安徽白土剖面含煤岩系岩石学研究

刘　续　赵　凯　朱　鹏　蔡　图　戎虎仁　孙娇鹏

[摘要]华北晚古生代含煤建造形成于受限陆表海背景之下，形多种沉积体系在空间上交互发育的古地理格局。安徽萧县白土周边地区广泛出露煤系露头，属石炭--二叠系的煤层。根据前人对于各地的露头作过古生物、地层和沉积学方面的工作，我们从岩性、岩相、沉积、旋回及煤层特征方面分析了萧县煤田沉积特征，及含煤岩系岩石特征。

[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）0510003－01

一、引言

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。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[1]。

二、沉积地层概述

本溪组（C2b）：从岩性、岩相特征看，本溪组可划分为两段。下部以褐紫-紫红色铁质泥岩为主，向上颜色渐浅，以灰绿～灰黄色为主，具水平层理。

太原组（P1t）：主要为一套浅海-滨岸相碳酸盐岩和碎屑盐含煤沉积，具有较清晰的韵律结构，主要由深灰色生物碎屑泥晶灰岩、砂质及泥质碎屑岩和不稳定的煤层组成。

山西组（P1s）：山西组为本区的主要含煤地层，前人研究结果为：厚约136m，含煤1～5层，含煤系数3.4%，在该地区仅 见到30米左右，为一套三角洲相含煤建造[2]有前三角洲、三角洲前缘旋回结构。

三、岩石特征

本地区晚古生代含煤地层主要发育砂岩、泥质岩、碳酸盐、可燃有机岩（煤）。不同时代地层中岩石类型及丰度有一定差异，从剖面上看本溪组主要为泥岩、粉砂岩和石灰岩，砂岩丰度较低，太原组砂岩、粉砂岩、泥岩和石灰岩均较发育；山西组主要为陆源碎屑盐，碳酸盐不发育[3]。现将区内个主要岩石类型及岩性特征叙述如下：

（一）砂岩

砂岩约占整个煤系地层的三分之一。本地区石炭系中砂岩占地层总厚度的15%-20%，主要为石英砂岩。在二叠系中砂岩则占40%以上。本区砂岩中以中、细粒为主，约占60%，砂岩的成分成熟度一般中等，岩石类型主要为岩屑石英砂岩，次为长石石英砂岩和石英砂岩。石英含量约占碎屑组分的75%～85%，以单晶石英为主，含少量多晶石英和稳定的硅质岩岩屑；结构成熟度变化较大，主要表现为分选型、磨圆度变化较大，填隙物除硅质、钙质等化学胶结物外，常含有不等量的泥质杂基。

（二）泥质岩

本区含煤地层中的泥质岩主要为页岩、泥岩、碳质泥岩、粉砂质泥岩，以及以单晶质矿物为主的高岭石粘土岩和蒙脱石粘土岩。在各组地层中均有发育，其中本溪组、太原组丰度大于砂岩，山西组丰度则小于砂岩。其主要成分是粘土矿物，以高岭石、伊利石为主，其次是蒙脱石、绿泥石、伊利石蒙脱石混层矿物等次要成分有陆源碎屑岩以及粘土矿物。本区主要有以下几种泥岩：1．铝土质泥岩。在在本溪组底部发育，由奥陶纪灰岩风化生成的陆源物质所构成的滨岸沉积，灰绿色至灰白色，含铁质高时为紫红色。含有大量黄铁矿团块、结核及结晶完好的黄铁矿正方形晶粒。含大量微晶和粉晶方解石及碳酸岩鲕粒，鲕粒周围为铝质矿物所围绕。另外，还见有海绿石矿物。2．杂色花斑状粘土岩。粘土岩中常混有粉砂质碎屑物质，以及菱铁矿残留结构的鲕粒和豆状铁质结核，存在于第三含煤段之上。3．钙质泥岩。在本溪组和太原组下部和上部发育，为薄层黑色页岩，含腕足类、瓣鳃类等海相动物化石，以及海百合茎碎片，并含有较多的有机质和细散的黄铁矿。4．碳质页岩。多在煤层顶底板附近，或在取代不稳定薄层的相变化层位发育。黑色，富含植物化石和炭化的根茎叶片。属海岸带潮坪、泻湖和三角洲平原分流间洼地的沼泽沉积。

（三）碳酸盐岩

本区煤层中仅见石灰岩，本溪组有1层，太原组可达有9-13层，占本区石炭系总厚度地50%左右，绝大多数为生物灰岩。从灰岩的成因结构特征看，以生物屑泥晶结构为主体，少量微晶-粉晶结构、内碎屑或球粒泥晶结构，以及灰泥夹陆源碎屑结构。灰岩中生物碎屑岩种类繁多，主要的生物门类有：有孔虫、蜓、腕足类、瓣腮类，棘皮类、介形虫、三叶虫等[4]，成片密布，呈条带、纹层状断续分布。一般生物粒屑为砂砾屑或砾屑级，平均含量≥25%，有的可达80%-90%，而粉屑级生物屑在各层灰岩均可以看到，但以本溪组灰岩为主。灰岩中颗粒类型较少，以生物屑为主，另有少量低能环境下形成的碎屑和球粒；高能环境下的鲕粒、内碎屑和亮晶胶结物极为稀少。粒间填隙物除有含量不一的泥质、有机质、碳质外，均为泥晶、微晶方解石，反应本区灰岩形成环境比较宁静，水动力能量较弱，基本上属于一个中等偏低能量的局限海沉积。[5]

（四）煤层

本区石炭系含煤3-11层，不稳定，大部分为煤线，不可采，煤质差，硫分高。二叠系可采煤层有12层。根据以前对煤层的研究，将本溪组所含煤层或煤线称为A煤组，太原组所含煤层统称为B煤层，山西组分为C、D、E三个煤组。A组煤在本区很少见，偶尔会发现一层煤线。B组煤各煤层皆属结构简单的煤层，厚度较薄，有时会夹泥岩、薄透镜状灰岩等夹矸。C组煤位于太原组K1灰岩之上约15-20m，煤层稳定性较差，期间常夹有碳质泥岩、黑色泥岩或粉砂岩。D煤组分布广泛，厚度大，稳定性好。顶板多为厚层灰白色中、粗砂岩，局部有冲刷现象。含丰富植物化石，以早期华夏植物群为特征。C煤组与D煤组之间有一套条带状细-中粒砂岩相隔，标志明显，易于对比。E组煤一般不发育，常常缺失。偶尔出现时，多呈0.2-0.4m的薄层。[6]

四、结束语

区内煤层虽不具备工业价值，但对区内地层的研究可以对整个华北地区的煤炭地质勘探提供补充与佐证。

参考文献：

[1]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.

[2]韩树棻，《两淮地区成煤地质条件及成煤预测》，地质出版社.

[3]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.

[4]李增学等，《华北陆表海盆地南部层序地层分析》，北京：地质出版社.

[5]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.

[6]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.