银—额盆地居延海坳陷北部侏罗纪煤田地质特征及其找煤方向研究

徐永 杨小锋 赵彦博

摘要：银根—额济纳旗盆地为内蒙古自治区煤田地质及其研究最薄弱的地区。本文阐明了盆地西部居延海拗陷的地层构成和中、下侏罗统的含煤性，分析了盆地的构造演化及其对含煤地层的后期改造，探讨了含煤岩系与白垩系的构造叠合关系以及含煤地层的赋存特征。在此基础上，提出了该区进一步找煤的思路、方向和建议。

关键词：银—额盆地 居延海坳陷 侏罗纪含煤地层 构造叠合 找煤

1.引言

居延海坳陷是银根—额济纳旗盆地西部的一个构造单元，地处内蒙古自治区阿拉善盟西北部戈壁荒漠区。由于该区自然环境及交通不便等条件的限制，在2007年之前，仅作过煤矿点调查和个别地段的普查，煤炭资源潜力曾被否定，其找煤工作一直比较薄弱，煤田地质资料甚少，研究程度也很低。

随着内蒙古自治区经济的发展及其对煤炭资源需求量的增大，近几年由我院承担了阿拉善盟西北部煤炭资源调查项目，开展了以居延海坳陷北部为重点的找煤工作，目前已在数个区段发现了含煤地层及其可采煤层，找煤工作取得了初步进展和突破。本文旨在对煤田基本地质特征认识的基础上，探讨进一步找煤的方向并提出找煤建议。

2.盆地地质背景

银根—额济纳旗盆地的东—东南—南等方向分别以狼山—哈拉乌山—雅布额山为界，西南至北大山，西界为北山，北与蒙古国接壤并延伸至境外。该盆地进一步可划分为居延海坳陷、绿园隆起、务桃亥坳陷、苏红图坳陷、特罗西滩隆起、达古坳陷、宗乃山隆起、楚鲁隆起、苏亥图坳陷、尚丹坳陷、本巴图隆起和查干德勒苏坳陷共12个一级构造单元（图1）。

银根—额济纳旗盆地是以兴蒙海西褶皱带为基底的一个中新生代盆地群。在晚二叠世的海西晚期，天山—兴蒙海槽闭合，西伯利亚、华北和塔里木三大板块最终拼接为一个统一的大陆，形成近东西向弧形展布的巨型褶皱带。在中、新生代陆内构造变形阶段，印支期盆地区处于剥蚀状态。从早侏罗世到中侏罗世，在以太平洋构造域向西挤压为主导的区域构造背景下，褶皱带内部引起构造活化，断块发生松弛而重新活动[1]，古气候也变得温暖潮湿，发育了一系列的断陷型煤盆地。自晚侏罗世起，煤盆地经历了燕山期及喜山期等多个阶段的后期改造，区内几度构造升降和相应的剥蚀、充填，最终演化为一个中、新生代叠合盆地。

阿尔金断裂左行走滑基底深大断裂，总体NEE—SWW展布，具有多期活动性质。该断裂切过银-额盆地并将其分割为南北两部分，使盆地南北的地层、构造及岩浆活动等方面出现明显的差异，对盆地的形成和演化起了重要的控制作用。就西部的居延海坳陷而言，在早、中侏罗世和早白垩世，其北部地区发生了两次明显的断陷作用，形成了北东、北东东向展布的两个阶段的叠合断陷盆地[2]。图2-a显示了早白垩世末期二级构造单元的分布特征，其构造格架由凹陷与凸起相间构成（图2-b）。

3.居延海坳陷地层构成

据由过井剖面地震地质层位标定的居参1井和其他煤田钻孔资料[3]，居延海坳陷北部主要发育了侏罗系和白垩系，缺失三叠系及第三系，侏罗系的沉积基底为前中生代下二叠统火山岩或下石炭统变质岩以及海西期花岗岩等褶皱带不同时期的地层。中—下侏罗统为含煤地层，上侏罗统为非含煤岩系并与白垩系一起构成含煤地层的上覆地层。该区中—下侏罗统煤系零星出露，为隐伏、半隐伏煤田。

