兰村矿区龙潭组上段沉积环境与聚煤规律研究

张良平 左文贵 李龙 王小洪 郑振华

1.中南大学地球科学与物理信息学院，湖南 长沙 410083

2.湖南省煤炭地质勘查院，湖南 长沙 410014

图1 湖南省兰村攸县矿区地质图

1 区域地质概况

兰村矿区位于湖南省攸县兰村复式向斜内，自东向西由兰村向斜、羊家坊背斜、燕山向斜组成，平面上呈一倒葫芦型（图1），剖面上呈“W”形。研究区地表出露及钻孔揭露地层从新到老有：第四系、下三叠统大冶组、上二叠统大隆组、上二叠统龙潭组上段及下段。龙潭组上段为本区主要含煤地层，层厚214.85m，共含煤9层，煤层总厚度约6.61m，含煤系数为3.1%，其中1、6、9煤层为大部分可采煤层。

该区晚二叠世早期含煤碎屑沉积显示了三角洲层序的特征，至晚二叠世晚期，持续接受海侵，沉积了一套海相泥灰岩和硅质岩。在海侵过程中发生多次海退，因此在龙潭组上段的下部显示出多旋回沉积的特征。

2 煤系地层岩性特征

研究区龙潭组上段岩性主要为由长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，偶夹灰岩或硅质岩透镜体。为一套含煤碎屑岩系，平均厚214.85m。本段含煤1～9层，其中主要可采煤层为1、6、9煤层,2、3、4、5、7煤层为局部可采煤层。

根据岩性组合、粒度变化及测井曲线组合特征，选取S1、S2、S3砂岩作为标志层，将含煤段划分为三个较大的岩性旋回（图2）。每段旋回岩性总体上从下至上分别为砂岩、粉砂岩（泥质粉砂岩）、砂质泥岩（或泥岩）和煤的互层。每旋回一般含煤三层。各旋回基本特征如下。

第一旋回：发育于下部（S3与S2之间），底始层为9煤层底板杂砂岩，本旋回又由3个小旋回组成，每个小旋回岩性自下而上依次为细粒砂岩、砂质泥岩或泥岩与煤的互层，共含煤3层，编号自下而上依次为9、8、7煤层。厚36m～68m，一般厚40m～50m。

第二旋回：发育于中部（S2与S1之间），底始层为6煤层底板中（细）粒长石石英砂岩（S2），单层厚度5cm，层面平整，层间夹1mm左右的泥岩为特征。含煤3层，编号为6、5、4煤。厚26m～80m，一般厚50m～60m。

第三旋回：发育于顶部，底始层为3煤层底板细粒石英砂岩（S1），2煤层顶、底板发育有波状层理细砂岩，局部相变为粉砂岩或砂质岩泥，1煤层顶板为含指状菱铁质结核泥岩。含煤3层，编号为3、2、1煤层。厚27m～64m，一般厚30m～40m。

3 煤系地层沉积环境分析

本区地形自晚二叠世后期一直处于下降状态，持续接受海侵，至晚二叠世大隆组海平面达到最大，发育一套海相的灰岩、硅质泥岩及钙质泥岩。在海侵过程中出现多期小规模的海退，导致龙潭组上段形成多旋回沉积层。总体上可以划分为以下三个沉积旋回。

第一旋回

以细粒砂岩（S3）为起点，以长石石英砂岩（S2）为终点，该沉积期物源主要来自于研究区东部。全区主要发育三角洲平原沉积，且大部地区为泛滥平原，仅在峦山镇附近发育三角洲分流河道。在研究区东北角，局部地区发育间湾湖泊沉积（图3）。第一旋回底部沉积了9号煤，9号煤全区大部可采。

这一时期构造活动较弱，碎屑沉积体系能量较低、活动性差，因此煤层分布范围与厚度主要受古地貌影响，9号煤就形成于这种低能沉积体系之上，主要成煤环境为泛滥平原泥炭沼泽，成煤中心集中在研究区中东部。在峦山镇附近，由于三角洲分流河道的冲刷，煤层较薄，甚至缺失。

图4 龙潭组上段第二旋回沉积相平面分布图

图5 龙潭组上段第三旋回沉积相平面分布图

第二旋回

以长石石英砂岩（S2）为起点，以细粒砂岩（S1）为终点，该沉积期物源主要来自于研究区东部。全区主要为三角洲平原沉积，分流河道较第一旋回沉积期更发育、分布范围更广，在燕山村和兰头村附近均可见，且间湾湖泊沉积范围缩小（图4）。第二旋回中下部沉积了6号煤，6号煤全区大部可采。

6号煤同9号煤一样，均形成于低能碎屑沉积体系之上，因此分布范围主要受古地貌的影响。

第三旋回

以细粒砂岩（S1）为起点，往上变为细砂岩、粉砂岩，最后逐步过渡为砂质泥岩、泥岩，反映出从三角洲平原环境向泻湖、潮坪环境的过渡，最后沉积全区大部可采的1号煤。

该时期研究区南部和兰村附近主要发育泻湖相沉积，除研究区东南部沉积滨海砂体外，其余大部为潮坪相沉积环境（图5）。1号煤就形成于这种滨海沉积体系之上，由于海进过程中出现小规模的海退，滨岸沉积体系向海推进，泥炭沼泽范围向海扩大，使得泻湖或局限浅海最终淤积，形成较厚的煤层。

4 沉积体系对聚煤规律的影响

（1）龙潭组上段的1号煤是在小规模海退的过程中，由泻湖和潮坪淤积而成。此时地壳相对平稳，气候潮湿利于成煤植物的生长，形成了厚度较大且较稳定的1号煤。在研究区东部沉积的滨岸带，主要为细粒砂岩，不利于煤层沉积，出现无煤区。

（2）龙潭组上段的6号和9号煤主要是由三角洲平原沉积体系的泛滥平原之上淤积泥炭沼泽形成，部分地区由于河道的冲刷作用，使得煤层变薄、煤质变差。从第三旋回到第二旋回的沉积过程中，由于河道发生迁移，6号煤层的分布范围及厚度明显不同于9号煤。

结语

湖南省攸县兰村矿区龙潭组上段煤系主要发育于海岸线附近的滨海沉积体系及近海的三角洲平原沉积体系，其中泻湖相和泛滥平原相，最有利于成煤。且由于分流河道的迁移改道和冲刷作用，出现薄煤带甚至无煤带。

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