新村井田童子岩组一段沉积环境浅析

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[摘要] 新村井田位于福建省永春县天湖山煤矿区西部,面积约10km2。井田内地层以下二叠系童子岩组(P1t1)为主。上二叠系翠屏山组(P2cp)与童子岩组呈断层接触,覆盖于童子岩组地层之上。童子岩组三段,保存不全,仅见其下部近百米。二段以浅海相泥岩为主,不含煤,厚度50m左右。福建省永春煤矿官殊矿井位于新村井田南部,面积1.5622k m2。该文通过对该矿井煤系地层的分析研究,特别是对新村井田童子岩组一段地层的沉积环境做简要分析,掌握新村井田的聚煤规律,为矿井的开采提供了可靠的依据。

[关键词] 童子岩组 地层特征 沉积环境 聚煤规律

1 井田地层特征

1.1 第一亚段(P1t1-1),厚度250m

1.1.1下带(P1t1-1a),厚160m

为滨海三角洲平原湖沼相沉积。底部为三角洲前缘沉积。

岩性:以细粉岩、砂质泥岩、细砂岩为主,夹薄层粗粉砂岩,含煤12层,其中59、60煤层可采,62煤层为局部可采。

59煤层顶板为一套厚20～30m深灰色中厚层状细粉砂岩,局部底部相变为粗粉砂岩。直接底为细粉砂岩,间接底板以细砂岩为主,间夹细粉砂岩或粗粉砂岩,具缓波状水平层理。

60煤层顶板为一套厚10～18m深灰色中薄层状细粉砂岩,岩性单一,其间夹一层厚1m左右的薄层状细砂岩。细粉砂岩具清晰的条带状、线状水平层理。常见似层状椭圆形粉砂质、黄铁矿质结核,及栉羊齿等化石。底板含丰富根茎化石。

62、64煤层,顶板均有一套厚10～20m砂质泥岩或细粉砂岩,具缓波状水平层理,含少量栉羊齿及植物碎片化石,底板富含根茎化石。

Ⅰ标志层,65煤层底板为粉砂质泥岩,间接底为石英细砂岩,深灰、灰黑色,中厚层状,偶见小型斜层理,泥质胶结,厚度一般8m。

1.1.2上带(P1t1-1b),厚度90m

为三角洲平原沼泽相、泥炭沼泽相、底部为分流河口砂坝沉积。含煤9层,其中53、54煤层可采。

上部:细粉砂岩夹薄层细砂岩、粗粉砂岩条带,具水平层理,含层状黄铁矿结核,及丰富大羽羊齿、单网羊齿等化石。

49、50煤层顶板为细粉砂岩,岩性细纯均一;51、52、53、54煤层顶板为细粉砂岩,含多量大羽羊齿、单网羊齿、栉羊齿、蕉羊齿、中朝楔叶、座延羊齿等化石,其中53煤层顶板具线水平层理。含似层状黄铁矿小结核。

下部:55、56、57煤层底板,均为厚层状石英细砂岩,厚度不等,具小型斜层理、收敛层理和缓波状水平层理。硅质胶结,致密坚硬。且含不规则状粉砂质,泥质团状。

Ⅰ1¬标志层,系57煤层底板浅灰色石英细砂岩,厚层状,硅质胶结,致密坚硬。波状、透镜状层理为主,局部见小型斜层理或交错层理。厚度变化大,自1～20余米不等。

1.2 第二亚段(P1t1-2),厚度140m

1.2.1下带(P1t1-2a), 厚90m

为三角洲平原湖沼相、分流间湾相沉积。由一套深灰色细粉砂岩、砂质泥岩、薄层状细砂岩和煤层组成。含煤10层,其中41、43煤层局部可采。

39、41、45、47煤层直接顶板砂质泥岩,含较多舌形贝化石,岩性细纯均一。40、42、46煤层顶板细粉岩,含大羽羊齿、栉羊齿等植物化石。43、44煤层顶板细粉岩亦含植物碎片化石。煤层底板均含植物根茎化石。

