汝箕沟煤田延安组沉积环境与聚煤特征
2006-03-17
来源:《劳动保护》
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汝箕沟煤田位于贺兰山构造带中段的西部，在区域构造上处于鄂尔多斯盆地西缘台褶带的贺兰山断褶带上，西为阿拉善地盾，南接走廊过渡带，东隔银川地堑与鄂尔多斯台缘断褶带和鄂尔多地台相接。煤田内主要构造以NE向的小松山逆掩断层和NE轴向的确台沟（二道沟）复式向斜、大葫芦沟背斜及汝箕沟一白芨沟向斜为代表。
1延安组（J1-2Y）沉积特征及环境分析
根据岩性特征、旋回结构、含煤性变化及分布特点，延安组自下而上可为5个岩性段，各段沉积特征及环境分析如下：
（1）（J1-2Y1）底部为透镜状砂砾岩体，横向上相变为砂岩或劣质铝土矿；下部为河流沉积的多阶性厚层砂岩，岩性底面发育砾石条带；中、上部为中、细砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩、炭质泥岩，夹7#煤层（组）。此段具有冲积扇、辫状河与河间漫流湖泊环境的特点。
（2）（J1-2Y2）由2个中旋回组成，分别含5#、6#煤层（组）。每个中旋回都包括若干个小旋回。下部中旋回的河床相砂岩具明显的多阶性，但细粒沉积比例较小，悬浮组分不大发育。上部中旋回的可床相砂岩，二元结构趋于明显，具曲流河沉积性质。
（3）（J1-2Y3）具有粗粒型和细粒型2种层序，分别由2~3个小旋回组成。粗粒型层序二元结构明显，具典型的曲流河沉积特征，细粒型层序旋回结构清晰，具湖泊旋回的特点。中下部旋回中发育4#煤层（组），旋回底部见滞留沉积；砂体呈席状分布于NW向隆起南北侧的坳隐带中，厚度>30m的砂体呈带状延展，砂体断面呈扁透镜体状，古水流由西和西北流向东南。整体表现为高弯曲流河与漫湖沼环境之沉积特点。
（4）（J1-2Y4）沉积厚度大，分布范围广。剖面层序有2种类型：一种是有多个发育良好的二元结构的曲流河沉积层序，以汝箕沟剖面为代表，主要分布于东部和北部，旋回底部发育透镜体状砾岩、扁豆体状砾石层及串珠石条带，与下伏地怪冲刷接触。中下部为含砾粗砂岩、中细砂岩，上部为粉砂岩与粉砂质泥岩互层，顶部发育巨厚的2#煤层（组）。另一种是发育退积型正旋回结构的洪、冲积扇沉积层序，以巴呼都沟剖面为代表，主要分布于西部和西南部。自西南向东北延伸的宽舌状砾砂岩体与中部自西北部向东南方向延伸的贯流河带状砂体近于直交，表征为洪、冲积扇、贯流河沉积体系，而其间为河漫沼泽沉积环境。
（5）（J1-2Y5）为具有多个阶性和多个二元结构的复杂层序。下部旋回二元结构特征明显，其底部发育含销粗砂岩，粗砂岩夹细砾石薄层和和带，具槽状斜层进理，与下伏地层冲刷接触，向上沉积变细，发育1#煤层（组）。中上旋回多附性结构特征显著，小冲刷面较发育，层理规模变，炭质泥岩层较多，仅发育薄煤层或煤线，砂岩类型趋于简单，杂基含量降低，成分成熟度较高。1#煤层（组）底部发育网状砂体，主砂体为NW-SE向延展，主流向SE，综合反映河流泛滥平源沼泽环境特点。
2延安组（J1-2Y）聚煤特征
2.1煤层层位及分布特点
汝箕沟盆地内早一中侏罗纪延安组煤层十分发育，含煤层数量多达25层（K3孔），最少也有3层（K13孔），一般为10~15层； 煤层总厚度最大58.55m（西沟脑），最少为3.20m（K12孔），一般总厚25~55m。这些煤层较均匀地分布于整个延安组中，在剖面上于一定层段中表现出相对的密集性。根据本区延安组的分段方案，这些煤层分属7个煤组，各煤组的煤层发育情况如下：
（1）7#煤组为延安组最不部的一个煤组，位于J1-2Y1的中上部。在木葫芦沟一秃鲁沟隆起以东地区一般含煤1~3层。
（2）6#、5#煤组归属J1-2Y2段。其中6#煤组位于该段中部，主要发育一层煤，称6#煤层，该煤层在那里沟坳陷区内大部地区可采，主要富煤带呈NW向展布。5#煤组位于J1-2Y2顶部，主要发育一层5#煤层。该煤层几利全区分布，一般1~3m，连续性好。厚度以NE向的汝箕沟一白芨沟坳陷带最大。
（3）3#、4#煤组位于J1-2Y3的中、上部。其中4#煤组在那里沟以南为一层煤称4#煤层，在其以北分岔为两层称四1、四2煤层。4#煤组的煤层尽管侧向连续性好，但多为薄煤层。3#煤组主要发育一层煤，称为3#煤层。其下距4#煤5~25m，位于J1-2Y3的上部。该煤层除二道岭村一马家圈一带无沉积外，全区稳定发育，而且几乎全区可采。厚度一般1.5~3m。
