西藏类乌齐马查拉煤矿沉积环境与聚煤规律初探

徐 波，毛晓冬，张 亮，涂首业

（成都理工大学地球科学学院，成都 610059）

西藏自治区铜铅锌等金属矿种含量丰富，但是煤炭资源却是极度的稀缺，每年从区外调入煤炭10万吨左右[1]，大大地增加了煤炭利用的成本，严重制约着西藏煤炭消费市场的扩大以及能源结构的调整等，因此，寻找更多的煤炭资源是西藏经济社会发展的需要，也是本论文选题最重要的立足点。前人对马查拉煤田开展地质工作的面积仅占马查拉煤系面积中很小一部分，提交的报告也具有较大的局限性，地质调查成果不能概括整个马查拉煤田的煤炭资源状况，所以对马查拉煤田进行新的地质调查，摸清马查拉煤系的展布情况及煤层厚度等基本情况，对重新估算马查拉煤炭资源量有很重要的作用。

1 矿区地质特征

马查拉煤矿行政区划属西藏自治区类乌齐县，矿区位于羌塘-三江断褶带东段的安多-昌都印支期断褶亚带内[2]，区内主要分布下、中石炭统和三叠系、侏罗系[3]；构造较复杂，对煤系的后期破坏作用非常明显；矿区内没有岩浆岩出露。煤矿区内含煤地层为早石炭世沉积的马查拉煤系，煤系地层之下为黑灰色泥岩、页岩夹灰岩、砂岩。不含煤，厚＞30 m（图 1）。

图1 西藏自治区类乌齐县马查拉煤田地质图Fig.1 Geological map of Machala Coalfield in Leiwuqi County of Tibet

区域资料表明本套地层整合或假整合于上泥盆统之上。煤系由灰-深灰色泥岩夹细粒石英砂岩、粉砂岩组成，下部砂岩含量较多，煤层主要分布在煤系地层的下部。煤系上覆地层为早石炭世砂岩、灰岩、泥灰岩等，厚524 m。早-中三叠世为砾岩、砂岩，在矿区东南部不整合于早石炭世沉积之上。

马查拉煤矿区内，煤系出露走向长约10 km，宽1.6 km,面积16 km2；含煤地层厚495 m，在马查拉煤矿区内见煤系地层厚873.4 m，含煤层和煤线82层，其中可采或局部可采煤23层，可采总厚2.97～23.48 m,可采单层厚0.40～2.55 m,可采煤层平均累厚12.82 m，可采单层煤平均厚度为0.40～1.29 m，主要含煤段可采含煤系数达2.45%；煤层结构为简单-较简单，少数复杂，形态多为似层状或层状，较稳定-不稳定。

2 沉积体系和沉积环境

马查拉煤系主要由灰-深灰色、紫红色、灰紫色夹褐色中薄层状粉砂质板岩、炭质板岩及煤层、灰岩组成，岩石以细粒为特征，夹有少量粗砾岩石，自下而上粒度由粗变细，属海侵沉积序列（退积型沉积），单层厚度为中厚层状，见有冲刷波痕，水平层理、交错层理，横向上相变不大，在图西边煤系岩石颜色由紫色逐渐变为杂色，岩石粒度由粗变细。

马查拉煤系的基本层序是由中粗粒长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩、炭质板岩的自旋回沉积韵律层构成，水平层理及正粒序发育（图2），它代表了沉积作用过程中不同阶段沉积物的特征，沉积韵律由不同成分、不同粒级的碎屑矿物构成，自下而上由粗变细的自旋回对称性层序叠覆成高一级对称或不对称的旋回性层序。

图2 马查拉煤系基本层序示意图Fig.2 Basic sequence of Machala coal series

马查拉煤系的碎屑岩组粉砂岩的粒度分析结果说明，粒度分布范围比较狭窄，多集中于3.5～6.5μm之间，其中粉砂为50%～90%，多为粗粉砂，极细砂为10%～50%，平均粒度3.5%～5%，粗截点多在4%左右，细截点在4.5%，推移组分含量低于20%，跃移组分约占40%～50%，平均组分为30%～50%，由于三总体的斜率均陡（60%～70%），所以三线段曲线在图上近于一条直线，反映沉积时水动力不强，仅有微弱的、强度变化不大的底流活动，说明马查拉煤系碎屑岩组沉积环境属浅海-海陆交互相[3]。

