宁夏晚古生代煤炭沉积特征

宁夏晚古生代含煤岩系沉积物的主要类型为：碎屑岩、机械—生物—化学岩和可燃有机岩。其中：碎屑岩最发育，分布最普遍，其次为可燃有机岩和机械—生物—化学岩。这些岩石类型的组合与分布无论在纵向上还是横向上都呈现出有规律的变化，反映了盆地的构造运动、沉积体系及古地理格局的变迁。

（一）沉积物的岩石类型及丰度

晚古生代含煤地层几乎全为正常沉积岩，见表3-1-1。以碎屑岩含量最高，占93.17%；其次为煤和灰岩，分别占5.17%及1.66%。各地层单位岩石类型及丰度的统计结果见表3-1-2、表3-1-3、表3-1-4、表3-1-5、表3-1-6、表3-1-7。

表3-1-1　宁夏晚古生代含煤系岩石类型及丰度表

表3-1-2　宁夏土坡组岩石类型及丰度表

表3-1-3　宁夏太原组岩石类型及丰度表

表3-1-4　宁夏山西组岩石类型及丰度表

表3-1-5　宁夏下石盒子组岩石类型及丰度表

表3-1-6　宁夏晚古生代砂岩类型统计表

表3-1-7　宁夏晚古生代砂岩碎屑成分类型统计表

综合上表得知，晚古生代含煤地层岩石类型及丰度的变化特征为：剖面自下而上碎屑岩含量逐渐增加；煤层主要发育于山西组和太原组，土坡组和下石盒子组仅发育薄煤和煤线；灰岩发育于土坡组和太原组，含量逐渐减小，山西组和下石盒子组不含灰岩；平面上碎屑岩类含量由东北向西南方向逐渐减小，煤和灰岩的规律性不明显。

（二）沉积物特征及其纵向变化

1.碎屑岩

晚古生代含煤地层中碎屑岩含量最高，沉积最普遍。碎屑岩以砂岩最为发育，粉砂岩和泥岩次之。

（1）砂岩

从土坡组到下石盒子组，砂岩占地层总厚的37.73%。从老到新表现为：成分成熟度及结构逐渐降低，粒级则逐渐增大，岩石类型由以石英（杂）砂岩、岩屑石英（杂）砂岩为主向岩屑石英（杂）砂岩、岩屑（杂）砂岩、长石石英（杂）砂岩为主转变，见表3-1-6。

土坡组碎屑成分以石英为主，含量在85%以上；其次为岩屑（7.32%），长石含量很少，杂基含量一般小于5%。胶结物主要为泥质、硅质，其次为铁质和钙质。石英颗粒分选性、磨圆度都好，以中、细粒石英砂岩为主，次为岩屑石英砂岩，没有长石石英砂岩。

太原组碎屑成分以石英为主（69.5%），其次为岩屑（9.7%），长石含量较少（2.06%）。填隙物含量为17.65%，以硅泥质胶结为主，分选中等到好，磨圆度较好，以中细粒石英砂岩为主，次为岩屑石英砂岩及少量的长石石英砂岩。

山西组碎屑成分以石英为主，占60.85%；其次为岩屑和长石，分别占10.54%和7.24%。填隙物含量占19.73%，碎屑颗粒大多为圆状至次圆状，分选良好，但其黏土杂基含量却较高，一般为10%～20%，常形成基底式胶结类型。主要岩石类型为岩屑石英砂岩，次为长石石英砂岩、石英砂岩及岩屑砂岩。

下石盒子组：以岩屑石英砂岩为主，次为岩屑砂岩、长石石英砂岩和石英砂岩，碎屑成分中石英含量占50.73%，岩屑和长石分别占14.89%和11.13%；填隙物含量占21.39%。分选中等，磨圆度次棱角状—次圆状，胶结物以泥质为主，杂基含量14.09%。

（2）粉砂岩

粉砂岩占整个地层的29.00%。在垂向上，自太原组的中上部开始大量出现粉砂岩，向上至山西组和下石盒子组呈逐渐增多的趋势；在横向上粉砂岩的含量由北和北东方向向南或西南方向呈逐渐增多的总趋势。粉砂岩的成分成熟度较高，几乎全部由石英碎屑颗粒组成，岩屑少见，有时可见较少的白云母片，碎屑颗粒的分选良好—好，但磨圆较差，泥质杂基含量很高，反映出以垂向加积作用为主的特点。粉砂岩含较多泥质时，向泥岩方向逐渐过渡，如泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等，这类岩石在太原组下段极为常见。粉砂岩含砂增多时逐渐地向砂岩过渡，这类过渡性岩石在山西组和太原组的上段地层中极常见。

（3）泥质岩

晚古生代含煤地层中泥质岩含量占整个地层的27.20%，垂向上从土坡组到山西组泥质岩的含量呈逐渐减少的趋势，而到下石盒子组又开始明显地增加。

土坡组：泥岩在本组占有绝对优势，含量达41.65%。主要有高岭石泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩及菱铁质泥岩。本组泥岩几乎全为灰黑、黑色，薄层状、微层状，含有大量的炭化植物碎屑、根茎及菱铁矿结核，水平纹理发育，主要由黏土矿物组成，其次为有机质、云母、菱铁质、石英粉砂。黏土矿物主要为高岭石，呈微粒状集合体，水云母为细小鳞片状，两者常呈席状交生。(www.xing528.com)

