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摘 要:用现代沉积学理论对康北煤田地层、构造、古生物化石和煤系分布规律等进行了综合分析研究,确定了该井田为滨浅湖沉积类型,分析了煤田沉积环境的演化过程,预测了张强盆地内其它可能成矿区域,为矿区煤炭资源进一步勘探提供了新的靶区。
关键词:沉积特征;找矿预测;康北煤田;长城窝堡井田
康北煤田长城窝堡井田位于辽宁省康平县张强镇北与内蒙古自治区哲里木盟科尔沁左冀后旗散都乡的交界处,矿区东西长6.5km,南北宽4km,面积26km2。整个井田处于科尔康油田内部,从地貌形态来看,该区南北两侧高,中部低,北部有西马莲河,南部有二道河和四道号水库,两条季节性河流自西向东径流通过,形成了较为平坦一冲积平原。
1区域构造
研究区地处张强凹陷构造带内。张强凹陷是铁岭昌图盆地次级构造单元之一,处于天山-阴山纬向构造带与新华夏第二沉降带的交接复合部位,由于地处两大构造单元交界,张强凹陷构造较为复杂。凹陷中部发育长城背斜,该背斜为同沉积背斜,总体走向为北西西向,面积约32km2,长城背斜构造由于受后期构造作用的影响,断层发育,且均为陡倾斜张性正断层。长城窝堡井田正处于长城背斜构造部位南翼,由于隆起和断层作用,煤层埋藏较浅。井田西南侧发育一同沉积断层F1,该断层最活跃时期为凹陷形成的初期,走向N15?W,落差600~1000m。
该地区在勘探范围内,地层由老至新为白垩系及第四系。白垩系下统又分为由火山岩系组成的义县组和以碎屑岩为主的沙海组,义县组岩性为安山岩、玄武岩及火山碎屑岩,不整合于中上元古代地层之上;沙海组为本区含煤岩系,岩石色调以灰色为主,平行不整合于义县组之上。白垩系上统孙家湾组,以中粗碎屑岩为主,颜色为紫红、红、杂色等,不含化石;与下伏地层平行不整合接触。第四系,主要为现代残、坡积物,岩性为黄色粘土、亚粘土、砂土及砾质沉积物,与下伏地层呈角度不整合接触。
2井田沉积特征
长城窝堡井田含煤地层为白垩系下统沙海组,根据成因地层划分原则,将该组充填沉积系列自下而上划分为以下5套岩性组合。
①冲积扇一扇三角洲相。形成沙海组下部砂岩、砂砾岩段,以灰绿色砂岩、砾岩、含砾泥岩夹紫色泥岩、砂岩为主,其次为杂色砾岩、灰色砂岩、砾岩,灰黑色泥岩,局部见厚层泥岩,砾岩;砾石成分以变质岩和火成岩砾为主,分选性由差到一般,磨圆度由较差到较好,见粒序层理及小型交错层理。
②浅湖相。形成本组砂泥岩段,为含煤段,由灰、灰黑、灰绿色泥岩,粉砂岩与灰白色泥灰岩互层,下部含一复杂结构煤层。煤中夹石为炭质泥岩、粉砂岩及少量油页岩,泥岩中常含黄铁矿及菱铁矿结核;水平层理发育,楔形交错层理极发育;井田东部及南部的厚层泥岩中见同生变形构造(包卷层理)。本层富含动植物化石,其中植物化石有西伯利亚似银杏、华丽拟刺葵、枝脉蕨,动物化石为腹足类、瓣鳃类、鱼类和昆虫类。
③扇三角洲相。为砂岩、砂砾岩层,成分以灰色、灰白色砂岩、砾岩为主,局部夹泥岩及薄煤线;砾石成分以火山岩砾为主,变质岩次之,分选、磨圆都较差,以正粒序层理为主,大型及小型交错层理次之;富含动植物化石。
④浅湖相。岩性主要为深灰、灰黑色泥岩及粉砂岩,含1~2煤线,多见水平层理,含黄铁矿结核及方解石脉。见动物化石(螺、蚌等),个别孔见植物化石。
⑤冲积扇相。岩性为灰绿色、灰色砂岩;灰绿色、灰白色砾岩;砂砾岩夹泥岩及煤线,砾岩成分主要为火成岩砾,少见变质岩砾;分选较差,磨圆度较差,层理以粒序层理为主。植物化石碎屑丰富,不含动物化石。