马查拉煤系在青海境内（靠近西藏边界）主要岩性由灰-深灰色夹有褐色中薄层状粉砂质板岩、炭质板岩及煤层、灰岩等；灰紫色、灰色中厚层状岩屑长石砂岩、粉砂岩夹紫红色长石砂岩、灰岩两套岩石组成，该带中发育煤层及煤线。该岩石以细粒为特征，夹有少量粗砾岩石，颜色以灰—深灰色、灰紫色、褐色为特征，纵向上自下而上岩石粒度由粗变细，同样属海进沉积，层理清楚，层位稳定，单层厚度为中厚层状，见有冲刷波痕，水平层理、交错层理，横向上相变不大，仅在图西边岩石颜色由紫色逐渐变为杂色，岩石粒度由粗变细。反映出海陆交互相沉积环境[4]。

在西藏境内木曲一带，有4次火山喷发，凝灰岩应分布很广。该煤系相变为厚度大于500 m的褐色中薄层状粉砂质板岩与灰绿色英安质岩屑晶屑凝灰岩的韵律层。

根据上述岩石组合，剖面描述，基本层序及微量元素特征综合分析，上覆地层的碳酸盐岩组表现为浅海—陆棚碳酸盐相特征，其沉积物主要由生物碎屑灰岩、亮晶生物碎屑灰岩及含砂粒屑、鲕粒灰岩、团粒灰岩、泥灰岩及细粒石英砂岩和泥岩堆积而成。其中在砂屑灰岩、石英砂岩中发育水平层理、交错层理。生物灰岩中含有大量腕足类、珊瑚类及苔藓虫及其生物碎屑或生物碎片，整体生物面貌反映了它们具浅海底栖生活特性，尤其多苔藓虫化石说明它们是生活在水深100 m左右的热带或亚热带平静正常浅海中[5]，而其灰岩中含有大量砾屑、砂屑，其磨圆度及分选性较好，同时混入较多石英砂岩，沉积物质也较纯，表明冲刷侵蚀作用较明显，水动力环境较强[6]，剖面层序及基本层序则反映了由粗变细的退积—加积型沉积，属潮下浅水高能环境—较深水低能环境，具浅海—陆棚碳酸盐相（碳酸盐台地前缘斜坡相—盆地边缘相）特征。

3 岩相古地理

西藏马查拉煤系沉积时期的早石炭世古地理格局（图3），是在晚泥盆世古地理分布基础上的继承性演化。西藏全区早石炭世古地理格局，是在泥盆纪末海侵基础上进一步大规模海侵[7-8]、海水由南东向北西方向海侵的继承性演化发展的结果[9]。

早石炭世马查拉煤系沉积时西藏的古地理格局，中北部以班公湖-怒江洋盆（包括了双湖-托和平错-查多岗日洋盆）为古特提斯大洋主洋盆系统和南部雅鲁藏布江洋的存在为显著特点，发育了从半深海-深海的粉砂、泥质沉积、碳酸盐及海底火山硅泥质沉积物；在主大洋洋盆的南、北两侧，则分别发育了由陆缘碎屑沉积、碳酸盐台地沉积所构成的陆缘沉积体系；而在喜马拉雅山以北至冈底斯山之间，雅鲁藏布江洋盆则沉积了深海相硅泥质远洋物质；靠近印度古大陆一侧聂拉木一带发育了三角洲沉积。

在马查拉一带，煤系常在背斜核部断续出露，背斜两翼及枢纽鞍部为上三叠世地层；该背斜在南南东端被他念他翁-澜沧江逆断层所切断。由于煤田地质工作程度低，这些断层对煤系的改造和影响的程度，并不十分清楚。应该指出的是他念他翁～澜沧江断层，不仅对煤系地层的后期改造起到控制作用，而且该断层在早石炭世前已经存在，该深大断裂的发生及其强烈活动，和西部他念他翁岛弧带的形成密切相关；同时，控制了东侧海陆交互相的沉积分布，也为其东侧沉积盆地创造了成煤的物质条件。

