白沙矿区磨田井田含煤岩系沉积特征

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  摘 要:磨田井田深部勘探是在磨田煤矿进行投入生产并取得较好效益进行的,通过对含煤地层的仔细研究,寻找可靠的煤、岩层对比标志并对沉积环境成煤古地理进行了研究,都取得了较好的效果。
  关键词:煤层;沉积规律;二叠系龙潭组;磨田井田
  中图分类号:P618.11 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)27-0208-02
  1 白沙矿区磨田井田概况
  白沙矿区磨田井田位于湖南省耒阳市北东方向,直线距离约18km,行政地域属大市乡管辖,如图1所示。
  其地质构造位置位于耒(阳)临(武)南北向构造带北端的白沙向斜北端转弯处。走向长3.3km;范围:76勘探线至91勘探线之间。宽约2km,面积约6.6km2,白沙矿区属湘南地区重要煤炭基地之一,而磨田井田则为白沙矿区诸多矿井中的重要组成部分。磨田井田构造形态为-单斜构造,地层走向为北北东-南南西向转为近东西向(转折端)。其二级构造形态则为多个不明显的小型向背斜组成。
  笔者曾于2010年期间,在磨田煤矿边深部从事地质勘探工作,通过野外地质观测、钻孔地质编录,对含煤地层特征有一个粗浅的认识,通过野外现场的地质“三边”工作,对地质原始编录,指导钻机野外施工,下达见煤预告,打好煤层和提高施工钻效,终孔层位等,都取得了较好的效果。
  井田内有晚古生界、中生界沉积,尤其是二叠系上统龙潭组含煤岩系沉积发育较全,明显具有厚度较大,沉积物成分较简单,颗粒结构差异明显,岩性、岩相具有垂直方向上的变化,煤系韵律结构清晰,属于准地台型(南华准地台)沉积建造,如图2所示。
  2 井田地質
  井田内从上古生界石炭系到中生界三叠系地层均有出露,二叠系上统龙潭组含煤地层发育较全,据野外地表剖面、钻孔揭露及井下石门资料,将地层综述如下:
  (1)石炭系中上统壶天群(C2+3):灰色、浅灰白色、浅肉红色,厚层状灰岩、白云质灰岩,产假希氏蜓等化石,厚度约350m。
  (2)二叠系
  ①下统
  a.栖霞组(P1q):深灰色、灰黑色,中厚层状灰岩,含燧石结核,夹泥岩、炭质泥岩,与下伏壶天群整合接触,产南京蜓、米斯蜓动物化石,厚约50m。
  b.当冲组(P1d):黑褐色、黑色、蓝灰色,薄-中厚层状硅质岩、硅质泥岩,含铁锰质硅质泥岩,上部含铁锰质结核,与下伏栖霞组整合接触,产阿尔托菊石化石,平均厚约80~200m。
  ②上统
  分龙潭组(P2l)与大隆组(P2d)
  a.龙潭组(P2l):按岩性和含煤特征分上下两段。
  下段(P2l1):上部为灰色、暗灰色,薄-中厚层状粉砂质泥岩、泥岩,含龟形结核,厚约35m,夹2~3层浅灰色细砂岩;中部由黄灰色、深灰色厚层状、块状粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩,细-中砂岩组成;具细线状水平层理、纹层理、微波状水平层理,夹不可采薄煤层;下部为砂质泥岩、泥岩,深灰至灰黑色,含菱铁质结核。下与当冲组(P1d)假整合接触,产植物化石碎片、螺等化石;总厚度418m。
  上段(P2l2):上部为灰色、浅黄灰色薄层细砂岩、粉砂岩、泥岩(俗称结核泥岩),夹菱铁质结核及薄煤层,富含星散状黄铁矿及瓣鳃类化石;中部为灰色薄-中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,浅灰白色细-中砂岩,具斜层理、斜波状层理、收敛型等较为复杂的层理类型,硅泥质胶结,含可采或局部可采煤层2~4层;下部由深灰色、灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩、煤层及浅灰色细砂岩组成,产大羽羊齿、栉羊齿等植物化石。厚约237m。
  b.大隆组(P2d):上部深灰色硅质岩、硅质泥岩,薄-中厚层状,致密,坚硬,菱形节理发育,含菊石类化石;中部深灰、灰黑色硅质泥岩,硅质灰岩夹硅质岩,中厚层状,水平层理发育,含星散状黄铁矿结核;下部深灰色泥岩,含黄铁矿结核,底部为含铁质的硅质灰岩,产假提罗菊石、孔岭菊石、华南菊石等动物化石,厚度约150m。
