張強(qiáng)驊

(青海煤炭地質(zhì)局， 西寧 810001)

0 引言

青海煤炭地質(zhì)局多年以來，先后在柴北緣的魚卡、團(tuán)魚山、大煤溝、西大灘、大頭羊、綠草山、埃南等地開展了煤炭勘查工作，在侏羅系出露較好、煤系埋深較淺、構(gòu)造較為簡單的地段，經(jīng)多年的勘查大部分已被查明，發(fā)現(xiàn)了魚卡、團(tuán)魚山、大煤溝等大中型煤產(chǎn)地。柴北緣侏羅系大部地區(qū)被白堊系、古近系、新近系、第四系所覆蓋而隱伏，構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，對已知礦區(qū)外圍隱伏區(qū)尚未開展勘查工作的地段找煤工作極為不利。因此，今后在柴北緣隱伏區(qū)哪些地段開展工作才能實現(xiàn)找煤突破，是擺在煤炭地質(zhì)工作者面前的突出問題。本文在總結(jié)柴北緣構(gòu)造發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，分析了主要控煤樣式，提出柴北緣侏羅系找煤方向，以期對柴北緣隱伏區(qū)找煤工作起到一定的指導(dǎo)作用。

1 柴北緣侏羅系沉積演化

柴北緣早侏羅世小煤溝組含煤地層主要分布在大煤溝和西大灘礦區(qū)，當(dāng)時的古地理單元和沉積相主要為辮狀河、辮狀河三角洲和湖泊，物源來自東南方向的歐龍布魯克山。該沉積期小煤溝組共發(fā)育了A、B、C、D四組煤(由于湖西山組埋藏深度大，這里不再敘述)。由于沉積初期該區(qū)處于斷陷期，基底不平， A煤組多發(fā)育在辮狀河沉積體系中的廢棄河道或河漫沼澤內(nèi)，起“填平補(bǔ)齊”作用，煤層橫向穩(wěn)定性差，多為不可采煤層。辮狀河三角洲分流間灣內(nèi)發(fā)育了早侏羅世具有工業(yè)價值的B、C煤組，另外D煤組主要發(fā)育在濱淺湖和湖灣環(huán)境，這三層煤橫向連續(xù)、厚度較穩(wěn)定。到早侏羅世晚期，古氣候由溫暖潮濕變?yōu)楦珊?、半干旱，這時期古地理單元較早侏羅世早中期沒有太大的變化，只是巖石顏色開始變?yōu)樽仙?、紅色等雜色，沒有煤層發(fā)育。

進(jìn)入中侏羅世后，古氣候又開始變得溫暖潮濕，湖泊范圍擴(kuò)大，是柴北緣重要的聚煤期。由于柴北緣西段冷湖-南八仙地區(qū)持續(xù)抬升，沉積水體向東、向北大規(guī)模遷移，整個中侏羅世基本上是在湖侵過程中完成的，沉積范圍繼續(xù)擴(kuò)大，賽什騰山南的團(tuán)魚山(老高泉)地區(qū)、魚卡及大煤溝地區(qū)均有大煤溝組下段沉積，大煤溝地區(qū)巖相古地理單元為辮狀河沖積平原；魚卡地區(qū)較復(fù)雜，凹陷中部為一頂部平緩的古隆起，兩側(cè)及其以北地區(qū)發(fā)育辮狀河沖積平原、曲流河三角洲、水下三角洲等古地理單元，東南方向的綠梁山、東部的達(dá)肯大坂山和西北方向的賽什騰山均向魚卡凹陷供應(yīng)陸源碎屑。

大煤溝組上段沉積期分布范圍與下段沉積期基本一致。大煤溝地區(qū)古地理單元主要為廢棄的辮狀河沖積平原上發(fā)育的泥炭沼澤，而魚卡和團(tuán)魚山地區(qū)以上三角洲平原為主，并發(fā)育水下三角洲和濱淺湖等單元，魚卡地區(qū)的陸源碎屑供應(yīng)與下段沉積期基本一致，而團(tuán)魚山地區(qū)的物源碎屑來自其北側(cè)的賽什騰山和西北方向的平臺突起。伴隨著湖平面的上升，在大煤溝地區(qū)廢棄的辮狀河沖積平原上、魚卡凹陷中部古隆起及其兩側(cè)及團(tuán)魚山地區(qū)的斷陷發(fā)育了最重要的M7煤層(F煤組)，隨后，本沉積期末團(tuán)魚山、魚卡地區(qū)上三角洲平原發(fā)育了M6煤層。

