安徽白土剖面含煤岩系晚古生代岩相古地理研究

戎虎仁　孙娇鹏　蔡　图　朱　鹏　赵　凯　刘　续

[摘要]经过太康运动对华北板块的作用，安徽萧县白土石炭二叠纪属淮南型（淮南、豫西），滨海沼泽、临近华南浅海，砂、页岩夹海相层，含煤层，又叫“南型北相”（似华南龙潭煤系）[1]。又因石炭二叠是我国华北地区重要成煤地层因此对石炭二叠纪含煤岩系的研究成为必要条件。又岩相是对相应沉积的一种反应，因此通过对区内相应时期地层岩样进行分析化验即可对区内石炭二叠纪沉积环境的复原提供相应的证据[2]。

[关键词]石炭二叠系 层序地层 岩石特征 沉积环境

中图分类号：K92文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510001－01

一、引言

区内地层分布全面、分层清楚，中国矿业大学资源学院对此进行过详细的勘察，并绘制图表若干。笔者通过“徐州萧县”实习，以及参与“安徽白土剖面含煤岩系岩石学研究”课题对白土剖面进行过多次现场勘察并取样进行化验。得出相应数据，根据各种岩相分析基础图件，以及各层、组的沉积断面图和代表性的钻孔沉积柱状图，我们了解到各组、段的沉积环境及其演化，并与前人结论进行校核，为该区地层研究提供证据[3]。

二、沉积背景简介

自中奥陶世开始受太康运动的影响华北地带整体上升并随之发生大规模海退。华北板块华北地带长时间隆起，遭受剥蚀形成准平原化地貌，一直持续到石炭纪早期。自晚石炭世开始华北地区发生大规模海侵，在中奥陶统灰岩上覆盖山西式铁矿以及“G”层铝土矿。继而沉积形成区内海陆过渡相的地层。淮北地区石炭-二叠纪含煤岩系是一套连续的浅海-滨海-三角洲相的碳酸盐和碎屑岩沉积[4]。

三、沉积构造序列

垂直层序是地层在垂向上随时间变化而形成的一系列连续的沉积层，它是对沉积物形成时水动力条件沉积环境变化的直观反映，详细研究煤系地层的垂直层序，对分析其沉积环境及煤层的形成条件等都具有重要的意义[5]。附近地区地层为华北型，属华北地区淮河地层分区淮北地层小区。华北石炭-二叠纪沉积建造由两部分组成，下部为碳酸盐岩与硅质碎屑岩构成的含煤建造，上部为硅质碎屑岩红色建造。含煤建造形成于受限陆表海环境，盆地内由于以潮汐作用和地区性风暴作用为主，常形成多种沉积体系在空间上交互发育的古地理格局[6]。本地区有小、大沉积序列若干沉积序列，可概括为：陆棚-近滨海进积型沉积构造序列、潮坪沉积构造序列、三角洲沉积构造序列三个大型明显的序列。现概括叙述如下：

（一）陆棚-近滨海进积型沉积构造序列。从太原组沉积断面图上可以看出层理类型变化序列是形成与海退时期，浅海环境的砂体形态常呈席状或条带状，砂层具有双向楔状交错层理。随着岸线逐步向海区推进自下而上水深逐步变浅，水流和波浪作用，即水动力能量加强。岩性呈现向上逐渐变粗的反粒序，层理则由水流安静的水平层理变为水流动荡的波状层理和交错层理。层序的构成是在灰岩之上为浅海远滨带黑色泥岩和粉砂质泥岩，向上逐渐过渡为分选好的代表滨岸沉积的粉砂岩和中细粒砂岩。旋回厚度不大，仅几米至十几米。旋回最顶部常发生突变或沉积中断，直接与下一次海侵的浅海相灰岩接触，或有时以厚度很小的泻湖相粉砂质沉积为过渡层，向上再变为浅海陆棚相灰岩，太原组上段地层的沉积旋回即为浅海近滨旋回。

