滇中祥云地区

(一)晚三叠世聚煤规律

1.含煤盆地的成因类型及演化

本区上三叠统花果山组和白土田组含煤地层主要产于扬子板块西缘楚雄盆地西部。楚雄盆地本身是一个北宽南窄的中新生代沉积盆地。盆地被深大断裂环绕,西北部为澄海断裂,西南部为红河和哀牢山断裂,东部为绿之江断裂和普渡河断裂。盆地周边断裂具有形成早、切割深、多期多性质活动的特点。这些断裂不仅控制了盆地的基底形态,而且控制了盆地的发展和演化。这些断层的分布方向基本反映了盆地的总体构造面貌。盆地东北部以南北向构造为主,西南部和中部以西北向构造为主。

(1)盆地基底特征。楚雄盆地结晶基底具有双重构造特征,下部为中深变质的下元古界哀牢山群,上部为轻度变质的中元古界昆阳群(会理群)塑性褶皱基底。盆地的沉积基底应为震旦纪-古生代稳定的盖层沉积。由于板块俯冲的影响,研究区西南边缘的盆地一部分仍深埋于腹部,另一部分变质结晶成结晶基底,另一部分俯冲混合冲上地表。基底面自东向西倾斜,依次呈隆起-斜坡-凹陷分带格局,自北向南呈凸凹相间的块状格局。本区所在区域基底埋藏7 ~ 11 km,位于凹陷内。

(2)盆地的形成和演化。楚雄盆地位于扬子板块西缘。它的形成和演化过程不是孤立的,而是受扬子板块西缘的构造环境和演化历史的控制。它是一个具有多期演化历史的复杂盆地,其演化过程大致可分为6个阶段:①被动大陆边缘阶段(Z2-P);(2)地壳破裂和板块边缘地块隆起阶段(P2);③弧后盆地阶段(T);④褶皱带周围的前陆盆地阶段();⑤早期变形转化阶段(K2);⑥变形转化晚期(N-Q)。被动大陆边缘阶段(Z2-P)。在这个阶段,由于伸展作用,造成了局部地区的上地幔物质上涌,但并没有造成整个地壳的大规模破裂,只是形成了一些热隆起,大部分是水下隆起。此时热隆的形成导致地壳不均匀的区域沉降,引起海侵,形成假整合面。楚雄盆地应该与攀西地区有类似的发展过程,即可能从晚震旦世到下古生界沉积,泥盆纪、石炭纪演化为热隆,早二叠世为区域性海浸沉积(图5-2)。(1)地壳破裂和板块边缘地块隆起阶段(P2)。晚二叠世伸展达到高峰,澄海等区域性大断裂伸展活动加剧,引发海底基性玄武岩大规模喷发,反映板块内部地壳大规模破裂(图5-3)。③弧后盆地阶段。许多前人的研究成果都证实了金沙江-哀牢山沟弧系的存在,有大量证据证明这种沟弧的存在表明扬子板块西缘的构造演化进入了一个新的阶段,从被动边缘到主动边缘,从离散扩张的构造环境到挤压转化的新构造环境(图5-4)。如前所述,盆地西部(三街断裂以西)存在一个推覆构造体系,其推覆体席状分布有云南一组和罗家山组深海地层,应为远距离推覆,置于现今盆地。云南驿组和罗家山组发育的深海浊积岩、应时砂岩和火山碎屑岩均具有弧后盆地的沉积特征。又如楚雄盆地缺少中、下三叠统的沉积,而研究区以南的那场-额济纳地区推覆体上分布着厚度超过1000m的中三叠统灰岩,弧后盆地只有三叠系是连续沉积的扬子板块。④褶皱带周围的前陆盆地阶段。三叠纪末,扬子板块西缘弧后盆地充分褶皱隆升,发生挤压推覆,形成西部新物源。楚雄盆地演化为前陆盆地,属于挤压盆地(图5-5)。先后沉积了白土田组陆相含煤碎屑岩建造和侏罗系-下白垩统陆相红色碎屑岩建造。⑤早期变形转化阶段(K2)。早白垩世末至晚白垩世初,受燕山运动的影响,盆地基底自西向东挤压,向西俯冲,导致西部褶皱区推覆构造向盆地倾斜,盆地内基底翘曲弯曲,盆地边界东推,盆地范围缩小(图5-6)。⑥变形转化晚期(N-Q)。古近纪末至新近纪初,喜马拉雅早期东西向挤压进一步加强,受基底掀斜控制的复背斜和向斜褶皱完成,盆地消失,沉积中断(图5-7)。喜马拉雅运动晚期以区域性扭动为主要表现形式,产生了一系列与扭动活动有关的构造特征。

