筠连矿区大雪山矿段宣威组沉积环境及煤层特征分析

何逢阳，张小洪

（四川省煤田地质局一四一队，四川德阳618000）

筠连矿区大雪山矿段宣威组沉积环境及煤层特征分析

何逢阳，张小洪

（四川省煤田地质局一四一队，四川德阳618000）

通过对大雪山矿段宣威组沉积特征和成煤环境分析研究，结果表明，宣威组岩性主要以粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、粉砂质泥岩为主，夹煤层、灰岩等；成煤环境和聚煤模式以潮坪-潟湖相和充水沼泽相及短暂的泥炭沼泽相为主；主要可采煤层C2、C8形成于以潮坪-潟湖相为基础的半咸水沼泽及泥炭沼泽，成煤环境较好，煤层厚度大且较稳定，但硫分含量较高。

筠连矿区；宣威组；沉积环境；煤层特征

晚二叠世是西南地区最重要的成煤时期之一，云南、贵州、四川三省邻接地区是我国南方最重要的聚煤盆地，是四川煤炭资源勘查开发重点地区，长期以来为沉积学者及煤田地质学者所关注。新中国成立以来，在此进行了大量勘探工作和专项研究，积累了丰富的资料［1-3］，为本次研究工作奠定了良好基础。筠连矿区为该聚煤盆地的腹地，自古以来有川南“煤都”“煤海”之称。研究区位于珙县、筠连县南部与云南省接壤地带，地处珙县县城正南约56 km处（图1）。

1　地质概况

1.1构造

筠连矿区位于四川盆地南缘、川南煤田西段，属扬子准地台滇、黔褶断区之娄山拗陷褶断带西北隅。东西两侧分别与川黔、川滇南北构造带相邻，北接川中拗陷区之川东南褶皱束，西为雷波隆起，属盐津—威信东西构造带的组成部分。这一构造体系对本区产生较大影响，构成东西、北东、北西、南北各方向构造成分俱存的较复杂形态（图1）。研究区位于落木柔背斜南翼、大雪山向斜之北翼，总体呈一倾向向南的单斜构造（图1）。从西向东，地层倾角由陡（83°）变缓（75°），其走向几乎为正东西方向，倾向向南。区内褶曲、断层不发育，地表仅在研究区西部发现一平移断层，走向长度约500 m，影响飞仙关组一、二段及宣威组，深部钻孔仅在局部揭露一些小的断层，对煤层的影响很小。

1.2地层

本区地层区划属于扬子地层区之黔北川南分区的筠连-镇雄小区。区内地层发育较齐全，除峨嵋山玄武组为火成岩外，其余均为沉积岩。区内寒武系至白垩系间均有出露，平坝河谷地带尚有第四系零星分布，其中白垩系因后期剥蚀作用在区内残缺不全，零星出露于罗场向斜、符江向斜的核部；侏罗系、三叠系、二叠系广泛出露，约占全区出露面积80%以上；泥盆系、奥陶系、志留系、石炭系、寒武系仅出露于米滩子、珙长、中和场、落木柔等大背斜的核部，其中钻孔揭露的地层主要有二叠系峨眉山玄武岩组、二叠系宣威组、三叠系飞仙关组（图2）。

图1　区域构造及研究区构造示意图Figure1 A schematic diagram of regional tectonic setting and study area location

1.3含煤地层

研究区内含煤地层为三叠系上统须家河组（T3xj）、二叠系上统宣威组及二叠系下统梁山组（P1l），其中仅宣威组（P2x）赋存具工业价值的煤炭资源，本次研究也仅针对二叠系宣威组。

宣威组（P2x）平均厚146.93 m。含煤二十余层，其中有一定分布范围可对比的有9层，筠连矿区统一编号：C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层。纯煤平均总厚7.87 m，含煤系数5.4%。宣威组分为上、下两段，其中宣威组上段含煤性较好，下段一般不含可采煤层：

