贵州某煤矿地质特征及沉积相分析

董卓锋

摘要：煤矿位于扬子陆块西南部内的黔北台隆毕节北东向构造变形区的北东部次级构造单元。区域出露地层自老至新为南华系-志留系及二叠系-侏罗系和第四系。区域主体构造呈北西向展布，主要为仁怀背斜、长岗向斜及娄山背斜。煤矿含煤层位为二叠系龙潭组，煤层大部可采、局部可采并能在区内进行对比的煤层有5层，区域从中二叠世至早侏罗沉积演化表现为一个海侵逐渐扩大的发展趋势，至早二叠世海侵范围最大。在整个海侵过程中，曾出现多次的海侵、海退的交替。表现为沉积间断及凝缩层的多次出现及陆源碎屑沉积与碳酸盐沉积的多次交替。沉积演化与黔中隆起的发展密切相关。

关键词：向斜褶皱；煤矿；龙潭组；沉积环境；仁怀地区；贵州省

煤矿区位于贵州省北部遵义县、仁怀市境内，地处云贵高原偏东北斜坡地段，北与四川盆地南缘斜坡毗邻。区内总体地势北部高，南部低，一般标高为900m～1200m，最大标高1561.7m，最低标高510m左右，最大高差1051.7m，一般高差在200m～300m。属中中山切割碳酸盐岩岩溶地貌及碎屑岩侵蚀地貌。

目前在该区内矿业开发主要以煤炭为主，其次为硫铁矿，煤矿生产规模以小型为主，个别为中型。区内分布有14个煤矿采矿权，1个硫铁矿采矿权。通过野外地质考察和区域资料总结，对该煤矿进行较为系统的地质及含煤岩系特征及沉积相研究，旨在深入了解贵州含煤岩系时空分布及岩相古地理变迁，对于区域的煤资源远景规划具有重要意义。

1.区域地质背景

除黔东南以外，贵州大部属扬子淮地台。面积约15×104km²，分布广泛，矿区位于贵州省北部遵义县、仁怀市境内，大地构造位置属于扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造带。

矿区周边区域内出露地层自老至新为南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系和第四系。其中，缺失泥盆系及石炭系，以二叠系、三叠系分布较广，奥陶系、志留系次之，南华系、震旦系、寒武系仅见于背斜的核部地带。二叠系上统龙潭组为区域含煤岩系，煤系中含较稳定可采、局部可采煤层3层～4层。

区域内主体构造线呈北西向展布，主要构造为仁怀背斜、长岗向斜及娄山背斜。背、向斜褶皱构造中均发育有次级的背、向斜褶皱而构成复式褶皱构造，且总体上具有较明显的旋扭特征。次为在褶皱轴部地带发育与褶皱轴向同组向的高角度正、逆断层。

区内除煤矿外，尚有黄铁矿、磷矿、石灰岩、白云岩等矿产的产出。其中，具有工业价值的矿种主要为煤、硫铁矿。煤矿主要分布于下石炭统九架炉组、上二叠统龙潭组、下侏罗统香溪组地层中，以龙潭组为主。龙潭组煤类均为无烟煤，在县西部山盆、芝麻、平正、枫香、泮水等乡镇范围内。

2.矿区地质特征

矿区内出露地层从老至新为中二叠统茅口组（P：m），上二叠统龙潭组（P₃l）、长兴组（P₂c）；下三叠统夜郎组（T₁v）、茅草铺组（T₁m），中三叠统松子坎组（T₂s），中三叠统狮子山组（T₂sh），上三叠统沙镇溪组（T₃s）；下侏罗统香溪组（J₁x）及第四系（Q）。

断裂构造发育于勘查区南部，总体走向北东，倾向北西，倾角70°左右，主要切错地层为茅草铺组。据两盘层地分析，为正断层，地层断距20m～100m左右（总体从北东往南西减小）。

矿区内主要构造为长岗向斜褶皱构造，次为沿向斜轴部附近地带发育的F1、F2断层构造。

3.含煤层特征

矿区内含煤地层上二叠统龙潭组，为灰色、深灰色、黑色薄层、中厚层状粉沙岩、沙岩、泥质粉沙岩、泥质沙岩、钙质沙岩、黏土岩及碳质黏土岩、煤层及煤线等组成，含腕足类化石及植物根茎化石。根据工程揭露，勘查区内有可采煤层、局部可采煤层5层。根据以往地质成果资料，矿区内共（伴）生矿产主要为硫铁矿、煤层气。

