红锈沟盆地北部含煤地层红锈沟组煤层煤质特征

红锈沟盆地北部含煤地层红锈沟组煤层煤质特征 中 国 煤 田 地 质 Vol.19N o.5 第 19 卷 5 期COAL GEOLOGYO F CHINA Oct. 2007 2007 年 10月 文章编号: 1004- 9177( 2007) 05- 0010-03 红阳煤田的岩煤层对比 1 2 1李树德 , 柯福奎 , 孔令珍 ( 1.东北煤田地质局一 0 三勘探队, 辽宁 辽阳 111004; 2.沈阳煤业集团地测处, 辽宁 沈阳 110122) 摘 要: 采用岩相旋回法、标志层法和煤岩层组合特征等多种方法, 对红阳煤田的岩煤层进行综合对比, 认为该煤系 沉积稳定, 标志层明显, 易于辨认及对比, 岩性、岩相变化有一定规律可循, 具有比较明显的旋回结构, 煤层层位在旋 回上有一定的分布规律, 为一套海陆交互相滨海平原型沉积。 关键词: 岩煤层对比; 沉积旋回; 红阳煤田 中图分类号: 文献标识码: P618.11 A 交互相沉积。红阳煤田是辽宁省重要的煤产地之一, 其含煤 地层为古生界石炭系太原组和二叠系山西组, 石炭 中石炭世是本区晚古生界聚煤作用的序幕, 该 系上统太原组( Ct) , 煤系地层厚度 85m 左右, 是红 煤系建造于中石炭滨海平原之上, 继承了前古地理 3 阳煤田中的主要含煤地层。煤层编号 7—14, 其中下 地势, 使之在大范围内普遍接受了石炭二叠纪含煤 部 的 12、13 号 煤 层 为 全 区 主 要 可 采 层 。 山 西 组 建造沉积。在整个含煤建造期间, 由于地壳小幅度的 ( Psh) , 厚度 110m 左右, 含煤 7 层, 编号 1—7 号, 其 频繁颤动, 造成海水时进时退, 沉积物时而为海相, 1 中 3、7 号煤层可采。该煤系沉积稳定, 标志层明显, 时而为陆相, 使该含煤建造为海陆交互相沉积。由于 易于辨认及对比, 岩性、岩相变化有一定规律可循, 当时古地理、古气候适宜古植物大量茂盛生长, 植物 具有比较明显的旋回结构, 煤层层位在旋回上有一 遗体迅速保藏, 变为泥炭沼泽环境, 促进了成煤作 定的分布规律, 隶属为一套海陆交互相滨海平原型 用。但煤层薄而层数多, 主要原因在于发育的泥炭沼 沉积。 泽极易遭到海水的淹没、侵蚀。说明地壳频繁的小幅 红阳煤田勘探始于上世纪六十年代, 经过几十 度振荡虽对于泥炭沼泽环境有利, 但对于煤层厚度 年的勘探和矿井实践, 该区先后建成了红菱煤矿、林 不利, 常为薄煤层, 有时还被冲蚀。之所以含煤建造 盛煤矿、西马煤矿和红阳三矿等大型矿井。笔者根据 于海滨地形比较平坦, 聚煤作用常是在大面积内同 多年来勘探、矿井调查, 归纳整理, 认为采用岩相旋 时发生或间断, 这就使聚煤作用在同一平坦地势上, 回法、标志层法等进行综合对比, 对煤矿生产具有很 在同一时间里发生、发展或终止。 好的指导意义。 该煤田隶属于华北石炭二叠纪含煤建造大型凹 陷内, 其含煤地层具典型的海陆交替特征, 是滨海平 原型沉积产物。红阳煤田含煤地层具有以下特点: 煤 岩相旋回法1 层层数多而且较薄, 各煤层厚度、层间距变化甚小, 石炭二叠纪含煤建造是一个海退型剖面, 是一 结构单一或简单。标志层发育, 不仅层数多, 而且稳 定, 好辨认, 易于对比。含动物化石的海相泥岩数层, 个从海相逐渐变为陆相的过程( 图 1) 太原组多以海 粘土层一般见于煤层底板, 在近煤层处可见到菱铁 相为主, 其次为过渡相、陆相, 矿和黄铁矿结核。其岩性由各种粒度的砂岩、粉砂 而山西组则以陆相为主, 时而 岩、泥质岩、炭页等组成。一般呈现灰色、灰白色、灰 为海相。从下而上整个剖面反 黑色、黑色等颜色。含煤地层的特点及岩性岩相旋回 应出了下部海相沉积多而厚, 柱状图上显示的沉积关系, 说明该含煤建造为海陆 上部陆相多而厚, 海相沉积明 显渐少。也就是逐渐由浅海相 到过渡相, 然后过渡为陆相沉 积, 最后, 被红色建造所代替。 从含煤地层岩相—旋回柱 状上可以看到, 该地层一般由 18 个小旋回组成, 分三个阶段 作者简介: 李树德( 1965—) , 男, 汉族, 辽宁省辽阳人, 副总工程师, 高 级工程师, 毕业于阜新矿业学院煤田地质与勘查专业, 毕 业后一直从事地质工作。 旋回柱状图图 1 收稿日期: 2007- 07- 12 加以叙述。 责任编辑: 韩德林 Figur e 1 Cycle column ?上升阶段。包括 4 个旋 李树德, 等: 红阳煤田的岩煤层对比 11 5 期 回, 4 层煤( 11—14 号煤) , 属过渡相的沙洲、泻湖相、 ?8 号煤层顶板。位于太原组顶部, 黑色致密无 层理, 含菱铁矿结核, 含腕足类、腹足类海相动物化 沼泽相沉积物。其中 12、13 号煤层为全区可采煤层, 出现在 2 旋回顶部, 至 3 旋回结束。12 号煤层顶板 石, 化石个体较大。平均厚 10m, 为 8 煤的对比依据。 为海相泥岩, 为厚层状, 含大量动物化石, 菱铁矿、黄 ?12 号煤层顶板。黑色致密含大量菱铁矿、黄 铁矿结核。13 煤底板是耐火粘土, 为块状, 具鲕状、 铁矿结核, 贝壳状或参差状断口, 含海相动物化石: 灰色, 见大量根茎化石, 为泻湖相沉积。