Question

早二叠世含煤地层同期构造与聚煤规律

Answer 1

早二叠世含煤地层，紧靠下二叠统栖霞组灰岩出现，最早曾称为栖霞底部煤系，正式地层名称为梁山组。

1.控煤古构造

昭通地区晚石炭世后，地壳整体沉降，发生早二叠世广泛的海侵，二叠纪沉积遍布全区，凡有下二叠统出露之处，几乎都有梁山组出现。梁山组在万寿山组沉积区的弧形边界线之内的中心区，二叠系与石炭系连续沉积；向石炭系的沉积边缘，梁山组逐渐向中石炭统、下石炭统旧司段超覆，呈假整合接触，直至梁山组与万寿山组重叠在一起。在万寿山组沉积边界弧线以外的隆起区，梁山组超覆假整合在泥盆系、志留系和奥陶系之上。

2.含煤地层沉积环境与聚煤规律

（1）梁山组含煤地层。梁山组是早二叠世早期海侵初期在基底侵蚀面上沉积形成的一套海陆交互相碎屑岩含煤地层。由于海侵很快发展为栖霞组浅海相灰岩沉积，煤系沉积时间短，且受基底微地形影响，地层厚度小，含煤性差，变化大。

梁山组厚度2～100m，岩性主要为杂色细粒石英砂岩、黑色泥岩、炭质泥岩，夹铝土岩及薄煤层。厚度较大时下部常夹薄的似层状灰岩或泥灰岩扁豆体，在西部局部见有底砾岩。产腕足类、瓣鳃类动物化石。煤系上部有一层局部可采煤层，厚度变化大，为典型的鸡窝煤，以含大量黄铁矿结核为特征。在东部威信镇雄一带，地层厚度一般小于20m，如威信庙坝8m，黑树庄10～50m，西部巧家九道湾20m，永善墨翰20m，大关太阳坝10m，中部大关寿山20～69m，昭通龙洞49.5m，厚度100m左右的仅出现在昭通—威宁海槽带。

（2）沉积环境与聚煤规律。梁山组是在海侵条件下形成的，海水普遍到达全部沉积区，在沉积区南部，地层较厚，更靠近海相区时，地层中夹中厚层灰岩或灰岩透镜体，除含腕足类、瓣鳃类化石外，还含珊瑚及蜓类化石。在昭通北东钻沟，地层中仍见似层状灰岩透镜体和腕足类化石。但无论地层厚薄，都含大量黄铁矿结核，煤含硫高，在寿山柑子采样化验，煤中以有机硫为主，这不仅证明沉积环境为滨海平原海陆交互相，而且证明成煤生长时期的沼泽都受海水影响。局部受微地形影响具有闭塞海湾特征。聚煤作用需有一个较平静的持续时间较长的沼泽环境，而且形成的泥炭也需及时的盖层保护。因此，含煤性的好坏，首先需要一定厚度的含煤地层。一般说梁山组含煤0～13层，是指不同厚度含煤地层的含煤性，因古地貌的差异而异。大致显示出与石炭系沉积区相似的区域，梁山组厚度较大，含煤性相对较好，在向石炭系缺失区超覆沉积在泥盆或更老地层之上的沉积区，梁山组厚度小，含煤性很差。在东部镇雄、威信一带，梁山组一般厚10m，上部含煤线或透镜状薄煤一层，大致以羊场背斜—芒部背斜连线为界，此线以北含煤性极差，几乎不见采煤遗迹。此线以南小窑常见，煤层分布较普遍，有一层可采煤层，但极不稳定，厚度0.20～3.00m，延伸长几十至百余米，是典型的“鸡窝煤”。在西部、昭阳大寨乡车德地层厚2.2～10.0m，含3层煤，厚0.20、0.58、0.70m，走向延伸很短，永善码口煤厚0.20～0.40m、墨翰0.50～0.60m，均为极不稳定煤层。

