華北晚古生代含煤地層分析張帥摘要：根據(jù)內(nèi)陸表海盆地特征，運(yùn)用層序地層分析的原理，對(duì)華北石炭二疊紀(jì)含煤地層進(jìn)行了層序地層單元?jiǎng)澐?，建立了層序地層格架。根?jù)對(duì)其進(jìn)行多重劃分研究，揭示了巖石地層單位的穿時(shí)普遍性。并簡(jiǎn)要介紹了煤系地層中的火成巖侵入體。關(guān)鍵詞：華北盆地晚古生代含煤地層火成巖1華北石炭二疊紀(jì)含煤地層單元?jiǎng)澐謱有虻貙訉W(xué)是當(dāng)代沉積學(xué)具有重要進(jìn)展的領(lǐng)域之一，是在沉積學(xué)發(fā)展中具有全面影響的學(xué)科，它為沉積盆地充填研究提供了較前階段更為完善的一套理論和方法體系[1-3]?，F(xiàn)有的層序地層分析方法與模型源于北美邊緣海盆地，那里的構(gòu)造屬被動(dòng)大陸邊緣條件。然而在板內(nèi)構(gòu)造條件下的內(nèi)陸表海盆地，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)和特征卻完全不同。因此，對(duì)層序地層分析方法只能借鑒，不能作為普遍模式套用。鑒于華北石炭二疊紀(jì)內(nèi)陸表海含煤盆地的地質(zhì)特征及影響層序地層分析方法的若干因素，我們采取了不同于北美學(xué)者的工作方法。這些因素是1.煤田鉆探工程十分密集，地表剖面多出露完好且可以在大范圍內(nèi)連續(xù)追蹤。2.含煤巖系屬薄互層沉積，不同于被動(dòng)大陸邊緣厚度大的進(jìn)積單元。3.煤系中可作為標(biāo)志層的地震反射層薄，且物性差別小，因此層序界面或許多小層序界面在地震剖面上反映不明顯。4.未被識(shí)別的不整合面往往通過(guò)詳細(xì)的編圖能夠發(fā)現(xiàn)。武法東[4]等利用千余口鉆井資料、百余條地表剖面、在相當(dāng)大的范圍內(nèi)對(duì)主要海相層進(jìn)行了追索和對(duì)比；以宏觀沉積學(xué)研究為主,并充分運(yùn)用生物地層學(xué)工作方法和資料，通過(guò)編制大量不同區(qū)域的對(duì)比網(wǎng)絡(luò)圖，將華北盆地晚古生代本溪組-下石盒子組劃分為三個(gè)層序、九個(gè)小層序組、23個(gè)小層序。層序Ⅰ包括本溪組、晉祠組以及太原組底部的煤層，可劃分為三個(gè)小層序組。小層序組1相當(dāng)于本溪組下段，僅分布于盆地東北部的本溪，復(fù)洲灣至唐山一帶及盆地東南部的淮北、徐州、臨沂一帶，其厚度及灰?guī)r發(fā)育情況變化很大。在徐州與渦陽(yáng)一帶，可分為A、B兩個(gè)小層序。小層序組2相當(dāng)于本溪組上段。分布于除盆地南部邊緣之外的廣大地區(qū)，由3個(gè)小層序組成。小層序C大范圍內(nèi)直接覆于下古生界平行不整合面之上,以鐵鋁質(zhì)泥巖沉積為主。河南、山西等地發(fā)育了規(guī)模大品質(zhì)優(yōu)的山西式鐵礦和G層鋁土礦。小層序D、E的充填樣式相似，底部為灰?guī)r，其上以濱岸平原沉積為主，表現(xiàn)為向上變淺的加積序列。兩者相比，前者灰?guī)r分布局限，大致在盆地中部呈東厚西薄帶狀分布，而后者灰?guī)r分展的海侵過(guò)程。小層序組3由3個(gè)小層序組成。小層序F以底部發(fā)育粗碎屑沉積（晉祠砂巖)為特征，頂部有分布范圍局限的薄煤層。小層序G底部為灰?guī)r，厚度小，僅分布于盆地北部；頂部在盆地北緣較大范圍內(nèi)發(fā)育了有工業(yè)價(jià)值的煤層。小層序底部灰?guī)r（扒樓溝、吳家峪、下架灰?guī)r及唐山K6灰?guī)r）的分布范圍擴(kuò)大。之上，在盆地北緣為河流沉積體系及小型三角洲沉積體系，其余以碎屑濱岸沉積為主。頂部在相當(dāng)大的范圍內(nèi)穩(wěn)定發(fā)育了厚-巨厚煤層。