煤产地含煤地层的沉积规律及控制因素.pdf

文章编号10045716200609012602中图分类号P612 文献标识码B 煤产地含煤地层的沉积规律及控制因素 李晓玲 甘肃煤田地质局一四六队,甘肃 平凉744000 摘 要甘肃省平凉市安国 峡门产煤区的含煤沉积及成煤条件受古隆起及其决定的古地理环境的影响和后期断裂构 造的强烈破坏,致使山西组煤层在本区分布面积小、 结构复杂、 稳定性差、 原煤灰分高、 发育颇不均衡。 关键词含煤地层;沉积环境;构造 平凉安国-峡门煤产地含煤地层为二叠系山西组 P 1s ,为 一套陆相含煤地层。岩性以灰绿、 灰、 灰黑色泥岩、 砂质泥岩及浅 灰色岩屑石英砂岩为主,底部可见灰褐、 浅灰黄色铝土岩、 铝土质 泥岩及灰色粉-细砂岩。厚度不等,数十厘米到几米。 该含煤地层按韵律结构可以划分为两段 第一段 P 1s1 上部多以灰、 灰黑色泥岩、 砂质泥岩及粉砂岩 为主,局部可见细砂岩,含较完整的植物化石;下部为炭质泥岩、 煤D层 1 ～3个煤分层及灰色泥岩、 砂质泥岩;底部可见褐黄 色、 灰褐色铝质泥岩或灰色细砂岩和粉砂岩。仅发育一层煤,距 沉积基底古生界碳酸盐岩3. 38m。具极细水平层理、 均匀层理 和小型波状层理。反映了水动力条件较弱的低能稳定环境。系 浅湖 泥炭沼泽相 浅湖相的沉积。 第二段 P 1s2 上部为灰绿、 灰、 深灰色泥岩、 砂质泥岩,偶见 炭质泥岩,不含煤。含植物化石及碎片,以均匀层理为主;下部以 浅灰、 灰白色泥质岩屑石英砂岩、 石英砂岩为主,砂岩或泥岩富 含大片黑白云母为其特征。具炭质纹理和小型交错层理。水动 中,说明Ag、Pb、Zn、Sn的矿化富集与燕山期岩浆活动、 断裂活 动 热液活动有关。 3. 2矿化、 富集规律 早期动力作用,使赋存于围岩的成矿元素初步迁移富集,形 成宽大的Ag、Pb、Zn矿化带,产于糜棱岩带中的脆性断裂为燕山 晚期岩浆活动成矿热液提供了容矿空间,晚期脆性断裂,膨大部 位矿化富集,矿化越强。 围岩蚀变规模越大,蚀变越强,则矿化越强,并形成多种成矿 元素的矿体,矿化富集与硅化、 绢云母化、 绿泥石化、 菱锰矿化、 萤 石化、 钾长石化、 黄铁矿化有关。而菱锰矿化、 黄铁矿化、 萤石化、 硅化与矿化富集关系最为密切。 矿体沿走向矿化较稳定,沿垂深方向矿体厚度大,矿石品位 变富的趋势,且矿化元素从地表往深部具有Ag、Mn、Sn→Ag、 Mn、Pb、Zn、Sn→Ag、Pb、Zn→Ag、Pb、Zn、Au、Cu、Sn的垂直分带 特征、 矿石由含菱锰矿细脉状银矿 细脉状银铅锌矿 块状银铅 锌矿;含毒砂、 磁黄铁矿浸染状银铅锌铜矿。含Au 0. 15g/ t、Cu 0. 56 ,其矿化深度大于160m。 3. 3找矿标志 云浮高枨银多金属构造蚀变岩型银多金属矿床,断裂为主要 的控矿、 容矿构造,矿化富集与燕山晚期岩浆热液有关,其找矿标 志主要有 1燕山期不规则状黑云母二长花岗岩中的绢云母化、 绿泥 石化糜棱岩,与其重合的Ag、Pb、Zn化探异常内带。 2在蚀变糜棱岩内,产于脆性断裂控制的石英脉充填,有 褐铁矿化、 锰矿化构造角砾岩。 3由菱锰矿氧化呈条带状、 团块状的黑土带即为找矿标 志,当黑土带中同时具石英细脉、 褐铁矿团块的构造带,即指示具 有工业Ag、Pb、Zn多金属矿体存在,当地表Ag达工业要求,Pb、 Zn矿化较弱,指示其中深部有Ag、Pb、Zn富矿体。 4找矿远景评价 高枨矿区内,其中V2矿体已达中型规模,其远景尚可扩大, V3、V4、V5矿体地表规模较大,Ag、Pb、Zn品位高,仅为地表控 制,与化探异常套合好,规模大,具较大的找矿前景,预测V3、 V4、V5单个矿体资源远景均可达中型规模以上。 