J].沉積學(xué)報(bào),2011,(03)，427～439

[2]楊圣彬,郭慶銀,侯貴廷,孫曄.鄂爾多斯盆地西緣北段沉降史與沉積響應(yīng)(J).北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，4 2（2）,192～198

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.006