石門溝組下段沉積期侏羅紀(jì)仍為溫暖潮濕氣候環(huán)境，與大煤溝組上段沉積期相比，石門溝組下段沉積期湖水明顯變深，范圍擴(kuò)大至東部的德令哈澤令溝、旺尕秀一帶。大煤溝地區(qū)古地理單元以濱淺湖為主，其次為下三角洲平原和水下三角洲，其物源依然來自東南方向；澤令溝、旺尕秀和團(tuán)魚山地區(qū)古地理單元以曲流河上三角洲平原為主；濱淺湖成為魚卡地區(qū)主要古地理單元，下三角洲平原次之，但物源方向未變。石門溝組下段沉積期為中侏羅世第二個重要聚煤期，煤層以層數(shù)多，厚度薄，局部發(fā)育為特征，與大煤溝組上段聚煤期相比，魚卡地區(qū)煤層多為濱淺湖淤淺成煤和下三角洲平原分流間灣沼澤成煤，而澤令溝、旺尕秀、團(tuán)魚山地區(qū)以上三角洲平原岸后沼澤成煤為主。

石門溝組上段沉積期湖侵達(dá)到中侏羅世最高時期，旺尕秀、大煤溝和魚卡地區(qū)古地理單元以深湖-半深湖為主，其次為濱淺湖和下三角洲平原，由于沉積界面覆水深，基本不發(fā)育煤層，但發(fā)育一套泥頁巖夾油頁巖層段(圖1)。

上侏羅統(tǒng)氣候變?yōu)檠谉岣珊担练e范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，以扇三角洲、辮狀河三角洲和濱淺湖沉積為主，沉積了一套以紫紅色為主的雜色泥巖。

圖1 柴北緣侏羅系沉積演化示意圖Figure 1 A schematic diagram of Jurassic System sedimentary evolution in northern Qaidam Basin

2 柴北緣構(gòu)造演化

前中生代是盆地基底形成階段，柴達(dá)木盆地經(jīng)歷了加里東、海西、印支多期構(gòu)造改造運(yùn)動。呂梁期(2300Ma)地質(zhì)事件結(jié)束了早元古代沉積歷史，使其回升、褶皺，并產(chǎn)生區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用，形成了中高級變質(zhì)巖系，構(gòu)成柴達(dá)木地塊的結(jié)晶基底。

柴達(dá)木盆地為圍限于阿爾金山褶皺帶、祁連山褶皺帶和東昆侖山之間的負(fù)向構(gòu)造單元，是在前侏羅紀(jì)柴達(dá)木板塊基礎(chǔ)上發(fā)育起來的中、新生代陸內(nèi)沉積盆地。晚三疊世末-晚侏羅世，柴達(dá)木陸塊相對下沉接受侏羅系沉積。燕山晚期，祁連山和昆侖山兩大山系向盆地逆沖，形成各自的斷裂體系，阿爾金的左旋融入其中，盆地內(nèi)構(gòu)造變形達(dá)到高潮，不僅造成盆地內(nèi)部普遍的斷裂和褶皺變形，而且使早期構(gòu)造得到進(jìn)一步加強(qiáng)，奠定了盆地構(gòu)造格局，對柴達(dá)木盆地中、新生代以來構(gòu)造演化、構(gòu)造組合及其變形產(chǎn)生了極為深刻的影響和控制作用。

早侏羅世-晚侏羅世末柴北緣經(jīng)受印支運(yùn)動晚期和燕山構(gòu)造運(yùn)動早、中期作用，使基底受NNE—SSW方向拉張應(yīng)力場控制下，形成了斷陷盆地，沉積了早、中侏羅統(tǒng)和晚侏羅統(tǒng)。晚白堊世柴北緣受燕山構(gòu)造運(yùn)動晚期北東-南西應(yīng)力擠壓作用，使含煤盆地總體上處于遭受擠壓抬升狀態(tài)，由于同時受柴達(dá)木地塊自身旋轉(zhuǎn)和阿爾金走滑斷裂以及鄂拉山走滑斷裂的影響，產(chǎn)生一系列北西-南東向的逆斷層，使斷層上盤地層抬升與下盤地層同時遭受剝蝕，盆地邊緣煤系不完整，地層發(fā)生彎曲變形。古新世-中新世末，柴北緣受喜山運(yùn)動早、中期擠壓作用，盆地內(nèi)沉積了始新統(tǒng)-中新統(tǒng)。至上新世末柴北緣受新構(gòu)造運(yùn)動早期北東-南西向的斜向應(yīng)力強(qiáng)烈擠壓作用，使燕山運(yùn)動晚期斷裂復(fù)活，并使含煤盆地抬升，始新統(tǒng)-中新統(tǒng)遭受剝蝕，同時在不對稱盆地內(nèi)坳陷中上新統(tǒng)巨厚沉積。新構(gòu)造運(yùn)動晚期盆地受NNE-SSW方向強(qiáng)烈擠壓，在繼承原有斷裂的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)烈變形，使煤系被切割成若干斷塊，各斷塊所構(gòu)造位置和接受應(yīng)力的差異，使盆地邊緣煤系被推覆到地表，而盆地中部接受第四系沉積，埋藏深度加深成為隱伏含煤區(qū)(圖2)。