（二）潮坪沉积构造序列。以太原组中段岩石剖面为例，其层理类型变化是从下而上随着水动力条件由强到弱，沉积物呈现粒度由粗变细的正粒序变化。原生沉积构造层理的变化系由潮下带沙坪、潮间带砂泥坪和潮上带泥坪，呈现由低角度双向交错层理、波状层理、透镜状层理、脉状层理向水平互层层理和均匀层理变化

（三）三角洲沉积构造序列。山西组自下而上所显示的原生沉积构造序列为代表前三角洲-三角洲前缘-三角洲平原一套完整的进积型三角洲沉积构造序列。山西组是一套完整的三角洲沉积，随着河流向海推进，岸线的迁移过境，表现水动力条件由弱到强，由强到弱。即是由水平层理，经波状层理、交错层理，又变为波状层理和水平层理的由逆向转为正向的转变过程。

综上所述，本地区石炭、二叠纪沉积环境和沉积相，是在稳定台地背景下，发育了一系列海侵至海退的完整旋回过程中而形成。依据沉积特征及相标志，可判断本区石炭、二叠纪含煤岩系的发育，是从浅海陆棚开始，经历了滨岸带，到以河流作用为主的建设阶段的三角洲体系，以后有曾短期遭受海侵，转为破坏阶段的三角洲沉积体系

的演化过程。包括了三大沉积环境和沉积相，七个亚环境和亚相。

四、沉积环境分析

研究区位于华北地带东南缘，地台基底属前震旦变质岩系：自吕梁运动后，发育了中晚元古代沉积层而逐渐转入

地台发育阶段，在寒武、奥陶纪，本区逐渐缓慢下沉，大面积海侵使得本区沉积了巨厚的碳酸盐岩与泥岩。到了中奥陶世末期，由于受加里东期地壳变形的影响，全面上升为陆地，长期的风化剥蚀，造成了上奥陶统、志留系、泥盆系及下石炭统地层缺失[7]。

中奥陶世以后在本区经历了长期的地壳隆起和剥蚀阶段，至晚石炭世早期海水自北而南入侵，沉积了本溪组。至晚石炭世中晚期，本区结束陆地状态，地壳开始下沉，海侵方向转换，海水逐渐侵入发育为陆表海，范围扩大，在本溪组组之上连续沉积了太原组浅海和滨岸带沉积。

早二叠世早期是华北地区由海相转变为陆相的重要时期。源区上升，陆源碎屑供应逐渐加强，内源沉积物除植物残体堆积物外均终止，自然环境过渡为河控三角洲。随着三角洲向南迁移，海水逐渐退出本区形成滨海冲积平原。至晚二叠世晚期则开始进入陆相沉积为主的发育阶段，从而结束了聚煤期。二叠纪期间，本区气候温暖湿润，高等植物生长繁盛，泥岩沼泽得以形成与发展，有良好的煤层形成。在山西组开始形成时，海水由北向南全面撤退，河流作用加强，岸线逐步南移；在浅海陆棚碳酸盐岩基础上，形成了山西组下部的一套水下三角洲和海岸沉积，并继而广泛发育陆上三角洲沉积。

五、结束语

石炭二叠纪的海陆交汇相成煤岩层对我国华北地区乃至整个中国的能源产业的贡献起着至关重要的作用，因此整个华北地区沉积环境的复原以及对沉积环境的把握是中国煤炭的勘探开采的必由之路。而淮北地区处于海侵较为边缘地带成煤作用不为明显，但对区域内的整体研究是对整个淮北地区煤炭地质勘探的补充。

参考文献：

[1]曾勇、胡斌等，古生物地层学，中国矿业大学出版社.

[2]陈建强、周洪瑞，沉积学及古地理教程，地质出版社.

[3]陈世悦、刘焕杰，华北石炭二叠纪层序地层学研究的特点，岩相古地理，1994.5.

[4]李佑炎，淮北肖县煤田山西组地层沉积特征分析，江苏煤炭，2002.03.

[5]李增学等著，《华北陆表海盆地南部层序地层分析》，北京：地质出版社，1998.12.

[6]陈世悦、刘焕杰，华北石炭-二叠纪层序地层格架及其特征，沉积学报，1999.1.

[7]吴文金、刘文中、陈克清，淮北煤田二叠系沉积环境分析，北京地质，2000.3.