西黑山矿区西山窑组下段沉积环境与聚煤规律研究

论著西黑山矿区西山窑组下段沉积环境与聚煤规律研究冀应斌（江苏联合职业技术学院南京工程分院，江苏南京２１１１３５）摘要：以含煤层序地层学和高精度层序地层学的理论和技术方法为指导，通过钻井岩芯实际资料研究，较为详细的识别了西黑山矿区西山窑组下段煤层有三层，从上往下依次暂编为Ｂ６，Ｂ５，Ｂ４。分析得出西山窑组下段主要沉积相类型有辫状河、滨浅湖和泥炭沼泽，其沉积环境演化经历了冲积扇—河流—三角洲—湖泊的演化过程。最后，阐述西山窑组层序Ⅰ高位体系域的聚煤规律。对今后该地区找煤并开采具有一定指导意义。关健词：西山窑组；下段；沉积环境；聚煤规律；开采ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１１．１０．００５SedimentaryEnvironmentandCoalAccumulationofLowerSegmentofXishanyaoGroupofXiheishanMineJIYing-bin(NanjingEngineeringBranchJiangsuUnitedTechnicalInstitute,Nanjing,Jiangsu211135)Abstract:Accordingtotheadvancedtheoriesofcontinentalsequencestratigraphyandhigh-resolutionsequencestratigraphy,andbasedontheanalysisofplentifulcorematerials,weidentifiedthreelayersofcoalofXishanyaogroupfromtoptobottomandfoursedimentaryfacies:braidedriver,foreshoreshallowlakes,swampsandfloodplains.Finally,thecoalaccumulationisexplainedtobenefitthefuturecoalminingintheregion.Keywords:Xishanyaogroup;Lowersegment;Sedimentaryenvironment;Coalaccumulation;Mining以含煤层序地层学和高精度层序地层学的理论和技术方法为指导，综合利用钻井岩芯及分析测试等资料，以层序地层学、沉积学和煤岩学理论为指导，以层序地层学为基础，以沉积相和沉积体系为基础，以沉积学和煤岩学和煤岩化学分析测试技术为主要手段，对西山窑组下段典型砂砾岩体和厚煤层进行平面分析，重点探讨其聚煤规律与沉积环境，为今后找煤及开采提供一定参考。１区域地质概况勘探区地处准噶尔盆地东部北缘，克拉麦里山南麓山西山窑组下段沉积环境主要为辫状河沉积，包含泛滥平原、辫状河道、沼泽沉积。辫状河沉积体系成煤的条件是有限的，正在形成的辫状河体系对沼泽的形成和发育往往不利，但Ｈａｓｚｅｌｄｉｎｅ等（１９８０）认为：良好的煤层发育在辫状河废弃体系之上，即周期性出现的辫状河进入低能的滨岸地带，形成大面积的砂质辫状河平原、滨海平原，在这种体系上出现成煤条件［２］。研究表明，沼泽沉积环境主要是形成以加积为主的叠加样式，高位体系域和水进体系域变化不大，湖泛作用也表现为渐进的特点。该环境中应重点研究菱铁矿、菱锰矿层及透镜体的发育和分布规律，一个完整的准层序底部多为河道沉积或滨湖滩坝相，其上依次发育夹菱铁矿、菱锰矿层及透镜体的滨浅湖砂泥岩或泥炭沼泽相砂泥岩，向上是变深（或变浅）、变细的准层序，一系列这种类型的准层序叠加后，可能发育厚度不大的黄绿色、灰色、深灰色泥岩、页岩，其即为最大湖泛沉积，而其上又重复出现的一系列向上变深（浅）、变细的准层序组合，既为高位体系域的沉积［４］。在编录过程中也发现有夹菱铁矿、菱锰矿层及透镜体的泥岩（图１）。３聚煤规律３．１地层、煤层厚度及变化规律研究区西山窑组下段含可采煤层３层，暂编为Ｂ６－Ｂ４，总厚６．７０～２４．９０ｍ，平均厚度１５．