【摘 要】为查明同忻井田石炭二叠系含煤沉积环境，掌握井田内煤层赋存规律，以沉积学、地层学等相关理论为指导，结合井田内钻孔资料，研究石炭二叠系岩石学特征，沉积环境及演化，查明了井田内早石炭世本溪组、晚石炭世太原组和早二叠统山西组含煤沉积环境，本溪组为一套泻湖-潮坪-三角洲沉积体系，太原组为三角洲沉积体系，山西组为河床-河漫滩沉积体系，其中三角洲是聚煤的最佳场所，形成了3-5#特厚煤层。
【关键词】sci论文,沉积环境,赋存规律,本溪组,太原组,山西组
引言
同忻井田位于大同煤田北东部，井田内赋存晚古生代石炭-二叠系和中生代侏罗系两套含煤建造，其中侏罗系煤层经过多年开采已逐渐趋于枯竭，下部晚古生代石炭二叠系煤层开采已提到议事日程。同忻煤矿是同煤集团第一批批准延伸开采石炭二叠系煤层的矿井，矿井2007年建井，2010年投产，设计产量1000万 t/a。研究井田内含煤地层沉积环境是矿井晚古生代煤层研究、开采的关键所在。沉积环境不仅控制沉积物的形成而且直接影响含煤地层的成煤作用。
本文综合分析井田钻孔资料，对井田晚古生代石炭二叠纪含煤地层的沉积环境、演化特征及聚煤规律进行了归纳总结。
1 区域地质背景
大同煤田位于天山-阴山纬向构造带的南侧，新华夏系第三隆起带的北端。西邻吕梁经向构造带的西石山脉，东与新生代断陷盆地-大同盆地接壤。
往东则属于祁吕贺山字形东翼弧形构造，左行斜列的六棱山脉、恒山山脉和五台山脉隆起;南与洪涛山毗邻。再往南为新华夏系北北东向的宁武向斜。大同向斜、宁武向斜组成了一个北东向“S”型构造。
2 井田地质概况
同忻井田位于大同煤田北东部。属大同向斜的东翼。基本构造形态为一走向N10-50°E，倾向北西，东高西低的单斜构造。地层倾角一般为3-10°，东南及南部靠煤层露头处地层陡峭，倾角一般为30-80°，局部直立、倒转，向西北方向很快变为平缓(即向井田内水平距离约1000m，地层倾角变缓)。
3 含煤地层
大同煤田下煤系含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组和二叠系下统山西组。
地层系统 华北地层分区
上覆地层 下石盒子组
下二叠统 隆林阶 山西组
上石 逍遥阶
炭统 达拉阶 太原组
本溪组
下伏地层 马家沟组
(1)本溪组
井田内普遍赋存。受下伏奥陶系马家沟组喀斯特地形的影响，地层呈不均匀形态。井田最厚为1106号钻孔42.32m，最薄2302号孔为11.26m，平均厚23.81m。本组虽厚度分布不均，但在走向上或倾向上的沉积层位均较稳定。最底部为铝土质泥岩和呈鸡窝状形态的山西式铁矿层，中、上部常含1-2 层石灰岩或泥灰岩，其中靠下部一层较为稳定，定为标志层K1。本组与太原组相比，含煤性较差，个别地段含有1-2层煤线。
(2)太原组
本组沉积韵律较为清楚，一般由粗粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩(炭质泥岩)、煤组成一个完整的沉积层序。粉砂岩、砂质泥岩多为灰、深灰或黑灰色，结构致密，层理清晰。泥岩、炭质泥岩为灰黑色或黑色，呈薄层状且含较多植物化石。地层在井田内的变化趋势为南厚北薄，东厚西薄，最厚为1106号孔，赋存厚度92.46m，最薄普21号孔为13.44m，平均厚72.39m。纵观大同煤田的太原组分布，在左云、十里河、云冈一线以北剥蚀尖灭，这主要受北部内蒙古陆的明显制约所致。本组共含煤10余层，井田3-5、8号为主要可采煤层，其它煤层零星赋存。
(3)山西组
本组在井田内北部受内蒙古陆的制约未接受沉积，南部大范围只发育于井田中部，并呈东-西向展布。最厚为永6号钻孔达75.37m，平均厚23.41m。本组为陆相含煤建造，共含煤4层，仅中、下部的山4号煤层在井田内较发育，局部可采，其余为零星赋存。下部为一套河床相粗粒砂岩，含砾粗砂岩等粗碎屑岩体，最下部一层在井田较为稳定，厚0.40-26.56m，平均厚6.11m，定为标志层K3。
4 沉积环境分析
(1)本溪组
第Ⅰ旋回：岩性为褐红色，褐色铁质泥岩，灰白色铝土岩及灰白色泥岩、砂质泥岩。泥岩主要由石英碎屑、云母碎片组成，并含有有机质填隙物为碳酸盐及粘土，生物碎屑为蜓、腕足类碎片，沉积相为泻湖-潮间坪相。