高枨矿区东部白梅北侧一带,位于白梅断裂从属吴川 四 会深断裂北西侧,其构造格架由近东西转向北东的部位,其地质 背景、 控矿构造特征和高枨矿区相同,且Ag、Pb、Zn化探异常强 度高、 规模大,与地质构造套合好,为重要的找矿远景区。 根据对已知的成矿地质条件分析,高枨矿区及其东部找矿远 景区,成矿地质条件好,其矿产资源潜力大,为Ag、Pb、Zn、Sn多 金属矿重要普查矿产地。 参考文献 [1] 广东省地质矿产局.广东省区域地质志[ M].北京地质出版社, 1988. [2] 朱敏.广东区域构造及银矿的关系[J ].矿产与地质,1993 ,71 29 ～34. [3] 广东省地质局. 1∶5万云浮地区区域地质测量-普查报告书[ R]. 1967. 总第125期 2006年第9期 西部探矿工程 WEST - CHINA EXPLORATION ENGINEERING series No. 125 Sept. 2006 力条件较下部强,为小型分流河道 浅湖相沉积。 因本区长期处在一个相对活跃的大地构造过渡区,所以决定 了含煤沉积建造严格地受同期古环境包括古地理、 古气候和古 构造控制和后期构造的改造。现分析如下 1 煤系沉积范围与古隆起 从区域地质资料看,六盘山以东有两条近乎平行排列的南北 向的下古生界隆起带,即所谓的 “东、 西古脊梁”,重力反映均为高 值。西边一条从南向北由马峡、 山寨、 新民、 沙南至三关口,东边 一条则是由墩台子大台子山口子、 水泉岭至太统山。其间总体 上为一复式向斜。据地层、 构造资料分析,这两条 “古脊梁” 均形 成于加里东期末,且西部隆起比东部隆起幅度大,其间形成的侵 蚀洼地为山西组的含煤沉积提供了场所,并对二叠纪地层的沉积 起限制和控制作用,使二叠纪地层向隆起超覆沉积。推断山西组 含煤地层西界至 “西古脊梁”,即现今的蒲马景F1断层为界,以 西则未沉积;向北不远缺失,煤系向东、 向南分布。 2 成煤古地理背景及其规律 加里东运动使华北地台在中奥陶以后缓慢上升为陆地,此 时,鄂尔多斯西南缘大面积上隆起局部沉降 , 亦开始了长期的 风化剥蚀。由于地壳活动的不均衡性,本区在中奥陶世至石炭纪 近1. 82108年这一漫长的地质年代中,未接受任何形式的沉 积。前期地形相对较复杂、 较高,基本属于高原剥蚀的地形地貌; 后期地表被剥蚀夷平为准平原,但 “东西古脊梁” 的幅度虽不及前 期,可仍然存在,其似岛状基底隆起如太统山、 大台子。因风化 侵蚀的基岩为灰岩、 白云质灰岩,通过复杂的物理化学风化作用, 促进了铝硅酸盐矿物的分解,并经搬运、 分异,大部分矿物因保存 环境不好被流失,一部分则在古侵蚀洼地沉积,并形成了近山坡 型沉积的铝多为铝土岩、 铁等矿产从北向南为二、 三道沟、 大 台子、 小湾子。从铝土岩的分布看,这一时期处在北高南低的地 形,以碳酸盐岩被剥蚀后的顶面的高低起伏的形态,亦基本上构 成了含煤地层沉积时的古地形面貌。随后由于气候温湿,衍生的 植物生长在侵蚀洼地基础上发育的浅水湖盆中,湖泊逐渐沼泽 化,因泥炭堆积而形成煤煤中丝质组含量高,矿物质多,灰分 高。因基底起伏不平,不仅使煤系地层不整合于不同的层位上 由南向北安国、 太统山为O2s、 峡门为O2p、 三道沟为O2s、 大台 子和小湾子为 ∈ , 而且造成形态和厚度变化很大,煤系、 煤层在 凹地处沉积厚,边缘及古隆起区沉积薄,粒度较粗如太统山一 带或无沉积。