论文部分内容阅读
摘 要：针对吉林省万宝盆地红旗组成煤环境进行了分析。
关键词：万宝盆地；红旗组；岩相古地理；成煤环境；控煤因素
1 地质情况
万宝煤田是吉林省西部大兴安岭山区早、中侏罗世煤田之一，万宝煤矿是其中的一个聚煤盆地。
万宝煤田包括红旗组和万宝组两个含煤地层，均属陆相含煤建造。红旗组分布面积较小，万宝组沉积范围较大，二者分布范围不一致。所含化石亦有较大差别，表示早、中侏罗世之间存在构造变动和一定的沉积间断。
万宝煤田形成于断裂坳陷聚煤盆地，红旗组含煤岩系沉积于早侏罗世，分布局限，浅变质的上古生界构成盆地基底。万宝组不整合于红旗组之上，由于后期构造变动，在红旗矿区内，晚侏罗世桂林组不整合复覆于红旗组之上，其间缺失万宝组、巨宝组、付家洼子组等地层。
红旗含煤岩系保留地层厚度约750米，主要为内陆湖相含煤沉积，煤层赋存于中段，层数较多（有20多个分层），均为薄——中厚煤层，属中——富灰、特低硫的瘦贫煤。
2 岩性、含煤特征
本区红旗组沉积岩性组合具有鲜明的特点，整个煤系从上至下以粉砂岩、泥岩等细粒沉积为主，煤层层数多，炭质含量较高，煤系呈现灰黑至灰的色调，各种粒级砂岩和砾岩含量较少，且局限于煤系的底部和上部。主要煤层赋存于中部，比较稳定，分岔尖灭现象不很明显。（图1）
根据岩性差别，可划分为三个岩段，从下至上为砂砾岩段；主要含煤段和粉砂岩、砂砾岩段（图2）。
红旗组不整合于早侏罗世火山岩之上。砂砾岩段位于红旗组下部，厚235米左右，以粗粒、色浅和含煤性差为特征。主要为浅灰色，以细砾岩和中、粗砂岩交互为主，夹少量薄层粉砂岩、细砂岩。
主要含煤段包括3煤组至5煤组全部开采层在内的段落，厚120-145米左右，宏观特征为深色、细粒、多煤层等，其中泥岩、粉砂岩含量较高，富含大量完好的植物化石及炭质碎屑。
粉砂岩、砂砾岩段位于红旗组上部，厚度大于350米，色变浅，偶尔带有绿灰色调，主要由粉砂岩与砂砾岩交互组成，下部以粉砂岩及泥岩为主，上部砂砾岩逐渐较多。
3 岩相古地理特征
3.1 沉积相
3.1.1 冲积、洪积砾岩、角砾岩相。以砾岩、角砾岩等粗屑沉积为主，夹中、粗砂岩或粉砂岩薄层，砾石分选差——中等，磨园也从差——中等，一般无层理，难以保存完整化石，主要出现于砂砾岩段中，分布于盆地边缘，因后期构造破坏保留极少。矿区南端204号钻孔见到厚达数百公尺的角砾岩，可作这一沉积相的代表，是这一湖盆边部河流入口的沉积产物。
3.1.2 河床砂岩相。以中粗粒砂岩为主，出现于砂砾岩段中，分选差，磨园中等，常见斜层理及炭化树干，反映了较强的水动力条件，经常与河漫相粉砂岩相伴生。
3.1.3 河漫粉砂岩、泥岩相。成层较薄，具有斜波层理，含炭化植物碎屑，经常与河床砂岩相共生，主要见于砂砾岩段（图2）。
3.1.4 浅湖粉砂岩、泥岩相。以细粒沉积为主，多为粉砂岩和泥岩，块状或水平层理，成层较厚，含炭质碎屑及植物化石，这一岩相出现于含煤段和粉砂岩砂砾岩段之中（图2）。
3.1.5 湖滨砂岸相。以中砂或细砂为主，偶夹粉砂岩薄层，分选中等，波伏层理或斜层理，含炭质碎屑，为滨湖浅水地带的沉积，常与浅湖或湖滨沼泽相伴生。