第Ⅱ旋回：由灰色石灰岩(K1)、灰白色粉砂岩、粗粒砂岩组成。石灰岩成份以粉晶方解石和生物碎屑为主，含蜓、有孔虫、腕足类碎片，沉积相为浅海碳酸盐相-潮间坪相-远砂坝相。
第Ⅲ旋回：岩性为灰黑色、灰白色细粒砂岩及中粒砂岩。成份主要由石英、岩屑构成，填隙物为粘土、碳酸盐，并见有少量有机质碎片及黄铁矿结核。沉积相为泻湖-海湾相-远砂坝相。
(2)太原组
第Ⅰ旋回：由灰白色粗粒砂岩、细粒砂岩、灰黑色粉砂岩及8号、9号煤组成。岩石成份主要为石英、岩屑、高岭土和云母，以及少量铝土矿、褐铁矿，分选差，杂乱堆叠。胶结物为泥质高岭土。岩相为河漫相-三角洲相-沼泽相-泥炭沼泽相。
第Ⅱ旋回：岩性由灰白色粉砂岩、灰黑色炭质泥岩、深灰色高岭质泥岩、砂质泥岩及灰白色细砂岩组成。砂岩成份主要由石英、岩屑构成，胶结物为泥质和有机质。岩相为河漫相-湖泊相-泥炭沼泽相-湖泊相。
第Ⅲ旋回：岩性由灰白色含砾粗粒砂岩、中粒砂岩、黑色炭质泥岩、深灰灰色高岭质泥岩、砂质泥岩、灰白色细粒砂岩及1号、2号、3-5号和6号煤组成。碎屑岩成份主要为石英和岩屑，胶结物为泥质或铝土质。泥岩成份由高岭土或黑色炭质构成。岩相为三角洲相-沼泽相-泥炭沼泽相-决口扇相。
(3)山西组 第Ⅰ旋回：由灰白色含砾粗粒砂岩、粗粒砂岩、中粒砂岩、灰黑色泥岩及山4煤组成。碎屑岩成份以石英为主，含有泥质岩屑以及中、酸性长石，填隙物主要为粘土杂基和少量碳酸盐胶结物。泥岩由粘土和粉砂级碎屑组成，其中粘土以高岭石为主，碎屑主要为石英，并见有少量云母碎片，另外还见有丝炭化的有机质。岩相为河床相―河漫滩―沼泽相―泥炭沼泽相。
第Ⅱ旋回：由一套灰白色粉、细砂岩及山2、山3煤、灰白色中粒砂岩组成。岩石成份以石英和高岭石为主，大多都含有丝炭化的有机质以及细小的碳酸盐颗粒。填隙物为碳酸岩胶结物和粘土杂基。岩相为河漫相―沼泽相―泥炭沼泽相。
5 沉积演化和聚煤规律
大同含煤盆地发育在华北克拉通聚煤的北侧，阴山隆起带的南侧，沉积、发展演化受华北克拉通盆地基底及北侧兴蒙-阴山造山带影响，自奥陶纪后期至早石炭世上升为剥蚀区，地面经长期准平原化，在古风化壳上堆积了不规则团块状褐铁矿及松散粘土(山西式铁矿)，晚石炭世受西伯利亚板块与华北板块陆-陆碰撞，盆地随同整个华北地块发生坳陷并接受沉积。井田在中石炭本溪早期开始进入了泻湖潮坪沉积环境演化阶段，岩性以铁质泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩和泥岩为主;本溪中期，受一次规模较大海侵影响，井田接受了碳酸盐沉积，形成K1灰岩;本溪晚期，海退作用发生，井田处于三角洲环境，以三角洲平原分流河道相沉积为主，局部为短期的泥炭沼泽环境，形成1-2层煤线(703号钻孔)。太原早期，继续接受三角洲平原分流河道沉积(K2砂岩)，后期因河道逐渐淤积，发生大面积泥炭沼泽化，形成可采8#煤层;太原中期，整个三角洲平原发生泥炭沼泽化，形成矿井可采，稳定，巨厚的3-5#煤层;太原晚期从三角洲沉积环境演变为陆相环境。早二叠世山西期，本区进入陆相曲流河环境演化阶段。
6 结论
同忻井田晚古生代石炭-二叠系含煤地层沉积主要经历了泻湖潮坪、三角洲、陆相河流三大沉积环境演化过程。本溪期地壳开始缓慢下降、海水入侵，形成海陆交互相含煤沉积，直接覆盖于中奥陶统的侵蚀面上，形成了一套泻湖 -潮坪-三角洲沉积体系，岩性以泥岩、砂质泥岩、砂岩为主夹薄层灰岩。晚石炭太原期形成了三角洲沉积体系，早期岩性以粗砂岩、细砂岩、粉砂岩为主，砂质泥岩次之，层段顶部形成8#可采煤层;中期以粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩为主夹薄煤层;晚期以中、细砂岩及3-5#煤层为主，该时期对泥炭沼泽的堆积极其有利，为成煤作用的关键时期，沉积了3-5#特厚煤层。早二叠世主要为河床-河漫滩沉积体系，这一时期沉积层含砂率高，砂岩粒度变粗，层段底部为含砾粗砂岩(K3)，砂体侧向连续性较好，交错层理发育。
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