紅陽煤田的巖煤層對比

　　紅陽煤田是遼寧省重要的煤產地之一，其含煤地層為古生界石炭系太原組和二疊系山西組，石炭系上統太原組(C3t)，煤系地層厚度85m左右，是紅陽煤田中的主要含煤地層。煤層編號7-14，其中下部的12、13號煤層為全區主要可采層。山西組(P1sh)，厚度1lOm左右，含煤7層，編號1-7號，其中3、7號煤層可采。該煤系沉積穩定，標志層明顯，易于辨認及對比，巖性、巖相變化有一定規律可循，具有比較明顯的旋回結構，煤層層位在旋回上有一定的分布規律，隸屬為一套海陸交互相濱海平原型沉積。

　　紅陽煤田勘探始于上世紀六十年代，經過幾十年的勘探和礦井實踐，該區先后建成了紅菱煤礦、林盛煤礦、西馬煤礦和紅陽三礦等大型礦井。筆者根據多年來勘探、礦井調查，歸納整理，認為采用巖相旋回法、標志層法等進行綜合對比，對煤礦生產具有很好的指導意義。

　　該煤田隸屬于華北石炭二疊紀含煤建造大型凹陷內，其含煤地層具典型的海陸交替特征，是濱海平原型沉積產物。紅陽煤田含煤地層具有以下特點：煤層層數多而且較薄，各煤層厚度、層間距變化甚小，結構單一或簡單。標志層發育，不僅層數多，而且穩定．好辨認，易于對比。含動物化石的海相泥巖數層，粘土層一般見于煤層底板，在近煤層處可見到菱鐵礦和黃鐵礦結核。其巖性由各種粒度的砂巖、粉砂巖、泥質巖、炭頁等組成。一般呈現灰色、灰白色、灰黑色、黑色等顏色。含煤地層的特點及巖性巖相旋回柱狀圖上顯示的沉積關系，說明該含煤建造為海陸交互相沉積。

　　中石炭世是本區晚古生界聚煤作用的序幕，該煤系建造于中石炭濱海平原之上，繼承了前古地理地勢，使之在大范圍內普遍接受了石炭二疊紀含煤建造沉積。在整個含煤建造期間，由于地殼小幅度的頻繁顫動，造成海水時進時退，沉積物時而為海相，時而為陸相，使該含煤建造為海陸交互相沉積。由于當時古地理、古氣候適宜古植物大量茂盛生長，植物遺體迅速保藏，變為泥炭沼澤環境，促進了成煤作用。但煤層薄而層數多，主要原因在于發育的泥炭沼澤極易遭到海水的淹沒、侵蝕。說明地殼頻繁的小幅度振蕩雖對于泥炭沼澤環境有利，但對于煤層厚度不利，常為薄煤層，有時還被沖蝕。之所以含煤建造于海濱地形比較平坦，聚煤作用常是在大面積內同時發生或間斷，這就使聚煤作用在同一平坦地勢上，在同一時間里發生、發展或終止。

　　1 巖相旋回法

　　石炭二疊紀含煤建造是一個海退型剖面．是一個從海相逐漸變為陸相的過程(圖1)太原組多以海相為主，其次為過渡相、陸相，而山西組則以陸相為主，時而為海相。從下而上整個剖面反應出了下部海相沉積多而厚，上部陸相多而厚．海相沉積明顯漸少。也就是逐漸由淺海相到過渡相．然后過渡為陸相沉積，最后，被紅色建造所代替。

　　從含煤地層巖相一旋回柱狀上可以看到，該地層一般由18個小旋回組成．分三個階段加以敘述。

　　①上升階段。包括4個旋回，4層煤(11-14號煤)，屬過渡相的沙洲、瀉湖相、沼澤相沉積物。其中12、13號煤層為全區可采煤層，出現在2旋回頂部，至3旋回結束。12號煤層頂板為海相泥巖，為厚層狀，含大量動物化石，菱鐵礦、黃鐵礦結核。13煤底板是耐火粘土，為塊狀，具鮞狀、灰色，見大量根莖化石，為瀉湖相沉積。在初始階段植物化石少見，可認為是濱海過渡相；底部以砂巖為主，上為泥巖、粉砂巖，巖性由粗到細，反映出水由淺到深的過程，層理一般見波狀、塊狀、水平層理。

　　② 相對穩定階段。包括太原組上部、山西組中下部，含8個煤層(3-1O號煤)，旋回有1O段為5-14號，這一段在旋回、巖相上是復雜的。由于這時地殼活動有所加強，不論在幅度上和運動頻率都與前不同，時而為海相，時而為陸相。巖性差異也較大，各類沉積都有，不僅有陸相的各種不同顆粒的砂巖、泥巖和粘土巖，而且還有厚層的海相泥巖。如4、8煤頂板含有豐富的動物化石，7煤頂板灰黑色泥巖也很厚．所含化石有時為植物碎片，時為動物化石，為瀉湖相之產物。說明在此階段，由于地殼幅度加強和活動頻繁，旋回～巖性復雜、多樣化。

