陆表海背景下障壁海岸体系沉积层序及聚煤模式——以渤海湾地区晚古生代太原组为例

渤海湾地区位于华北板块东部,是我国重要的煤炭产区,晚古生代发育多套可供工业开采的煤层,其中以陆表海背景下发育的海相煤层分布范围最广。为研究陆表海背景下障壁海岸体系沉积层序及聚煤模式,本文以渤海湾地区晚古生代太原组为研究对象,结合钻井及野外剖面资料,对该地区展开沉积学及层序地层学研究。在识别岩性及沉积相基础上,开展层序地层研究,在层序地层格架内揭示障壁海岸体系聚煤模式。太原组岩性以黄褐色、灰黑色泥岩及黄绿色、灰白色砂岩为主,夹数层海相灰岩及煤层。沉积相类型主要为潮坪相、潟湖相、障壁岛相及台地相。在障壁海岸体系背景下,基准面与沉积界面基本一致,层序界面多为沉积界面。根据沉积相转换面与下切谷冲刷面两类不整合面(SU)以及海侵方向转换面(TDS)可将太原组划分为3个三级层序Sq1、Sq2及Sq3。通过最大海泛面(MFS)与最大海退面(MRS)将三级层序划分为低位体系域、海侵体系域及高位体系域3个体系域,代表 8个四级层序。Sq1时期,盆地内部地区未能提供稳定聚煤环境,煤层发育厚度较薄。Sq2时期,海平面升降对盆地内部影响增大,聚煤作用达到顶峰,煤层整体厚度增加并连接成片。Sq3时期,聚煤作用相对减弱,聚煤中心分布范围收缩,且孤立发育。统计钻井资料中煤层累积厚度可知,厚煤层发育主要集中在冀中坳陷东部、黄骅坳陷及济阳坳陷等地区。将研究区太原组聚煤模式划分为LST、TST早期、TST中期、TST晚期及HST五期演化过程。受可容空间增长速率及泥炭堆积速率的控制,泥炭坪及潟湖为有利聚煤中心。      

内陆表海含煤盆地Ⅲ级层序的划分原则及基本构成特点

 华北晚古生代煤系主要形成于陆内相对稳定区,古地貌上表现为受限内陆表海盆地,因此,识别层序界面及内部各级单元界面,划分层序及重建沉积体系域,需要总结出适合内陆表海盆地特点的层序划分原则和方法、技术系统。研究表明,识别沉积体系域,鉴定层序界面和各级构成单元界面,进行沉积体系和成因相的配置,划分小层序组和小层序等,这几项工作同步进行,相互映证,是内陆表海盆地层序地层分析的基本原则。     

内陆表海含煤盆地Ⅲ级层序的划分原则及基本构成特点

华北晚古生代煤系主要形成于陆内相对稳定区,古地貌上表现为受限内陆表海盆地,因此,识别层序界面及内部各级单元界面,划分层序及重建沉积体系域,需要总结出适合内陆表海盆地特点的层序划分原则和方法、技术系统。研究表明,识别沉积体系域,鉴定层序界面和各级构成单元界面,进行沉积体系和成因相的配置,划分小层序组和小层序等,这几项工作同步进行,相互映证,是内陆表海盆地层序地层分析的基本原则。     

陆东凹陷前河地区上侏罗统层序地层与沉积体系特征

利用该区8口系统取心井的岩石薄片、粒度分析、古生物等资料,以层序地层学理论为指导,在层序界面识别的基础上,建立陆东凹陷前河地区层序地层格架。并将上侏罗统划分为1个Ⅱ级层序和3个Ⅲ级层序,自下而上分别对应九佛堂组、沙海组、阜新组。其中九佛堂组层序发育完整,由低水位体系域、水进体系域和高水位体系域组成,沙海组由湖侵及高位体系域组成,阜新组由湖退体系域组成。根据层序分析结果,对层序格架内的沉积体系类型和沉积相特征进行分析,编制了前河地区九佛堂组及沙海组各个体系域的沉积相图,结果表明九佛堂、沙海时期陡坡一侧以近岸水下扇沉积为主,发育岩性—构造圈闭。西北缓坡带以扇三角洲及滨浅湖滩坝沉积为主,发育地层超覆及透镜体圈闭。     