3 柴北緣侏羅系殘余分布特征

柴北緣下侏羅統(tǒng)地層主要分布在冷湖-一里坪-南八仙地區(qū)和大煤溝地區(qū)。冷湖-一里坪-南八仙地區(qū)下侏羅統(tǒng)湖西山組殘余厚度從幾十米至2 400m，埋深在2 000m以深。大煤溝地區(qū)下侏羅統(tǒng)小煤溝組在小煤溝煤礦和西大灘煤礦地層殘余厚度從幾十米至300m，埋深0～900m；在全吉山西-錫鐵山北地層厚度幾十米至200m，埋深700m以深(圖3)。

中侏羅統(tǒng)地層分布范圍較下侏羅統(tǒng)發(fā)生明顯變化，向北東及東南方向遷移，主要分布在潛西-團(tuán)魚山-魚卡、大柴旦-大煤溝和德令哈凹陷3個地區(qū)。團(tuán)魚山-魚卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)殘余厚度100-600m，埋藏深度0～1 800m。大柴旦-大煤溝地區(qū)中侏羅統(tǒng)殘余厚度100～600m，埋藏深度0～2 500m。德令哈凹陷中侏羅統(tǒng)殘余厚度范圍為100～400m，埋深0～2 000m。除此之外，埃木尼克山南山前地帶也有零星的中侏羅統(tǒng)殘余，厚度在50～100m，埋深0～1 500m(圖4)。

圖2 柴北緣沉積構(gòu)造演化示意圖Figure 2 A schematic diagram of sedimentary structure evolution in northern Qaidam Bain

圖3 柴北緣下侏羅統(tǒng)殘余分布圖Figure 3 Residuals distribution of Lower Jurassic Series in northern Qaidam Basin

4 典型構(gòu)造控煤樣式及找煤方向

4.1 單斜斷塊型

柴北緣單斜斷塊型控煤構(gòu)造樣式主要是團(tuán)魚山地區(qū)。該地區(qū)發(fā)育一組傾向向北的逆斷層，這組斷層將侏羅系含煤地層及其上覆地層切割成埋深不同的單斜構(gòu)造(圖5)。該構(gòu)造樣式屬于擠壓構(gòu)造樣式范疇，多發(fā)育于低應(yīng)力區(qū)，如區(qū)域逆沖斷裂之間的巖席地層或逆沖斷層前陸滑脫帶，應(yīng)力值相對較低，構(gòu)造變形不甚強(qiáng)烈。主體構(gòu)造形態(tài)為緩傾向至中等角度的單斜構(gòu)造， 可以是大型褶皺的一翼或大型逆沖巖席的一部分，通常被斷層切割，但斷層對單斜構(gòu)造形態(tài)不具主導(dǎo)控制作用。因此，煤層變形不強(qiáng)烈，在成煤環(huán)境較好的條件下，可形成厚煤層，有利于煤炭資源勘探開發(fā)，可在已知礦區(qū)南部未開展勘查工作的隱伏區(qū)尋找埋藏較淺的斷塊進(jìn)行勘查找煤工作。

圖4 柴北緣中侏羅統(tǒng)殘余分布圖Figure 4 Residuals distribution of Middle Jurassic Series in northern Qaidam Basin

圖5 團(tuán)魚山5線剖面圖Figure 5 Line 5 section in Tuanyushan area

4.2 褶皺斷裂型

該構(gòu)造樣式屬于擠壓構(gòu)造樣式范疇。在區(qū)域構(gòu)造壓應(yīng)力場作用下，夾持于兩區(qū)域逆沖斷層之間的巖席地層，應(yīng)力相對較低，發(fā)生褶皺變形，形成縱彎褶皺。以向斜、背斜、復(fù)向斜、復(fù)背斜的形態(tài)產(chǎn)出。隨著構(gòu)造應(yīng)力場作用的加劇，形成逆斷層，先前形成的褶皺被不同程度的切割、破壞，形成褶-斷組合形態(tài)。褶皺與斷裂的相關(guān)關(guān)系表明，兩者之間存在一定的主次關(guān)系，以褶皺形態(tài)為主，斷層形態(tài)為輔。在這種構(gòu)造背景之下，煤層賦存較為穩(wěn)定，大面積分布，局部地區(qū)受斷層的切割破壞，對礦區(qū)整體開采影響不大，多構(gòu)成井田的自然邊界。

