准格尔煤田构造特征及聚煤规律研究

冯翠荣+马海军

摘要：准格尔煤田位于华北板块之鄂尔多斯盆地东北边缘，煤田总的构造轮廓为一个东部隆起，西部凹陷，走向近似南北，向西倾斜的单斜构造。本文揭示了准格尔煤田构造格局具有南北分区的基本特征，建立了5级赋煤构造单元划分方案；根据区域不整合面和区域构造应力转化面，将研究区含煤岩系划分为两个二级层序构造层序，分别对应于下部的太原组下段主体和上部的太原组—山西组；其中二级层序进一步识别出3个三级层序；揭示了含煤岩系的沉积环境，分析了准格尔煤田晚石炭—早二叠世各层序的聚煤规律，找出了各煤层富煤带中心的分布。

关键词：准格尔煤田；赋煤构造单元；聚煤规律

The structure characterristics and Coal Accumulating Law of Zhungeer coalfield

FengcuirongMahaijun

Coal Geological Survey Institute of Inner MongoliaHohhot010000

Abstract：coalfield is located in the northeast edge of North China plate in Erdos Basin， coal total tectonic outline for an Eastern uplift， western depression， to approximately north-south， tilt westward monocline. This paper reveals the Zhungeer coalfield structure with the North-South Division basic features， the establishment of the 5 coal tectonic unit division scheme； according to the regional unconformity surface and regional tectonic stress change face， the study area coal-bearing strata are divided into two two order sequences tectonic sequence， respectively corresponding to the lower portion of the Benxi group and the main the upper section of the Taiyuan - Shanxi group； wherein the two order sequence further identified 3 three order sequences； reveals the coal-bearing strata sedimentary environment analysis of Zhungeer coalfield， the late Carboniferous-Early Permian coal accumulation law of each sequence， find out the coal seam coal rich zone center distribution.

Keyword： Zhungeer coalfield； coal structure unit； the rule of coal gathering

引言

準格尔煤田位于内蒙古西南部鄂尔多斯高原的东北边缘，行政隶属于鄂尔多斯市准格尔旗。煤田北起东孔兑乡，南至马栅一带，东临黄河，西至纳林陶亥镇、罕台镇一带，与东胜煤田相接。准格尔煤田处于鄂尔多斯盆地的次级构造单元—准格尔挠褶，总体构造是一个走向近于南北，倾角15°以下，具有波状起伏的向西南倾斜的单斜构造，含煤岩系总体倾向西南，与准格尔煤田结晶基底的总体形态基本一致[1]。准格尔煤田属石炭二叠纪煤田，石炭纪含煤地层主要包括太原组下段和太原组上段，为本区主要含煤地层；其次为二叠系下统山西组。之前对准格尔煤田煤质的研究较多，对整个煤田构造及聚煤规律的研究较少。因此，深入研究准格尔煤田构造、层序地层特征及其沉积环境特征，揭示石炭—二叠系煤田聚煤规律特征，对今后准格尔煤田煤炭资源开发具有重要意义。

1.区域构造背景

准格尔煤田大地构造位置位于鄂尔多斯盆地伊盟隆起的东北缘（图1）。早、中奥陶世，地壳整体下降，海水入侵，到中奥陶世末，华北大陆板块受加里东运动的影响，整体上升，形成大陆，处于古隆起剥蚀状态[2]。经历了早古生代强烈的风化剥蚀，致使区内缺失了早古生代、泥盆纪及早石炭世的地层。晚石炭世到三叠纪晚期，地壳缓慢升降，全区才开始下降接受沉积，形成太原组和山西组煤层。在此期间，整个盆地北部具有较强的稳定性和继承性，表现出克拉通盆地的发育特征，地层产状平缓，地形变化较小。早白垩世早期区内发生了强烈的抬升，经过这次构造运动的改造，造成了研究区与东胜煤田的差异性沉积，同时在西低东高的构造格局下形成了西厚东薄的地层形态。到晚白垩世，由于燕山运动的影响，使本区地层发生了平缓的波状褶皱和断裂[3]，且伴随岩浆活动，在东孔兑普查区的北部及小鱼沟勘探区西北部钻孔中的志丹群下部发现玄武岩[4]。晚白垩世—古新世，区内又经历了一次以挤压隆升为主的构造运动，白垩系部分地层剥蚀殆尽。由于板块处于西太平洋强烈活动带中，多次发生的燕山运动遍及全区，最后形成了北东向的构造带。新生代的地表运功特点与中生代基本一致，它的构造线方向仍以北东东向为主。燕山运动晚期，地壳再度上升，形成今日地貌的雏形。endprint

