河北省张北县公会一带聚煤条件探讨

刘雪银，杨恒学

(河北省地矿局 第三地质大队，河北　张家口　075000)



·专题综述·

河北省张北县公会一带聚煤条件探讨

刘雪银，杨恒学

(河北省地矿局 第三地质大队，河北张家口075000)

摘要为了带动当地经济，提高河北省煤炭资源储量，对张北公会一带成煤机制进行了研究。主要通过野外踏勘、激电测量、二维地震、钻探、测井、化学分析等手段，特别是二维地震结合钻探的技术手段，对该区的断裂构造、煤层赋存层位、水文地质环境、古地理环境等进行清晰的认识。张北公会煤矿为一断陷型沉积盆地，形成于白垩系青石砬组(K1q)，半干旱-半湿润气候条件，有利于有机物的保存。湖泛作用，形成张北公会煤层薄-中厚、层多的煤层特征。

关键词聚煤盆地；古气候特征；古地理特征；二维地震；褐煤

1研究区地质特征

1.1大地构造

研究区位于华北地台内蒙地轴西南部，土城子台拱(Ⅲ级构造单元)的张北台凹(Ⅳ及构造单元)，尚义—平泉深大断裂北侧，本区处于南部的尚义—赤城深断裂与北部的康保—赤峰深断裂中间地带，东侧受张北—高山堡大断裂控制(卫片解译断裂构造)，形成了较大规模的凹陷，凹陷中在地应力的作用下形成了一系列(Ⅴ级构造单元)凸起和凹陷，研究区就位于Ⅴ级构造单元的二泉井凸起与二台凹陷交界处。由于地壳差异性继承运动，表现为部分地体上升和另一部分地体下降的隆起或凹陷，在一定条件下形成了聚煤盆地。

1.2地层

研究区内主要地层有：深部钻孔揭露地层为太古界红旗营子群、中生界白垩系下统青石砬组；新生界第三系上新统张北组以及第四系全新统四套地层。

1) 太古界红旗营子群(Arh).

研究区地层由老到新发育为太古界红旗营子群(Arh)，此为聚煤盆地基底地层，研究区由3个钻孔揭露，分布在该区的西部及东南，揭露深度在900～1 030 m，主要岩性为灰白色、灰黑色含石榴石黑云母斜长片麻岩，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。

2) 中生界白垩系下统青石砬组(K1q).

研究区内含煤岩系为中生界白垩系下统青石砬组地层，共分上、下两个岩性段。下段为不含煤岩段，以灰色砂质泥岩、灰绿色泥岩、浅灰色砂砾岩为主，次为中细粒及粉砂粒级地层，未见煤层，仅局部含炭。上段为含煤岩段，以灰色砂质泥岩、浅灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、灰黑色炭质泥岩和煤为主，少量灰绿色含砾泥岩。

3) 上新统(张北组N2Z).

分布于研究区西北郭家村一带及东南部的洗马房—阎油房村一带，出露面积约37 km2.主要由中粗粒玄武岩及气孔状玄武岩夹红色黏土层组成。厚度30.92～155.52 m，平均厚度74.16 m.

4) 第四系全新统(Q4).

广泛分布于全区，主要由冲洪积、湖积、残积的砂砾石、砂质黏土、细砂、含砂淤泥以及耕植土等组成。厚度1.5～6.9 m，平均厚度3.85 m.

2聚煤条件

2.1古地理特征

据地震资料，聚煤盆地呈东西向展布，南北两侧盆地边缘古地形较为规则，中心地带有多个洼陷区和相对隆起区。沉积中心最低位置位于横24线与横28线之间的小土城以东地段，海拔标高为-20 m,最高位置位于横8线ZK0308孔附近，海拔标高为170 m,其他地段均在海拔30～100 m.

图1　张北公会一带白垩系岩相古地理图

1) 聚煤盆地类型。从煤系基底等高线图及地震时间剖面上看，盆地南缘为一类似追踪断裂(DF1)所控制，聚煤盆地北边界以煤层冲刷带边界为界，从而推断为断陷型沉积盆地(见图1). 2) 聚煤盆地形态。根据钻探实际控制及地震勘探成果解释成果显示，盆地东西长14 km，南北宽2.4～4.7 km，为近东西走向，且中间低、南北高，大体成哑铃形展布的构造特征东部盆地边缘未控制，有向东继续延伸迹象.

