滇东老厂煤田晚二叠世聚煤环境剖析与成煤模式.pdf

文章编号10012198620030520013204 滇东老厂煤田晚二叠世聚煤环境剖析与成煤模式 郑玉清 1 ,王建琼 2 1 1 云南省煤田地质局,云南 昆明 650034; 21 云南省地质矿产勘查开发局第一地质大队,云南 曲靖 655001 摘要通过对滇东老厂煤田形成的地质背景和晚二叠世含煤地层沉积特征的综合分析,剖析了典型 的潮坪聚煤环境和三角洲聚煤环境及其成煤作用。该区晚二叠世的海陆过渡环境演化顺序为局 限碳酸盐台地 泻湖潮坪 浅水三角洲聚煤环境,其中从龙潭中期末至长兴期各种聚煤条件配合 最有利于聚煤。所以,后期的潮坪和浅水三角洲是该区最重要的聚煤环境。据此,初步建立了该区 晚二叠世聚煤期的环境演化与成煤模式。 关 键 词聚煤环境;成煤模式;晚二叠世;滇东老厂煤田 中图分类号P61811102 文献标识码A 1 引言 老厂煤田位于云南省富源县城南东60 km处, 面积约250 km 2 ,是滇东晚二叠世的重要聚煤中心之 一,但对该区的聚煤环境一直存在不同的认识。随 着西部大开发的发展需要,该煤田将成为具有重要 开采价值的优质无烟煤基地,因而急需进一步勘查, 系统剖析聚煤环境,正确认识聚煤作用与规律。 2 地质背景 老厂煤田系晚二叠世扬子准地台西部滇东台褶 带富源凹褶的南缘与华南褶皱系滇东南褶皱带罗平 坳陷的接壤处。在整个聚煤期,该煤田的西北侧邻 区属沉降缓慢的构造稳定区;而其东南侧邻区,由于 收稿日期2002212202 作者简介郑玉清1957 , 男,福建莆田人,云南煤田地质局高级工程师,硕士,从事煤田地质科研和管理工作 1 参考文献 [1] 何永年,林传勇,史兰斌 1 构造岩石学基础[M]1 北京地质出 版社,1988 ,112 - 119. [2] 许志琴1 地壳变形与显微构造[M]1 北京地质出版社,1984 ,51 - 63. [3] 姜波,王桂梁 1 论超微分析在煤田构造中的应用[J ]1 煤炭学 报,1993 ,181 78 - 86. [4] 姜波,王桂梁,高原等 1 安徽省淮南煤田颍凤区推覆构造微观 变形特征及其形成机制[J ]1 中国区域地质,1992 ,1 60 - 67. [5] 姜波,秦勇,金法礼 1 高温高压下煤超微构造的变形特征[J ]1 地质科学,1998 ,331 17 - 24. 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Deed characteristics of super2microstructure and stress2strain environment of perimeter faults of Chaidamu Basin JIANGBo 1 ,XU Feng2yin 2 ,JIN Fa2li 1 1. College of Mineral Resources and Geosciences ,China University of Mining and Technology ,Xuzhou 221008 ,China ; 2. The Qinghai Branch of Petroleum Company ,Dunhuang 736202 ,China AbstractStress2strain environment of perimeter faults of Chaidamu Basin was deeply researched through analysis of super2microstructure of the faults. The research results showed as the following. Flat and straight dislocationsof lower densityof super2microstructure are typical feature of Xin2 gaoquan fault and reflected relatively lower environment of stress2strain. The Datouyang fault is characterized by high dislocation ,complex disloca2 tion