大同煤田忻州窑井田大同组沉积环境及沉积旋回特征分析

郝风英

（山西大同煤业股份有限公司忻州窑矿，山西 大同 037003）

大同煤田忻州窑井田大同组沉积环境及沉积旋回特征分析

郝风英

（山西大同煤业股份有限公司忻州窑矿，山西 大同 037003）

经对忻州窑井田大同组地层剖面沉积旋回特征分析,推测该地区的沉积环境、古地理及沉积基底的构造沉降规律。

大同组；沉积环境；沉积旋回

所谓沉积环境是指：一个具有独特的物理、化学、生物条件的自然地理单元，例如河流环境、湖泊环境等。沉积旋回是指沉积作用和沉积条件按相同的次序不断重复沉积而组成的一个层序，以规模大、岩性岩相交替变化为特征，主要由于地壳周期性振荡运动引起，是沉降速率、沉积速率和侵蚀速率组合的结果。分析沉积环境及沉积旋回,不仅可以了解该区的古地理环境变迁、古构造沉积活动、沉降规律、古气候的变化，而且对煤岩层对比划分具有重要指导意义。

忻州窑井田侏罗系中统大同组是大同煤田上部主要含煤地层，厚约233.46m。主要由灰白色中、粗砂岩，灰色细、粉砂岩、煤层及部分灰白色砾岩或含砾粗砂岩和灰色泥岩、炭质泥岩组成。中粗砂岩成分为石英、长石、岩屑、炭屑、少量云母等，胶结物主要为泥质与钙质，碎屑颗粒多呈棱角状及次圆状，分选中等，具交错层理，块状。粉细砂岩组织致密，水平及微波状层理。砂岩类纵向上有定向变化规律性，粗中细砂岩常与煤层接触，并对煤层冲刷，使煤层变薄甚至完全冲刷掉，粉砂岩和泥质岩类多为煤层底板，有的煤层顶板也存在，含植物化石丰富。大同组底部发育一层粗砂岩或含砾粗砂岩（标志层K11），与下伏永定庄组呈平行不整合接触。

1 含煤建造及沉积环境

该井田侏罗系中统大同组含煤地层为陆相含煤建造，沉积环境由河流、滨湖三角洲、湖泊、沼泽至泥炭沼泽沉积，从纵向建造来看：初期以河流相和滨湖三角洲相为主，粗粒碎屑岩较发育，以填平补齐为主体，沉积环境动荡，地层和煤层厚度变化明显，煤层被冲刷、分叉、合并现象普遍。中期以湖泊相为主，碎屑岩颗粒较细，地层和煤层厚度变化不大，比较稳定。后期以河流相为主，沉积环境比较动荡，地层和煤层厚度变化较大，分布不均。该组地层含植物化石丰富，主要有锥叶蕨、枝脉蕨等属；孢粉化石有三角孢、克拉梭粉等属，动物化石有双壳类丽蚌、假铰蚌等属。从岩相类型来看：河流相、滨湖三角洲相约占剖面的一半，浅水湖泊和沼泽相约占40%，泥炭沼泽相约占10%。

2 沉积旋回特征

该井田侏罗系大同组为一完整的沉积旋回。在剖面上，大同组地层旋回结构十分明显，从这个大旋回中还可划分三个中旋回，每个中旋回可划分更多的小旋回。这些旋回，反映了含煤岩系中的岩性沉积相、含煤性有规律的周期性的交替；反映了地壳振荡的结果；反映了古构造在时间序列上对成煤的控制作用。现从下往上将三个中旋回的划分及其沉积特点叙述如下：

