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1、准格尔煤田构造特征及聚煤规律研究 冯翠荣 马海军 内蒙古自治区煤田地质局 153 勘探队 摘 要： 准格尔煤田位于华北板块之鄂尔多斯盆地东北边缘, 煤田总的构造轮廓为一个东部隆起, 西部凹陷, 走向近似南北, 向西倾斜的单斜构造。本文揭示了准格尔煤田构造格局具有南北分区的基本特征, 建立了 5 级赋煤构造单元划分方案;根据区域不整合面和区域构造应力转化面, 将研究区含煤岩系划分为两个二级层序构造层序, 分别对应于下部的太原组下段主体和上部的太原组山西组;其中二级层序进一步识别出 3 个三级层序;揭示了含煤岩系的沉积环境, 分析了准格尔煤田晚石炭早二叠世各层序的聚煤规律, 找出了各煤层富煤带中心
2、的分布。关键词： 准格尔煤田; 赋煤构造单元; 聚煤规律; 作者简介：冯翠荣 (1970) , 女, 高级工程师, 主要从事地质勘查与研究工作。The structure characterristics and Coal Accumulating Law of Zhungeer coalfieldFengcuirong Mahaijun Coal Geological Survey Institute of Inner Mongolia; Abstract： coalfield is located in the northeast edge of North China plate in
3、Erdos Basin, coal total tectonic outline for an Eastern uplift, western depression, to approximately north-south, tilt westward monocline. This paper reveals the Zhungeer coalfield structure with the North-South Division basic features, the establishment of the 5 coal tectonic unit division scheme;
4、according to the regional unconformity surface and regional tectonic stress change face, the study area coal-bearing strata are divided into two two order sequences tectonic sequence, respectively corresponding to the lower portion of the Benxi group and the main the upper section of the Taiyuan-Sha
5、nxi group; wherein the two order sequence further identified 3 three order sequences; reveals the coal-bearing strata sedimentary environment analysis of Zhungeer coalfield, the late Carboniferous-Early Permian coal accumulation law of each sequence, find out the coal seam coal rich zone center dist