shape ,which stretched meanderingly and developed circular2shaped dislocation locally. All of these reflected that stress2strain environment of Datouyangfault is higher. The remarkable character of Luliangshan thrust is sub2grain developed universally ,which indicates strain environment getting into recovery stage. The super2microstructures of Nachitai thrust are more complicated.Development of different degree of dislocation ,dislo2 cation wall and sub2grain showed complex of deation.According to characteristics of super2microstructures ,the paleostructure stress and strain rates are also calculated. Key wordsfault ;super2microstructures;environment of stress2strain;Chaidamu Basin 31 第31卷 第5期 2003年10月 煤田地质与勘探 COAL GEOLOGY 2 冲积扇体;3 扇间;4 河道;5 河漫滩;6 海 陆交替相带;7 三角洲相带;8 碳酸盐台地相带; 9 局限台地; 10 生物礁滩相带;11 相组界线;12 相带界线;13 亚相界线; 14 最高海岸线;15 煤系等厚线;16 相断面;17 海相动物化石; 18 物源方向;19 海侵海退方向;20 古水流方向;21 省界 北东向的罗平 泸西同沉积断裂的作用,使其大幅 度地快速沉降,形成罗平坳陷;老厂煤田恰处于上述 两者的邻接处。 煤田之西百余千米处为南北向的康滇古陆,长 期上升剥蚀,为聚煤沉积提供了丰富的陆源碎屑物 质;老厂与古陆之间为以峨眉山玄武岩为基底的陆 相冲积平原聚煤区;老厂之东南发育碳酸盐台地环 境;老厂聚煤区正处于缺乏玄武岩分布的基底相对 低洼的海陆过渡之聚煤环境带内图 1 。 老厂煤田晚二叠世含煤地层厚397～417 m ,假 整合覆盖于早二叠世茅口组灰岩基底之上。岩性下 部以浅海相碳酸盐为主,夹少量陆源碎屑岩和凝灰 质砂砾岩;中、 上部以海陆交互相的含煤碎屑岩为 主,粉砂岩、 细砂岩居多,夹粉砂质泥岩、 泥岩、 菱铁 质岩和煤层。整套煤系自下而上划分为龙潭组和长 兴组,分别厚为340和76 m ,龙潭组又可划分3段。 含煤22～32层,煤层总厚22154～31146 m ,含煤系 数514 ～716 ,M18煤层以上为主要可采含煤段, 厚197 m。煤系上覆地层为三叠系,以紫红色碎屑 岩为主,最厚逾千米。 图2 老厂煤田晚二叠世含煤地层岩性岩相柱状图 1 泥炭沼泽;2 沼泽;3 泛滥盆地;4 分流河 道;5 潮坪;6 潮沟;7 砂丘砂坝;8 三角洲 前缘砂;9 泻湖;10 局限碳酸盐盆地;11 海相; 12 动物化石 3 含煤地层层序特征 老厂煤田晚二叠世煤系地层自下而上的层序特 征如下 图 2 41煤田地质与勘探 第31卷 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 311 局限台地沉积层序 龙潭组底部为一套局限碳酸盐台地的沉积层 序,碳酸盐岩类占50 ～80 ,以灰岩、 白云质灰 岩、 生物灰岩为主,夹少量粉砂岩。含丰富的喇叭 、 有孔虫、 腕足类、 瓣鳃类、 腹足类等化石,含黄铁 矿,具波状层理、 水平层理。 312 泻湖潮坪沉积层序 从龙潭组第一段中下部至M9 - 1煤层为泻湖潮 坪聚煤沉积层序,一般由泻湖海湾 潮坪潮沟 沼 泽 泥炭沼泽的沉积旋回,频繁交替出现。下部各 旋回常夹灰岩,煤层很薄;上部各旋回以砂岩为主, 煤层渐厚。