模式化煤系露头剖面沉积环境分析方法_鲁静.pdf

第 46 卷 第 2 期 煤田地质与勘探 Vol. 46 No.2 2018 年 4 月 COAL GEOLOGY 2. Langfang Branch of Petroleum Exploration and Development Research Institute, PetroChina, Langfang 065007, China Abstract Coal-bearing series, also known as coal measures, are series of genetic connected sedimentary rocks with coal seams developed. Abundant mineral resources originated from coal measures. Researches on high-resolution paleoenviron- ment and paleoclimate reconstructions, stratigraphic cycles and their genetic dynamics are also based on coal measures analysis. Depositional environmental analysis is a significant to investigate coal measures. In this paper, a deposi- tional environmental analysis has been carried out on the outcrop sections in Carboniferous coal measures in Qilian Moun- tains. A pattern analysis of depositional environment has been concluded based on previous researches and our field works. This paper focuses on the analysis procedure, procedure and analysis of sedimentary environment in field work. A five-step were summarized, including geological stratification and description, lithological summarization and environmental interpretation, sketch lithological section mapping, depositional modelling, and environmental evolution- ary summarization. The contents and s of the analysis pattern in every step have been provided. Geological stratifica- tion and description are the foundation of depositional environmental analysis. Lithological summarization and environ- mental interpretation are the core works in the analysis. Sketch lithological section mapping is the principle line in the pat- tern . Depositional model and evolutional summary are the emphasis in the four-step . Keywords coal-bearing series; outcrop section; lithological summarization; environmental interpretation; depositional model. ChaoXing 第 2 期 鲁静等 模式化煤系露头剖面沉积环境分析方法 41 含煤岩系以旋回结构为特征，并以不整合面或 沉积间断面与上覆、下伏非煤系接触，其岩石组合 以陆源碎屑岩、煤层和碳酸盐岩为主[1]。它在为我 们提供丰富矿产资源如煤、煤系气，伴生镓、锗等 稀有金属、非金属如铝土矿、铁矿的同时，还是 地质历史时期高分辨率古环境、古气候恢复，地层 旋回性及其全球成因动力学研究的有利目标层。 沉积相研究的直接目的是进行沉积物沉积环境 分析、恢复该时期古地理，即以现代自然地理面貌、 环境条件和沉积特征为借鉴，进行比较和推断[2-8]。 露头剖面是盆地地层在地表的出露，其沉积环境分 析是矿产资源预测、勘查以及古环境、古气候分析 等研究工作的基础，具有重要意义。 当前，人们对煤系沉积环境的研究多侧重于相 分析结果的表述，而对分析过程、程序、步骤和相 分析方法等方面内容研究不足，或者过度的依赖测 井等数据，而对在野外工作时分析沉积环境并没有 一个系统规范的方法。本文以典型露头剖面为例， 在前人工作研究基础上，着重探讨在野外工作时对 沉积环境分析的步骤、程序和分析方法，以期能够 进一步促进沉积环境分析的规范化，提高分析结果 的可靠性和准确性。 1 含煤岩系露头剖面沉积环境分析工作流程 结合野外实践和前人研究成果[2-8]，归纳总结 出模式化的煤系露头剖面沉积环境分析方法， 并将 其概括为地质分层与描述岩相归纳与环境解释 信手岩相剖面图绘制沉积模式建立剖面环 境演化史总结等 5 个环节图 1，明确了各环节分 析内容和方法， 指出地质分层与描述为沉积环境分 析基础、岩相归纳和环境解释为核心、信手岩相剖 面图绘制是主线、 沉积模式建立和剖面沉积演化史 总结是重点。 2 地质分层与编号 地质分层是露头剖面地质工作的基础，其分层 依据包括岩层岩性、颜色、沉积构造、层厚度、化 石种类等。同时岩性分层还要考虑到一些标志性界 面，如冲刷面、根土岩、古土壤层、凝缩层等。岩 性分层的最小厚度取决于作图比例尺，作图单层最 小岩性充填厚度一般 2 mm 左右。例如，当作图比 例尺为1100时， 野外岩性最小分层厚度就是20 cm。 但对于有特殊地质意义岩层或标志层如薄煤层、煤 线、根土岩、古土壤层、硅质岩等，即使其厚度小 于最小分层厚度，也要将其单独分层描述，并放大 其比例尺绘制在剖面图上。 图 1 煤系露头剖面沉积环境分析 Fig.1 The sedimentary environment analysis procedure for outcrop section of coal measures 当野外岩性分层厚度大于最小分层厚度时，可 以单独进行分层编号和描述。若岩层岩性不同，可 以分为不同的岩性分层，如泥岩与石灰岩、石英砂 岩与长石石英砂岩等。若岩层岩性相同，岩层颜色、 沉积构造、所含化石种类、岩层厚度等不同时，也 可以确定为不同岩性层， 如灰色–灰黑色泥岩与紫红 色泥岩、楔状交错层理砂岩与平行层理砂岩、含腕 足钙质泥岩与含双壳钙质泥岩、薄层细砂岩与中厚 层细砂岩等。 当野外岩性分层厚度小于最小分层厚度时，要 考虑将相邻几种岩层组合在一起进行分层和编号。 常见有两种分层方法，第一种是当分层内主要由一 种岩性组成，中间夹少量其他种类岩性岩层时，可 以用岩石夹岩石来表示，如灰黑色薄层泥 岩夹灰白色透镜状粉砂岩；第二种是当该分层由两 种或多种含量近相等的岩石类型组成时，可以用 岩石与岩石互层来表示，如灰色薄层泥岩与 灰白色薄层粉砂岩互层。 