新安煤田位于河南省洛阳新安县境内, 属于华北晚古生代含煤岩系、豫西北渑池—确山凹陷的西北部, 煤炭资源丰富。据研究区的岩芯、测井曲线、平面形态及分布等特征, 结合区域资料, 研究区石炭-二叠纪沉积体系主要有潮坪沉积体系、三角洲沉积体系、河流沉积体系、洪水-漫湖沉积体系。
1 潮坪沉积体系
潮坪主要出现在低波能和中—大潮差的沿海地带, 如障壁岛后、泻湖、海湾、潮控三角洲以及海底地形极为平缓且海水极浅时, 因海浪与海底产生强烈的摩擦作用, 其能量消耗殆尽的滨海环境。研究区晚石炭含煤岩系处于华北陆表海, 临近秦岭—大别山古陆的滨海平原环境, 地势平坦, 含煤岩系的形成主要受潮水的控制。
(1) 潮道。
岩性一般为中、细粒砂岩, 具底冲刷, 含泥、砾, 由下向上由粗变细, 厚度由厚变薄, 顶部为泥质沉积, 并常为薄的泥炭层沉积, 层理类型有大型槽状、双向交错层理—小型槽状、脉状和爬升层理。
(2) 砂、泥混合坪。
见于太原组下部, 因地势平缓, 低能的水动力状况, 潮流活动强度也较弱。退积后出露水面呈现暴露环境, 沉积物以床沙载荷和悬浮载荷交替出现为特征, 主要的沉积物以细粒的粉砂岩和泥岩交替出现为特征, 发育有脉状层理、透镜状层理、缓坡状层理及互层层理, 在研究区以互层层理和透镜状层理为常见。
(3) 泥坪。
在研究区见于太原组上部, 沉积物以细粒的泥岩为主, 其次为粉砂岩, 由于气候条件适宜, 发育有沼泽相沉积。
本区潮坪沉积组合中, 潮道充填由正向变化的成因单元组成, 底部为冲刷面, 发育槽状及双向交错层理, 向上发育砂泥混合坪, 以粉砂和泥质沉积互层为主, 发育互层层理、透镜状层理及波状层理, 在之上发育沼泽及泥炭沼泽相。
2 三角洲沉积体系
依据在研究区识别出的三角洲沉积特征及成因相构成, 主要发育有陆表海浅水三角洲和河控湖泊三角洲两种基本类型。
(1) 河控浅水三角洲及特征。
在这类三角洲环境中, 三角洲平原的分流河道, 淹没分流河道间地区, 退积时海水退去, 在分流河道间地区形成潮坪环境, 因此在潮坪上布满潮道 (潮溪、潮渠和潮沟) 、沼泽等, 三角洲前缘砂体也被潮汐流改造成潮汐砂脊, 其内部具有双向交错层理及其它潮汐标志。
分流河道相:在研究区的山西组最为发育很多期分流河道砂体叠置在一起;底部常为含泥砾的中粒砂岩, 发育交错层理、波状层理。分流河道沉积组合的顶部为泛滥平原沉积环境的粉砂岩、泥岩沉积。
天然堤坝相:侧向搬运作用形成天然堤, 形成小型板状斜层理和爬升层理, 垂向加积形成灰绿色泥岩。岩性主要为灰—灰绿色粉砂岩、泥岩组成, 由于天然堤沉积物较薄, 在自然电位上为低幅的钟形、指形曲线。
决口扇相:主要岩性以细粒和粉砂质为主, 沉积序列下部为小型板状交错层理, 上部为水平层理, 含泥砾和植物碎片, 砂岩层常见冲刷, 也有呈突变的接触关系, 为向上变细的准层序。
分流间泛滥平原相:主要为具水平纹理的粉砂岩、泥岩组成, 有时见植物根及生物钻孔构造, 自然电位多呈平直的基线。
分流间沼泽和泥炭沼泽相:主要由含有机质的深灰色、黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成, 含植物的根茎化石, 偶可见到洪水期带入的细粒及粉砂质沉积。
(2) 湖泊三角洲。
