辽宁北票煤炭矿区外围黑城子盆地沉积特征及找煤方向

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  [摘要] 黑城子盆地形成上侏罗系,主要发育时在白垩系。盆地充填特征与周边的一些盆地略有不同。形成的初始沉积了和尚沟煤系。在盆地收缩阶段又形成了来岱沟煤系,这两套煤系各占盆地一边。盆地以走向断裂为主,但在盆地西侧出现规模较大的滑脱构造。这些“外来的构造体”其规模绝不亚于翕文灏“尖山飞来峯”。通过对该区含煤地层组合及构造特征综合分析,认为该地区大青山区与和尚沟之间的推复体下及黄家沟—来岱沟两者之间应当有一个良好聚煤区。
  [关键词] 古地理环境 滑脱构造 飞来峯 推复体
  
  黑城子盆地是北东方向,它与早侏罗世的北票盆地在民安苏台一带是斜接关系。由于蒙古营子以北被广泛分布的火山岩和紫红色砾岩层所覆盖,致使两个盆地的连接关系表现的不是那么清楚。但从龙潭断层至东官营子以东急剧由北东转向东西方向,上十八台一带的建平群就像一把利剑插向两个盆地的交接部位。由此可以判断北票盆地在这一带曾受东西向构造作用,晚期的黑城子盆地在这里起了叠加作用。
  长期以来人们一直把和尚沟煤系视为北票组,把黑城子盆地看作是北票盆地向北东延伸部分,并把这里作为寻找北票组的场所。这种观点已被近年来的研究所否定。因为和尚沟煤系所产的植物化石多是中晚侏罗世分子。孙家梁组火山岩过去把它看做是义县组火山岩,可是它的同位素年龄值只有117.9±5百万年,按着1964年伦敦地质学会意见应为早白垩世晚期或晚白垩世早期。那种把孙家梁归为义县组作为黑城子盆地打底的火山岩显然是缺乏根据的,因为义县组火山岩的同位素年龄值为139.2±6百万年。
  一、辽宁北票煤碳矿区外围黑城子盆地的填充特点:
  盆地的充填是从西侧开始的。和尚沟煤系不整合于盆地基地之上。煤系底部常见的是花岗质粗粒砂岩,局部也可以看到砾质河道的沉积物,沼泽、泥炭沼泽大部分是在废弃的河道上发育起来的,形成4个复煤层。煤盆地北部区底部多为从盆地演化发展的阶段上看,盆地由西向东由南向北由初始发育逐渐向扩展过程演化,沉积的这种迁移不论纵向剖面上还是横向剖面上都表现的十分清楚。
  可以看出盆地有五次较大的升降运动,每次沉降开始都由冲积扇沉积开始的,随后变为湖泊沉积,向上逐渐被扇三角洲所代替。虽然盆地几何形体是一个长方体,但在每个发展阶段盆地中的顺向河流体系并不发育。这可能是盆地向外排泄条件不好所致。
  来岱沟煤系是盆地发育到收缩期形成的,它是在扇前或扇间洪泛平原上发育起来的泥炭沼泽。向上由于古地理的环境不同,在盆地北部常为浅湖泊代替,在盆地南部多为扇三角洲沉积。关于盆地的火山岩充填,在黑城子河以北王子山一带较发育,主要是玄武岩和玄武安山岩。它是在盆地产生滑动构造以后及盆地出现新的一轮沉积由冲积扇转入湖泊之后喷发的熔岩流进入盆地的。这套火山岩与盆地南端的孙家梁附近的火山岩是同期产物。
  二、黑城子盆地构造特征
  盆地的东面有一条长期发育的北~东向蟒牛河断裂,其东面是一火山活动带,从化石戈营子、马友营子经上园至沈家台以东广泛分布义县组火山岩、兰旗火山岩,说明这条断裂具有区域性和长期活动性。以这条断裂为界与喇嘛寺盆地相接。以它相平行纵贯盆地有四条走向断层,从西向东有水泉-小城子断层(F1),珠营子-八大股子断层(F2),上奈林皋-王家窝铺断层(F3)。狮子沟-来岱沟断层(F4),横切盆地的倾向断层主要有两条,南部的前民安苏台-大东洼断层,北部黑城子河断裂。后者具有同沉积的性质,盆地的最北部受“地轴”东西向构造作用,这里有一条东西向边缘断裂。
  狮子沟-来岱沟断裂是南天门断裂向北东方向的延伸部分,由于南天门断裂在三宝以东转向截切了向北东转向的北票组,所以狮子沟一带出露的震旦系应是北票盆地的基底岩系。该断层具有走滑性质。上奈林皋-王家窝铺断层是上述断裂的分支。
  最引人注意的是和尚沟矿区的滑动构造“外来体系”面积约十三平方公里,前人在该滑动构造体上开展找煤与勘探,该找煤与勘探工程是我国最早在“推复体”下找煤的一例。
  矿区所见的“外来体系”是这一滑动构造的前锋部分,它的后部在白塔子乡附近,面积约50km2,前人曾把这里的滑动构造看成是推复体构造,认为煤盆地基底岩系被由东向西逆冲到煤系上的,经过1992年的野地观察和生产巷道的实践,无论是下伏体系还是上复体系,在滑面附近所见的次一级构造的力学性质显示滑脱体是由西向东滑动过来的。通过矿井调查,滑动面具有时缓时陡的特征,在邻近滑动面的煤层有时有褶皱出现,褶皱枢纽倾向总是朝西,滑动面总的趋势是向深部逐渐变缓,结合地表所见其滑动面是一勺形。
