焦煤成煤环境及煤变质作用分析

第4期闫贵仙焦煤成煤环境及煤变质作用分析焦煤成煤环境及煤变质作用分析闫贵仙(山西煤田地质勘探148队,山西太原030053)摘要:通过分析山西省河东煤田柳林矿区含煤地层岩性组合、岩石类型、沉积构造、地球化学标志等特征,论述了含煤地层沉积环境;论证了深成变质作用的基本规律及煤变质程度的特征。关键词:含煤地层;沉积环境;变质规律中图分类号:P624.6文献标识码:B文章编号:1671-749X(2004)04-0013-020前言13二叠系下统山西组其整合于太原组之上,亦为本区主要含煤地层河东煤田位于阴山古陆之南缘吕梁隆起的西之一,主要有砂岩、粉砂岩砂质泥岩、泥岩夹煤层3翼,鄂尔多斯坳陷东缘。煤田大致呈一向西缓倾斜-4层。主要可釆煤层位于中下部。矿区从岩性岩的单斜构造,地层缓倾倾角5°~10°,柳林矿区位于相来看属过渡相及陆相共生的沉积地层厚40~70河东煤田中段,地处柳林县境内,北与三交矿区相m,2、3、4号煤层为本组主要可采煤层。望,南至田家山一带,东至煤层露头线,西至煤层埋深1000m左右,矿区面积约500km2。石炭系太原2焦煤成煤环境组、二叠系山西组为本区主要含煤岩系,尤其柳林区成煤环境主要由古构造古地理诸多环境综合因二叠系下统山西组2、3、4号煤属低灰低硫煤,精煤素控制,欲研究焦煤成煤环境,必须研究与煤共生的灰分在8%以下,是闻名于世的优质炼焦煤基地。沉积岩系,并从物质组成及结构特征、岩石类型及其1含煤地层沉积相等入手,进一步分析,找出其规律。2.1岩石类型矿区含煤地层属晚古生带石炭二叠纪含煤岩矿区的岩石类型大体分为粗碎屑岩(砂岩)细系,与华北和山西各地一样,现分述如下:碎屑岩(粉砂岩、砂质泥岩、泥岩)煤、化学岩(碳酸1.1石炭系中统本溪组盐岩)等(表1)。假整合于中奥陶系灰岩顶部侵蚀面风化壳之表1柳林矿区岩石类型上,系一套海陆交互相沉积。自下而上有山西式铁岩石粗碎屑岩粉砂岩+泥岩碳酸盐岩煤矿、铝土岩、铝质泥岩、泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩,和厚度豆允厚度百分/度惠允百分其上夹薄煤与石灰岩1~2层,全组厚30~50m山西组4515332040010.2石炭系上统太原组太原组9512135254221010与本溪组呈连续沉积为本矿区主要含煤地层本溪组357172460410011之一,其主要岩性为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、煤4从表1不难看出矿区本溪组、太原组中粗碎屑6层,石灰岩3~4层。为一套海陆交互相沉积,地岩较少,而粉砂岩泥岩和煤比重较大,碳酸盐占1/层厚70-100m,在灰岩中盛产蜓类化石,89、10号4;中国煤化工,其余2月3均为粉砂煤为本组主要可采煤层。岩CNMHG丰度来看山西组、太原组、平处丁八孜咪环境。作者简介贵仙(1963-),女山西太原人,1984年毕业于浙江2.2沉积构造收稿日期:2004-09-09兴煤田地质干部学校,助理工程师沉积构造反映了沉积时水的动力条件。从矿区14陕西煤炭2004年沉积岩剖面和钻探岩芯观测,大体分为三种河道傍侧形成的泥炭沼泽区。为本矿区2、3、4号焦板状交错层理、槽状层理:多处于水介质流动方煤的成煤环境。向为频繁交错,交替形成,多数处于滨海及三角洲砂3焦煤的变质作用分析岩沉积中。波状层理:由于水介质的波浪运动而引起,常见矿区各煤层通过工业分析划定牌号,山西组2、于河漫滩泻湖区的粉砂岩中3、4号煤属低硫低灰焦煤;太原组89、10号煤属中水平层理:形成于平静水介质条件如滨海沼泽硫中灰瘦煤表现出太原组煤变质程度高出山西组相的砂质泥岩泥岩、化学岩中。阶段。其它沉积构造:①冲刷构造:在太原组、山西组从矿区煤层煤岩组分来看,山西组的镜质组平内砂体底部常见有冲刷面并有泥砾岩显示出三角洲均为5236,丝质组平均为16.05,壳质组平均为5平原环境及分流河道决口扇沉积中,说明水动力条1,成分当中以木栓体树质体孢子体、角子体为主,件较强;②虫迹:在细碎屑岩及泥岩中多见虫孔及生显示出山西组以木本植物为主,太原组中镜质组平物扰动构造,反映出微弱的水动力条件;③结核:在均为6282,反射率为0979~1.22,半镜质组平均太原组多见黄铁矿结核,一般多在煤层底板上,反映为68壳质组平均为1.14,经分析以高等植物为出还原环境。主,尚有少量的草本植物。从山西组的镜质组达2.3地球化学标志5236、太原组的镜质组达6282来看,凝胶化组分沉积岩的地球化学标志有多种,一般常见的用的镜质组比重较大,是气流闭塞积水较深的沼泽环Sr和Ba之比,作为海陆分界及其古盐度判断标准。境下形成的,是在还原条件下成煤的从矿区Sr/Ba值来看,山西组一般小于1%,个别地促进煤变质的主要因素是温度,根据煤变质热段大于1%属淡水及微咸水环境属陆相及过渡相。源及其作用方式和变质特征,将煤变质划分四种类太原组本溪组的Sr/Ba值大于1,且最高达5%,古型即深成变质接触变质、区域岩浆热变质和动力盐度较高属半咸水和咸水环境属于海相沉积。变质作用。根据本矿区本溪组、太原组中有大量灰2.4海水进退与石炭二叠系焦煤成煤环境关系岩存在,说明矿区沉积时大量海侵频繁地壳下降动从本溪组顶部大型海退之后至太原组中段庙沟荡,随着下沉上覆岩系较厚而产生的静压力,因此引灰岩L1、毛儿沟灰岩K2至斜道灰岩L4,是本矿区在起矿区煤变质作用。以深成作用为主要作用,形成太原组大量海侵之前主要焦煤成煤的有利时间,矿矿区山西组以焦煤为主,太原组以瘦煤为主。煤变区的8、9、10号煤均属此期产物,全区稳定可釆。从质程度随埋藏深度的增加而增高。矿区大量实际钻探地质剖面来看,太原组L1、K2参考文献期间,海水大量侵入达到高峰地壳下沉动荡对成煤[1]陈钟惠鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤岩系沉不利,尽管有的太原组中段上部灰岩以下有薄煤存积环境和聚煤规律[M].北京:中国地质大学出版在,但这只是海退后短暂时间形成的山西组的焦煤成煤环境,为太原组大量海水退[2]桂学智河东煤田晚古生代聚煤规律与煤炭资源出之后,滨海平原和三角洲平原之低凹地带,或分流评价[M]山西:山西科学技术出版社,1993Research on coking coal forming environmentsand metamorphismYAN Gui-xianShanxi 148 Coal Geological Prospecting Te中国煤化工Abstract: Through analysing the characters of lithological assemblage, rockCNMHAnd earth chemistryed the depositional environment of coal-bearing strata aWu claus yhism. In the lastthe characters of coal metamorphic degKeywords: caol- bearing strata; depositional environment; metamorphic la