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雲南中部祥雲地區

(壹)晚三疊世聚煤規律

1.含煤盆地成因類型及其演化

區內上三疊統花果山組和白土田組含煤地層主要賦存於揚子板塊西緣的楚雄盆地之西部。楚雄盆地本身為壹北寬南窄的中、新生代沈積盆地,盆地四周為深大斷裂圍限,西北部為程海斷裂,西南部為紅河及哀牢山斷裂,東部為綠汁江斷裂以及普渡河斷裂,盆地周邊斷裂形成時間早,切割深,具多期、多性質活動的特點。這些斷裂不僅控制了盆地基底形態,也控制著盆地的發展及其演化,這些斷裂的展布方向基本反映了盆地的構造總貌,盆地東北部以南北向構造為主,而西南和中部則以北西向為主。

(1)盆地基底特征。楚雄盆地的結晶基底具雙重結構特征,下部為中、深變質的下元古界哀牢山群,上部為淺變質的中元古界昆陽群(會理群)塑性褶皺基底。盆地的沈積基底應為震旦系—古生界的穩定型蓋層沈積,在研究區所處的盆地西南邊緣因受板塊俯沖影響,壹部分仍深埋地腹,另壹部分被變質結晶,成為結晶基底,還有壹部分俯沖混雜後沖到地表。基底面由東向西傾斜,依次顯示出隆起—斜坡—凹陷的分帶格局,而從北向南又表現為凸凹相間分塊格局,本區所處地帶基底埋深7~11km,處於凹陷部位。

(2)盆地形成演化。楚雄盆地地處揚子板塊西緣,它的形成和演化過程不是孤立的,是受控於揚子板塊西緣的構造環境和演化歷史的,是壹個具有多期演化歷史的復雜盆地,其演化過程大致可劃分為六個階段:①被動大陸邊緣階段(Z2-P);②地殼破裂、板塊邊緣塊斷隆升階段(P2);③弧後盆地階段(T);④褶皺帶周緣前陸盆地階段( );⑤早期形變改造階段(K2);⑥晚期形變改造階段(N-Q)。被動大陸邊緣階段(Z2-P)。該階段由於拉張作用,引起了壹些地段的上地幔物質上湧,但並未造成地殼整體的大規模破裂,僅僅是形成了壹些熱隆起,大多表現為水下隆起,此時由於熱隆起的形成導致地殼的不均衡區域沈降,引起海侵,形成假整合面。楚雄盆地應有與攀西地區類似的發展過程,即它可能接受了晚震旦至下古生代的沈積,泥盆、石炭紀時期演化為熱隆起,早二疊紀受到區域性海浸接受沈積(圖5-2)。①地殼破裂、板塊邊緣塊斷隆升階段(P2)。晚二疊世時期,拉張作用發展至頂峰,程海等區域性大斷裂張性活動加劇,引發大規模的海底基性玄武巖噴發,反映了板塊內部地殼的大規模破裂(圖5-3)。③弧後盆地階段(T)。前人不少研究成果已經證實了金沙江—哀牢山溝弧體系的存在,並有大量的證據證明,該溝弧的存在標誌著揚子板塊西緣的構造演化以進入壹個新的階段,從被動邊緣改變為主動邊緣,從離散、擴張構造環境轉變為擠壓改造的新的構造環境(圖5-4)。前已敘及,盆地西部(三街斷裂以西)發育壹套推覆構造體系,其推覆巖席分布有深海相的雲南驛組和羅家大山組地層,應是長距離推覆而置於目前盆地的外來體。而雲南驛組、羅家大山組中發育的深海濁積巖、石英砂巖及火山碎屑巖等,均具有弧後盆地的沈積特點。又如,楚雄盆地缺失中、下三疊統沈積,而研究區以南納廠—鄂嘉壹帶推覆體上分布有厚達1000m以上的中三疊統灰巖,只有弧後盆地內三疊紀才是連續沈積揚子板塊。④褶皺帶周緣前陸盆地階段。三疊紀末,揚子板塊西緣弧後盆地全面褶皺隆升,並發生擠壓推覆,產生了西部新的物源區,楚雄盆地演化為前陸盆地,屬擠壓型盆地(圖5-5)。依次沈積了白土田組陸相含煤碎屑巖建造、侏羅系—下白堊統陸相紅色碎屑巖建造。⑤早期變形改造階段(K2)。早白堊世末至晚白堊世早期,由於燕山運動影響,引發自西向東擠壓和盆地基底的向西俯沖,造成西部褶皺區向盆地推覆構造浸位和盆地內基底的掀斜彎曲,盆地邊界向東推進,盆地範圍縮小(圖5-6)。⑥晚期形變改造階段(N-Q)。古近紀末至新近紀早期,喜馬拉雅運動早期造成東西向擠壓進壹步增強,由基底掀斜所控制的復背斜、復向斜褶皺完成,盆地消亡,沈積中斷(圖5-7)。喜馬拉雅運動晚期主要表現為區域扭動,產生壹系列與扭動活動相關的構造形跡。