3.1.6 湖滨砾石滩相。多为细砾岩薄层或细砾岩和粉砂岩互层，砾石磨园良好，一般无层理，主要出现于上岩段中（图2）。
3.1.7 泥炭当泽相及沼泽相。主要由煤层、炭质泥岩组成，一般为块状或水平层理，本区沼泽相包括湖滨沼泽和河漫沼泽，前者主要出现于含煤段及上段，后者只限于砂砾岩段中。
上述几种岩相可概括于河流相组和湖泊相组之中，尤其以湖泊相组为主，是具有成生联系的内陆山间湖盆不同发展阶段的产物。
根据含煤岩系的岩石分布、沉积相和旋回特征，结合煤层形态等资料，对本区红旗组古地理作如下分析。
红旗含煤岩系的沉积环境，先后经历了河流――没有湖泊――湖盆收缩的变化过程。在红旗组形成过程中，湖泊环境占主导地位，持续时间也较长，现按湖盆发展的先后顺序叙述如下。
3.2 古地理特征
3.2.1 早期河流环境。以红旗组下部的砂砾岩段为代表，由河流相所确定（包括部分山麓相在内），岩性岩相特征表明为山间河流，山高水急，川流于山谷，较强的水流，携带大理砾石、粗砂和树干，斜层理发育，河漫滩发育不良，成煤条件较差。限于资料少，无法查明石河流分布及其他细节。地形起伏不平，经风化剥蚀及填平补齐而趋于平坦，随着地壳沉降，河流环境进一步转变为山间湖泊。
3.2.2 湖泊初期湖滨沼泽环境。以主要含煤段的沉积环境为代表，盆地四周为供给陆源物质的剥蚀区，整个盆地为接受沉积的场所，物质供给方向不是单一。沉积相的组成包括湖滨、沼泽和部分浅湖等成分，虽然未见到完全的边缘山麓相带，但是从盆缘至盆中心，岩石粒度逐渐变小，显示了环带状结构的片段，富煤带出现在靠近边缘的浅水地带，具有相对的稳定性，深水部位煤层变薄、尖灭。这些特征说明红旗组含煤段沉积于中小型山间盆地。现红旗井田主要位于湖滨沼泽带，西北部位于湖泊的深水部位。
3.2.3 湖泊中期。以上岩段的下半部为代表，是湖泊发展的全盛期，其分布范围有所扩大，主要为细粒岩石所充填，浅湖相较发育，少量不稳定的薄煤层局分布于靠边缘地带，大部分深水区没有成煤。
3.2.4 湖泊晚期收缩阶段。以上岩段的上部为代表，由于湖盆逐渐於浅，滨岸砾岩明显增多，从盆缘向湖中推进，不利于沼泽的形成和泥炭的保存。
聚煤盆地的形成和聚煤作用的发生，是多种地质因素综合作用的结果，就本区来说，通过沉积特征、古地理、含煤性和构造方面的综合分析，初步认为控煤因素主要是古地理和构造两个方面。 4 古地理的控煤作用
4.1 含煤岩系的古地理类型
本区红旗组含煤岩系的古地理环境为山间湖泊，盆地四周为群山所环绕，内部则地形低洼，有河流、湖泊及沼泽发育。沼泽及泥炭沼泽主要分布在湖泊边缘浅水地带。
4.2 煤层发育与沉积相的关系
本区红旗组的三个岩段，煤层均有不同程度的发育。在砂砾岩段中，河漫沼泽局部发育，煤层少也不稳定。在粉砂岩砂砾岩段中，煤层发育于湖滨浅水地带，但处于湖盆上升於浅阶段，煤层也不稳定，迅速变薄而至尖灭。主要含煤段，煤层较多且比较稳定，共生沉积相为湖滨浅水地带沼泽及浅湖，是湖盆缓慢沉降阶段所形成，对成煤及保存均较为有利。主要含煤段煤层厚线图富煤带呈北东向条带分布与含煤段古地理图相对照，富煤带出现于湖盆东侧的近边缘浅水地带。朝湖水深处，煤层变薄而至尖灭，过渡为无煤区，同样朝湖盆边缘煤层也呈现变薄趋势。结合岩相分析可以看出，煤层的发育及其横向变化与一定的沉积相存在密切的关系。
