湖南省新宁县马头桥矿区聚煤规律及控煤因素分析

[摘要]马头桥矿区位于新宁县城北直线距离45km，行政区划隶属新宁县马头桥乡管辖。煤炭资源量较丰富，是一个具有远景发展的含煤矿区。根据该区已有的勘探资料，研究其含煤地层的分布、含煤性及聚煤作用，并对其含煤岩系的沉积旋回结构及可采煤层的分布状况进行了分析。

[关键字]含煤地层　控煤因素　聚煤作用　沉积旋回　沉积环境

[中图分类号]　TQ536

[文献码]　B

[文章编号]　1000-405X（2012）-10-11-2

马头桥煤矿区位于新宁县城北直线距离45km，行政区划隶属新宁县马头桥乡管辖。地理坐标为：东经110°58′30″～110°59′45″，北纬26°47′15″～26°47′45″。是湖南涟邵煤田南部一个独立的煤矿区，该矿区煤炭资源较为丰富，现为缺煤的湖南邵阳市的重要煤炭工业基地之一，是一个具有远景发展的煤矿区。

1　地质概况

1.1　区域构造

本区属湖南涟邵煤田南段，大地构造单元属湘中加里东印支穿插褶皱带中的邵阳凹陷区，区内分布一系列近南北向的含煤向斜和背斜，及背、向斜受挤压和张拉作用形成的一系列近南北走向的正、逆断层，区内出露的主要地层为中泥盆统至下三叠统，在褶皱构造中向斜开阔、完整，有利于含煤地层的保存，两翼多对称；背斜部位常被走向断裂所破坏，这些断裂一般属压扭性断裂。

1.2　矿区构造

马头桥煤矿区位于涟邵煤田南段邵阳凹陷区的新宁南北向构造带中，在邓家铺向斜和马头桥向斜之间的马头桥复式背斜之中，由于背斜较平缓，有波状起伏，在背斜之上残留有下石炭统测水组含煤岩系。北部煤层赋存较浅，大部分都在+400m以上，煤层不连续。南部煤层赋存相对较好，呈一轴向南北的西翼断失的不完整小向斜（长铺头向斜）。断层发育有5条，其中F2、F3断层出露于地表，F6、F7、F8断层为盲断层。F2断层是矿区内规模最大的断层，走向呈南北向，区内出露长度达5km，倾向东，倾角60°左右，性质为正断层，铅直地层断距大于100m。

1.3　地层

区内出露地层由新至老依次为：第四系（Q）、石炭系中上统壶天群（C2+3）、石炭系下统梓门桥组（C1z）、测水组（C1c）和石磴子组（C1s），现自新至老分述如下：

（1）第四系（Q）　残坡积物，由黄褐色粘土、亚粘土及其它岩石碎块组成，厚度0～15.05m，厚约5m。

（2）石炭系中上统壶天群（C2+3）　主要出露在矿区西部，上部为灰、浅灰色、厚～巨厚层状石灰岩夹白云质灰岩，中部为浅灰、灰白色厚～巨厚层状白云质灰岩、白云岩夹灰岩，下部为浅灰、灰白色肉红色厚至巨厚层石灰岩。产蜒蝌类化石，厚约600m。

（3）石炭系下统梓门桥组（C1z）

出露在矿区南部，上部为灰～深灰色、中～厚层状含泥灰岩；中部为深灰色中厚层状含泥灰岩、泥质灰岩，产动物化石，下部为深灰色泥质灰岩夹钙质泥岩、粉砂岩，产珊瑚等动物化石，厚约160m。

（4）石炭系下统测水组（C1c）为含煤地层，主要由泥岩、煤、细砂岩和石英砂岩、泥质灰岩、含泥灰岩及少量砾岩等组成，含细鲕粒及菱铁矿结核，含煤4层，由上至下依次命名为1、3、5、6煤层。测水组岩石组成以泥质岩（占25　%　～60　%　）、砂岩、粉砂岩（占20　%～50　%　）为主，　泥质灰岩、含泥灰岩（占5　%～20　%），　煤层（1%～4%）。含煤地层自下向上粒度变化总的趋势是细～粗～细：1、2　亚段以

（5）石炭系下统石磴子组（C1s）主要由含泥灰岩组成，灰～深灰色，中厚～厚层状，细晶质结构，含方解石脉，中夹石灰岩及泥质灰岩，产丰富的腕足类、腹足类等动物化石，厚度不详。

2　煤层特征

2.1　煤系地层含煤性

矿区含煤地层为测水组，共含煤5层，由上而下为上煤、1、3、5、6煤层。其中3、5煤层全区发育，5煤层为主要可采煤层，3煤层为局部可采煤层，1、6煤层不可采，上煤多为煤线。

从含煤性与岩比关系分析，　发育较好的3　煤层、5煤层含煤段砂岩与泥岩比为32%～45%，其他煤层含煤段砂岩与泥岩比为16%～27%，从而不难看出岩性太粗（以河床相为主）岩相太细（以湖相为主）都不利于成煤，介于两者之间则含煤性较好。从测水组含煤性与含煤地层厚度分析，随着含煤地层厚度的增加，而煤厚也增加，反之减少。

2.2　煤层分布特征

测水组为含煤地层，共含煤5层，由上而下为上煤、1、3、5、6煤层。其中3、5煤层全区发育，5煤层为主要可采煤层，3煤层为局部可采煤层，1、6煤层均不可采，上煤多为煤线。北部煤层赋存较浅，大部分都在+400m以上，煤层不连续，南部煤层赋存相对较好，稳定。