2.煤田构造格局

2.1断裂与褶皱

准格尔煤田地层整体向南西方向倾斜，发育北西向的褶皱和断裂构造。准格尔煤田内断裂构造不发育，仅见到几条稀疏的张性断层，且集中分布在煤田中部，主要有龙王沟正断层、焦稍沟正断层、田家石畔正断层等。该区构造的发育具有规律性，断层的活动具有由黄河一带向盆地方向减弱的趋势，黄河边发育正断层，而向西方向逐渐为挠曲构造，挠曲构造发育的最新地层为侏罗系[5]。褶曲、断裂、挠曲等构造线方向以北西向为主，如田家石畔正断层，由榆树湾开始向北西方向延伸约20km，断面倾向南西，下降盘地层倾角可达70°～80°，断距约200m。区内断裂多数发生在浅部，造成奥陶系灰岩与煤系地层直接接触，对煤层开采有一定影响。

准格尔地区构造特征以老赵山梁背斜为界，南北有一定的差异。该背斜与双枣子向斜相伴而生，位于榆树湾以北老赵山梁—马场嘴一带，呈东西向倾伏，东接吕梁山，延伸约30km，轴部出露奥陶纪灰岩，两翼为煤系地层。老赵山梁背斜往北至杨四圪嘴地层走向北东至北北东，倾向北西一般倾角5°～15°。准格尔矿区煤田中东部发育有轴向呈NNE的短轴背向斜，如窑沟背斜、东沟向斜、西黄家梁背斜、焦家圪卜向斜、贾巴壕背斜。南部有走向近E-W的老赵山梁背斜、双枣子向斜，轴向呈NWW的田家石畔背斜、沙沟背斜、沙沟向斜，走向近S-N的罐子沟向斜。断裂、挠曲方向与吕梁山和呼和浩特—河曲断裂方向一致，多为北北东向。

2.2赋煤构造单元划分

准格尔煤田属于华北赋煤构造区内鄂尔多斯盆地北部赋煤构造带内的三级赋煤构造单元。准格尔煤田的基本构造特征具有分段性，从煤系赋存状况为出发点，根据研究区沉积、断裂构造展布特点，北部以窑沟—西黄家梁北东向构造带为界，南部以老赵山梁—田家石畔构造带为界，将准格尔煤田由北至南划分为三个段：A北部含煤段；B中部含煤段；C南部含煤段。划分方案见表1，图2。

3.层序地层特征

层序地层格架的建立主要依赖于关键沉积层面的识别及其中沉积相的配置关系的分析[6]。针对准格尔煤田石炭—二叠纪含煤地层的岩相及区域性构造不整合面、河流冲刷面、河道砂体的发育特征等，在本次研究中提出3个三级层序（SQ1-SQ3）的划分方案，并建立了准格尔煤田的石炭—二叠纪层序地层格架。晚石炭—早二叠世早期主要为一套陆表海障壁海岸沉积，晚期随着海水的退去，发育近海河流—三角洲沉积体系，总体为一海平面下降、盆地进积的沉积序列[7]；根据区域不整合面和区域构造应力转化面将研究区含煤岩系划分为两个二级层序构造层序，分别对应于下部的太原组下段主体和上部的太原组上段—山西组；其中二级层序进一步识别出3个三级层序（SQ1-SQ3），太原组下段底至太原组上段9号煤层底为SQ1，9号煤层底至太原组顶界为SQ2，山西组独立划分为SQ3（如图3）。

由图3可以看出，层序1、层序2沉积时期主要为陆表海盆地有障壁海岸沉积，三角洲沉积体系次之，只发育高位体系域和海侵体系域，低位体系域在华北陆表海东部发育，未延伸到研究区；层序3沉积期海水退却，盆地演化为陆相，主要发育河流—三角洲沉积体系，发育低水位、海侵和高位体系域。

4.晚石炭—早二叠世含煤盆地聚煤规律

准格尔煤田含煤地层层序地层格架中，层序I沉积期主要处于泻湖、潮坪、障壁岛沉积环境，煤层极不发育，仅有部分薄煤层；层序II煤层主要发育在海侵体系域早期，该期构造较稳定，可容空间的增加速率与泥炭堆积速率达到平衡，有利于煤层的发育，形成了煤田范围内广泛分布的8、9号煤层，以及极为发育的6号煤层；在层序III沉积期，煤层主要发育在海（湖）侵体系域早期，该时期可容空间逐步增大，能够为泥炭堆积提供场所，利于聚煤作用发生，形成5号煤层。

4.1晚石炭—早二叠世层序I聚煤规律

准格尔煤田层序I沉积期包括太原组上段9号煤底板至太原组下段之底全部地层，其中太原组一段中几乎不含具有工业价值的煤层，主要煤层为太原组下部的10号煤。该时期煤层总厚度较小，一般在1.4m以内，主要集中于刘三圪旦井田附近，主要沉积环境为三角洲平原，另外龙口镇、榆树湾一带也有少许煤层发育，厚度均在1.2m以内（图4）。