对露头剖面野外岩性分层后，要对各分层按自 老而新的顺序依次编号，如第一个岩性分层的编号 为 C1、第二个分层为 C2 等。 3 分层描述与记录 分层描述与记录是露头剖面环境分析的基础， ChaoXing 42 煤田地质与勘探 第 46 卷 是对各分层地质现象进行实事求是的观察、描述和 记录。其基本要求为程序规范，内容完整、准确， 素描图清晰、美观，图文并茂。 3.1 分层描述程序与内容 分层观察、 描述内容主要包括岩层特征岩层形 态、厚度、接触关系、粒度变化等、原生沉积构造、 化石和岩性颜色、结构、物质组成等内容。分层 观察时各部分内容要交替进行，但描述和记录时建 议由大到小、先岩层后岩性。 3.1.1 岩层特征 岩层由一组相对整合、有内在成因联系的、同 一岩性的纹层或纹层组组成，以侵蚀不整合或与之 相对应的整合面为界。其主要观察、描述内容包括 岩层产状、岩层厚度与形态、岩层接触关系与粒度 变化、沉积构造、化石特征等。 a. 岩层产状 指岩层空间产出状态、可以用岩 层走向、倾向、倾角来表征，是沉积岩露头剖面野 外观察重要内容之一。走向是岩层面与水平面交线 的延伸方向；倾向是岩层面上的倾斜线在水平面上 的投影所指的方向； 倾角是倾斜线与水平面的夹角。 一般情况下，正常沉积的岩层近于水平，受到后期 构造作用导致岩层倾斜甚至直立。 b. 岩层厚度与形态 岩层厚度简称层厚指岩 层上、下层面之间的垂直距离。根据单层岩层厚度， 可以将岩层划分为巨厚层状＞2.0 m、厚层状0.5 2.0 m、中厚层状0.10.5 m、薄层状0.010.1 m和 极薄层状＜0.01 m等。 岩层厚度与沉积环境密切相 关，如河道与河口坝砂岩多呈厚层中厚层状，滨 湖和浅湖、 三角洲前缘和前三角洲过渡带砂岩多呈 薄层状。此外，岩层厚度还与环境的稳定性有关， 如在碳酸盐环境，当灰泥供给速率与可容空间受 盆地基底沉降和海平面变化控制产生速率平衡 时，易沉积厚层灰岩。当两者不均衡时，则易形成 薄层灰岩。 岩层形态是岩层各向相对大小反映的几何形 象，根据长宽比以及横向厚度变化，可以将岩层划 分为席状、透镜状、楔状、条带状和不规则状等岩 层。不同沉积环境沉积岩层形态不同，如三角洲前 缘远砂坝砂体多呈席状，孤立河道、冲越扇、深水 浊流砂体多呈透镜状，叠置河道砂体多呈楔状或不 规则状等。 c. 岩层粒度变化和接触关系 粒度变化主要针 对碎屑岩和具有粒屑结构的碳酸盐岩如砾屑、砂 屑、粉屑等灰岩，组成岩石碎屑粒径的大小反映了 沉积环境的能量，碎屑粒径越大，环境能量越高。 岩层粒度变化分为向上变细正粒序、向上变粗逆 粒序和无变化 3 种图 2。岩层粒度变化与沉积环 境密切相关，如河道、潮道砂岩常常粒度向上变细， 为正粒序；三角洲前缘河口坝、滨湖砂坝等砂岩常 常粒度向上变粗，为逆粒序；三角洲前缘远砂坝砂 岩层常常没有明显的粒度变化。 图 2 含煤岩系常见接触关系及粒度变化 Fig.2 Common contact relationship and grain size change in coal measures 岩层的接触关系包括渐变接触和突变接触图 2， 前者反映了沉积过程中环境变化的连续和渐变性， 后者反映了沉积过程中环境变化的不连续和突变 性。河道与河漫滩、分流河道与分流间湾等常表现 为向上渐变连续沉积。 渐变接触虽是岩性连续沉积， 但也可能存在间断，如海相页岩几乎是连续沉积， 但若其中存在同生磷质结核时，可表示有一沉积间 断[2]。 突变接触包括冲刷河道、波浪等形成、沉积 间断古土壤层、根土岩等和海湖泛等类型。水道 河道、潮道等和波浪是冲刷接触形成的主要原因， 其特征是上覆水道或波浪成因砂岩底部有滞留沉 积粗碎屑，并与下伏岩层粒度突变，呈冲刷接触。 