張百祿

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì)，甘肅白銀730913）

靖遠(yuǎn)煤田中侏羅統(tǒng)龍鳳山組沉積環(huán)境及賦煤規(guī)律研究

張百祿

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì)，甘肅白銀730913）

靖遠(yuǎn)煤田是甘肅主要煤炭基地之一，在大地構(gòu)造位置處于祁連造山帶東段北祁連加里東褶皺帶東部。地層區(qū)劃屬祁連-北秦嶺地層分區(qū)，北祁連-終南山地層小區(qū)，中侏羅統(tǒng)龍鳳山組是本區(qū)主要的含煤地層，按巖性成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等原生成因標(biāo)志，可劃分五個(gè)旋回，其中Ⅰ、Ⅴ兩個(gè)主要成煤旋迴，平均含煤系數(shù)為31%。三疊紀(jì)末期的印支運(yùn)動(dòng)形成的近東西向系列構(gòu)造制約著本區(qū)構(gòu)造格局，為侏羅紀(jì)煤田提供了沉積場(chǎng)所。推斷沉積中心以遠(yuǎn)應(yīng)有含煤遠(yuǎn)景區(qū)存在。

含煤地層；龍鳳山組；賦煤規(guī)律；靖遠(yuǎn)煤田

0概況

靖遠(yuǎn)煤田位于甘肅中部，是該省主要煤炭基地之一，煤炭資源儲(chǔ)量11.37億t，侏羅紀(jì)資源量約占97%。區(qū)域構(gòu)造位置處于祁連褶皺系北祁連褶皺帶東端與鄂爾多斯臺(tái)向斜的結(jié)合部位。構(gòu)造體系屬祁呂賀蘭“山”字型構(gòu)造體系阿寧盾地東南緣與隴西旋卷構(gòu)造體系主旋迴?cǎi)迬У闹卸?，北部靠近中衛(wèi)—中寧區(qū)域性東西向構(gòu)造帶的南側(cè)。隴西旋卷構(gòu)造體系為區(qū)域內(nèi)的主體構(gòu)造，其展布影響著整個(gè)區(qū)域構(gòu)造格局，主旋迴?cǎi)迬г诒緟^(qū)分為中部松山—黃家洼山隆褶帶和北側(cè)的井兒川—王家山拗褶帶及南側(cè)的寶積山—紅會(huì)拗褶帶。區(qū)域構(gòu)造線基本走向?yàn)镹60°～70°W。本區(qū)地層區(qū)劃屬秦祁昆地層區(qū)，祁連-北秦嶺地層分區(qū)，北祁連-終南山地層小區(qū)（圖1），從震旦紀(jì)以來各時(shí)代地層都有出露，侏羅系從下到上依次為大西溝組、龍鳳山組、新河組、苦水峽組（圖2），其中：龍鳳山組是本區(qū)主要的含煤層段，靖遠(yuǎn)煤田的勘查始于20世紀(jì)50年代，建設(shè)開發(fā)于70年代，礦區(qū)煤層的煤層編號(hào)從上到下“1層煤、2層煤……”為歷史沿用。通過對(duì)龍鳳山組含煤地層巖性、巖相特征、煤層賦存規(guī)律探討及研究，推測(cè)原含煤地層和厚煤帶沉積中心以遠(yuǎn)，應(yīng)當(dāng)有中侏羅世早期沉積，推斷三大礦區(qū)周邊應(yīng)有含煤遠(yuǎn)景區(qū)存在。

1龍鳳山組巖性、巖相特征

龍鳳山組由灰白色礫巖、砂礫巖、中粗粒砂巖、灰色細(xì)砂巖、灰、深灰、灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖泥巖及煤層組成。是一套粗、細(xì)碎屑巖特別發(fā)育，并伴有泥巖、煤層的內(nèi)陸山間淺盆地沉積，其中粗碎屑占40%～50%，細(xì)碎屑巖占15%～30%，泥巖、煤層占17%～25%。全區(qū)已知總厚度10～154 m，平均厚80 m，主要分布區(qū)紅會(huì)，厚10～70 m，平均厚39 m；寶積山厚14～120 m，平均厚70 m；王家山厚10～154 m，平均厚80 m（表1）。

