陇东煤田罗川勘查区煤层分布特征及成煤模式

张革胜, 师国辉, 闫 伟

(甘肃煤田地质局一四六队，兰州 744000)

罗川勘查位于陇东正装勘查区东南缘，勘查区东西长约25km，南北宽约10km，面积230.0km2，靠近陕西彬县北部(图 1)。行政区划上属于甘肃省庆阳市正宁县。通过对罗川勘查区侏罗系延安组煤层的分布特征进行了分析研究，分析研究认为三叠系顶面形态对罗川勘查区煤层展布有控制作用，控制作用的力度由下往上依次减弱。

1 勘查区构造

罗川勘查区处于鄂尔多斯盆地西南缘，陕北单斜的南端，渭北挠褶带北缘，煤田的展布受渭北隆起北坡次级凹陷(和子午岭隆起西部凹陷)的控制(图 1)，具体构造位置属第家川背斜的西北翼。区内总体构造形态为一走向北东-南西，倾向北西，倾角平缓的单斜构造(小于15°)。在第家川背斜西北冀的基础上发育有次级宽缓褶皱，由北向南主要有樊家湾向斜、唐兴-王台向斜、高家梁背斜、第家川背斜。区内无断层及岩浆活动(图2)。

(1)第家川背斜。位于本区南部，属中生代早期印支运动和早燕山运动作用下的古隆起，在中燕山运动期间逐渐形成宽缓背斜，轴向北东-南西，背斜核部延安组及以上侏罗系缺失，延长群直接被侏罗系覆盖，地层倾角均小于10°。

(2)樊家湾向斜。位于本区北部，总体为近东西向，略呈向南突出的弧形。两翼分布地层为延安组、直罗组和安定组。

(3)唐兴-王台向斜。唐兴-王台向斜轴从本区南边界偏西向东北方向延伸，延伸长度约5km。两翼分布地层为延安组、直罗组和安定组，倾角10°～16°，其轴部煤层较两翼厚度增大。

(4)高家梁背斜。位于本区东南部，实际为勘查区中部古隆起的延伸，两翼分布地层为延安组、直罗组和安定组。

2 勘查区地层

罗川勘查区位于鄂尔多斯盆地西南缘，与盆地内相比，缺失新近系、泾川组、罗汉洞组，新近系在勘查区内未发现，但在勘查区以西的一些沟谷中可见及。区内地层从上到下以次为：第四系(Q)、环河组(K1h)、洛河组(K1l)、宜君组(K1y)、安定组(J2a)、直罗组(J2z)、延安组(J2y)、 富县组(J1f)及延长群(T3yn)。其中侏罗系延安组为煤系地层；沉积基底为三叠系延长群(图3)。

图1 渭北隆起及周缘构造单元关系图(据参考文献[8])Figure 1 Relationship between Weibei uplift and periphery structural elements (after reference [8])

图2 勘查区构造Figure 2 Exploration area structures

3 煤系地层及煤层特征

3.1 含煤地层

侏罗系延安组(J2y)为含煤地层，依据其岩性及沉积特征，可以把延安组划分为三个段，这与区域上延安组的三段五旋回是相吻合的。

第一段(J2y1)：为次要含煤段，煤层赋存于其顶部，编号为煤8，属不稳定煤层。底界面起自三叠系或者富县组顶界面，顶界面至煤8层顶界。主要分布在本区的中、东部，本段厚度最小厚度0.40m，最大厚度20.27m，平均厚度6.05m。

第二段(J2y2)：为本区主要含煤段，全区大部分布，煤层位于其顶部，煤层编号分别为煤5-1和煤5-2，煤5-2属较稳定煤层。该段厚度变化较大，最小厚度2.90m，最大厚度75.32m，平均厚度31.39m。

第三段(J2y3)：为次要含煤段，煤层位于其底部，编号为煤2-1、煤2-2，属不稳定煤层。顶界面为直罗组底界，本段最小厚度2.70m，最大厚度34.66m，平均厚度10.37m。

3.2 煤层特征

罗川勘查区从上到下共有三个煤层组，编号依次为煤2组(煤2-1、煤2-2)，煤5组(煤5-1、煤5-2)，煤8，各煤层特征如下表:

表1 煤层特征表Table 1 Coal Seam feature table

3.2.1 煤2组

煤2组包括煤2-1及煤2-2两层煤，在勘查区仅西南部的L704孔、西北部部分钻孔见及，两层煤间距1.72～5.47m，平均2.76m，属区内泥炭沼泽相不发育时的零星沉积(图4)。