4.3 煤层发育与岩石分区的关系
煤层聚积于湖相环境，主要含煤段岩性较单调，泥岩、粉砂岩占70%以上，基于这种情况，我们选择泥岩、粉砂岩百分含量变化与煤层等厚线相对照的方法，寻找煤层发育与岩石分区的关系，从图11、12、13，观察，尚有一定规律。
富煤带分布于泥岩粉砂岩含量55-75%，砂岩10-25%的部位。煤层变薄条带为泥岩粉砂岩含量75-85%，砂岩<10%。当泥岩粉砂岩含量>85%，砂岩<10%时，煤层基本上不发育。这一特征主要反映了成煤环境往湖泊中心的变化趋势。此外，煤层朝盆缘也显示了变薄尖灭的变化。因缺乏钻孔资料，不多阐述。
万宝煤田形成于早，中侏罗世的一个断裂坳陷盆地，两套含煤地层同属内陆山间盆地沉积。
红旗组堆积于盆地早期，面积较小，万宝组形成于盆地发展的中、晚期，分布较广，二者不整合相接触，分布范围不同，出现部位也不一致，反映了二者之间经历了一次显著的构造变动，有一定的沉积间断，古生物组合存在明显差别。
红旗含煤岩系岩性以灰黑色，细粒为主，多煤层为特征，沉积相主要包括河流相组，湖泊相组和沼泽相组。整个含煤岩系构成一个完整的大型旋回，由河流相组——湖泊相组组成，含煤段位于旋回中部，岩性岩相特征表明红旗组形成条件与万宝组存在一定区别。
红旗组沉积环境，经历了河流——湖泊——湖泊淤浅的过程，总的古地理环境为内陆山间盆地，岩相带呈环带状，主要煤层分布于湖滨沼泽地带，煤层向湖盆中心变薄尖灭，同样煤层向盆缘亦呈现变薄，尖灭的现象，古地理对岩相分布，煤层发育有明显的控制作用。
主要煤层形成于湖盆沉降初期，沼泽复水较深，以还原环境为主，凝胶化作用较充分，因此煤岩组分以镜质组占绝对多数，为光亮型至半亮型肉眼煤岩类型、硫份低、灰分不高，反映了较为稳定的湖盆沉积环境。
早侏罗世区域性构造形成的北东向小型继陷盆地为聚煤的有利场所，红旗聚煤盆地的断陷性质，直接控制着含煤岩系的分布，边缘断裂活动不均衡，盆地西部沉降较快，幅度较大，可能是西缘成煤不良的构造因素。
结束语
万宝煤田形成于早、中侏罗世的一个断陷盆地。红旗组堆积于盆地早期，面积较小，其沉积环境经历了河流--湖泊--湖泊淤浅的过程，总的古地理环境为内陆山间盆地，岩相呈环带状，主要煤层分布于湖滨泥炭沼泽地带，煤层向湖盆中心变薄尖灭，同样向湖盆边缘变薄尖灭，古地理对岩相分布、煤层发育有明显的控制作用。主要煤层形成于湖盆沉降早期，沼泽复水较深，煤岩组分以镜质组占多数，为光亮型至半光亮型煤，低硫并灰分较低，反映了较为稳定的湖盆沉积环境。受区域构造影响，北东向小型断陷盆地为聚煤的有利场所，直接控制含煤岩系的分布，边缘断裂活动不均衡，是成煤环境的主要影响因素，亦是对这一区域找煤具有指导性意义。
作者简历：冯晖（1978，11-），学历：大专，2010年6月，毕业于吉林大学岩土工程系专业。