圖1　靖遠(yuǎn)煤田區(qū)域構(gòu)造圖Figure 1 Regional tectonic map of Jingyuan coalfield

圖2　綜合柱狀圖Figure 2 Comprehensive column

縱向上，由下往上，沉積粒度由粗變細(xì)并作有規(guī)律的交替出現(xiàn)。橫向上盆地中部沖積相發(fā)育，兩側(cè)河漫灘相、湖相、沼澤相發(fā)育，按巖性成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等原生成因標(biāo)志，可劃分五個(gè)旋迴（圖3），其中Ⅰ、Ⅴ兩個(gè)旋迴為主。每個(gè)旋迴均以河流相的粗碎屑巖開始，而以湖相或沼澤相告終，主要旋迴的相序完整、結(jié)構(gòu)清晰，標(biāo)志明顯，煤層位于每個(gè)旋迴上部，比較穩(wěn)定，容易對(duì)比。次要旋迴橫向、縱向變化皆較大，時(shí)有分岔、尖滅，不易對(duì)比（表2）。

表1　龍鳳山組含煤地層厚度及含煤性統(tǒng)計(jì)一覽表Table 1 Statistics of Longfengshan Formation coal-bearing strata thicknesses and coal-bearing properties

圖3　王家山、寶積山、紅會(huì)各區(qū)域龍鳳山組旋回對(duì)比圖Figure 3 Comparison of Wangjiashan，Baojishan and Honghui areas Longfengshan Formation depositional cycles

表2　龍鳳山組各旋回含煤穩(wěn)定性情況一覽表Table 2 Data sheet of Longfengshan Formation cycles coal-bearing stabilities

Ⅰ旋迴：厚30～70 m，自下而上為河床相、河漫灘相、湖相、沼澤相、泥炭沼澤相，以湖相或沼澤相而告終。相序完整，結(jié)構(gòu)清晰，橫向變化大，在王家山有厚煤層形成，寶積山有薄煤層形成，紅會(huì)缺失沉積。

Ⅱ-Ⅲ旋迴：厚16～20 m，均為相序不齊全的不完整旋迴，頂部常被河流相沖刷不全，橫向縱向上變化較大，雖有煤層形成，但厚度不穩(wěn)定，難以對(duì)比。王家山、寶積山均有沉積，紅會(huì)缺失。

Ⅳ旋迴：厚18～20 m，相序相對(duì)齊全，橫向縱向變化均較大，頂部多為河流相沖刷，含有煤層，厚度不太穩(wěn)定，但尚可對(duì)比，全區(qū)均有沉積。

Ⅴ旋迴：厚29～35 m，自下而上為河流相、河漫灘相、湖相、沼澤相、泥炭沼澤相，最后為湖相。相序完整齊全，橫向縱向上均較穩(wěn)定，全區(qū)分布，標(biāo)志明顯，對(duì)比容易，全區(qū)都有厚煤層形成，煤層位于旋迴的上部，比較穩(wěn)定，是本區(qū)含煤的主要旋迴。

2含煤性

靖遠(yuǎn)煤田煤層賦存于中侏羅統(tǒng)窯街組（J2y），共含煤4層，主要可采煤層為1層煤和4層煤，分別位于Ⅰ和Ⅴ旋迴，煤層總厚度16～69 m，平均40 m，其余煤層為不穩(wěn)定煤層，僅局部可采，平均含煤系數(shù)31%，含煤系數(shù)較高；經(jīng)多年的生產(chǎn)開采、探采對(duì)比，煤層對(duì)比可靠。

王家山礦區(qū)共含煤四層，從上到下編號(hào)為2層煤、2下層煤、3層煤和4層煤，主要可采煤層有兩層。2層煤厚0.19～45.33 m，平均厚度13.98 m，4層煤厚0.27～30.00 m，平均厚度14.79 m；含煤系數(shù)19.7%。

