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宁夏中生界煤炭资源赋存规律和潜力预测

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:(三)SⅢ3沉积相带的空间分布及变化规律中侏罗世早期的沉积在岩相古地理图上可划分出5个沉积岩相带,见图3-4-20。图3-4-19宁夏回族自治区早—中侏罗世SⅢ2层序岩相古地理图山前冲积平原相带(Ⅰ1):局限分布于汝箕沟盆地西部二道岭以西和新井盆地西北部科学山一带。

宁夏中生界煤炭资源赋存规律和潜力预测

(一)SⅢ1沉积相带的空间分布及变化规律

中侏罗世早期的沉积在岩相古地理图上可划分出5个沉积岩相带,见图3-4-18。各相带的展布特征、砂泥比与煤厚的变化特点分述如下。

山前冲积平原相带(Ⅰ1):局限分布于新井盆地西北部科学山一带以及鄂尔多斯盆地西缘宁东地区东部的石槽村矿区。砂泥比大于70%,该相带在新井盆地西北部分布区煤层厚度小,一般小于1m,横向上变化较快,而在宁东地区东部的石槽村矿区厚度较大,分布于5~10m之间,呈现从北到南依次减少的趋势。

冲积平原相带(Ⅰ2):冲积平原相带分布于鄂尔多斯盆地西缘宁东地区,涵盖从北部清水营,往南的梅花井、红柳、积家井、马家滩,到李家小庄矿区,砂泥比30%~70%,沿南北向展布,呈现向东减少的趋势。煤层累计厚度在5~30m之间,并呈现从北到南减少到增大的趋势,说明煤层的发育与砂泥比的分布没有直接的联系,反映出煤层的形成不仅需要充足的物质补给,同时需要一定的成煤环境,从煤层的发育与河道的流向(物源供给)呈垂直关系,说明物源供给的多少起到较重要的作用。冲积平原同时在汝箕沟盆地西部、新井盆地东部、窑山盆地、炭山盆地分布,在这些区域,该相带西邻山前冲积平原相带,东与三角洲平原相相接。煤层厚介于2~5m之间,单煤层多为薄煤层,少量中厚煤层。

图3-4-18 宁夏回族自治区早—中侏罗世SⅢ1层序岩相古地理图

三角洲平原相带(Ⅱ1):三角洲平原在汝箕沟盆地一带分布,砂泥比向南减少,煤层累计厚度由北向南减少,厚度一般大于3m。

三角洲前缘相带(Ⅱ2):主要分布于三角洲平原在汝箕沟盆地西南侧,砂泥比一般小于30%,煤层累厚1~3m,该相带内,砂泥比和煤层厚度自西往东均呈减少的变化趋势。

泛滥盆地相带(Ⅲ1):主要分布于鄂尔多斯盆地西缘的宁东相应矿区以东地区,砂泥比一般小于30%,煤层累厚小于6m,砂泥比和煤层厚度呈现从西往东减少的趋势。

(二)SⅢ2沉积相带的空间分布及变化规律

中侏罗世早期的沉积在岩相古地理图上可划分出4个沉积岩相带,见图3-4-19。各相带的展布特征、砂泥比与煤厚的变化特点分述如下。

山前冲积平原相带(Ⅰ1):局限分布于新井盆地西北部科学山一带。砂泥比大于80%,该相带分布区煤层厚度小,一般小于1m,横向上变化较快。

冲积平原相带(Ⅰ2):冲积平原相带在宁东相应的东部石槽村矿区,砂泥比大于70%,砂泥比沿南北向展布,煤层累计厚度分布在6~12m。煤层呈现从北到南减少到增大的趋势,说明煤层的发育与砂泥比的分布没有直接的联系,反映出煤层的形成不仅需要充足的物质补给,同时需要一定的成煤环境。从煤层的发育与河道的流向(物源供给)呈垂直关系,说明物源供给的多少起到较重要的作用。冲积平原同时在汝箕沟盆地西部、新井盆地东部、窑山盆地、炭山盆地分布,在这些区域,该相带西邻山前冲积平原相带,东与三角洲平原相相接。煤层厚介于2~5m之间,单煤层多为薄煤层,少量中厚煤层。

三角洲平原相带(Ⅱ1):主要分布于鄂尔多斯盆地西缘宁东地区,涵盖从北部清水营,往南的梅花井、红柳、积家井、马家滩,到李家小庄矿区,砂泥比30%~70%,煤层厚度在6~15m之间,其累计厚度等值线与砂泥比等值线斜交。煤层呈现从北到南减少的趋势,说明煤层的发育与砂泥比的分布没有直接的联系,但煤层的发育与河道的流向呈垂直关系,说明物源供给的多少起到较重要的作用。三角洲平原在汝箕沟盆地以及鄂尔多斯盆地西缘宁南王洼一带分布,砂泥比向南减少,煤层累计厚度由北向南减少,厚度在6~10m之间。