如三角洲平原分流河道砂岩与下伏三角洲前缘岩 层等。 冲刷接触往往伴随有下伏岩层的侵蚀与缺失 图 2，但不代表有地层缺失或构造活动，仅指示高 能水道、波浪或潮汐的水动力状况。在海湖平面 下降阶段，盆地沉积界面会广泛暴露和发生河流回 春作用。在海湖岸线向陆地方向的陆棚和湖滨平 原地区、河道发育位置移动时形成冲刷面，河道间 则暴露、沉积间断，形成古土壤层。该种接触关系 在含煤地层发育广泛，如煤层底板的根土岩等。在 海湖平面上升阶段，在海湖岸线向盆地沉积中心 方向，则容易形成以海湖泛面为界的一个个向上 变浅的岩性组合图 2。跨过该界面，水深相有突 潟然变深的证据。如在湖–潟潮坪环境，多个湖泥岩 与潮下砂岩向上组成多个以海泛面为界的岩层接触 关系图 2。 d. 原生沉积构造 沉积构造是指沉积岩的各个 组成部分之间的空间分布和排列方式。按照形成时 ChaoXing 第 2 期 鲁静等 模式化煤系露头剖面沉积环境分析方法 43 间，可以分为原生和后生沉积构造[9]。按原因，原 生沉积构造分为物理成因、化学成因和生物成因构 造。物理成因构造是野外露头剖面观察的重点，包 括同生变形、流动成因、暴露成因构造等。层理是 野外常见的流动成因构造，是由沉积物的成分、颜 色、粒度在垂直于沉积物表面的方向上岩层断面 显示出来的一种沉积构造特征，层理由细层、层系 和层系组三级组成图 3。根据细层与层系的关系， 可将层理划分为水平层理、平行层理、波状层理、 交错层理等图 3。根据层系的厚度，可以将层理 划分为块状层理层系厚1 m， 下同、 厚层理0.5 1 m、中厚层理0.10.5 m、薄层理0.010.1 m 和微细层理2 mm、粗晶0.52 mm、中 晶0.250.5 mm、细晶0.062 50.25 mm、粉晶 0.0310.062 5 mm、微晶 0.004 mm0.031 mm、泥 晶＜0.004 mm、光泽、解理等；颗粒描述内容包括 颗粒种类外碎屑、内碎屑、鲕粒等、粒径如内碎 屑的砾屑、砂屑、粉屑、泥屑等、形貌如角砾状、 竹叶状等、分选型、磨圆性等，生物骨架描述内容 包括骨架种类如珊瑚、藻类等、成分如钙质、硅 质等、形貌树枝状、层状等等；填隙物描述包括 填隙物种类、成分、结构、胶结类型基底式、孔隙 式等等。 ChaoXing 第 2 期 鲁静等 模式化煤系露头剖面沉积环境分析方法 45 d. 有机岩 煤系有机岩以煤为代表，其描述内 容包括煤层宏观特征和煤的特征两部分，同时还需 对煤层的产出状态及其结构特征用图件来表达。宏 观煤层特征包括煤层颜色、 产出状态、 、 煤层结构简 单、较复杂、较复杂和复杂结构、煤体结构原生、 碎裂、碎粒和糜棱结构、裂隙等。煤层产出状态包 括出露形态、厚度巨厚层＞8 m、厚层3.58 m、 中厚层1.33.5 m、 薄层0.51.3 m和极薄层0.30.5 m、接触关系、顶底板岩性等。 煤层与顶板接触关系包括沉积接触和断层接 触，前者又包括连续接触如顶板为沼泽相炭质泥 岩、突变接触如顶板为海相灰岩和冲刷接触如顶 板为河道砂岩。根据煤层与底板的沉积接触关系可 以判断煤的成因类型，底板若发育根土岩煤层底板 含植物的根化石泥质岩或粉砂岩，则说明原地成因 煤层，而灰岩或砂砾岩底板则指示微异地成煤图 8。煤层顶、底板和夹矸也是煤层宏观需要描述特 征之一。煤层顶板可分为伪顶、直接顶、基本顶； 底板包括伪底、直接底和基本底；夹矸多为泥质岩、 粉砂岩，也有少量砂岩。煤层顶、底板和夹矸描述 方法和内容与碎屑岩相同。 图 8 野外露头煤的描述内容和程序 Fig.8 Description content and procedure of coal in field outcrop section 野外对煤体结构较完整的原生结构和碎裂结构 煤层还需描述煤的特征， 内容包括宏观煤岩成分、 煤 岩类型、宏观结构和构造等图 8。