８ｍ。地层总厚５３．３０～１２５．１０ｍ。煤层具分叉聚合，增厚变薄特征。说明沉积环境比较稳定。Ｂ６煤层主要富集在研究区的中部、东南部，及西［３］前一带，呈北西向分布，按传统观点，其大地构造位置在准噶尔地台东缘的槽台过渡带内。受沉积基底构造的控制，准噶尔大型中新生代聚煤盆地在其北东边缘形成一系列鼻状背斜和簸箕状向斜相间的裙边构造形态。在邻近区域，自北西向南东方向依次有奥塔乌克日什向斜、双井子—将军庙背斜、白砾滩向斜、西黑山背斜、北山煤窑向斜等。中新生代地层的基底为石炭系、二迭系，中新生代地层有三迭系、侏罗系、第三系、第四系。位于白砾滩簸箕状向斜的南西段，在研究区北侧该向斜两翼向北东方向收敛翘起，向南西方向撒开，它与西面、北面的双井子—将军庙背斜和东面的西黑山背斜，为连续的褶皱，构成准东北边缘裙边构造带的一部分。研究区地表全被石树沟群、独山子组、第四系地层占据，含煤的西山窑隐伏在垂深１００ｍ以下，属于构造简单的隐伏煤矿区。２沉积体系特征［１］［１］收稿日期：２０１１－０１－２４修回日期：２０１１－０２－１５作者简介：冀应斌（１９８４－），男，湖北宜昌籍，工学学士，助教，研究方向为矿产地质。13中国西部科技南部（图３）。２０１１年０４月（上旬）第１０卷第１０期总第２４３期发育区，砂岩体厚度较大，而上面的煤层较薄，甚至缺失，这可能是河流的冲刷作用影响到煤层的发育。３．２聚煤规律及其控制因素西山窑组沉积时期的聚煤作用几乎遍布整个盆地，且作用时间长，强度大，分布广，尤以盆地南部明显，早期地势平坦，覆水浅而广阔，河控三角洲发育，在广阔的湖缘，泛滥平原，常发育较稳定的泥炭沼泽，形成煤层多、厚、稳定；晚期随构造变动频繁及气候条件的变化，聚煤作用有所减弱［３］。西山窑组的聚煤作用在盆地南部表现为东强西弱，在北部有向东迁移的趋势。图３西黑山矿区西山窑组Ｂ６煤层累计等厚图图１西黑山矿区钻空单井相分析图图４西黑山矿区西山窑组Ｂ６－Ｂ４煤层横向沉积断面图图５图２西黑山矿区西山窑组Ｂ６－Ｂ５煤间砂砾岩体累计厚度等值线图西黑山矿区西山窑组Ｂ６－Ｂ４煤层纵向沉积断面图对研究区的西山窑组Ｂ６煤层累计等厚图（图３）与Ｂ６－Ｂ５煤间砂体累计厚度等值线图（图２）对比得出两者关系：①Ｂ６煤层与其下伏砂体在空间分布呈现互为消长的关系，砂体分布较少的区域，其上面Ｂ煤层的厚度较大，厚度大于５ｍ的煤层６大致沿砂体厚度小于３ｍ的砂体边缘分布或者说是厚度大于５ｍ的煤层几乎与厚度小于３ｍ的砂体分布相似。②造成这种规律的原因可能是由于在分流河道的边缘，始终处于潮湿低洼状态，并且河流常年为植物生长带来营养物质，造成植物的持续生长和泥炭沼泽的长期堆积，形成较厚的煤层。③而在砂体发育的地区，其上面的Ｂ６煤层厚度相对较薄，厚层砂体发育条带基本上与沿此线发育的薄煤条带相吻合，在辫状河道３．２．１聚煤规律本研究区西山窑组下段含三层煤：Ｂ６、Ｂ５、Ｂ４，聚煤环境主要为湖泊三角洲和泥炭沼泽体系，聚煤作用整体表现为西强东弱，南北强中弱，煤层厚度也表现为西厚东薄，西聚合东分叉，南北聚合中分叉。区内主要煤层为中厚—特厚煤层，煤层具分叉聚合，增厚变薄特征，总体属于较稳定煤层（图４、图５）。３．２．２控制因素（１）沉积环境控煤因素。煤层Ｂ６主要在洪泛平原的河流体系之上沼泽化成煤，形成煤层较厚、较稳定，其顶底板都发育了较厚的砂体。其它各煤层Ｂ５、Ｂ４都是在湖泊淤浅后沼泽化成煤的。（２）构造控煤因素。研究区为缓倾斜的向斜，构造类（下转第５２页）14中国西部科技２０１１年０４月（上旬）第１０卷第１０期总第２４３期落叶后采集。秋季采集的插穗要在湿沙层贮藏过冬，早春要勤检查，防止地温升高，插穗霉烂，３～４月份扦插，插前用ａｂｔ生根粉１００ｐｐｍ的溶液浸泡２小时效果较为理想。株行距２０～３０ｃｍ，每亩产苗量８０００株左右，当年苗高１．５ｍ左右。３苗期护育技术埋根或扦插至出苗前要适当浇水和松土，保持土壤湿裂，取出种子干藏，翌年４月在苗床上条播，种子发芽率为４０％～５０％。播前用３０℃温水浸种４小时，捞出晒干，与２～３倍于种子的湿沙均匀混合，进行催芽。