圖5-2 被動大陸邊緣發展階段

圖5-3 地殼破裂、 板塊邊緣塊斷隆升階段

圖5-4 弧後盆地階段

圖5-5 褶皺帶周緣前陸盆地階段

圖5-6 早期變形改造階段

圖5-7 晚期形變改造階段

2.聚煤規律

晚三疊紀中、晚期的聚煤作用主要發生在揚子板塊西緣的弧後盆地內,這與該期的古構造、古地理及沈積環境密切相關。花果山聚煤期早期聚煤作用弱,含煤性差,晚期聚煤作用強,含煤性好的規律。研究區中部和南部地區,花果山組下部基本不含煤,局部僅有薄煤層或煤線存在,而中、上部含煤性明顯好轉,所含的可采或局部可采煤層增多,煤層面積和厚度明顯增大;花果山聚煤期的聚煤作用早期主要發生在北部馬鞍山壹帶,中部和南部廣大地區基本無聚煤作用發生,而晚期的聚煤作用主要發生在研究區中、南部,北部基本無聚煤作用發生。花果山聚煤期的聚煤作用主要發生在該期的早期,形成的可采或局部可采煤層多、聚煤範圍大,含煤性好,而晚期聚煤作用明顯減弱,基本無可采煤層形成。

(二)上新世聚煤規律

上新統三營組含煤地層主要賦存於彌渡、金寶山等新近紀盆地中,其中彌渡盆地的含煤性較好,而金寶山盆地的含煤性較差,基本不含可采煤。

1.盆地成因類型及其基底特征

眾多成果表明,紅河斷裂在其晚期有較大扭動活動,是壹條巨大的扭動斷裂,因其走向各區段走滑速度的差異,引起局部次級拉張,離散下陷成盆,彌渡盆地和金寶山盆地就是在此機制下形成的,屬構造拉分盆地。金寶山盆地沿平直的斷層旁邊展布,其端部又為次壹級的平移斷層錯移或圍限等,眾多證據表明,盆地的形成主要與強烈的扭動活動有關。彌渡盆地南北長約28km,東西寬2~9km,呈北北西向展布,中部和北部寬緩開闊,南部狹窄。基底由二疊系玄武巖、砂泥巖及上白堊統砂泥巖組成;金寶山盆地南北長度大於27km,南西寬1~4km,呈北北西向展布,嚴格受控於紅河斷裂,基底由下元古界哀牢山群和上三疊統組成。

2.聚煤規律

彌渡和金寶山上新世含煤盆地的聚煤作用主要受盆地沈積速度和幅度的影響,其沈積中心均位於盆緣斷裂壹側或盆地中央。其中彌渡盆地在成盆初始期和盆地封閉期以沖積扇和河流相碎屑巖沈積為主,基本無聚煤作用發生。聚煤作用主要發生在盆地擴張期,該期扇前洪泛窪地與扇前洪泛平原泥炭沼澤相發育,聚煤作用較強,形成的煤層和可采煤層均較多。聚煤作用主要發生在盆地中部和北部的開闊地帶,南部狹窄,不利於聚煤作用的發生;金寶山盆地沈降速度遠遠大於沈積速度,總體處於欠補償階段,以沖積扇相、河流相沈積為主,扇前洪泛窪地與扇前洪泛平原泥炭沼澤相不發育,聚煤作用弱,基本無可采煤層賦存。