（4）2#煤组为J1-2Y4所含煤层，全区广泛发育。2#煤组在那里沟坳陷区为一层，称2#煤层。该煤层仅在白芨沟井田的北端分岔为2~3层，变薄趋于尖灭，该区内最大厚度26.83m（B130孔），最小厚度也达4m以上（B110孔）。在大风沟、木葫芦沟隆起以南地区，主要在汝箕沟坳陷区2#煤组为2层煤，称为二1、二2煤层，其间夹厚达10~65m的巨大透镜状砂岩体；二1、二2煤累计厚度>12m，最厚可达36.74m（西沟脑）。木葫芦-秃鲁沟隆起以西，2#煤组为2~5个煤层，称为二1、二2、二3、二4和二1上，它们向西南、西北变薄尖灭。该区煤层累计厚度在2~14m之间。
（5）1#煤组位于J1-2Y5的最上部层段，一般为1~2个煤层，称1#煤层。该煤层分布范围大，厚度小，而且稳定性、边疆性差。主要可采区、那里坳陷区、西沟脑地区、古拉本地区和黄木头柴一别立沟地带。
2.2煤层最度的变化规律
通过对煤层总厚度、可采煤层总厚度，主要煤层（组）厚度和地层厚度，各段砂岩厚度等的分析对比，揭示了本区煤层厚度的变化特点及其与煤系地层最度、砂体发育情况等因素之间的关系。
（1）延安组的煤层总厚和可采煤层总厚的变化，不仅总的面貌极其相似，而且两者之间的厚度相差也很小，厚煤带的位置及展布方向也安全一致。这说明延安组沉积期聚煤条件在全区都是十分有利的。从垂向上看，主要厚煤层赋存于J1-2Y1、J1-2Y3和J1-2Y4的中上部，这表明在J1-2Y1、 J1-2Y3和J1-2Y4沉积期，具有最佳的聚煤条件。
（2）煤层总厚度有自西而东增大的总趋势，其变化梯度也有同样的情况，在西薄东厚的总体背景下，又存在局部变化异常。在别立沟古隆起南侧，木葫芦沟-西脑沟地区达到最大值(>40m)，构成一个NW向的特厚煤带，厚度变化梯度大，加外沿有花石泉东厚煤带。
（3）从煤层结构和煤体形态看，各煤层（组）均表现不同，但总的趋势是，煤层向古隆起方向夹矸变薄减少，分层减少，层间距变小，而离开隆起的方向，煤层和夹矸增厚，分层增多，或者变薄分岔尖灭。
3延安组（J1-2Y）聚煤模式
汝箕沟盆地是在印支运动影响下，三迭纪经计一定时期的隆起，遭受风化剥蚀后，西缘断裂活动总体发生沉隆和轻微褶皱在基底坳坳陷的基础上形成的山前断坳型盆地。
早一中侏罗纪延安组沉积时，受西高东低古地形在和区域构造的影响，各段地层的发育由东向西扩展。同时由于盆内NW向隐伏断裂的活动，以及NE、NW向同沉积隆起、坳陷的持续缓慢发展，导致各段地层沉积中心，厚度分布和聚煤中心发生分异。
（1）J1-2Y2沉积伊始，区内发育冲积扇一辫状河流环境沉积，在扇缘及河间地带形成湖沼沉积，聚积泥炭，形成煤层。此时，由于隐患伏断裂活动的影响，炭窑沟-炭窑沟一常坳陷最深，形成河流冲积扇环境，而那里沟以北相对稳定，只受古地形影响，发育辫状河沉积环境。由古流资料及重矿物资料分析，主流向由西北向东南。
（2）J1-2Y2沉积基本继承了J1-2Y1的面貌。沉积范围向西扩展。区内发育辫状一低弯度曲流河环境，分支河道之间和岸后洪泛区形成沼泽环境，发育泥炭堆积。
（3）J1-2Y3沉积时，沉积范围扩展到木葫荒沟-秃鲁沟古隆起以西的坳陷中，区内除北部、南部发育小型曲流河外，大部分地区以积水洼地，湖沼环境为主，小组炭沼泽广布。由于总体上受区域构造活动的影响，泥炭沼泽与堤泛沉积频繁更替，终未形成巨厚煤层。
（4）J1-2Y4沉积伊始，西部陆源区强裂隆上升，本区沉降幅度加大，沉积范围向西扩展到全区。由于西缘断裂活动加剧，陆源区物质供给充足，加之气候温温，地表迳流发育，从而形成西南部地区的洪-冲积扇环境。另外，受西北高、东南低古地形影响，在洪-冲积扇缘外，发育与洪-冲积扇延向近直义的贯流河，流向东南。在洪-冲积扇羊缘斜坡溢水地带和贯流河或西两侧形成广泛的泥炭沼泽地，因持续时间长，发育巨厚泥岩层堆积。贯流河东部环境相对稳定，泥炭沼泽持续发育，形成单一巨厚煤层。而其西部受边缘沉积和洪-冲积扇的进积、退积之影响，泥炭沼泽频繁退缩、扩张，但受总体沉降趋势的控制，泥炭沼泽渐向西扩展，从而形成上超覆盖式分贫、变薄的煤层。在汝箕沟井田，2#煤组的下部煤层形成后，由于坳陷作用的影响，自西南向东北的河流沉积发育，形成上、下部煤层间的巨厚（50~65m）和砂岩透镜体。