4.2晚石炭—早二叠世层序II聚煤规律

该时期的岩相古地理格局主要表现为西部主要为泛滥平原，东部以砂岩含量的高值为河道依据，划分出主体河道，南北向为主。在青春塔145号钻孔附近向南分叉形成曲流河三角洲以南河流分叉，演变为曲流河三角洲，发育三角洲平原。层序2沉积期物源方向由北向南，海侵方向由东北逐渐转变为东南方向。准格尔煤田层序II沉积期主要包括太原组9号煤底板至北岔沟砂岩之底的全部地层，该层序含有准格尔煤田最为重要的煤层：6号和9号煤层。该层序煤层厚度较大，平均值达到20.7m，富煤中心一个位于黑岱沟—酸刺沟—西蒙蒙达一带，呈E-N方向，另一个为孔兑沟一带。煤层主要发育在在河流—三角洲沉积体系背景下，有利的泥炭聚集区位于三角洲平原、分流间湾附近（图5）。

準格尔煤田6号煤在山西省河东煤田分叉成9号、10号、11号、12号煤层，这种自北而南的煤层分叉是由于自南而北的海水入侵造成的，海水所到之处，终止了泥炭发育，沉积了海相层，在准格尔煤田的河流—三角洲平原聚煤作用发生时间较早而结束较晚，形成巨厚的6号煤层。受海水的影响，河东煤田本期所形成的煤层还有硫分较高的现象。endprint

6号煤层的厚度变化，东西方向上规律性更强，在6号煤底板砂岩厚度增大时，煤层显著变薄，而在底板砂岩薄或尖灭地带，则煤层厚度增大，这种东西向的厚度变化规律显然受南北向的河流控制。在河流活动期间，河道两侧的泛滥盆地率先泥炭沼泽化，沉积了一定厚度的泥炭，随着时间的推移，河道整体废弃，泥炭沼泽扩展到废弃河道上。由于河道砂的压实率远远低于泛滥盆地的细碎屑沉積物，所以泛滥盆地的地形比较低洼，沉积了巨厚的煤层，而在原河道地形相对较高处，煤层变薄。

4.3晚石炭—早二叠世层序III聚煤规律

准格尔煤田层序III沉积期主要包括山西组的全部地层，由于地壳整体抬升，该层序已经从先前的三角洲—潮坪沉积体系逐渐转变为陆相克拉通河流—三角洲沉积体系，煤层分布南厚北薄。北部主要发育曲流（辫状）河沉积，泛滥盆地内不利于煤炭的形成，煤层最厚处位于准格尔旗以北的玻璃沟B4号钻孔附近（5.5m），主要位于河流与泛滥平原过渡地带；中部稍厚，黑岱沟—酸刺沟一带，煤层一般3m～ 6m；南部最厚，一般超过7.5m，煤层主要形成于三角洲平原环境，该时期三角洲沉积与河流沉积环境多变，导致5号煤层形成之后，三角洲平原环境被曲流河沉积所取代，并对煤层有一定的侵蚀作用，由岩心数据可知煤层的直接顶板多为砂岩，广大的西部地区主要以河流冲积环境为主，成煤环境较差，煤层较薄，一般在3m以内。该时期成煤作用主要发生在拉通河流—三角洲沉积背景下，有利的泥炭聚集区位于三角洲平原过渡带、河流与泛滥平原过渡带（图6）。

该时期随着阴山古陆稳定上升，沉积区北高南低的古地理格局更加突出。海水向南完全退出本区，碎屑体系大规模地向南进积。准格尔煤田和中部完全被河流体系所占据。由于碎屑体系特别活跃，不利于泥炭沼泽的形成与发展，聚煤作用相比太原期微弱得多，富煤中心发生由北向南的迁移、已进入了山西省境内。

5.结论

本文分析了准格尔煤田总的轮廓为一东隆西坳的单斜构造，地层整体向南西方向倾斜，发育北西向的褶皱和断裂构造，揭示了赋煤构造的分区分带特征；提出了3个三级层序（SQ1-SQ3）的划分方案，并建立了准格尔煤田的石炭—二叠纪层序地层格架。从准格尔煤田整体看，9号煤层在窑沟区发育最好，厚达4.01m，黑岱沟区次之，厚3.05m，南部详查区变为局部可采煤层。含煤性由北向南逐渐变差。6号煤层沉积中心在黑岱沟区，平均厚度26m；4、5号煤层在南部开始变厚，到煤田南部发育最好。可以认为：准格尔煤田自北向南，含煤富煤层位逐渐抬高的趋势明显。

参考文献：

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