《煤礦地質學》
野外實習報告書
姓名:班級:
學號:日期：2023年6月27號天氣：陰轉大雨
考察範圍：太原西山西銘礦---七里溝野外
踏勘路線：學校→南寒→斜坡→西銘礦→七里溝→駱駝脖溝→原路返回
觀測內容：太原西山月門溝煤系。
觀察點1
時間：7點52分
點位：西銘礦食堂大煙囪以北50公尺，電車道旁。
點性：c2b／o2f接觸關係以及c2b第一段的岩性、巖相特徵。
內容：回顧華北古生代地層特徵。中奧陶世後，華北地區地殼整體抬公升，成為陸地，遭受剝蝕，歷經大約1.
5億年，致使缺失地層o3、s、d、c1，直到中石炭世才又復下沉，再度接受新的沉積。
o2主要為灰色、深灰色厚層緻密狀石灰岩夾白雲岩和薄層泥灰巖，頂部夾有兩層石膏層，含動物化石頭足類珠角石。由於長期風化剝蝕，頂面形成凹凸不平的剝蝕面，非常明顯，與上覆地層c2b呈平行不整合接觸關係。
平行不整合接觸關係特徵：新老地層平行接觸產狀一致，但其間存在明顯的剝蝕面，表明沉積或長或短有間斷，地層或多或少有缺失，剝蝕面上有底礫岩。它表明地殼發生了上公升（剝蝕）、下降（沉積）的過程。
其意義在於：有助於我們了解該地區地質構造運動的性質和時代，是劃分地層、建立地層順序的重要依據；同時，剝蝕面是地質發展階段性的乙個重要標誌，它是個軟弱帶，成礦帶，並且還是儲油儲水的良好場所。
上覆地層c2b平行不整合於o2灰岩之上，根據沉積特徵分為兩段：下部—鐵鋁巖段，6—8公尺；上部—畔溝段，16公尺。鐵鋁巖段主要由紅褐色、褐黃色的鐵鋁巖、淺灰白色的鋁土巖、灰中帶紅色的鋁土質頁岩、細砂岩、粉砂岩和粘土礦組成。
鐵鋁巖工業型別叫「山西式鐵礦」，即褐鐵礦。黃褐色，多孔狀、塊狀或土狀，硬度隨含鐵量多少而有所變化，2—5，含鐵量較低。
鋁土巖灰白色，鮞狀、豆狀結構，能否成為工業礦床，需看al2o3的含量，若大於40%，即為鋁土礦；或者鋁矽比值大於2.6，稱為「g層鋁土礦」。
沉積環境為濱海相、瀉湖相，由於風化林濾作用，使fe2o3、al2o3富集起來，因其膠體帶電，與海水發生化學反應，於是沉積下來，鮞狀、豆狀結構是受到波浪、潮汐的影響所致。
此段基本沒有化石，至少說沒有標準的海生生物化石。
觀察點.2
時間：8點35分
點位：食堂對面，倉庫後邊。
點性：本溪組c2b的上部—畔溝段岩性及巖相特徵。
內容；本段厚度16公尺。主要是一套由海陸交互相的砂岩、頁岩、粉砂岩、煤層和灰岩組成的岩係，因為其中既有海生的、又有陸生的動植物化石，故稱海陸交互相；且其中含煤，又叫煤系地層。畔溝段自下而上有灰岩三層，且每一層灰岩下都有一層煤，這是太原西山月門溝煤系地層的特點。
畔溝段煤層大多不可採。動植物化石有脈羊齒、蜓類、腕足類、牙形刺等。沉積環境為沙壩—潮坪沉積。
觀察點.3
點位：機房背後西側山坡上。
點性：上石炭統太原組c3t晉祠段的岩性及巖相特徵。
內容：太原組c3t分為三段，晉祠段、毛兒溝段、東大窯段，厚度100公尺左右。晉祠段因晉祠砂岩發育而得名，厚20公尺，起於晉祠砂岩底面，止於西銘砂岩底面，整合接觸於本溪組之上。
本段岩性特徵為一套海陸交互相沉積，由砂頁岩、薄煤層和灰岩組成。晉祠砂岩是由石英、岩屑和火山凝灰物質組成，舊稱「晉祠雜砂岩」，為一標誌層，代號k1。
標誌層是指煤系地層中那些岩性特殊、層位穩定、分布普遍、易於識別的煤岩層。其作用在於劃分和對比地層。
吳家峪灰岩l0灰色，藕節狀，其中含大量的蜓類化石—麥粒蜓，是太原組的下部化石帶。