最后，为了使煤 层出露及其结构、 构造特征清晰直观， 需要绘制煤层 露头素描图图 9和煤层结构综合柱状图图 10。煤 层柱状图所含内容丰富，其格式如图 10。 3.2 素描图绘制与照相 野外分层描述除了文字记录外，通常需要对一 些地质现象如煤层露头、沉积构造、化石等绘制 素描图或拍照来对剖面进一步说明与补充。素描图 是从地质观点出发，运用透视原理和绘画技巧、用 简单明了的线条对地质现象或地质作用进行的勾 绘、刻画、凝练与概括，素描图具有形象、直观、 易懂等特点。素描图绘制与照相不能相互代替，其 内容包括图名、方位、图例、比例尺、产状、日期 及取样位置等。素描图具有主题突出、主次分明等 特点，要求线条清晰，并重点突出所描述地质内容。 照相是利用相机或手机等设备拍摄远距离地质内容 和近距离剖面露头，同时也是一种野外记录形式， 如遇到重要沉积构造、化石、冲刷面、接触关系等 内容都需要拍照。拍摄照片后，要随时记录其时间、 地点和内容，按顺序进行编号并记录在野薄对应描 述内容中。 图 9 煤层露头剖面素描图实例[14] Fig.9 Sketch map of coal seam in field outcrop section 图 10 煤层柱状图实例 Fig.10 Example of coal seam histogram 3.3 分层描述记录格式与实例 分层描述与记录的格式一般由层号、层厚、层 述等 3 部分组成，其中层述首句为主题句，由颜色、 层厚和岩石名称构成。分层描述实例如下。 ChaoXing 46 煤田地质与勘探 第 46 卷 层号C1 层厚6.5 m 层述青灰色、灰色中厚层–厚层状鲕粒灰岩。 产状 195∠40。岩层呈厚板状、横向稳定，单层厚 0.20.5 m。潮汐层理构造、粒屑结构，颗粒为内源 鲕粒约 75，填隙物为微晶方解石约 25，基底 式胶结。鲕粒呈深灰色、圆形、粒径约 0.5 mm，分 选性、磨圆性好。 层号C2 层厚8.5 m 青灰色、灰色中厚层状粗粒石英砂岩。单层厚 度 3550 cm。产状 185∠32，与下伏泥质岩呈冲 刷接触，发育大型楔状、槽状交错层理。岩石呈砂 状碎屑结构，孔隙式胶结。碎屑质量分数约 90， 主要为石英约 95；填隙物滴盐酸弱起泡，推测主 要成分为钙质， 质量分数约 10。 碎屑粒径 0.52 mm 平均约 1.0 mm，呈次圆状–圆状，分选磨圆较好。 石英无色透明，油脂光泽，粒状。 4 岩相归纳与沉积环境解释 4.1 岩相识别原则 岩性指岩石的属性特征与种类，是按照岩石的物 质成分、结构等来定义的岩石的分类名称，主要反映 岩石的一些属性特征如颜色、成分、结构、胶结物与 胶结类型、特殊矿物等及其种类。如中粒长石石英砂 岩， “中粒”代表岩石结构、 “长石石英”代表岩石的 主要成分、 “砂岩”代表岩石种类。岩类是具有相同或 近似成分、结构等特征的岩石种类的总称，如砾岩类 指具有碎屑结构、且 50以上碎屑粒径大于 2 mm 的 岩石的总称，包括细砾岩、中砾岩、粗砾岩等。岩类 与岩性侧重于对岩石本身特征结构、成分等的描述， 两者是包含与被包含关系，如细砾岩是砾岩的一种。 岩相是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组 合，是沉积环境在岩性方面的物质表现。其中物质 表现包括能反映岩石成因形成环境的所有标志， 如沉积岩的岩性特征如岩石种类、颜色、成分、结 构等、岩层特征如形态、厚度、沉积构造、层序、 剖面结构等和生物化石等[2]。 岩相识别原则是尽可能反映岩石形成的环境特 征，如盆地源–渠–汇系统特征，古气候，搬运介质 种类与搬运方式，环境的氧化还原性、能量大小和 稳定性等。岩相识别依据包括沉积岩所有的岩石学 特征，包括组成岩石的颜色、物质成分岩屑、碎屑 矿物、黏土矿物、自生矿物等、岩石结构颗粒粒 度、分选性、磨圆度、胶结类型与胶结物成分、原 生沉积构造层理构造、层面构造、变形构造、生物 遗迹等、沉积产状岩层的厚度、形态、接触关系、 粒度变化，剖面结构和定向性等和生物化石等[2]。 