煤系地层沉积环境

1.太原组

太原组是韩城区块主要含煤地层之一,厚度为19.85～74.85m,一般厚度在50～60m之间。属海陆交互相含煤建造。太原组含煤多层,其中5-1号、11号煤层为太原组主要可采煤层,5-2号煤层为5号煤层的分叉煤层,仅有几片小面积孤立的可采区。除此之外,其余煤层皆属不可采的薄煤层。

太原组的旋回结构十分明显,按其岩性可分为下、中、上三段,分别对应第一、第二、第三旋回的岩性段。

下段:从本溪组顶界至太原组11号煤层。此段相当于第一旋回的层段。以黏土岩、砂质泥岩、粉砂岩为主。此套岩层普遍含有鲕粒及黄铁矿结核,泥岩多含铝质,团块状,层理不明显。底部为较为稳定的灰色至灰白色厚层状石英砂岩,夹砂质泥岩或粉砂岩透镜体,含丰富的植物化石,为太原组的底界。在侧向上可相变为石英砾岩,在浅部露头处以狮山和灰窑沟发育最好。11号煤层位于该旋回顶部,煤层顶板为潟湖海湾相泥灰岩、石灰岩或钙质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,颜色深,薄层状,含海相植物化石和生物碎屑,有硫化氢臭味,是对比11号煤层的辅助标志。

中段:从11号煤层顶面开始至石灰岩顶面。此段相当于第二旋回的层段,以海相石灰岩及钙质岩为主,间有少量泥岩、石英砂岩、粉砂岩,含有数层不稳定的薄煤层。该旋回由潟湖波浪带相开始,向上过渡为浅海相,岩性依次为石英砂岩(石英质粉砂岩)、黑色泥岩,间夹煤层和黏土岩,顶部为石灰岩,富含海相化石,色黑质纯,裂隙充填方解石脉,含黄铁矿结核。该灰岩层位稳定,区块普遍有所沉积,一般1～3层,层面含炭质,分叉合并现象普遍。灰岩与11号煤层间距相对稳定,一般10m左右,是本区块煤岩层对比的良好标志(K2)。

上段:从石灰岩顶面开始至5号煤层顶板。此段相当于第三旋回的岩性段。岩性主要以灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、黏土泥岩为主。该旋回自下而上由湖泊相、沼泽相、泥炭沼泽相、湖泊相组成。5-1号、5-2号煤层位于该旋回顶部,6号煤层位于该旋回底部。5-1号煤层之下一套10多米厚的灰黑色砂质泥岩,普遍含数层透镜状(或薄层)菱铁矿、菱铁矿砂岩或石英砂岩,并含较多黄铁矿结核,为标准的湖沼相沉积,是对比5-1号煤层的良好标志层(K3)。本组与下伏地层呈整合接触。

2.山西组

山西组整合于下伏太原组地层之上,属于陆相沉积,为韩城区块另一主要含煤地层,厚度为17.56～70.18m,一般厚度为45～55m。山西组中3号煤层为主要可采煤层,其余煤层均为不可采煤层。

山西组岩性主要为硬质砂岩及石英砂岩,其次为黏土泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,上中部夹2号、3号煤层,其中3号为可采煤层。其旋回结构明显,由上而下可划分为3个旋回,每个旋回皆从河床相开始,依次过渡为河漫相、湖泊相、沼泽相、泥炭沼泽相至湖泊相结束。

本组底部为石英砂岩,中厚—厚层状,中细粒结构为主(局部有粗粒),灰色,主要成分由石英、燧石组成,其次为长石,并含大量的泥质和炭质岩屑及白云母和黄铁矿结核,白云母片多分布在层面。岩石分选中等,胶结物多为泥质,亦有钙质。该层常具明显的直线型斜层理及泥岩包体,为典型的河床相砂岩,并为山西组与太原组的划分标志层(K4)。

硬质砂岩分别为2号、3号煤层的顶板,一般为灰色,主要成分为石英、长石及石英岩屑,其次含较多的炭质和泥质岩屑,暗色矿物少量,层面含大量的白云母,胶结物多为泥质胶结,亦有钙质胶结,该层常具明显的斜层理,亦有断续水平斜层理。

在上述砂岩之间所夹粉砂岩,一般颜色较深,成分复杂,由石英岩屑组成,含炭质,缓波状及水平层理,沿层面有大量植物碎屑分布。黏土岩多为煤层底板,层理不显,团块状,含植物根化石,煤层顶板多为灰黑色砂质泥岩,含大量植物化石。该组与下伏地层呈整合接触。

煤层产状三要素是什么

20世纪90年代以来，在层序地层学思想影响下，越来越多的煤田地质学家注意到河道决口、三角洲迁移等自旋回机制只能解释那些与理想旋回层不一致的局部变化，而不能解释那些在整个盆地范围甚至全球性分布的沉积特征或旋回层的成因（邵龙义，1989；邵龙义等，1992；程宝洲，郭敏泰，1992；邵龙义，张鹏飞，1997;Holz,Kalkreuth等，2002）。层序地层学与旋回地层学相结合，建立的层序地层格架、旋回序列及其所反映的海平面变化规律等，可为含煤岩系年代地层、旋回性及盆地演化等研究提供可靠依据，进而推动聚煤作用理论的发展。因此可以说，层序地层学的出现将开辟含煤岩系研究的新篇章（Holz,Kalkreuth等，2002）。