Ⅰ2标志层,浅灰色细砂岩,中厚层状,具缓波状水平层理及线型斜层理,含不规则粉砂质泥砾。以47煤层底至49煤层顶,中间夹48煤层,为一组合标志。厚度一般12m。

1.2.2上带(P1t1-2b),厚50m

为三角洲平原滨海湖沼相与分流间湾相沉积。上部,以深灰色细粉砂岩为主,夹细砂岩、粗粉砂岩,含煤3层(31、32、33)。一般厚度20m。31煤层顶板含腕足类和海百合茎化石;33煤层顶富含大羽羊齿化石,底板石英细砂岩含多量白云母片。

下部,以深灰色细粉砂岩为主,夹薄层粗粉砂岩和细砂岩,含煤6层,厚度30m。其中37煤层局部可采,顶板细粉砂岩富含单网羊齿、栉羊齿、蕉羊齿、中朝楔叶等植物化石,稀薄板薄～中厚层状细砂岩,一般厚度3m左右。

Ⅰ3标志层:为一组合特征,以38煤层顶板砂质泥岩,局部含小个体瓣鳃类化石和底板细砂岩组合而成,一般厚度4～6m。

2 沉积环境分析

井田内童子岩组一段的岩性以细碎屑岩、泥质岩和煤组成,其沉积相主要由三角洲平原的湖沼相、分流间湾相、三角洲前缘相组成。

童子岩组是早二叠世总体海退的形势下沉积的。河流携带大量的陆源碎屑物质,在广泛接受浅海相栖霞灰岩和文笔山组泥质岩沉积的基础上,不断在河流入海口堆积,形成了三角洲沉积体。童子岩组一段,属于岸进海退阶段沉积。海退过程中,随着海岸线向海方向逐渐推进,大片地区出露水面,原先形成的水下三角洲水面,成为三角洲平原区。

海退后期,海侵开始之前,经过河流的侧向侵蚀,大片地区准平原化,分流间湾和滨海湖泊等,大部分淤浅,这时沼泽遍布,植物生长繁盛,出现了有利于泥炭堆积的环境。

三角洲体系的垂向层序、自下而上为:前三角洲三角洲前缘(分流河品砂坝、远砂坝)三角洲平原。现分述如下:

2.1 第一亚段下带(P1t1-1a)

文笔山组泥岩,属浅海相沉积,是童子岩组沉积的基底。Ⅰ标志层为中厚层状灰黑色石英细砂岩,具小型斜层理,富含粉砂质岩块――“泥砾”,为三角洲前缘沉积。“泥砾”系水流冲刷堤岸围岩成碎块随水流至三角洲前缘处,与砂体同时沉积而成的。

64、62煤层顶板均有一套10～20m厚的砂质泥岩或细粉砂岩,具波状或缓波状水平层理,含栉羊齿化石和黄铁矿小结核。64煤层顶板局部见小个体瓣鳃类化石。底板都是砂质泥岩,均含根茎化石。属于泛滥平原浅水湖沼沉积。

61、60、59煤层,底板细粉岩,含根茎化石,顶板细粉砂岩,砂质泥岩含植物碎片化。属于泛滥平原的泥炭沼泽沉积。

2.2 第一亚段上带(P1t1-1b)

Ⅰ1标志层,是57煤层底板细砂岩,薄～中厚层状,以波状断续水平层理为主,局部具小型斜层理、交错层理。常见泥质岩砾石――泥砾,系水流冲刷堤岸成碎块与河流砂体同时在三角洲前缘处沉积而成的。

平面上,Ⅰ1标志层纯砂体呈椭圆形态,近似平行排列,有五个分支,从北东往南西逐渐变薄,呈鸟足状、指状分散,且平行水流方向。

剖面上,即沿沉积走向方向上,许多砂体呈长形双凸镜体。Ⅰ1砂体横向厚度变化大,从北东往南西有厚度变薄的趋势;Ⅰ1砂体在空间位置上呈断续透镜体,且相互叠置或错移,是三角洲平原上河流的侧向近积所致。