6、ribution.Keyword： Zhungeer coalfield; coal structure unit; the rule of coal gathering; 引言准格尔煤田位于内蒙古西南部鄂尔多斯高原的东北边缘, 行政隶属于鄂尔多斯市准格尔旗。煤田北起东孔兑乡, 南至马栅一带, 东临黄河, 西至纳林陶亥镇、罕台镇一带, 与东胜煤田相接。准格尔煤田处于鄂尔多斯盆地的次级构造单元准格尔挠褶, 总体构造是一个走向近于南北, 倾角 15以下, 具有波状起伏的向西南倾斜的单斜构造, 含煤岩系总体倾向西南, 与准格尔煤田结晶基底的总体形态基本一致1。准格尔煤田属石炭二叠纪煤田, 石炭纪含煤
7、地层主要包括太原组下段和太原组上段, 为本区主要含煤地层;其次为二叠系下统山西组。之前对准格尔煤田煤质的研究较多, 对整个煤田构造及聚煤规律的研究较少。因此, 深入研究准格尔煤田构造、层序地层特征及其沉积环境特征, 揭示石炭二叠系煤田聚煤规律特征, 对今后准格尔煤田煤炭资源开发具有重要意义。1. 区域构造背景准格尔煤田大地构造位置位于鄂尔多斯盆地伊盟隆起的东北缘 (图 1) 。早、中奥陶世, 地壳整体下降, 海水入侵, 到中奥陶世末, 华北大陆板块受加里东运动的影响, 整体上升, 形成大陆, 处于古隆起剥蚀状态2。经历了早古生代强烈的风化剥蚀, 致使区内缺失了早古生代、泥盆纪及早石炭世的地层。
8、晚石炭世到三叠纪晚期, 地壳缓慢升降, 全区才开始下降接受沉积, 形成太原组和山西组煤层。在此期间, 整个盆地北部具有较强的稳定性和继承性, 表现出克拉通盆地的发育特征, 地层产状平缓, 地形变化较小。早白垩世早期区内发生了强烈的抬升, 经过这次构造运动的改造, 造成了研究区与东胜煤田的差异性沉积, 同时在西低东高的构造格局下形成了西厚东薄的地层形态。到晚白垩世, 由于燕山运动的影响, 使本区地层发生了平缓的波状褶皱和断裂3, 且伴随岩浆活动, 在东孔兑普查区的北部及小鱼沟勘探区西北部钻孔中的志丹群下部发现玄武岩4。晚白垩世 古新世, 区内又经历了一次以挤压隆升为主的构造运动, 白垩系部分地层
9、剥蚀殆尽。由于板块处于西太平洋强烈活动带中, 多次发生的燕山运动遍及全区, 最后形成了北东向的构造带。新生代的地表运功特点与中生代基本一致, 它的构造线方向仍以北东东向为主。燕山运动晚期, 地壳再度上升, 形成今日地貌的雏形。图 1 大地构造位置示意图 下载原图2. 煤田构造格局2.1 断裂与褶皱准格尔煤田地层整体向南西方向倾斜, 发育北西向的褶皱和断裂构造。准格尔煤田内断裂构造不发育, 仅见到几条稀疏的张性断层, 且集中分布在煤田中部, 主要有龙王沟正断层、焦稍沟正断层、田家石畔正断层等。该区构造的发育具有规律性, 断层的活动具有由黄河一带向盆地方向减弱的趋势, 黄河边发育正断层, 而向西方
10、向逐渐为挠曲构造, 挠曲构造发育的最新地层为侏罗系5。褶曲、断裂、挠曲等构造线方向以北西向为主, 如田家石畔正断层, 由榆树湾开始向北西方向延伸约 20km, 断面倾向南西, 下降盘地层倾角可达 7080, 断距约 200m。区内断裂多数发生在浅部, 造成奥陶系灰岩与煤系地层直接接触, 对煤层开采有一定影响。准格尔地区构造特征以老赵山梁背斜为界, 南北有一定的差异。该背斜与双枣子向斜相伴而生, 位于榆树湾以北老赵山梁马场嘴一带, 呈东西向倾伏, 东接吕梁山, 延伸约 30km, 轴部出露奥陶纪灰岩, 两翼为煤系地层。老赵山梁背斜往北至杨四圪嘴地层走向北东至北北东, 倾向北西一般倾角 515。准
11、格尔矿区煤田中东部发育有轴向呈 NNE 的短轴背向斜, 如窑沟背斜、东沟向斜、西黄家梁背斜、焦家圪卜向斜、贾巴壕背斜。南部有走向近 E-W 的老赵山梁背斜、双枣子向斜, 轴向呈 NWW 的田家石畔背斜、沙沟背斜、沙沟向斜, 走向近S-N 的罐子沟向斜。断裂、挠曲方向与吕梁山和呼和浩特河曲断裂方向一致, 多为北北东向。2.2 赋煤构造单元划分准格尔煤田属于华北赋煤构造区内鄂尔多斯盆地北部赋煤构造带内的三级赋煤构造单元。准格尔煤田的基本构造特征具有分段性, 从煤系赋存状况为出发点, 根据研究区沉积、断裂构造展布特点, 北部以窑沟西黄家梁北东向构造带为界, 南部以老赵山梁田家石畔构造带为界, 将准格