如杂色块状泥岩相代表了炎热干旱古气候、陆相灰 黑色页岩相代表了安静还原的深湖或湖湾环境。基 底式胶结的砾岩相代表泥石流沉积，煤层代表泥炭 沼泽环境等。露头剖面识别出的交错层理砂岩相实 例如图 11 所示。 4.2 岩相环境解释及其确定 野外识别出的岩相要进行统一编码并进行可能 的沉积环境解释，同时应列表和作岩相剖面图加以 说明图 11 和表 1。岩相与沉积环境间不是一一对 应，而是多对多的关系，即一种沉积环境可以形成 多种岩相，而同一种岩相又可以沉积在不同环境。 如交错层理砂岩相在辫状河、曲流河和三角洲平原 分流河道中均可出现，而曲流河道中除了发育交错 层理砂岩相外，还会出现碎屑支撑、叠瓦状排列的 砾岩相河道底部滞留沉积。岩相的沉积环境解释 就是依据岩相识别原则，对岩相特征进行描述并解 释其所有可能的沉积环境。 图 11 板状、楔状交错层理砂岩岩相实例 Fig.11 Example of sandstone facies with tabular and wedge cross bedding 沉积环境级别由高到低分别为沉积体系、相、 相单元三级也有文献称为相、亚相和微相。如曲 流河沉积体系可以划分为河道相、 堤岸相和岸后相， 而河道相又可以进一步划分为底部滞留沉积相单元 和边滩相单元。 岩相最终沉积环境具体解释方法如下 ① 充分 参考前人对该剖面环境解释成果； ② 将剖面沉积特 征等与标准沉积模式对比，确定剖面沉积环境所属 的大类，如冲积扇、河流、三角洲、湖泊等；③ 根 据瓦尔特相率“具有彼此相邻的相和相区，才能在 垂向上依次叠置”确定每一岩相代表的沉积环境。 瓦尔特相率是沉积环境分析的基本准则，表示沉积 ChaoXing 第 2 期 鲁静等 模式化煤系露头剖面沉积环境分析方法 47 表 1 岩相类型与环境解释实例表 Table 1 Lithofacies types and environmental interpretation summary table 岩类 岩相名称与代码 岩相特征 环境解释 交错层理砂岩相Sc 灰白色中厚层状中粗砂岩，发育板状、楔状交错层理、正粒序，底部具冲刷面 河道、分流河道、潮道等 潮汐层理砂岩相St 灰白色薄层中细砂岩，发育透镜状、波状层理和脉状层理。 潮间坪、滨浅湖等 砂岩类 羽状交错层理砂岩相Sp 灰白色中厚层状中粗砂岩，发育羽状交错层理，逆粒序 潮下砂坪、潮道等 水平层理泥页岩相Mh 黑灰色薄层泥页岩，水平层理发育，含菱铁质结核与植物叶片化石 潟湖、湖湾、半深湖等 块状泥岩相Mm 灰色中厚层状泥质岩，块状层理，见干裂、植物根等 潮上带、前三角洲等 根土岩相Mr 灰色块状泥值岩、植物根发育 煤层底板、潮上带等 泥岩类 炭质泥岩Mc 灰黑色薄层炭质泥岩，染手 潮上带等环境 有机岩 煤C 黑色煤层 泥炭沼泽 物侧向分布与垂向层序之间的关系。应用瓦尔特相 率时需注意其适用范围，即这一规律只适用于单一 物源供给同一沉积体系内，且沉积物供给种类和 供应速率、海湖平面变化及盆地基底沉降变化均 匀。当以上沉积条件发生突变时，沉积环境研究就 会出现不连续或突变俗称跳相，如华北石炭–二叠 纪区域分布的煤层、海相灰岩与陆源碎屑沉积之间 均为不连续沉积跳相[15-16]。 4.3 信手岩相剖面图的绘制 露头剖面沉积环境分析时，由于观察、记录和 分析内容较多，在进行文字记录时还需要在野簿上 绘制信手岩相剖面图，以更方便和直观地在现场进 行剖面地层层序、沉积特征沉积产状、原生沉积构 造、岩性、化石等和沉积环境的归纳、总结和分析 等工作。信手岩相剖面图的绘制与野外分层描述和 记录同时进行，自左向右一般由地层、分层号与层 厚、岩相及其代码和环境解释 4 栏组成图 12，其 他内容还包括图名、比例尺等。 