究其原因，除有利于沼澤發(fā)育的濱岸環(huán)境外，還與“翹板”式的構(gòu)造變化[5]，即層序Ⅰ時(shí)海域位于盆地中-北部，而層序Ⅱ開(kāi)始形成時(shí)海域遷移到盆地中南部有關(guān)。層序Ⅱ包括太原組與山西組。根據(jù)沉積作用的階段性和海侵作用的規(guī)模、頻度，可進(jìn)一步劃分為四個(gè)小層序組和9個(gè)小層序。小層序組4由3個(gè)小層序構(gòu)成，總體表現(xiàn)為進(jìn)積型疊加形式。小層序Ⅰ底部為灰?guī)r，自盆地東南（L1、L2)灰?guī)r向北西(廟溝灰?guī)r)厚度減小，并最終尖滅于河?xùn)|煤田的橋頭及寧武煤田的平朔礦區(qū)等地。與海侵同期及稍后的沉積，在盆地北部為典型的河流體系，至盆地中部和南部為三角洲體系或碎屑濱岸沉積體系。小層序J底部灰?guī)r（豫東L3、太原毛兒溝灰?guī)r)分布范圍擴(kuò)大，最終尖滅于準(zhǔn)旗煤田南部巨厚的6號(hào)煤中；上部沉積與小層序Ⅰ相近。小層序組5包括二個(gè)小層序。小層序L底部灰?guī)r（太原西山斜道灰?guī)r及相當(dāng)層位）代表了一次較大規(guī)模的海侵。上部的河流沉積體系由北向南大范圍推進(jìn)至太原西山一線。再向南則為三角洲沉積或?yàn)I岸帶沉積。小層序M底部灰?guī)r（相當(dāng)于東大窯期沉積）也代表了一次規(guī)模較大的海侵，至寧武附近尖滅。該小層序上部廣泛發(fā)育的河流沉積體系向南延伸到太原西山煤田以南。至沁水煤田主要為三角洲沉積，而在豫西、豫北主要為濱岸碎屑潮坪沉積[5]。與小層序J、K、L及M底部同期的沉積在盆地北部準(zhǔn)旗、大同、興隆等地為厚-巨厚煤層。小層序組6由兩個(gè)小層序組成。小層序組的頂部，在盆地的中北部形成了重要的工業(yè)煤層，代表了一次較廣泛的聚煤作用階段。小層序組7是山西期最后階段的產(chǎn)物。下部小層序P的海侵相當(dāng)于舌形貝頁(yè)巖(太原西山)、附城灰?guī)r（晉東南）；上部小層序Q之海相層相當(dāng)于鐵磨溝灰?guī)r（太原西山）、小東溝灰?guī)r（晉東南）。各小層序頂部都有重要煤層形成。該小層序組的相帶分布大幅度向盆地南東遷移。層序Ⅲ主要由下石盒子組的兩個(gè)小層序組構(gòu)成。由于海域的退出，層序Ⅲ缺少海相沉積。小層序組的劃分與聚煤作用周期一致，即與煤組一致。小層序組8的河流體系大幅度向南東推進(jìn)，碎屑濱岸體系已基本從全區(qū)退出。下部小層序R大致在鶴壁以北為河流體系，以南為三角洲體系，其中在豫東及兩淮地區(qū)往往受到潮汐作用的影響。盆地東南部，小層序及頂部廣泛發(fā)育了有重要工業(yè)意義的煤層（魯西南2號(hào)煤，豫東二煤，淮北10號(hào)煤，淮南A煤)。這與活動(dòng)碎屑體系的大范圍廢棄有關(guān)。小層序S、T在盆地東南部為兩個(gè)向上變細(xì)的沉積旋回。小層序組9相當(dāng)于豫東三煤組。底部的鱺狀鋁質(zhì)泥巖沉積代表了一次三角洲水體的擴(kuò)展過(guò)程[6]。一般可分為三個(gè)小層序，但厚度有一定變化，各小層序頂部都有煤層形成。2含煤地層多重劃分分析汪曾蔭等[7]以60個(gè)大體均勻分布于華北地臺(tái)的地層剖面為基礎(chǔ)，以晚古生代聚煤盆地的整體性為依托，對(duì)華北晚古生代含煤地層在巖石地層、生物地層及年代地層方面進(jìn)行了多重劃分研究。通過(guò)對(duì)地層組的劃分，并對(duì)其進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，結(jié)果揭示巖石地層單位的穿時(shí)性具有普遍性。3含煤地層中的火成巖侵入體華北在經(jīng)歷了從中-新遠(yuǎn)古代到印支晚期的火山巖漿活動(dòng)的寂靜之后，在新生代晚侏羅世-早白堊世開(kāi)始出現(xiàn)活躍的巖漿活動(dòng)。