苏鲁滩聚煤盆地与榆树沟—二道沟聚煤盆地沉积相特征分析

2021-06-11王瑞辉

天津化工 2021年3期

王瑞辉

（河北省煤田地质局第四地质队，河北张家口 075100）

沽源地区聚煤盆地是在侏罗系沽源火山盆地的基础上受燕山期第四幕、第五幕造山运动影响发育而来的早白垩系断陷盆地。聚煤盆地主要包括苏鲁滩断陷盆地、榆树沟-二道渠断陷盆地[1]。

1 盆地分布

苏鲁滩聚煤盆地整体形态呈北东50°方向展布，西北以F1断层为界，东南至F2断层，长19km，平均宽6.5 km。榆树沟—二道沟聚煤盆地西起F4断层，东至F5断层，南界为F6断层，向北延伸至省界以外，整体形态NW20°。长12 km，宽7.5km（见图1）。

图1 苏鲁滩聚煤盆地与榆树沟—二道沟聚煤盆地分布图

2 盆地地层

盆地基底为白垩系下统张家口组（K1z）；盖层为白垩系下统花吉营组（K1h）、青石砬组（K1q）、新生界新近系（N2）、第四系（Q）。

张家口组（K1z）：岩性主要为灰白色、杂褐黄色流纹质凝灰岩，杂色流纹质熔岩。钻孔未揭穿本层。

花吉营组（K1h）：安山岩间夹火山碎屑沉积岩、石英粗安岩、流纹质熔结凝灰岩。厚度变化较大，沉积中心厚度最大大于858m。

青石砬组（K1q）:下段以灰白—灰色砾岩、砂砾岩为主，夹灰绿、深灰色砾岩、粉砂岩、砂质泥页岩及煤线。上段上部为杂色粉砂岩、细砂岩、砂质泥页岩夹少量砾岩、中粗砂岩及炭质泥页岩；下部为灰-灰黑色泥页岩、粉砂岩夹砂岩、砾岩，含煤0～21层，仅1～2层局部可采。厚度变化较大，沉积中心厚度最大大于1000m[2～5]。

新近系（N2）：下部岩性为棕红色、棕黄色粘土（岩）为主，底部含少量砾石和铁锰结核，钙质斑点，粘性大，呈硬塑状，俗称“三趾马红土”；上部岩性为浅黄、黄绿、棕黄色砂砾石（岩）夹粘土（岩），成岩程度差，磨圆较好，分选差，成分以火山碎屑岩为主，次见脉岩等。厚度小于71m。

第四系（Q）：洪积、冲积层地表主要为褐黄色、褐灰色亚砂土，局部为淤泥质亚砂土，含少量砂砾石；中部为砂砾石，灰黄色为主；下部为亚粘土、亚砂土夹砂层，褐黄色。厚度小于172m。

3 盆地构造

盆地边缘受正断层控制形成断陷盆地，榆树沟-二道渠断陷盆地中发育一南西-北东向正断层F11，隐伏于该盆地新近系地层之下。

4 沉积相特征分析

盆地青石砬组沉积相主要有冲积扇相、湖泊相和扇三角洲相。煤层多存在于扇三角洲沉积相中，对青石砬组进行沉积相分析，能初步得到煤层的赋存位置及展布情况，对研究煤层的沉积控制作用有重要意义。

盆地边缘冲积扇相：位于盆地北部边缘的钻孔,苏鲁滩盆地G7号钻孔（见图2）,含煤岩系中砾岩占94%、砂岩占2%、粉砂质泥岩占4%,全孔基本为砂砾岩。砾石成份多为基底火山岩,砾径大小不等,分选差,砾石与砂泥质混杂结构,无层理显示。所夹砂岩、泥质岩突变接触,含炭化植物碎屑,具漫流沉积特点。G1号钻孔视电阻率曲线呈箱形、齿状泥石流扇面河道类型。上述特征反映出位于边缘的钻孔多为冲积扇相。盆地南部边缘的G4号钻孔及榆树沟-二道渠断陷盆地西北部钻孔等亦具冲积扇相[6]。

图2 苏鲁滩聚煤盆地A-A’剖面位置及示意图

湖泊沉积相：以苏鲁滩煤田G8、G9号钻孔为例,青石砬组上部单层泥页岩厚百米之上,具水平纹理,常含大量螺、蚌动物化石和植物叶及碎屑化石，含透镜状菱铁质结核，视电阻率曲线近似平直。榆树沟一二道渠煤田G3号钻孔亦具此特征（见图3）。

图3 榆树沟—二道沟聚煤盆地B-B’剖面位置及示意图

扇三角洲沉积相：G5、G8、G9钻孔青石砬组下部视电阻率曲线显示平直、倒圣诞树、圣诞树型扇三角洲特点，在扇三角洲平原上发育多层薄煤线。

5 盆地沉积相演变

由图4可知：苏鲁滩聚煤盆地主要受边界断层F1和F2控制，盆地是受边界断层控制发育而来的断陷盆地。盆地发育过程中，北部边缘受断层F1控制，持续沉降，断层高地势区向盆地内部提供了大量的粗碎屑沉积物，在盆地北部形成了冲积扇相。盆地南部前期主要发育细粒沉积物为主的扇三角洲相，沉积亚相主要为以聚煤作用为主的泥炭沼泽亚相和具河流特征的扇三角洲平原亚相。盆地沉降后期，沉降速率相对加快，沉积物供给相对不足，形成了以巨厚层泥页岩为主的湖泊相。由图5可知：榆树沟—二道沟聚煤盆地主要受边界断层F6控制，盆地发育过程中，南部边缘受断层F6控制，持续沉降，断层高地势区向盆地内部提供了大量的粗碎屑沉积物，在盆地南部形成了冲积扇相。向盆地北部，碎屑粒度逐渐减小，形成了扇三角洲相，沉积亚相主要为以聚煤作用为主的泥炭沼泽亚相和具河流特征的扇三角洲平原亚相。再向盆地北部，发育粒度更细、具巨厚层泥页岩特征的湖泊相。盆地沉降后期，沉积速率加快，物源供给相对不足，在沽源组上部形成了泥页岩巨厚层发育的湖泊相[7]。