准噶尔盆地侏罗系露头层序地层及沉积学特征

在经典层序地层学理论以及成因地层学和河流沉积体系构成单元等级界面分析方法指导下，通过准噶尔侏罗系陆相盆地露头层序地层和沉积学的实际调查和综合研究，依据研究区沉积地层特征、层序和界面识别与划分、凝缩沉积、体系域和层序格架发育特点等，提出了陆相环境中层序地层研究以及层序界面、层序及凝缩层、体系域和层序格架识别与划分的若干标志及实际操作的指导原则和具体方法。     

内蒙古苏里格庙地区晚古生代层序地层学研究

通过岩心观察 ,结合测井曲线和地震反射资料分析 ,并根据层序地层和层序界面的识别标志 ,建立了苏里格庙地区的层序地层格架 ,并将上古生界划分为 3个二级层序 (超层序组 )和 15个三级层序 ,其中本溪组和太原组的层序具二元体系域结构 ,即由海进体系域和高位体系域组成 ;山西组、石盒子组和石千峰组的层序具三元体系域结构 ,包括低位体系域、湖进体系域和高位体系域。剖析了陆表海浅陷沉积、陆表海碳酸盐岩与碎屑岩混合沉积及近岸内陆河流—三角洲—湖泊沉积超层序组 (或层序组 )中层序的发育特征 ,论述了层序的演化过程。     

和什托洛盖盆地中下侏罗统地震层序地层研究

开展地震层序地层学研究对含煤盆地层序地层格架建立、沉积体系划分和整体煤层对比具有重要意义。地震层序解释以地震剖面为基础,识别不同级别的不整合面及与之对应的界面,并进行横向对比追踪与闭合,建立等时地层格架。本文基于新疆西北部和什托洛盖盆地丰富的地震剖面,结合钻井标定和测井解释,开展对和什托洛盖盆地中下侏罗统地震层序地层特征研究,结果表明,和什托洛盖盆地中下侏罗统可识别出2个二级层序界面、6个三级层序界面,并划分为1个二级层序,7个三级层序;其中,八道湾组可划分为3个三级层序,三工河组和西山窑组各划分为2个三级层序。SQ1高位体系域、SQ6湖扩体系域及SQ7高位体系城普遍发育煤层,主要煤层位于SQ7高位体系域。     

川西坳陷中段须四段层序地层格架内沉积特征

为了深入认识川西坳陷中段须四段层序地层格架内沉积特征,综合利用野外露头、地震、岩心、测/录井、分析测试等资料对其进行了系统分析。结果表明须四段为一个三级层序,根据层序界面特征划分出低位体系域、湖侵体系域和高位体系域,并建立了等时层序地层格架。依据沉积相标志识别出冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊4种相类型,明确了层序地层格架内沉积相平面展布及纵向演化特征：平面上,短轴物源自龙门山山前依次发育冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊相,长轴物源主要发育辫状河三角洲前缘沉积,长短轴物源在合兴场-德阳-马井-新繁镇一带地区交汇;纵向上,低位体系域和高位体系域时期以辫状河三角洲前缘沉积为主,水下分支河道砂体纵向叠置、横向连片、分布广泛,湖侵体系域时期以滨浅湖沉积为主。建立了层序-沉积充填模式,指出低位体系域和高位体系域时期的长轴物源和长短轴物源交汇区辫状河三角洲前缘水下分支河道砂体是研究区优质储层发育区。     

沁水盆地晚古生代煤系层序地层及岩相古地理研究

运用层序地层学及沉积学的方法和原理,根据野外露头、钻井及区域地质资料分析,认为山西沁水盆地煤系主要存在碳酸盐岩台地、碎屑岩浅海和三角洲等沉积相类型.进行层序界面的识别、沉积相的分析和准层序的研究对比,将沁水盆地煤系划分为两个层序,每个层序又分为海侵体系域和高位体系域（缺低位体系域）.在此基础上,以体系域为单位编制了岩相古地理图,并分析了各个体系域的岩相古地理特征.     