在初始阶段 腕足类, 石燕、长身贝, 腹足类螺以及海百合茎、珊瑚 植物化石少见, 可认为是滨海过渡相; 底部以砂岩为 等。平均厚度 11.5m, 是 12 煤的对比依据。 主, 上为泥岩、粉砂岩, 岩性由粗到细, 反映出水由浅 ?D 层粘土岩。位于太原组底部, 灰褐色, 具有 到深的过程, 层理一般见波状、块状、水平层理。 菱铁矿结核, 岩性局部变粗为粘土质粉砂岩, 含大量 ?相对稳定阶段。包括太原组上部、山西组中下 植物根部化石, 厚 0.5,5.0m, 是 13 号煤层的对比依 部, 含 8 个煤层( 3—10 号煤) , 旋回有 10 段为 5—14 据。 号, 这一段在旋回、岩相上是复杂的。由于这时地壳 上述明显标志层, 为煤层对比提供了可靠的依 活动有所加强, 不论在幅度上和运动频率都与前不 同, 时而为海相, 时而为陆相。岩性差异也较大, 各类 据。另外各煤层之间也存在一些局部发育, 厚度较小 沉积都有, 不仅有陆相的各种不同颗粒的砂岩、泥岩 的标志层。如 2 号煤层上部鲕状含粘土质粉砂岩; 3 和粘土岩, 而且还有厚层的海相泥岩。如 4、8 煤顶板 号煤层顶板具稿状层理之细砂岩; 6 煤之一含白云 含有丰富的动物化石, 7 煤顶板灰黑色泥岩也很厚, 所含化石有时为植物碎片, 时为动物化石, 为泻湖相 母片灰色砂岩, 6 煤之二底板灰色具鲕状结构之( C 之产物。说明在此阶段, 由于地壳幅度加强和活动频 层) 粘土岩; 7 号煤层顶板黑色泥岩; 山西组底砂岩, 繁, 旋回—岩性复杂、多样化。 粘土质胶结; 9 号煤层顶板泥岩, 黑色含菱铁矿结核 下降阶段。完全由陆相沉积组成。由 —?1518及海相动物化石, 厚 1.0m; 10 号煤层顶板含瘤状黄 旋回组成, 共含有 1—2 号煤层, 煤层较薄, 有时仅有 铁矿及腹足类螺化石, 厚 4.0m; 11 号煤层底板灰色 层位, 有时甚至被河流相所代替, 故此本阶段以河流 中粒砂岩等。 相为主, 次为河漫滩相、沼泽相、湖泊相。岩性主要以 综上所述十余层段标志层, 在本区沉积稳定, 岩 砂岩为主, 具有交错层理、波状层理。也具有含粘土 性特征明显, 厚度变化小, 普遍存在, 好辨认, 易对 质粉砂岩、泥岩。 比, 是地质人员现场指导必不可少的有利助手, 是预 综上, 三个阶段虽特点各异, 但总的趋势是地壳 不断上升, 海水逐渐后退, 最后完全为陆相所代替。 报见煤的重要依据, 对矿井地质生产具有指导意义。3、7、12、13 号煤是本区主要可采层, 各煤层沉积环 境受三个阶段所控制。如 3、7 号煤层位于相对稳定 测井曲线对比法3 阶段第 8 旋回和 13 旋回顶部。两煤组都是由过渡相 本区煤层特征为中、高阻, 视电阻率、侧向电阻 向陆相迁移时所形成泥炭沼泽相, 后又被湖泊相沉 积所覆盖。由此可知, 优越的聚煤条件是过渡相与陆 率曲线呈中高峰反映; 低密度, 人工伽马曲线呈高峰相的交界地带。12、13 号煤层底板和顶板都可能为 值反映; 低伽马, 自然伽马曲线呈低幅值反映。 泻湖相沉积, 上下都为海相。 ?7 煤。一般分为三个分层, 上分层为独立的单 一煤层, 下部为两个紧密相连能合层的较厚煤层, 且 上薄下厚。这两个煤层间夹有碳质泥岩或泥岩。上下 围岩多为较细的泥岩或砂岩。电阻率、人工伽马曲线 为高峰值, 反映明显。全区可见, 是全区物性标志层 之一( 图 2) 。 - 1 - 2 标志层法2 ?12 煤。由 12和 12两个分煤层组成, 夹矸 为低阻泥岩。煤层及夹矸厚度变化不大, 煤层顶板为 本区含有三层区域性的标志层, 即 4、8、12 号煤 海相泥岩, 有 10m 左右,电阻率曲线是带有小锯齿状 层的海相泥岩顶板, 均有明显差异, 即其岩层厚度、的平直段。底板为粉、细砂岩。电阻率曲线呈中高阻 动物化石种类、个体大小、含量及黄铁矿结核分布情 - 1 - 2 反映, 一般情况下, 12煤层阻值高于 12煤层阻值 况等各不相同。 ( 见图 3) 。 ?4 号煤层顶板。位于山西组上部, 黑色致密无 - 2 ?13 煤。在 12煤层下部, 以 1,2m 左右砂岩 层理, 贝壳状断口, 含石燕、海百合茎、珊瑚等化石, 为标志, 多为含有薄夹矸的两个分层, 电阻率曲线值 通常厚 5.0m, 顶界距 3 号煤层平均厚 5.0m, 是 3 煤、 高于整个 12 煤层( 图 3) 。 4 煤的对比依据。 中 国 煤田 地 质第 19 卷 12 图 3 12- 13 煤层测井曲线 Figur e 3 Nos.12- 13 coal seam well log 层层位及空间变化规律具有重要意义。 图 2 7 煤层测井曲线 : 参考文献Figur e 2 No.7 coal seam well log [1] 李同鼎, 金国镇, 等.辽宁省辽阳市红阳煤田三井地质勘探精查报 本煤田采用多手段进行煤岩层对比, 通过分析告[R].辽宁 辽阳: 东北煤田地质局一 0 三勘探队, 1984. 含煤建造岩相的共生组合规律和煤层对比, 对于判[2] 李树德, 赵治, 等.辽宁省沈煤集团红阳三矿深部扩大勘探地质报 告[R].