在中部大致与万寿山组沉积区相似的区域，地层厚度大于50m，即鲍家地至大关寿山一带含煤较好，其中大关寿山、天星一带为聚煤中心，有一层厚1.50 左右的较稳定煤层，是主要可采区。

3.煤层与煤质变化规律

（1）含煤性。梁山组沉积时间短，厚度薄，含煤性差，在昭通地区东、西部的镇雄—威信、巧家—永善，一般含煤线或不稳定薄煤1～2层，基本不可采，偶见有煤厚2～3m的极不稳定的“鸡窝”煤，是可遇而不可求的无规律煤包，无工业意义。本区梁山组的聚煤中心，是在煤系厚度大50m的鲍家地至大关寿山一带，含煤1～13层，其中以大关寿山、天星一带含煤较好。含煤1～4层，煤层总厚2.0～6.0m，一般厚3.0m，含可采及局部可采煤层1～2层，一般为1层，编号为C₁煤层，位于煤系中下部，距煤系底界3～5m，煤厚0.75～3.50m，一般厚1.50～2.00m，结构简单，层位稳定，有时会分叉为上、下两分层，属不稳定—较稳定型。

（2）煤质及煤类。煤的宏观特征。半暗—光亮型，顶部较暗淡，均一块状构造，中部镜煤与半暗煤组成条带状结构，下部条带状结构不明显。煤性脆。

（3）化学特征。全区煤层为低 中灰，中硫 高硫无烟煤，少数为贫煤。

（4）晚二叠世含煤地层的同期构造与聚煤规律控煤古构造。滇东、川南、黔西晚二叠世聚煤区，是以川滇古陆为剥蚀区，沉积区边界明显的原型沉积盆地。在经历早二叠世阳新期广泛海侵之后，在早、晚二叠世之间，地壳上升，海水向东大幅度退缩，小江断裂再次活动，并以小江断裂带为主要通道，发生大规模的玄武岩浆喷溢，形成由西向东变薄的玄武岩斜坡，之后东部地壳缓慢持续沉降，在玄武岩基底上沉积晚二叠世含煤地层。西部川滇古陆供给沉积区的陆源碎屑物质，几乎全为玄武岩碎屑及其蚀变产物。含煤地层的沉积边界，严格受小区断裂控制。自西向东至贵州及东南部的广西，可依次出现陆相、海陆交互（过渡）相、海相三个沉积相区。昭通地区晚二叠世含煤地层，沉积在川南黔北隆起带上，该隆起带此时表现为沉降幅度相对较小的水下隆起，煤系厚度虽比贵州水城一带小，但两者均为同期不等厚的连续沉积，具有相同的分段特征。此外，处在羊场背斜南北两翼的牛场—以古向斜煤矿区、洛旺-彝良向斜的沉积环境与含煤性有很大的差别，牛场向斜C₅、C₆煤层厚度较大，长兴组也有可采煤层出现，是富煤区，但煤层含硫高，属较稳定的滨海还原环境，而洛旺向斜南东翼煤层变薄，北西翼南段，很少见有老窑痕迹，至彝良向斜仅偶见局部可采薄煤，其西南部发达乡煤系底部有10余米河流砾岩，具大型斜层理，煤系中砂岩增多，冲积沉积明显，含煤层位极少，仅顶部有一薄煤，已无可采煤层。可见羊场背斜形成于加里东期，在晚二叠世煤系沉积时，可能是隆起区。

