宁夏马家滩矿区双马井田含煤地层划分与沉积环境的分析

徐明珍

宁夏回族自治区煤田地质局， 宁夏 银川 750011

宁夏马家滩矿区双马井田含煤地层划分与沉积环境的分析

徐明珍

宁夏回族自治区煤田地质局， 宁夏 银川 750011

本文根据多个钻孔分析，将延安组地层划分为四段，并对各段地层特征进行了详细的描述，对井田所处区域构造演化进行了分析，进而对本井田的沉积环境及演化进行了较为详细的分析。

沉积环境；沉积特征；含煤地层

双马井田的范围：北以马家滩矿区北边界为界，与鸳鸯湖矿区的麦垛山、红柳井田相邻；南至老庄子横断层；西以于家梁断层为界；东至马柳断层。地理坐标：东经106°43′51″～106°53′13″；北纬37°26′26″～37°49′05″。井田内含煤地层为侏罗系中统延安组，该套地层由于受沉积后期冲刷及剥蚀，在井田的东北部及西北部存在不同程度的冲刷与剥蚀，该组地层残留不全。据钻孔揭露厚度为91.37(2503)～407.98m(S304)，平均283.03m。该组地层在井田的东南部沉积较厚，向东北部逐渐变薄，井田的西部沉积较厚，中部沉积较薄。其岩性组合主要为浅灰、灰、深灰色各种粒级的砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层。岩相属河流相、湖泊三角洲相沉积，为一套内陆盆地边缘相含煤建造。

1.延安组的层段划分

该组地层按其岩性、岩相组合特征及其含煤性等，自下而上可划分为5段，共含9个煤组，为18、17、16、12、10、8、6、4、3煤组。见图1现分述以下：

图1 延安组地层划分图

1.1 延安组第一段（Ⅰ）J2y2

本段自延安组底部（宝塔山砂岩）至16号煤层顶板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511钻孔处）因受后期剥蚀而缺失。钻孔揭露厚度为22.56～147.06米，平均厚度71.40m，在井田的东南、东北部沉积厚度较大，井田的中部沉积较薄。

该段含16、17、18、18-1、18-2、18下煤层。其中含可采煤层3层，为 17、18-1、18-2煤层，17、18-2为大部可采煤层，18-1为局部可采煤层，18和18下为零星可采煤层。16煤层为不可采煤层。该段下部岩性以灰白色砂岩为主（宝塔山砂岩）夹粉砂泥岩，中上部岩性以灰黑色粉砂岩、灰—灰白色细砂岩及黑色泥岩为主，具小型交错层理、波状及水平层理。

1.2 延安组第二段(Ⅱ)J2y2

自16煤顶板至12煤顶板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511钻孔处）因受后期剥蚀而缺失，据钻孔揭露厚度8.31～69.83m，平均厚35.69m。井田西北部较厚，向东向南逐渐变薄见图2。含主要可采煤层12号煤层，岩性特征以灰-灰白色粉砂岩、细粒砂岩为主，夹薄层泥岩和煤层。小型交错层理、沙纹层理、水平层理发育。含植物化石及化石碎片。

1.3 延安组第三段（Ⅲ）J2y3

自12煤顶板至6煤顶板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511钻孔处）因受后期剥蚀而缺失，在井田的东北部受后期冲刷剥蚀残留不全，东南部沉积厚度较大，中部较薄，向西北部逐渐变厚，钻孔揭露厚度为11.69～128.75m，平均厚度76.83m。含两个主要可采煤层10号煤层和6号煤层。

岩性以灰-灰白色粉砂岩、细粒砂岩为主，夹薄层泥岩和煤层。以小型交错层理、沙纹层理、水平层理最为发育。含植物化石及植物化石碎片。

1.4 延安组第四段（Ⅳ）J2y4

自6煤组顶板至4煤组顶板，在井田的西南、西北、东北部受后期剥蚀缺失或残留不全，据钻孔揭露厚度为4.12～109.17m，平均厚74.52m。岩性以灰白色砂岩为主，其次为粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层，煤层位于上部和顶部。此段含煤性好，主要含4号煤组。含主要可采煤层4-1、4-2、4-3。

