禹谟普查区含煤地层岩相及沉积环境分析

张廷学

（贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵州贵阳550009）

1 地质概况

禹谟普查区处于贵州省金沙县南部和黔西县北部，勘查面积258.72km2，在勘查区依据钻孔揭露的地层，自下而上把该勘查区划分为：下部二叠系中统茅口组；中部二叠系上统龙潭组和长兴组；上部三叠系下统夜郎组和茅草铺组和三叠系中统松子坎组、狮子山组及第四系。

勘查区的含煤地层归属二叠系上统龙潭组，地层总厚度97.53～131.52m，平均值111.12m；含煤8～16层，含煤总厚5.31～14.60m，平均值为11.19m，含煤系数10.07%；含可采煤层5层（4、7、9、13、15），可采煤层总厚度2.67～10.36m，平均值6.96m，可采含煤系数为6.26%。其中9号煤属于全区可采，4号煤、7号煤和15号煤属于大部可采，13号煤属于局部可采。4号煤为中高硫煤，7、9号煤为中硫煤，13号煤为中硫煤，15号煤为高硫煤。

2 龙潭组岩相及沉积特征

勘查区龙潭组含煤地层隶属海陆过渡相沉积，主要沉积相有潮坪相、泻湖相、前三角洲相、三角洲前缘、三角洲平原、砂洲砂坝相和沼泽及泥炭沼泽相。

按垂直层序的剖面，把勘查区主要划分2类岩相组合（图1），含煤底界至B2底部划为潮坪相沉积环境，沉积相以潮坪相、沼泽相及泥炭沼泽相为主，其次泻湖相。该类沉积相中，因煤层受海水影响，故煤层硫分为中高硫至高硫，煤层通常连续性较差，且多见分叉、合并、尖灭和冲刷充填现象，局部分布复杂的煤组，在该类沉积相中以9、15号煤层为较稳定的大部可采煤层，以13煤层为不稳定的局部可采煤层；B2底界至长兴组底界划为三角洲沉积环境，具体分为前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原3个亚类。因受海水影响相对较少，故煤层的硫分比下部潮坪相偏低；煤层的连续性比下部潮坪相较好，煤层较少分叉，厚度较稳定的大部可采（4、7号煤）和全区可采煤层（9号煤）。

2.1 潮坪相—泻湖相

2.1.1 潮坪相

该勘查区隶属进积型碎屑潮坪相中的潮间带沉积，自下而上可以划分为潮下带砂质沉积、潮间带的砂泥混合沉积和潮上带的泥质沉积。

由海向内陆方向，可划分为砂坪、砂泥混合坪和泥坪3个部分。层理为潮汐层理，岩性整体呈正粒序。在本勘查区因地壳的升降或者海平面升降变化，砂坪、砂泥混合坪和泥坪3个亚相在一个沉积旋回中常常不完整，见图2。从图2中可以看出，一个旋回中视电阻率曲线以渐变式为主，一般底部电阻率值较大，向上逐渐变小，呈钟形变化，曲线光滑程度属于略带弧形的小锯齿状。

图1 禹谟井田综合柱状图

砂坪位于低潮线附近，水动力能量较强，岩层多数是细砂岩和粉砂岩沉积，其沉积构造在本勘查区以小型楔状交错层理和羽状交错层理为特征，偶见冲刺充填构造。分选性和磨圆度通常较好，且产较多动物化石碎片。

混合坪由薄层的砂泥互层组成，其沉积构造在本勘查区以透镜状层理、脉状层理、波状层理和砂泥互层水平层理为特征，生物扰动现象常见，因生物扰动的破坏，故原生层理多表现为链状或者云朵状。

泥坪位于高潮线附近，水动力能量很弱，沉积物主要为泥岩或者粘土，在勘查区以水平纹理或块状层理为特征，常见泥裂，产少量植物根茎和植物碎片化石。

潮坪相下伏通常是泻湖相沉积环境。

2.1.2 泻湖相

泻湖是障壁岛后在低潮时还充满海水的浅水盆地，在潮坪逐渐填积变浅的过程中，潮坪的分布范围逐渐扩大，最终潮坪完全占据原先的泻湖区域，故泻湖充填层序通常是以下部的泻湖沉积过渡到上部的潮坪沉积。

依据本勘查区泻湖垂直层序特征，从下自上划分为深水泻湖和泻湖滨岸带沉积，见图3，从图3可以看出，岩性粒度方面表现为，由细到粗的逆粒序，视电阻率曲线以渐变式为主，一般底部电阻率值较小，向上逐渐变大，呈漏斗形变化，曲线光滑程度属于小锯齿状。

