郴耒煤田白沙矿区含煤地层特征及成煤环境分析

颜淼奇刘军 阙心涛（湖南楚湘建设工程有限公司 湖南 长沙 404）

郴耒煤田位于南华准地台赣湘桂上古台坳南东，属华夏台隆北西部分。含煤面积约19500km2，它包括了郴州市地区内到耒阳市内的各个主要煤矿，其探明储量11.79亿吨，占全省已探明煤炭储量的1/3，耒阳市白沙矿区位于郴耒煤田北端，开采白沙向斜煤层，现有生产矿井20对，年产煤250万多万吨。是湖南省重要的煤炭基地。笔者通过对白沙矿区多年来的勘查工作，总结了本区龙潭组含煤地层煤层赋存规律，分析白沙矿区成煤环境，以便对矿区各矿井今后资源接替边深部勘查提供理论依据。

1 引言

白沙向斜位于湖南省耒阳市以东，地处郴耒复式向斜北段，属临耒南北向构造北段东缘的一部分，受东西向构造应力的作用，发育有近南北向的一系列褶皱和压扭性断裂，白沙向斜为该南北构造中的一个二级构造。该向斜东临永耒向斜，其南依石里山向斜与和平圩向斜。向斜轴部地层均为三叠系下统大冶组，两翼地层为二叠系上统大隆组和龙潭组。区内主要含煤地层为晚古生代上二叠系龙潭组，层厚420m，主要含煤共9层，分为上段与下段，上段含煤6-7层，以2、5、6号煤发育较为稳定，其中主要可采煤层为6煤层，龙潭组下段含煤2层，为8煤层、9煤层，在区内属局部可采至不可采煤层。现就区内含煤地层特征及沉积环境浅析如下。

2 含煤地层特征

2.1 龙潭组下段（P2l1）

为不含煤段，以薄—中厚层状砂质泥岩、粉砂岩为主，含煤两层，为8煤、9煤。8煤在向斜东翼淝江～前进一带赋存，9煤仅在向斜东翼前进～夏圹一带赋存，均属局部可采。其上覆为粉砂岩、砂岩、砂质泥岩。该层位上部的砂质泥岩常相变为泥岩，常含“龟背形”菱铁质结核，产植物碎片化石和小型动物化石，该泥岩俗称“龟形结核泥岩”，层厚约8.5m，是上、下段划分的重要标志层。下段中部夹中厚层状砂岩—“托底砂岩”， 含菱铁质结核，产羊齿类植物或植物碎片化石。底部主要为含量卵形结核的砂质泥岩、粉砂岩和泥岩互层。与下伏地层呈假整合接触。下段厚约235m。

2.2 龙潭组上段（P2l2）

主要由中～细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成，为本区的主要含煤段，分别编号为1、2、3、5、6、7煤，层组厚110～300m，平均厚约185m。本文作较详细叙述，上段自下而上划分为：

①7煤组（P2l2-1）：下部以浅灰色中粒砂岩为主，夹砂质泥岩、粉砂岩，7煤层位于其中；上部以砂质泥岩为主夹粉砂岩及少量细砂岩；顶部为6煤底板细砂岩，该砂岩含绿泥石，因裂隙发育，岩性破碎，俗称“破烂砂岩”，是明显的标志层，其上的砂质泥岩仅部分区段出现。本组厚约45m。

②6煤组（P2l2-2）

本层组岩性比较稳定，由中细粒砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤组成，可分为5层。层组中下部的中细粒砂岩地表风化后呈黄褐色、灰黄色，质地疏松，俗称“疏松砂岩”。是6煤层对比标志层，层组底部6煤层是勘查区主采煤层。6煤层不稳定，煤厚变化大，产羊齿类及科达植物化石及碎片。本组厚约35m。

③5煤组（P2l2-3）

5煤组：本组以含条带状、指状菱铁质结核的砂质泥岩为特征，产单网羊齿、大羽羊齿等植物化石及舌形贝动物化石，是5煤层对比标志层。上部含1层细砂岩，5煤层位于本层组底部。层组厚约18m。