2.1 Ⅰ旋回

从K11到11-1号煤层，厚约70.25 m，该旋回位于大同组地层的最下部，其底部为一层厚约13.95m的含砾粗砂岩和中、粗粒砂岩（K11），平行不整合于下伏永定庄组之上。该旋回又进一步可划分5个次级小旋回，每个次级小旋回顶部都有一层煤或粉砂岩和砂质泥岩。在横向上该旋回厚度变化较大，由东向西逐渐变薄。砂岩粒度较粗，以中、粗粒砂岩为主，层数多，但单个砂体厚度较薄。从整体上看：该旋回由下往上粒度变细，每个次级小旋回也是由下向上变细的正粒序组成。该旋回中煤层层数较多，煤层厚度较大，层间距变化也很大，且特征各异。位于下部的15号煤极不稳定，向上煤层稳定性渐增，直至到该旋回的顶部形成全井田稳定并可采的11-2号煤层。再者，由下往上煤层层间距变小，灰份含量变低。上述特征表明，该旋回形成于基底不均匀缓慢下降，且渐趋稳定的沉积盆地中。下部煤层，特别是15号煤层曾发育在盆地早期形成的洼地中，分布极不稳定。这一旋回为陆相河流-滨湖三角洲沉积体系，以陆相河流相沉积为主。其沉积特点反映当时地壳振荡运动强度大，振幅变化大，速度极不均匀，地壳处于不稳定状态。

2.2 Ⅱ旋回

由11-1号煤层顶板到4号煤层，厚约104.34m，该旋回中砂体厚度一般较大，但粒度比Ⅰ旋回较细，砂岩一般为中—细粒砂岩。从整体上看：粒度向上变细，在该旋回下部砂岩和粉砂岩几乎各占一半，上部以粉砂岩为主。分为4个次级小旋回，次级旋回往往为粉砂岩—中、细粒砂岩—粉砂岩、细粒砂岩的双向粒序，即由细变粗再变细。煤层厚度普遍较薄，但分布非常稳定，基本无分叉合并，尤其是下部的8号、9号、10号煤层。在该旋回上部煤层厚度进一步变薄，稳定性变差。煤层层间距和灰分也都向上变小。

该旋回反映盆地水体逐渐变深，可能是滨湖三角洲沉积-湖泊相沉积体系，以湖泊相沉积为主。其沉积特点反映当时地壳振荡运动强度小，振幅变化小，速度均匀，地壳处于比较稳定状态。

2.3 Ⅲ旋回

由4号煤层顶板至K21底，厚约58.87 m。该旋回含煤层数少，一般2层～4层，但单层厚度较大，且煤层厚度变化大，层间距变化也较大，旋回结构不太明显，大致分为2个次级旋回。从整体上看：粒度向上变粗，但次级旋回为粒度向上变细的正粒序。该旋回指示盆地活动性增强，为湖泊相-陆相河流沉积体系，以河流相沉积为主。其沉积特点反映当时地壳振荡运动强度增大，振幅变化较大，速度不太均匀，地壳处于不太稳定状态。

3 结束语

随着时间推移，该区地壳振荡运动是：强度大→强度小→强度较大；振荡速度是：极不均匀→较均匀→不太均匀；地壳的稳定性是：不稳定→较稳定→不太稳定。沉积环境为陆相河流→滨湖三角洲→湖泊→陆相河流沉积体系，气候以温暖潮湿为主。由于聚煤期的古构造从时间序列上控制了成煤作用，从而使大同组煤系在不同沉积阶段中的岩性、沉积相、含煤性具有不同的特点。

Analysis on Sedimentary Environment and Sedimentary Cycle Characteristics of Datong Group in Xinzhouyao Mine Field

HAO Feng-ying
(Xinzhouyao Mine,Datong Coal Co.,Datong Shanxi 037003)

By the analysis on the sedimentary cycle characteristics of Datong Group,the paper predicts the sedimentary environment,and subsidence properties of paleogeography and sedimentary basement.

Datong group;sedimentary environment;sedimentary cycle

P624.6

A

1672-5050（2011）06-0038-02

2010-12-09

郝风英（1973—），女，山西天镇人，大专，工程师，从事煤田地质工作。

刘新光