  (3)三叠系下统大冶组(T1d):深灰黑色,薄-中厚层状泥质灰岩,中厚层状为主,偶有厚层状含泥灰岩,灰岩夹似层状泥岩,细腻;底部有1~2层浅灰色薄片状铝土质泥岩厚0.1~0.15m(可作为标志层为大隆组的标志),产王氏蛤等化石,厚度约400m。
  (4)第四系(Q):灰黄色、深灰色耕植土,残坡积物,厚0~8m。
  3 含煤地层
  井田内含煤地层为二叠系上统龙潭组,厚度约650m,主要由泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、细-中砂岩及煤层组成,含煤7~21层,可采和局部可采2~5层,根据岩性和含煤特征,以7煤层下的砂岩为界,分上、下两段,其中上段集中了井田内主要可采煤层,是勘探和研究的主要对象。
  3.1 含煤地层沉积特征
  岩性组合:龙潭组上段厚237.57m,按岩性组合特征,分为三个亚段,自下而上沉积序列是:
  下伏地层:龙潭组下段粉砂岩,砂质泥岩。
  第一亚段(P2l21) 厚约51.77m。
  (1)细砂岩:灰色、浅灰色,中厚层状,水平层理,致密,坚硬,成分石英,硅质胶结,厚约20m。
  (2)泥岩:深灰色,薄层状,致密,厚1.5m。
  (3)7煤层:局部可采,厚0~1.5m,平均0.3m。
  (4)砂质泥岩:深灰黑色,薄层状,水平层理,厚4.5m。
  (5)细砂岩:灰色、深灰色,中厚层状,成分以石英为主,含少量炭泥屑,硅泥质胶结,厚8m。
  (6)砂质泥岩:深灰色,薄层状,水平层理,含炭质夹薄煤层,厚6m。
  (7)62煤层:局部可采,厚0~2.00m,平均0.5m。
  (8)中-细砂岩:浅灰色、灰色,中厚层状,成分以石英为主,少量长石,厚约3.5m。   (9)砂质泥岩:深灰色,团块状,致密,厚1.5m。
  (10)61煤层:主要可采煤层,厚0~12.36m,平均3.47m。
  (11)泥岩:深灰色、灰黑色,中厚层状,团块状,具较多炭质印痕,水平层理,含似层状菱铁质结核,产大羽羊齿等植物化石,厚2.5m。
  第二亚段(P2l22)厚约102.7m
  (1)中-细砂岩:灰色、浅灰白色,中厚层状为主,局部厚层状,成分石英为主,含长石及粉砂屑、泥屑,硅泥质胶结,具斜层理,斜波状层理,收敛型层理,脉状层理等,夹透镜状粉砂岩2~3层,含炭质、泥质包体,风化后易疏松,厚15~30m,平均厚25m。
  (2)粉砂岩:灰色,薄层状,水平波状层理,厚1.5m。
  (3)细砂岩:灰色,中厚层状,成分以石英为主含较多长石及泥屑,厚5.5m。
  (4)砂质泥岩:深灰色,薄层状,水平层理,产大羽羊齿化石,厚5m。
  (5)5煤层:大部可采,厚0~2m,平均0.8m。
  (6)泥岩:深灰黑色,团块状,产植物化石,厚4m。
  (7)细砂岩:灰色,薄-中厚层状,下部粒度较粗,成分石英,含少量长石,较硬,厚6m。
  (8)砂质泥岩:灰色、深灰色,薄层状,略显水平层理,厚2m。
  (9)4煤层:不稳定,不可采,厚0.3m。
  (10)泥岩:深灰黑色,薄层状,厚1.5m。
  (11)细砂岩:深灰色,中厚层-薄层状,小型斜波状层理,致密,坚硬,成分石英,含较多炭屑、泥屑,硅泥质胶结,厚8m。
  (12)粉砂岩:深灰色,薄层状,水平层理,含较多泥屑、炭屑,厚2m。
  (13)砂质泥岩:深灰色,薄层状,水平层理,厚1.5m。
  (14)粉砂岩:深灰色,含较多泥屑、炭屑,厚1m。
  (15)细砂岩:深灰色,中厚层-薄层状,致密,坚硬,含较多炭屑,厚10m。
  (16)粉砂岩:深灰色,水平层理,厚1.5m。
  (17)细砂岩:灰色,薄-中厚层状,致密,坚硬,成分石英,厚10m。
  (18)泥岩:深灰色,薄层状,水平层理,产植物化石碎片,厚1.5m。
  (19)3煤层:不稳定,厚0.2m。
  (20)砂质泥岩:深灰色,薄层状,细线状水平层理,厚2.5m。
  (21)粉砂岩:灰色、深灰色,薄层状,水平层理,含白云母碎片,厚3m。
  (22)细砂岩:灰色,薄层状,水平波状层理,较硬,成分以石英为主,厚10m。