同时在成煤过程中受潜水作用的影响,可能使堆 积的泥炭和植物遗体又有短距离的搬运而形成微异地成煤区内 煤层之下普遍无根土岩 , 加之泥炭底部多为残留铝土质作为植 物生长的土壤,其属贫营养型,使植物生长不佳,造成泥炭堆积的 质料不足,所以形成的煤层厚度一般较小,夹层多,煤层的原煤灰 分很高一般 35 。 3 煤层与铝质泥岩沉积关系及含煤性变化特征 如上所述,本区发育的煤层和铝质泥岩均位于山西组含煤地 层的底部,沉积受灰岩古侵蚀洼地影响和控制,两者在沉积上有 许多共性 1铝质泥岩与煤层沉积在横向上成正比例关系,如铝质泥 岩的形成,在太统山南窑峡一带,于中奥陶统灰岩的风化面上,山 西组底部仅有0. 5m厚的泥岩沉积,沿走向1～2m ,便变薄尖灭, 其上7～15m砾岩;到干沟窑、 银洞官庄也有薄厚不等的含铝泥 岩出现;至二、 三道沟一带,成铝质泥岩层,厚度增到1. 2m ,其上 为炭质泥岩和煤层。由此再向东南至大台子一带变为铝土岩,厚 2～11m ,并出现铝土矿表1 ,再向南到小湾子,铝土岩层上有中 厚煤层,再上为石英砂岩。说明西北方向铝含量低硅高,向东南 方向则铝高硅低,而煤层的发育从西北 东南,由不含煤到含煤, 单一煤层到多煤层,结构简单到较复杂,含煤性趋于变好表 1 。 不仅如此,煤层顶板上发育的砂岩亦由北向南,由泥质岩屑砂岩 渐变为中粒石英砂岩,纯度增高,层数由少到多,厚度由小变大。 据其变化,亦可以粗略地看出,在二叠纪初期,太统山一带是地貌 上的隆起区,造成砾岩的推积,其周围成为沼泽盆地,而在大台子 一带较盆地微微隆起一些。 表1 含铝岩石及含煤性变化分析表 地点 含铝成分 分析 Al2O3SiO2 岩矿 石名称 煤层发育特征 煤层总厚 m 煤层 数 含煤 系数 煤层结构 银洞宫庄18. 266.54含铝泥岩 炭质泥岩 甘沟窑22. 160.35含铝泥岩 炭质泥岩 峡门15. 445.85含铝泥岩0～10. 3816简单分岔1～3个 三道沟28. 748. 5铝质泥岩 0. 14～ 8. 50 25. 7 较简单分 岔2～3个 大台子 已达工业矿床 铝土矿 小湾子 24～ 55 24～ 56 铝土岩、 铝土矿 0. 61～ 6. 81 36 较复杂分 岔2～4个 2铝质岩与煤层沉积在垂向上一般成消长关系,即铝质泥 岩厚度增大喀斯特凹陷沉积 , 不利于煤的形成,而其厚度减小 时,较有利于形成煤。 从含煤性、 铝硅含量等变化综合分析,可以认为,本区成煤 期,地形是北部狭窄南部较开阔,所以安国处发育可采煤层,但煤 系、 煤层分布范围十分有限,成煤规模较南部小。 4 后期构造的改造破坏作用 据现有地质资料分析,本区从中奥陶世以后,一直处于一个 较强活动构造带中,不同时期的构造运动,以不同的形式反映在 各时代的地层中。 1二叠纪后,海西期末运动使贺兰山脊柱从北部向南部逐 渐隆起,使沉积了的二叠纪地层受到改造,隆起区被剥蚀,只有在 相对低凹处才得以保存。 2印支、 燕山及喜山运动特别是燕山运动以挤压冲断的强 烈改造,情况更趋复杂,使区内二叠纪含煤沉积被分割成面积小、 破坏程度不同的煤产地,一般在近隆起部位或是在断褶带仰冲部 位煤系地层埋藏较浅。 综上所述,本区的含煤沉积及成煤条件受古隆起及其决定的 古地理环境的影响,和后期断裂构造的强烈破坏,致使山西组煤 层在本区分布面积小、 结构复杂、 稳定性差、 原煤灰分高、 发育颇 不均衡。其变化趋势大体是以太统山为界,从西北向东南由不 含煤到含透镜状煤层,由不可采到可采,由不稳定到相对稳定。 推测小湾子以南含煤性应该较好,但煤系地层埋深在1km或 2km以下,已无法利用。 721 2006年 第9期 李晓玲煤产地含煤地层的沉积规律及控制因素