目前，许多煤田地质学家都已认识到大面积稳定分布的厚煤层作为含煤岩系中的一个等时面，形成于海平面（基准面）抬升过程，即海（湖）侵过程成煤，而煤层底板的根土岩则是基底暴露期间形成的古土壤层，代表一定的沉积间断（Arditto,1991;Diessel,1992;Flint,Aitken等，1995；邵龙义，张鹏飞，1998）。同时也认识到，大多数大面积分布的厚煤层常常出现在最大海侵点处或其附近（Hamilton,Tadros,1994;Aitken,Flint,1995;Flint,Aitken等，1995；邵龙义，张鹏飞，1998;Ryer,1988），这主要是因为厚泥炭层的堆积需要有持续存在的可容空间以容纳快速堆积的泥炭（Diessel,2000），而适合成煤的最大可容空间的持续保持需要有潜水面或基准面的不断抬升，这种基准面的抬升又离不开海平面的抬升。因此，一般认为大区域性分布的厚煤层一般都形成于最大海泛期（Hamilton,Tadros,1994;Aitken,Flint,1995；吴因业，1996）。

一些研究表明，大面积展布的煤层可能形成于海平面上升过程，即海侵过程成煤。Petersen和Bojesen等（1998）在研究丹麦中央地堑中侏罗统层序地层格架后，识别出其中的“海退型煤”（regressive coal）和“海侵型煤”（transgressive coal），其中海退煤并非是在海退时形成，而是在低位晚期海平面缓慢上升期间形成，海侵型煤则是海平面迅速上升期间形成。海平面迅速上升时期的煤与海平面初始上升期形成的煤在显微组分特征和地球化学特征方面都有显著的不同（Diessel,1992）。

McCabe和Parrish（1992）认为，泥炭主要形成于突起或漂浮沼泽，河流三角洲中的煤一般堆积在与海侵密切相关的突起沼泽中。进一步的研究表明，大面积分布的以海相石灰岩或含海相化石的泥岩为顶板的煤层多形成于海侵过程（Diessel,1992;Hartley,1993；邵龙义，张鹏飞，1998；林畅松，刘景彦等，2002），一般为海侵体系域的组成部分，并和上覆的陆源碎屑沉积物一起构成了典型的海陆过渡相含煤旋回层。区域上分布广泛的煤层是在长期的、遍及盆地范围的碎屑物质供给不足以及潜水面抬升期间形成的，因为只有在这种情况下，才能为泥炭的持续堆积提供有效的可容空间（Hampson,1995;Hampson,Elliott等，1996）。由于在海平面变化旋回中可容空间变化速率呈有规律变化，且在理想状态下，低位期和高位期可容空间变化速率具有对称性。为此，Bohacs和Suter（1997）提出了煤层厚度和连续性与层序地层格架的关系模式，认为最厚的、分布孤立的煤层易形成于低位体系域晚期和海侵体系域早期；连续性最好的煤层易形成于低位体系域中期和高位体系域中期；海侵体系域中期、高位体系域晚期及低位体系域早期煤层的厚度最薄且分布孤立。中国南方石炭系—二叠系含煤岩系的研究表明，厚度大、分布广煤层的形成，不仅与海平面变化有关，而且也与泥炭堆积的环境有关（邵龙义，陈家良等，2003;Shao Longyi,Zhang Pengfei等，2003）。

从所开展的这些研究工作来看，含煤岩系层序地层学的研究已经取得了较为实质性的进展，如人们在煤层形成控制因素的认识上已经从一开始的相控成煤到海平面变化控制成煤，直到可容空间变化速率是煤层堆积的基本因素的转变，并认识到煤层厚度及连续性受海平面/基准面变化的控制，而导致在层序地层发育的不同阶段形成的煤层其厚度及连续性存在差异。但在层序发育或者说海平面/基准面变化的哪个阶段最有利于厚度大、横向分布连续煤层的形成，以及煤层是否能够作为层序边界特征等方面，仍然存在争议。这些问题对于含煤岩系，尤其是海陆过渡环境中沉积的含煤岩系的层序地层学研究是十分重要的，因为它直接决定了在层序地层划分时，煤层是最大海泛面的标志，还是一般海泛面的标志。同时在这种环境中由于地形平缓大部分地区不发育下切谷，在河道间常常形成暴露面，在这种情况下，底板具有暴露特征的煤层也有可能兼具有海侵面和层序界面的特征。因此，含煤岩系层序地层研究的这些问题还有待进一步探讨。

1、煤层走向：煤层底板等高线的方向，即为煤层的走向用方位角表示。

2、煤层倾向：在水平面内，垂直煤层底板等高线由高到低的方向，即为煤层倾向，用方位角表示，并与走向相差90?。

3、煤层倾角：煤层倾斜线与倾斜线之间的夹角即为煤层倾角。

煤层：

植物遗体经复杂的生物化学作用、地质作用转变而成的层状固体可燃矿产。它赋存于含煤岩系之中，位于顶底板岩石之间。煤层的层数、厚度、产状和埋藏深度等，受古构造、古地理及古气候条件制约。煤层的赋存状况是确定煤田经济价值和开发规划的重要依据。