图5-2被动大陆边缘的发展阶段

图5-3地壳断裂和板块边缘块体隆起阶段

图5-4弧后盆地阶段

图5-5褶皱带周围的前陆盆地阶段

图5-6变形和变形的早期阶段

图5-7变形和变形后期

2.聚煤规律

晚三叠世中晚期的聚煤作用主要发生在扬子板块西缘的弧后盆地,与这一时期的古构造、古地理和沉积环境密切相关。花果山聚煤期前期聚煤弱,含煤差,后期聚煤强,含煤好的规律。研究区中南部花果山组下部基本不含煤,仅局部存在薄煤层或煤线,而中上部含煤性明显改善,可采或局部可采煤层数量增加,煤层面积和厚度明显增大。花果山聚煤期,早期聚煤主要发生在北部的马鞍山地区,中南部基本没有聚煤,晚期聚煤主要发生在研究区的中南部,北部基本没有聚煤。花果山聚煤期聚煤作用主要发生在这一时期的前期,形成了许多可采或部分可采的煤层,聚煤范围大,含煤性好,而后期聚煤作用明显减弱,基本不形成煤层。

(2)上新世聚煤规律

上新统三营组含煤地层主要产于邓氏美蓉、金宝山等新近纪盆地,其中邓氏美蓉盆地含煤性好,金宝山盆地含煤性差,基本不含煤。

1.盆地的成因类型及其基底特征

诸多成果表明,红河断裂后期有较大的扭动活动,是一条巨大的扭动断层。由于各段走滑速度的差异,造成局部二次拉伸,离散沉降成盆地。邓氏美蓉盆地和金宝山盆地就是在这种机制下形成的,属于构造拉分盆地。金宝山盆地沿一条直断层分布,其末端为次级平移断层错动或封闭。许多证据表明,该盆地的形成主要与强烈的扭动活动有关。邓氏美蓉盆地南北长约28公里,东西宽2 ~ 9公里,呈北西向展布,中部和北部宽阔开阔,南部狭窄。基底由二叠纪玄武岩、砂岩和泥岩以及上白垩统砂岩和泥岩组成。金宝山盆地南北长27公里,东西宽1~4公里。呈北西向分布,严格受红河断裂控制。其基底由下元古界哀牢山群和上三叠统组成。

2.聚煤规律

邓氏美蓉和金宝山上新世含煤盆地的聚煤作用主要受盆地沉积速度和幅度的影响,其沉积中心位于盆地边缘断裂的一侧或盆地中心。其中,在盆地形成初期和盆地闭合阶段,主要沉积冲积扇和河流碎屑岩,基本没有聚煤作用。聚煤作用主要发生在盆地扩张期,该时期泥炭沼泽相在扇前洪积洼地和扇前洪泛平原发育,聚煤作用强烈,导致煤层多,可采煤层多。聚煤主要发生在盆地中部和北部的开阔地带,南部较窄,不利于聚煤;金宝山盆地沉降速度远大于沉积速度,总体处于欠补偿阶段,以冲积扇相和河流相为主。扇前洪积洼地和泛滥平原泥炭沼泽相不发育,聚煤作用弱,基本无煤层。