寶積山礦區(qū)共含煤四層，編號(hào)為1、未、2、3層煤，主要可采煤層為1層煤，厚度0.82～46.27 m，平均21.36 m，含煤系30%。

紅會(huì)礦區(qū)共含煤2層，主要可采煤層為1層煤，厚度0.50～52.31 m，平均13.38 m，含煤系43%。

3含煤地層形成時(shí)間及空間上分布規(guī)律

中侏羅統(tǒng)龍鳳山組含煤地層自下而上可劃分五個(gè)沉積旋迴，均以河床相開始，以湖相或沼澤相而告終。其中第Ⅰ旋迴在王家山含編號(hào)為4層煤，在寶積山含編號(hào)為3層煤（不穩(wěn)定），在紅會(huì)沒有沉積，第Ⅱ-Ⅲ旋迴在王家山含不穩(wěn)定的編號(hào)為3層煤，寶積山含不穩(wěn)定的為2層煤，紅會(huì)沒有沉積；第Ⅳ旋迴在王家山含不穩(wěn)定的編號(hào)為2下層煤，在寶積山含不穩(wěn)定的編號(hào)為2層煤，在紅會(huì)編號(hào)為2層煤；第V旋迴全區(qū)均含主要可采煤層，在王家山含編號(hào)為2層煤，寶積山編號(hào)為1層煤，紅會(huì)編號(hào)為1層煤。上述五個(gè)旋迴的特征是：自下而上，粒度由粗變細(xì)，這和地形逐漸夷平過程相適應(yīng)，每個(gè)旋迥的開始均為河床相，底部常有一個(gè)明顯沖刷面，這和地殼活動(dòng)的重新加劇，地形高差增大相吻合，I、V旋迴厚度大，含煤性好，加上煤層常形成于每個(gè)旋迴的上部，這些特點(diǎn)反映出中侏羅統(tǒng)早期龍鳳山組當(dāng)時(shí)是處于內(nèi)陸山間盆地型沉積，同時(shí)地殼升降頻繁。