1.5 延安组第五段(Ⅴ)J2y5

自4煤组顶板至延安组顶界，在井田的西北、西南及东北部受后期剥蚀而缺失或残留不全，据钻孔揭露厚度为1.95～105.15m，平均厚46.40m。在井田的西部沉积较厚，向中部逐渐变薄，向东又逐渐变厚。

岩性以为主中粗粒砂岩，夹粉砂岩，含主要可采煤层3-1、3-2号煤层。由于受上覆直罗组底部砂体的冲刷，1煤、2煤全区大部缺失。

2.沉积特征和沉积环境分析

2.1 区域构造演化

图2 双马井田延安组沉积演化示意图

中三叠世鄂尔多斯盆地西缘和鄂尔多斯盆地的沉积环境相同,盆地的主要水流方向为北东、南西向。西缘的沉积中心位于中卫环县一带,呈东西向展布。沉积环境显示盆地当时具北高、南低的古地理格局。中三叠统下部为紫红、棕红色块状砂岩,以河流相沉积为主,向上逐渐演化为湖沼相；晚三叠世，西缘地区由于印支运动造成盆地整体抬升,逆冲带上盘延长组大多被剥蚀,而盆地内部则保存较为完整；侏罗纪早中侏罗世由于盆地整体抬升达到准平原化,没有明显的沉积和沉降中心,此时,水体变浅,以河流、湖泊和沼泽相为主,是鄂尔多斯盆地的主要成煤期。晚侏罗世的中期，燕山运动在本区活动强烈,盆地西拗东翘,在盆地西部主要表现为西缘逆冲推覆构造的形成和大部分地区晚侏罗世地层的缺失及前期地层遭受剥蚀。因而造成了白垩系与下伏不同时代地层间广泛的角度不整合接触关系；白垩纪早白垩世盆地整体沉降。西缘沉积厚度最大可达1400m,向东部、南部逐渐变薄。白垩纪晚期,燕山运动使全区普遍隆起,西缘逆冲带最为明显,下白垩统被错断。西缘的隆坳格局与现今盆地的总体结构及范围大体一致,在盆地四周可以看到明显的边缘相沉积。晚白垩世大型鄂尔多斯盆地逐渐消亡。

2.2 井田沉积环境演化分析

双马井田位于鄂尔多斯盆地西缘中东部的马家滩地区，正处于鄂尔多斯盆地西缘南北分区的转折带处。经过晚印支运动（晚三叠世末）该地区地壳经过一定幅度的隆升，进入早燕山期地壳稳定沉降发展阶段，在盆地内部延安组沉积在富县组填平补齐的基础之上，西缘地区的延安组则大多假整合于三叠系上田组之上。随后，鄂尔多斯盆地处于稳定沉降状态，盆地西缘提供了充分的陆源补给，发育了一套河流-湖泊三角洲-湖泊的沉积体系。

2.2.1 河流体系

该地区的河流体系主要发育曲流河沉积，包括河道充填沉积、河道边缘沉积和泛滥盆地沉积。河道相砂体构成延安组河流体系的沉积格架，砂体形态在平面上呈条带状延伸，在垂直于古河道方向的断面图上呈透镜状，并呈斜列式组合展布。泛滥盆地相和漫滩沼泽相位于河流沉积的上部或顶部。

2.2.2 湖泊三角洲体系

一个湖泊三角洲体系是由三角洲平原沉积、三角洲前缘沉积和前三角洲沉积组成，在三角洲朵体之间还有三角洲间湾沉积。该地区三角洲平原沉积最为发育，由分流河道、分流间洼地粉砂岩、泥岩和决口扇砂岩以及泥炭沼泽构成。延安组中发育了多期三角洲沉积，每一期次发育的三角洲沉积序列具有粒度先向上逐渐变粗而后又变细，最后顶部出现中厚-厚煤层的特点。

