红阳煤田的岩煤层对比

红阳煤田是辽宁省重要的煤产地之一,其含煤地层为古生界石炭系太原组和二叠系山西组,石炭系上统太原组(C3t)，煤系地层厚度85m左右,是红阳煤田中的主要含煤地层。

红阳煤田是辽宁省重要的煤产地之一，其含煤地层为古生界石炭系太原组和二叠系山西组，石炭系上统太原组(C3t)，煤系地层厚度85m左右，是红阳煤田中的主要含煤地层。煤层编号7-14，其中下部的12、13号煤层为全区主要可采层。山西组(P1sh)，厚度1lOm左右，含煤7层，编号1-7号，其中3、7号煤层可采。该煤系沉积稳定，标志层明显，易于辨认及对比，岩性、岩相变化有一定规律可循，具有比较明显的旋回结构，煤层层位在旋回上有一定的分布规律，隶属为一套海陆交互相滨海平原型沉积。

红阳煤田勘探始于上世纪六十年代，经过几十年的勘探和矿井实践，该区先后建成了红菱煤矿、林盛煤矿、西马煤矿和红阳三矿等大型矿井。笔者根据多年来勘探、矿井调查，归纳整理，认为采用岩相旋回法、标志层法等进行综合对比，对煤矿生产具有很好的指导意义。

该煤田隶属于华北石炭二叠纪含煤建造大型凹陷内，其含煤地层具典型的海陆交替特征，是滨海平原型沉积产物。红阳煤田含煤地层具有以下特点：煤层层数多而且较薄，各煤层厚度、层间距变化甚小，结构单一或简单。标志层发育，不仅层数多，而且稳定.好辨认，易于对比。含动物化石的海相泥岩数层，粘土层一般见于煤层底板，在近煤层处可见到菱铁矿和黄铁矿结核。其岩性由各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥质岩、炭页等组成。一般呈现灰色、灰白色、灰黑色、黑色等颜色。含煤地层的特点及岩性岩相旋回柱状图上显示的沉积关系，说明该含煤建造为海陆交互相沉积。

中石炭世是本区晚古生界聚煤作用的序幕，该煤系建造于中石炭滨海平原之上，继承了前古地理地势，使之在大范围内普遍接受了石炭二叠纪含煤建造沉积。在整个含煤建造期间，由于地壳小幅度的频繁颤动，造成海水时进时退，沉积物时而为海相，时而为陆相，使该含煤建造为海陆交互相沉积。由于当时古地理、古气候适宜古植物大量茂盛生长，植物遗体迅速保藏，变为泥炭沼泽环境，促进了成煤作用。但煤层薄而层数多，主要原因在于发育的泥炭沼泽极易遭到海水的淹没、侵蚀。说明地壳频繁的小幅度振荡虽对于泥炭沼泽环境有利，但对于煤层厚度不利，常为薄煤层，有时还被冲蚀。之所以含煤建造于海滨地形比较平坦，聚煤作用常是在大面积内同时发生或间断，这就使聚煤作用在同一平坦地势上，在同一时间里发生、发展或终止。

1 岩相旋回法

石炭二叠纪含煤建造是一个海退型剖面.是一个从海相逐渐变为陆相的过程(图1)太原组多以海相为主，其次为过渡相、陆相，而山西组则以陆相为主，时而为海相。从下而上整个剖面反应出了下部海相沉积多而厚，上部陆相多而厚.海相沉积明显渐少。也就是逐渐由浅海相到过渡相.然后过渡为陆相沉积，最后，被红色建造所代替。

从含煤地层岩相一旋回柱状上可以看到，该地层一般由18个小旋回组成.分三个阶段加以叙述。

①上升阶段。包括4个旋回，4层煤(11-14号煤)，属过渡相的沙洲、泻湖相、沼泽相沉积物。其中12、13号煤层为全区可采煤层，出现在2旋回顶部，至3旋回结束。12号煤层顶板为海相泥岩，为厚层状，含大量动物化石，菱铁矿、黄铁矿结核。13煤底板是耐火粘土，为块状，具鲕状、灰色，见大量根茎化石，为泻湖相沉积。在初始阶段植物化石少见，可认为是滨海过渡相;底部以砂岩为主，上为泥岩、粉砂岩，岩性由粗到细，反映出水由浅到深的过程，层理一般见波状、块状、水平层理。

② 相对稳定阶段。包括太原组上部、山西组中下部，含8个煤层(3-1O号煤)，旋回有1O段为5-14号，这一段在旋回、岩相上是复杂的。由于这时地壳活动有所加强，不论在幅度上和运动频率都与前不同，时而为海相，时而为陆相。岩性差异也较大，各类沉积都有，不仅有陆相的各种不同颗粒的砂岩、泥岩和粘土岩，而且还有厚层的海相泥岩。如4、8煤顶板含有丰富的动物化石，7煤顶板灰黑色泥岩也很厚.所含化石有时为植物碎片，时为动物化石，为泻湖相之产物。说明在此阶段，由于地壳幅度加强和活动频繁，旋回～岩性复杂、多样化。

