宣汉黄金口勘探区须家河组的砂岩岩石学特征

2012-10-16段德昭

河北工程大学学报(自然科学版) 2012年4期

段德昭

(四川省煤田地质局137队，四川达州635006)

四川省人均资源总量大约370t，不及全国水平的十分之一，故四川省是煤炭资源贫缺的省。作为煤炭消耗大省，合理开发和利用省内有限的煤炭资源，对于建设经济强省、保持又好又快的发展局面意义重大。达州地区的煤炭储量在全省所占份额不大(大约5%左右)，但达州地区煤种齐全，尤以优质炼焦煤为主，特别是宣汉等地的煤炭质量较高，发热量一般在25－30 MJ/Kg(郑建平，1992)，外销量和电煤销量都比较大，在本地区寻找新的煤炭资源是当地政府和老百姓的急切期盼。达州宣汉地区的赋煤地层是晚三叠系须家河组，该地区须家河组形成时期，位于米家山－大巴山前陆盆地的前缘带，岩相变化快、成煤环境复杂，详细研究本区域成煤时期的沉积环境、岩相古地理和聚煤规律，对寻找优异聚煤区、指明勘探方向不但具有理论意义而且具有实际应用价值。对四川盆地岩石学、沉积学特征研究时间较早，一大批地质工作者对盆地及周边露头进行了大量的沉积学研究，取得了丰富的成果。川东(北)地区的沉积学研究开始的较晚、研究程度较低，先后有梁西文(2000)、高红灿(2005)、升贤才(2006)和马永生(2011)等从层序地层学和油气储层角度探讨了须家河组的沉积特征，但黄金口勘探区一带须家河组地层的岩石学相关研究还未见报道。

1 地层

宣汉黄金口勘探区位于四川省达州市宣汉县县城20°方向，直线距离约43 km。行政区划隶属宣汉县黄金乡、厂溪乡、新华乡、河坝乡及万源市铁矿乡所辖，北东起于铁矿乡何家坝，南西止于黄金口乡石坝湾，走向长约27.3 km，平均宽4.79 km，面积约 131.25 km2。地理坐标:北纬 31°37'11″～31°59'03″，东经 107°48'27″～108°01'20″，普查区范围由16个拐点坐标圈定(图1)。区内大部分出露下沙溪庙组以上地层，含煤地层仅普查区北端有少量出露。本区地层由老至新依次为三叠系的雷口坡组(T2l)、须家河组(T3xj)，其中须家河组假整合于三叠系中统雷口坡组之上;侏罗系的白田坝组(J1－2b)、千佛崖组(J2q)、下沙溪庙组(J2xs)、上沙溪庙组(J2s)，其中白田坝组假整合于须家河组之上;第四系(Q)。

宣汉黄金口勘探区上三叠统须家河组(T3xj)以发育煤系地层为特征，岩性和岩相较稳定，可与勘探区内外进行对比(表1)。区内主要含煤地层，仅在普查区北端有出露，总厚240～350 m，一般厚330 m。假整合于三叠系中统雷口坡组之上。为一套河流、湖泊、沼泽环境沉积的岩层，由砾岩、细～中粒砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤组成，富含植物化石，中部含钙质，旋回结构明显。根据沉积旋回、岩性组合特征，根据研究区须家河组的岩石露头及钻井资料，按沉积厚度、旋回结构、岩石组合和含煤特征等特征，划分出须一段至须五段()5 个岩性段。须一段、须三段和须五段是含煤段，须二段和须四段为砂、砾岩段。

2 岩石学特征

研究区须家河组主要由碎屑岩类和少量的有机岩(煤层)组成，在碎屑岩中主要为砂岩和泥岩。砂岩主要有碎屑成分和填隙物组成组成，其中碎屑成分主要包括矿物碎屑和岩屑，填隙物主要包括杂基和胶结物。