4 控煤构造分析

马查拉煤系主要分布于羌塘-三江断褶带东段安多-昌都印支期断褶亚带内，明显受NW-SE向的他念他翁-澜沧江逆断层控制[10]，煤系连续分布在该断层东侧。该断层走向南东109°，略向北东凸出呈弧形，在西藏顺走向延长约450 km，北西、南东两端分别延入青海省、云南省境内；断层属压扭性断层，断面向南西倾，倾角60～70°，使马查拉一带上三叠统及中侏罗统逆掩于煤系地层之下，破坏了煤系地层的完整性，对煤层的赋存、开采带来十分不利的影响[11]。在该断层南段的察雅-曲登一带沿断层还见有大规模燕山期酸性岩浆侵入，使煤层受热动力变质，这也可能是早石炭世的煤变质程度高（多为无烟煤、贫煤）的重要原因之一[12]。曲登-察雅段煤系东侧的逆断层，断层面倾向东，倾角75°，走向长约100 km。断层东侧为上三叠世流纹质火山岩。该断层及上三叠世火山岩对煤系煤层影响不大。

图3 类乌齐及其邻区岩相古地理简图Fig.3 The lithofacies paleogeographic map of Liwuqi County and adjacent areas

5 聚煤规律

马查拉煤系沉积时，所处的大地构造位置，位于早石炭世古特提斯大洋弧盆系东北侧的昌都-兰坪地块中，其南侧则是早石炭世已经存在的古特提斯大洋弧盆系中的班公湖-怒江大洋盆地。

煤系沉积则完全发育在南昆仑-巴颜喀拉洋盆和金沙江-哀牢山洋盆南侧的地块构造相边缘的海陆过渡环境的碎屑潮坪或滨岸三角洲沉积体系之中；聚煤盆地应当属于大陆边缘坳陷型聚煤盆地；聚煤沉积环境为碎屑潮上带之泥炭沼泽。

早石炭世马查拉煤系含煤层位主要在下石炭统中-下部马查拉组，在时空上可见由南东向北西，煤层层位由下部逐渐上升到中部及上部，显示成煤期聚煤中心从南东向北西迁移的特点，可采或局部可采煤层所属含煤段也有此特点，而且厚度有波浪式增厚的特征（图4）。

马查拉煤系煤层层数多、厚度小、结构复杂和稳定性差。一般说来，虽各地含煤层层数不同，但总的层数较多可达4～40层（包括厚0.1 m的薄煤层）。煤层结构各地不一，变化较大，总的说来结构较简单，少数较复杂。较复杂煤层含夹矸1～2层，夹矸主要为炭质页岩、泥岩，厚度较小。煤层顶底板多为泥岩、炭质泥岩，少数为砂岩、粉砂岩。煤层稳定-不稳定，少数地区煤层向深部有增厚的的趋势，个别煤点（如拉龙贡第1煤层）向深部骤然变薄，由地表0.7 m向深部1 m左右变为0.03 m。煤层沿走向变化较大，多呈似层状及层状，少数为透镜状。

马查拉煤系在空间分布上表现出由北西向南东厚度逐渐变薄的特点。北西在青海杂多一带厚达2300～3100 m，向南在曲登以南骤减，直到夺依纳卡尖灭，使上泥盆统直接与煤系地层上部灰岩（以前所称的东风岭组）接触。

6 结论

图4 早石炭世马查拉煤系含煤层位变化Fig.4 Horizon change of Machala coal series of Early Carboniferous

马查拉煤田的含煤地层为早石炭世的马查拉组，早石炭世晚期、三江地区出现海水由南东向北西退却，复而又出现海水由北西向南东侵犯，在海退—海侵交替沉积中，沉积了西藏早石炭世的马查拉煤系。在时空上可见由南东向北西，煤层层位由下部逐渐上升到中部及上部，显示成煤期聚煤中心从南东向北西迁移的特点。属于大陆边缘坳陷型聚煤盆地；聚煤沉积环境为碎屑潮上带之泥炭沼泽。马查拉煤系后期受NW-SE向的他念他翁-澜沧江逆断层控制，破坏了煤系地层的完整性，对煤层的赋存、开采带来十分不利的影响。而在马查拉煤矿区内，煤系常在背斜核部断续出露，背斜两翼及枢纽鞍部为上三叠统地层；该背斜在南南东端被他念他翁-澜沧江逆断层所切断。

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