总之,该区潮坪形成的煤层一般单层厚 为0120～1150 m ,不稳定;往上部煤层变厚渐趋稳 定,M18煤层最厚,达4 m以上。 313 三角洲沉积层序 龙潭组上部 M 9煤以上和长兴组主要为一系 列三角洲沉积层序,含煤性好,主要为小型浅水三角 洲,每个旋回厚5～6 m ,底积层较薄。垂直层序特 征与泻湖潮坪层序迥然不同,明显的特征是粒度呈 下细上粗的反粒序,粗碎屑岩中常见中到大型的交 错层理,视电阻率测井曲线反映出倒圣诞树形特征。 根据沉积特征每个旋回从下往上可分出前三角洲, 三角洲前缘、 三角洲平原等相。形成的煤层单层厚 一般为017～210 m ,较稳定。 总之,该区晚二叠世煤系地层层序反映出了总 体从局限台地 泻湖潮坪 浅水三角洲环境的演化 顺序和聚煤沉积特征,聚煤条件相应从不利 较有 利 有利的发展变化。 4 聚煤环境剖析 剖析范围位于煤田西北部浅部的一、 二勘区,面 积约60 km 2 ,共有230个钻孔控制。主要通过砂体 形态、 岩性、 粒序变化、 视电阻率测井曲线特征,结合 古生物组合、 煤层煤质变化及其他成因标志等综合 分析,确定聚煤环境。 411 潮坪聚煤环境 老厂地区自龙潭早期晚时至龙潭晚期早时,主 要为潮坪环境聚煤。 典型的为M11和M10煤层间的潮沟砂体和视电 阻率曲线特征。M11和M10煤层之间岩性主要为灰色 薄层状粉砂岩,中部常夹灰色中厚层状细砂岩,厚6 ～20 m。测井曲线剖面表明,在没有砂体处厚度小, 曲线呈锯齿形,属潮坪沉积;在有砂体处厚度大,曲 线呈圣诞树形,反映上细下粗的正粒序,属潮沟沉 积。平面图上,砂体呈树枝状总体为近东 西方向 展布。砂体向西朝陆方向分岔变薄,向东朝海方向 合并成带状变厚。明显为潮沟形成的砂体特征,故 整体为潮坪环境。下伏M11煤层高硫区的范围、 位 置、 形态与潮沟砂体相一致,认为是因潮沟中长期有 海水浸漫,对下伏泥炭影响的结果。潮沟两侧主要 为潮间 潮上带,环境变化快,所形成的M10煤层厚 度小,不稳定,往东经常尖灭,往西常与M11煤层合 并。这是该区潮坪潮沟环境及其聚煤沉积特点的典 型代表。 412 三角洲聚煤环境 老厂地区自龙潭晚期晚时到长兴期,主要是浅 水三角洲环境聚煤,现选择M7 - 2煤层三角洲聚煤环 境剖析如下 M9和M7 - 2煤层间沉积岩性为灰色细砂岩、 粉砂 岩、 泥岩,偶夹薄煤层,含较多植物茎叶化石,厚10 ～65 m。M9煤层沉积后、 海水自北东及南东方向浸 进,在北部发现钻头螺、 偏顶蛤等半咸水动物化石。 环境分析,M9和M7 - 2煤层间砂体形态呈鸟足 状、 带状北西 南东向展布,朝海分岔变薄,朝陆增 厚,最厚达2616 m。多数钻孔中视电阻率曲线呈倒 圣诞树形,反映上粗下细的反粒序,属自前三角洲到 河口、 砂坝、 分流河道等的沉积层序;其余孔曲线呈 锯齿形,粒度较细,且含半咸水动物化石,属从分流 间湾到分流间的洪泛加积层序。整体属三角洲环 境。 砂体平面形态反映出在三角洲上主要发育3条 分流河道,向南东方向入海。南河道入海后,碎屑物 质被潮流改造形成南西 北东向带状分布的前缘砂 坝;中、 北两条河道呈鸟足状向海方向分岔进积,说 明这一带被前缘砂坝阻隔之后,潮流能量较低,以河 流作用为主,同时淡化环境。各河道之间初始为分 流间湾,后来淤浅转化为分流间的泛滥环境,并沼泽 化聚煤。 M7 - 2煤层的聚煤作用,M7 - 2煤层厚0183～6113 m ,常见厚1180～2120 m ,主要属中厚至厚煤层。厚 煤层主要分布在分流河道两侧,尤其是中河道靠陆 的上部地段两侧,厚煤、 中厚煤分布面积最大。其次 为分流河道下部可能为废弃的分流河道上,亦有零 星的厚、 中厚煤层分布。表明上述部位聚煤条件最 为有利,并首先聚煤,然后向泛滥盆地和分流间湾逐 渐淤浅,河道消亡,全面沼泽化聚煤,形成M7 - 2为较 稳定可采的中厚、 厚煤层。 M7 - 2煤层硫分变化特征,含硫为0123 ～ 51第5期 郑玉清,王建琼滇东老厂煤田晚二叠世聚煤环境剖析与成煤模式 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2145 。较高的硫分主要零星分布在东南边缘一 带,恰好是在三角洲的前缘和分流间湾部位,为聚煤 时因较低洼,常受海水影响之故,三角洲平原上部一 般硫分较低。硫分的变化同时亦受聚煤期后环境的 影响,小于015 的特低硫区,与后期分流河道位 置、 范围基本一致,说明有一定程度受后来淡水化 环境的影响。 