4.沉积环境

从中元古宙至今的地史时期，贵州地壳经历了多次构造运动，造成了较为复杂的地质构造景观（格局）。贵州跨越扬子地块和华南早古生代褶皱带两个一级大地构造单元。扬子地块内，可按盖层性质的不同，分为三个二级单元。对盖层在某些地质时期分化较清楚的黔北台隆，尚可分为两个三级单元。

扬子地块依其形变特征的不同又分为毕节北东向构造、凤冈北北东向构造、威宁北西向构造、贵定南北向构造、望谟北西向构造等五个变形区。卷入华南早古生代褶皱带的主要是贵州的东南部。古环境由海洋转化为陆地，沉积物由海相深水碎屑岩演化为陆相红色碎屑，沉积类型由海相活动性组合演化为陆相活动性组合。

沉积相分析目前主要依据沉积学、古生物化石、地球物理和地球化学四大类标志进行。不同的沉积相标志具有相应的沉积环境意义，结合地层特征，依据沉积学标志、古生物学标志，判断和划分沉积相类型，进行沉积体系划分。

矿区内出露岩性以碳酸盐岩和砂岩为主，根據矿区出露地层岩相特征，初步推测区内出露地层沉积环境主要为海陆过渡相沉积。

茅口组（P₂m）内主要出露灰色白云岩、白云化亮-泥晶生物屑灰岩、生物（藻、蜓）灰岩，推断是在还原一强还原环境下沉积，灰岩属碳酸盐，推测该期沉积环境为海相沉积。

龙潭组（P₂l）主要由灰、黄灰、褐灰色粉沙岩、细沙岩、粉沙质泥岩和泥岩组成，夹灰岩0层～7层，含煤1层～23层，其中可采5层。区内总的变化趋势是：由西向南东，碎屑粒度逐渐变细，海相砂泥岩层或灰岩夹层增多和变厚，含煤性逐渐变差，由近陆相向典型海陆交互相和近海沉积相过渡，发育波痕构造。区内龙潭组富含植物和动物化石，在采集的龙潭组地层岩石标本中，蜓类最为多见。龙潭组地层沉积环境为海陆过渡相。

长兴组（P₂e）发育于本区东部，向西与汪家寨组呈逐渐过渡关系，两者分界大致在黔西一清池一线。以灰、深灰色中厚层一厚层状灰岩、燧石灰岩为主，下部夹泥岩、砂质泥岩和粉砂岩；含煤0层～3层，多为薄煤或煤线，无可采煤层；顶部时夹钙质泥岩。为一套纯海相沉积，化石以蜓、腕足类为主。

夜郎组（T₁v）主要由灰色薄层黏土岩、灰色薄至中厚层泥晶灰岩夹泥质灰岩，就形成机理而言，黏土岩属于陆源碎屑沉积岩，组内灰岩具明显的海相沉积特征，本组属海陆过渡相沉积，沉积环境为滨岸泻湖、潮坪沉积。

茅草铺组（T₁m）主要岩性由局限海台地蒸发相灰岩及白云岩、角砾白云岩组成两大海退旋回层。生物稀少，以双壳类为主。属局限台地海相沉积环境。

松子坎组（T2s）、狮子山组（T3sh）地层出露岩性大致相同，均为灰色中厚层白云岩夹黏土岩，与茅口组（P2m）类似，同为海相沉积。

上三叠统沙镇溪组（T3s）主要岩性由灰黄色中至细粒岩屑石英沙岩，夹泥质粉沙岩，顶部为灰色黏土岩夹煤线。交错层理发育，多见植物化石，推测沉积环境为海陆过渡相上三角洲平原沉积。

香溪组（J₁x）主要岩性为紫红色薄-中厚层黏土岩、砂岩、石英砂岩，层内以砂岩为主，出露较多，为海相深水盆地沉积环境。

总体上看，从中二叠世至早侏罗，仁怀长冈地区沉积演化表现为一个海侵逐渐扩大的发展趋势，至早二叠世海侵范围最大。在整个海侵过程中，曾出现多次的海侵、海退的交替。表现为沉积间断及凝缩层的多次出现及陆源碎屑沉积与碳酸盐沉积的多次交替。