关键词：万宝盆地；红旗组；岩相古地理；成煤环境；控煤因素
1 地质情况
万宝煤田是吉林省西部大兴安岭山区早、中侏罗世煤田之一，万宝煤矿是其中的一个聚煤盆地。
万宝煤田包括红旗组和万宝组两个含煤地层，均属陆相含煤建造。红旗组分布面积较小，万宝组沉积范围较大，二者分布范围不一致。所含化石亦有较大差别，表示早、中侏罗世之间存在构造变动和一定的沉积间断。
万宝煤田形成于断裂坳陷聚煤盆地，红旗组含煤岩系沉积于早侏罗世，分布局限，浅变质的上古生界构成盆地基底。万宝组不整合于红旗组之上，由于后期构造变动，在红旗矿区内，晚侏罗世桂林组不整合复覆于红旗组之上，其间缺失万宝组、巨宝组、付家洼子组等地层。
红旗含煤岩系保留地层厚度约750米，主要为内陆湖相含煤沉积，煤层赋存于中段，层数较多（有20多个分层），均为薄——中厚煤层，属中——富灰、特低硫的瘦贫煤。
2 岩性、含煤特征
本区红旗组沉积岩性组合具有鲜明的特点，整个煤系从上至下以粉砂岩、泥岩等细粒沉积为主，煤层层数多，炭质含量较高，煤系呈现灰黑至灰的色调，各种粒级砂岩和砾岩含量较少，且局限于煤系的底部和上部。主要煤层赋存于中部，比较稳定，分岔尖灭现象不很明显。（图1）
根据岩性差别，可划分为三个岩段，从下至上为砂砾岩段；主要含煤段和粉砂岩、砂砾岩段（图2）。
红旗组不整合于早侏罗世火山岩之上。砂砾岩段位于红旗组下部，厚235米左右，以粗粒、色浅和含煤性差为特征。主要为浅灰色，以细砾岩和中、粗砂岩交互为主，夹少量薄层粉砂岩、细砂岩。
主要含煤段包括3煤组至5煤组全部开采层在内的段落，厚120-145米左右，宏观特征为深色、细粒、多煤层等，其中泥岩、粉砂岩含量较高，富含大量完好的植物化石及炭质碎屑。
粉砂岩、砂砾岩段位于红旗组上部，厚度大于350米，色变浅，偶尔带有绿灰色调，主要由粉砂岩与砂砾岩交互组成，下部以粉砂岩及泥岩为主，上部砂砾岩逐渐较多。
3 岩相古地理特征
3.1 沉积相
3.1.1 冲积、洪积砾岩、角砾岩相。以砾岩、角砾岩等粗屑沉积为主，夹中、粗砂岩或粉砂岩薄层，砾石分选差——中等，磨园也从差——中等，一般无层理，难以保存完整化石，主要出现于砂砾岩段中，分布于盆地边缘，因后期构造破坏保留极少。矿区南端204号钻孔见到厚达数百公尺的角砾岩，可作这一沉积相的代表，是这一湖盆边部河流入口的沉积产物。
3.1.2 河床砂岩相。以中粗粒砂岩为主，出现于砂砾岩段中，分选差，磨园中等，常见斜层理及炭化树干，反映了较强的水动力条件，经常与河漫相粉砂岩相伴生。
3.1.3 河漫粉砂岩、泥岩相。成层较薄，具有斜波层理，含炭化植物碎屑，经常与河床砂岩相共生，主要见于砂砾岩段（图2）。
3.1.4 浅湖粉砂岩、泥岩相。以细粒沉积为主，多为粉砂岩和泥岩，块状或水平层理，成层较厚，含炭质碎屑及植物化石，这一岩相出现于含煤段和粉砂岩砂砾岩段之中（图2）。
3.1.5 湖滨砂岸相。以中砂或细砂为主，偶夹粉砂岩薄层，分选中等，波伏层理或斜层理，含炭质碎屑，为滨湖浅水地带的沉积，常与浅湖或湖滨沼泽相伴生。