邵濟(jì)安等[8]對(duì)火成巖同位素年代學(xué)測(cè)定，結(jié)果表明華北石炭二疊紀(jì)地層中的火成巖形成于晚三疊世之后。此時(shí)期的火山活動(dòng)有從東到西逐漸減弱的趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)勘探部門勘探資料和礦井揭露火成巖侵人情況分析，火成巖具有平面分布范圍廣、縱向分布層位多、火成巖巖性復(fù)雜（從酸性到基性、中基性均有）、形成類型多等特點(diǎn)，反映了火成巖和華北克拉通盆地及其他凹陷構(gòu)造一樣具有多樣性。區(qū)內(nèi)許多深大斷裂帶斷層群附近均有火成巖分布，但分布不均衡，火成巖主要分布在山西、河北北部，內(nèi)蒙古東南部，呈條帶狀或餅狀分布；縱向上從上古生界-下第三系，各層系中均有分布，主要表現(xiàn)在南部火成巖分布層位較老，向北分布層位逐漸變新[9]。火成巖巖石學(xué)特征。主要巖性為灰綠色、灰黑色玄武巖，部分玄武巖具大量杏仁體和杏仁狀構(gòu)造，氣孔大小可達(dá)2-5mm。呈斑狀結(jié)構(gòu)、嵌晶含長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、間粒結(jié)構(gòu)。在煤系地層的火成巖主要礦物成分有基性斜長(zhǎng)石、輝石，少量磁鐵礦，方解石和微量磷灰石組成?；孕遍L(zhǎng)石，呈板條狀雜亂分布，輝石均已蝕變?yōu)樘妓猁}和綠泥石，充填在長(zhǎng)石的棱角狀孔隙中已很難看出輝石的晶形，磁鐵礦呈不規(guī)則粒狀分布，部分已還原成黃鐵礦[10]。4結(jié)束語(yǔ)根據(jù)不同于被動(dòng)大陸邊緣盆地層序地層劃分的原則，華北含煤盆地可劃分為三個(gè)層序、九個(gè)小層序組、23個(gè)小層序。層序地層單元的形成主要受海平面升降的控制。但結(jié)合巖石地層、生物地層以及年代地層進(jìn)行多重劃分研究時(shí)發(fā)現(xiàn)地層單位普遍具有穿時(shí)性。華北石炭二疊紀(jì)煤系地層受火成巖影響嚴(yán)重，火成巖侵人煤系地層后對(duì)煤質(zhì)、瓦斯賦存條件都產(chǎn)生較大影響，同時(shí)也為開(kāi)采技術(shù)條件帶來(lái)不利影響。因此，必須掌握火成巖侵人機(jī)制，分布特點(diǎn)，為瓦斯治理、頂板管理以及采煤方法選擇提供依據(jù)。參考文獻(xiàn)[1]李思田.論沉積盆地分析領(lǐng)域的追蹤與創(chuàng)新[J].沉積學(xué)報(bào),1992(3):10-15.[2]李思田.論沉積盆地分析系統(tǒng)[J].地球科學(xué),1992:31-39.[3]VanWagonger,etat.Siliciclasticsequencestratigraphyinwelllogs,cores,andoutcrops:conceptsforhigh-resolutioncorrdlationoftimeandfacies.AAPGMethordsinExplorationseries,1990(7):1-31[4] 武法東,陳鐘惠,張守良等,華北晚古生代含煤盆地層序地層初探[J].中國(guó)煤田地質(zhì),1994(1):11-18.[5]陳鐘惠等.鄂爾多斯盆地東緣晚古生代含煤巖系的沉積環(huán)境和聚煤規(guī)律[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1989:57-63.[6]武法東.華北盆地東南部下石盒子組高嶺巖的成因及研究意義[J].煤田地質(zhì)與勘探,1991(1):6-10.[7] 汪曾蔭,劉漢男,唐錦秀等.華北地臺(tái)晚古生代含煤地層多重劃分[J].華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志