根據(jù)上述侏羅系的巖性、巖相特征，旋迴結(jié)構(gòu)變化及厚度變化，追溯侏羅紀(jì)時(shí)期本區(qū)地理變遷如下：

圖4　靖遠(yuǎn)煤田古地理分布圖Figure 4 Jingyuan coalfield paleogeographical map

三疊紀(jì)末期的印支運(yùn)動(dòng)晚期，于三疊紀(jì)以遠(yuǎn)形成的古構(gòu)造基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了一系列成煤構(gòu)造拗陷，這些拗陷因受古構(gòu)造的干擾、制約，大體作近東西向展布于三個(gè)褶帶之間，其中古松山—古黃家洼山褶帶南北兩側(cè)的拗陷，因受這個(gè)主要成煤帶的制約，為侏羅紀(jì)煤田提供了沉積場(chǎng)所，而印支運(yùn)動(dòng)晚期形成的次級(jí)構(gòu)造形跡，即是當(dāng)時(shí)的古地理面貌。也即是沉積環(huán)境。當(dāng)時(shí)古松山—古黃家洼山褶帶隆起的地貌就是正向區(qū)（剝蝕區(qū)），褶帶兩側(cè)的拗陷帶就是負(fù)向區(qū)（沉積區(qū)），早侏羅世時(shí)，氣候潮濕，雨量充沛，水系發(fā)育，主要水系受古地理地形制約，基本上是由西向東，流經(jīng)山谷之間，水流湍急，下蝕作用強(qiáng)，剝蝕區(qū)、沉積區(qū)距離不遠(yuǎn)，靠山近，沉積很快，形成一套厚100余米的河流，山麓相沉積，這就是現(xiàn)在稱為下侏羅統(tǒng)大西溝組。其分布的局限性很大，厚度變化也較大。早侏羅世時(shí)的河流起著削高墊低填平補(bǔ)齊的作用，使當(dāng)時(shí)的地貌由山間谷地向山間盆地發(fā)展，為中侏羅世早期沉積提供了前提，褶帶南北兩側(cè)的拗陷總的還在下沉，由于地殼沉降幅度不同時(shí)期的不均一性，加上地殼振蕩運(yùn)動(dòng)的不一致性，因此，在王家山、寶積山兩地才形成了龍鳳山組自下而上的五個(gè)旋迴，每一個(gè)旋迴的由粗到細(xì)的沉積現(xiàn)象在剖面上交替有規(guī)律的出現(xiàn)都說明在總下沉條件下的一次下沉加劇和變緩的全過程，但是每個(gè)過程每次都不是完全相同的，重復(fù)的，實(shí)際上是有區(qū)別的，如I、V兩個(gè)旋迴相序就比較齊全，巖相也比較穩(wěn)定，但Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三個(gè)旋迴不但相序不齊全，巖性也不穩(wěn)定，就是說明這個(gè)道理。每一個(gè)旋迴巖相在剖面上和橫向上變化即說明河流在每個(gè)旋迴形成的古地理沉積環(huán)境中不是固定的，是來回遷移的，河道遷移又是受構(gòu)造制約的，但總是偏向下沉快的一側(cè)。中侏羅世早期的沉積在寶積山區(qū)為南厚北薄，在王家山區(qū)為北厚南薄，說明前者在南部沉降快，幅度大，而后者則相反，在北部沉降快，幅度大，但是河流在旋迴過程中逐漸遷移，它的位置可能前后重復(fù)，也就是不論沉積如何不同，始終和河流的形成、遷移有關(guān)系，而湖沼和形成煤層的泥炭沼澤密不可分，這就要研究河流的發(fā)生、發(fā)展和遷移等才好研究具體的沉積環(huán)境。龍鳳山組I旋迴沉積開始時(shí)，本區(qū)王家山和寶積山地區(qū)各有一條古水系，它們的流向均大致自西向東流，由于各地區(qū)地殼沉降幅度不同，致使河流來回遷移，古王家山北部一帶沉降大，河流主要偏向北部，因而沉積上就形成北厚南薄。古寶積山一帶南部沉降大，河流就偏向南部，故而沉積上南厚北薄，而紅會(huì)地區(qū)當(dāng)時(shí)地形較高，所以缺失I旋迴沉積，隨著時(shí)間的推移，在上述兩條古河流的遷移中，緊隨河道在河泛區(qū)形成河漫灘相，一些低凹地形形成湖泊，其后湖泊覆水變淺，湖泊演變成沼澤，據(jù)王家山地區(qū)植物化石、孢粉組合多數(shù)屬于銀杏、松柏類的植物和煤巖組分中木質(zhì)和大孢子很多的資料分析，當(dāng)時(shí)的氣候是屬于亞熱帶，雨量充沛，氣候潮濕，植物生長(zhǎng)茂密，沼澤被死亡植物填塞成泥炭沼澤，在地殼下降緩慢、穩(wěn)定并與植物堆積速度相一致的條件下，形成了巨厚的泥炭層。后來地殼下降速度加快，泥炭沼澤成為湖泊，泥炭層被泥沙物質(zhì)迅速掩埋，經(jīng)成煤作用便形成了I旋迴中的4層煤。寶積山地區(qū)雖有I旋迴的沉積，但成煤環(huán)境短暫又改變了沉積環(huán)境，因而形成的3層煤厚度薄，不太穩(wěn)定。I旋迴沉積后，地殼微有上升。Ⅱ-Ⅲ旋迴雖各有I旋迴沉積時(shí)的過程，但總的地殼沉降動(dòng)蕩不定，水流方向也是時(shí)南時(shí)北，雖有泥炭沼澤的成煤環(huán)境，但非常不穩(wěn)定，因而只形成了2～3層不穩(wěn)定的薄煤層。王家山、寶積山都有沉積，紅會(huì)仍因地形較高而無沉積。Ⅳ旋迴較之Ⅱ-Ⅲ旋迴沉積為好，但仍未具備厚煤層的形成條件，王家山、寶積山都形成了1～2層不太穩(wěn)定的薄煤層，當(dāng)時(shí)紅會(huì)地形因侵蝕沉降，也比較低，同時(shí)可能有一條古河大致自北向南匯入古寶積山河，沉積環(huán)境大致同上述兩地因而形成較薄不穩(wěn)定的2層煤。V旋迴開始沉積時(shí)全區(qū)具有相近似的沉積環(huán)境，都是從河床相開始，經(jīng)過河漫灘相、湖相、沼澤相、泥炭沼澤相而以湖相或沼澤相告終。沉積厚度相近，在河湖、沼、泥炭沼澤的轉(zhuǎn)變中情況類似I旋迴，因此在王家山、寶積山及紅會(huì)三地區(qū)都形成了厚煤層，并且全區(qū)可對(duì)比。而且厚度比較穩(wěn)定，古寶積山和紅會(huì)區(qū)在V旋迴沉積時(shí)由于盆地?cái)U(kuò)張連為一體。