上述特征说明Ⅰ1砂岩属于三角洲前缘相分流河道砂。

57煤层至49煤层底板,均为细粉砂岩含杆物根茎,顶板细粉砂岩含植物化石大羽羊齿、单网羊齿、栉羊齿、楔叶等,属于三角洲平原之岸后沼泽和泥炭沼泽相沉积。

2.3 第二亚段下带(P1t1-2a)

煤层顶板大多为砂质泥岩或细粉砂岩,水平层理,舌形贝化石与大羽羊齿、蕉羊齿等植物化石混生。底板含植物根茎化石。舌形贝生活在潮汐带,退潮时潜入孔穴,涨潮时则钻出孔穴,它活动于下三角洲平原受限制的微咸水体内,环境相对宁静,仅受潮汐水流的影响。

2.4 第二亚段上带(P1t1-2b)

本带有8个小旋回,每个小旋回厚度仅6m左右。岩性组合简单,煤层居中,煤层底部为薄层状砂岩或粗粉砂岩。煤层顶板为砂质泥岩或细粉砂岩,植物化石与舌形贝、瓣鳃类化石混生。这一时期开始缓慢的岸退海侵,海陆交出现,形成了三角平原滨海湖沼相与分流间湾相沉积。

31煤层顶板富含双圆海百合茎、全脐螺、卵石蛤、寿昌菊石、苔藓虫、线纹长身贝、刺海扇、犬齿珊瑚等种属繁多的海生动物化石群。

尔后,结束了童子岩组一段的含煤沉积,进入广泛的海侵时期,沉积了童子岩组二段的海相泥岩。

综上所述,本井田童子岩组一段地层属滨海三角洲沉积体系下三角洲平原沉积环境。

3 含煤性特征及其与沉积环境的关系

新村井田童子岩组一段地层总厚度390m,共含煤35层,煤层总厚度平均13.57m,其中53、54、59、60四层为可采煤,总厚3.92m,局部可采煤3层(37、41、47)。

3.1 童子岩组一段的含煤性有一个显著的特征:含煤层数多,煤层密集、以薄煤层为主,仅个别为中厚煤层。这反映了成煤期,地壳震荡运动比较频繁,海水进退亦频繁,不利于厚煤层的堆积。

3.2 煤层多为似层状或规模不一的透镜状,说明成煤环境是在滨海三角洲平原,分流河道极其发育,而且有许多大小不一的浅水湖沼分布,由于前积作用较强,周期较短,因此出现较多薄煤层和透镜状煤层。

3.3 童子岩组一段第一亚段比第二亚段含煤性好,主采煤层大多赋存于第一亚段。含煤性自南而北、自东而西有逐渐变好的趋势。靠海一侧,含煤性较差。

3.4 童子岩组一段,主要煤层顶板、底板都以细粉砂岩或砂质泥岩为主,间接底都有一层细砂岩,系三角洲分流河道沉积物。

3.5 煤层的稳定性及其变化规律,不仅受原始沉积环境的影响,后期改造也是一个重要因素。不属本文讨论内容,不加探讨。

4 聚煤规律探讨

童子岩组一段是建设性三角洲沉积体不断向海推进的,其中包括各种亚环境如浅水湖泊、沼泽、分流间湾及泥炭沼泽相沉积。

井田煤层均属较稳定型煤层,厚煤带大都位于砂岩厚带的两侧。从童子岩组第一亚段上带,即Ⅰ1标志层至Ⅰ2标志层之间90m地层中砂岩总厚度与煤层总厚度的关系来看,说明砂岩体对聚煤具有重要的控制作用。即砂岩条带内,煤层较薄,而在砂岩条带的边缘,煤层较厚。这是三角洲平原沼泽聚煤作用的一个重要特点。

参考文献:

[1] 陈钟惠.含煤岩系沉积环境分析[M].武汉:武汉地质学院煤田教研室, 1984.

[2] 黄玉宁,等.福建省永春县天湖山煤矿区地质勘探工作总结报告, 1989.