摘要：通过具体的含煤地层及煤层的研究，简述了南票煤田的沉积特征，在此基础上，进一步分析了南票煤田太原组的聚煤规律。
关键词：沉积特征;含煤岩系;沉积体系;沉积环境;聚煤规律
Abstract: This paper study the specific coal-bearing strata and coal, brief
described the Nanpiao coalfield sedimentary characteristics, and on this basis, further analysis of the South vote’s coalfield Taiyuan Formation coal accumulation law.
Key words: sedimentary features; coal measures; depositional system; sedimentary environment; coal accumulation law
中图分类号：P641.4+61 文献标识码：A 文章编号：
南票煤田含煤地层自下而上分别为石炭系中统本溪组，上统太原组和二叠系下统山西组，下石盒子组，其中太原组含煤为7、6-2、6-1等3个煤组及煤层，山西组含煤为5-4、5-3、5-2、5-1、4-4、4-3、4-2、4-1、3等9个煤层，下石盒子组含煤为2、1等2个煤组，即8个煤组。本次将详细阐述南票煤田太原组沉积环境与聚煤特征。
1、沉积环境
沉积岩的物质成分取决于物源、沉积环境以及成岩和后生作用，其中沉积环境对岩石岩性和物质成分的影响最为显著。因此，详细研究岩石的物质组成，对认识含煤地层的形成环境及古地理格局恢复具有重要的意义。
1.1含煤岩系岩石特征
1.1.1岩性组成
太原组岩性组成下部灰色砂岩、砾岩、砂质砂岩，夹深灰色薄层泥岩，上部灰色、深灰色砂岩泥岩、泥岩、粉砂岩、夹薄层中细砂岩和泥灰岩，煤层发育，为第6、7层，结构复杂。南票矿区6号层厚度0.54～22.3米，一般4米左右;7号层厚度0.21～19.13米，平均2米，本组厚25～98米，一般厚度50～70米，下伏与本溪群呈整合接触。
1.2 岩石结构及变化规律
从以上可以看出：南票煤田太原组岩性由薄层灰岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，为海陆交互相沉积。南票煤田该组底部部岩性较粗，多为砾岩、砂砾岩，海相层不如辽东发育，煤层稳定性差，有剥蚀现象，厚度变化大，东部厚约90米，西部逐渐变薄。
(1)砂岩
南票煤田砂岩分布于太原组下段，以中粒长石石英为主，灰白色含少量云母片，含铁质结核及条带，厚层状，泥质胶结。在山西组上段有粉砂岩出现。下石盒子组砂岩，灰白色，石英长石为主，含炭质碎屑及铁质团块，粗粒，有时含少许石英、燧石小砾，具交错层理，砂质或粘土质胶结。该层在苇子沟井田沉积比较稳定，岩性特征明显，其他井田除邱皮沟井田深部个别钻孔见有粗粒砂岩外，均为细粒砂岩。
(2)泥岩
泥岩主要分布在太原组上段，太原组以泥岩、砂质泥岩、铝土岩和煤层为主，在大窑沟井田西部个别钻孔见薄层泥灰岩。
1.3沉积构造
沉积构造是沉积岩中最常见而又最容易直接观察到的主要特征之一，可用于解释沉积环境，尤其是沉积物在沉积过程中产生的并受沉积条件所控制的原生沉积构造。通过沉积构造可分析沉积时的水动力条件、水流状态等，是进行沉积环境分析的重要标志。南票煤田评价区沉积构造丰富，可归纳为以下几种类型：
(1)层理
层理是指沉积物成层沉积所产生的构造，它由组成为物质的成分、颜色、粒度、形状及排列方式等在垂直于沉积表面的方向上变化显示出来。在南票煤田泥岩、粉砂岩和细砂岩中普遍发育水平层理，是低能或静水环境的重要标志之一， 水平层理是在水动力条件弱的条件下，悬浮的细粒沉积物不断沉降而形成的，纹层为直线状，相互平行说明该类岩层形成于泻湖、潮坪、沼泽和泛滥盆地等环境。
(2)结核
结核是指成分、结构、颜色等方面与围岩有明显差别的团块状矿物集合体。南票煤田大部分岩类中都普遍见到菱铁矿和黄铁矿结核，它反映了沉积时期介质的性质。而黄铁矿结核主要见于本区的砂岩、粉砂岩和泥岩等各类岩石中，在接近煤层层位常与菱铁矿共生，分布较多，形成多种瘤状、星点状等，说明是在一种强还原条件下于沉积物成岩阶段的早期形成的。
1.4 化石组合特征
在二叠系下统太原组前人曾采集到如下化石：
Taeniopteris SP .Corditee SP,
Lepidodendron nanpiaoense(Lee),
Sphenophyllum oblongifolium,S·sp·Calamites·cistii,
C·suckowii,C·goeppertii,Annularia·cf·pseudostella ta
phyllotheca sp,Pecopteris candolleana,P·Liusiaha,
P·cf·cyathea,P·anderssonii,Teaniopteris sp,
Cardiocarpus sp,cardiocarpus sp,cordaites pnncipalis.
