鹤峰煤田晚二叠世龙潭组沉积特征与成煤规律*

2015-01-18姜志勇曾小华江为民胡尚军郭宁宁李江力

现代矿业 2015年11期

关键词：鹤峰炭质龙潭

姜志勇曾小华江为民胡尚军郭宁宁李江力

(湖北省地质调查院)

鹤峰煤田晚二叠世龙潭组沉积特征与成煤规律*

姜志勇曾小华江为民胡尚军郭宁宁李江力

(湖北省地质调查院)

晚二叠世龙潭组沉积期是湖北省境内一次重要的成煤时期，该沉积期在湖北省境内总体为“两陆夹一盆”的格局，由秦淮古陆、海湾泻湖及江南古陆组成，沉积区主要为泻湖相和潮坪相单元。通过对湖北鹤峰煤田的赋煤岩性、煤层特征及古沉积构造进行对比研究，查明该煤田的成煤规律，结果表明：①鹤峰地区煤层主要受古沉积地理控制，形成的可采煤层是上述诸多条件在时间、空间上长期稳定综合作用的结果，古沉积沼泽亚相为煤层的最佳沉积环境；②鹤峰煤田北部的岩屋槽背斜、六合田背斜核部煤层稳定，是该区域找煤的有利地段。

龙潭组沉积期沉积特征成煤规律赋煤岩性煤层特征沉积环境

湖北省煤炭资源贫乏，可采煤层较少，煤层薄，且变化大，煤质较差，加之数十年的开采，资源接替矛盾日益突出[1]。为了进一步指导区内找煤工作，在分析湖北鹤峰煤田晚二叠世龙潭组沉积特征的基础上，着重对成煤规律进行探讨。

1 区域地质概况

鹤峰煤田位于武陵山区，湖北省西南部，处于上扬子古陆块，上扬子南部被动边缘褶冲带。区内地层主要为志留系—三叠系，其中二叠系上统龙潭组为川鄂湘边赋煤带的主要含煤地层。该煤田受鹤峰复式向斜控制，含煤地层出露于向斜两翼。向斜在太平—六合田一带轴向NE(40°～48°)，六合田以东轴向约NEE60°；向斜两翼不对称，产状变化大，北西翼倾角15°～30°，南东翼较陡，多在60°以上，局部地段直立倒转。次级背向斜有岩屋槽背斜、太平坝向斜、六合田背斜，总体走向与鹤峰向斜大体一致，走向60°，次级背向斜地层倾向NW或SE，倾角42°～58°。背斜转折端和煤系地层出露高程分别为1 200～1 800 m，1 700～1 900 m，控制该区域内含煤地层的空间分布。区内断裂主要有狮子口断裂(F1)和长茂司断裂(F2)，均为NE向断裂，破坏了含煤岩系的连续性。在含煤地层(龙潭组)及其附近的软弱地层间常有层间滑动，出现煤层变薄直至拉断的现象。

2 龙潭组地质特征

2.1 沉积特征

龙潭组岩性以含砾砂岩、细—中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩(黏土岩)为主，夹炭质泥岩和煤层，局部夹灰岩透镜体或硅质泥岩。顶部常有含少量动物化石或生物碎屑的钙质泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩、钙质粉砂岩等夹石灰岩或泥灰岩透镜体。中上部泥岩、粉砂质泥岩含黄铁矿结核。泥质岩常见，黏土岩多位于煤层底板，而泥岩和粉砂质泥岩多位于煤层顶底板或夹于粉砂岩中。总体来说，在龙潭组地层发育地区的岩性较复杂，在不发育的太平一带地区则岩性简单，以含砾砂岩、砂岩和粉砂质泥岩为主，夹炭质泥岩、煤线或极薄煤层。太平一带在煤系地层中部或下部发育岩屑砂岩、岩屑杂砂岩等，局部含黄铁矿，形成黄铁矿层。

生物化石空间分布明显，在含煤地层发育完整的北东地区，顶部至上部一般产菊石、腕足类等动物化石及其碎片，下部或煤层上、下附近产大羽羊齿等植物茎干和叶部化石，煤层底板为根部化石。在含煤地层不发育的南西地区，仅有植物化石碎片。