　　③下降階段。完全由陸相沉積組成。由15- 18旋回組成，共含有1-2號煤層，煤層較薄，有時僅有層位，有時甚至被河流相所代替，故此本階段以河流相為主，次為河漫灘相、沼澤相、湖泊相。巖性主要以砂巖為主，具有交錯層理、波狀層理。也具有含粘土質粉砂巖、泥巖。

　　綜上，三個階段雖特點各異，但總的趨勢是地殼不斷上升，海水逐漸后退，最后完全為陸相所代替。3、7、12、l3號煤是本區主要可采層．各煤層沉積環境受三個階段所控制。如3、7號煤層位于相對穩定階段第8旋回和13旋回頂部。兩煤組都是由過渡相向陸相遷移時所形成泥炭沼澤相，后又被湖泊相沉積所覆蓋。由此可知，優越的聚煤條件是過渡相與陸相的交界地帶。12、13號煤層底板和頂板都可能為瀉湖相沉積，上下都為海相。

　　2 標志層法

　　本區含有三層區域性的標志層，即4、8、12號煤層的海相泥巖頂板，均有明顯差異，即其巖層厚度、動物化石種類、個體大小、含量及黃鐵礦結核分布情況等各不相同。

　　①4號煤層頂板。位于山西組上部，黑色致密無層理，貝殼狀斷口，含石燕、海百合莖、珊瑚等化石．通常厚5.0m，頂界距3號煤層平均厚5.Om，是3煤、4煤的對比依據。

　　②8號煤層頂板。位于太原組頂部，黑色致密無層理，含菱鐵礦結核，含腕足類、腹足類海相動物化石，化石個體較大。平均厚10m，為8煤的對比依據。

　　③12號煤層頂板。黑色致密含大量菱鐵礦、黃鐵礦結核，貝殼狀或參差狀斷口，含海相動物化石：腕足類，石燕、長身貝，腹足類螺以及海百合莖、珊瑚等。平均厚度11.5m，是12煤的對比依據。

　　④D層粘土巖。位于太原組底部，灰褐色，具有菱鐵礦結核，巖性局部變粗為粘土質粉砂巖，含大量植物根部化石，厚O．5～5．Om，是13號煤層的對比依據。

　　上述明顯標志層，為煤層對比提供了可靠的依據。另外各煤層之間也存在一些局部發育，厚度較小的標志層。如2號煤層上部鮞狀含粘土質粉砂巖；3號煤層頂板具稿狀層理之細砂巖；6煤之一含白云母片灰色砂巖，6煤之二底板灰色具鮞狀結構之(C層)粘土巖；7號煤層頂板黑色泥巖；山西組底砂巖，粘土質膠結；9號煤層頂板泥巖，黑色含菱鐵礦結核及海相動物化石，厚1.0m；10號煤層頂板含瘤狀黃鐵礦及腹足類螺化石，厚4.Om：11號煤層底板灰色中粒砂巖等。

　　綜上所述十余層段標志層，在本區沉積穩定，巖性特征明顯，厚度變化小，普遍存在，好辨認，易對比，是地質人員現場指導必不可少的有利助手．是預報見煤的重要依據，對礦井地質生產具有指導意義。

　　3 測井曲線對比法

　　本區煤層特征為中、高阻，視電阻率、側向電阻率曲線呈中高峰反映；低密度，人工伽馬曲線呈高峰值反映；低伽馬，自然伽馬曲線呈低幅值反映。

　　①7煤。一般分為三個分層，上分層為獨立的單一煤層，下部為兩個緊密相連能合層的較厚煤層，且上薄下厚。這兩個煤層間夾有碳質泥巖或泥巖。上下圍巖多為較細的泥巖或砂巖。電阻率、人工伽馬曲線為高峰值，反映明顯。全區可見，是全區物性標志層之一(圖2)。

　　②12煤。由12 和12 兩個分煤層組成，夾矸為低阻泥巖。煤層及夾矸厚度變化不大，煤層頂板為海相泥巖，有lore左右，電阻率曲線是帶有小鋸齒狀的平直段。底板為粉、細砂巖。電阻率曲線呈中高阻反映，一般情況下，12 煤層阻值高于12 煤層阻值(見圖3)。

　　③13煤。在12 煤層下部，以1～2m左右砂巖為標志，多為含有薄夾矸的兩個分層，電阻率曲線值高于整個12煤層(圖3)。

　　本煤田采用多手段進行煤巖層對比，通過分析含煤建造巖相的共生組合規律和煤層對比，對于判斷建造中各類巖相出現的層位和分布地帶、確定煤層層位及空間變化規律具有重要意義。