3沉积环境分析
根据地层岩性和沉积相特征可判断本井田是湖滨带和湖滨三角洲及局部沼泽化的产物。主要沉积相有:冲积扇相、扇三角洲相、湖滨三角洲相、湖滨相和浅湖相。含煤地层沉积在义县组的火成岩之上,由于基底起伏不平,对煤系的沉积产生很大影响。当煤系沉积时,由于地形高差较大,又受井田西侧同沉积断裂影响,该区西北部首先堆积了较小范围的冲积扇,岩性为角粒状安山岩砾,扇三角洲发育于扇前,岩性为暗紫色、灰绿色砂泥岩,砂砾岩。物源位于本区西侧,物源碎屑经长距离搬运后,快速堆积在原先就已存在的小型湖泊中,在湖滨带及三角洲平原上发育泥炭沼泽,泥炭沼泽先在井田南部出现,逐渐向北扩大而分布全区,形成单一的较复杂结构煤层。后因区域总体下降,从而形成趋于稳定的浅水湖泊沉积环境,最终形成了泥岩和粉砂岩互层的厚层岩层,结束了沙海组含煤段的沉积,为滨浅湖沉积类型。湖盆发展到后期,构造运动加强,湖泊沉积接近尾声,以冲洪积扇或扇三角洲沉积为主,充填淤浅了的湖盆,而演化到沙海组上部砂岩、砂砾岩段和砂泥岩段下部砂岩、砂砾岩层的沉积阶段,在这阶段中的充填过程中,又发生过一次较小规模的地壳下降运动,造成不同地段的浅湖、深湖环境,沉积了一套以泥岩、粉砂岩为主的浅湖沉积物,因此在垂向上岩相有规律变化(图略)。而横向上,岩相也具有明显的分带现象,由西到东为:山麓相、湖滨相(或湖滨三角洲相)、沼泽相、湖泊相)。
4找矿预测
1、长城窝堡井田北侧及西南侧。北侧经勘察已发现煤层和丰富的油气资源;西南侧受同沉积断层F1影响,煤层位于正断层的上盘,煤层应较厚,但埋藏较深。
2、根据本井田沉积环境演化过程,张强盆地内具有形成油气的湖泊相沉积条件。该井田的勘探资料也表明:以长城背斜轴部为中心,向四周油页岩有加厚的趋势,由此我们可以推测该井田外部区域油气前景可观。
关键词:沉积特征;找矿预测;康北煤田;长城窝堡井田
康北煤田长城窝堡井田位于辽宁省康平县张强镇北与内蒙古自治区哲里木盟科尔沁左冀后旗散都乡的交界处,矿区东西长6.5km,南北宽4km,面积26km2。整个井田处于科尔康油田内部,从地貌形态来看,该区南北两侧高,中部低,北部有西马莲河,南部有二道河和四道号水库,两条季节性河流自西向东径流通过,形成了较为平坦一冲积平原。
1区域构造
研究区地处张强凹陷构造带内。张强凹陷是铁岭昌图盆地次级构造单元之一,处于天山-阴山纬向构造带与新华夏第二沉降带的交接复合部位,由于地处两大构造单元交界,张强凹陷构造较为复杂。凹陷中部发育长城背斜,该背斜为同沉积背斜,总体走向为北西西向,面积约32km2,长城背斜构造由于受后期构造作用的影响,断层发育,且均为陡倾斜张性正断层。长城窝堡井田正处于长城背斜构造部位南翼,由于隆起和断层作用,煤层埋藏较浅。井田西南侧发育一同沉积断层F1,该断层最活跃时期为凹陷形成的初期,走向N15?W,落差600~1000m。
该地区在勘探范围内,地层由老至新为白垩系及第四系。白垩系下统又分为由火山岩系组成的义县组和以碎屑岩为主的沙海组,义县组岩性为安山岩、玄武岩及火山碎屑岩,不整合于中上元古代地层之上;沙海组为本区含煤岩系,岩石色调以灰色为主,平行不整合于义县组之上。白垩系上统孙家湾组,以中粗碎屑岩为主,颜色为紫红、红、杂色等,不含化石;与下伏地层平行不整合接触。第四系,主要为现代残、坡积物,岩性为黄色粘土、亚粘土、砂土及砾质沉积物,与下伏地层呈角度不整合接触。
