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西藏丁青县自家浦煤田沉积环境与聚煤规律

2013-07-10涂首业毛晓冬翟冬梅

四川地质学报 2013年3期
关键词:查拉石炭世岛弧

涂首业,毛晓冬,徐 波,翟冬梅,张 亮

(成都理工大学地球科学学院,成都 610059)

自家浦位于西藏昌都地区西北部丁青县木塔乡境内,和青海省杂多县紧邻。含煤地层呈北西~南东延伸,走向长约68km,北西延入青海,南北宽约26km,面积1 768km2。东以木塔乡为界,西至木曲以西,南起于俄尕根,北到青藏省界,包括了自家浦富煤段和拉龙贡煤矿点。

图1 丁青自家浦煤田地质图

工作测区地理坐标:北纬32°15′10″~32°29′14″,东经94°41′52″~95°09′06″。海拔4 700~5 400m,相对高差400~500m;区内河流主要有羊木涌、木曲;气候寒冷,冬季无人,从预测区到黑(河)~昌(都)公路的尺牍、丁青需4天以上的马程,交通极不便利。

该区煤田地质工作程度较差,1967年西藏地质大队第三地质队(西藏地质一大队三分队的前身)在该区开展群众报矿、矿点踏勘,并对测区西端(西藏、青海交界处)的查马拉进行了重点检查,完成1:5000 地形地质草测6.5km2,采集部分煤岩、煤化学样。获区内侵蚀基准面以上的上山煤普查储量3 153(104t),其中包括平衡表外(厚度0.3~0.4m煤厚)储量626(104t)。对煤矿点外围估计储量约 10 000(104t)。

1 沉积相

煤系地层主要为下石炭统马查拉组下段的一套含煤的碎屑岩,由砂岩、粉砂岩及泥灰岩夹煤层或煤线组成;主要岩石类型包括长石石英砂岩、泥质岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等,夹煤层或煤线。

马查拉煤系的时空分布特征,从岩性变化情况上看,由南东向北西岩石粒度逐步变细;类乌齐一带开始出现泥灰岩的夹层,且向北西夹层逐渐增多,炭质泥岩及煤层层位由南东向北西逐渐爬升。

图2 自家浦煤矿区马查拉组柱状图

自家浦煤矿区主要出露地层由老到新包括了石炭系、三叠系、侏罗系、古近系。自家浦煤矿区含煤地层为下石炭统马查拉组(C1m),属于早石炭世马查拉煤系。自家浦煤矿区煤系地层马查拉组(C1m)下部为灰色致密的块状灰岩,厚度大于3000m,富含动物化石。中部下段(C1m1)为含煤地层,主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩等岩石组成,煤层多夹于泥岩或炭质泥岩中,主要分布于下段内,富含植物及少量动物化石,厚1185m(图2)。上部为黄灰色中厚层中粒砂岩夹板状砂岩,厚>200m。

马查拉煤系的碎屑岩组粉砂岩的粒度分析结果(图3)说明,粒度分布范围比较狭窄,多集中于3.5~6.5 之间,其中粉砂为50%~90%,多为粗粉砂,极细砂占10%~50%,其平均粒度3.5%~5%,粗截点多在4%左右,细截点在4.5%,推移组分含量低于20%,跃移组分约占40%~50%,平均组分为30%~50%,由于总体的斜率较陡(60%~70%),顾三线段曲线在图上近于一条直线,反映沉积环境中,水动力不强,仅有微弱的,强度变化不大的底流活动,说明马查拉煤系碎屑岩组沉积环境为浅海-海陆交互相特征。

