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质钙质胶结,底部粗粒并含石英细砾石。
东南坡,因岩性坚硬,风化后形成独特的单面山地貌形态。岩性浅灰色-灰色,
在白庙井田123-125勘探线附近1Km地段内,上部灰岩被中粒石英砂岩替代,硅
a 石千峰一段(平顶山砂岩段P22-1 ):分布在云盖山、牛头岭、跑马岭山顶及
略呈肉红色,中粗-巨粒长石石英砂岩,石英砂岩,间夹细纱岩,砂质泥岩薄层,与下伏岩层整合接触。该段厚度71-90m,平均80m。
b 石千峰二三段(P22+3)分布,在井田深部边缘,下部为灰绿色粉砂岩夹紫红色泥岩,泥灰岩透镜体,有时灰岩,泥灰岩相变为钙质胶结的泥岩,常呈球状风化,在泥岩中尚可见植物化石碎片。中、上部位为紫红色粉砂岩,砂质岩夹薄层中粒砂岩,含大量钙质结核,见有斜层理,波状层理。全层厚度150——190m,平均179 m。
24—125勘探线的砂体和其西侧的灰岩呈相交关系。此砂体在断面上呈透镜状,宽不足1km。下部为含砾粗粒石英砂岩,向上变细为中粒,顶部为细粒,具大型交错层理,厚度不足10m,在空间上呈条带状,显示潮渠沉积特征。在本区以南的大刘山----三峰山一带,也有纯净的硅质胶结的石英砂岩,说明形成潮下浅水碳酸盐同时,还有与潮汐作用有关的碎屑沉积。
以上述古地理面貌结合区域太原组的厚度,灰岩厚度和层数,都有向豫东,准南方向增厚的趋势,扒断晚石炭世海侵方向来至本区东南。太厚组含煤虽然较差,但该组的沉积为山西组时期海退末期二1煤层的形式,创造了良好的古地理条件。
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太厚组顶部,黑色海相泥岩,偶含小型腕足类化石和破碎的海百合茎,具水平层理,属弱还厚环境下的半咸水沉积。此时,陆表海已转变为半闭塞的海湾。山西组下段,向上粒度渐变粗,由灰黑色泥炭,粉砂岩与灰白色的细砂岩的微薄 互层至灰白色细砂岩夹灰黑色泥质压扁体。沉积构造相应由水平层理向上过渡镜体,缓波状层理,薄的互层层理以至压扁层理,有垂直和倾斜的生物潜穴和生物搅动的斑状构造,含少量小的瘤状菱铁质结核,具在量植物化石。这套沉积厚约5-10m,属典型的海退潮坪沉积,是海湾被充的标志。向上过渡为含根化石的沼泽相根土泥岩及二1煤岩层。二1煤层发育在海退末期,泥炭形成在海湾潮坪基础上的陆地森林沼泽中。堤滩沙不断向海的方向移动,形成进积的海岸,成煤沼泽也随之向海方向扩大。堤滩后堆积的泥炭层一般不受或很少受海水的影响,有长期的稳定的成煤条件,所以二1煤层具有厚度大,煤质好,低硫、低磷,分布广的特点。
山西组中部是一套大型决口扇形成的砂质沉积,以大占砂岩为代表,有时还夹有三角洲分流间湾中形成的二2煤层,上段为以香炭砂岩为代圾的上三角源程序平原的河道沉积。
三、上、下石盒子组沉积
(一)在本区石盒子组中,已以现海豆芽化石层位有三5煤顶,K4、K5、五2煤顶板以及八煤段中发现的2-3个层位,总计十余层,海豆芽是一种生活在半咸水海岸,附近的广盐性海生底栖动物。
(二)七煤段内发育有10余层硅质泥岩,其中七5煤附近3-4个薄层,质纯而稳定,经为硅质海绵岩。群体海绵动物生活在淡化泻湖或海滨岸附近。
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说明亦与海水有关。
(三)上下石盒子组地层具有互层层理,压扁层理,透镜层理,粉砂岩和粉砂质泥岩中,普遍存在由食泥和物和潜穴生物留下的遗迹和生物搅动构造,结合垂直层序
四、从微量元素含量以及硼镓比,锶钡比和铝钛比来分析介质的古盐度,发现石盒子组的泥岩多数为半咸水环境下的沉积。经分析,上下石盒子组的粘土矿物主要是水云母——蒙脱石——高岭石组合,也与半咸水环境有关。
(五)上下盒子组中的砂岩,如K2、K8、七3煤顶板等均含有少量的自生海绿石矿物则经常用以指海水环境或与海水密切相关的半咸水环境。
(六)石盒子组含煤地层厚度以及各煤层标志,层间距的稳定性,是典型的陆相沉积所达不到的。
