荆当盆地煤炭能源聚煤规律的分析

李卫军　李文林　胡进军

（湖北煤炭地质勘查院湖北宜昌443003）

荆当盆地煤炭能源聚煤规律的分析

李卫军李文林胡进军

（湖北煤炭地质勘查院湖北宜昌443003）

荆当盆地中生代的构造变动以断裂和地壳的升降运动为主，形成了继承性的坳陷盆地，沉积了巨厚的近海型陆相碎屑岩建造。聚煤作用形成于晚三叠世九里岗期、晓坪期及早侏罗世香溪期。文中分析了盆地在不同时期构造运动和沉积作用的差异性，认为地壳震荡运动的特点是决定本区含煤性特征的主要因素，成煤作用的强弱也与古地理环境密切相关，因而古地貌带的展布形式决定了煤层空间分布的格局。

盆地；煤炭；能源

1　区域构造背景

荆当盆地区域上位于扬子地块中段北缘，其北以襄樊-广济断裂带为界与秦岭-大别造山带相接，南以江南断裂为界与华南褶皱相连，东缘以郯庐断裂带为限而与下扬子地块接壤，西以黄陵隆起与上扬子地块分隔，详见图1。

图1　区域构造地块分隔

扬子地块基底形成于前震旦纪,晋宁运动以后即进入地台演化阶段,形成海相盖层,晚三叠世时转入后地台发展阶段,形成陆相盖层。盖层的发展经历了五个阶段,共有六个盖层。其中对荆当盆地聚煤影响直接的是晚三叠世—侏罗纪,为内陆坳陷盆地发展阶段,形成陆盆型含煤建造。

2　聚煤盆地的形成和演化

2.1聚煤盆地的形成

晚三叠世印支构造事件在中国大陆发生大规模碰撞和拼合，秦岭洋自东而西的关闭使扬子地块相对华北地块发生了顺时针旋转并发生碰撞，海水逐渐从东向西方向退去，其所代表的沉积演变过程即是从古生代到中三叠世一统天下的碳酸盐台地的消亡和扬子前陆盆地陆相沉积历史的开始，在中扬子北缘形成周缘前陆盆地，从而完成了中扬子在晚三叠世从海相到陆相的沉积格局大转变，为聚煤盆地的形成奠定了基础。

2.2盆地的演化特征

荆当盆地的发生和发展过程正好处于整个燕山运动旋迴间，九里岗组沉积时期，印支运动对本区的影响不很显著，并没有发生褶皱运动，也没有沉积超复现象，只是微弱而缓慢的上升，海水暂时的退出，形成广阔的滨海平原，保持着相对稳定的成煤环境，形成了较好的煤层。晓坪组沉积时期，本区处于滨海冲积平原，地壳差异升降运动渐趋强烈，隆起区剥蚀作用加剧，来自西北方的河流携带大量的碎屑物质注入盆地形成漫流，沉积了巨厚的三角洲沉积，因地壳活动频繁，成煤前湖泊相闭流盆地相沉积发育不甚稳定，泥炭沼泽范围小，而且很快被泻湖海湾相所覆盖，至观音段和香溪组盆地向南收缩，地史进入大陆阶段，地壳活动更趋频繁，沉积环境往返递变，沉积中心多次迁移，成煤多薄而分散。香溪组沉积以后气候逐渐转向干旱炎热，聚煤作用停止。

3　聚煤规律

3.1影响聚煤作用的因素

荆当盆地为中生代含煤盆地，沉积了巨厚的近海型陆相碎屑岩建造，分析研究认为影响聚煤作用的主要控制因素是古构造运动、古地理环境及古气候条件。

3.1.1古构造运动的影响

古构造运动对聚煤作用的影响是多方面的：（1）沉积盆地所处的构造部位不同，直接影响到盆地的古地理环境和内部沉积环境的空间配置，影响到沉积物的来源是否充分。（2）沉降运动的速率和频率，直接影响到沉积物特别是有机物的保存。形成煤层的厚薄与该区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。

在荆当盆地含煤沉积的过程中，伴随着频繁和强烈的地壳运动，而且由下而上越来越强烈，频率越来越高，这种震荡运动造成了含煤地层的基本韵律构造，故九里岗组的古地理环境相对稳定，煤层比较集中。至晓坪组、香溪组则成煤旋回越来越多，煤层层次多，而分布广度则越来越小，厚度越来越薄。因而在荆当盆地的整个成煤构造旋回中，含煤性最好的层位处于九里岗组下段，而顶部香溪组的含煤性最差。

3.1.2古地理的影响

荆当盆地的继承性特点在各组地层的沉积特征中明显的表现出来。一是沉积的北西方向性，这个方向性在晓坪组水井湾段以前表现特别明显，至晓坪组晚期观音段沉积时似乎有些向东偏移（香溪组也是如此）。一方面是由于沉积期后南北向断裂构造的改造，另一方面可能是反映盆地向南收缩的缘故。这一特点控制了各个时期煤层的展布形式，控制了各组段沉积的成煤区的分布，即煤层相对发育地区随时间而由北向南转移。

3.1.3古气候的影响

古气候条件对盆地沉积建造的影响是间接的，古气候主要影响沉积物的风化、剥蚀、搬运方式、物源特点、湖平面变化等方面。晚三叠世整个华南地区气候潮湿，适宜植物生长，故煤层发育。从晚三叠世至中侏罗世，该区古气候背景经历了从潮湿向干旱过渡，香溪组沉积以后气候逐渐转向干旱炎热，聚煤作用停止。

