龚荣林，刘 慧

（1.江西省地质调查勘查院地质环境监测所，江西 南昌 330001；2.江西省地质局能源地质大队，江西 南昌 330001）

曲江井田是江西省主要焦煤产地之一，前人对该井田的煤层对比、煤质特征、煤层气页岩气储层特征及其勘探试验等做了大量研究工作［1-3］，作者也曾经对其煤质特征做过研究［4］。但是在沉积环境、聚煤规律研究方面还显不足。依据井田煤炭勘查钻孔资料，从含煤地层沉积特征入手，对曲江井田二叠系上统乐平组老山下亚段含煤地层沉积环境和聚煤规律进行深入分析研究，以期对该井田煤层气、页岩气、砂岩气等清洁能源的开发研究方面有一定的指导作用。

1 沉积特征

1.1 岩性特征

老山下亚段为井田主要含煤层段，厚度69～124 m，平均厚度90 m，为一海陆交互相、多旋回沉积，含煤1～4层，含煤系数3.1%，含可采煤层1层，可采厚度平均2.16 m，可采系数2.4%。下伏为官山段顶部中粒长石石英砂岩，上覆为老山中亚段含菊石的灰黑色泥岩。据勘探钻孔资料统计，该段细粒及中粒砂岩占15%、粉砂岩占52%、泥质岩类占26%、生物碎屑灰岩（钙质砂岩或钙质粉砂岩）占4%、煤层占3%。根据岩性、岩相、古生物、含煤性等特征，老山下亚段可分为两带：官山段顶界至B4底板为下带，厚度30 m，以粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及鲕状泥岩为主，局部夹细粒、中粒石英砂岩，含煤一层，编号为B3，不可采；B4底板至S1标志层（老山中亚段底界）为上带，厚度60 m，由细粒、中粒砂岩、粉砂岩、泥岩、生物碎屑灰岩（钙质砂岩）及煤层组成，含煤三层，编号为B4、B5、B6，其中B5、B6不可采，B4层位稳定，厚度0～4.50 m，平均厚度2.16 m，一般2～3 m，为全区主采煤层。B5层位稳定，厚度小，仅零星可采点。上带自上而下可分五个标志层，编号分别为：S1、S2、S3、S4、S5，其中S1、S2、S4为生物碎屑灰岩（钙质砂岩），S5为细砂岩及细砂岩与粉砂岩互层，S3为细粒、中粒砂岩。S2下伏B6煤，S4下伏B5煤，S5下伏B4煤。

1.2 古生物特征

下带产Pecopteris sp.、Taeni opteris sp.等植物化石；上带产腕足类和瓣鳃类动物化石。

1.3 层理及结核特征

下带含菱铁质鲕粒和星散状菱铁矿结核，发育槽状交错层理、缓波状层理及隐水平层理，上带含星散状云雾状黄铁矿和菱铁矿结核，发育水平层理、波状层理、缓波状层理、平行层理、板状层理、透镜状层理、脉状层理、槽状交错层理、低角度交错层理及潮汐层理。

1.4 沉积旋回和层序特征

下带发育一个不对称沉积旋回（Ⅰ），厚度30 m，反粒序，粒度由下往上由细变粗，即泥岩-粉砂岩-细砂岩；上带发育三个小旋回（Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3），均为不对称旋回，每个旋回厚度约20 m，反粒序，粒度从下往上由细变粗，即煤-泥岩-粉砂岩-细砂岩。

2 沉积环境分析

根据沉积特征，划分出井田老山下亚段沉积环境主要有4种：三角洲、潮坪-湖、潮道-湖、障壁岛-临滨沉积，如图1所示。

图1 曲江井田井检3孔老山下亚段沉积层序图

2.1 三角洲沉积

官山段顶界至B4煤底板之间的粉砂岩、粘土质粉砂岩、砂质泥岩、鲕状泥岩夹中细粒砂岩，含菱铁矿结核，具槽状交错层理、微波状层理及水平层理，含栉羊齿化石，反粒序，视电阻率呈倒松塔形，属于三角洲平原沼泽沉积，如图2所示。B3煤属于三角洲泥炭沼泽沉积。

图2 三角洲垂直层序图（曲江907孔B4-B3煤层）

2.2 障壁海岸沉积

B4全硫平均2.09%，为中高硫煤；灰分比值k=（SiO2+Al2O3）/(CaO+Fe2O3+MgO)=4.5，为 半 咸水［4］，两者均反映出B4煤为滨海泥炭沼泽沉积。B4顶板至B5之间以含半咸水相海豆芽（Lingula sp.）的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为特征，具水平层理，属湖沉积。S5细砂岩标志层厚度3～11.7 m，具潮汐层理、小型槽状交错层理、脉状层理及透镜状层理，波状层理，含星散状及薄层状黄铁矿，见生物扰动构造，产动植物化石碎片，属潮坪沉积。潮坪相可细分为砂坪、砂泥混合坪及泥坪微相，其视电阻率曲线呈小锯齿状，渐变式过渡，如图3所示。B5煤属坝后泥炭沼泽沉积。S4生物碎屑灰岩标志层厚度0.30～1.20 m，富含腕足类及瓣鳃类化石，视电阻率曲线呈突出指状，属冲越扇沉积。