三角洲前缘相带(Ⅱ2):主要分布于鄂尔多斯盆地西缘的宁东相应矿区以东地区,砂泥比一般小于30%,煤层累厚由三角洲平原与三角洲前缘接触带处迅速向东减薄。砂泥比和煤层厚度呈现从西往东急剧减少的趋势。

(三)SⅢ3沉积相带的空间分布及变化规律

中侏罗世早期的沉积在岩相古地理图上可划分出5个沉积岩相带,见图3-4-20。各相带的展布特征、砂泥比与煤厚的变化特点分述如下。

图3-4-19 宁夏回族自治区早—中侏罗世SⅢ2层序岩相古地理图

山前冲积平原相带(Ⅰ1):局限分布于汝箕沟盆地西部二道岭以西和新井盆地西北部科学山一带。砂泥比大于80%,该相带分布区煤层厚度小,一般小于1m,横向上变化较快。

图3-4-20 宁夏回族自治区早—中侏罗世SⅢ3层序岩相古地理图

冲积平原相带(Ⅰ2):冲积平原相带在宁东相应的矿区广泛分布,涵盖从北部清水营,往南的梅花井、石槽村、红柳、积家井、马家滩,到李家小庄矿区,砂泥比30%~70%,比SⅢ2层序组明显减少,砂泥比呈沿南北向朝东、西方向呈减少的趋势,煤层累计厚度分布在3~13m。煤层呈现出环带分布的特点,其累计厚度等值线与砂泥比等值线斜交,说明煤层的发育与砂泥比的分布没有直接的联系,但煤层的发育与河道的流向(物源供给)呈垂直关系,说明物源供给的多少起到较重要的作用。冲积平原同时在汝箕沟盆地西部、新井盆地东部、窑山盆地、炭山盆地分布,在这些区域,该相带西邻山前冲积平原相带,东与三角洲平原相相接。煤层厚介于2~5m之间,单煤层多为薄煤层,少量中厚煤层。鄂尔多斯盆地西缘宁南王洼一带也呈现冲积平原相带的特点,砂泥比向南增大,煤层累计厚度由西向东增大,厚度在1~4m之间。

三角洲平原相带(Ⅱ1):主要分布于鄂尔多斯盆地西缘宁东地区碎石井—马坊、大水坑一带广大地区和汝箕沟盆地二道岭地区东部的大峰、汝箕沟等地。砂泥比值介于30%~70%之间,砂泥比曲线显示为向东分叉扩散的特点。该相带分布区煤层厚度一般均大于3m,单煤层以中厚—厚煤层为主,煤层稳定程度较高。(www.xing528.com)

三角洲前缘—前三角洲相带(Ⅱ2):主要分布于鄂尔多斯盆地西缘宁东地区碎石井—马坊、大水坑一带广大地区和汝箕沟盆地二道岭地区东部的大峰、汝箕沟等地。砂泥比一般小于30%,煤层累厚1~3m,该相带内,砂泥比和煤层厚度自西往东均呈减少的变化趋势。

泛滥盆地相带(Ⅲ1):主要分布于鄂尔多斯盆地西缘的宁东相应矿区以东地区,砂泥比一般小于30%,煤层累厚小于3m,部分地区在3~6m之间,砂泥比和煤层厚度呈现从西往东减少的趋势。

(四)古地理环境的演化

鄂尔多斯盆地形成于早二叠世,至晚三叠世发展为完全与海分隔的大型内陆盆地,在盆地内部形成一套河流、湖泊三角洲碎屑岩系,晚三叠世晚期局部地区有含煤沉积。晚三叠世末,受印支运动影响,地壳曾一度回返,遭受剥蚀。早侏罗世富县组沉积时,局部地段低洼之处见残、坡积物堆积。进入早—中侏罗世延安期,地壳进入稳定的缓慢下降阶段,盆地基本上继承了晚三叠世晚期的古构造、古地理格局,形成延安组,为主要聚煤期。中侏罗世晚期盆地内形成一套河湖碎屑岩系,不含煤。至晚侏罗世,盆地继续发展,形成一套红色碎屑岩系。

在鄂尔多斯盆地以西,发育一系列小型山间盆地,其充填演化特点与大型盆地相似。中侏罗世亦形成一套含煤碎屑岩系。

鄂尔多斯盆地西缘中侏罗世延安期的沉积环境为以河流作用为主的湖泊三角洲面貌,在盆地中段宁东地区发育大型鸟足状河流入湖三角洲。延安组的形成经历了冲积平原—三角洲—冲积平原的三段式演化过程,每一充填阶段均具明显的周期性变化。这种充填形式决定了本区中侏罗世的聚煤特点,表现为三角洲的短暂废弃为有利聚煤场所,形成主要煤层;三角洲的总体废弃为最有利的聚煤场所,形成最主要煤层。总体上构成聚煤程度随充填演化过程不断增强的特征。

