内蒙古东胜煤田布日其井田延安组沉积特征及聚煤规律研究

赵学波　王贸

[摘要]基于内蒙古东胜煤田布日其井田煤炭详查工作所获得煤田钻孔、测井、二维地震等资料，应用沉积学、层序地层学、煤田地质学理论为指导，对延安组沉积特征、沉积环境和聚煤规律进行了分析评价。研究区延安组主要聚煤特征有三种类型：一岩段为湖泊滨湖、浅湖交替旋回顶部形成的沼泽相，二岩段为滨湖三角洲发育在分流河及分流间湾旋回顶部形成沼泽相，三岩段为河流冲积平原河漫滩沉积物之上形成的沼泽相。

[关键词]沉积特征；聚煤规律；延安组；布日其井田

布日其井田位于内蒙古鄂尔多斯市乌审旗东南部，行政区划隶属于乌审旗嘎鲁图镇和乌兰陶勒盖镇管辖。井田位于东胜煤田东南部，大地构造位置位于华北板块鄂尔多斯断块伊陕斜坡区，井田所在区域总体倾向西低东高走向近南北的单斜构造。研究区地表全部被第四系风积沙覆盖，无基岩出露。根据钻孔揭露的地层，由老至新有：三叠系上统延长组、侏罗系中、下统延安组、侏罗系中统直罗组、侏罗系中统安定组、白垩系下统志丹群洛河和第四系，主要含煤地层为侏罗系中、下统延安组。

1 含煤地层沉积特征

研究区含煤地层，据钻孔揭露资料，延安组厚度在171.81～273.80m，平均218.26m，为一套灰白色各粒级的砂岩，灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层组成的岩性，发育有水平层理、波状层理局部具斜层理。底部以灰白色含砾石英砂岩为主，局部为砾岩，砾石成分单一，主要为石英岩，钙质胶结为主，此层位岩性特征明显，且分布范围很广，是地层划分的区域性对比标志砂岩层。

根据钻孔资料统计，延安组厚度在171.81～273.80 m，平均218.26 m，该组含2、3、4、5、6五个煤组。与下伏延长组呈平行不整合接触。延安组在研究区东南部埋藏最浅，在研究区的西北部埋藏最深，总体由东南向西北埋深逐渐加大。根据延安组地层的沉积旋回、岩煤层组合特征、物性特征，同时结合鄂尔多斯盆地整体地层划分情况，将该组地层划分为三个岩段，现将各岩段自下而上分述如下：

1.1 延安组第一岩段（J1-2ya1）

该段自延安组底界至5-1上煤层顶板砂岩底界面，据钻孔揭露地层资料，该段厚度为29.37～127.15m，平均厚度70.58m，岩性下部为灰白色中粗粒砂岩，局部含细砾，具大型交错层理；中、上部为灰白色细粒砂岩、粉砂岩及深灰色砂质泥岩、泥岩互层，含大量植物化石碎片。

一岩段含有5煤组及6煤组，含煤约8层，即5-1上、5-1、5-1下、5-2上、5-2、5-2下、6-1、6-2。含煤层数多、厚度薄为该岩段特点，薄煤层多数不稳定，沿走向倾向变化很大，层位对比较为困难。其中发育大部可采煤层1层，即5-2上号煤层，局部可采煤层1层，即6-2号煤层，其余6层均为不可采煤层。

1.2 延安组第二段（J1-2ya2）

位于延安组一岩段之上，下从5-1上煤层顶板砂岩开始，上至3-1煤层顶板砂岩底面。厚度在56.58～79.25m，平均为65.66m，该岩段沉积环境稳定，整体上厚度变化不大。岩性主要由灰向色中粒和细粒砂岩，深灰色至灰黑色砂质泥岩和泥岩组成，砂岩成分以石英、长石为主，富含岩屑，砂质泥岩及泥岩中含有大量的植物化石残片，水平层理波状层理发育。该岩段含3、4煤组2个含煤层，分别是3-1号和4-1号煤层，均为全区可采的较稳定煤层。

1.3 延安组第三段（J1-2ya3）

位于延安组上部，从3-1煤层顶部砂岩到延安组顶部边界。厚度在60.42～103.19m，平均为81.55m，该岩段厚度由北向南，南西向东逐渐变薄。本段含2煤组，含煤3层，即21、22、23，可采煤层1层，即22煤层，为全区可采的较稳定煤层。

2 早、中侏罗世沉积环境演化

本区早、中侏罗世的沉积史，可以将延安组的沉积阶段大致分为三个时期，与延安组的三个岩段相对应。第一阶段是煤成型初期的“填平补齐”时期。第二阶段为煤层聚集盆地的超覆、扩张的鼎盛时期，湖水由南向北侵入，是湖泊三角洲高建设时期。第三阶段为聚煤盆地的衰退期，随着基底上升，湖水退出本区，河流活动加强，聚煤作用逐渐减弱直至衰亡。依据煤层的发育特征、含煤性的差异以及层序地层分析结果，可以将延安组含煤地层的沉积环境分作五个成因单元（图1）。

3 聚煤规律

在沉积环境分析的基础上，可判断延安组含煤地层含煤层序主要聚煤特征有三种类型形成，即：河流冲积平原河漫滩沉积物之上形成的沼泽相，滨湖三角洲发育在分流河及分流间湾旋回顶部形成沼泽相，湖泊滨湖、浅湖交替旋回顶部形成的沼泽相。泥炭沼泽发育在湖滨平原一带，沼泽位置比较同定、范围巨大，形成的煤层稳定、但煤层相对较薄。

3.1 延安组一岩段聚煤特征

一岩段沉积时期盆地坳陷作用加強，区内湖水入侵、范围扩大，其结果导致河道废弃，湖泊沉积作用占主导地位。其层序下部为冲洪积物的河道沉积，在河漫滩之上发育厚度不大的沼泽、泥炭沼泽沉积，发育较连续的6-2煤层；上部为滨湖、浅湖交替沉积，之间沉积的沼泽相顶部，发育较连续的5-1上、5-1、5-1下、5-2上、5-2、5-2下、6-1煤层。

3.2 延安组二岩段聚煤特征

二岩段沉积是本区三角洲建设最为发育的时期，其层序下部为三角洲前缘沉积，上部为三角洲平原沉积，具多旋回的特点，每个旋回顶部发育厚度不等的煤层。下部三角洲前缘分流间湾沉积的每个旋回顶部，发育4-1煤层；上部三角洲平原分流河道沉积或分流河漫滩沉积旋回之上，沼泽、泥炭沼泽沉积发育3-1煤层。

3.3 延安组三岩段聚煤特征

三岩段沉积初期盆地有区域性的稳定抬升过程，在广阔范围内发育了河流沉积，该段相序为冲积平原的河流沉积，其特点是河道砂体厚度大，具多阶性，垂向加积的河漫滩沉积发育，局部夹泥炭沼泽沉积，发育的2—2煤层及连续性较好的2-1、2-3煤层就形成在冲积平原河流旋回上部、河漫滩沉积物之上。该段地层厚度普遍较大，变薄地段是后期受到冲刷原因所致。

4 结论

布日其井田延安组煤系基底为晚三叠系保存不全的河流相碎屑岩；延安组一岩段的沉积环境主要为湖泊，以滨湖、浅湖沉积发育为主要特征；延安组二岩段为区内主要含煤层段，煤层发育在三角洲前缘的分流间湾、三角洲平原的分流河道沉积旋回之上；延安组三岩段的沉积环境为冲积平原沉积，分布全区；煤系盖层为半干旱气候条件下形成的冲积平原河流相沉积。