  在和尚沟煤矿出现大规模的滑动构造是其大地构造背景的,由于地处华北地台北缘“地轴”,而“地轴”的两侧是两条较大断裂,又具有长期活动性的特点,以其相邻的北票盆地尖山子飞来峰构造是翕文灏早年发现的,像这类构造在北票盆地甚为发育,特别是邻近龙潭断裂带,所以在地坛的边缘地带出现大规模的滑动构造是区域构造的产物。
  从上所述盆地发育的各类构造可以看出,盆地在发展演化的过程其构造运动并非是以水平挤压运动为主导,表现在马家沟一带出现短轴背向斜构造,但总的发展历程是以伸展机制为主导。这不仅表现在盆地的主要断裂多是一些张性,就是隔“轴”相邻的宝国吐盆地也是以张性断裂为主,水平走滑运动也是盆地演化过程的主要运动,这些构造运动都是以区域地壳的深部构造作用有关。1983年芦造勋在《东北地区的深部构造与地震》一文指出,东北地区地壳“是一个大规模上地幔隆起或地幔地垒隆起两侧西陡东缓”。从文中绘制的东北地区地壳厚度轮廓,可以更清晰地看出东北地区由于地幔上隆地域地壳中间变薄,两侧增变,特别是向大兴安岭方向增的更厚。通过朝阳35公里等厚线,有朝阳南北东向逐渐转为北北东向,从此西增厚以东变薄。黑城子盆地恰好位于增厚变薄的这个转折处。也是应力集中地点,从这里不难看出黑城子盆地的形成与发展是与区域地壳深部的幔山隆地壳增厚与变薄的演变中发育与发展的。
  三、盆地内外找煤的几点设想
  1、寻找和尚沟组煤层,首先顺着现在矿井的深部继续向下探索。现在矿井的开拓深部虽已接近或已超过原勘探时划定的井田边界,煤层并没有因此断失,相反煤层仍然发育的很好,虽然局部出现一些高灰分区,这与上复的滑脱体无关,是由沉积当时的古地理环境造成的。但它也提示给我们在向深部开拓时应当注意的是煤系东部边界,剖面告诉们它的边界不可能越过水泉-小城子断层。向西寻找是唯一可行的方向,相邻黑城子盆地西部的大青山区及宝国吐盆地,据以往的勘探资料分析,三个地区的煤岩系充填形式是相似,成煤时的相环境也大体相当。本文所以认为大青山其及外围仍不失去其找煤前景。正是因为大青山区与和尚沟原属一个煤盆地,中间出现的基底岩系大部分是“外来岩体”。按照一般盆地的相区平面分布,成煤的有利环境应在和尚沟以西的区间。
  黑城子盆地的北部洞子沟区施工的三个钻孔,其中有两个钻孔见煤,其厚度为1.89米。这个见煤点是位于黑城子盆地的最北端,是处在北北东向构造与东西向构造相复合部位。众多的煤田地质工作者都把北北东向与东西构造相复合的区域看做找煤最有前景的区域。如把大青山、洞子沟及其外围连为一体其面积约150平方公里。虽然煤质多是长焰煤。如果从老矿的接续角度看,或从已建设起来的和尚沟坑口電厂今后用煤的角度,找这种煤也同样是可行的也是必要的。
  2、在黄家沟一带以寻找来岱沟煤系为主要目的层是大有希望的。过去人们提起找来岱沟煤都持有否定的观点,因为来岱沟一带的煤层确实是即薄又不稳定,加之又是褐煤,谁也不青睐,朝阳地质队在东煤155队工作地基础上又施工了几个钻孔,其效果仍然不佳,虽然如此但本文认为这种断然否定式缺乏科学依据的。通过对来岱沟所打的钻孔剖面的分析,这里的来岱沟煤层是直接发育在冲积扇带上,是在湖泊扩张期形成的湖滨泥炭沼泽,泥岩与泥炭呈交互状,上部为浅湖相沉积。而黄家沟一带的来岱沟煤层,它是发育在冲积扇前端的洪泛平原上,煤层上部为河流体系,借鉴已知的一些断陷型煤盆地聚煤时的岩相古地理的空间配置关系,认为在黄家沟—来岱沟两者之间应当有一个良好聚煤区。
  
  参考文献:
  [1] 东煤地质局一五五勘探队,黑城子区和尚沟普查报告(普查)1973年.
  [2] 东煤地质局一五五勘探队,北票外围黑城子区找矿勘探总结报告(找煤)1976年.
  [3] 莽东鸿,中国煤盆地构造,北京,地质出版社,1994.
  [4] 王五力等,辽宁西部晚期中生代地层《第二届全国地层会议论》,1979.
  [5] 孙礼文,周冠武等人,四平-奈曼晚中生代隐伏断陷盆地群及聚煤作用《中国煤田地质》,1989.
  [6] 孙礼文,松辽盆地南部晚中生代会煤地层《辽宁地质字报》,1988年一期.
  [7] 卢造勋,东北地区的深部构造与地震《长春地质学院学报》,1983年一期.
  [8] 洪作民,试论辽西走向滑动断层体系及其意义《长期地质学院字报》,1985.
  作者简介:
  孙洪德,男,地质工程师,1986年毕业于郑州煤田职工地质学院地质系,毕业后一直从事地质工作,现为东煤一五五勘探队总工办主任。
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