4.含煤地层沉积环境与聚煤规律

（1）沉积环境。滇东晚二叠世含煤地层，为以川滇古陆东缘的小江断裂为边界，地壳持续沉降，煤系连续沉积的海侵式成煤序列，属滨海煤田。滨海煤田持续沉降，意味着会发生海侵，但由于距陆源区近，物质补偿较充分，故滇东地区含煤地层的沉积古地理，主要为陆相和海陆交互（过渡）相。海陆交互相含煤地层的岩石地层名称，称为龙潭组，实际包含龙潭组和长兴组的同期异相沉积。陆相区的含煤地层称为宣威组，其下部的第一、二段相当于龙潭组，上部的第三段相当于“长兴组”。两个组区的划分，是以有无长兴组存在为主要依据，其界线在平面上实际很难截然划分清楚，因为龙潭组进入陆相区后，长兴组仍有不明显的过渡相夹层存在，表现在宣威组第三段不同层位的煤层有低硫煤和高硫煤交替出现，如牛街向斜和兴隆向斜东部的煤层，而且龙潭组下部的海侵段，在比较靠近沉积边缘煤层不可采区的地带，仍见有含瘤状黄铁矿结核的砂、泥岩存在，说明早期海侵的范围很大。一般只要地层中基本找不到海相动物化石，煤层已基本变为低硫煤就可以划界了。长兴组与龙潭组的界线，划在镇雄煤田C₅煤层（滇东M₇）的顶板，C₅煤层含有上细下粗的两层高岭石泥岩夹矸，即上层为灰褐色隐晶质高岭石泥岩、质细致密，下层为棕褐色细—粗晶质高岭石泥岩，见有玻璃光泽的解理面，断口粗糙如砂状，为火山灰蚀变成因，具有大面积对比的等时性。C₅煤层顶板为硅质灰岩或海相钙质粉砂岩，找到Palaeofuslina sp.（古蜓）、Colaniel⁃la sp（柯兰尼虫）等长兴阶标准化石。早二叠世含煤地层，明显地分为三段，第一段为海侵段，第二段为沉积补偿充分形成的海退段，第三段为长兴期海侵段。第一段在滇东恩洪一带表现为岩层颜色深，为黑灰色，常见有海相动物化石，含黄铁矿结核，煤层含硫较高。在昭通地区东部母享一带，砂质岩层中见透镜状、脉状潮汐层理，见有小个体的腕足类化石，含黄铁矿结核，底部煤层含硫高，含瘤状黄铁矿的层位，可延伸到彝良、盐津一线。主要为泻湖潮坪环境。第二段为构造活动较稳定，沉积补偿充分形成的海退段，沼泽环境持续时间较长，其中的M₇、M₉煤层（镇雄煤田C₅、C₆煤层）沉积范围既向西推，也向东倒扩，双向发展，为滇东最主要的煤层，形成煤层厚度最大，稳定性最好，灰分最低层。主要为滨海平原网状河环境，沉积区边缘为曲流河及冲积扇环境。第三段为长兴期海侵段，在滇东宣威、富源、恩洪一带，因受冲积平原发育影响，海侵特征不发育，但在M₆、M_2＋1煤层顶板，发现有海相动物化石。而在离陆源区相对较远的富源老厂矿区和镇雄煤田的东部，长兴段海侵特征最明显。老厂矿区长兴段各煤层的顶板，几乎都含海相动物化石，有时为薄层灰岩，在镇雄煤田东部夹灰岩2～4层，向西至马河向斜及其南、北各矿区，灰岩层数及厚度减少，相变为钙质粉砂岩，含动物化石，直至镇雄西部洛旺矿区的杉树乡附近海相层的特征才逐渐消失，本段海陆交互的特征，既影响其下部C₅煤层含硫较高，也使本段各煤层出现高硫煤与低硫煤交互出现的特征。昭通晚二叠世含煤地层沉积区，离川滇古陆物源区较远，处在川南黔北水下隆起带上，来自西部古陆山区的河流又受到北西—南东向的昭通—水城—紫云裂陷槽拦截，没有形成明显的冲积平原和三角洲。沉积区西部为陆相曲流河湖沼环境（可称为上三角洲平原），东部为网状河体系的湿地环境，由上三角洲进入的流水已高度分散，海侵时海水由南东向北西推进，形成海陆过渡和海陆交互沉积，主要为泻湖坪环境，在长兴组夹有碳酸盐台地环境，所以煤层含硫较高。所谓的河流砂质带，实为潮道潮沟沉积，与海侵方向一致。因沉积区地形平坦，处在宽潮间带上的泥炭沼泽聚煤条件较好，煤层厚度较大，稳定性较高，形成平行平均海岸线分布的富煤带，所以镇雄煤田的富煤带由新庄北翼顺河—新庄南翼观音山—马河—牛场以古及镇雄矿区一线，呈北东—南西向延伸。在受潮汐影响较大的东南侧，煤层结构较复杂，如在青山、镇雄、石坎矿区C₆（滇东M₉）煤层多次分叉，每个主要煤分层的顶板常见海相动物化石。受网状潮道影响的煤层，若为前进型潮道，煤层发育在两岸地势稍高的沼泽区，向潮道边缘逐渐变薄，煤层含硫可能相对低些；若为后退型潮道，煤层发育在较低洼处，向岸坡厚度变化较大，煤层含硫可能高些。因此，受潮坪网状潮道分布的影响，造成煤层含硫量的不均匀性，在普遍含硫较高的背景下，可能有含硫相对较低的低中硫煤及中硫煤带出现，其分布的主导方向大致为北西向。