2.2.3 湖泊体系

湖泊体系包括滨湖、浅湖和深湖沉积，其理想的沉积模式基本上呈环形分布，即湖滩砾石外带-砂质沉积带-粉砂质、泥灰质沉积内带-湖中心软泥沉积带。双马井田位于鄂尔多斯盆地西缘，仅仅发育了滨湖相沉积。

从层序上来看，该地区经历了水体扩张到萎缩的盆地充填过程，为一个完整的三级层序，可划分为湖盆低水位体系域、湖盆湖侵体系域和湖盆高水位体系域（见图 2）。

2.2.3.1 湖盆低水位体系域

低位体系域沉积始于相对海平面下降初期，包括高位滨岸平原之下的沉积。在相对海平面上升到足以超过沉积物供给时，低位体系域结束。低位体系域发育早中期，湖平面有较大幅度的下降，可容纳空间减少，可容纳空间增长率明显小于有机质聚集速率。该区的低位体系域主要发育河流体系和三角洲体系。

经过晚印支运动（晚三叠世末）该地区地壳经过一定幅度的隆升，形成了古河道和高低不平的洼地，延安组初期则发育在这较大的古地形差异之上，由该地区沉积断面图（图2）可以看出井田东西部下组煤（17、18煤）的赋存情况存在较明显的差异，井田西部下组煤厚度大、较稳定，砂体稳定而连续，而井田东部则厚度薄，煤层多分叉尖灭，砂体多透镜状产出，这可能是由于大断层的影响，断层西部地势略缓，而东部逆冲地势较陡。随后，经过一定时期的填平补齐作用，东西差异慢慢减小，井田广泛发育湖泊三角洲体系，三角洲平原泛滥盆地为主要的成煤环境，整个井田发育较稳定6、10煤层。

2.2.3.2 湖盆湖侵体系域

湖侵体系域为盆地水体扩张的表现，到最大湖泛面处，水体上升到最大。该区发育滨湖相沉积，此时，物源来自于盆地西缘的古剥蚀高地，湖岸多为砂质。在6煤与4煤之间，该区广泛发育一套粉砂岩-泥岩-薄煤层沉积，为最大湖泛面，此时水体最深。

2.2.3.3 湖盆高水位体系

高位体系域由最大湖泛面之上的海退沉积物构成，沉积于相对海平面上升速率低于沉积通量期间。这是岸线由海侵转为海退，此时，可容空间较大，并且有丰富的物源随三角洲不断向前迁移而发生沉积。随着湖平面的不断下降，湖泊被沉积物充填，早期沉积物部分露出地表受剥蚀，形成层序界面。

随着沉积物的不断充填，水体逐渐变浅，该地区又恢复湖泊三角洲环境，此时，井田东部的上组煤发育比西部较好，砂体也相对连续和稳定。到直罗组，盆地曾一度抬升，并经短期剥蚀。随后转变为不利于成煤的粗碎屑岩组合，聚煤环境终止。

3.结论

综上所述：延安组聚煤作用是在三叠系起伏不平的基底上发展起来的。其含煤地层的沉积环境是以河流作用为主的湖泊三角洲面貌，在井田内发育大型鸟足状河流入湖三角洲。延安组的形成经历了冲积平原、浅湖～三角洲又复向冲积平原过渡的充填演化过程。每一充填阶段均具有明显的周期性变化，这种充填形式决定了井田内中侏罗世的聚煤特点，表现为聚煤作用主要发生于废弃的三角洲平原之上，并形成井田内的各主要煤层。

[1]杨华,付金华,欧阳征健,孙六一.鄂尔多斯盆地西缘晚三叠世构造—沉积环境分析[J].沉积学报,2011,(03)，427～439

[2]杨圣彬,郭庆银,侯贵廷,孙晔.鄂尔多斯盆地西缘北段沉降史与沉积响应(J).北京大学学报（自然科学版），2006，4 2（2）,192～198

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.006