经过剖析,M7 - 1、M6、M5、M3、M2 1、M2等煤层亦 均为小型浅水三角洲环境聚煤,一般在分流间或分 流河道两侧或局部泛滥盆地中心形成较厚煤层。 5 环境演化与成煤模式 通过上述聚煤沉积特征、 聚煤环境和聚煤作用 的剖析研究,初步概括了老厂地区晚二叠世的环境 演化和成煤模式。 龙潭早期早时阶段,老厂地区因基底低洼,又受 罗平泸西断裂影响,构造沉降快速,沉积物补偿不 足,较长期处于局限台地环境,所以不利聚煤。 龙潭早期晚时至龙潭晚期早时阶段,老厂地区 相对沉降缓慢,陆源碎屑物质补给趋于增多,但前期 仍然显得补偿不够充分,海水进退频繁,环境多变; 到后期沉降趋于适宜,补偿几达均衡,海岸线东退达 最大程度,该区潮上带变宽,环境较稳定。所以,前 期的潮坪环境形成夹有较多不稳定薄煤层的次要含 煤段,后期的潮坪环境才形成夹有数层较稳定中厚、 厚层的可采煤层含煤段。 龙潭晚期晚时至长兴期阶段,各种聚煤条件配 合最为有利,构造沉降速度适宜,物源区剥蚀增强, 通过河流带来的碎屑物质供给十分充足,建设性浅 水河控三角洲不断进积,在滇东其他地区表现为比 龙潭早期更为大规模的海浸,但在老厂地区仍然经 常保持海岸线位置的稳定,沉积达到最佳均衡补偿 状态,使三角洲平原环境稳定发育,营养丰富,有利 于植物长期大量生长,有持续合适的潜水面位置利 于泥炭的堆积和保存,因而形成许多厚大、 连续稳定 的可采煤层。同一煤层厚度的变化主要受三角洲平 原上微地貌的控制。三角洲建设阶段,首先有利聚 煤的地貌有3种,即a1 分流河道两侧,可发育于三 角洲平原上的各种部位,形成多数厚煤层;b1 废弃 河道上,常发育在三角洲平原下部,形成较多中、 厚 煤层;c1 局部泛滥盆地中心,一般发育于三角洲平 原上部,如M7 - 2、M6等煤层。其共同的条件特点为 a1 该部位有利首先聚煤,并保证有足够长期持续稳 定的时间;b1 该部位水分养分充足,植物旺盛,泥炭 堆积速度快;c1 该部位泄水条件差,潜水面与泥炭 沉积面长期保持稳定的均衡关系,有利泥炭堆积和 保存。所以常在这些部位形成中厚、 厚煤层,其次是 岸后沼泽形成较厚煤层。三角洲废弃阶段,河道消 亡,浅湖、 间湾等淤浅沼泽化,全面聚煤,使煤层连成 广阔的一片,但这些部位煤层略薄。所以,该区河控 三角洲形成夹有较多厚而稳定煤层的可采含煤段。 参考文献 [1] 黄 和,温显端,王根发 1 滇东黔西二叠世含煤岩系潮坪沉积 构造[J ]1 地球科学 武汉地质学院学报,1985 ,104 63 - 70. 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The coordination of various conditions was most suit2 able to coal2accumulating from the Middle Longtan stage to the Chanxing stage of the Late Permian.As a result ,these tidal flats and these shallow water deltas of the Late Later stage Permian are the most important coal2accumulating environments in this area. Theyed numerous more stable and thicker coal seams.Based on this ,The coal2accumulating environment evolves and coal2ing pattern of the coal2accumulating stage of the Late Permian in this area was established primarily. Key wordscoal2accumulating environment ;coal2ing pattern;Late Permian;Laochang coalfield 61煤田地质与勘探 第31卷 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.