图3 潮坪与潮汐沉积层序图（曲江3-3孔S3标志层）

S4标志层顶界至B6煤之间以产海豆芽的泥质粉砂岩、钙质泥岩、粉砂质泥岩为特征，具水平层理、缓波状层理，含菱铁矿结核，局部夹菱铁矿线粒，属湖沉积。S3砂岩标志层厚度7～12 m，分选较好，次磨圆，硅质胶结，具大型槽状、波状交错层理、脉状层理及透镜状层理，底部常见较明显的冲刷面，冲刷面上具泥质岩砾石（泥砾），砾石排列较混乱，无规律，顺层见云母片，视电阻率曲线呈小锯齿状的宽幅异常及不规则的松塔形；顶部渐变式、底部突变式，属潮道沉积，如图4所示。B6煤属坝后泥炭沼泽沉积。S2生物碎屑灰岩标志层厚度0.40～1.00 m，富产腕足类及瓣鳃类化石，视电阻率曲线呈突出指状，属冲积扇沉积，如图4所示。

图4 潮道-潟湖沉积层序图（曲江1.2002孔S2-S3标志层）

（3）障壁岛-临滨沉积

Ⅱ3旋回下部的粉砂岩及砂质粉砂岩，厚度6～10 m，具大型槽状、板状交错层理、低角度交错层理、波纹交错层理，含黄铁矿结核，产植物碎片化石，见动物化石，属临滨沉积。

Ⅱ3旋回上部的细粒石英砂岩夹石英粉砂岩薄层，厚度5～22 m，厚层状，分选及磨圆度较好，硅质胶结，水平层理、波状层理、低角度交错层理，富产动物化石，视电阻率曲线呈倒松塔形，渐变式接触，属障壁岛沉积，如图5所示。S1标志层厚度0.20～0.6 m，产腕足类及瓣鳃类化石，视电阻率曲线表现很强，属浅海沉积，如图5所示。

图5 障壁岛沉积层序图（曲江701孔S1-S2标志层）

3 聚煤规律

老山下亚段的聚煤作用主要发生在三角洲和障壁海岸成煤环境中。聚煤规律较明显，横向上，井田聚煤沉积作用强弱有差异，北东部较南西部聚煤条件好，造成B4煤层厚度由北东向南西逐渐变薄，如井田北东部2201孔B4厚度5.09 m；至中部1.200 1孔煤厚变薄为2.30 m到南西部904孔煤层变薄成0.54 m；垂向上，据成煤作用和海水进退规模和时期，井田聚煤可分为二个成煤期。

3.1 早期成煤

以三角洲环境成煤为主，发生在海退末期与海进初期的转折时期，海水进退规模小。在三角洲平原上，广泛发育浅水湖泊，B3、B4煤层的形成与浅水湖泊有关，聚煤作用主要发育在由湖泊淤浅而成的沼泽。由于沉积速度和基底的差异形成厚薄不一的煤层。B3煤成煤时沼泽基地不平，泥炭沼泽沉降速度不均匀，不利于泥炭堆积，因而造成B3煤厚度小、不可采。B4煤成煤时沼泽基地较平，泥炭沼泽发育稳定持续且沉降速度缓慢均匀，有利于泥炭堆积，在泥炭堆积过程中常有海水注入，因而形成的B4煤层厚度大，稳定，可采，为中灰中高硫煤。

3.2 晚期成煤

为障壁海岸成煤环境，发生在海平面上升期，海水频繁进入坝后的泥炭沼泽中，影响了沼泽中的泥炭堆积，特别是泥炭沼泽发育后期发生的大规模海侵，在破坏泥炭堆积层的同时，终止了泥炭沼泽的发育，不利于煤层的形成。该期沉积的B5、B6煤层厚度小，不稳定，不可采，其顶板均为海侵时沉积的生物碎屑灰岩。

4 结论

区内老山下亚段含煤地层的沉积环境为三角洲和障壁海岸成煤环境,其聚煤规律：横向上，由北东向南西聚煤沉积作用由强变弱，造成主采煤层B4煤层厚度由北东向南西逐渐变薄；垂向上，海退末期与海进初期的转折时期，海水进退规模小，地壳相对稳定,是聚煤最好的时期,沉积形成了主采煤层B4，海进中晚期，海水进出频繁且规模较大,地壳相对不稳定,不利于煤层的形成。老山下亚段是在先海退后海进的沉积环境中形成的，其含煤性与成煤前和成煤过程中盆地发育情况有关，也与随后海侵到来的时间及规模有关。