在深水泻湖相沉积环境中，以钙质泥岩和粉砂质泥岩为，以水平层理为主，有时层理不明显，常见薄层菱铁矿结核和星散状黄铁矿，亦见透镜状或者薄层石灰岩发育。产大量的腕足类和瓣鳃类动物化石。

在泻湖滨岸带沉积环境中，灰色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩占据大多数，沉积构造有波状层理，产少量植物化石和动物化石。

2.2 三角洲沉积

2.2.1 前三角洲及三角洲前缘相

前三角洲主要包含深灰色泥岩或粉砂质泥岩，以发育水平纹理和块状层理为主，缓波状层理和透镜状层理次之，因微生物的作用，沉积薄层状菱铁矿和大量星散状黄铁矿，产少量海生动物化石。

三角洲前缘相呈环带状分布在三角洲平原向海洋一侧，是三角洲的水下部分。

划分为远砂坝和河口砂坝。

远砂坝是河口砂坝和远砂坝在海水的作用下从新分布而形成，主要含泥岩和泥质粉砂岩，具水平互层层理和缓波状层理，其中砂质纯净，分选性较好，产植物碎片。

河口砂坝是三角洲相中沉积砂子最多之地，沉积颗粒较远砂坝粗，因波浪的筛选作用，常常河口砂坝的顶部砂质较纯净。河口砂坝中粉砂岩和细砂岩占多数，发育槽状交错层理和楔状交错层理；其形态在平面上多呈长轴方向和河流平行的椭圆形，垂直剖面上呈近对称的双凸透镜。

从前三角洲至三角洲前缘顶部，岩层的粒度变化细至粗，呈逆粒序（图4），从图4中可以看出，视电阻率曲线以渐变式为主，一般底部电阻率值较小，向上逐渐变大，呈漏斗形变化，曲线光滑程度属于小锯齿状。

2.2.2 三角洲平原相

勘查区划分为分流河道和泛滥平原亚相。

分流河道沉积主要以细砂岩及粉砂岩为主，自下而上变细的正粒序，砂体的形态垂直剖面上呈透镜状，中部最粗最厚，两端变细变薄，泥质增加。底部常见侵蚀、切割下部岩层现象，侵蚀面上常见泥砾滞留物沉积，产少量植物茎干化石。向上为大型交错层理，产少量植物碎片化石。

泛滥平原沉积划分为天然堤、决口扇、沼泽及泥炭沼泽、湖泊和分流间湾等沉积亚相。

天然堤——以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，具波状层理、水平层理，含炭屑及小植物茎干，有时夹镜煤条带和菱铁质结核。

决口扇——粒度由近至远逐渐变细，由细砂岩—粉砂岩—泥质粉砂岩。决口扇沉积是造成煤层分叉的重要原因。

湖泊——位于沼泽区的低凹地带，以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，夹条带状菱铁岩，具水平纹理，含较完整的植物化石。垂向上过渡为沼泽-泥炭沼泽沉积之下。

分流间湾——为分流河道之间凹陷地段的水下部分，其前后分别与海、陆相连，以泥质粉砂岩、泥岩为主，夹菱铁岩薄层或透镜体，具脉状、透镜状层理及生物扰动构造，含体小壳薄之半咸水动物化石。

在勘查区中，三角洲平原相岩层的粒度变化总体呈现由粗到细的正粒序（图5），从图5中可以看出，视电阻率曲线以渐变式为主，一般底部电阻率值较大，向上逐渐变小，呈钟形变化，曲线光滑程度略显光滑。

3 沼泽及泥炭沼泽沉积相

广泛发育于分流河道两侧的洼地、废弃河道、决口扇、湖泊及分流间湾之上。由团块状产植物根化石的泥岩、粉砂质泥岩与炭质泥岩、煤层组成，常含瘤状、透镜状及蠕虫状黄铁矿及菱铁质结核。

4 结论

通过对该勘查区含煤地层沉积环境的研究，得出以下结论：

（1）该勘查区主要可采煤层发育于分流河道间的泛滥盆地、支流间湾、废弃河道及潮坪沉积环境。

（2）成煤期的具体微沉积环境变化，如海平面升降、地壳的沉降、地质构造对聚煤盆地形态变化及成煤后河道改道对煤层冲刷等因素，对该勘查区煤层分布和厚度变化规律起主导的控制作用。

[1] 贵州省煤田地质局.贵州晚二叠世含煤地层沉积环境与聚煤规律[R].贵州省煤田地质局,1994.

[2] 陈钟惠.煤和含煤岩系沉积环境[M].武汉:中国地质大学出版社,1987.

[3] 贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心.贵州省金沙县禹谟煤炭整装勘查报告[R].2015.