山西省寺家庄井田含煤地层特征

2023-02-23

寺家庄井田位于山西省晋中市昔阳县境内, 南北长约17km, 东西宽约9km, 面积约124km2。本井田位于太行山北段西侧, 地势西高东低, 南高北低。地形复杂, 切割剧烈。大的沟谷为近东西向及北东向, 较小沟谷纵横发育。基岩大面积裸露, 仅山顶有黄土残存, 属低中山地形。本区主要含煤地层为二叠系下统山西组及石炭系上统太原组。共含煤18层。由上而下编号为1、2、3、4、5、6、81、82、84、9上、9、11、12、13、14、14下、15及16号。1～6号煤层属于山西组, 81～16号煤层属于太原组。

1 二叠系下统山西组

本组平均61m, 与太原组连续沉积。包括Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ三个旋回, 见图1。每个旋回为一个含煤组。主要由灰黑色泥岩, 砂质泥岩、浅灰色铝质泥岩、中～粗砂岩组成。

底砂岩K7 (第三砂岩S3) , 井田北部及东北部比较发育, 中南部变薄及尖灭。为浅灰、灰色中～粗砂岩, 分选、磨圆较差, 泥质胶结, 含少量植物碎片化石及泥岩包体, 含大量菱铁质鲕粒。其上为粉砂岩、砂质泥岩及6号煤组。这段地层 (旋回Ⅵ) 。为三角洲相沉积。向上逐渐过渡为河流及湖沼相 (旋回Ⅶ、Ⅷ) , 成煤环境越来越差, 砂体及煤层变化较大。

2 石炭系上统太原组

本组平均110.00m, 主要岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及灰色砂岩组成。为本区主要含煤层段, 属海陆交互相沉积, 可划分为五个旋回。按其岩性、岩相特征分为上下两段。见图1。

2.1 下段

K1砂岩底至K4灰岩顶, 包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个旋回, 含11、12、13、14、14下、15、16号七层煤。15号煤全区稳定可采, 其它各煤层仅个别点可采, 极不稳定, 无经济价值。

本段地层以海相、过渡相为主。有三次规模较大的海侵及一次局部海侵, 反映地壳升降频繁。K1砂岩岩性一般为细砂岩, 在本井田北部、东部及南部, 砂体较厚, 最大厚度可达22.57m, 为中～粗粒砂岩, 底部含砾, 砾径达3cm, 含包裹体, 具斜波状层理。属三角洲、分流河道相沉积。砂体两侧及前方, 为较细粒度沉积, 为灰色粉砂岩及砂质泥岩, 含有植物碎屑化石, 属边滩及洪泛平原沉积。向上逐渐过渡为湖沼相沉积。在15号煤有一层灰岩, 岩性致密, 坚硬质较纯, 含海百合茎化石。发育在本区中部寺家庄及北部, 为一次范围不广的海侵。此后, 海水退出, 广大的滨海平原上形成了沼泽及泥炭及泥炭沼泽环境, 地壳亦相对稳定。地壳的缓慢下沉与有机物的堆积协调一致, 形成了全区唯一的稳定煤层15号煤, 厚5m左右。15号煤沉积以后, 地壳振荡频繁, 连续出现三次规模较大的海侵, 广泛沉积了K2、K3及K4三层石灰岩。

K2四节石灰岩, 为14号煤顶板, 全区稳定。东部及西北较厚, 中部较薄。由3～4层泥灰岩, 石灰岩组成, 夹2～3层泥岩, 钙质泥岩, 含蜓、层孔虫、放射虫及海百合茎等化石。

K3钱石灰岩, 全区分布广泛, 仅个别点尖灭或因砂岩发育而使灰岩变薄。其为13号煤之顶板, 质较纯。含大量海百合茎化石为其突出特征。K4灰岩, 俗称猴石灰岩, 在勘探区的东部普遍发育, 中西部零星发育;为11号煤的顶板, 顶部和底部含泥质较多, 中部质纯, 顶部含大量方解石细脉, 显波状层理。在14号煤和15号煤之间, 有一层细砂岩, 分选好, 磨圆中等, 上部含炭质和植物碎片化石, 中部色浅, 具小型交错层理, 下部夹砂泥岩条带和方解石细脉。砂岩不稳定, 当沉积一层细砂岩时, 14号煤和15号煤之间层间距增大。K2和K3之间, 有时发育一层灰色细粒凝灰质砂岩, 分选磨圆差, 含钙质, 基底式胶结, 具缓波状层理。

2.2 上段

自K4顶至K7底, 由灰、深灰, 灰黑色泥岩, 砂质泥岩及浅灰色细砂岩, 中～粗砂岩组成。含8、9号两个煤组, 含煤6层, 81、84、9号煤层为局部可采煤层。具有标志意义的岩层有底砂岩S1 (第一砂岩) , 8、9号煤组之间砂岩S2 (第二砂岩) , 及81号煤顶板的海相泥岩层。在81号煤层的上、下有迭锥灰岩层。本段地层主要为三角洲沉积, 成煤环境比较好, 煤层比较发育。S1及S2砂体为分流河道及河口砂坝沉积, 细砂、粉砂及砂质泥岩为洪泛平原沉积。在洪泛平原或滨海平原上, 沼泽、泥炭沼泽相发育、植物生长茂盛, 沉积了具有经济价值的煤层。煤层的厚度变化与砂体的发育程度有关。