摘 要:通过对张家口北部地区分布的若干侏罗纪聚煤盆地的分布特征分析和地质构造研究。特别是对该区第四纪地貌特征的对比分析,认为中侏罗世早期聚煤盆地古地理与第四纪地形地貌特征具有继承性,对进一步运用地貌学找煤具有指导作用。
关键词:张家口北部;聚煤古地理;地貌特征
1 张家口北部地区含煤地层特征
张家口北部地区主要含煤地层为侏罗系中统下花园组,该组不整合于太古界或元古界,局部为侏罗系下统南大岭组火山岩之上。上覆地层是侏罗系中统后城组和第四系。
根据岩浆岩的分布看,该区虽在华力西期和燕山早期有花岗岩侵入,但由于发生时期较早,对含煤地层的保存影响不大。
2 张家口北部地区沉积盆地分布
张家口北部地区含煤地层属于典型的陆相沉积,在同一聚煤时期形成若干个独立的聚煤盆地。目前,张家口北部地区发现三个独立的聚煤盆地,即毛不拉井田、张纪煤矿、土城子煤矿。彼此相距15~20 km,均为中侏罗纪早期形成的聚煤盆地,主要含煤地层为侏罗系中下统毛不拉组。三个含煤区呈三角形分布,彼此相距15~20 km。从表面上看,三个聚煤区互不相干,但是从沉积基底基本上相同,煤系地层不整合于太古界变质岩上,含煤地层沉积特征基本相似,根据勘探资料上看,三个聚煤区含煤地层按岩性、岩相及含煤性等特征可划分为上、中、下三个岩性段。其上段和下段地层岩性较粗,以砾岩、含砾粗砂岩为主,夹粉砂岩和泥岩,局部夹薄煤层或煤线,中段地层岩性较细,由浅灰色粗、中粒砂岩及深灰色粉砂岩和泥岩组成,为主要含煤段。这些煤矿分布在第四系的沉积盆地边缘地段,继承了侏罗系沉积盆地陆缘沉积特征。根据交角构造成煤理论(秦金波,2009)得知,煤层赋存在隆起带相交处的沉降区,并保存下来。
①毛不拉井田。该井田于2006年底探明,可建一中型矿井。从平面上可以看出,毛不拉井田在沉积盆地的边缘。沿剖面线向东南方向,有元古界化德群地层出露和第四系地层的沉积。毛不拉井田主要可采煤层是5号煤,没有2、3号煤。5号煤煤的变化规律是由薄变厚,再由厚变薄至分叉尖灭(图1)。这充分证明了交角构造成煤理论,即:煤在隆起带的相交处的沉降区富集,且在沉积盆地次边缘处赋煤情况最好。
②张纪煤矿。位于康保县南部,于1998年建成,现隶属于冀中能源张矿集团。主要可采煤层为5号,东北方面煤层变厚且埋藏较浅,向西南方面埋藏较深,且煤层分叉变薄,直至尖灭。
③土城子煤矿。建于1973年,1979年开始投产。1988年进行土城子煤矿外围补勘。煤系地层显示了自北向南超覆,沉积中心位于北部,而聚煤中心位于东南部,北部煤层位于下部,南部煤层位于中、上部,这也显示了聚煤中心位于东南部,以及聚煤由北向南迁移的规律。符合交角构造成煤理论。
3 聚煤盆地古地理与第四纪地貌的关系
张纪煤矿从现在地貌可以看出煤在沉积盆地边缘地段聚集。沉积中心的白淖在张纪煤矿西侧,张纪煤矿的位置是现在沉积盆地白淖的边缘,张纪煤矿东侧,为隆起的基底地层,现在仍为剥蚀区(见图2)。
土城子煤矿在地貌上仍保留着煤在沉积盆地边缘地段聚集的现象。现在沉积中心大盐淖在土城子煤矿北侧,土城子煤矿现在所在的位置,是现在沉积盆地小盐淖的边缘;土城子煤矿南侧为隆起的基底地层,为现代剥蚀区(见图3)。
这种现在地貌形态上的剥蚀区——煤(沉积盆地边缘地段)——沉积中心的组合,恰恰印证了煤在沉积盆地边缘地段富集这一现象。且与聚煤盆地古地理特征呈现一致性。
4 构造分析
张家口北部侏罗纪聚煤盆地大地构造位于中朝准地台内蒙台背斜土城子台拱的四级构造单元—土城子台凹。土城子凹陷形成于燕山运动,进入中生代阶段张家口地区处于大陆环境,除三迭缺失外,其它各时期均属于内陆河流,湖泊相沉积并伴随由弱—强—弱,及中基性—中性—酸性—中性的火山活动。这一阶段构造变动的特点是以断裂及局部升降,局部褶皱为主,形成一系列断陷和继承性拗陷盆地,沉积了较厚的陆相碎屑岩—火山建造。该地区早侏罗世开始是陆屑沉积,随后是中基—中性火山活动,中下侏罗世开始拗陷,在接受拗陷周围的陆缘碎屑沉积的同时,沉积了若干个聚煤盆地,逐步形成了含煤建造,从京西及滦平中下侏罗统实测剖面看,下花园组与下伏的南大岭组为平行不整合接触关系,与上覆后城组为平行不整合或整合接触关系。同此可推,早侏罗世未没有较大的升降运动。中侏罗世开始是漂流相粗屑沉积建造,基本上与各中下侏罗世的含煤密切相伴产出。根据区域地层可知,尚义赤城深断裂以北没有髫髻山组火山碎屑岩沉积。说明该地区中、晚侏罗世没有受到较大的火山运动。随后,进入喜山期张家口北部地区没有大的火山岩浸入,仅局部有喷出岩,且与下伏地层多呈平行不整合接触。
5 结 语
根据分析可知张家口西北第四系沉积盆地,继承中生代侏罗纪聚煤盆沉积特征,第四系沉积盆地中仍了保持了剥蚀区(古陆)→中间过度区(煤)→沉积区(淖)的组合特征。这一特征,可作为找煤一个重要标志。对运用地貌学找煤具有重要的借鉴意义。
参考文献:
[1] 秦金波.张家口北部侏罗纪聚煤规律及资源预测[J].地质学报,2009,(5).
[2] 陈顺,赵西蓉.张家口地区侏罗纪含煤地层的时代归属[J].煤田地质与勘探,1988,(5).
[3] 范和平.河北康保侏罗纪含煤地层[J].中国煤田地质,1989,(2).
[4] 周翔,刘玉英,王敏龙.地貌学及第四纪地质学基础[M].北京:北京地质出版社,2010.