3.1中—下侏罗统含煤地层

居延海坳陷北部中—下侏罗统含煤地层的发育和保存较为完整，包括下侏罗统岌岌沟组和中侏罗统龙凤山组。这套地层与银—额盆地之南的潮水盆地和雅布赖盆地同期含煤地层可以对比。

下侏罗统岌岌沟组由深灰色、灰绿色砾岩夹细碎屑岩组成，局部发育杂色砾岩、炭质泥岩及薄煤层，该组在坳陷一些区段缺失，厚度大于381m。

中侏罗统龙凤山组以灰色、灰绿色砾岩、砂砾岩、砂岩为主，夹细碎屑岩及煤层或煤线，与下侏罗统为连续沉积。龙凤山组含煤地层可分为上下两个岩段，下部岩段为含煤段。在岌岌沟组缺失地段，龙凤山组直接沉积在在基底不整合面上。该组地层普遍经历过剥蚀，残余地层厚度198—291m。

3.2上覆地层上侏罗统

上侏罗统沙枣河组由一套杂色砾岩、砂砾岩组成的粗碎屑岩系组成，夹少量棕红色薄层含砾细碎屑岩，不含煤，与龙凤山组呈不整合接触。该地层分布相对局限，居参1井见残余厚度489m。

3.3上覆地层白垩系

图3为居延海坳陷北部凹陷的地层沉积序列，其地层构成特征反映出该部位缺失下侏罗统岌岌沟组沉积，中侏罗统龙凤山组为区内主要含煤地层，上覆地层仅保存了下白垩统巴音戈壁组。

4.煤层及煤质

4.1含煤情况

依据目前少量煤田钻孔资料揭露，龙凤山组含煤段从上到下至少发育3个煤组，上部Ⅰ煤组为主要含煤沉积单元，见有可采煤层，煤层最大厚度2.79m，结构较简单；中部Ⅱ煤组和下部Ⅲ煤组仅见有不可采煤层。含煤光系沉积环境分析表明，含煤地层龙凤山组为河流体系沉积，沉积相变较频繁，聚煤作用受控于不稳定的泛滥平原环境。因此，煤层厚度在空间上变化较大，不可采煤层在侧向上可能演变为较厚的可采煤层。

4.2煤质特征

依据对两个凹陷4个钻孔3个煤层及其分煤层共计8个样品的实验室分析、测试结果，居延海坳陷北部侏罗纪煤主要为条带状半亮煤和半暗煤组成，宏观煤岩类型为半亮型，因受后期构造挤压有的部位形成柔皱煤。

5.盆地的构造演化

5.1早、中侏罗世构造阶段

5.2晚侏罗世构造阶段

地震剖面显示断陷期正断层断至中侏罗统顶部后，向上未切穿上覆上侏罗统，反映出断陷活动到中侏罗世末已明显变弱或基本结束。上侏罗统杂色非煤沉积与下伏中侏罗统灰色含煤岩系呈不整合接触，这表明断陷煤盆地在中侏罗世末后曾受到挤压而发生构造抬升，含煤地层遭到了剥蚀。晚侏罗世沙枣河组为不整合面上低洼地带的沉积，属于具一定继承性的充填（图4）。

在晚侏罗世末构造反转、隆升的区域背景下[4]，该区受到了南北的挤压，使侏罗系地层向北逆冲抬升。阿尔金断裂以北断陷期正断层反转为压扭性质的逆断层及次级背斜，断裂以南受到相对更为明显的构造挤压，形成了近东西向的褶皱构造和逆冲断层，该期燕山构造运动造成了侏罗系最为强烈的改造和剥蚀。

5.3早白垩世构造阶段

早白垩世为盆地第二次裂陷阶段。在全区再次转化为张扭应力场背景下，继承性正断层活动，在居延海坳陷北部形成一系列北东向长而窄的断陷盆地（图2）。由于阿尔金断裂左行走滑的影响，断陷呈S形展布或左行雁列式排列。较早、中侏罗世，该期断陷数量增多，整体规模扩大，反映了裂陷作用增强和扩展。早白垩世末居延海坳陷抬升隆起，并在盆地东部及坳陷南部等地发生火山岩活动，下白垩统遭到一定程度的剥蚀。