  (23)砂质泥岩:深灰色,薄-中厚层状,间夹粉砂岩,厚4m。
  (24)泥岩:深灰色,厚层状,水平层理,厚0.9m。
  第三亚段(P2l23)厚76.63m
  (1)细砂岩:灰色、深灰色,中厚层状,小型斜层理,成分石英,硅质胶结,致密,坚硬,具油脂光泽,厚6m。
  (2)泥岩:灰黑色,团块状,水平层理,产植物化石碎片,厚3.5m。
  (3)22煤层:较稳定,局部可采煤层,厚0.63m。
  (4)泥岩:深灰黑色,薄层状,团块状,含菱铁质结核,厚3.5m。
  (5)21煤:不稳定,厚0.2m。
  (6)泥岩:深灰-灰黑色,中厚层状为主,局部厚层状,似层状菱铁质结核,含星散状黄铁矿,产植物化石碎片和瓣鳃类化石,厚25m。
  (7)细砂岩:深灰色、灰色,薄层状为主,局部中厚层状,成分石英,间夹粉砂岩薄层,厚12m。
  (8)粉砂岩:灰色、深灰色,薄层状,水平层理,厚3m。
  (9)细砂岩:深灰色、灰色,中厚层-薄层状,略显小型斜波状层理,局部中厚层状,成分石英,致密,坚硬,硅质胶结,间夹粉砂岩薄层,含星散状、脉状黄铁矿结核,厚15m。
  (10)砂质泥岩:深灰黑色,薄层状,间夹粉砂岩,水平层理,厚0.5m。
  (11)1煤层:不稳定,含黄铁矿结核,厚0.3m。
  (12)砂质泥岩:深灰黑色,薄层状,水平层理,含黄铁矿结核,产植物化石碎片,厚度约7m。
  上覆地层:大隆组(P2d)泥:硅质岩、硅质灰岩、硅质岩。
  岩性在井田内变化不大,而位于井田西翼内的75勘探线-80勘探线之间,相对煤系地层厚度较薄,而位于向斜的转弯处-85~104线之间,含煤地层厚度相对较厚,煤层层数,厚度和稳定性都相对较好。
  上述岩性组合:主要有各種粒度的碎屑岩、泥质岩和煤层组成,砂岩约占57.9%,粉砂岩约占5.2%,泥质岩约占33.9%,煤层约占6.7%,粗粒度的碎屑岩多分布在煤层的下部,以深灰色至浅灰色细-中砂岩为主,砂岩含量占80~85%,长石占1~12%,岩屑占5~11%,重矿物以锆石、电气石为主,胶结物以硅质为主,部分为泥质胶结;泥质岩多分布在煤层上部,以深灰色薄-中厚层状泥岩或粉砂质泥岩为主,含菱铁质结核和较多的炭质和砂质混合物,粉砂岩多呈深灰色,常出现在泥岩之上。
  各种岩石在剖面上常按一定的规律出现,自下而上岩性组合情况是:细、中砂岩→粉砂质根土岩→煤层→泥岩→粉砂岩,从而构成一个由粗变细的粒度旋迴,各层之间多呈过渡接触,特别是细砂岩与粉砂岩之间,常形成两种岩性的互层。岩性组合在平面上也常呈有规律变化,一般在井田西部碎屑含量相对增高,泥岩含量相对减少,而井田北端泥岩含量增高,碎屑含量相对减少。
  3.2 层理及其他构造
  龙潭组上段含煤地层的层理类型比较复杂,6煤层以下及7煤层以上的泥岩及粉砂质泥岩中,水平层理或微波状水平层理发育,偶见生物扰动构造;6煤层以上至2煤层以下,层理类型多样,5~6煤层之间的砂岩,具槽状、楔状、收敛型透镜状层理、斜层理;5煤层以上砂岩以斜波状层理为主,同时具有水平层理,说明沉积环境动荡,兼具有海陆两方面的沉积因素。
  3.3 古生物化石
  在剖面上的分布颇具规律性,6煤层顶板泥岩至4煤层下部的泥岩中,产大羽羊齿、栉羊齿植物化石,煤层底板产根部化石,4煤层以上至2煤层底板泥岩中,产植物化石碎片,2煤层顶板泥岩中产瓣鳃类、腕足类动物化石。
  3.4 结核与包体
  6煤层顶板泥岩或砂质泥岩中,含各种不规则的菱铁质结核,5~3煤层之间的泥岩中,含透镜状菱铁质结核;2煤层顶板泥岩中含似层状菱铁质结核和星散状黄铁矿,1煤层顶板中含似层状菱铁质薄层及星散状黄铁矿。各类包体多集中在5~6煤层之间的中至细砂岩中,以泥质、菱铁质、炭质为主,1、2煤层本身时含黄铁矿结核。
  参考文献
  [1]中国煤田地质学——下册.1980,10.
  [2]湖南煤田预查说明书.1982,10.
  [3]湖南煤炭资料汇编总册与郴州地区分册.1973.
  收稿日期:2018-8-12
  作者简介:张 力(1968-),男,汉族,广西人,助理工程师本科,主要从事地质调查与矿产勘查工作。
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