（2）聚煤规律。晚二叠世的聚煤作用，表现出海侵成煤的特征，滇东沉积区海侵由东向西、由南向北推进，其合成方向是由南东向北西推进，表现为煤层层位及其沉积范围由南东向北西迁移，层位逐渐抬高，呈叠瓦式分布。即煤系下部煤层，首先在东部沉积，向西首先尖灭，煤系下部残积平原上的煤层，如四川的C₂₅煤层，是川南煤田和贵州桐子煤田最主要的可采煤层之一，到云南威信、镇雄一线东部C₁₀（C₁）（自上而下编号）为可采薄煤，向西变薄至尖灭；上部煤层在沉积区的偏西部开始出现，向西部延伸最远，如镇雄-威信东部由于长兴组海相灰岩多，故煤层发育不好，煤层少而薄，无可采煤层，向西至马河向斜、新庄向斜西段一线，灰岩层减少变薄，煤层层数增加，并有局部可采，再往西至彝良牛街、盐津庙坝、兴隆向斜，可采煤层全部迁移到C₅及其以上的长兴组内，煤系中、下段无煤或只有煤线出现。煤系中段为较细的碎屑物质补偿过剩，向浅海的方向填积，海岸后退，平原化程度增高，沼泽化向陆和向海作双向性扩大，出现了沉积补偿性海退，造成过渡相区陆相层增多，煤层更加发育，使龙潭组晚期的含煤性最好，煤层层数和可采煤层较多，昭通镇雄煤田的主要可采煤层C₅（滇东M₇）、C₆（滇M₉）就集中在此段。处在海陆交互相中西部的新庄向斜西段、马河向斜、镇雄矿区及牛场—以古向斜为富煤带。

（3）煤层与煤质变化规律。①煤层变化情况。根据滇东含煤区煤层沉积迁移规律，镇雄煤田可采煤层已迁移到龙潭组顶部，主要可采煤层为C₅（滇东M₇）、C₆（滇东M₉）两层，向西煤层变薄，C₆不可采至尖灭，其他可采煤层向上迁移到长兴组内，有C₁、C₂、C₃、C₄四层局部或大部可采煤层，向西靠近沉积边缘煤层变薄至不可采为止。煤系底部的C₁₀（C₁、滇东M₃₀）煤层，仅出现在新庄向斜高田以东、石坎向斜田加湾以东和母享向斜一带，煤层小范围可采，煤厚达1～2m，复杂结构，含硫高，在新庄向斜最东部的田沟头煤矿，C₁₀距玄武岩0.50～1.00m，距茅口灰岩顶面的硫铁矿层2～3m。有时分叉为上、下两分层，上分层为中高灰、中硫—高硫煤。向西至新庄向斜中段、石坎向斜西段及镇雄矿区C₁₀（C₁）煤层尖灭，之后，煤系中、下段C₆煤层以下，已无可采煤层，甚至成为无煤段。C₅、C₆煤层为镇雄煤田的主要可采煤层，其间距比滇东区大为缩小，在东部靠近贵州边界处煤层薄或不可采，例如在母享—则底一带煤厚0.21～0.91m，在石坎向斜南翼东部煤厚0.50m、北翼东端煤厚0.20m，新庄向斜东端煤厚0.50～0.80m。C₆煤层在石坎向斜迎海侵方向（朝南东面），煤层分叉剧烈，常分叉为