盆地西缘中段宁东煤田在延安组一段冲积平原结束后,湖泊自东向西扩张,盆地西缘开始接受湖泊沉积,来自磁窑堡以西的河流呈北西—南东向注入湖泊,在入湖口形成较大的三角洲。河流古流向为北北西—南南东向。进入延安组三段下部沉积时期,湖泊向西扩张达到最大幅度,水进达到最高潮。三段上部至五段代表了水退时期的沉积。两者构成了延安组完整的水进—水退系列。

盆地西缘中靠南段王洼一带及以东地区,在延安组发育时期表现为一种近盆缘的特点,湖泊开阔并不断由东向西扩张,沉积由东向西超覆。在垂向上经历了冲积平原—滨湖、滨湖三角洲—冲积平原的充填演化过程。

延安组形成经历了冲积平原—三角洲—冲积平原的三段式充填演化过程,不同时期的沉积面貌有所不同,聚煤特点亦不尽一致。为了更进一步阐述沉积环境与聚煤规律,对鄂尔多斯盆地西缘宁东地区按延安组的5个层段对应划分各沉积时期即延安期初、早、中、晚、末5个时,据此予以分述和总结。

中侏罗世延安期初时:该时期整个鄂尔多斯盆地西缘的沉积面貌均为冲积平原环境,其相组合特点表现为以冲积河道相为主,沼泽相和泛滥盆地相次之。据砂泥比曲线的分布特点分为河床相区(砂泥比大于30%)和泛滥盆地相区(砂泥比小于30%)。该时鄂尔多斯盆地西缘发育如下2条主要古河道。

磁甜古河道:位于盆地西缘的西部区,自北而南经磁窑堡、马家滩、马儿庄至甜水堡,然后折向东南方向。砂带宽5~8km(图上砂泥比值大于40%的区域,后同),延伸大于400km。

李侯古河道:位于盆地西缘的东部区,自北而南经李庄子、侯家集、马坊至甘肃姬原,然后折向东南。砂带宽15~25km,延伸大于400km。

该时前期,古地形高低起伏,河道从低洼处经过。受古地形制约,河道两旁的湿地范围局限;后期,古地形渐趋于淤平,湿地沉积大面积发育,其上出现泥炭沼泽环境,形成具有工业价值的中厚—厚煤层,聚煤条件受古河道控制,具有较好工业价值的煤体均位于古河道两侧。

中侏罗世延安期早时:该时的沉积环境表现为碎石井一带以西为冲积平原,其沉积相构成包括冲积河道、泛滥盆地和沼泽相;碎石井以南经惠安堡至甜水堡一带为三角洲环境,其主要沉积相构成有分流河道、分流间湾、河口坝和前三角洲相及沼泽相。从垂直层序的分析可以看出,延安组上段底部湖相泥岩和三角洲沉积格架的出现标志着冲积平原环境演化为沉积发育阶段。在三角洲环境中,三角洲平原的分布与聚煤关系最为密切,主要煤层多形成于三角洲平原环境之上。

中侏罗世延安期中时:该时是三角洲发育最广泛的时期,沉积相配置与早时相似。三角洲的发育与早时具有明显的继承性特点,其分布区域略有扩大。从垂直层序对比分析,延安组第三段底部泥岩分布于整个宁东地区,说明该时早期曾有过广覆的浅水湖泊环境。该时的聚煤特点与早时相同,三角洲平原为最佳聚煤场所,但聚煤程度要高于早时。

中侏罗世延安期晚时:该时在宁东地区磁窑堡、碎石井一带为冲积平原环境;马家滩一带及以东经王乐井至定边县城,以南经惠安堡至姬原为三角洲平原环境。在大水坑之南局部有三角洲前缘和前三角洲环境。聚煤特点仍然是以三角洲为最佳聚煤场所,形成的主要煤层厚度较大。

中侏罗世延安期末时:该时,整个鄂尔多斯盆地西缘均为冲积平原环境,其沉积相构成包括冲积河道、河岸(决口扇、天然堤)、泛滥盆地和沼泽相。该时早期河床相区和泛滥盆地相区呈网状交叉展布的特征。从垂直层序特征分析,延安组第五段包含2个沉积旋回,下部沉积旋回代表了该时早期为冲积河道规模较大、能量较强的冲积平原环境;上部沉积旋回代表该时晚期冲积河道规模较小、能量较弱、泛滥盆地分布较广的冲积平原环境。该时期为延安期的主要聚煤期。富煤中心位于磁窑堡至大水坑、马坊一带。从空间位置上看,该地区在三角洲总体废弃的基础之上经历了一次较大的河流活动(即真武洞砂岩体),之后形成主要的工业煤体。富煤中心部位与早—晚时三角洲发育时期的三角洲平原地带相吻合。说明该时在该地区三角洲废弃之后转化为比较低洼的湿地,易发展为较稳定的广阔的聚煤环境,有利于形成经济价值较高的工业煤体。煤层厚度大,分布面积广。

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