2.1 碎屑成分

1)矿物碎屑。主要由石英、长石和白云母组成。另外，偶见少量绿帘石、电气石、磁铁矿、黄铁矿、石榴子石和锆石等。其中石英为单晶、多晶及隧石。含量为50－100%，碎屑粒径一般为1 mm－0.02 mm之间。单偏光下清洁明亮，常见含有气、液包裹体，有的可见波状消光或炸裂，多呈次棱－次圆状(图版－1)。长石:含量在0－10%。多呈板状、长柱状。正长石普遍蚀变，双晶不发育，常呈厚板状，可见沿解理面发生绢云母化蚀变，有的长石可见粘土化。微斜长石、条纹长石稳定性略高，可见双晶现象(图版－2)。长石普遍发生方解石溶蚀交代现象，从整体上看长石普遍发生次生变化，主要有白云母、绢云母、甚至高岭石化。云母以白云母居多，其次为黑云母，镜下多具定向性或呈飘带状产出，常有不同程度的压实变形、膝折。多数黑云母屑常具蚀变(绿泥石化)，或见游离铁离子侵染(图版－3)。

2)岩屑。研究区内三大类岩石岩屑均有。沉积岩屑一般含量为10% －20%，主要有硅质岩屑、泥岩屑(浅变质)、粉砂质泥岩屑、碳酸盐岩屑、粉砂岩屑等。岩浆岩屑一般含量不超过10%，主要为各种喷出岩屑、辉绿岩屑等。变质岩屑一般含量10%－50%，类型有板岩岩屑、千枚岩屑和片麻岩屑等。泥岩岩屑由于性软易碎，多呈棱角状。具明显可塑性，有时甚至呈假杂基充填(图版－4);板岩岩屑来自于区域浅变质岩，有的不同程度压实变形。千枚岩屑来自于板岩的加深变质，表现为绢云母和泥质物的进一步定向排列(图版－5);石英岩屑中，石英晶粒极不规则，彼此镶嵌焊接接触，石英多显波状消光或带状消光;硅质岩屑由微晶石英集合体组成，微细晶石英大小均一，在单偏光下有的含少量泥质质点;炭屑呈黑色，有不同程度的压实变形，岩石中局部含量可以很高。

2.2 填隙物

1)杂基。研究区须家河组砂岩中的杂基可以清楚区分出原杂基、正杂基和假杂基。原杂基是随碎屑组分一并沉积于粒间的相对细粒的碎屑同期沉积物，主要成分有粒径小于0.003 9 mm的碎屑颗粒及粘土矿物。一般含量在3% －5%，部分可大于10%。粘土矿物主要为绿泥石、伊利石和伊蒙混层矿物;正杂基是重结晶的原杂基或微细碎屑质点，在岩屑质石英砂岩中可见到，多为粒间充填绢云母(可能为伊利石转化)等;假杂基是经压实的软质岩屑(泥质类岩屑、炭质岩屑等)等变形挤入粒间孔隙，形貌类似于杂基(图版－6)。

2)胶结物。为沉淀于碎屑岩空隙中的化学沉淀物和泥质物，对岩石起胶结作用。研究区须家河组砂岩中胶结物约占5%左右，主要为钙质胶结物和泥质胶结物，钙质胶结主要表现为表现为亮晶方解石呈嵌晶粒状充填，泥质胶结有时可见多呈自形微晶书页状或蠕虫状高岭石充填粒间。

3 岩石分类

在50个代表性岩石标本宏观观察和镜下鉴定的基础上，依据目前常用的砂岩分类命名原则(表1)，对宣汉黄金口勘探区须家河组砂岩进行了定名。研究发现以岩屑砂岩为主，岩屑质石英砂岩次之，偶见石英砂岩(图2)。

4 结束语

研究区须家河组主要由碎屑岩类和少量的有机岩组成，砂岩在地层中所占比例最大。砂岩由碎屑组分和填隙物组成。碎屑成分主要包括矿物碎屑和岩屑，矿物碎屑主要由石英、长石和白云母组成，另外，偶见少量绿帘石、电气石、磁铁矿、黄铁矿、石榴子石和锆石等。研究区内三大类岩石岩屑均有发现，主要有硅质岩屑、泥岩屑(浅变质)、粉砂质泥岩屑、碳酸盐岩屑、粉砂岩屑等。填隙物主要包括杂基和胶结物组成，杂基可见原杂基、正杂基和假杂基，胶结物主要为钙质和泥质。砂岩的岩石类型主要为岩屑砂岩，其次为为岩屑质石英砂岩及少量石英砂岩。