湖南省牛馬司礦區(qū)水井頭煤礦沉積相與沉積旋回分析

摘 要：湖南省牛馬司礦區(qū)處于揚(yáng)子地塊和華夏地塊的加里東拼合帶內(nèi)，屬湘中坳陷區(qū)內(nèi)的湘桂盆地，分別受特底斯構(gòu)造域和太平洋構(gòu)造域多期次運(yùn)動(dòng)的疊加與改造。中新生代大地構(gòu)造演化持續(xù)受到古亞洲大陸和庫(kù)拉-太平洋板塊的共同作用及古陸殼板塊的拼貼作用的聯(lián)合影響，區(qū)內(nèi)形成各種成煤期后的定向性構(gòu)造并對(duì)區(qū)內(nèi)原有構(gòu)造體系進(jìn)行改造，其中新生代以來(lái)，由于地臺(tái)的強(qiáng)烈上升，導(dǎo)致研究區(qū)沉積方式由海相沉積轉(zhuǎn)為內(nèi)陸盆地沉積[ 1 ]。

關(guān)鍵詞：沉積相；水井頭煤礦

1 礦山沉積相分析

“沉積相”是古代沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，對(duì)沉積體系的研究通常是以沉積相（及相序結(jié)構(gòu)）和沉積單元在縱向上的研究為基礎(chǔ)進(jìn)行的。所以說(shuō)沉積相的研究應(yīng)該與層序地層學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)。另一方面，在現(xiàn)代沉積學(xué)理論上來(lái)說(shuō)，沉積相的研究又必須以沉積體系研究作為背景進(jìn)行[ 2 ]。

研究區(qū)總體上屬于以下古生界變質(zhì)巖為基底而發(fā)展起來(lái)的碳酸鹽巖為主體夾碎屑巖的準(zhǔn)臺(tái)地型坳陷沉積區(qū)，經(jīng)過(guò)陸殼的抬升和海退作用從而形成濱海-陸相碎屑巖和煤系。借鑒前人的沉積相劃分方案與礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)研究資料，并結(jié)合礦山巖性和鉆孔資料等信息，對(duì)礦山地層自下而上所代表沉積相情況所述如下：

1.1 龍?zhí)督M（P2l）

龍?zhí)督M總體上為一套砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層的巖性組合。

龍?zhí)督M下段（不含煤段）主要為暗色薄層粉砂質(zhì)泥巖與泥巖，具微細(xì)水平粒序?qū)永?，礦區(qū)內(nèi)局部可見(jiàn)植物化石碎片，屬于前三角洲亞相。

龍?zhí)督M中段下部位于含煤段的底部，主要由暗色似層狀細(xì)粒砂巖與砂質(zhì)泥巖組成，含黏土，發(fā)育水平層理和槽狀層理，局部可見(jiàn)黃鐵礦與植物化石，屬于三角洲前緣亞相。

龍?zhí)督M中段主要由黃褐色-青灰色薄層狀砂質(zhì)泥巖-細(xì)砂巖組成，砂質(zhì)成分增多，粒度較下段粗，具斜層理與交錯(cuò)層理，夾少量有機(jī)質(zhì)黑色泥巖與煤炭細(xì)層，局部可見(jiàn)植物化石碎片，屬于三角洲平原-河道亞相。

龍?zhí)督M上段（含煤段）主要由灰黑色-灰白色中-厚層中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖及煤層組成，共含煤層7層，發(fā)育水平層理與斜層理，有較多植物化石與雙殼類(lèi)化石、含黃鐵礦，屬于三角洲-濱海相。就龍?zhí)督M地層層序所反映的信息而言，總體上屬于三角洲沉積環(huán)境，屬海退序列。

1.2 大隆組（P2d）

由于“東吳運(yùn)動(dòng)”對(duì)研究區(qū)的影響，使得在龍?zhí)督M沉積晚期發(fā)生海侵，形成海侵巖系-大隆組。大隆組下部為黑色硅質(zhì)灰?guī)r及燧石層夾薄層鈣質(zhì)泥巖，底部有1～2層泥灰?guī)r，屬于斜坡——深海沉積。大隆組上部為黑色薄層狀硅質(zhì)灰?guī)r夾黑色泥巖與炭質(zhì)泥巖，屬淺海-濱淺海沉積。就大隆組地層層序所反映的信息而言，屬海退序列。

1.3 大冶組（T1dy）

由于“印支運(yùn)動(dòng)”對(duì)研究區(qū)的破壞，使得研究區(qū)只保留了下三疊統(tǒng)大冶組的地層。大冶組依巖性分為上、中、下三層。上部為灰黑色厚層狀泥灰?guī)r，夾有青灰色灰?guī)r及薄層灰?guī)r，屬半閉塞臺(tái)地相。中部由灰白色灰?guī)r和灰黑色泥灰?guī)r組成，含有黃鐵礦斑晶及豐富的動(dòng)物化石假髻蛤、蛇菊石等，屬半閉塞--開(kāi)闊臺(tái)地相。底板為灰黑色薄層狀泥灰?guī)r夾硅質(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)動(dòng)物化石假髻蛤、蛇菊石等，屬開(kāi)闊臺(tái)地相。就大冶組地層層序所反映的信息而言，屬海退序列。