(三)含煤遠景區的圈定

1.後期構造對煤系的改造作用

研究區內晚三疊世花果山組含煤巖系形成後的華力西期—燕山中期運動,總體處於陸內演化階段,地殼以升降運動為主,未有大的擠壓造山作用,區內未出現角度不整合接觸,僅有沈積間斷發生。僅在早白堊世末至晚白堊世早期發生自西向東擠壓和盆地基底的相對向西俯沖,僅造成小規模的西部褶皺區向盆地的小規模構造侵位和盆地基底的掀斜彎曲。而古近紀末至新近紀早期(喜馬拉雅運動早期)發生強烈的東西向擠壓作用,引發壹系列與哀牢山構造線相平行的構造變形,並產生大規模的逆沖推覆構造(如三街斷裂、程海—濱川斷裂等)。新近紀末的喜馬拉雅運動晚期,產生大的區域扭動,產生壹系列與扭動活動相關的構造形跡,進壹步加劇了區內包括含煤巖系在內的構造形變。

2.含煤遠景區的圈定

在遙感解譯的基礎上,對含煤地層、含煤性及聚煤規律等進行綜合分析研究,充分考慮後期構造對煤系及其煤層的改造作用,運用構造控煤理論,對研究區內賦煤條件較好的地段進行含煤遠景區預測(圖5-8)。雲南中部祥雲地區雖然聚煤期較多,但各煤系的含煤性總體較差,煤層變化大,穩定性相對較差,開采地質條件較為復雜,屬典型的缺煤地區。含煤遠景區的最大預測深度為當地侵蝕基準面以下600m,晚三疊世無煙煤的最低可采厚度采用0.6m。

(1)壹街—三街—德苴含煤遠景區。位於研究區東南部的壹街、野豬塘、三街煤礦、大迤能、德苴、羊成莊壹帶,呈北北西向展布,面積150km2。含煤地層主要為上三疊統花果山組中、上部地層,以海陸交互相含煤碎屑巖沈積為主,巖性主要由灰黑色粉砂質頁巖與灰黃、黃褐色石英砂巖夾炭質頁巖及煤層(線)組成,該區含煤性較好,所含可采或局部可采煤層多,含煤2~12層,單層煤厚0.1~10.3m,可采或局部可采1~3層,厚0.6~10.3m。構造較為復雜,壹街—三街煤礦壹帶構造總體呈向西傾斜的倒轉單斜,羊成莊—德苴壹帶為壹復式向斜,地層傾角30°~50°,且次級褶皺、斷裂較為發育。煤層結構簡單,呈透鏡狀、似層狀產出,沿走向相對變化較小,屬無煙煤類。

圖5-8 雲南中部祥雲地區煤炭資源量預測圖

(2)沐滂—雄裏含煤遠景區。位於研究區中北部的沐滂、妙村、鹿鳴、雄裏壹帶,呈近南向展布的中部向西凸出的不規則弧形條帶,面積約33km2。含煤地層主要為上三疊統花果山組中、上部,以海陸交互相含煤碎屑巖沈積為主。該區含煤性較好,含煤2~>8層,可采或局部可采1~3層,單層可采煤厚0.6~2.0m。煤層結構簡單,呈透鏡狀產出,相對較為穩定。構造形態總體為向西傾斜的單斜構造,南部地層倒轉。

(3)幹海子—白雲含煤遠景區。位於研究區北部芹菜溝、幹海子、粟子園、白雲壹帶,程海逆沖斷裂東側,呈北北東向展布的不規則寬條帶,面積約90km2。含煤地層為晚三疊統白土田組下段地層,以陸相含煤碎屑巖沈積為主,巖性以灰、灰黃色中—粗粒長石石英砂巖、含礫粗砂巖與淺灰、灰綠色細砂巖、粉砂巖、泥巖互層為主,並夾炭質泥巖及煤層(線)。該區含煤性較好,普遍有可采或局部可采煤層賦存。含煤5~28層,可采或局部可采2~5層,單層可采煤厚0.6~3.0m,煤層結構簡單,多呈透鏡狀、似層狀產出,但相對較為穩定。構造形態以向斜和背斜為主,斷裂構造不發育,地層傾角20°~50°,該區西部邊緣發育有程海逆沖推覆構造,推覆體下應有煤層的賦存。

(4)白土田—板橋含煤遠景區。位於研究區北部白土田、板橋壹帶,呈中部向西凸出的近南北向展布的弧形條帶,面積約9km2。含煤地層為白土田組下段地層,該區含煤性較好,開采小煤窯多,含煤5~6層,可采或局部可采3層,單層可采煤厚0.6~3.0m。煤層結構中等,總體變化較大,多呈透鏡體狀,屬無煙煤類。構造相對簡單,以向北西和南西傾斜的單斜構造為主,地層傾角40°~50°。