湖南省牛马司矿区水井头煤矿沉积相与沉积旋回分析

摘 要：湖南省牛马司矿区处于扬子地块和华夏地块的加里东拼合带内，属湘中坳陷区内的湘桂盆地，分别受特底斯构造域和太平洋构造域多期次运动的叠加与改造。中新生代大地构造演化持续受到古亚洲大陆和库拉-太平洋板块的共同作用及古陆壳板块的拼贴作用的联合影响，区内形成各种成煤期后的定向性构造并对区内原有构造体系进行改造，其中新生代以来，由于地台的强烈上升，导致研究区沉积方式由海相沉积转为内陆盆地沉积[ 1 ]。

关键词：沉积相；水井头煤矿

1 矿山沉积相分析

“沉积相”是古代沉积环境的物质表现，对沉积体系的研究通常是以沉积相（及相序结构）和沉积单元在纵向上的研究为基础进行的。所以说沉积相的研究应该与层序地层学紧密结合起来。另一方面，在现代沉积学理论上来说，沉积相的研究又必須以沉积体系研究作为背景进行[ 2 ]。

研究区总体上属于以下古生界变质岩为基底而发展起来的碳酸盐岩为主体夹碎屑岩的准台地型坳陷沉积区，经过陆壳的抬升和海退作用从而形成滨海-陆相碎屑岩和煤系。借鉴前人的沉积相划分方案与矿区区域地质研究资料，并结合矿山岩性和钻孔资料等信息，对矿山地层自下而上所代表沉积相情况所述如下：

1.1 龙潭组（P2l）

龙潭组总体上为一套砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层的岩性组合。

龙潭组下段（不含煤段）主要为暗色薄层粉砂质泥岩与泥岩，具微细水平粒序层理，矿区内局部可见植物化石碎片，属于前三角洲亚相。

龙潭组中段下部位于含煤段的底部，主要由暗色似层状细粒砂岩与砂质泥岩组成，含黏土，发育水平层理和槽状层理，局部可见黄铁矿与植物化石，属于三角洲前缘亚相。

龙潭组中段主要由黄褐色-青灰色薄层状砂质泥岩-细砂岩组成，砂质成分增多，粒度较下段粗，具斜层理与交错层理，夹少量有机质黑色泥岩与煤炭细层，局部可见植物化石碎片，属于三角洲平原-河道亚相。

龙潭组上段（含煤段）主要由灰黑色-灰白色中-厚层中细粒砂岩、砂质泥岩及煤层组成，共含煤层7层，发育水平层理与斜层理，有较多植物化石与双壳类化石、含黄铁矿，属于三角洲-滨海相。就龙潭组地层层序所反映的信息而言，总体上属于三角洲沉积环境，属海退序列。

1.2 大隆组（P2d）

由于“东吴运动”对研究区的影响，使得在龙潭组沉积晚期发生海侵，形成海侵岩系-大隆组。大隆组下部为黑色硅质灰岩及燧石层夹薄层钙质泥岩，底部有1～2层泥灰岩，属于斜坡——深海沉积。大隆组上部为黑色薄层状硅质灰岩夹黑色泥岩与炭质泥岩，属浅海-滨浅海沉积。就大隆组地层层序所反映的信息而言，属海退序列。

1.3 大冶组（T1dy）

由于“印支运动”对研究区的破坏，使得研究区只保留了下三叠统大冶组的地层。大冶组依岩性分为上、中、下三层。上部为灰黑色厚层状泥灰岩，夹有青灰色灰岩及薄层灰岩，属半闭塞台地相。中部由灰白色灰岩和灰黑色泥灰岩组成，含有黄铁矿斑晶及丰富的动物化石假髻蛤、蛇菊石等，属半闭塞--开阔台地相。底板为灰黑色薄层状泥灰岩夹硅质灰岩，产动物化石假髻蛤、蛇菊石等，属开阔台地相。就大冶组地层层序所反映的信息而言，属海退序列。

1.4 下古近纪（E1）

研究区内下古近纪地层超覆于二叠系、三叠系地层之上，以砾岩、砂岩、砂质泥岩及泥灰岩为主，呈紫红色，故称“红层”。 研究区内可以发现的下古近纪红层，根据岩性特征由上至下可分为五层，1-4层主要岩性为泥灰岩，颜色变化较大，均呈薄层状，夹薄层石膏（4层底部石膏有明显纤维化现象），属干旱条件下的内陆盆地相。从4层向下含砂量开始增加，直至转变为5层的杂色砾岩。5层主要岩性为杂色棱角状砾岩，砾石成分为以钙质胶结的灰岩、硅质灰岩和砂岩组合，砾石分选性差，由此说明其接近碳酸盐岩源地，应属内陆盆地外围的洪积扇前缘相。

2 矿山沉积旋回分析

矿区含煤地层龙潭组总体上为三角洲沉积环境，其上段顶部为过渡至滨海沉积环境。在煤层化学特征分析中发现，主采1煤层（位于龙潭组上段顶部）为富硫至高硫煤，含过多黄铁矿，是海水入侵的指示矿物[ 3 ]。

矿区内龙潭组地层厚度上厚下薄，矿物粒序呈上粗下细的特征，属海退序列，地层层序律反映了沉积时期内海平面持续下降，整个沉积体系在不断进积，但此时沉积平面始终处于海平面之上。龙潭组上段顶部地层信息反映出“东吴运动”对矿区的影响—华夏地块的抬升导致该时期内海水开始入侵研究区。

大隆组地层整体为一套浅海-深海间过渡沉积环境下形成的硅质灰岩夹泥岩组合，上部为浅水灰岩，下部为深水灰岩，反映了沉积期间海水的逐渐退出研究区，但沉积界面一直处于海平面之下。“印之运动”对研究区地层的作用表现在使该运动之前沉积下来的地层受到强烈变形，并使得研究区内三叠纪地层只保留下了大冶组的地层。

大冶组整体上属于一套碳酸盐岩台地沉积环境下形成的灰岩夹泥灰岩的组合，上部为浅水灰岩，下部为较深水灰岩，属海退序列，沉积界面始终处于海平面之下，海水深度较下部龙潭组沉积环境来说更浅。新生代以来，由于扬子地台的强烈上升，研究区沉积方式开始由海相沉积转变为内陆盆地沉积。

下古近纪地层为一套超覆于三叠纪地层之上，在内陆盆地外围洪积扇前缘沉积环境下形成的，以砾岩为主、砂岩次之的岩性组合，反映了此时海水已经退出研究区，开始接受陆相碎屑物源的供给[ 4 ]。

3 结论

二叠纪早期的研究区，一直处于三角洲沉积环境，发育海退序列的龙潭组地层。经“东吴运动”，海水侵入研究区，随后在海相沉积环境下形成大隆组岩系，但区内海水处于持续退出状态。三叠纪时期，区内已处于碳酸盐台地沉积环境，发育一套海退序列的大冶组。新生代以来，由于扬子地台的抬升，海水退出研究区，接受陆相碎屑物源的供给，形成一套内陆盆地边缘的洪积扇前缘沉积体系。

参考文献：

[1] 韩九曦，李玉嵩.全球煤矿资源潜力分析研究[J].煤炭技术，2014，01：1-3.

[2] 唐卫国，蒋星祥，汤亚平.湖南煤炭资源开发利用现状与对策[J].中国矿业，2012，01：44-47.

作者简介：代杰（1993-），男，汉族，四川乐山夹江县人，本科，研究方向：资源勘查工程（固体矿产）。