宣威组上段以三叠系飞仙关组一段（T1f1）底部的生物碎屑灰岩（Ⅰ号标志层）之底为顶界，以Ⅳ号标志层灰白色含鲕状菱铁矿泥岩之顶为底界。地层一般厚35.22～53.46 m，平均厚44.72 m。一般含煤7～9层，纯煤总厚平均7.34 m，含煤系数16.4%。岩性多为深灰色泥岩、粉砂质泥岩、煤、炭质泥岩及少量的粉砂岩。根据研究工作成果，区内含煤地层宣威组上段含可采煤层5层，至上而下分别为C2、C3、C6、C7、C8煤层，其中C2、C7、C8煤层为全区可采煤层，C3、C6号为局部可采煤层、且厚度也极不稳定。

宣威组下段以Ⅳ号标志层灰白色含鲕状菱铁矿泥岩之顶与上段分界，下段一般厚87.47～118.56 m，平均厚102.21 m，一般不含可采煤层，仅在局部发现C15煤层可采点。普查区内底部约10 m范围内含2～5层不可采薄煤线，含煤系数约为1%。

图2　研究区宣威组综合柱状图Figure2　Study area Xuanwei Formation comprehensive column

2　宣威组聚煤环境

2.1古地理背景

早二叠世末期，康滇古陆受东吴运动影响而抬升成陆，经过较长时期的剥蚀夷平之后，使川南地区总的古地形成为微向东倾斜的准平原，西接康滇古陆，东邻川黔海盆，在这向东倾斜的平缓斜坡上依次发育着冲积平原，潟湖-潮坪和碳酸盐台地三大地貌单元，随着晚二叠世晚期海侵范围的不断扩大，海岸线逐向西移，上述地貌单元的平面位置及范围也随之变更。

晚二叠世晚期（长兴期），整个川南地区表现为一个海侵过程，随着海侵范围的不断扩大，海岸线不断西移，使早期的过渡相区（潟湖-潮坪相区，即古叙矿区）变成了浅海碳酸盐台地相区（长兴期），一般不含煤，而筠连、大雪山一带的冲积平原相区则变成了过渡相区（潟湖-潮坪相区），沉积了一套海陆交替相含煤岩系（宣威组上段），含煤性变好，煤层层位较东区抬高（图3）［1，4］。

图3　川南地区C8煤层成煤前岩相古地理图（据张玉成等，1994）Figure3　Lithofacies-paleogeographical map of southern Sichuan before coal C8forming（after Zhang Yucheng et al，1994）

本区为一含煤建造形成于潮坪-潟湖沉积体系，由湖泊相、潟湖相、潮坪相、泥炭沼泽相组成，可划分为十个沉积旋回，三种沉积序列。区内稳定可采的主要煤层形成于潮坪-潟湖演变成的泥炭沼泽，厚度大，延伸广。而发育在潮坪中稍高地势的泥炭沼泽，形成了区内C5、C6、C7上等厚度不稳定、分叉合并显著，灰分、硫分编号大的煤层。影响区内各煤层厚度和煤质变化的沉积因数主要有地势、蓄水盆地水位，海相顶板等［3］。

2.2沉积环境分析

研究区为海陆过度沉积，是二叠世最主要的聚煤地区。海陆过度沉积包含三角洲体系和潟湖-海湾体系。在这些沉积系中，砂质沉积的分布和形态构成了各种沉积环境的骨架。研究区长兴阶早期是沉积过补偿性的海退阶段，砂质沉积物较为发育。

根据含煤岩系各种成因标志和古生物化石群等方面的综合特征，大致可将宣威组划分为如下几种沉积类型。

（1）河流相。主要分布在宣威组下段，为冲积平原上的曲流河特征，沉积物主要为细粒砂岩，其次为河漫或洪泛盆地环境的粉砂岩，泥质砂岩等，所形成的砂体多为正粒序透镜状砂体。

