余 樂(lè)，田紹海，，歐少華，黃俊儒

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都，610051；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局二0二地質(zhì)隊(duì)，四川宜賓，644000)

四川盆地是我國(guó)煤炭資源的重要產(chǎn)地[2]，其中川南地區(qū)煤炭資源具有重要的經(jīng)濟(jì)意義及戰(zhàn)略意義，并被廣大專家、學(xué)者關(guān)注，在成煤期的沉積環(huán)境[3][5]、聚煤規(guī)律[6][7]、煤層變化規(guī)律及控制因素[8]等方面取得了一定的成果。大量研究及實(shí)踐表明，該區(qū)的主要成煤期為晚二疊世[8]～[10]，但對(duì)區(qū)內(nèi)的可采煤層變化規(guī)律及聚煤分析較為缺乏，因此，對(duì)區(qū)內(nèi)可采煤層的空間變化規(guī)律進(jìn)行研究顯得很有必要，為進(jìn)一步煤炭資源開(kāi)發(fā)提供地質(zhì)研究依據(jù)。根據(jù)區(qū)內(nèi)的煤礦特征、產(chǎn)狀及地區(qū)煤炭資源供需情況，再結(jié)合地理?xiàng)l件因素，本次研究中，煤的最低可采厚度確定為0.6m，即煤層厚度達(dá)到0.6m及以上視為可采。研究區(qū)內(nèi)為大部分可采煤層和局部可采煤層。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子地臺(tái)西部，上揚(yáng)子臺(tái)坳與四川臺(tái)坳交接的涼山陷褶束中的雷波穹褶束帶[11]。由于多期構(gòu)造活動(dòng)的影響，使區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡趨于復(fù)雜化，但構(gòu)造形態(tài)規(guī)律仍較明顯，主要構(gòu)造形跡表現(xiàn)為北西向及北東向褶皺：即五指山背斜，龍華寺向斜，天宮堂背斜、冒水向斜、于溪溝向斜、大乘向斜、樓東背斜、其余均為次級(jí)褶皺及斷裂。

區(qū)內(nèi)主要沉積的地層為二疊系、三疊系、侏羅系。自下而上劃分為宣威組(P3x)、飛仙關(guān)組(T1f)、銅街子組(T1t)、嘉陵江組(T1j)、雷口坡組(T2l)、須家河組(T3x)及自流井組(J1z)。其中，宣威組(P3x)為區(qū)內(nèi)含煤地層(圖1)。

2 含煤地層及煤層

2.1 含煤地層

上二疊統(tǒng)宣威組(P3x)厚度106m，根據(jù)其巖性組合特征，可分為上部含煤段(P3x2)和下部非含煤段(P3x1)，其中含煤段(P3x2)一般厚度約52m，含煤層或煤線10余層，主要巖性為淺灰-深灰色薄層狀砂質(zhì)泥巖、粘土巖、菱鐵質(zhì)粉砂巖，含菱鐵礦結(jié)核。其中的普遍可采煤層為C1、C2、C3，局部可采煤層為C4、C5；非含煤段(P3x1)主要巖性為深灰色薄層狀砂質(zhì)泥巖、泥巖、粘土巖，夾菱鐵質(zhì)粉砂巖，偶夾碳質(zhì)泥巖，含植物化石，底部為灰白-深灰色致密狀粘土巖。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.2 可采煤層特征

研究區(qū)內(nèi)主要可采煤層為C1、C2、C3和局部可采煤層C4、C5?，F(xiàn)將各煤層特征分述如下：

(1)C1煤層：位于飛仙關(guān)組(T1f)底界之下20m左右，為黑、灰黑色半暗型～暗淡型煤，以暗煤為主，含少量亮煤條帶及粉末。煤層厚0.73m～2.22m，平均厚約1.21m，不含夾矸或含夾矸1層，夾矸厚約0.04m～0.26m，夾矸炎性多為炭質(zhì)泥巖，個(gè)別為粉砂質(zhì)泥巖。頂板巖性為砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖或粘土巖。

(2)C2煤層：位于C1底板之下3m～10m，以灰黑色暗煤為主，夾少量亮煤條帶及顆粒。煤層厚0.33m～1.02m，平均厚約0.73m，一般不含夾矸，局部含夾矸1層，厚約0.04m～0.06m，夾矸多為黑色炭質(zhì)泥巖，中含煤線1mm～2mm，硬度較大。頂板巖性為深灰色泥巖0.50m屬偽頂，老頂為菱鐵質(zhì)砂巖。底板為灰色～深灰色泥巖，該段煤層局部薄化。