3　含煤地层沉积环境及旋回特征

积环境和相的分析通过野外露头研究、岩芯观察与描述和测井曲线类型等方法进行。石磴子组沉积末期矿区发生大规模海退，　在测水组沉积初期，　在整个矿区形成了泻湖海湾环境，　沉积了Chondrites痕迹化石的粉砂岩和泥岩，发育成泥炭沼泽，　形成了不稳定分布的6煤；随着沉积物不断注人充填到泻湖中以及持续的海退，　矿区最终演化成大面积的泥炭沼泽，　当时气候温暖潮湿，　成煤植物广泛发育，　从而发生大规模的聚煤作用，　形成了全区稳定分布的5煤层；5煤层形成之后，　矿区又发生海侵，　海水主要以潮道形式注入到矿区，形成潮坪，随后的海退潮坪发育成泥炭沼泽，　形成全区稳定分布的3煤层；3煤层形成之后，　新的海侵使矿区重新发育为泻湖，　这一次海平面快速抬升且幅度较小，有泥炭沼泽发育，　但存在时间短，形成不稳定和较薄的1煤。在上段沉积初期，　整个矿区重新开始了大幅度海平面上升和大规模海侵，　在矿区形成了测水组上段底部砂岩障壁砂坝和海侵潮汐水道沉积组合，　在邵阳市武岗、隆回、洞口一带则形成滨外碳酸盐陆棚沉积。测水组上段底部砂岩在矿区都有分布，　尽管其厚度有变化，　但其层位稳定，　因此被用作测水组上、下段的分界，这一界面常将下伏的泻湖沉积和上覆的陆棚沉积截然分开，测水组上段底部砂岩作为一次海侵地质事件沉积，　为整个矿区的测水组上、下段的划分和对比提供了可靠依据。在测水组沉积末期，　由于海平面变化和气候变化双重因素的影响，　发育了碳酸盐岩和碎屑岩垂向上交替的层序。测水组顶部局部出现的砂质鲡粒灰岩是干燥气候下的障壁浅滩或入潮口环境的产物。最顶部的紫红色泥岩是干燥气候下的水体较浅的泻湖沉积。

4　聚煤作用

矿区测水组聚煤作用可分为三个主要聚煤期，第一个聚煤期为石磴子期末，　本区由陆棚泻湖变为陆源碎屑海岸沉积环境，　从咸水向半咸水变化。陆屑由东北方向进人盆地，　在潮汐流、沿岸流及波浪作用下，形成砂质浅滩，　它与古隆起组成了东北向障壁岛，　并形成闭塞极浅水泻湖。后来进一步海退，泻湖逐渐淤浅形成沼泽与泥炭沼泽，5煤聚积期时间较短，故矿区内的5煤层较薄；第二个聚煤期为5煤堆积后，　全面潮坪化，　逐渐泥炭沼泽化形成了3煤。新的海侵使矿区重新发育为泻湖，泻湖逐渐淤浅形成沼泽与泥炭沼泽，但存在时间短，形成不稳定和较薄的1煤。第三个聚煤期为矿区转为海浸，形成海进型障壁沙坝，大型潮道发育，随后发生过短暂的海退，区内存在障壁坝，初期在坝后潮坪上发育有局部泥炭沼泽，　形成以上煤为代表的极薄煤层（煤线）。

5　控煤因素分析

5.1　沉积环境的控煤作用

泻湖淤浅形成的泥炭沼泽化成煤，形成了较稳定的5煤层及不稳定的3煤层，两煤层为区内主要可采煤层及局部可采煤层，其顶底板都发育了较厚的砂体。矿区内的3、5煤层是在流水氧化泥炭沼泽环境中形成，半镜质组含量高，　灰分较高。

5.2　古地理演化与聚煤作用

石瞪子期末，　本区由陆棚泻湖变为陆源碎屑海岸沉积环境，　从咸水向半咸水变化。陆屑由东北方向进人盆地，在潮汐流、沿岸流及波浪作用下，形成闭塞极浅水泻湖。后来进一步海退，早期泻湖逐渐淤浅，　成为低能潮坪，　并在潮坪基础上形成沼泽与泥炭沼泽，5煤主要聚积在泥炭沼泽中；5煤堆积后，　全面潮坪化、泻湖化、泥炭沼泽化后形成了3、1煤，这期间高能潮坪上潮道比较发育，聚煤时间短，　因此，　3煤分布面积虽较5煤广　，但稳定性差；1煤多为煤线或极薄煤层；随后转为海浸，矿区形成海进型障壁沙坝，潮道发育，形成了矿区内测水组最粗的沉积"分段砂岩"，随后　发生过短暂的海退，出现障壁沙坝，因大量地表水或雨水注人，障壁沙坝水体淡化，在坝后潮坪上发育有局部泥炭沼泽，形成以上煤为代表的不可采煤层后本区沦为滨海。

5.3　古气候的控煤作用

3、5　煤层沉积时，本区温暖潮湿的气候，有利于植物生长，为煤层的堆积提供充分的物质条件，由于长时间的保持适宜的气候条件，长期稳定发育的泥炭沼泽环境，从而形成了较厚、可采的煤层。总之，古构造、古地理环境、补偿条件、覆水条件等诸多综合因素，是形成优质可采煤层的先提条件，其形成过程是复杂的，多样的，是多种因素在时间上及空间上长期稳定综合作用的结果。

参考文献

[1]　湖南省煤田地质局第二勘探队.湖南省新宁县马头桥矿区详查勘探地质报告（详查）[R].湖南株洲：湖南省煤田地质局，2012.

[2]　杨立祥、冯学苏.　湘中测水组障壁_潮坪_泻湖沉积和聚煤作用[M].中国煤田地质，1991.

[3]　邵龙义等.　湘中下石炭统测水组沉积层序及幕式聚煤作用[M].地质评论，1992.