图 12 黑土槽煤系露头信手岩相剖面图 Fig.12 Hand-cut section of coal outcrop in Heitucao area 分层号、 层厚与分层描述对应， 岩相柱垂向比例 尺根据剖面总厚度与做图纸高度大致确定， 一般情况 下信手岩相剖面图应画在野簿的同一页上。 岩相柱的 绘制包括图框和图框充填两部分， 前者包括各岩性分 层的宽度根据粒度确定，一般可划分为泥、粉砂、 砂、砾 4 个级别，粒度越大，分层宽度越大、厚度、 粒度变化和接触关系， 后者主要是对岩相图框简化的 岩性、沉积构造和化石符号的充填，最后，将归纳总 结的岩相代码及其沉积环境标注在对应位置。 5 沉积模式与剖面环境演化 5.1 沉积模式的建立 沉积模式也叫相模式，是对沉积作用面貌的 再现，同时也是对沉积环境及其沉积物、沉积过 程的高度概括[17-18]。沉积模式是对研究剖面沉积 特征的总结、抽象与概括，剖面沉积模式的建立 应在充分了解区域地质背景、在前人研究成果基 础上进行[19-20]。 沉积模式可以用文字、图表来表示，其具体内 容一般包括盆地物源区、搬运区和汇水区，沉积环 境类型及其空间配置关系，各环境沉积特征如岩 性、沉积构造、化石等，关键沉积界面如湖平面、 浪基面等，方位和图例等内容。如北祁连石炭系黑 土槽剖面沉积模式如图 13 所示。 图 13 潟黑土槽煤系湖–潮坪体系沉积模式 Fig.13 The depositional model of lagoon-tidal flat system in Heitucao area ChaoXing 48 煤田地质与勘探 第 46 卷 5.2 剖面沉积演化史分析 野外工作结束后需进行剖面环境演化总结， 内容包括剖面位置起始点、出露地层层序地层 组、段、岩相类型与岩相组合岩性、沉积构造、 化石，接触关系、环境演化及其特征垂向环境演 化、海/湖平面升降、煤层沉积环境[21-23]。黑土槽 太原组C2t与大黄沟组P2dh剖面环境演化总结 如下图 13。 该剖面下部为煤系太原组，上部非煤系大黄沟 组。垂向上可分为 9 层，发育砂质岩、泥质岩和有 机岩 3 种岩类，总结出交错层理砂岩、潮汐层理砂 岩、水平层理泥页岩等 8 种岩相类型，划分出河流、 潟湖、潮坪 3 种沉积体系。下部煤系太原组为一套 潟湖–潮坪沉积体系， 由 3 个向上变浅的沉积旋回组 成。C1–C3 层为第 1 旋回，由潮下砂坪向上变浅为 潮间混合坪和泥炭沼泽组成；旋回 2 与旋回 1 呈突 变接触，由 C4–C7潟层组成，向上依次发育湖–潮 下砂坪–潮间混合坪–潮上潮沟向上变浅沉积序列； 旋回 3 由 C8 层潟代表的湖沉积组成， 与下部旋回 2 突变接触。上部大黄沟组为河流体系C9 层，与太 原组冲刷接触，非煤系。太原组煤层发育于旋回 1 废弃的混合坪顶部，因煤层底板根土岩发育，说明 为原地成煤。总体看，太原组煤系沉积环境较稳定， 相对海平面变化速率与沉积物沉积速率保持平衡， 大黄沟组沉积时，相对海平面突然下降引起河流回 春作用，该剖面侵蚀作用加强潟，使该剖面湖–潮坪 体系转化为河流沉积体系。 6 结 论 沉积环境分析是了解和认识煤系的重要方法和 手段之一，结合野外实践和前人研究成果，总结了 煤系露头剖面沉积环境分析模式，并将其概括为地 质分层与描述岩相归纳与环境解释信手岩相剖 面图绘制沉积模式建立剖面环境演化史总结等 5 个环节，明确了各环节分析内容和方法，认为地 质分层与描述为沉积环境分析基础、岩相归纳和环 境解释为核心、信手岩相剖面图绘制是主线、沉积 模式建立和剖面沉积演化史总结是重点。 参考文献 [1] 韩德馨. 中国煤田地质学[M]. 北京煤炭工业出版社，1979. 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