图3 地层综合柱状图Figure 3 Comprehensive stratigraphic column

图4 煤2组分布图Figure 4 Coal group No.2 distributions

3.2.2 煤5组

煤5组是本区的主要可采煤层，位于延安组第二段的顶部，由煤5-1和煤5-2构成，煤5-1主要分布在勘查区的中北部(图5),由煤5-2沉积分层形成，厚度0.30～2.60m，平均1.26m，煤层分布面积53.44 km2，可采面积约25.24km2，与其上覆的煤2-2间距为6.02～15.65m，平均10.91m。煤5-1属局部可采的不稳定煤层，是区内的次要可采煤层。

图5 煤5-1分布图Figure 5 Coal No.5-1 distributions

煤5-2为本区主要可采煤层，最小厚度0.35m，最大厚度4.43m，平均厚1.99m，分布面积为153.15km2，可采面积为118.33km2，与其上覆煤5-1的间距最小为1.68m，最大为5.58m，，平均2.21m。厚度变化有一定规律，结构简单-较简单，煤类单一，确定煤5-2属大部分可采的较稳定煤层。煤5-2具有西南部较厚，向东部变薄的特点，中、厚煤层主要分布在本区的西南部(图6)，可采面积占详查区面积的51%。

图6 煤5-2分布图Figure 6 Coal No.5-2 distributions

3.2.3 煤8

煤8位于延安组第一段的上部，煤8厚度为0.40～3.12m，平均1.37m，其分布面积约35.20km2，可采面积约21.94km2，与其上覆的煤5-2间距为27.61～64.58m，平均45.26m。煤8集中分布于本区中东部的凹陷带内，呈北东条带状连续分布(图7)。

图7 煤8分布图Figure 7 Coal No.8 distributions

3.3 煤层总厚度及三叠系顶界面标高图

如图8、 图9煤层总厚度等值线图的厚度走向形态与三叠系顶界面凹陷走向形态是一致的,体现了三叠系沉积基底对煤层的控制。

图8 煤层总厚度等值线图Figure 8 Isogram of total coal thicknesses

图9 三叠系顶面标高等值线图Figure 9 Isogram of Triassic top surface elevations

4 煤系地层及煤层特征

延安组由第一段到第三段含煤性由弱到强到弱,反映了成煤沉积环境交替的变化。煤层的厚度变化，主要受起伏不平的三叠系基底古构造形态控制。勘查区西北端、东南部和东北端的基底古隆起部位延安组沉积变薄或缺失，相应形成三个无煤区；反之，基底凹陷部位煤层层数多，厚度大。总体的一个特征是：基底隆起部位，煤层层数减少，煤层厚度变薄甚至缺失；基底凹陷部位，煤层层数增多，厚度增大。这一特征在周边的其它勘查区块中也普遍存在(图10)。

本区煤8严格受三叠系基底古构造形态控制，与其底部的富县组(J1f)成正相关关系，三叠系凹陷部位是煤8形成的有利部位，也是富县组(J1f)生成的有利部位。在适合泥炭沼泽发育的部位，往往形成条带状分布的工业煤层，在不利于泥炭沼泽发育的深水区或者剥失区，煤8缺失。由于煤8沿凹陷轴部呈条带状分布，有侧向物源补给，形成了煤8具有底硫高灰分的特点。煤8的以上特点，在渭北隆起斜坡带其它次级凹陷中也有类似情况存在。

煤5组形成时期，泥炭沼泽相广泛发育，是区内最有利的成煤时期，三叠系基底对煤5的影响减弱，但受基底影响的凹陷仍然是最有利于成煤的部位，沿凹陷往往形成较厚的工业煤层。

煤2组形成时期，三叠系顶面形态对成煤基本无应响，泥炭沼泽不发育，仅局部一些地方有零星沼泽相，一般没有工业价值，代表了本区成煤建造的结束。

根据本区三个煤层组的分布特征及基底凹陷对成煤作用的控制，本区的成煤建造模式大致如(图10)所示。

图10 罗川勘查区沉积模式图Figure 10 Luochuan exploration area sedimentary model

5 结论

总体来看，无论本区勘查成果或者是相邻区的勘查成果，都表明渭北隆起斜坡带的三叠系凹陷部位是成煤的有利部位，可以形成浅而富的工业煤层。因此，渭北隆起斜坡带三叠系凹陷部位是区域内找煤的重要方向。