南票煤田成煤古地理环境与聚煤特征分析

陈端 陈爱华

摘要：通过对南票煤田地质概况及含煤地层展开分析，总结了南票煤田的聚煤特征，还原了该区成煤古地理环境，对该区煤炭资源的持续开发和外围找矿工作具有指导意义。

关键词：南票煤田；古地理；聚煤特征

1.引言

南票煤田位于辽宁省葫芦岛市境内，呈北东-南西向带状分布，属于华北覆煤区。华北赋煤区二叠系含煤地层属于典型的地台沉积，沉积建造发育于巨型克拉通盆地内，晚古生代海水从东或南东部侵入盆地，形成范围广阔、坡度极缓的滨岸沉积盆地。

2.地质概况

2.1矿区构造

南票煤田位于华北地台的东北部（Ⅰ），燕辽台褶带（Ⅱ），辽西凹陷（Ⅲ），金岭寺～羊山盆地的东南翼，与头台子～黄土坎～杨家杖子断隆带接界。主要有3个构造层组成：①侏罗系向斜构造层；②奥陶系、石炭系、二叠系单斜构造层，倾向北西，倾角20°～70°；③奥陶系以前地层。断裂构造有两组：一组走向北西，倾角70°～80°的正断裂；另一组走向北东的逆冲断裂，傾角50°～76°，表现为二叠系含煤地层重复出现。

2.2地层

该区地层由老到新有：蓟县系、青白口系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、第四系组成。

（1）蓟县系雾迷山组：黑灰色燧石条带，结核，燧石层灰岩。

（2）青白口系景儿峪组：紫红色板状灰岩，含砾石英砂岩，与雾迷山组呈平行不整合接触。

（3）寒武系下统馒头组：紫红色片状泥岩，夹黄色结晶灰岩。与景儿峪组呈平行不整合接触。

（4）奥陶系中统马家沟组：深灰色薄层～中厚层细粒泥晶灰岩，顶部夹薄层生物屑灰岩。

（5）石炭系下统本溪组：由灰黑色页岩、灰色铝土页岩夹薄层细粒石英砂岩，局部夹砾岩扁豆体，底部具一层灰岩成分的钙质胶结的砾岩，与奥陶系马家沟组呈平行不整合接触。

（6）石炭系上统太原组：砂岩与页岩互层，夹泥灰岩和煤层，与下伏本溪组呈整合接触。

（7）二叠系下统山西组：下部为黄绿色、灰绿色含砾砂岩、页岩；上部为灰黄色薄层、中厚层粗粒长石砂岩、黑色页岩夹煤线，与太原组整合接触。

（8）二叠系下统石盒子组：灰白色粗砂岩、黑色泥岩、石英质砾岩、灰色紫色铝土岩，含可采煤层，与山西组呈平行不整合接触。

（9）侏罗系下统南票组：灰白、灰绿色凝灰质砂岩，砂砾岩，砂质泥岩，含可采煤层，但灰分高。

（10）第四系：砾石层，棕红色粉砂质粘土，黄色粘土，河床砾石，褐黑色粘质砂土。

3.含煤地层

南票煤田主要含煤地层有上石炭统太原组、下二叠统山西组、石盒子组。

3.1太原组

太原组为本煤田主要含煤地层。分上下两段，上段含6、7二个煤组，以煤层分布广，厚度大，厚度变化亦大，层数多为特征。下段为砂岩段。

①上段：以泥岩，砂质泥岩，铝土岩和煤层为主，个别钻孔见薄层泥灰岩。局部地区夹砂岩和砾岩。就整个煤田而言，6煤组全区均有赋存，且普遍可采。6煤组和7煤组以泥岩、砂泥岩、铝土岩及砾岩分开。7煤组沉积不稳定，沿走向时有变薄尖灭现象。

②下段：以中粒长石石英砂岩为主，灰白色含少量云母片，含铁质结核及条带，厚层状，泥质胶结。

3.2山西组

山西组与下伏太原组地层呈不整合接触。全煤田均有沉积，分上下两段。上段为含煤段，以黑色泥岩，砂泥岩和粉砂岩为主，含有3、4、5三个煤组。下段为砾岩段，为灰绿色燧石细砾岩夹中、细砂岩，粉砂岩，凝灰岩、泥质、粘土质胶结，具楔状交错层理，含菱铁矿结核。3煤组是山西组主要可采煤层。4煤组仅在中部发育，其他地段沉积变薄或尖灭。5煤组煤层大部可采。

3.3石盒子组

石盒子组以平行不整合沉积在山西组地层之上。全组地层厚度，东部0.66m～21.65m，西部8.47m～111.62m。发育1、2两个煤组，1煤组沉积范围小，个别孔见可采煤层，其他地区零星沉积薄煤层或炭泥岩层。2煤组含芦木化石及少量菱铁矿结核，零星分布仅局部可采（图1）。

4.层序地层格架

中奥陶世以后，华北地台受加里东运动影响，整体隆升经受长期剥蚀、夷平和准平原化，造成基底面平缓，海水浸出频繁，形成海陆交替型沉积和陆地河湖相沼泽砂、页岩含煤沉积建造。在华北晚古生代沉积建造内，根据区域不整合面及局部地区角度不整合（风化壳）、缺失的生物带、海侵方向沉积体系转换面、陆表海低水位席状砂体及深切谷的发育等识别层序界面的准则识别出了7个层序界面，分别位于本溪组上部中间铝质岩顶面与8煤顶板砾岩底面、8煤顶板黑色泥岩顶面与7煤底部砾岩、6煤组底部砾岩、5煤组底部火山底砾岩底面、4煤组底部砾岩、3煤组底部细砂岩、2煤组底部细砂岩。

5.沉积体系与沉积相

中奥陶世之后隆起，经历了长期的风化剥蚀，至晚石炭世地壳缓慢沉降，开始接受沉积，遭受大规模海侵后形成了广阔的陆表海。早期经历了局限性较强的泻湖环境，形成了一套铁铝质及粘土物质沉积，之后经过多次南东方向的海侵，形成了碳酸盐局限台地和障壁岛—泻湖、潮坪复合沉积体系，而且局部出现中石炭世沉积。早二叠世早期，由三角洲体系向北方向过渡为陆相河流体系。南票一带太原组、山西组含煤岩系以粗碎屑岩为主，底部为砾岩，上部为粉砂岩、泥岩及铝土质泥岩，均含煤3组，属近岸湖湾沼泽成煤。

在早二叠世，华北地台陆表海进一步向南退出南票煤田，南票煤田的沉积环境由晚石炭世晚期的碳酸盐台地海相沉积环境逐渐变为海陆过渡相沉积环境。煤田北部构造抬升，并发育河流沉积体系；煤田南部构造运动下降，三角洲沉积体系发育，在沉积过程中产生了山西组与太原组上部连续性较好的煤层。