沉積環境為潮坪沉積，濱岸、海濱環境。
觀察點.4
時間：9點19分
點位：位於no.3以西30公尺處。
點性：太原組毛兒溝段岩性及巖相特徵。
內容：從西銘砂岩起，頂界止於七里溝砂岩k2底面，厚度40—50公尺，因毛兒溝灰岩發育而得名。主要岩性為砂岩、頁岩、煤層、灰岩互層，三層灰岩含豐富的動物化石，蜓類主要有紡錘蜓、假希瓦格蜓、希瓦格蜓；牙形刺有隆脊曲顎齒刺、微小近顎齒刺；
腕足類有網格長身貝屬、戟貝、棘刺貝、太原府網格長身貝、巴甫洛夫唱貝等；植物化石有卵脈羊齒、鐮脈羊齒等。毛兒溝段底界西銘砂岩，為灰色中粗粒石英砂巖，高齡土質膠結，其層面上有波痕構造，波峰較緩，不對稱，系干涉波痕，由兩個方向的波浪疊加造成。
毛兒溝期為太原組沉積時海侵最廣泛時期，海相灰岩發育，含煤性好。標誌層自下而上有9#煤（八尺，全區可採）、8#煤（丈五，全區可採）、廟溝灰岩l1、毛兒溝灰岩l2、7#煤（下三尺，全區可採）、斜道灰岩l3、6#煤（七尺，區域性可採）。
沉積環境為河口壩，遠沙壩沉積，其特徵是砂泥互層理頻繁交替。
觀察點.5
時間：9點39分
點位：七里溝煤窯廢棄坑口北側。
點性：廟溝灰岩l1、岩性特徵。
內容：廟溝灰岩l1厚度2公尺，黑灰色、緻密塊狀，含豐富的蜓類、腕足類化石；其下為8#丈五煤，是太原組主要可採煤層。灰岩沉積環境為—潮汐坪。
觀察點.6
時間：10點07分
點位：距no.5 80公尺，溝北一側。
點性：毛兒溝灰岩l2岩性。
內容：毛兒溝灰岩l2位於該段中部，是比較標誌的海相層，灰色，緻密塊狀，厚度8公尺左右，層位穩定，結構複雜，上下為灰岩，中間夾矽質巖，為沉凝灰岩。由火山灰等細粒物質經過搬運沉積而成。
其節理發育，加酸不起泡。鏡下鑑定有火山結構，礦物顆粒呈弓狀、彎鈎狀、骨針狀，不像石英類呈滾圓狀、稜角狀。
毛兒溝灰岩l2在太原比較穩定，代表海侵廣泛，為淺海沉積；富含腕足類德比貝、蜓類等動物化石。
觀察點.7
時間：10點20分
點位：no.6 30公尺處，溝北一側。
點性：7#煤（下三尺）與斜道灰岩l3岩性特徵。
內容：7#煤（下三尺）全區可採，為泥炭沼澤相沉積，其頂板為斜道灰岩l3，岩性特徵為深灰色厚層狀，富含腕足類、蜓類化石。沉積環境為前三角洲的前緣，淺海環境。
往前可見6#煤，區域性可採，含硫比較高，其底板為黑色泥頁岩，頂板為七里溝砂岩k2。
觀察點.8（因大雨，未實地觀察）
點位：駱駝脖溝，溝口東側。
點性：太原組第三段東大窯段岩性特徵。
內容：東大窯段起於七里溝砂岩k2底面，止於山西組底界北岔溝砂岩k3底面，厚度33公尺左右，因東大窯灰岩發育而得名。東大窯段沉積時，已接近晚石炭世海侵運動的尾聲，海相層已不穩定，灰岩相變為頁岩。
主要岩性為砂岩、砂質泥岩、頁岩、煤層互層。
七里溝砂岩k2，厚度18公尺，淺灰白色、灰白色，含礫的中粗粒厚層狀砂岩，由下而上顆粒變細，主要成分石英、岩屑，膠結物caco3，佔15%左右；分選性中等，半滾圓狀、次稜角狀；具斜層理、交錯層理，上介面平緩，下介面凸凹不平，壓著6#煤。沉積環境為三角洲相的分流河道。屬於水上平原沉積，海侵可以淹沒，海退又露出水面，砂體不穩定，有的厚，有的薄，有的變為頁岩，由於河流分道，產生斜層理、交錯層理。
觀察點.9（因大雨，未實地觀察）
點位：駱駝脖溝縱深100公尺，溝坡北側。
點性：東大窯海相層l4岩性特徵。