图3 马查拉煤系碎屑岩概率累计频率曲线

2 岩相古地理特征

西藏马查拉煤系沉积时期的早石炭世古地理格局,是在晚泥盆世古地理分布基础上的继承性演化。

西藏全区早石炭世古地理格局,是在泥盆纪末海侵基础上进一步大规模海侵、海水由南东向北西方向海侵的继承性演化发展的结果。

早石炭世早期,改则—怒江一线以北和东部,海水沿他念他翁山两侧(班公湖-怒江洋盆)向北西侵入,南支抵达聂荣、比如一带,北支进入青海,再在北纬34°线南侧,沿查桑、日弯茶卡、冈玛错一带沉积了陆缘碎屑浅海-滨海相的碎屑岩和碳酸盐岩,在羌塘地区则开始结束中泥盆世以来的隆起剥蚀的历史,使下石炭统不整合或假整合于前泥盆系或中泥盆统之上。在地壳运动频繁震荡,在沉积剖面中造成明显的韵律沉积特点。由于气候暖和、养份充足、海水含盐度适中,从而大量的华南型及西南型的暖水动物得到繁殖,偶尔也见夹有极少量无鳞板、小个体的冷水型珊瑚。在本区古昌一带为浅海陆棚,接受了正常浅海相碳酸盐及碎屑沉积。昌都地区他念他翁岛弧以东直到金沙江岛弧,仍继承晚泥盆世以来的浅海环境,由于地壳的差异性升降运动,在洋盆两侧近岛弧带沉积了浅海相灰~灰黑色厚层及块状质纯灰岩,大量的华南型暖水底栖动物(珊瑚、腕足)繁盛,表明下陷幅度不大,与此同时,在洋盆中部的芒康一带水体有变浅的趋势(甚至有可能隆起成陆),造成杜内期(岩关阶)的沉积缺失,使维宪期(大塘阶)的沉积直接假整合于晚泥盆世沉积之上。在金沙江岛弧西侧,地壳大幅度下陷的同时,伴有中酸性~基性的海底间歇性火山喷发活动,形成火山岩夹页岩、灰岩及砾岩,并有大量的华南型暖水珊瑚的繁殖。反映了本带在下陷过程中,地壳沉降幅度大、振荡运动剧烈、各地差异明显和气候温暖的古地理和古气候特征。早石炭世晚期(维宪期—谢尔普霍夫期),是一个进一步海退的过程,仅局部地区出现海侵(如三江一带)。在雅鲁藏布江以南处于滨海~浅海环境,除古隆~普兰、仁布、隆子等地未接受沉积外,其它地方为一套海侵序列的碎屑和碳酸盐沉积,厚近2 000m。雅鲁藏布江北侧的冈底斯山东段,海水较深,并从干燥炎热的气候环境(沉积物为紫红色、黄褐色碳酸盐,生物主要为华南型瑚珊、腕足等)转变为潮湿温暖环境(沉积物以泥质为主,夹碳酸盐,并有少量中基性火山沉积,产腕足、菊石、双壳、珊瑚、三叶虫等底栖及浮游生物)。改则~怒江一线以北的羌塘地区,古地理轮廊与早石炭世杜内期相似,仅海水范围有所扩大。在查桑~冈玛错和喀喇昆仑东部双陷大板、冈底斯区的古昌等地为碳酸盐及少量碎屑沉积,繁殖大量暖水型底栖及少量浮游生物(腕足、珊瑚、腹足、三叶虫等)。三江地区在这一时期呈现出地壳运动震荡频繁的特点,沉积剖面上表现出海进—海退—海进频繁交替的沉积序列。沉积剖面下部(维宪早期)主要是海侵,局部出现海退环境。在陆缘系统中,有大量的碳酸盐沉积,也有大量的冷水型珊瑚、腕足、瓣鳃类繁殖。在他念他翁岛弧两侧,表现出大幅度的下陷,沉积厚度大,而远离岛弧的地区,则厚度变小,在芒康一带甚至有可能没有接受沉积(遭受剥蚀)。沉积剖面中部(维宪中晚期)为海退期,在他念他翁岛弧东侧,北起自家浦,向南经马查拉、格拉、加卡、曲登一带形成一条宽20~60km 的海陆交互相沉积带。这一时期仍继承了维宪早期的构造运动之差异,即沿他念他翁岛弧东侧,拗陷幅度最大,有厚达1250m的碎屑沉积和炭质沉积。沉积剖面上部(谢尔普霍夫早期)为海进期,见有碳酸盐的沉积,所含华南型的喜暖植物和动物,显示了气候温暖潮湿,同时从沉积物性质又反映振荡运动的频繁和下陷幅度大的特点。由南东向北西,上部海相夹层逐渐增多,表明海进-海退反复的出现。而从煤层所在的位置看,南东部多在煤系地层下部,向北西层位逐渐上升,反映海水由南东向北西退却的情况。同时,煤系地层上部在北西部夹数层煤层或煤线,并含碳酸盐沉积,向南东碳酸盐沉积减少,代之以粗粒碎屑为主的沉积,反映了维宪后期及谢尔普霍夫早期海水由北西向南东海退的情况。在离岛弧较远的地区,仍以浅海环境的碳酸盐沉积为主。