2井田沉积特征
长城窝堡井田含煤地层为白垩系下统沙海组,根据成因地层划分原则,将该组充填沉积系列自下而上划分为以下5套岩性组合。
①冲积扇一扇三角洲相。形成沙海组下部砂岩、砂砾岩段,以灰绿色砂岩、砾岩、含砾泥岩夹紫色泥岩、砂岩为主,其次为杂色砾岩、灰色砂岩、砾岩,灰黑色泥岩,局部见厚层泥岩,砾岩;砾石成分以变质岩和火成岩砾为主,分选性由差到一般,磨圆度由较差到较好,见粒序层理及小型交错层理。
②浅湖相。形成本组砂泥岩段,为含煤段,由灰、灰黑、灰绿色泥岩,粉砂岩与灰白色泥灰岩互层,下部含一复杂结构煤层。煤中夹石为炭质泥岩、粉砂岩及少量油页岩,泥岩中常含黄铁矿及菱铁矿结核;水平层理发育,楔形交错层理极发育;井田东部及南部的厚层泥岩中见同生变形构造(包卷层理)。本层富含动植物化石,其中植物化石有西伯利亚似银杏、华丽拟刺葵、枝脉蕨,动物化石为腹足类、瓣鳃类、鱼类和昆虫类。
③扇三角洲相。为砂岩、砂砾岩层,成分以灰色、灰白色砂岩、砾岩为主,局部夹泥岩及薄煤线;砾石成分以火山岩砾为主,变质岩次之,分选、磨圆都较差,以正粒序层理为主,大型及小型交错层理次之;富含动植物化石。
④浅湖相。岩性主要为深灰、灰黑色泥岩及粉砂岩,含1~2煤线,多见水平层理,含黄铁矿结核及方解石脉。见动物化石(螺、蚌等),个别孔见植物化石。
⑤冲积扇相。岩性为灰绿色、灰色砂岩;灰绿色、灰白色砾岩;砂砾岩夹泥岩及煤线,砾岩成分主要为火成岩砾,少见变质岩砾;分选较差,磨圆度较差,层理以粒序层理为主。植物化石碎屑丰富,不含动物化石。
3沉积环境分析
根据地层岩性和沉积相特征可判断本井田是湖滨带和湖滨三角洲及局部沼泽化的产物。主要沉积相有:冲积扇相、扇三角洲相、湖滨三角洲相、湖滨相和浅湖相。含煤地层沉积在义县组的火成岩之上,由于基底起伏不平,对煤系的沉积产生很大影响。当煤系沉积时,由于地形高差较大,又受井田西侧同沉积断裂影响,该区西北部首先堆积了较小范围的冲积扇,岩性为角粒状安山岩砾,扇三角洲发育于扇前,岩性为暗紫色、灰绿色砂泥岩,砂砾岩。物源位于本区西侧,物源碎屑经长距离搬运后,快速堆积在原先就已存在的小型湖泊中,在湖滨带及三角洲平原上发育泥炭沼泽,泥炭沼泽先在井田南部出现,逐渐向北扩大而分布全区,形成单一的较复杂结构煤层。后因区域总体下降,从而形成趋于稳定的浅水湖泊沉积环境,最终形成了泥岩和粉砂岩互层的厚层岩层,结束了沙海组含煤段的沉积,为滨浅湖沉积类型。湖盆发展到后期,构造运动加强,湖泊沉积接近尾声,以冲洪积扇或扇三角洲沉积为主,充填淤浅了的湖盆,而演化到沙海组上部砂岩、砂砾岩段和砂泥岩段下部砂岩、砂砾岩层的沉积阶段,在这阶段中的充填过程中,又发生过一次较小规模的地壳下降运动,造成不同地段的浅湖、深湖环境,沉积了一套以泥岩、粉砂岩为主的浅湖沉积物,因此在垂向上岩相有规律变化(图略)。而横向上,岩相也具有明显的分带现象,由西到东为:山麓相、湖滨相(或湖滨三角洲相)、沼泽相、湖泊相)。
4找矿预测
1、长城窝堡井田北侧及西南侧。北侧经勘察已发现煤层和丰富的油气资源;西南侧受同沉积断层F1影响,煤层位于正断层的上盘,煤层应较厚,但埋藏较深。
2、根据本井田沉积环境演化过程,张强盆地内具有形成油气的湖泊相沉积条件。该井田的勘探资料也表明:以长城背斜轴部为中心,向四周油页岩有加厚的趋势,由此我们可以推测该井田外部区域油气前景可观。