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[摘要]运用华北-东北南部地区二叠系区域性地层特征及古地理环境理论分析属于该区内的开平二叠系下统地层分组划界问题(唐家庄组与大苗庄组分界问题)。
[关键词]开平二叠系下统 唐家庄组 大苗庄组
[中图分类号] P535 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-7-74-2
1区域二叠系概述
河北开平二叠系地层特征与华北——东北南部地区二叠系区域性地层特征相符。二叠纪时华北——东北南部地区已基本脱离海洋环境进入陆相沉积。早二叠世初期气候温暖湿润,陆生植物茂盛,是重要的成煤时期。早二叠世晚期至晚二叠世早期,北部广大地区已转入半干燥内陆盆地状态,沉积物以杂色碎屑岩为主,晚二叠世后期普遍出现了干燥气候,发育了红色岩系。
1.1山西太原西山二叠系剖面(如图山西剖面)
华北地区以山西太原西山二叠系发育最好研究详细,由剖面可知,二叠系与下伏地层太原组为整合接触关系,沉积厚度约600米,属陆相沉积。二叠系下统山西组由石英砂岩及含煤砂页岩组成,含植物化石,反映本区早二叠世早期处于温暖潮湿的气候条件,属于内陆沼泽环境,是华北二叠纪最早成煤期。早二叠世晚期下石盒子组,以黄色砂岩页岩为主,下部有黑色页岩及不规则的煤层沼泽相沉积,往上砂岩增多已不含煤层属河流相沉积,说明 早二叠世晚期气候已由湿热的沼泽环境开始逐渐转变为半干旱。晚二叠世上石盒子组,是由紫、黄相间的杂色碎屑岩组成,属河湖相沉积,气候趋于干燥、炎热。晚二叠世后期的石千峰组,是一套复杂的紫红色岩系,未见化石,下部还夹石膏层,是典型的干燥内陆盆地中湖河相沉积。
根据剖面分析,说明山西太原二叠系有一定的变化规律:自下而上地层沉积厚度逐渐增大;岩层的颜色由灰黑色——黄绿色——杂色——紫红色——红色;地层中由含煤丰富——不含煤层——含石膏层。这些特征反映了古地理环境的演变:由早二叠世早期的内陆沼泽或滨湖沼泽逐渐转变为内陆盆地;气候由适于植物生长的温暖潮湿气候逐渐变为不适于植物生长的炎热干燥气候。
1.2岩相横向变化和古地理
太原西山二叠系剖面可代表华北——东北南部地区二叠系的一般情况。
在华北山西组分布广泛,岩相稳定,普遍为内陆沼泽相的含煤地层,厚度一般30-160米,西部和北部发育最好,辽东、辽西、开平、大同、贺兰山等坳陷区厚度大于100米。
山西组之上为石盒子群,分上下石盒子组,两者岩性逐渐过渡,界限不易确定。在华北石盒子群分布较广,岩相变化很大。如太行山以西岩性以黄绿、紫红色杂色砂岩为主,基本不含煤层;在河北开平、辽东一带以页岩、砂岩为主,一般下石盒子组含煤层,上石盒子组不含煤。石盒子群的岩相变化规律反映了华北早二叠世晚期至晚二叠世早期的古地理环境的变化:太行山以西及以北地势较高,石盒子群以河湖相沉积为主;太行山以东地势较低,以湖相沉积为主,早二叠世气候温湿,有短期的沼泽相沉积,因此石盒子群下部含煤层。二叠纪末期气候已转入干燥炎热,在华北普遍为一套红色碎屑岩系,称石千峰组,生物化石极为稀少,沉积厚度变化大。
2河北开平二叠系:(如图开平剖面)
河北開平二叠系符合华北——东北南部地区二叠系的一般情况。从图中对比可知:开平二叠系下统大苖庄组为山西组,唐家庄组为下石盒子组;二叠系上统古冶组为上石盒子组,洼里组为石千峰组。