(3)C3煤層：位于C2底板之下7m～15m左右，為半暗型～暗淡型煤，夾少量亮煤條帶及顆粒。煤層厚0.47m～1.00m，平均厚約0.71m，不含夾矸或含夾矸1層，夾矸為黑色炭質(zhì)泥巖，厚約0.05m～0.08m，呈透鏡狀產(chǎn)出。頂板巖性為泥巖，砂質(zhì)泥巖，底板為粘土巖，遇水膨脹。該層較穩(wěn)定。

(4)C4煤層：位于C3之下7m左右。煤厚約0.7m，頂板為菱鐵質(zhì)粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。

(5)C5煤層：位于C4煤層之下4m～8m。煤層厚0.6m左右，為單一煤層，頂板為泥質(zhì)粉砂巖或砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖。

2.3 煤層對(duì)比

煤層對(duì)比以巖性組合、層間距、煤層頂?shù)装濉⒚簩犹卣鞯葹橹饕罁?jù)。宣威組上部含煤段(P3x2)主含煤層或煤線10余層，研究區(qū)內(nèi)主要可采煤層及局部可采煤層均位于該段內(nèi)。

研究區(qū)內(nèi)煤層間的宏觀標(biāo)志層不明顯，各煤層之間的距離雖有一定變化，但變化幅度不大，且沿走向和傾斜方向有一定規(guī)律可循(表1)。

對(duì)比結(jié)果說(shuō)明，煤層間距總體變化不大。煤層間距的變化有隨砂體厚度和煤層所在含煤組厚度的增減，煤層間距亦相應(yīng)增大和減小的規(guī)律，另外，當(dāng)有C0煤層(即在C1煤層之上還有局部含煤層)時(shí)，層間距偏大。

表1 煤層特征變化對(duì)比表

研究區(qū)可采煤層的變化規(guī)律，主要建立在對(duì)研究區(qū)鉆孔、探槽、坑道等資料的分析基礎(chǔ)上。運(yùn)用地質(zhì)分析法研究煤層厚度的變化規(guī)律，形成煤層柱狀對(duì)比圖，根據(jù)柱狀對(duì)比圖(圖2)可發(fā)現(xiàn)各煤層厚度變化規(guī)律明顯。

圖2 研究區(qū)煤層柱狀對(duì)比圖

C1煤層煤巖類型主要為半暗型～暗淡型煤，塊狀構(gòu)造，含少量亮煤條帶及粉末，平均厚度1.21m，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的煤層，不含夾矸或含1層夾矸，夾矸厚約0.04m～0.26m，夾矸為炭質(zhì)泥巖。C1煤層在小于1m時(shí)，多不含夾矸，以亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，呈蜂巢狀，為方解石脈充填。C1煤層在厚度大于1m時(shí)多含夾矸，上分層以亮煤為主，蜂巢狀裂隙發(fā)育；為方解石脈充填，下分層以暗煤為主。

C2煤層煤巖類型主要以暗煤為主，含少量亮煤條帶及顆粒，平均厚度0.73m。屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的煤層，不含夾矸或含1層夾矸，夾矸厚0.04m～0.08m，夾矸為炭質(zhì)泥巖。

C3煤層煤巖類型主要為半暗型～暗淡型煤，夾少量亮煤條帶及顆粒，主要為塊狀構(gòu)造，平均厚度0.70m左右。局部地區(qū)可見(jiàn)內(nèi)生節(jié)理，充填方解石。夾一層夾矸，厚約0.09m，為炭質(zhì)泥巖。

3 聚煤分析

晚二疊世早期，地臺(tái)西緣發(fā)生地裂運(yùn)動(dòng)，有大陸裂谷形成，在川西南區(qū)產(chǎn)生大面積陸相玄武巖即峨眉山玄武巖噴發(fā)。晚二疊世中晚期，為陸屑～碳酸鹽巖建造。龍?zhí)镀冢诖系貐^(qū)的珙縣、筠連縣、屏山縣一帶為河湖沼澤～潮坪環(huán)境，形成海陸交替相含煤建造，是川南地區(qū)煤、硫鐵礦的重要成礦期，且伴育粘土礦、赤鐵礦、菱鐵礦礦床形成。

3.1 古地理與沉積環(huán)境

本調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)位于沐川～鹽津沖積平原，地處川滇古陸的東緣地帶，主要是河流相沼澤相沉積和少量的湖泊相～湖沼相沉積。