辽宁 辽阳: 东北煤田地质局一 0 三勘探队, 2006. 断建造中各类岩相出现的层位和分布地带、确定煤 Str ata and Coal Seam Cor r elation in Hongyang Coalfield 12 1Li Shude, Ke Fukuiand Kong Lingzheng (1. No.103 Exploration Team, Northeast China Bureau of Coal Geological Exploration, Liaoyang, Liaoning 111004; 2. Geological and Surveying Division, Shenyang Coal Group, Shenyang, Liaoning 110122) Abstr act: Through multiple methods of lithofacies cycle, marker beds and coal - rock association carried out strata and coal seam comprehensive correlation in Hongyang coalfield. Considered that the coal measures have stable deposition, distinct marker beds, easy to identify and correlate, lithological and lithofacies varying have regular patterns. The coal measures have obvious cycling structure; coal seam horizon has certain distribution pattern cyclically, thus a set of marine, terrestrial alternative littoral plain deposit. Keywor ds: strata and coal seam correlation; depositional cycle; Hongyang coalfield !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!( 上接第 9 页) 青海煤田地质勘查院.青海省鱼卡煤田东部详查、尕秀详查 [2] 2. 4 煤的变质规律 报告[R].西宁: 青海煤炭地质勘查院, 2004. 区内同一层煤由浅向深煤的碳含量、发热量增 [3] 青海煤田地质勘查院.青海省鱼卡煤田东部勘探报告、尕秀勘探 加,挥发分减小, 变质程度增高, 体现了深成变质规 报告[R].西宁: 青海煤炭地质勘查院, 2007. 律,符合希尔特定律。 [4] 青海省煤田 105 队.青海省鱼卡煤田尕秀背斜普查报告[R].西宁: 青海省煤田 105 队,1999. 参考文献: [5] 青海省煤田 105 队.青海省鱼卡煤田尕秀精查报告[R].西宁: 青海 [1] 青海煤田地质勘查院.青海省鱼卡煤田东部普查报告[R].西宁: 青 省煤田 105 队,1997. 海煤炭地质勘查院, 2003. Discussion of Coal Quality Featur es and Metamor phism Patter n in Easter n Iqe Coalfield 12Kang Yaofang, Chu Kaizhi (1.Qinghai Coal Geological Exploration Institute, Xining, Qinghai 810001; 2.Inner Mongolia Bureau of Coal Geological Exploration, Hohhot, Inner Mongolia 010051) Abstr act: The Middle Jurass ic Dameigou Formation is coal - bearing strata in eastern Iqe coalfield belongs to limnetic, lakeshore deposit. Structures in the area are rather complex, faults usually have large throw. Macrolithotype of coal is mainly bright coal - semibright coal, appearing as regional metamorphism, metamorphism degree of coal is rising from shallow to deep, from south toward north. Keywor ds: coal measures strata; coal chemical character; metamorphism regular pattern. Iqe coalfield