太原组：泥岩含量不高，平均26.28%，在个别矿区比较发育，上下段含量相近。主要有粉砂质泥岩、高岭石泥岩、含菱铁质泥岩、铝土质泥岩、炭质泥岩。本组泥岩几乎全部为黑色和灰黑色，常作为煤层的顶底板出现，并含有大量的碳化植物碎屑、植物根茎以及菱铁矿、黄铁矿结核。这些泥岩主要形成于潟湖、潮坪、分流间湾和沼泽等环境。

山西组：泥岩不发育，仅占10.63%，是所有含煤地层中泥岩含量最低的组。泥岩的颜色主要为灰色、深灰色、浅灰色。主要有高岭石泥岩、粉砂质泥岩和炭质泥岩。

下石盒子组：本组泥岩多为粉砂质泥岩，其颜色位于本组下部为深灰色、灰黑色，位于上部为灰绿色、黄绿色，水平层理发育，层面散布有白云母碎片，含植物化石，多为厚层状，炭质泥岩厚度不大，一般小于1m，多位于煤层顶底板，含植物化石、根化石。含粉砂少的泥岩为黑灰色、黄绿色、灰绿色，呈团块状，含植物根化石。

2.化学岩

化学岩主要发育于土坡组和太原组，山西组和下石盒子组仅局部夹有豆荚状的湖相灰岩透镜体。化学岩以灰岩为主，仅土坡组含少量白云岩、硅质岩及铁质岩。

（1）土坡组

本组化学岩种类较多，有灰岩、白云岩、硅质岩及铁质岩，以灰岩为主，其他多呈结核状。化学岩占整个地层厚度的3.41%。

灰岩多位于本组的下部，均为薄层状，北部灰岩层数多、厚度较大，向南则减少，似与地层厚度呈正相关关系，在呼鲁斯太达17层，总厚24.79m，为亮晶生物屑灰岩、生物屑泥晶灰岩。灰岩由生物碎屑、内碎屑、外碎屑及胶结物组成，生物碎屑0%～75%，一般25%～30%，主要为海百合茎藻类、䗴类。内碎屑为方解石，外碎屑多为石英粉砂，次圆状、次棱角状。胶结物为方解石亮晶或泥晶，含少量有机质。剖面上，自下而上灰岩的厚度变小，由亮晶胶结到泥晶胶结，胶结物含量增加20%～80%，泥质含量增加，生物碎屑减小，说明水体变浅、变混浊，不利于生物的生存。

白云岩为亮晶颗粒白云岩，薄层状，透镜状，由生物碎屑、内碎屑、陆源碎屑及胶结物组成。内碎屑20%，生物碎屑45%～55%，主要为藻类、腕足类、海绵骨针、介形虫、䗴类等。内碎屑、生物碎屑成分为白云石，陆源碎屑为石英粉砂，含量1%～2%。胶结物为白云石亮晶，含量为20%～25%，可见少量有机质灰泥及泥晶碳酸岩。

铁质岩主要为褐铁矿结核。褐红色，其中包裹有褐红色土状物，局部可见有树枝状骸晶，其成分为褐铁矿90%，呈红色—黄褐色。为粉尘状微粒集合体，含5%～10%的水云母和石英粉砂。

硅质岩为粉砂质、菱铁质硅质岩。深灰褐色，结核状，致密，坚硬，断口略显油脂光泽。主要成分硅质、菱铁质、粉砂。硅质成分占40%，为蛋白石，呈隐晶质燧石少量；菱铁矿30%，为微细粒状集合体，棕色；粉砂25%，主要为石英粉砂，还有少量泥质，为鳞片状水云母和半隐晶质高岭石。

（2）太原组

太原组发育数层薄层灰岩，是本组岩层对比的重要标志层，尤其是太原组上、下段分界灰岩在区内分布稳定且特征明显。

下段灰岩主要发育在东部，由北至南为石嘴山、横山堡、银洞沟。灰岩2～4层，单层厚0.19～3.80m，一般厚1.2m左右，下部灰岩灰泥含量高，仅有少量的生物碎屑，向上泥质含量减少，生物碎屑增加，由含生物屑泥晶灰岩变为泥—微晶生物屑灰岩。

本段顶部与上段分界灰岩以含有丰富的动物化石为特征，全区分布稳定且又为煤层的直接顶板，厚1～2m，为泥晶、微晶生物碎屑灰岩，生物碎屑含量最多可达60%，所含生物碎屑主要为䗴科和腕足类，其次为有孔虫、海百合、腹足、藻类。

上段灰岩主要分布在中部和南部，北部以其南部的马莲滩与西部的呼鲁斯太、苏峪口较发育。本段灰岩普遍含生物碎屑，与下段相似，也具有由下向上生物碎屑增加的趋势。但到上部生物碎屑又很少，基质由微晶方解石变为泥晶方解石，太原组灰岩的这种变化趋势说明太原组沉积初期，海水较浅，泥沙较多，海水浑浊，生物不能大量生存和繁殖，多形成泥灰岩和含生物碎屑的泥灰岩。到中后期，海水变深，水体开阔清澈，适于生物生存，因而形成生物屑微晶灰岩、微晶生物屑灰岩。太原组沉积晚期，海水退出，水体又变为浅而浑浊，所沉积的灰岩泥质含量高，生物碎屑少。