（2）湖泊相。主要分布于宣威组下段，沉积物为粉砂岩、砂质泥岩，具水平或波状层理。

（3）潟湖相。主要发育在宣威组上段，为深灰色钙质泥岩、砂质泥岩，含黄铁矿结核及黄铁矿化的动物化石。

（4）潮坪相。发育在宣威组上段，主要为粉砂岩，常与潟湖相过渡接触，含多种海相动物化石。

（5）碳酸盐台地相。发育在宣威组上段，岩性为成层较薄的生物碎屑灰岩，应属短暂海侵的产物。

（6）沼泽及泥炭沼泽相。宣威组下段多为充水沼泽相及短暂的泥炭沼泽相，岩性主要为浅灰色粘土质泥岩、砂质泥岩及薄的炭质泥岩、煤线，含植物根部化石及团块状菱铁矿。

宣威组上段多是在潮湖-潟湖基础上发育起来的半咸水沼泽及泥炭沼泽，往往形成较厚的煤层或炭质泥岩，硫分含量一般较高。

3　宣威组聚煤特征分析

3.1可采煤层

研究区内主要含可采煤层三层，分别为C2、C7、C8（表1、图4）。

C2煤层。位于宣威组上段（P2x2）近顶部，煤层顶板岩性一般为粉砂岩，有一层泥岩伪顶；底板为泥岩、砂质泥岩；夹矸为炭质泥岩或泥岩。

表1　可采煤层特征一览表Table1　Data sheet of mineable coal seam features

图4　煤层对比图Figure4　Coal seams correlation

C7煤层。赋存于宣威组上段（P3x2）中下部，煤层顶板岩性一般为粉砂岩、细粒砂岩，偶见泥岩；底板一般为砂质泥岩、粉砂岩。研究区内所有钻孔均可采。C7煤层底部常含成层状的硫铁矿，是鉴别该煤层的直接标志。该煤层为全区可采煤层。

C8煤层。赋存于宣威组上段（P3x2）底部，全区分布；顶板岩性为粉砂岩、细粒砂岩及泥岩；底板岩性为浅灰色泥岩，含鲕状菱铁矿。

3.2可采煤层煤质特征

研究区内C2煤层宏观煤岩组分以暗煤为主，次为亮煤，可见少量镜煤透镜体，宏观煤岩类型为半暗型煤。C8煤层宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，可见少量丝炭细条带，宏观煤岩类型为半亮型煤。各煤岩显微组分中镜质组多以基质镜质体为主，均质镜质体、碎屑镜质体次之。煤岩显微组分中惰质组多以丝质体、半丝质体为主，粗粒体、真菌体少量；煤岩显微组分中见微量壳质组（表2）。煤岩中矿物组分中多以粘土类为主，含量占无机总量的70.1%～80.0%（表2），硫化物类多以黄铁矿呈微粒聚集态、脉状、莓粒状或片状充填裂隙；碳酸盐类多以方解石呈脉状充填裂隙。

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根据研究区大量钻孔揭露各煤层水分、发热量（表3）、元素分析（碳元素、氢元素）、挥发分、煤岩类型、煤岩显微硬度、镜质体最大发射率（表2）等数据分析可知普查区各煤层属煤高变质阶段。区内各主要可采煤层浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）产率为5.28%～11.25%，平均7.40%～8.47%；浮煤元素分析中干燥无灰基氢含量（Hdaf）为3.17%～4.02%，平均3.45%～3.59%，据此区内C2、C7、C8煤层的煤类确定为无烟煤三号（WY3）。

3.3聚煤特征

川南地区筠连矿区二叠世末期为为热带—亚热带半落叶季雨林气候区［5］，有利于高等植物的大量繁殖，为成煤作用提供了物质基础。二叠世晚期大雪山地区位于筠连-珙长潮坪潟湖相区，构造活动相对较弱，气候湿润、地势平坦、覆水较浅，构造沉降速率与泥炭堆积速度基本平衡，为该地区C2及C8煤层的发育提供有利场地条件。

表2　钻孔样品煤岩鉴定成果表Table2　Coal core samples lithotype identified results %

表3　钻孔样品煤质分析汇总成果表Table3　Summary statement of core samples coal quality tested results%