3.1.6 湖滨砾石滩相。多为细砾岩薄层或细砾岩和粉砂岩互层，砾石磨园良好，一般无层理，主要出现于上岩段中（图2）。
3.1.7 泥炭当泽相及沼泽相。主要由煤层、炭质泥岩组成，一般为块状或水平层理，本区沼泽相包括湖滨沼泽和河漫沼泽，前者主要出现于含煤段及上段，后者只限于砂砾岩段中。
上述几种岩相可概括于河流相组和湖泊相组之中，尤其以湖泊相组为主，是具有成生联系的内陆山间湖盆不同发展阶段的产物。
根据含煤岩系的岩石分布、沉积相和旋回特征，结合煤层形态等资料，对本区红旗组古地理作如下分析。
红旗含煤岩系的沉积环境，先后经历了河流――没有湖泊――湖盆收缩的变化过程。在红旗组形成过程中，湖泊环境占主导地位，持续时间也较长，现按湖盆发展的先后顺序叙述如下。
3.2 古地理特征
3.2.1 早期河流环境。以红旗组下部的砂砾岩段为代表，由河流相所确定（包括部分山麓相在内），岩性岩相特征表明为山间河流，山高水急，川流于山谷，较强的水流，携带大理砾石、粗砂和树干，斜层理发育，河漫滩发育不良，成煤条件较差。限于资料少，无法查明石河流分布及其他细节。地形起伏不平，经风化剥蚀及填平补齐而趋于平坦，随着地壳沉降，河流环境进一步转变为山间湖泊。
3.2.2 湖泊初期湖滨沼泽环境。以主要含煤段的沉积环境为代表，盆地四周为供给陆源物质的剥蚀区，整个盆地为接受沉积的场所，物质供给方向不是单一。沉积相的组成包括湖滨、沼泽和部分浅湖等成分，虽然未见到完全的边缘山麓相带，但是从盆缘至盆中心，岩石粒度逐渐变小，显示了环带状结构的片段，富煤带出现在靠近边缘的浅水地带，具有相对的稳定性，深水部位煤层变薄、尖灭。这些特征说明红旗组含煤段沉积于中小型山间盆地。现红旗井田主要位于湖滨沼泽带，西北部位于湖泊的深水部位。
3.2.3 湖泊中期。以上岩段的下半部为代表，是湖泊发展的全盛期，其分布范围有所扩大，主要为细粒岩石所充填，浅湖相较发育，少量不稳定的薄煤层局分布于靠边缘地带，大部分深水区没有成煤。
3.2.4 湖泊晚期收缩阶段。以上岩段的上部为代表，由于湖盆逐渐於浅，滨岸砾岩明显增多，从盆缘向湖中推进，不利于沼泽的形成和泥炭的保存。
聚煤盆地的形成和聚煤作用的发生，是多种地质因素综合作用的结果，就本区来说，通过沉积特征、古地理、含煤性和构造方面的综合分析，初步认为控煤因素主要是古地理和构造两个方面。 4 古地理的控煤作用
4.1 含煤岩系的古地理类型
本区红旗组含煤岩系的古地理环境为山间湖泊，盆地四周为群山所环绕，内部则地形低洼，有河流、湖泊及沼泽发育。沼泽及泥炭沼泽主要分布在湖泊边缘浅水地带。
4.2 煤层发育与沉积相的关系
本区红旗组的三个岩段，煤层均有不同程度的发育。在砂砾岩段中，河漫沼泽局部发育，煤层少也不稳定。在粉砂岩砂砾岩段中，煤层发育于湖滨浅水地带，但处于湖盆上升於浅阶段，煤层也不稳定，迅速变薄而至尖灭。主要含煤段，煤层较多且比较稳定，共生沉积相为湖滨浅水地带沼泽及浅湖，是湖盆缓慢沉降阶段所形成，对成煤及保存均较为有利。主要含煤段煤层厚线图富煤带呈北东向条带分布与含煤段古地理图相对照，富煤带出现于湖盆东侧的近边缘浅水地带。朝湖水深处，煤层变薄而至尖灭，过渡为无煤区，同样朝湖盆边缘煤层也呈现变薄趋势。结合岩相分析可以看出，煤层的发育及其横向变化与一定的沉积相存在密切的关系。