龙潭组厚度变化较大，南西部太平—鹤峰一带地处江南古陆张北坡延伸带，厚度较薄，有的仅0.30 m，局部可缺失；中部在留驾司、燕子南西一带，煤系厚3.80～12.23 m，一般为4.61～9.80 m。由上述两地连线向北东侧，龙潭组厚度变薄，但整体变化不大，大部分厚4～7 m。从分区性变化来看，具有明显的南西段薄，北东段厚的变化规律；从方向性变化看，大致分南西、北东2部分。龙潭组地层等厚线呈NW向展布[2]。

2.2 地层划分与对比标志

二叠系上统龙潭组(原称吴家坪组含煤段[2-3])底界始于含砾砂岩或复成分砂岩，下伏为二叠系中统孤峰组泥质灰岩、炭质页岩、硅质岩任意岩性，以前两者常见；接触面为一平行不整合界面，在上二叠统底部稳定且对比标志明显，剖面间对比易于识别。龙潭组地层一般层序为复成分砂岩—粉砂岩—黏土岩—炭质泥岩夹煤层，顶界止于黑色含硅质结核泥岩，具有潮坪相砂泥坪亚相沉积特征。在鹤峰煤田南西端(太平镇以西)，上覆下窑组灰岩段缺失，与大隆组炭硅质页岩直接接触，接触界面清晰(图1)。

图1 鹤峰煤田龙潭煤系柱状图

3 煤层、煤质特征

3.1 煤层特征

(2)煤层形态、结构及稳定性。煤层呈藕节状、透镜状分布，煤层结构一般单一，仅在局部，煤层上部见厚3～20 mm的炭质泥岩或泥岩夹层，整体上属较稳定—不稳定型。

3.2 煤质特征

(1)物理特征。煤岩类型为光亮煤、半亮煤，部分为半暗煤和暗煤。以均一状和条带状结构为主，线理状、细粒状结构次之，层状构造，内生节理发育，眼球状、贝壳状及不规则状断口，金属-玻璃光泽。显微煤岩类型为混合亮煤，弱矿化半丝炭暗亮煤，部分为强矿化半丝炭亮暗煤。

(2)化学特征。根据区内各勘查区资料，煤的化学组分为：水分0.93%～6.79%，灰分15.93%～52.07%，挥发分5.40%～11.61%，固定碳45.90%～71.50%，发热量10.6～24.7 MJ/kg，全硫1.54%～6.27%。煤种为高硫、富灰、中低发热量的无烟煤，可作为动力用煤和生活用煤。

4 成煤规律

(1)古构造(沉积基底)对含煤地层的控制作用。构造运动导致的基底沉降是聚煤作用发生的基础，提供了含煤地层沉积和煤层聚积的场所[4]。区内龙潭组含煤沉积基底地层为二叠系中统孤峰组，其顶部以泥质灰岩为主，中、下部为含钙质或炭质的页岩、硅质岩、炭质灰岩等。此后经历了东吴运动，该区一度隆起为高地，成为剥蚀区，东吴运动后发生不均匀沉降，在该海进总趋势下形成了龙潭组含煤地层，同时造成了含煤地层与下伏不同岩性的接触。

(2)古地理的控煤作用。在晚二叠世龙潭组沉积期，区内处于江南古陆北部边缘，沉积物质主要来源于该古陆，以障壁海岸沉积为主，岩相古地理单元可划分为泻湖相和潮坪相2类，潮坪相可进一步划分为沼泽亚相、砂泥坪亚相、砂坪亚相，确定沼泽亚相为该时期的主要成煤环境和聚煤区[4]。鹤峰煤田主要处于含煤性较好相区(砂泥坪亚相)中，具有较好的找煤前景。

(3)其他因素。控煤因素复杂多样，主要为古构造、古地理等因素，形成可采煤层是上述诸多条件在时间上、空间上长期稳定综合作用的结果[5]。除了成煤期的控煤因素外，成煤后的褶皱、断裂构造对可采煤层分布的控制作用不可忽视。鹤峰煤田中的次级构造——岩屋槽背斜、六合田背斜核部煤层稳定，并有加厚的趋势，大大减少了煤层的埋深，为有较大找煤潜力的有利地段。