(七)上下石盒子组中绝大多数较厚的砂岩层如砂锅窑砂岩,老君庙砂岩,红砂岩、四家沟砂岩、大风口砂岩等,多是细粒和中粒石英砂岩,岩屑石英砂岩,岩屑长石石英砂岩,主要粒级含量少,粒级分散,分选中等至分选差,砂岩多具反粒序,沉积构造以大型板状槽状层理最发育,多数单向,下部有时具双向交错层理。古流向南为主,砂体图长状。从粒度特征,沉积构造以及砂体图等资料表现出河流作用为主的三角洲前缘砂体沉积特征。
(八)各个三角洲旋回顶积层的分流的砂质沉积,前积层三角洲前缘分流河口与其底积层的分流间湾泥质,粉砂质之间往往存在2-3度的交角,是三角洲向海进积过程中产生的原生沉积倾角。
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经风化,此种结构即消失。
(九)三角洲前缘泥岛的存在,三角洲前砂体上发育有属于盆地内碎屑沉积的似竹叶状粘土砾岩。这是由于三角洲建设速度快,在压压实过程中砂泥质沉积物将下面尚未固结的粘土挤压上来,呈底劈状进入水盆地后又被海浪打碎簸选再沉积而成,一
(十)石盒子组沉积的古气候条件属于温暖潮湿——半潮湿气候。主要依据是紫红和灰绿相混杂的斑状泥岩是高价铁和低价铁氧化物的混合色。紫斑的含量与Fe2O3/FeO的比值呈正相关,是含铁的氧化物较丰富的物原区在潮湿一半潮湿气候下,经风化作用产生的高价铁氧化物的水化物,在介质中呈胶体状态被搬运,沉积下来,在时期成岩阶段,其中有一部分又被有面质还原为绿色低价铁氧化物所致。再者该组内含有25个化石层,见大羽羊齿植物群的某些种属,如:丁氏蕨、大羽羊齿等叶片巨大,叶全缘或浅裂,有时还有滴水尖,都是潮湿温暖气候下植物群的特征。
根据以上所述,上下石盒子组的沉积环境具有明显的过渡相特征。整个石盒子组由若干个三角洲旋回沉积交替而成,三角洲的类型属于河流为主,高建设的浅水三角洲。上下石盒子组的成煤作用,发育在三角洲。平原上,由于三角洲建设速度快,成煤沼泽难以持久存在决定了其聚煤特征是,煤层层多,侧向连续不好,煤层薄,结构复杂。发育在三角洲平原的煤层分流间湾被充填的泥炭,如三9、五2、六4、七5煤层的煤质变化大,无明显规律。尢以七5、三9煤灰分值表现最为突出。由于水动力和水化学条件不同,各煤层间也有一定差别,如五2、六4煤灰分稍低,五2煤硫分稍高。
综上所述,由于时代和成煤环境不同,只有山西组的成煤环境最佳,是太原组和石盒子组无法比拟的。
第四章 构 造
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一、区域构造
禹州市矿区位于秦岭纬向构造带北亚带中段,新华厦系第二沉降带的西缘。矿区构造轮廓与豫西地区相似,以秦岭构造带北亚带基础格架,新华厦合叠加其上,以北东向构造体系先后穿插在秦岭构造带北亚带之中,许多断裂构造留下多期活动的痕迹,是本区的突出特点。
云盖山井田位于禹县矿区西部边缘。井田的基本构造形态为走向北东,倾向南东的单斜构造,岩层走向由东北至西南呈弧形弯转,井田东北部走向NE45-50°,西南部走向NE20-30°,至牛颈山一带走向南北向,地层倾角10-15°,井田两端和深部边缘有所增大,可达35°。
整个井田构造简单——中等,两端较为复杂。区域主要是断裂构造,仅在井田西南端存在一小型宽缓牛颈山向斜,核部为三叠系红层,产状平缓,轴向略呈北西——南东,系由下白峪断层拖拽而成。
断裂构造以走向正断层为主,次为斜交正断层,逆断层罕见。
云盖山井田内共揭露断层47条,主要有下白峪断层,云盖山断层,花沟断差,祖师庙断层,牛颈山断层,韩家门断层,竹园沟断层,和文殊店断层等8条。
(一)断裂构造的特征
云盖山井田构造是豫西区域构造不可分割的一部分。构造特征和组合方式都是区域应力场的产物,都是有成因上的联系。从大区域上看以北西,东西和北东向断裂最发育,其中北西,东西向规规最大,延展最远,在云盖山井田内侧是北东向最发育,北西向次之,多具有压扭力学性质,尤以左行压扭活动表现最强。许多断层都有分岔合并现象。
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