2.1二叠系下统大苖庄组
下界为11号煤顶板泥岩的顶面,上界为5号煤顶板粉砂岩顶面。岩性主要由灰色-深灰色粉砂岩和细砂岩组成,夹薄层泥岩及中粗砂岩,含煤6层,即:5、6、6半、7、8、9等煤层大部可采,本组为主要含煤地层。含鳞木、苛达、芦木、羊齿、苏铁、楔叶木、轮叶等植物化石。本组厚55米。
2.2二叠下统唐家庄组
下界为5号煤层顶板粉砂岩顶面,上界为铁铝质泥岩顶面(A层顶面)。岩性,上部为绿灰色、紫色、灰绿色泥岩、粉砂岩、中粗砂岩等。中部灰白色、灰绿色中粗砂岩、泥岩、粉砂岩等,期间夹煤线及炭质薄层。下部为深灰色、灰色粉砂岩为主底部为青灰色中砂岩。含大量植物化石。本组厚250米。
笔者认为,开平二叠系上统划分合理在此不作详述。
3二叠系下统大苖庄组与唐家庄组地层界限讨论
笔者以现场第一手钻孔鉴定资料以及室内资料的祥细分析对比得知,二叠系下统大苖庄组与唐家庄组地层界限:应从大苖庄组的5号煤层顶板向上推85-100米左右与唐家庄组分界更为合理(如图本文剖面),即原唐家庄组灰显绿色岩石结束位置。这近百米的岩石应归属大苖庄组,岩性方面,以灰-深灰色泥岩、粉砂岩、中砂岩组成,期间分布有1、2、3、4号煤且这些煤层全区均不稳定多为薄煤层或煤线,层理明显产状稳定,与大苖组同属一套岩系。岩相方面,属于内陆沼泽环境,符合早二叠世早期的温暖潮湿的气候条件,与区域大环境相符。该段岩石厚度稳定,从钱营――柳树酄一线均有分布涵盖了开平大部。对比分析得知此段沉积物与下地层无可分性同属大苖庄组。原分界限以5号煤间接顶板青灰色砂岩为标志层不妥,该砂岩分布不稳定且厚度不一很难有说服力。经过从新厘定划界新大苖庄组和新唐家庄组分述如下。
3.1新大苖庄组
岩性为,上部以灰、深灰色泥岩、粉砂岩夹浅灰色中砂岩为主,期间含有1、2、3、4号薄煤层及煤线。下部浅灰色中砂岩、深灰、黑灰色泥岩、粉砂岩,期间含有4——6层煤层且大部可采,分别为5、6、6半、7、8、9号煤层。含有丰富的植物化石。反映该区早二叠世早期处于温暖潮湿的气候条件,属于内陆沼泽环境。厚度140米更与区域大于100米相近。
3.2新唐家庄组
由上部的杂色砂岩到中下部的灰绿色砂岩、粉砂岩、泥岩夹灰色砂岩、泥岩薄层自成一体,与下岩层界线清析,本组岩石层理不发育多为团块状只在下部灰色岩层中发育水平层理。该组下部夹有炭质薄层及煤线,下部总体颜色为灰显绿色。中下部含有植物化石。本组岩石反映该区早二叠世晚期由最初的沼泽相沉积过渡为河流相沉积,说明早二叠世晚期气候已由温热的沼泽环境开始逐渐转变为半干旱。厚度160米。
4结论及意义
原唐家庄组下部近百米岩层,在岩性、岩相及含煤性上与本组中上部有质的差异,划归一组是不合适的,应归属大苖庄组(即区域上的山西组)。新唐家庄组向下90米左右即为5号煤位置该煤层全区稳定是重要的首采煤层,新唐家庄组的确立对指导开平区深部勘查找煤、煤层对比及指导钻探生产煤层预见方面有深远意义。
参考文献
[1]南京大学地质系古生物地史教研室,1980《古生物学》,地质出板社.
[2]韩德馨、杨起等著,1980,《中国煤田地质学》,煤炭工业出板社.
[3]北京煤炭工业学校,邵筱娥等著,1985,《古生物地层学》,煤炭工业出板社.