中侏羅世新河組初期，地殼上升，對(duì)龍鳳山組普遍有沖刷作用?？赡芤蛏仙容^大，河流湍急，下蝕作用較強(qiáng)，沉積了新河組草黃色砂巖段的第一亞段一套較粗的河流相沉積物，局部的牛軛湖演變成泥炭沼澤后形成了不穩(wěn)定的2上層煤（王家山）。之后地殼下降，這一時(shí)期下降速度大于植物堆積速度，在黃色砂巖段第二亞段頂部（王家山）形成了較穩(wěn)定，但含煤性較差的湖沼相沉積物，即一層煤層位，在寶積山、紅會(huì)兩地區(qū)形成了含炭質(zhì)泥巖。到第三亞段開始沉積時(shí)地殼又復(fù)上升，河流在較寬廣的平原上往復(fù)遷移，形成了數(shù)百米厚的地層，當(dāng)時(shí)，雖然氣候仍較濕熱，植物繁茂，但是由于地殼升降幅度小而頻繁，植物邊死亡堆積，邊氧化分解，未能形成煤層。到新河組油頁段沉積時(shí)，地殼下降速度加快，幅度加大，最后成為廣泛的湖泊，沉積了湖相含油頁巖夾粉砂巖。隨著氣候日趨干燥，漸漸沉積了巨厚的上侏羅統(tǒng)苦水峽組紅色巖層，結(jié)束了本區(qū)侏羅系的沉積歷史。

4結(jié)論

綜上所述：中侏羅世早期含煤地層、煤層的沉積規(guī)律可以概括為以下幾點(diǎn)：

（1）印支運(yùn)動(dòng)晚期形成的構(gòu)造拗陷帶是形成含煤拗陷的基礎(chǔ)，構(gòu)造帶復(fù)合部位最有利于煤田沉積的形成。

（2）松山—黃家洼山主旋褶帶南北兩側(cè)分別有一個(gè)含煤拗陷，時(shí)代相同，一在山北，一在山南。

（3）三疊紀(jì)末印支運(yùn)動(dòng)晚期形成的次級(jí)構(gòu)造形跡，是當(dāng)時(shí)的古地貌，先是山間河谷，后是山同盆地。具有內(nèi)陸山間盆地沉積的一切特征。

（4）總沉降中由于地殼沉降幅度不同，沉降大的沉積厚，古河流的作用很重要，河道來回遷移偏向沉降大的一側(cè)，河、湖，沼的關(guān)系中首先是河流，其次是湖、沼。

（5）五個(gè)沉積旋迴中I、V兩個(gè)旋迴是主要成煤旋迴，尤其以V旋迴為最佳。

（6）寶積山南部沉積最厚、王家山北部沉積最厚，現(xiàn)在的邊界為后期改造邊界，推想原來約含煤地層和厚煤帶沉積中心以遠(yuǎn)，寶積山至吳家川間、王家山至沙泉子一帶應(yīng)當(dāng)有中侏羅世早期沉積，也應(yīng)有含煤遠(yuǎn)景。

［1］甘肅省煤田地質(zhì)勘探公司一三三隊(duì).甘肅省靖遠(yuǎn)煤田地質(zhì)說明書［R］.甘肅白銀：甘肅省煤田地質(zhì)勘探公司一三三隊(duì)，1982.

［2］韓德鑫，楊起.中國(guó)煤田地質(zhì)學(xué)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1980.

［3］張泓.中國(guó)西北侏羅紀(jì)含煤地層與聚煤規(guī)律［M］.北京：地質(zhì)出版社，1998.

［4］陳鐘惠.含煤巖系沉積環(huán)境分析［M］.武漢地質(zhì)學(xué)院煤田教研室，1984.

［5］楊雨.甘肅省巖石地層［M］.湖北武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

Middle Jurassic Longfengshan Formation Sedimentary Environment Analysis and Coal Hosting Pattern Study in Jingyuan Coalfield

Zhang Bailu
（No.133 Exploration Team，Gansu Bureau of Coal Geological Exploration，Baiyin，Gansu 730913）

The Jingyuan coalfield is one of major coal bases in Gansu Province.Its tectonic setting is in the eastern part of North Qilian Caledonian folded belt，Qilian orogenic belt eastern sector.Stratigraphic zoning belongs to Qilian-North Qinling subregion，North Qilian-Zhongnanshan subarea.The middle Jurassic Longfengshan Formation is the main coal-bearing strata in the area，according to lithological component，texture，structure can partition five cycles，in which，the cycle I and cycle V are the principals，average coal-bearing coefficient is 31%.The Indosinian movement during the end of Triassic had formed near EW serial structures restricted tectonic framework in the area，and provided depositional place for Jurassic coalfield.It is deduced that depart from the depositional center can exist coal-bearing prospective areas.

coal-bearing strata；Longfengshan Formation；coal hosting pattern；Jingyuan coalfield

P168.110.1

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.09.05

1674-1803（2016）09-0021-05

張百祿（1966—），男，漢族，甘肅靖遠(yuǎn)人，1989年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，高級(jí)工程師。

2016-09-06

責(zé)任編輯：宋博輦