內容：東大窯期已接近晚石炭世海侵的尾聲，沉積環境已不太穩定，在駱駝脖溝相變為海相頁岩，厚約8公尺。沉積環境為瀉湖相，還原、弱還原環境，含菱鐵礦結核，夾灰岩透鏡體。
在斜道溝東大窯處為淺海相石灰岩，故稱東大窯灰岩l4。含豐富的海相動物化石，為太原組上部化石帶，即假希瓦格蜓帶，為c—p標準化石。
標準化石：在地質歷史中，那些生存時間短，演化快，分布廣，數量多的生物種屬所形成的化石稱之為標準化石。
標準化石在時間分布上限於某一段地層，在空間分布上達到廣大地區。不標準的化石作為輔助因素，研究某一地質時期整個生物群特徵。
動物化石：腕足類—太原府長身貝、戟貝、網格長身貝、瓣腮、唱貝（分喙石燕）；
蜓科—假希瓦格山西組地層p1s結構蜓、希瓦格蜓、長似紡錘蜓等，肉眼可見，但確定屬難。
植物化石：卵脈羊齒、編羊齒、麗羊齒等。
東大窯海相層下部為紙狀頁岩，無化石，再下為5#煤，不可採，本處沒有出露。
觀察點.10（因大雨，未實地觀察）
點位：同no.9
點性：山西組地層p1s結構、煤層自然現象。
內容：山西組地層起於北岔溝砂岩k3，止於下石盒子組駱駝脖砂岩底面，厚約26公尺，整合接觸於c3之上山西組地層p1s結構是以過渡相為主的含煤岩係，主要有砂岩、粉砂岩、頁岩、煤層，區域性夾半鹹水的頁岩（瀉湖、海灣相），有化石；其中3#（丈八煤）、2#（九尺炭）為主要可採煤層，二者都夾有1—2層夾石；4#不可採，以上三層煤含硫少，俗稱香煤；1#（上三尺）區域性可採。
山西組地層可分兩個旋迴：1.從北岔溝砂岩開始到冀家溝砂岩截止，稱為下煤段，含有4#、3#、2#煤。
北岔溝砂岩為細砂岩，厚1.5公尺，沉積環境為三角洲前緣沉積。下煤段含豐富的植物化石：
三角織羊齒、編羊齒、多脈帶羊齒、中國半輪葉等；動物化石有舌形貝、瓣腮、海扇、腹足類螺等，種屬單調，數量貧乏，代表瀉湖、海灣相沉積。2.冀家溝砂岩以上至駱駝脖砂岩k4以下為上煤段，含有1#煤（上三尺），區域性可採。
對面白色砂岩即為冀家溝砂岩，其下為2#煤。
下石盒子組p1x與山西組p1s呈整合接觸，以駱駝脖砂岩開始，灰白色塊狀粗粒砂岩，為一套砂岩組，中間夾有薄層砂岩、黑色頁岩，頁岩中含植物化石。本組主要岩性為黃綠色、杏黃色、褐黃色的砂岩、粉砂岩和頁岩，煤層多不可採。再往上為紅黃色、紫色砂頁岩互層，表明氣候越來越炎熱、乾旱，已不適應造煤植物的生長，聚煤作用也逐漸終止。
上石盒子組p2s：雜色泥岩為主，夾砂岩。
石千峰組p2sh：磚紅色砂岩為主，夾磚紅色泥岩。
煤層自燃現象
此處出露的是二疊系山西組3#煤層。煤在常溫下能吸附空氣中的氧，並在煤的表面生成不穩定的氧化物，含氧官能團（－oh）羥基和（－cooh）羧基等，此時，氧化放熱量很少，並能及時把熱量散發掉，煤層溫度並不公升高，通常稱這一階段為潛伏期。經過潛伏期煤層的氧化速度加快，不穩定的氧化物先後分解成水、二氧化碳、一氧化碳，此時氧化放熱加快，來不及放散煤溫就逐漸公升高，當達到350～400℃時，煤層就自己燃燒起來，進入第二階段自燃期。
從地表往下至一定深度（氧化帶下限），當沒有空氣補給時，煤層燃燒就自行熄滅。由於熱量烘烤，將周邊的頁岩、砂岩燒變成紅色，故稱燒變巖。由於氧化、自燃，煤層露頭厚度變薄。
井下煤層自燃對煤礦安全生產影響很大，堆放在地面的煤放久了也會自燃，既浪費資源又汙染空氣，百害而無一利，所以防止煤層自燃是一項重要的研究課題。
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