就柴北緣而言，這種構(gòu)造控煤樣式多發(fā)生于構(gòu)造應(yīng)力值較低的區(qū)域，一般為兩區(qū)域逆沖斷層之間的地區(qū)，地層變形程度較弱，該控煤樣式在柴北緣有代表性的是魚卡煤田，其北側(cè)為達(dá)肯大坂逆沖推覆構(gòu)造帶，南側(cè)為綠梁山逆沖推覆帶，魚卡煤田位于兩者之間的魚卡凹陷帶內(nèi)，屬于賦煤有利地帶(圖6)，在魚卡凹陷北部和西部大面積尚未勘查勘查工作的隱伏區(qū)，首先通過物探手段，尋找凹陷帶內(nèi)隱伏區(qū)煤系埋藏較淺地段進(jìn)行鉆探驗證找煤，有望實現(xiàn)找煤突破。

4.3 逆沖前鋒型

該構(gòu)造樣式屬于擠壓構(gòu)造樣式范疇。地層位于逆沖斷層的前鋒帶，在區(qū)域壓應(yīng)力場作用下，前鋒帶發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，局部應(yīng)力值較高。在這種構(gòu)造背景之下，地層(尤其是位于逆沖斷層下盤靠近主斷面的地層)受高應(yīng)力擠壓作用，產(chǎn)狀急劇變化，傾角增大，直立甚至倒轉(zhuǎn)。因此，斷層上盤煤系賦存較為局限，呈于逆沖斷層走向相平行的狹窄條帶狀產(chǎn)出，煤層因流變可造成局部厚煤帶，斷層對煤系賦存影響較大。

圖6 魚卡4線剖面圖Figure 6 Line 4 section in Iqe area

圖7 綠草山8線剖面圖Figure 7 Line 8 section in Lucaoshan area

就柴北緣而言，這種控煤構(gòu)造樣式多發(fā)生于構(gòu)造應(yīng)力值較高的斷裂帶前鋒地區(qū)，如柏樹山-澤令溝諸多煤礦點均沿宗務(wù)隆山逆沖推覆構(gòu)造帶山前出露，最具代表性的為綠草溝煤礦區(qū)(圖7)，其特點是靠近山前煤系被斷層擠壓抬升，出露至地表，地層產(chǎn)狀陡局部倒轉(zhuǎn)，在其主斷層的下盤隱伏區(qū)通過鉆探證實有煤層賦存，但其賦煤范圍還未得到控制，為今后在推覆斷層下盤凹陷帶內(nèi)隱伏區(qū)找煤提供了方向。

5 結(jié)論

鑒于對上述對柴北緣沉積、構(gòu)造控煤及控煤樣式的規(guī)律性分析，面對柴北緣侏羅紀(jì)含煤地層及煤層出露較好埋深較淺的地段大部分已基本被查明，找煤工作受到了制約的現(xiàn)狀下，今后在柴北緣應(yīng)在已知礦區(qū)外圍尚未開展勘查工作凹陷帶內(nèi)被張扭性斷裂所推移、壓性斷裂所掩覆的下盤、同時被新生代覆蓋的隱伏區(qū)較淺地段作為今后找煤的主要方向。同時應(yīng)注意以下方面的問題：

①由于在掩蓋區(qū)找煤大部分地段隱伏較深，應(yīng)首先作好物探工作，指出較淺地段，然后經(jīng)鉆探驗證，掌握煤系埋藏深度后再全面重點勘探，以便減少鉆探工作的盲目性。

②不放棄對逆沖斷層上盤煤的尋找，詳細(xì)作好地質(zhì)調(diào)查，搞清構(gòu)造規(guī)律，找煤盡量尋找被構(gòu)造破壞后殘留煤系面積較大地段。

經(jīng)分析研究認(rèn)為，柴北緣團(tuán)魚山南部、魚卡北部和西部、綠草溝礦區(qū)南部、全吉山北、紅山向斜西部等未開展勘查工作的隱伏區(qū)較淺地段作為今后找煤主要方向。