1.5 时空变化规律
南票煤田太原组含煤岩系以粗碎屑岩为主，底部为砾岩，上部为粉砂岩、泥岩及铝土质泥岩，均含煤3组，属近岸湖湾沼泽成煤。
含煤地层至下而上在成生过程中有由西向东迁移的规律。如太原组6-2煤层在煤田西部三家子井田及大窑沟井田发育较好，沉积普遍，厚度较大;在煤田东部邱皮沟井田及小凌河井田山西组地层的5-3、5-2煤层发育较好，全区普遍沉积，厚度较大。
南票煤田呈北东～南西向长条带状。它的成生和发展受多期构造运动所控制，尤其是晚古生代早期，加里东期的构造轮廓奠定了晚古生代聚煤期的构造基础，为石炭、二迭纪含煤建造的沉积创造了良好的古地理条件。
煤田内含煤地层为二迭系下统下石盒子组及山西组，石炭系上统太原组，根据本区-800m以浅水平的勘探成果资料分析研究，山西组及太原组地层是南票煤田主要含煤地层，赋煤条件较好，5、6、8三个煤组发育好，沉积普遍，厚度较大。
2、含煤岩系沉积体系与沉积环境
2.1 沉积体系
研究南票煤田所在辽西区在中奥陶世之后隆起，经历了长期的风化剥蚀，至晚石炭世地壳缓慢沉降，开始接受沉积，遭受大规模海侵后形成了广阔的陆表海。早期经历了局限性较强的泻湖环境，形成了一套铁铝质及粘土物质沉积，之后经过多次南东方向的海侵，形成了碳酸盐局限台地和障壁岛—泻湖、潮坪复合沉积体系，而且局部出现中石炭世沉积。早二叠世早期，由三角洲体系向北方向过渡为陆相河流体系。南票一带太原组、山西组含煤岩系以粗碎屑岩为主，底部为砾岩，上部为粉砂岩、泥岩及铝土质泥岩，均含煤3组，属近岸湖湾沼泽成煤。
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大陆环境 |
湖泊体系 |
湖泊相 |
深湖亚相 |
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浅湖亚相 |
湖泊沼泽 |
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滨湖亚相 |
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过渡相 |
湖滨三角洲亚相 |
泥炭沼泽 |
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泛滥平原 |
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分流河道 |
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河流体系 |
河流相 |
河道亚相 |
河道滞留、边滩、心滩 |
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堤岸亚相 |
天然堤、决口扇 |
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泛滥盆地亚相 |
泛滥平原、泥炭沼泽 |
2.2沉积相及其特征
南票煤田从沉积旋回特征上看：每个组可划分为一个大旋回，且岩性由粗变细，最后则沉积间断。每个煤组又可划出一个小沉积旋回，也是由下至上岩性由粗变细。煤层均在少泥岩与泥岩之中。
2.2.1沉积旋回划分原则
对含煤地层剖面上沉积旋回的划分，我们是以海退的起始相作为划分沉积旋回的起点，把海进的告终相作为划分旋回的终点。这样划分煤层则位于沉积旋回的中部，并作为海侵的开始，煤层以下为海退相组，煤层以上为海侵相组，并与其上、下的岩相显示不间断的连续沉积关系，这有利于在一个沉积旋结构中对煤层的形成过程，以及与其先后的沉积物联系起来进行综合分析研究。见下图
2. 2. 2 沉积旋回结构特征
地层中有很多薄层铝土矿层(粘土矿层)，由此可见陆源物质供给的不稳定性， 同时也说明地壳升降动运协的波动性及湿热的所候环境。还有在锦州～南票河沼岩性为页岩、砂岩组合，此区沉积由河流相多个半旋回组成，碳质页岩及煤层位于每个旋回的顶部，并且厚度较大。
太原组各煤层分布范围的变化看，每次沼泽的形成都是由局部开始，随着同沉积构造的发展深化沼泽范围逐渐扩大，最后一次达到全区性的泥碳沼泽环境。但是在苇子沟15～22勘探线间始终是6煤组沉积以后的中心，说明沉积中心和聚煤中心既有继承性又有迁移性。
2.3 层序地层格架
中奥陶世以后，华北地台受加里东运动影响，整体隆升经受长期剥蚀、夷平和准平原化，造成基底面平缓，海水浸出频繁，形成海陆交替型沉积和陆地河湖相机沼泽砂、页岩含煤沉积建造。见下图南票煤田晚古生代石炭系太原组沉积建造层序地层格架。
2.4岩相古地理格局