[4]杜凯,钱营矿业分公司钱家营矿扩大区普查报告,河北,唐山:唐山开滦建设〔集团〕有限责任公司,2007。范和平,《冀煤地质》,2001.
[关键词]开平二叠系下统 唐家庄组 大苗庄组
[中图分类号] P535 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-7-74-2
1区域二叠系概述
河北开平二叠系地层特征与华北——东北南部地区二叠系区域性地层特征相符。二叠纪时华北——东北南部地区已基本脱离海洋环境进入陆相沉积。早二叠世初期气候温暖湿润,陆生植物茂盛,是重要的成煤时期。早二叠世晚期至晚二叠世早期,北部广大地区已转入半干燥内陆盆地状态,沉积物以杂色碎屑岩为主,晚二叠世后期普遍出现了干燥气候,发育了红色岩系。
1.1山西太原西山二叠系剖面(如图山西剖面)
华北地区以山西太原西山二叠系发育最好研究详细,由剖面可知,二叠系与下伏地层太原组为整合接触关系,沉积厚度约600米,属陆相沉积。二叠系下统山西组由石英砂岩及含煤砂页岩组成,含植物化石,反映本区早二叠世早期处于温暖潮湿的气候条件,属于内陆沼泽环境,是华北二叠纪最早成煤期。早二叠世晚期下石盒子组,以黄色砂岩页岩为主,下部有黑色页岩及不规则的煤层沼泽相沉积,往上砂岩增多已不含煤层属河流相沉积,说明 早二叠世晚期气候已由湿热的沼泽环境开始逐渐转变为半干旱。晚二叠世上石盒子组,是由紫、黄相间的杂色碎屑岩组成,属河湖相沉积,气候趋于干燥、炎热。晚二叠世后期的石千峰组,是一套复杂的紫红色岩系,未见化石,下部还夹石膏层,是典型的干燥内陆盆地中湖河相沉积。
根据剖面分析,说明山西太原二叠系有一定的变化规律:自下而上地层沉积厚度逐渐增大;岩层的颜色由灰黑色——黄绿色——杂色——紫红色——红色;地层中由含煤丰富——不含煤层——含石膏层。这些特征反映了古地理环境的演变:由早二叠世早期的内陆沼泽或滨湖沼泽逐渐转变为内陆盆地;气候由适于植物生长的温暖潮湿气候逐渐变为不适于植物生长的炎热干燥气候。
1.2岩相横向变化和古地理
太原西山二叠系剖面可代表华北——东北南部地区二叠系的一般情况。
在华北山西组分布广泛,岩相稳定,普遍为内陆沼泽相的含煤地层,厚度一般30-160米,西部和北部发育最好,辽东、辽西、开平、大同、贺兰山等坳陷区厚度大于100米。
山西组之上为石盒子群,分上下石盒子组,两者岩性逐渐过渡,界限不易确定。在华北石盒子群分布较广,岩相变化很大。如太行山以西岩性以黄绿、紫红色杂色砂岩为主,基本不含煤层;在河北开平、辽东一带以页岩、砂岩为主,一般下石盒子组含煤层,上石盒子组不含煤。石盒子群的岩相变化规律反映了华北早二叠世晚期至晚二叠世早期的古地理环境的变化:太行山以西及以北地势较高,石盒子群以河湖相沉积为主;太行山以东地势较低,以湖相沉积为主,早二叠世气候温湿,有短期的沼泽相沉积,因此石盒子群下部含煤层。二叠纪末期气候已转入干燥炎热,在华北普遍为一套红色碎屑岩系,称石千峰组,生物化石极为稀少,沉积厚度变化大。
2河北开平二叠系:(如图开平剖面)
河北開平二叠系符合华北——东北南部地区二叠系的一般情况。从图中对比可知:开平二叠系下统大苖庄组为山西组,唐家庄组为下石盒子组;二叠系上统古冶组为上石盒子组,洼里组为石千峰组。
2.1二叠系下统大苖庄组