综上所述,早石炭世晚期、三江地区出现海水由南东向北西退却,复而又出现海水由北西向南东侵犯,在海退—海侵交替沉积中,沉积了西藏早石炭世的马查拉煤系。

3 控煤构造分析

在自家浦一带,早石炭世煤系地层多被北西及北西西向断层切割成支离破碎的块体。由于煤田地质工作程度低,这些断层对煤系的改造和影响的程度,并不十分清楚。应该指出的是他念他翁~澜沧江断层,不仅对煤系地层的后期改造起到控制作用,而且该断层在早石炭世前已经存在,该深大断裂的发生及其强烈活动,和西部他念他翁岛弧带的形成密切相关;同时,控制了东侧海陆交互相的沉积分布,也为其东侧沉积盆地创造了成煤的物质条件。

自家浦预测区内主要为一向北东倾斜的单斜构造。断裂较发育,主要发育有北北西向正断层及北西向逆断层,断层面主要向北东倾,规模较大,已知延长数十米~数百米,斜切煤系地层及煤层,但对煤系、煤层影响不大。另见有少量北东向及南北向断层,除个别表现出断层面倾向北西的逆推性质外,其它断层性质不明。一般说来规模不大。除断层外,尚发育有层间挠曲。总的说来,由西向东,构造愈趋简单。

4 聚煤规律

自家浦煤点是马查拉煤系很有前景的煤点,由于地处西藏西北青藏交界的唐古拉山脉中,地势高、气候恶劣、交通不便,因而未进行详细的地质工作,只是在1967年对该煤点进行了矿点踏勘检查的找煤工作,获得地质储量1×108t 以上。

自家浦煤矿点西藏地矿局曾做过首采区普查工作,矿区内见煤系厚度1 185m,经部分揭露,见煤层和煤线71层,厚度大于0.4m 的可采煤46层,可采煤层平均累厚 36.73m,平均厚约0.80m。另有薄煤(单层厚0.3~0.39m)25层。

马查拉煤系在空间分布上表现出由北西向南东厚度逐渐变薄的特点(图4)。北西在青海杂多一带厚达 2 300~3 100m,向南在曲登以南骤减,直到夺依纳卡尖灭,使上泥盆统直接与煤系地层上部灰岩(以前所称的东风岭组)接触。

图4 早石炭世马查拉组含煤地层厚度变化图

马查拉煤系煤层层数多、厚度小、结构复杂和稳定性差。一般说来,虽各地含煤层层数不同,但总的层数较多可达4~40层(包括厚0.1m 的薄煤层),最多者达80 余层。其中可采及局部可采煤层4~37层,以自家浦煤点煤层最多(表1),其次为马查拉煤矿、曲登煤点、金多煤点。自家浦煤点含煤层和煤线87层,其中薄煤层13层,可采或局部可采者31层,它们主要赋存在煤系中下部。可采或局部可采煤层共厚27.51m,可采含煤系数为2.32,在主要含煤段内的可采含煤系数达3.10。拉龙贡煤点可采煤层总厚1.58m,煤系出露不全,厚386m 以上,其可采含煤系数为0.41,主要含煤段内的可采含煤系数为1.68。

煤层稳定~不稳定,少数地区煤层向深部有增厚的的趋势,个别煤点(如拉龙贡第1煤层)向深部骤然变薄,由地表0.7m 向深部1m 左右变为0.03m。煤层沿走向变化较大,多呈似层状及层状,少数为透镜状。自家浦煤矿(点)煤层特征如表2。

表1 自家浦煤矿(点)薄煤层及可采煤层统计表

表2 早石炭世自家浦煤矿(点)煤层特征表

5 结论

自家浦煤田的含煤地层为早石炭世的马查拉组,为马查拉煤系,其空间展布及赋存状态主要受聚煤期后沉积作用、构造变形等因素的控制。马查拉煤系后期受北西~南东向的他念他翁~澜沧江逆断层控制,破坏了煤系地层的完整性,对煤层的赋存、开采带来十分不利的影响。而在自家浦预测区内,总体构造趋于简单,对煤系、煤层影响不大。早石炭世晚期、三江地区出现海水由南东向北西退却,复而又出现海水由北西向南东侵犯,在海退—海侵交替沉积中,沉积了西藏自家浦早石炭世的马查拉煤系。

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