5.4晚白垩世构造阶段

在晚白垩世盆地整体沉降坳陷阶段，远离阿尔金断裂带的居延海坳陷北部仅出现小幅度构造沉降，发育了较薄的上白垩统沉积。

5.5第三纪—第四纪构造阶段

随着印度板块与欧亚板块的碰撞，全区处于向北挤压的区域构造背景，居延海坳陷南部发生逆冲，形成一系列逆断层。北部为隆升状态，缺失第三系沉积，第四系广泛发育。

6.构造叠合关系及其含煤地层的赋存特征

盆地每个阶段的构造运动都对前阶段造成地质改造，现今构造是所有阶段构造最终叠加的结果。上述盆地构造演化表明，从早、中侏罗世原型聚煤盆地形成至今，经历了张扭断陷到压扭抬升等数次周期性的多个阶段的改造，这些后期构造及其相互叠合关系控制了含煤地层的形变和埋藏等赋存状态，决定了煤田的构造特征。

在居延海坳陷北部，上侏罗统继承性沉积地层与下伏煤系地层属于同位性叠合，具有一致性赋存关系。晚侏罗世末燕山运动使含煤地层遭到了第一次较严重的破坏和改造，该期区域挤压引起的构造反转，造成侏罗系强烈地抬升和构造变形，上侏罗统大部分剥蚀，下、中侏罗统部分剥蚀，含煤地层主要被保存于原来断陷下降盘及其他抬升较弱的部位。

在晚白垩世和第三纪及第四纪，相互叠合的两套地层尽管又经历了数次构造演化，但属于整体性同步升降运动，未改变其基本的同位叠合关系。因此，下白垩统与侏罗系埋藏、赋存状态保持了总体的一致性。

7.找煤方向及建议

含煤地层、含煤性和煤系埋藏赋存是掩伏地区找煤预测工作关注的三个基本成矿条件。只有存在含煤地层才有可能发现煤层，含煤性较好才会有可采煤层存在，煤系埋藏赋存较浅才有勘查开采意义。

从居延海坳陷北部煤田地质特征可以看出，该区早、中侏罗世断陷盆地发育了含煤岩系及可采煤层，断陷期以盆岭构造为特征，含煤地层后期遭受了多阶段的改造而保存不完整。因此，寻找到含煤地层成为目前找煤工作的首要关键问题。

1.在晚侏罗世末挤压抬升改造阶段，从阿尔金走滑断裂向北距离越远，含煤地层受到的形变、剥蚀等改造强度变弱。因此，找煤工作应从延海坳陷最北部开始，然后逐渐向南推进开展。

2.依据下白垩统与下伏侏罗系的同位叠合关系和埋藏、赋存的基本一致性特征，应在下白垩统存在地段，特别是主干正断层内侧的下白垩统地段，首先圈定找煤远景区，寻找下白垩统下伏的含煤地层。

3.鉴于有的早白垩世断陷发生在早、中侏罗世断隆之上，下白垩统形成超覆异位叠合，其下伏很可能没有含煤地层存在，因此，在所圈定的找煤远景区，应首先开展煤田地震工作，确定是否保存有含煤地层和含煤地层赋存的构造样式及埋藏深度，据此来指导钻探工程的合理布置。

4.已有资料表明，居延海坳陷北部含煤地层为河流体系沉积，煤层形成于泛滥平原环境，其侧向稳定性较差。因此，在找煤过程中，要充分运用已有钻井资料进行沉积聚煤环境分析，正确判断和预测含煤性变化及富煤带展布方向，以便指导布钻，提高勘查效率。

5.已知小青山、希热哈达、建国营、准扎海乌苏、天草据等凹陷区有含煤地层存在，有的已由钻孔证实发育有可采煤层，故建议将此作为首选有利区块，以综合手段进一步开展找煤工作。