12、尔煤田由北至南划分为三个段:A 北部含煤段;B 中部含煤段;C 南部含煤段。划分方案见表 1, 图 2。表 1 准格尔煤田赋煤构造单元分布表 下载原表 图 2 准格尔煤田构造纲要图 下载原图3. 层序地层特征层序地层格架的建立主要依赖于关键沉积层面的识别及其中沉积相的配置关系的分析6。针对准格尔煤田石炭 二叠纪含煤地层的岩相及区域性构造不整合面、河流冲刷面、河道砂体的发育特征等, 在本次研究中提出 3 个三级层序 (SQ1-SQ3) 的划分方案, 并建立了准格尔煤田的石炭二叠纪层序地层格架。晚石炭早二叠世早期主要为一套陆表海障壁海岸沉积, 晚期随着海水的退去, 发育近海河流三角洲沉积体系, 总
13、体为一海平面下降、盆地进积的沉积序列7;根据区域不整合面和区域构造应力转化面将研究区含煤岩系划分为两个二级层序构造层序, 分别对应于下部的太原组下段主体和上部的太原组上段山西组;其中二级层序进一步识别出 3 个三级层序 (SQ1-SQ3) , 太原组下段底至太原组上段 9 号煤层底为 SQ1, 9 号煤层底至太原组顶界为 SQ2, 山西组独立划分为 SQ3 (如图 3) 。图 3 准格尔煤田石炭二叠纪含煤地层层序地层格架 下载原图由图 3 可以看出, 层序 1、层序 2 沉积时期主要为陆表海盆地有障壁海岸沉积, 三角洲沉积体系次之, 只发育高位体系域和海侵体系域, 低位体系域在华北陆表海东部发
14、育, 未延伸到研究区;层序 3 沉积期海水退却, 盆地演化为陆相, 主要发育河流三角洲沉积体系, 发育低水位、海侵和高位体系域。4. 晚石炭早二叠世含煤盆地聚煤规律准格尔煤田含煤地层层序地层格架中, 层序 I 沉积期主要处于泻湖、潮坪、障壁岛沉积环境, 煤层极不发育, 仅有部分薄煤层;层序 II 煤层主要发育在海侵体系域早期, 该期构造较稳定, 可容空间的增加速率与泥炭堆积速率达到平衡, 有利于煤层的发育, 形成了煤田范围内广泛分布的 8、9 号煤层, 以及极为发育的 6 号煤层;在层序 III 沉积期, 煤层主要发育在海 (湖) 侵体系域早期, 该时期可容空间逐步增大, 能够为泥炭堆积提供场
15、所, 利于聚煤作用发生, 形成 5号煤层。4.1 晚石炭早二叠世层序 I 聚煤规律准格尔煤田层序 I 沉积期包括太原组上段 9 号煤底板至太原组下段之底全部地层, 其中太原组一段中几乎不含具有工业价值的煤层, 主要煤层为太原组下部的 10 号煤。该时期煤层总厚度较小, 一般在 1.4m 以内, 主要集中于刘三圪旦井田附近, 主要沉积环境为三角洲平原, 另外龙口镇、榆树湾一带也有少许煤层发育, 厚度均在 1.2m 以内 (图 4) 。图 4 准格尔煤田晚石炭-早二叠世层序 I 聚煤规律图 下载原图4.2 晚石炭早二叠世层序 II 聚煤规律该时期的岩相古地理格局主要表现为西部主要为泛滥平原, 东部
16、以砂岩含量的高值为河道依据, 划分出主体河道, 南北向为主。在青春塔 145 号钻孔附近向南分叉形成曲流河三角洲以南河流分叉, 演变为曲流河三角洲, 发育三角洲平原。层序 2 沉积期物源方向由北向南, 海侵方向由东北逐渐转变为东南方向。准格尔煤田层序 II 沉积期主要包括太原组 9 号煤底板至北岔沟砂岩之底的全部地层, 该层序含有准格尔煤田最为重要的煤层:6 号和 9 号煤层。该层序煤层厚度较大, 平均值达到 20.7m, 富煤中心一个位于黑岱沟酸刺沟西蒙蒙达一带, 呈 E-N 方向, 另一个为孔兑沟一带。煤层主要发育在在河流三角洲沉积体系背景下, 有利的泥炭聚集区位于三角洲平原、分流间湾附近 (图 5) 。图 5 准格尔煤田晚石炭早二叠世层序 II 聚煤规律图 下载原图准格尔煤田 6 号煤在山西省河东煤田分叉成 9 号、10 号、11 号、12 号煤层, 这种自北而南的煤层分叉是由于自南而北的海水入侵造成的, 海水所到之处,