下界为11号煤顶板泥岩的顶面,上界为5号煤顶板粉砂岩顶面。岩性主要由灰色-深灰色粉砂岩和细砂岩组成,夹薄层泥岩及中粗砂岩,含煤6层,即:5、6、6半、7、8、9等煤层大部可采,本组为主要含煤地层。含鳞木、苛达、芦木、羊齿、苏铁、楔叶木、轮叶等植物化石。本组厚55米。
2.2二叠下统唐家庄组
下界为5号煤层顶板粉砂岩顶面,上界为铁铝质泥岩顶面(A层顶面)。岩性,上部为绿灰色、紫色、灰绿色泥岩、粉砂岩、中粗砂岩等。中部灰白色、灰绿色中粗砂岩、泥岩、粉砂岩等,期间夹煤线及炭质薄层。下部为深灰色、灰色粉砂岩为主底部为青灰色中砂岩。含大量植物化石。本组厚250米。
笔者认为,开平二叠系上统划分合理在此不作详述。
3二叠系下统大苖庄组与唐家庄组地层界限讨论
笔者以现场第一手钻孔鉴定资料以及室内资料的祥细分析对比得知,二叠系下统大苖庄组与唐家庄组地层界限:应从大苖庄组的5号煤层顶板向上推85-100米左右与唐家庄组分界更为合理(如图本文剖面),即原唐家庄组灰显绿色岩石结束位置。这近百米的岩石应归属大苖庄组,岩性方面,以灰-深灰色泥岩、粉砂岩、中砂岩组成,期间分布有1、2、3、4号煤且这些煤层全区均不稳定多为薄煤层或煤线,层理明显产状稳定,与大苖组同属一套岩系。岩相方面,属于内陆沼泽环境,符合早二叠世早期的温暖潮湿的气候条件,与区域大环境相符。该段岩石厚度稳定,从钱营――柳树酄一线均有分布涵盖了开平大部。对比分析得知此段沉积物与下地层无可分性同属大苖庄组。原分界限以5号煤间接顶板青灰色砂岩为标志层不妥,该砂岩分布不稳定且厚度不一很难有说服力。经过从新厘定划界新大苖庄组和新唐家庄组分述如下。
3.1新大苖庄组
岩性为,上部以灰、深灰色泥岩、粉砂岩夹浅灰色中砂岩为主,期间含有1、2、3、4号薄煤层及煤线。下部浅灰色中砂岩、深灰、黑灰色泥岩、粉砂岩,期间含有4——6层煤层且大部可采,分别为5、6、6半、7、8、9号煤层。含有丰富的植物化石。反映该区早二叠世早期处于温暖潮湿的气候条件,属于内陆沼泽环境。厚度140米更与区域大于100米相近。
3.2新唐家庄组
由上部的杂色砂岩到中下部的灰绿色砂岩、粉砂岩、泥岩夹灰色砂岩、泥岩薄层自成一体,与下岩层界线清析,本组岩石层理不发育多为团块状只在下部灰色岩层中发育水平层理。该组下部夹有炭质薄层及煤线,下部总体颜色为灰显绿色。中下部含有植物化石。本组岩石反映该区早二叠世晚期由最初的沼泽相沉积过渡为河流相沉积,说明早二叠世晚期气候已由温热的沼泽环境开始逐渐转变为半干旱。厚度160米。
4结论及意义
原唐家庄组下部近百米岩层,在岩性、岩相及含煤性上与本组中上部有质的差异,划归一组是不合适的,应归属大苖庄组(即区域上的山西组)。新唐家庄组向下90米左右即为5号煤位置该煤层全区稳定是重要的首采煤层,新唐家庄组的确立对指导开平区深部勘查找煤、煤层对比及指导钻探生产煤层预见方面有深远意义。
参考文献
[1]南京大学地质系古生物地史教研室,1980《古生物学》,地质出板社.
[2]韩德馨、杨起等著,1980,《中国煤田地质学》,煤炭工业出板社.
[3]北京煤炭工业学校,邵筱娥等著,1985,《古生物地层学》,煤炭工业出板社.
[4]杜凯,钱营矿业分公司钱家营矿扩大区普查报告,河北,唐山:唐山开滦建设〔集团〕有限责任公司,2007。范和平,《冀煤地质》,2001.