（1）沉积环境对煤层聚集的控制。由于泥炭沼泽发育的古地形起伏不平，使泥炭层的堆积存在一个“填平补齐”的过程，因此煤层厚度随着基底地形的高低而有所变化［6］。二叠世末期大雪山地区为潮坪-潟湖相沉积环境，在该环境下沉积的煤层数较多，厚度及稳定性均较好，但该环境下的煤层灰分变化大，且硫分含量一般也较高。

（2）后期冲刷对煤层厚度的影响。潮流的冲刷对已堆积的泥炭及煤层的后期作用，造成部分煤层的厚度、灰分、硫分变化大，研究区内的C3、C6、C7煤层均形成于这种环境。

（3）构造作用的影响。研究区位于大雪山向斜北翼，构造作用不强烈，对煤层的厚度影响不大，C2、C8煤层整体上由中部至东、西方向逐渐变薄（图5）。

图5　研究区C2及C8煤层等厚图Figure5　Isopach map of coal seams C2and C8in study area

4　结论

（1）筠连矿区大雪山矿段宣威组由河流相、湖泊相、潟湖相、潮坪相、碳酸盐台地相、沼泽及泥炭沼泽相构成。

（2）大雪山矿段可采煤层主要富集在二叠系宣威组上段，主要原因为二叠世末期大雪山地区为潮坪-潟湖沉积环境，较为稳定的构造和湿润的气候，对于泥炭的堆积十分有利。宣威组下段只含不可采的煤线，仅在局部地区见孤立的可采见煤点。

（3）大雪山矿段宣威组上段主要可采煤层C2、C8煤层发育较稳定，整体上表现为中部厚度较大，向东西两侧逐渐变薄。经研究宣威组上段C2煤层属中高-高灰、中-中高硫、中-中低发热量无烟煤，C8煤层原煤属中高-高灰、中高-高硫、中-中高发热量无烟煤。

［1］张玉成，李长林，洪志奋，等.四川南部晚二叠世含煤地层沉积环境与聚煤规律［M］.贵阳：贵州科技出版社，1993.

［2］徐锡惠，陈忠恕，梁万林，等.四川省煤炭赋存规律与资源预测［M］.北京.科学出版社，2015.

［3］李之利.筠连矿区蒿坝矿段沉积环境及聚煤规律浅析［J］.中国煤炭地质（原中国煤田地质），1995，7（1）：40-51.

［4］田雨，张兴阳，何幼斌.四川盆地晚二叠世岩相古地理特征及演化［J］.长江大学学报（自科版），2014，11（31）：77-82.

［5］郭英廷.贵州西部晚二叠世古气候［J］.中国煤炭地质（原中国煤田地质），1990，2（3）：18-20.

［6］李建松，刘冲，韩建光.煤层厚度变化的地质成因分析［J］.煤矿现代化，2009，（89）：27-28.

Xuanwei Formation Sedimentary Environment and Coal Seam Features Analysis in Daxueshan Mine Sector，Junlian Mining Area

He Fengyang，Zhang Xiaohong
（No.141 Exploration Team，Sichuan Bureau of Coal Geological Exploration，Deyang，Sichuan 618000）

Through the Xuanwei Formation sedimentary features and coal-forming environment analysis in the Daxueshan mine sector has shown that the lithology in the formation is mainly siltstone，pelitic siltstone，mudstone and silty mudstone intercalated with coal seams and limestone etc.Coal-forming environment and coal accumulation mode are dominated by tidal flat-lagoon facies and waterfilled swamp facies as well as ephemeral peat bog facies.Main mineable coal seams C2and C8have formed in tidal flat-lagoon facies based brackish swamp and peat bog with better coal-forming environment.Coal seams have large thickness and steady，but higher sul⁃fur content.

Junlian mining area；Xuanwei Formation；sedimentary environment；coal seam features

P618.110.1

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.10.03

1674-1803（2016）10-0009-05

何逢阳（1981—），男，四川蓬溪县人，硕士，工程师，长期从事地质矿产勘查与地质技术管理工作。

2016-05-30

责任编辑：宋博辇