3.2含煤性

3.2.1九里岗组含煤性

九里岗组地层厚度大，煤层层次多，根据以往勘探资料，含煤系数为0.1～2.3，一般为0.6～0.8，上段为0～1.7，平均0.48，下段为0～3.8，平均0.8。主要煤层和工业煤体大多产出在下段。煤层产出最多的剖面有16个小层次，可合并为11个含煤层位，可采者2～3层，煤层最大厚度可达2.65m。从工业煤层的含煤性变化特征来看，九里岗组煤层可以分出两种基本不同类型，以其代表性地点命名为铁炉湾型和胡家咀型。对比起来，以铁炉湾型的含煤性为好，但他们没有层位上差异，而主要是空间上的不同，铁炉湾型分布在向斜外侧，而胡家咀型则相对位于内侧，就是说后者更为临近湖盆的中心。结合煤质特征来看很可能是沉积环境的不同所致。

3.2.2晓坪组含煤性

晓坪组的煤层薄而不稳定，均系复杂结构，可采层规模和经济意义不及九里岗组。各个含煤段的含煤性差别很大，以观音段最好，水井湾段和方家棚段次之。本组共含煤21层，一般厚度都在0.2m以下，局部可采厚度大多在0.4m～0.6m左右，个别点的最大厚度为1.39m。总的来看，晓坪组各个含煤亚段含煤性相对发育区是由北向南发展的，如周家山段和水井湾段的煤层主要发育在煤田北部，方家棚段煤层则富集于方家口一带，而观音段则南移至观音、锅底坑地区。

3.2.3香溪组含煤性

香溪组煤层主要分布在南部九指山、观音、锅底坑和尹家山一带。与九里岗组和晓坪组相比，其含煤性最差。本组含煤共6层，多数矿区没有0.3m～0.5m的煤层，煤层呈透镜状—鸡窝状分布。

3.3煤层分布的几点规律

3.3.1九里岗组

（1）含煤性变化的分聚规律。含煤层位具有明显的分聚规律：在煤层相对发育的剖面上，B旋迴的煤层几乎聚合在一起而构成煤层密集带，例如铁炉湾矿区，那里煤层都孕育在不大于40m厚的剖面中，而当B旋迴煤层出现衰退时，整个旋迴的沉积厚度加大到80m，例如东翼的南峪沟、胡家嘴等地，剖面上含煤层位逐渐分散，相距可达10m～20m，往往出现较厚的湖泊相夹层。（2）煤层的带状分布规律。煤层发育在湖泊沼泽带而消失于湖相带，平面上的分布受相带的控制。在九里岗组沉积过程中，有个长期稳定的古地貌带，一是向斜南段的湖相带，二是其两侧的滨湖相带，这就是区域性煤层带状分布的基础，主要可采煤层分布与之相对应。

3.3.2晓坪组

（1）煤层垂直分布规律：该组有三种基本成煤岩相旋廻结构由下而上的分布，上部海湾相成份显著增加，说明本段煤层都是海浸过程的产物，煤层具“叠瓦式构造”分布特征。（2）煤层平面分布规律：晓坪组各个含煤亚段含煤性相对发育区是由北向南发展的，如周家山段和水井湾段的煤层主要发育在煤田北部，而观音段则南移至观音、锅底坑地区；这与前述沉降中心的迁移方向和位置是大体一致的。

3.3.3香溪组

煤层垂直分布规律：香溪组为内陆冲积—湖泊含煤沉积，与九里岗组和晓坪组相比，剖面上部和下部岩性和岩相分异不够明显，同时基本成煤旋迴很多，碎屑掺和强烈且相对均匀，形成的煤层较差，相对发育较好的煤层较少且一般位于剖面的中部及中上部。

4　结语

4.1地壳震荡运动的特点是决定本区含煤性的主要因素，九里岗组沉积时期，地壳震荡运动的特点是幅度小，速度慢而频率低，因而煤层在剖面上比较集中，但由于补偿不足，没有形成厚煤层。至晓坪组和香溪组时期，虽然震荡幅度加大，但由于速度快而频率越来越高，在剖面上煤层层次多，几乎分散在整个剖面上，而分布广度则越来越小，厚度越来越薄。故荆当盆地含煤性最好的层位处于九里岗组下段，而顶部香溪组的含煤性最差。

4.2荆当煤田是在总的海退过程中形成的一个近海型煤田，煤层都产生在滨湖（海）沼泽地带，在趋向沉积中心时，成煤作用越来越弱，在频临滨海（湖）三角洲或沙坝地带也是成煤不利地区，故古地貌带的展布形式决定了煤层空间分布的基本格局。九里岗组和晓坪组早期比较明显地继承了中三叠世北西向的沉积特征，煤层较明显地成北西向带状分布特征；晓坪组晚期和香溪组沉积时期，水盆地向南收缩，煤层展布逐渐转为环带状特征。

[1]梅冥相.中上扬子印支运动的地层学效应及晚三叠世沉积盆地格局.地学前缘,中国地质大学（北京）,2010.

[2]陈留勤,段凯波,霍荣,胡水清.晚三叠世中上扬子北缘前陆盆地层序特征及沉积演化.高校地质学报,2009.

[3]陈留勤,郭荣涛,钟焱.荆门—当阳盆地上三叠统沉积相结构特点及其对构造控制的响应.中国地质,2011.