③下降阶段。完全由陆相沉积组成。由15- 18旋回组成，共含有1-2号煤层，煤层较薄，有时仅有层位，有时甚至被河流相所代替，故此本阶段以河流相为主，次为河漫滩相、沼泽相、湖泊相。岩性主要以砂岩为主，具有交错层理、波状层理。也具有含粘土质粉砂岩、泥岩。

综上，三个阶段虽特点各异，但总的趋势是地壳不断上升，海水逐渐后退，最后完全为陆相所代替。3、7、12、l3号煤是本区主要可采层.各煤层沉积环境受三个阶段所控制。如3、7号煤层位于相对稳定阶段第8旋回和13旋回顶部。两煤组都是由过渡相向陆相迁移时所形成泥炭沼泽相，后又被湖泊相沉积所覆盖。由此可知，优越的聚煤条件是过渡相与陆相的交界地带。12、13号煤层底板和顶板都可能为泻湖相沉积，上下都为海相。

2 标志层法

本区含有三层区域性的标志层，即4、8、12号煤层的海相泥岩顶板，均有明显差异，即其岩层厚度、动物化石种类、个体大小、含量及黄铁矿结核分布情况等各不相同。

①4号煤层顶板。位于山西组上部，黑色致密无层理，贝壳状断口，含石燕、海百合茎、珊瑚等化石.通常厚5.0m，顶界距3号煤层平均厚5.Om，是3煤、4煤的对比依据。

②8号煤层顶板。位于太原组顶部，黑色致密无层理，含菱铁矿结核，含腕足类、腹足类海相动物化石，化石个体较大。平均厚10m，为8煤的对比依据。

③12号煤层顶板。黑色致密含大量菱铁矿、黄铁矿结核，贝壳状或参差状断口，含海相动物化石：腕足类，石燕、长身贝，腹足类螺以及海百合茎、珊瑚等。平均厚度11.5m，是12煤的对比依据。

④D层粘土岩。位于太原组底部，灰褐色，具有菱铁矿结核，岩性局部变粗为粘土质粉砂岩，含大量植物根部化石，厚O.5～5.Om，是13号煤层的对比依据。

上述明显标志层，为煤层对比提供了可靠的依据。另外各煤层之间也存在一些局部发育，厚度较小的标志层。如2号煤层上部鲕状含粘土质粉砂岩;3号煤层顶板具稿状层理之细砂岩;6煤之一含白云母片灰色砂岩，6煤之二底板灰色具鲕状结构之(C层)粘土岩;7号煤层顶板黑色泥岩;山西组底砂岩，粘土质胶结;9号煤层顶板泥岩，黑色含菱铁矿结核及海相动物化石，厚1.0m;10号煤层顶板含瘤状黄铁矿及腹足类螺化石，厚4.Om：11号煤层底板灰色中粒砂岩等。

综上所述十余层段标志层，在本区沉积稳定，岩性特征明显，厚度变化小，普遍存在，好辨认，易对比，是地质人员现场指导必不可少的有利助手.是预报见煤的重要依据，对矿井地质生产具有指导意义。

3 测井曲线对比法

本区煤层特征为中、高阻，视电阻率、侧向电阻率曲线呈中高峰反映;低密度，人工伽马曲线呈高峰值反映;低伽马，自然伽马曲线呈低幅值反映。

①7煤。一般分为三个分层，上分层为独立的单一煤层，下部为两个紧密相连能合层的较厚煤层，且上薄下厚。这两个煤层间夹有碳质泥岩或泥岩。上下围岩多为较细的泥岩或砂岩。电阻率、人工伽马曲线为高峰值，反映明显。全区可见，是全区物性标志层之一(图2)。

②12煤。由12 和12 两个分煤层组成，夹矸为低阻泥岩。煤层及夹矸厚度变化不大，煤层顶板为海相泥岩，有lore左右，电阻率曲线是带有小锯齿状的平直段。底板为粉、细砂岩。电阻率曲线呈中高阻反映，一般情况下，12 煤层阻值高于12 煤层阻值(见图3)。

③13煤。在12 煤层下部，以1～2m左右砂岩为标志，多为含有薄夹矸的两个分层，电阻率曲线值高于整个12煤层(图3)。

本煤田采用多手段进行煤岩层对比，通过分析含煤建造岩相的共生组合规律和煤层对比，对于判断建造中各类岩相出现的层位和分布地带、确定煤层层位及空间变化规律具有重要意义。