在本区湖泊三角洲也具有特征的三带 (层) 结构, 在平面分布上从岸上到湖心依次出现三角平原带、三角洲前缘带和前三角洲。
三角洲平原带:以分流河道沉积和河道间的漫滩沉积为特征, 以砂和粉砂沉积为主, 含少量砾石和泥砾。细分为分流河道天然堤、决口扇、牛轭湖及废弃河道等地貌, 分流间平原地带因离湖近, 地下水较多, 易于植物生长, 故沼泽和泥炭沼泽相发育, 易形成炭质泥岩层或煤层。
三角洲前缘带:处于河口以下滨—浅湖缓坡带, 从河口向湖心方向出现水下分流河道、河口砂坝和席状砂。
水下分流河道:是三角洲平原上分流河道相湖内的延伸, 河流作用越强, 河流延长越远, 呈条带状垂直岸线分布, 岩性剖面为多层正韵律砂层叠合形成的叠合砂岩, 测井曲线为箱形和钟形。
河口坝:是三角洲中最具特色的砂体, 它出现于分流河道入湖的河口处, 在横向剖面上 (垂直流向) 呈不对称的透镜体, 向河口一端多、物质粗, 为坝砂的全体。河口坝由于湖浪的簸选形成反粒序的厚层状块状砂层。
前三角洲:在河口坝前端分布的是分布较广、厚度薄、粒度细的席状砂坝和泥质沉积, 即三角洲前缘的前方常为暗色泥岩或席状砂体。
3 河流的沉积体系
在研究区石炭—二叠系沉积后期, 上石盒子组和石千峰组, 河流沉积体系广泛发育, 研究区由于毗邻秦岭—大别山古陆, 地形坡降大, 辫状河沉积发育。可划分为分流河道底部沉积相, 河道砂坝相和泛滥平原相。
分流河道底部沉积相:在河道的底部发育滞留砾石, 覆盖在下覆冲刷面上, 之上为底负载形式搬运的砂层, 发育大型槽状、板状交错层理。
河道砂坝沉积相:为分隔河道的砂体、心滩, 低水位时出露于水面之上, 水进和高水位被洪水所淹没, 主要由中—细砂岩组成, 发育小型槽状层理、交错层理。
洪泛平原沉积相:洪泛平原沉积物主要为洪水淤积的粉砂和粘土, 水平纹理, 可发育泥炭层。
4 洪水—漫湖沉积
在研究区, 洪水—漫湖沉积主要发育于上石盒子组, 湖盆地形平坦, 气候干旱或半干旱, 不断有近缘阵发性的洪水注入湖中, 形成类似于供给水道—远岸浊积扇砂体。
水道沉积:水道沉积为季节性洪水流入湖泊后, 所形成的限制性水流沉积, 主要为具内碎屑砂岩相, 具底冲刷构造, 含泥质包体和岩砾, 显示递变层理, 向上粒度变细, 小型槽状交错层理, 测井曲线呈箱形或钟形。
漫湖沉积:是洪水的限制性水流转为非限制性水流后向四处漫溢而形成的, 常为粉砂和泥质沉积, 有时可形成席状砂体, 通常洪水漫溢沉积的砂质沉积物与洪水间歇正常湖泊沉积, 构成互相叠置的垂向序列。
5 结语
研究区石炭二叠纪地层从下到上经历了潮坪沉积体系、三角洲沉积体系、河流沉积体系、洪水-漫湖沉积体系, 证明了研究所处的陆表海盆地从发生、发展到消亡的盆地充填演化, 在海域由扩大到逐渐退缩的总过程中, 形成了石炭二叠纪含煤岩系, 含煤岩系的形成与基准面升降引起的海水进退有着密切的关系, 煤层多形成于滨海平原及三角洲环境, 聚煤作用随着海水的进退发生同步迁移。
摘要：本文通过研究区的岩芯、测井曲线、平面形态及分布等特征, 结合区域资料, 研究区石炭二叠纪地层从下到上经历了潮坪沉积体系、三角洲沉积体系、河流沉积体系、洪水-漫湖沉积体系, 证明了研究所处的陆表海盆地从发生、发展到消亡的盆地充填演化。
关键词：新安煤田,沉积相,沉积体系