④3煤组（P2l2-4）

本组以细砂岩、粉砂岩及砂质泥岩，顶部细粒石英砂岩岩脉发育，硅质胶结，致密坚硬，断口有较强的油脂光泽，以区别本段的其他砂岩，为3煤组标志层，3煤层位于本组底部，层组厚约22m。

⑤2煤结核泥岩组（P2l2-5）

本层组主要为砂质泥岩，以含扁豆状、眼球状菱铁质结核为特征，同时含有细层状、瘤状、星点状黄铁矿为标志。产较丰富的瓣鳃类、腕足类、螺类动物化石，有的被黄铁矿交代为“金螺”、“金瓣”。

本层组下部局部地段含粒度增粗过渡为泥质粉砂岩，当泥质粉砂岩厚度较大时，2煤层赋存较好。本层组底部为2煤层。本层组平均39m。

⑥薄层砂岩组（P2l2-k）

间夹薄层状粉砂岩与砂质泥岩。浅灰至灰白色，薄层状，硅质胶结，致密坚硬。缓波状层理为主，局部为波状层理及小型交错层理。层面凹凸不平，成分以石英为主，含量高，硅质胶结，致密坚硬。夹1～2层薄层状砂质泥岩或粉砂岩。含瘤状黄铁矿及似层状菱铁质结核。产少量植物碎片化石，层面上蠕虫状、坑点状象形印模。本层组以独特的层面构造区别于其它地层。层组厚约20m。是主要标志层之一。

⑦1煤组（P2l2-6）

本层组主要为砂质泥岩，含不规则瘤状黄铁矿结核及线理状黄铁矿集合体，少量透镜状菱铁质结核，产大羽羊齿等植物化石和动物化石，底部为1煤层。本层稳定，厚度小，易于辩认，为进入煤系地层的标志，层组厚约6m。

3 成煤环境分析

在早二叠世早期，湘中、湘南沉煤盆地的北西为江南古陆，东南为九嶷古陆～罗霄古陆，晚二叠世的东吴运动表现为古陆与盆地之间的地形高差进一步加大，盆地西北发育双牌～长寿街断裂，东南发育临武～茶陵断裂，盆地内部接受大规模的三角洲沉积与滨岸平原沉积，断裂凹陷方向总体为北东向，在三角洲的朵叶分布区和滨海平原地带，泥炭沼泽发育，形成煤层。

受区域海平面下降的控制，凹陷内沉积相向盆地中心移动，形成从南到北煤层逐渐增多的规律及富煤带往盆地中心及物源方向变薄尖灭，白沙向斜成为富煤带的聚煤中心。

加里东运动是本地台型建造的基础，该运动后矿区为浅海环境，形成一套以浅海相灰岩及碎屑岩为主的沉积。

东吴运动时，地壳上升，晚二叠世沉积为远离古陆的滨海潮坪环境、壁障环境及三角洲环境。沉积物为中～粗粒岩屑，细砂占中等比例，矿物圆度和分选性较好，杂基含量少。层理主要为水平、波状、缓波状和小型斜层理。

龙潭组沉积早期，区内海湾和泻湖广布，由于积水相对较深，未形成较好的聚煤环境，因此，下段下部基本不含煤，岩性以砂岩及砂岩砂质泥岩互层为主。

8、9煤组沉积期间，龙潭组下段初期地壳开始上升，沉积了以砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及薄煤层组成的滨海相沉积，厚度大于200米。下段晚期在几个洼陷区内，沉积了8煤层、9煤层和10煤层。其中8煤层、9煤层具有开采价值，但分布范围不广，煤层不稳定，常呈“煤包”状产出，局部煤厚可达20m。白沙矿区东中部为郴耒煤田沉降凹陷区之一，形成聚煤中心，在淝江、南阳、夏塘一带近于南北向。其后矿区水动力作用为中低型，地势较平缓，发育了几条东西向的分流河道和近南北向的点砂坝。