）三层，每层的顶板含海相动物化石，各层又由1～3个煤分层组成，

煤层大部可采。向西至新庄向斜中段墨黑—观音山一线、马河向斜北段，C₅、C₆煤层合并。在镇雄—以古—牛场矿区、马河向斜西翼南段罗坎—干沟，C₅、C₆分开，但在牛场向斜北翼西端花山乡各煤矿C₅、C₆趋于合并，间距仅为0.30～0.50m左右，为泥岩夹层。向西至洛旺各斜北段、庙坝向斜以之西北，C₆煤层变薄为局部可采至尖灭。长兴组煤层，在镇雄煤田东部因海相灰岩及碎屑岩层多，只含少数煤线，仅此在新庄向斜北翼罗布乡一带C₁（C₉）煤层局部可采，煤厚1.00～1.20m，有三个小煤矿开采，其余不可采。向西至新庄向斜西段西端、马河向斜西翼、以古—牛场一带，因海相层减少变薄，煤层增多，其中C₁、C₃、C₄煤层局部可采。从洛旺向斜以西，至庙坝、兴隆等地，除龙潭组顶部的C5之外，可采煤层全部迁移到长兴组内，有大部可采及局部可采煤层2～4层，但煤层厚度变薄，灰分增高，多为低硫—特低硫煤。（图5-12）。一般来说，羊场背斜（可能晚二叠世沉积期为隆起区）北西，庙坝向斜—关河一线以西为煤层变薄区，煤层多不可采或偶见局部可采点。其中绥江五角堡背斜煤层薄，但层数较多，层位相对较稳定，有单层厚0.5～0.8m的可采煤层2～4层，有较多小煤矿开采，可能为沉积边缘冲积扇间沼泽成煤。②煤层对比。昭通晚二叠世含煤矿区，分布在镇雄煤田及盐津煤田，主要可采煤层C₅、C₆集中出现在龙潭组顶部，相当于滇东统一编号的M₇、M₉煤层。由于各向斜含煤区在以往不同时期的调查阶段对煤层有自下而上及自上而下的编号方法，现经过对比，统一改为自上而下编号，与原自下而上编号层位相当的，对照写在括号内，如C₁（C₉）、C₅

等，以便于叙述（表5-9）。

图5-12 昭通地区上二叠统煤层变化规律图

表5-9 镇雄煤田煤层编号对照表

续表

统一后的C₅、C₆煤层，相当于滇东的M₇、M₉煤层，但以镇雄煤矿的编号为准，若主要煤层分叉，则从上向下编为a，b…分层。C₅煤层（滇东M₇）：具有上细下粗的两层标志性高岭石泥岩夹矸，上层为黑灰色隐晶质高岭石泥岩，质细致密，贝壳状断口（标志层Ⅰ₄），显微成分为致密型高岭石；下层为棕褐色晶质水云母泥岩，结晶解理面常呈玻璃状反光，具有砂状粗糙感，显微成分为黑云母假象高岭石。夹矸厚均为0.02～0.05m，为火山灰蚀变成因，具有等时性，可在滇东、川南、黔西聚煤区内对比。C₅煤层顶界以上，即为长兴期海侵段。顶板钙质粉砂岩或灰岩，含长兴期海相化石（标志层Ⅰ₅）。C₅煤层是镇雄煤田最主要的可采煤层，一般含硫较高，其中上部0.30～0.50m含黄铁矿结核顺层分布，似砾状结构，暗煤为主，坚硬，称蓬炭或打铁炭（如木桌乡坡上煤矿）。当C₅煤层从上部分叉为两层时，上部的