约１０天后，有３０％的种子裂口时，即可播种。采用撒播或落水播法（低床灌水，将种子撒在水面上），播后覆一层细土。２．３嫁接育苗用黄金树或樟树作砧木，用腹接法接枝。嫁接时间掌握在春季，砧木刚刚萌动时进行。楸树顶芽萌芽力弱，为培养优良干形，移植密度应适当加大，对分枝角度大的竞争枝、粗壮枝要及时短截或疏剪，促进主梢生长。主干低矮，分枝过多的植株要从地面截干养根，重新培养主干。黄金树又名美国楸树、美国梓树，习性和栽培方法与楸树极为相似。２．４扦插育苗选择大树上的根蘖条和１年生苗干做种条，截成１５～２０ｃｍ，分级捆好。种条可在春季扦插前采集，也可于秋季润，防止土壤干旱板结，影响萌芽出土。苗木出齐后，及时灌一次透水，促使其生根。幼苗高１０ｃｍ左右时，及时除去多余的萌芽条，每个插穗上只留一个发育好、长势旺的萌芽。５月至７月中耕除草２～３次，结合中耕每次每亩追施尿素５～１０ｋｇ，氯化钾４～６ｋｇ，兑水浇施或趁雨天撒施。建圃时做好土壤处理，插条从健壮母树上采集，一般很少有病虫害发生，偶见楸螟发生，可用敌百虫、敌敌畏一类农药毒杀其成虫和孵幼虫。参考文献：（略）（上接第１４页）型为简单型。在向斜翼部及低洼带形三层煤即Ｂ６、Ｂ５、Ｂ４煤层，聚煤环境主要为滨浅湖泥炭沼泽沉积，聚煤作用整体表现为西强东弱，南北强中弱，煤层厚度也表现为西厚东薄，西部合并东部分叉，南北合并中部分叉。区内主要煤层为中厚－特厚煤层，煤层具分叉聚合、增厚变薄特征，总体属于较稳定煤层，聚煤规律主要受沉积环境、构造、古地理等因素控制。为勘探区今后开采提供一定的指导意义。参考文献：［１］吴明富．新疆准东煤田奇台县西黑山勘查区普查设计书［Ｍ］．乌鲁木齐：新疆地矿局第九地质大队，２００６．［２］刘豪，王英民，王媛．浅析准噶尔盆地侏罗系煤层在层序地层中的意义［Ｊ］．沉积学报，２００２．［３］李增学，魏久传，魏振岱等．含煤层序地层学［Ｍ］．北京：地质出版社，２０００．［４］鲍志东，刘凌，张冬玲等．准噶尔盆地侏罗系沉积体系纲要［Ｊ］．沉积学报，２００５．［５］魏久传，李增学，金秀昆．淮南煤田二叠系基准面旋回划分与煤聚集规律［Ｚ］．煤田地质与勘探，１９９９．［６］程保洲．山西晚古生代沉积环境与聚煤规律［Ｍ］．山西：山西科学技术出版社，１９９２．［７］李增学，魏久传，魏振岱．煤地质学［Ｍ］．北京：地质出版社，２００５：１９７～２００．［８］张泓等．中国西北侏罗纪含煤地层与聚煤规律［Ｍ］．北京：地质出版社，１９９８：１～３１７．［９］李思田等．沉积盆地分析基础与应用［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００４：１～４１０．成了富煤带，矿区南东及南西部形成的两个聚煤带，呈斜列状，展布方向与同沉积向斜轴一致。南东区域的沉降速度较大于北西区域，使得矿区南东部煤层分叉较严重。（３）古地理控煤因素。①盆地于印支运动后，趋向舒张弹性拉张而沉降，水体范围较三叠纪逐渐扩大，早侏罗世晚期达到最大程度，中侏罗世早期开始水退，在水退早期（Ｊ２ｘ）古气候温暖湿润，水量充沛，古松杉等高等植物生长繁盛，因而在适宜的古地理环境里如河流冲积扇洼地、扇前三角洲平原洼地、湖滨三角洲泛滥平原洼地等处，发育泥炭沼泽及强烈的聚煤作用，从而沉积了西山窑组含煤建造［４］。②研究区处于盆地东部，即克拉麦里山以南，地形复杂，早期湖水较浅，存在奇台—木垒隆起、三台隆起及帐篷沟隆起等。该区主要发育河流相，克拉麦里山前发育有冲积扇沉积，煤层较盆地其他部位较薄，且分层很严重。③该区西山窑组岩性主要为灰白色、灰绿色砂岩、粉砂岩、以及灰色、灰黑色泥岩及菱铁矿层，含可采煤层６层，可见植物化石，植物根土岩等。湖滨、及河流相广泛分布，且泥炭沼泽普遍发育，但该区主要以湖湾沉积为主。４结论（１）Ｂ６煤层与其下伏砂体在空间分布呈现互为消长的［４］关系，造成这种规律的原因可能是由于在分流河道的边缘，始终处于潮湿低洼状态，并且河流常年为植物的生长带来营养物质，造成植物的持续生长和泥炭沼泽的长期堆积，形成较厚的煤层。（２）西黑山矿区西山窑组下段域含52