晚二疊世后期，隨著古陸的退縮，沖積平原的沉積物便逐步超覆在不同層位的玄武巖之上，該沖積平原東部在晚二疊世早期曾向東達(dá)到敘永、古藺一帶，晚期又向西退至鹽津～筠連之間。評(píng)價(jià)區(qū)未發(fā)現(xiàn)粗碎屑巖構(gòu)成的沖積扇，這樣從古陸直接過(guò)渡為沖積平原體系的現(xiàn)象，說(shuō)明川滇古陸與沉積區(qū)的高度差異不大。

圖3 研究區(qū)晚二疊世早期古地理圖

沖積平原上主要發(fā)育著小型短源河流，其特點(diǎn)是坡降小、流速緩、搬運(yùn)能力低，但彎曲度大。河道之間是廣闊的洪泛盆地，在低凹的地方覆水加深，則形成湖沼或淺水湖泊，其余大部分地區(qū)植物雜生，沼澤密布，有的沼澤則演化為泥炭沼澤(圖3)。

在沖積平原的濱海地帶，地形十分平緩。由于河流經(jīng)常泛溢，岸后沼澤及泛濫盆地沼澤廣泛發(fā)育。在臨近瀉湖潮坪的地帶地勢(shì)更為低洼，某些常年覆水的沼澤中，廣泛地發(fā)育了泥炭沼澤，隨著陸源碎屑物質(zhì)的不斷堆積向?yàn)a湖方向逐漸擴(kuò)展，甚至將一個(gè)前期的瀉湖全部填滿，這時(shí)候可以形成比較廣大的濱海平原泥炭沼澤。川南晚二疊世海陸過(guò)渡相層段的主要煤層都是在這種環(huán)境中形成的，比如區(qū)內(nèi)主要的可采煤層之C1煤層(即區(qū)域上的C8、芙蓉礦區(qū)B3+4煤層)即形成于該類環(huán)境。由于在這種極為平緩的濱海～瀉湖平原上，河流作用影響極弱，所以形成的煤層穩(wěn)定性比較好。

3.2 富煤規(guī)律

3.2.1 與巖石組合關(guān)系

晚二疊世早期富煤帶主要分布于砂泥巖比值小于1、碎屑巖比大于8的砂質(zhì)泥巖、泥巖組成的巖石組合區(qū)；晚二疊世晚期富煤帶落于砂泥巖比小于2、碎屑巖比大于8的泥巖、砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)砂巖及砂泥巖比小于2、碎屑巖比為2～8的含灰?guī)r、泥巖共同組成的巖石組合區(qū)內(nèi)，而聚煤中心仍主要在砂質(zhì)泥巖、泥巖占主要成分的巖石組合區(qū)中。因此，含煤性最好的是砂泥巖比小于1、碎屑巖比大于8的砂質(zhì)泥巖、泥巖區(qū)。

煤層發(fā)育好壞與巖石類別及組合狀況密切有關(guān)。當(dāng)區(qū)內(nèi)灰?guī)r發(fā)育時(shí)，煤層多為煤線或不含煤；若泥巖發(fā)育時(shí)，煤層也往往為煤線或薄煤層，只有當(dāng)各類巖石較發(fā)育并作韻律式交替時(shí)，煤層才較發(fā)育，并常出現(xiàn)可采煤層。

3.2.2 與古構(gòu)造的關(guān)系

古構(gòu)造對(duì)成煤盆地起著主要的控制作用，進(jìn)而影響了富煤帶的展布。

西部南北向的川滇隆起和南部東西向的黔中隆起對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)甚至整個(gè)川南的沉積盆地有明顯的復(fù)合控制作用。在評(píng)價(jià)區(qū)東部，富煤帶和巖相帶的展布呈近東西向，在評(píng)價(jià)區(qū)則由于位于弧形轉(zhuǎn)折帶，故五指山富煤帶展布方向較為離散，但總的呈北西向。

