任楼井田二叠系含煤地层沉积相分析及成煤环1.docx

任楼井田二叠系含煤地层沉积相及成煤环境分析
吴增云方沛吴宏生

内容提要：本文对任楼井田含煤地层的特征进行分析，确定了本井田含煤地层的各种沉积环境，同时并简要介绍其变化形成过程和成煤环境。
关键词；任楼井田二叠系含煤地层沉积相
1、区域地质概况
任楼井田位于华北地台南缘，童亭背斜的南东翼，东面与双堆矿区相邻，南面与许町井田接壤，靠近蚌蒙隆起，西面与界沟和五沟井田相邻，北隔界沟断层与孙町井田相接。面积约42km2。该井田二叠系地层沉积总厚度882~1170米，一般都在1000米左右。分上下石盒子组，整个含煤地层厚约900米，其中含11个煤层（组），含煤11~28层。分析其含煤地层的成煤特征对煤田开发利用和煤田地质勘探具有指导意义。
2、含煤地层的岩石类型及沉积构造
根据岩石类型及沉积构造的不同，将二叠系含煤岩层分为三大段。即：一灰顶板~10煤、10煤~3煤和3煤以上段。
2.1一灰顶板~10煤段
该段沉积厚度在45~66米，平均57米。底部为深灰~灰黑色泥岩或细粉砂岩（海相泥岩），向上为粉砂岩、砂岩，在10煤和11煤之间，以中细砂岩为主，间夹深灰色粉砂岩与灰白色细砂岩组成互层状，俗称“叶片状砂岩”。通过岩矿鉴定确认，此砂岩的岩石类型以岩屑石英砂岩和长石石英砂岩为主，含少量暗色矿物，偶见海绿石。岩石粒度总体偏细，概率曲线为二段式，跳跃总体斜率65°左右，分选性较好，岩屑形态多为次圆状。粉砂岩多含泥质和少量云母，成份以石英为主。
沉积构造组合形式可分为两类：1）水平层理—沙纹层理，具有底栖动物通道和菱铁矿及黄铁矿，其代表为泻湖相沉积；2）沙纹层理—波状不规则层理—透镜状层理—砂泥互层层理，其代表为潮坪相沉积。
2.210煤~3煤段
该段沉积厚度350~430米，平均厚360米。岩性主要由陆源碎屑岩和煤组成。砂岩含量25％，泥岩、粉砂岩含量75％。岩石的类型以岩屑石英砂岩、长石石英砂岩和石英砂岩为主，砂岩的粒度中值为2.1~4.3之间，分选系数Bi=0.53~0.95，平均斜率在50°左右，岩屑形态多为次圆~次棱角状，分选性中等~较好，概率累计曲线多为二段式，属分流河道、决口沉积型。搬运方式为跳跃式搬运，粉砂岩含泥质和白云母，成分以石英和长石为主，泥岩为深灰色局部夹粉砂岩薄层和透镜体。
沉积构造的组合形式可分为两类：1）大型交错层理—小型交错层理—槽状交错层理—波状层理—水平层理，其代表三角洲平原上分流河道、天然堤及泛滥盆地相沉积；2）水平层理—波状层理—中小型交错层理，其代表为三角洲平原上分流河间及泛滥盆地相充填沉积。
2.33煤以上段
该段沉积厚度520~620米，平均厚590米。岩性以杂色粉砂岩、泥岩为主，夹砂岩，其中粉砂岩、泥岩为灰~灰绿色夹紫色花斑，厚层状，质不均。粉砂岩、泥岩或粉砂岩、细砂岩过渡相混，不宜分层，紫色岩层自下而上逐渐减少，绿色逐渐增多，局部含鲕粒和铝质（多在3煤附近）。砂岩自下而上石英含量减少，长石含量增多，砂岩的填隙物也自下而上增多，到1煤上一般为杂砂岩、长石石英杂砂岩。
就其沉积构造的组合可分两类：1）大型交错层理—脉状波状及透镜状层理，其代表障壁岛相沉积；2）均匀层理—水平层理—波状透镜状层理，其代表泻湖相沉积。
3、地层的垂向层序
综合含煤地层分析，其在垂向层序的类型有：1）向上变粗层序。下部是具有水平层理的泥岩或细粉砂岩，向上逐步过渡为具有透镜层理脉状层理和互层的吸砂岩或砂、泥互层。10煤下地层中，该层序表现明显，由海退或分流间湾沉积充填而成。2）向上变细层序。下部为大中型交错层理的中粗砂岩，向上层理规模变小，粒度变细，逐渐过渡为具有小型层理和水平层理的粉砂岩、泥岩和煤。10煤至5煤组上的地层中表现比较明显，该层序属于以分流河道为主的三角洲平原相沉积层序。3）均匀层理。主要是泥岩组成，反映了水动力条件较弱的泛滥盆地或泻湖沼泽相沉积。4）互层层序。该层序由泥岩、粉砂岩或细砂岩组成，其成因是水动力变化频繁的条件下形成的。
4、地球化学特征
沉积母岩经强烈物理和化学风化、分解，其内部的物质呈溶液和悬浮状态进行迁移，这些物质的丰度有很大差别。在沉积过程中，沉积物与介质存在着复杂的化学平衡，如沉积物与介质之间的交换，沉积物对介质中某物质的选择吸附。这些交换和吸附不但与沉积物本身有关，而且还与沉积环境有密切的关系。在通常情况下认为SiO2、Al2O3和TiO2大都来自陆源物质，而CaO、MgO和Fe2O3的存在说明沉积时均受不同程度的海水影响，且（SiO2+Al2O3）/（CaO+MgO+Fe2O3）的比值愈高，说明沉积时受海水的影响愈小；Fe2O3/TiO、CaO/MgO比值愈高，说明岩层沉积时受海水的影响愈大。从表1中可知，3煤以上地层受海水影响最大。从本区煤层的灰份来看，10煤~3煤的硫的含量一般都小于0