山西朔南矿区含煤岩系特征及其沉积环境

作者:董明 刊名:中国煤炭地质 上传者:吕鹏

【摘要】根据山西朔南矿区太原组、山西组岩石类型、丰度及地球化学特征资料分析显示:太原组砂岩丰度平均为42%,泥质岩类丰度平均为29%,砂泥岩比平均为0.64;山西组砂岩丰度平均为62%,泥质岩类丰度平均为24%,砂泥岩比平均为1.3;从太原组—山西组(B)、镓(Ga)、锶(Sr)、钡(Ba)、锰(Mn)、铁(Fe)等元素含量也具有明显的差异。结合含煤岩系沉积旋回分析,认为太原组—山西组沉积环境由海陆交互相过渡为陆相沉积,成煤环境经历了由滨海、潟湖、潮坪—三角洲水下、水上分流河道、分流间湾—曲流河冲积平原的演化过程。

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研究区位于山西省朔州市境内,北与平朔露天矿毗邻,南与轩岗矿区相望,东西起自煤系地层露头。南北长28.5km,东西宽20km,面积约570km2。区内煤层层数多,煤炭资源量大,地质条件好,是国家首批重点规划煤矿区之一。1主要含煤地层区内地层自下而上主要为奥陶系、石炭系、二迭系和第四系。石炭系太原组、二叠系山西组为主要含煤地层。1.1太原组本组地层主要由灰黄、灰白色中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、泥灰岩、高岭岩及煤层组成。含煤6-7层,其中9号煤层厚度大、层位稳定、全区可采;6号煤层为全区大部可采煤层;5号、8号、10号、11号煤层为局部可采煤层;7号煤层全区无可采点。地层平均厚度65.05m,最大厚度82.30m,底部以一层厚度较大的灰白色中砂岩(K1砂岩晋祠砂岩)与其下的本溪组分界。1.2山西组本组地层主要由灰白色细砾岩、中粗砂岩、细砂岩,深灰色粉砂岩,灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。含煤1-4层,其中,4号煤层为本组底部的一层主要可采煤层,全区稳定可采;2号、3号煤层均为局部可采煤层;1号煤层于山西组顶部,全区无可采煤点。地层平均厚度72.33m,一般7585m,最厚99.25m。底部以一层深灰色、浅灰色中细砂岩(K3砂岩)与太原组分界。2含煤岩系沉积特征及指相意义含煤岩系中的岩石类型、组成及其丰度,微量元素含量及煤质特征等,是不同沉积环境条件下的物质反映。其组成成份、物质特征乃至物质变化,均反演着当时的成煤条件与环境。本区含煤岩系的一责任编辑:唐锦秀系列沉积特征,充分反映了成煤环境由海陆交互相向陆相的演化过程。2.1岩石类型及丰度从宏观上看,含煤岩系以碎屑岩为主,可燃有机岩次之,灰岩含量甚微。太原组岩石组成为灰白色、灰绿色砂岩,灰黑色泥岩、砂质泥岩、煤层及少量薄层泥灰岩等;砂岩丰度平均为42%,泥质岩类丰度平均为29%,砂泥岩比平均为0.64,泥灰岩丰度平均为2%。山西组岩石组成主要为绿灰色、灰白色、灰色砂岩;深灰色、灰黑色泥岩和煤层;砂岩丰度平均为62%,泥质岩类丰度平均为24%,砂泥岩比平均为1.3。垂向上显示出,自下而上由太原组向山西组,砂岩含量逐渐增加、泥岩含量逐渐减少和泥灰岩从有到无的变化特点,充分反映了由海相逐渐向陆相的变化过渡。从微观上看,太原组除K1砂岩为石英砂岩外,其余为岩屑砂岩。岩屑含量一般在40%左右,并主要由凝灰岩、火山玻璃及少量泥岩岩屑和燧石组成;石英含量一般小于40%;胶结物多为凝灰质和泥质,少量为碳酸盐质;分选中等,磨园度较差。山西组砂岩多为石英岩,石英含量一般大于75%,最高可达96%;岩屑含量一般小于15%,并主要为燧石、石英岩和少量泥岩岩屑组成,凝灰质岩屑含量较小;胶结物多为硅质,分选好中等,磨园度较好。通过大量的采样和岩矿分析鉴定;太原组和山西组的岩石显微特征存在的较大差异,也进一步反映了太原组和山西组沉积条件的不同。2.2地球化学特征随着测试手段的快速发展和研究水平的不断提高,地球化学特征及其标志已经广泛应用于沉积环境分析。现代沉积学的研究表明:海相和陆相泥质物中的硼(B)、镓(Ga)、锶(Sr)、钡(Ba)、锰(Mn)、铁(Fe)等元素含量具有明显的差异,一般海相泥质岩中的微量元素含量要比陆相高。本区含煤岩系中的地球化学特征基本符合这一特点。2.2.1硼(B)因其主要从海水中吸取而来,所以其含量与水的盐度存在着函数关系,盐度越高,硼含量也会越大。在本区,太原组平均含量为47.55,其顶部硼含量达70ppm;山西组平均含量32.38ppm,其底部硼含量为39ppm。太原组和山西组

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