晚二疊世末期，鹽津～宜賓古隆起成為濱海沼澤與沖積平原的分野界，五指山地區(qū)為沖積平原，接受沉積極薄，僅局部地段有沉積并形成了C0煤層。

3.2.3 與巖相古地理的關(guān)系

前已述及，區(qū)域上的古地理景觀是西為川滇古陸，東接淺海，由西向東發(fā)育著沖積平原、潮坪瀉期和碳酸盆臺(tái)地等，評(píng)價(jià)區(qū)位于沐川～鹽津沖積平原。沖積平原主要由河流及洪泛平原的沉積組成，其主要成煤場(chǎng)所應(yīng)是河道邊緣沼澤或岸后沼澤。岸后沼澤成煤在剖面上具明顯的二元結(jié)構(gòu)，下部的河道和天然堤沉積較發(fā)育，煤層位于頂部，平面上煤層在河道砂體的兩側(cè)平行河道斷續(xù)分布。本區(qū)岸后沼澤所形成的煤層薄、變化大、常為透鏡狀，對(duì)比困難，灰分高，常為劣煤或炭質(zhì)泥巖，故不具重要意義。

在沖積平原的下部，河道平緩，水速減慢，河流攜帶的大量陸源細(xì)碎屑物陸續(xù)沉積，經(jīng)常發(fā)生的溢岸流使洪泛沉積漫延至整個(gè)泛濫盆地，地下水位的抬高使整個(gè)洪泛盆地沼澤化，從而形成分布較廣、較穩(wěn)定的低硫薄煤層。洪泛盆地沼澤所形成的煤層，剖面上河道沉積不發(fā)育，而主要是堤岸沉積和洪泛沉積的粉砂巖、泥質(zhì)巖，平面上煤層分布較廣、較穩(wěn)定，但常被決口扇等沉積所間開(kāi)，并向河道方向減薄尖滅。煤層常被河道、決口扇沖刷。本區(qū)洪泛盆地沼澤中煤的最好地段在與潮坪接壤的地區(qū)(圖4)。

3.3 聚煤分析

調(diào)查區(qū)位于川南富煤區(qū)之西部，剖面巖層主要為沖積平原型，由于更近川滇古陸，故形成可采煤層較少，特別是頂部，由于成煤時(shí)的海岸線已西移，沉積環(huán)境和沉積速度適中，形成的C1煤層分布廣而穩(wěn)定。晚二疊世末期，評(píng)價(jià)區(qū)接受沉積極薄，僅局部地段有沉積并形成了C0煤層。這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)海水西侵，岸線西遷，西部的鹽津～宜賓古隆起制約了河道邊緣沼澤或岸后沼澤的發(fā)育。

該區(qū)在晚二疊世從總體上看是一個(gè)海進(jìn)的過(guò)程，海進(jìn)的主要方向是從東向西，其基本方式是多次間斷性的快速海進(jìn)，與多次緩慢的海退沉積交替進(jìn)行。煤層往往是河道淤填變淺，泥炭沼澤化形成的，即海退基本終止，海進(jìn)尚未到來(lái)之時(shí)形成的。一次海進(jìn)過(guò)程十分短暫，可使瀉湖向西推進(jìn)十幾千米至幾十千米，而僅能形成十幾厘米至幾十厘米厚的代表海進(jìn)過(guò)程的沉積物，然后又開(kāi)始了海退過(guò)程的進(jìn)積作用，并且形成新的煤層。這就是評(píng)價(jià)區(qū)區(qū)海陸過(guò)渡地帶沉積作用和成煤作用的基本過(guò)程。

圖4 研究區(qū)晚二疊世含煤沉積模式圖

綜上，調(diào)查區(qū)富煤是宣威組沉積中期，地殼在振蕩中逐漸下降，隨著下降與堆積的進(jìn)行，由于氣候溫濕，植物茂盛，為成煤提供了大量物源，加之地殼小幅振蕩頻繁，成煤物質(zhì)堆積速度與地殼小振蕩運(yùn)動(dòng)適應(yīng)，因而沉積了多層的可采或局部可采煤層。煤層沉積之后，地殼仍在繼續(xù)沉降，沉積的蓋層厚達(dá)數(shù)千米，地溫和壓力不斷增高使煤逐漸變質(zhì)，而后的四川運(yùn)動(dòng)使巖層發(fā)生褶皺，煤層掀起，暴露地面，形成無(wú)煙煤產(chǎn)地。

4 結(jié)論

(1)屏山地區(qū)二疊系上統(tǒng)宣威組上段含煤層或煤線10余層，其中可采煤層3層和局部可采煤層2層。

(2)區(qū)內(nèi)可采煤層C1、C2、C3煤層的煤巖類型分別為半暗型～暗淡型煤、暗煤、半暗型～暗淡型，均含少量亮煤條帶及粉末(顆粒)。

(3)宣威組可采煤層的分布規(guī)律受古構(gòu)造、巖相古地理及海平面升降等綜合因素共同控制。