下段末期地壳缓慢下降，水深加大，沉积一套含螺化石及“龟形”菱铁质结核的泥岩或砂质泥岩，层位稳定，分布广泛，是龙潭组上、下段分界的标志层。

龙潭组沉积中晚期，地壳上、下震动，出现4～6个沉积旋!，沉积一套中粒砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤的滨海相沉积物。含煤7层。是白沙矿区主要含煤段。在成煤中心地带，普遍都有7煤层沉积，但具有可采价值的7煤层多沉积在向斜东翼洼陷区内，向斜西翼7煤层变薄，一般不可采。

6煤组沉积期间，全区沉积环境变化不大，泥炭沼泽相较普遍，沉降时间较长，小振荡运动不频繁和较均衡，沉积环境较为稳定，因而6煤层在白沙矿区较发育较好。成为本区最重要的主采煤层。除6煤层外本区大部分地区还发育有60煤层以及62煤层。这个时期，坦家冲至里王庙井田～前进井田一带位于最大一条近东西向河道的中心部位，该条带处形成聚煤中心，煤层厚度大。

6煤层沉积后，本区又过渡到波浪带—湖泊相沉积，海平面总体下降，盆地多为滨海沼泽环境，因其基底较平，海水进退较少，且地壳相对稳定，有得于有机物的聚集和煤层的形成，岩性分层厚度大，以交错层理、斜层理为主，化石为栉羊齿、科达植物化石。该期沉积了5煤层。煤层较稳定，矿区大部分均有分布。

龙潭组晚期，小振荡运动较频繁和不均衡，盆地内海水进退往复，地壳运动相对不稳定，矿区在平面和剖面上，岩相变化较大，由于基底的起伏不平及三角洲发育，控制了泥炭沼泽的发生和演变，矿区在不同的区段内沉积4煤层、3煤层，这些煤层在全区发育不均衡，形成局部极不稳定煤层。

2煤组沉积期间，该期本区气候潮湿，雨量充沛，水位较深，地层中菱铁质含量较高，产瓣鳃类、腕足类动物化石，煤层的含硫量较高，此环境全区较均衡，泥炭沼泽相发育时间较短，故2煤层位在全区较稳定，但煤层厚度薄。1煤组沉积时间较短，小振荡运动较频繁。此后，地壳开始下沉，海平面开始上升，本区沦为滨海及浅海环境，成煤作用消失，沉积物为泥质、硅质岩类即大隆组。

4 沉积环境对煤厚的影响

层间距反映沉降速度，岩性是沉积相的主要标志之一。其变化在通常情况下具有延续性和继承性，可作为沉积环境分析依据。现对白沙矿区含煤地层龙潭组上下段有代表性的9煤层和6煤层沉积环境对煤层的影响作出分析。

9煤层沉积环境分析：地势较低、水较深，泥质岩类含量高时为薄煤层。地势较高、水较浅，砂质岩类含量较高时且砂质岩类中粉砂岩有一定比例则为中厚煤层及厚煤层。层间距在60m～70m左右时成煤环境较好。而此时，矿区大部分地势较低，水较深，为薄煤层。局部地段地势较商，水浅，煤层为中厚煤层及厚煤层，如淝江、南阳、夏塘井田等，9煤层发育很好，局部煤厚达20m以上。

6煤层沉积环境分析：矿区此时沉降速度中等，地质活动少，大部分地势较高，水较浅，中粒砂岩、细砂岩含量高，且有一定数量的粉砂岩，煤层沉积环境好，为中厚煤层或厚煤层的形成创造了条件，局部井田为特厚煤层，如白沙向斜南段的前进矿、坦家冲矿及伍家冲矿等，赋存条件较好。因此普遍6煤层发育良好，成为白沙矿区的主采煤层。

5 结束语

煤系地层特征及所形成的标志层，是基于该区沉煤环境影响而成，对煤田和矿区沉积环境形成的分析与推断，加强煤系地层标志层的辨识及区域构造的认识，能很好的确定矿井各种断裂构造的性质和煤层的位置，以确保矿井的正常生产，因此，是矿井地质和野外勘查工作的重点，又因其分布广泛及岩性稳定，对研究一个煤田范围内的各矿区或各井田之间的煤层对比具有十分重要的意义。

[1]陈钟惠 煤和含煤岩系的沉积环境.中国地质大学出版社，1988第45页.