2.2古气候特征

研究区孢粉化验显示：相应时代为中生代早白垩世欧特里期至巴列姆期(Hauterivian—Barremian)，层位上与辽西的沙海组、海拉尔盆地的扎赉诺尔群大磨拐河组、二连盆地的巴彦花群赛汉塔拉组下部相当。对应本研究区煤系时代为中生代白垩纪早世青石砬期沉积环境(见图2).

图2　古气候对煤层的影响示意图

1) 从研究区煤层对比可以看出，下煤岩组主要为11、13号煤层，共12层煤，煤层厚度一般在1.5～8.0 m.该段煤层为煤岩段的最底部，结构为简单的薄煤层-中厚煤层，煤岩层中含化石孢粉较丰富，反映出当时为温暖、潮湿-半潮湿的气候环境，由于降水较丰富，蒸发作用对湖平面的变化较小，湖泛作用后环境变化不大，水体较深，煤盆地扩张，有利于有机物的保存。从13煤层开始湖泛，到11号则达到最大，形成了厚度较厚、范围较大的煤层。属河流—湖泊三角洲相为主的沉积环境。

2) 上煤岩组主要为1、3、5、7、9号煤层，共18层煤，其中可采煤层5层，结构主要为简单的薄煤层与少量的中厚煤层，但从煤厚、分布范围都不及下煤岩组(除3、5煤层)。此时反映出当时应为半干旱-半湿润气候环境，降水量少。湖泛作用后由于沉积物的充填作用，降水少，湖水蒸发作用导致湖平面变化比较大。因此，湖泛作用后环境改变，水体变浅，煤盆地消减，湖水易受到外界干扰，不利于有机物的保存，一次次的湖泛作用，形成了厚度薄、层数多的煤层。但从3、5煤层的分布范围及厚度变化可以看出，在此时又经过一次湿润-半湿润环境变化，形成厚且范围较大的煤层。属河流—湖泊三角洲相为主的沉积环境。

此后，地壳剧烈上升，盆地中水体退出，再没有接受沉积，盆地随之逐渐退化消亡，直至燕山运动结束。取而代之的是喜马拉雅运动，地壳运动转变为以上升为主，此时表现为缺氧环境，沉积了以第三系为代表的红色砂岩、砾岩为主的河流相沉积建造，盆地内仅局部见有白垩纪晚世沉积(ZK4-1孔中见到南天门组)，其他地段未见有该套沉积，因此，推断盆地消亡时间为早白垩世晚期(见图3).

3结论

1) 张北公会煤矿以褐煤为主，表现出一种半潮湿-半干旱气候环境，TiO2/K2O元素比值为0.45，显示出了一种半蒸发的气候特征。化石孢粉显示，当时环境为浅水环境。

2) 张北公会煤矿为一断陷型沉积盆地，为有机物的沉积提供了有利条件，半潮湿-半干旱气候条件控制了湖平面的变化，形成了张北公会厚度薄-中厚、层数多的煤层沉积特征。

图3　盆地演化示意图

参考文献

[1]石来生.河北省张北县公会一带煤炭地质详查报告[R].张家口：河北省地矿局第三地质大队，2012.

[2]魏焕成，徐智彬，黄立华.煤资源地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2007：116-120.

Discussion on Coal Accumulation Conditions in the Area of Zhangbei County Gonghui Hebei Province

LIU Xueyin, YANG Hengxue

AbstractIn order to boost the local economy and improve the coal resources reserves of Hebei province, the coal-forming mechanism in Zhangbei Gonghui area is studied. Mainly by means of field reconnaissance, polarization measurement, 2D seismic, drilling, logging and chemical analysis, especially the technological means of 2D seismic combines with drilling, clear understandings of the fracture structure, coal seam occurrence horizon, hydrological and geological environment, ancient geographical environment are got. Zhangbei Gonghui coal mine as a rift sedimentary basin, formed in the Cretaceous Bluestone La formation (K1q), semi arid and semi humid climate conditions is conducive to the preservation of organic matter. Lake flooding role forms the coal seam characteristics of thin to medium and many layers.

Key wordsCoal accumulating basin; Ancient climatic characteristics; Ancient geographical features; 2D seismic; Lignite

中图分类号：[TD15]

文献标识码：A

文章编号：1672-0652(2016)01-0054-03

作者简介：刘雪银(1986—)，女，河北永清人，2010年毕业于石家庄经济学院，助理工程师，主要从事矿产地质工作(E-mail)526680812@qq.com

收稿日期：2015-10-24