(3)含煤远景区的圈定

1.晚期构造对煤系的改造

研究区晚三叠世花果山组含煤系形成后的华力西-燕山运动总体处于陆内演化阶段,地壳以隆升为主,没有大的挤压造山作用,区内没有角度不整合接触,仅出现沉积间断。早白垩世末至晚白垩世初,自西向东的挤压和盆地基底向西的相对俯冲,只造成了小规模的西部褶皱区侵入盆地和盆地基底的倾斜和弯曲。但在古近纪末至新近纪初(喜马拉雅运动早期),发生了强烈的东西向挤压,触发了一系列平行于哀牢山构造线的构造变形,产生了大规模的逆冲推覆构造(如三街断裂和澄海-宾川断裂)。在新近纪末的喜马拉雅晚期运动中,产生了较大的区域性扭动,产生了一系列与扭动活动有关的构造痕迹,进一步加剧了区内包括含煤岩系在内的构造变形。

2.含煤远景区圈定

在遥感解译的基础上,综合分析研究含煤地层、含煤性和聚煤规律,充分考虑后期构造对煤系及其煤层的改造作用。根据构造控煤理论,在研究区含煤条件较好的区域预测了含煤远景区(图5-8)。滇中祥云地区虽有多期聚煤,但各煤系含煤性普遍较差,煤层变化大,稳定性相对较差,开采地质条件复杂,是典型的缺煤区。含煤远景区最大预测深度为当地侵蚀基准面以下600米,晚三叠世无烟煤最小可采厚度为0.6米

(1)第一街-第三街-德裕含煤探矿区。位于研究区东南部,易捷、野猪塘、三街煤矿、大集能、德居、杨成庄等区域呈西北向展布,面积150km2。含煤地层主要为上三叠统花果山组中上部地层,主要由海陆交互相沉积的含煤碎屑岩组成。岩性主要由灰黑色粉砂质页岩、灰黄色和黄褐色应时砂岩夹炭质页岩和煤层(线)组成。该区含煤性好,含多处可采或局部可采煤层,含煤2 ~ 12层,单煤厚0.1 ~。结构复杂。易捷-三街煤矿构造总体上是一个向西倾斜的倒转单斜,杨成庄-德居一带是一个倾角30° ~ 50°的复式向斜,次级褶皱和断层十分发育。煤层结构简单,呈透镜状、层状,沿走向相对变化不大,属无烟煤。

图5-8滇中祥云地区煤炭资源预测图

(2)古牧-李雄含煤远景区。古牧、庙村、鹿鸣和李雄位于研究区的中北部,呈不规则的弧形带状,面积约33km2,由南向西延伸。含煤地层主要在上三叠统花果山组中上部,主要由海陆交互相沉积的含煤碎屑岩组成。该区含煤性较好,含煤2 ~ 8层,可采或部分可采1 ~ 3层,单层开采厚度为0.6 ~ 2.0m..煤层结构简单,呈透镜状,相对稳定。构造形态一般为向西倾斜的单斜构造,南部地层倒置。

(3)干海子-白云含煤远景区。位于研究区北部的芹菜沟、干海子、苏子园、白云,澄海逆冲断层东侧,是一条不规则的宽条带,面积约90km2。含煤地层为晚三叠世白土田组下段,主要由陆相含煤碎屑岩组成。岩性主要为灰色和灰黄色中粗粒长石应时砂岩、含砾粗砂岩和浅灰色、灰绿色细砂岩、粉砂岩和泥岩,夹炭质泥岩和煤层(线)。该地区含煤性良好,煤层普遍或部分可采。煤有5 ~ 28层,有2 ~ 5层可采或部分可采。单层可开采厚度0.6 ~ 3.0m,煤层结构简单,多为透镜状、层状,但相对稳定。主要构造形式为向斜和背斜,断层构造不发育,倾角20° ~ 50°。本区西缘发育程海逆冲推覆构造,推覆体下应存在煤层。

(4)白土田-板桥含煤远景区。位于研究区北部的白土田、板桥一带,呈弧形带状,面积约9km2,中部向西突出,呈南北向展布。含煤地层为白土田组下段。该区含煤性好,小煤矿多,煤5-6层,可采或部分可采3层,单层可采煤厚0.6-3.0m..煤层结构中等,总体变化较大,多呈透镜状,属于无烟煤。构造较简单,主要为倾向西北和西南的单斜构造,地层倾角40° ~ 50°。