1.4 下古近紀(jì)（E1）

研究區(qū)內(nèi)下古近紀(jì)地層超覆于二疊系、三疊系地層之上，以礫巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥灰?guī)r為主，呈紫紅色，故稱(chēng)“紅層”。 研究區(qū)內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)的下古近紀(jì)紅層，根據(jù)巖性特征由上至下可分為五層，1-4層主要巖性為泥灰?guī)r，顏色變化較大，均呈薄層狀，夾薄層石膏（4層底部石膏有明顯纖維化現(xiàn)象），屬干旱條件下的內(nèi)陸盆地相。從4層向下含砂量開(kāi)始增加，直至轉(zhuǎn)變?yōu)?層的雜色礫巖。5層主要巖性為雜色棱角狀礫巖，礫石成分為以鈣質(zhì)膠結(jié)的灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r和砂巖組合，礫石分選性差，由此說(shuō)明其接近碳酸鹽巖源地，應(yīng)屬內(nèi)陸盆地外圍的洪積扇前緣相。

2 礦山沉積旋回分析

礦區(qū)含煤地層龍?zhí)督M總體上為三角洲沉積環(huán)境，其上段頂部為過(guò)渡至濱海沉積環(huán)境。在煤層化學(xué)特征分析中發(fā)現(xiàn)，主采1煤層（位于龍?zhí)督M上段頂部）為富硫至高硫煤，含過(guò)多黃鐵礦，是海水入侵的指示礦物[ 3 ]。

礦區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M地層厚度上厚下薄，礦物粒序呈上粗下細(xì)的特征，屬海退序列，地層層序律反映了沉積時(shí)期內(nèi)海平面持續(xù)下降，整個(gè)沉積體系在不斷進(jìn)積，但此時(shí)沉積平面始終處于海平面之上。龍?zhí)督M上段頂部地層信息反映出“東吳運(yùn)動(dòng)”對(duì)礦區(qū)的影響—華夏地塊的抬升導(dǎo)致該時(shí)期內(nèi)海水開(kāi)始入侵研究區(qū)。

大隆組地層整體為一套淺海-深海間過(guò)渡沉積環(huán)境下形成的硅質(zhì)灰?guī)r夾泥巖組合，上部為淺水灰?guī)r，下部為深水灰?guī)r，反映了沉積期間海水的逐漸退出研究區(qū)，但沉積界面一直處于海平面之下?！坝≈\(yùn)動(dòng)”對(duì)研究區(qū)地層的作用表現(xiàn)在使該運(yùn)動(dòng)之前沉積下來(lái)的地層受到強(qiáng)烈變形，并使得研究區(qū)內(nèi)三疊紀(jì)地層只保留下了大冶組的地層。

大冶組整體上屬于一套碳酸鹽巖臺(tái)地沉積環(huán)境下形成的灰?guī)r夾泥灰?guī)r的組合，上部為淺水灰?guī)r，下部為較深水灰?guī)r，屬海退序列，沉積界面始終處于海平面之下，海水深度較下部龍?zhí)督M沉積環(huán)境來(lái)說(shuō)更淺。新生代以來(lái)，由于揚(yáng)子地臺(tái)的強(qiáng)烈上升，研究區(qū)沉積方式開(kāi)始由海相沉積轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸盆地沉積。

下古近紀(jì)地層為一套超覆于三疊紀(jì)地層之上，在內(nèi)陸盆地外圍洪積扇前緣沉積環(huán)境下形成的，以礫巖為主、砂巖次之的巖性組合，反映了此時(shí)海水已經(jīng)退出研究區(qū)，開(kāi)始接受陸相碎屑物源的供給[ 4 ]。

3 結(jié)論

二疊紀(jì)早期的研究區(qū)，一直處于三角洲沉積環(huán)境，發(fā)育海退序列的龍?zhí)督M地層。經(jīng)“東吳運(yùn)動(dòng)”，海水侵入研究區(qū)，隨后在海相沉積環(huán)境下形成大隆組巖系，但區(qū)內(nèi)海水處于持續(xù)退出狀態(tài)。三疊紀(jì)時(shí)期，區(qū)內(nèi)已處于碳酸鹽臺(tái)地沉積環(huán)境，發(fā)育一套海退序列的大冶組。新生代以來(lái)，由于揚(yáng)子地臺(tái)的抬升，海水退出研究區(qū)，接受陸相碎屑物源的供給，形成一套內(nèi)陸盆地邊緣的洪積扇前緣沉積體系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓九曦，李玉嵩.全球煤礦資源潛力分析研究[J].煤炭技術(shù)，2014，01：1-3.

[2] 唐衛(wèi)國(guó)，蔣星祥，湯亞平.湖南煤炭資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀與對(duì)策[J].中國(guó)礦業(yè)，2012，01：44-47.

作者簡(jiǎn)介：代杰（1993-），男，漢族，四川樂(lè)山夾江縣人，本科，研究方向：資源勘查工程（固體礦產(chǎn)）。