4.3 煤层发育与岩石分区的关系
煤层聚积于湖相环境，主要含煤段岩性较单调，泥岩、粉砂岩占70%以上，基于这种情况，我们选择泥岩、粉砂岩百分含量变化与煤层等厚线相对照的方法，寻找煤层发育与岩石分区的关系，从图11、12、13，观察，尚有一定规律。
富煤带分布于泥岩粉砂岩含量55-75%，砂岩10-25%的部位。煤层变薄条带为泥岩粉砂岩含量75-85%，砂岩<10%。当泥岩粉砂岩含量>85%，砂岩<10%时，煤层基本上不发育。这一特征主要反映了成煤环境往湖泊中心的变化趋势。此外，煤层朝盆缘也显示了变薄尖灭的变化。因缺乏钻孔资料，不多阐述。
万宝煤田形成于早，中侏罗世的一个断裂坳陷盆地，两套含煤地层同属内陆山间盆地沉积。
红旗组堆积于盆地早期，面积较小，万宝组形成于盆地发展的中、晚期，分布较广，二者不整合相接触，分布范围不同，出现部位也不一致，反映了二者之间经历了一次显著的构造变动，有一定的沉积间断，古生物组合存在明显差别。
红旗含煤岩系岩性以灰黑色，细粒为主，多煤层为特征，沉积相主要包括河流相组，湖泊相组和沼泽相组。整个含煤岩系构成一个完整的大型旋回，由河流相组——湖泊相组组成，含煤段位于旋回中部，岩性岩相特征表明红旗组形成条件与万宝组存在一定区别。
红旗组沉积环境，经历了河流——湖泊——湖泊淤浅的过程，总的古地理环境为内陆山间盆地，岩相带呈环带状，主要煤层分布于湖滨沼泽地带，煤层向湖盆中心变薄尖灭，同样煤层向盆缘亦呈现变薄，尖灭的现象，古地理对岩相分布，煤层发育有明显的控制作用。
主要煤层形成于湖盆沉降初期，沼泽复水较深，以还原环境为主，凝胶化作用较充分，因此煤岩组分以镜质组占绝对多数，为光亮型至半亮型肉眼煤岩类型、硫份低、灰分不高，反映了较为稳定的湖盆沉积环境。
早侏罗世区域性构造形成的北东向小型继陷盆地为聚煤的有利场所，红旗聚煤盆地的断陷性质，直接控制着含煤岩系的分布，边缘断裂活动不均衡，盆地西部沉降较快，幅度较大，可能是西缘成煤不良的构造因素。
结束语
万宝煤田形成于早、中侏罗世的一个断陷盆地。红旗组堆积于盆地早期，面积较小，其沉积环境经历了河流--湖泊--湖泊淤浅的过程，总的古地理环境为内陆山间盆地，岩相呈环带状，主要煤层分布于湖滨泥炭沼泽地带，煤层向湖盆中心变薄尖灭，同样向湖盆边缘变薄尖灭，古地理对岩相分布、煤层发育有明显的控制作用。主要煤层形成于湖盆沉降早期，沼泽复水较深，煤岩组分以镜质组占多数，为光亮型至半光亮型煤，低硫并灰分较低，反映了较为稳定的湖盆沉积环境。受区域构造影响，北东向小型断陷盆地为聚煤的有利场所，直接控制含煤岩系的分布，边缘断裂活动不均衡，是成煤环境的主要影响因素，亦是对这一区域找煤具有指导性意义。
作者简历：冯晖（1978，11-），学历：大专，2010年6月，毕业于吉林大学岩土工程系专业。