南票煤田地层层序形成于早二叠世早期，该期内华北地台的强烈翘板式运动使华北地台北部进一步抬升，而南部下降，从而出现了北高南低的古地形。地层沉积期内，沉积物仍主要来源于盆地北部的阴山古陆，这一时期的海侵仍然来自于地台南东方向，但海侵的范围明显缩小，以至南票煤田范围内未见大规模的灰岩地层发育。南票煤田范围内地层层序发育有河流体系、湖泊三角洲体系，其中河湖体系为主要的聚煤沉积体系。基于南票煤田钻孔揭露地层层序地层岩性统计，利用“单因素分析法”对南票煤田范围内这一地层层序地层岩相古地理进行分析，变质南票煤田岩相古地理图，如图15所示。
由图分析南票煤田主要成煤岩相古地理环境可以得出：太原组煤层分布范围的变化看，每次沼泽的形成都是由局部开始，随着同沉积构造的发展深化沼泽范围逐渐扩大，最后一次达到全区性的泥碳沼泽环境。但是在苇子沟始终是6煤组沉积以后的中心，说明沉积中心和聚煤中心既有继承性又有迁移性。
在早二叠世，华北地台陆表海进一步向南退出南票煤田，南票煤田的沉积环境由晚石炭世晚期的碳酸盐台地海相沉积环境逐渐变为海陆过渡相沉积环境。煤田北部构造抬升，并发育河流沉积体系;煤田南部构造运动下降，三角洲沉积体系发育，在沉积过程中产生了山西组与太原组上部连续性较好的煤层。
3、聚煤规律及其控制因素
3.1聚煤特征
含煤性:该组含煤为7、6-2、6-1等3个煤组，其中6煤组分2个煤层， 6-2煤层为本区的主要可采煤层，全区普遍发育，结构复杂，苇子沟井田受火成岩侵入体破坏严重。富隆山井田局部煤层与灰岩直接呈沉积接触。7、6-1煤层，不稳定，局部沉积可采。7煤组苇子沟、三家子井田较发育。
太原组各煤组的煤层结构复杂，说明当时沉积环境的不稳定，地壳振荡运动频繁和局部沼泽的不均衡性是厚度变化很大和结构复杂的主要原因。厚度变化大的另一个原因，就是受古地理环境的影响，相对低凹处有利于煤层聚集，在当时沼泽的范围内，出现了一些高出水面的部分，则不利于煤层沉积。第三个原因就是后期火成岩的破坏，吞蚀了一部分煤层，有时又楔开了煤层，也使煤层厚度发生了很大的变化。
3.2 聚煤控制因素
南票煤田聚煤后期沉积期内，全球海平面进一步降低，海水全部撤离本区，从而在华北地台内部形成了大型内陆湖泊盆地。由于南票煤田位于华北地台北东缘，因此海水退出较早，聚煤后期河流与湖泊体系发育。盆地北部的阴山古陆仍提供大量的碎屑物质，由北向南在陆相河流的携带作用下进入华北地台内部的湖盆地。
从太原组煤层分布范围的变化可以看出，每次沼泽的形成都是由局部开始，随着同沉积构造的发展演化，沼泽范围逐渐扩大，最后一次达到全区性的泥炭沼泽环境。如8、7、6和5、4、3各煤组的发展过程很类似。而到了苇子沟组沉积时，则相反，即2、1煤组沉积时，泥炭沼泽范围又变小了，最后结束了含煤地层及煤层的沉积。
3.3 聚煤模式与规律
太原组为本煤田主要含煤地层。分上下两段，上段含6、7二个煤组，以煤层分布广，厚度大，厚度变化亦大，层数多为特征。下段为砂岩段。全组地层厚度，苇子沟井田9.21～97.27米，富隆山井田0～76.79米，大西沟区(邱皮沟井田深部)0.81～38.36米，小凌河井田15.00～108.00米。
上段以泥岩，砂质泥岩，铝土岩和煤层为主，在大窑沟井田西部个别钻孔见薄层泥灰岩。局部地区夹砂岩和砾岩。就整个煤田而言，6煤组全区均有赋存，且普遍可采。6煤组和7煤组以泥岩、砂泥岩、铝土岩及砾岩分开。砾岩称为煤中砾岩，苇子沟井田发育，呈近东西向展布，砾石以石英岩砾为主，灰岩砾次之，磨圆度好，砾径10～50mm，向西变为砂岩，富隆山井田和邱皮沟井田深部个别钻孔中见到。7煤组沉积不稳定，沿走向时有变薄尖灭现象。下段以中粒长石石英砂岩为主，灰白色含少量云母片，含铁质结核及条带，厚层状，泥质胶结。南票煤田的岩相主要由本溪组的复水沼泽过渡为太原组的天然堤、泛滥平原、沼泽相、泥碳沼泽相、湖沼相或者浅湖相的泥岩结束。
4、结论：
4.1南票煤田太原组含煤岩系以粗碎屑岩为主，底部为砾岩，上部为粉砂岩、泥岩及铝土质泥岩，均含煤3组，属近岸湖湾沼泽成煤。
4.2含煤地层至下而上在成生过程中有由西向东迁移的规律。
4.3南票煤田呈北东～南西向长条带状。它的成生和发展受多期构造运动所控制，尤其是晚古生代早期，加里东期的构造轮廓奠定了晚古生代聚煤期的构造基础，为石炭、二迭纪含煤建造的沉积创造了良好的古地理条件。
南票煤田呈北东～南西向长条带状。它的成生和发展受多期构造运动所控制，尤其是晚古生代早期，加里东期的构造轮廓奠定了晚古生代聚煤期的构造基础，为石炭纪含煤建造的沉积创造了良好的古地理条件。
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