为高硫煤，俗称臭炭，顶板为钙质粉砂岩或灰岩，含海相化石（标志层Ⅰ₅），煤层一般不可采；

为含上细下粗两层高岭石泥岩（标志层Ⅰ₃、Ⅰ₄）的主要煤层。C₆煤层（或

、滇东M₉）在镇雄煤田煤层厚度已较薄，与C₅煤层的间距已缩小，在石坎向斜分叉为1～3个分层，其中一层（

）可采。有时与C₅煤层合并。

煤质变化规律。昭通地区晚二叠世煤矿区处在川南、黔西、滇东含煤区的边缘部分，自东向西由海陆交互沉积区过渡为陆相沉积区，因而显示出煤层灰分和硫分随沉积相区变化的规律。由海陆交互相区向陆相区煤层灰分增加、硫分降低。在镇雄煤田中心地带各矿区（洛旺煤矿区以东），主要可采煤层C₅、C₆灰分变化不大，为中灰煤，其中C₅煤层矿区平均灰分19.35%～24.68%，总平均为21.36%；C₆煤层矿区平均24.23%～31.39%，总平均为26.54%，若取消唯一一个采样点的最低值，总平均为28.54%。全硫 C₅为 2.14%～4.16%，平均 2.69%，为中高硫煤；C₆为 0.90%～4.99%，平均1.93%，为中硫煤；其中牛场煤矿区C₅、C₆均为高硫煤。洛旺煤矿区及其以西，因接近陆源物质供给区，煤层为中高—高灰煤。其中洛旺煤矿区C₅煤层为35.95%、C₄煤层为30.84%；庙坝煤矿区C₃煤为30.84%、C₂煤为26.20%；兴隆煤矿区C₅煤为26.10%～42.04%，平均32.88%，西北部比南东部的高，例如：东南部底平煤矿为26.10%、西北部的福沿煤矿为42.04%；绥江五角堡煤矿区4层煤灰分36.39%～53.68%，平均43.03%，为中高—高灰煤；大关铜厂沟煤厂 4层煤灰分 43.97%～68.30%，平均52.26%。全硫由洛旺的高硫煤，向北西进入陆相淡水沼泽成煤环境，在庙坝、兴隆西部、绥江一带，为低硫—特低硫煤。矿煤层顶、底部灰分、硫分比中部高。一般从分层煤样中可见到此规律，煤中黄铁矿结核多出现在煤层顶、底部，煤中含硫高时，也常使灰分增高。在海陆交互相区，主煤段C₆至C₅煤层由下向上灰分降低，硫分升高。在镇雄煤田中心矿区，由 C₆至 C₅煤层，灰分由 28.54%降至 21.36%，一般降低 5.24%～7.18%；硫分由1.93%升至2.69%，平均升高0.74%，由中硫煤变为中高硫至高硫煤。煤中硫的赋存状态。镇雄煤田煤层多为中硫—高硫煤，以硫铁矿硫为主，一般占全硫的85%。但肉眼可见的黄铁矿结核较少，分布不均，多见在煤层顶、底部。最典型的矿点是马河向斜木卓乡坡上煤矿，C₅煤层总厚2.90m，顶部0.50m蓬炭为暗淡型煤，含大量结核状、扁豆状黄铁矿，断面似砾状，坚硬如石板，当地称打铁炭，经化验全硫17.01%，其中硫铁矿硫15.77%，占93%；灰分40.60%。一般高硫煤中肉眼可见的黄铁矿较少，但显微镜下煤岩鉴定，可见数量不等，形态各异的黄铁矿微粒普遍存在，与有机质紧密共生，有以下两种赋存状态：①莓粒状、微粒状、微结核状或自形晶体状、细胞腔充填状和微裂隙充填状。粒状体大小在4～50μm之间，一般10～40μm。②矿化有机质的团块，呈似层状，厚度为10～35μm，长度为100～200μm。这可能会增加洗选硫的难度。