成家庄剖面本溪—太原组层序地层与元素地球化学特征分析

以山西柳林成家庄剖面本溪—太原组为例,对层序地层与元素地球化学的关系进行了研究。通过综合分析区域构造变动、岩性组合、微量元素特征、测井曲线、沉积相、化石组合特征,识别出区域不整合面、低水位期暴露面、水道下切谷、构造体制转换面、沉积体系转换面和古生物组合交替面等层序界面类型,据此将本溪组—太原组划分为2个Ⅱ级层序、8个Ⅲ级层序和17个体系域。该区层序特征以海侵体系域＋高位体系域的＂二元结构＂为主,元素地球化学特征与层序界面及层序内部体系域有良好的对应关系,其中Fe、Sr、Ba、REE、Mn/Fe等元素组合特征变化显著,说明元素地球化学特征可以作为划分层序及体系域的依据。     

秦皇岛地区上古生界沉积特征与沉积演化

目前渤海湾盆地中浅层油气资源勘探已进入中、高成熟阶段,上古生界现成为寻找和发现潜在油气资源的重要领域,对上古生界地层特征、沉积相类型及沉积演化过程进行深入研究,对于油气勘探具有一定的指导作用。以沉积学理论为指导,以华北东部地区秦皇岛石门寨上古生界野外露头剖面为基础,通过对其进行详细勘测,识别岩性特征、地层序列以及发育的沉积相类型,明确沉积演化过程。研究表明,秦皇岛地区上古生界自下而上可分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组,共识别出潮坪相、潟湖相、障壁岛相、台地相、浅水三角洲相及河流相6种主要的沉积相类型;本溪组—太原组发育潮坪相、潟湖相、障壁岛相、台地相,山西组发育浅水三角洲相,下石盒子组—石千峰组发育河流相。研究区上古生界经历了由海相—海陆过渡相—陆相的沉积演化过程。     

淄博博山地区晚古生代煤系层序地层与聚煤作用

为揭示渤海湾盆地陆表海背景下的煤系层序地层界面形成机制以及层序地层格架内的聚煤作用特征,以淄博博山地区为例开展了本溪组、太原组和山西组的层序地层及聚煤作用研究。研究区内共识别出古构造运动形成的区域性构造不整合面、正常海退形成的下切谷冲刷面、盆地基底构造运动形成的海侵方向转换面、初始海泛面、最大海泛面以及最大海退面等层序界面类型,将研究区含煤地层划分为三个七级层序。经对比研究层序内的煤层的发育特征后认为,潮坪泥炭坪、潟湖及三角洲平原泥炭沼泽为煤层最有利发育相带。SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6层序内均有可采煤层发育。     

辽宁红阳煤田石炭—二叠纪聚煤期古地理与控煤分析

依据华北地台晚古生代陆表海沉积建造层序界面的识别标志,在红阳煤田石炭—二叠系残余地层中识别出了6个层序界面,并据此建立了由DS1-DS55个三级层序构成的层序地层格架,揭示了红阳煤田石炭—二叠纪沉积环境由海相到陆相演化的过程。DS1-DS5层序地层岩性岩相分析表明:DS2、DS3层序是石炭—二叠纪主要聚煤期。DS2层序发育堡岛体系,岛后泥炭坪与滨岸沼泽相沉积在区内形成了厚度较大且连续性较好的12、13煤;DS3层序发育三角洲体系,泛滥盆地与分流间湾相沉积发育了多层不可采或局部可采煤层。与DS3层序海陆过渡相沉积成煤相比,DS2层序海相沉积煤层的灰分与硫分相对较高,且在区域上都呈现由北向南逐渐升高的趋势,这与海水退出红阳煤田的方向相吻合,表明红阳煤田石炭—二叠纪聚煤期古地理格局对煤层发育及煤质特征具有明显的控制作用。     

鄂尔多斯盆地保德地区上古生界沉积相与沉积演化特征

山西组与下石盒子组是鄂尔多斯盆地上古生界主要的勘探目的层系,本溪组和太原组发育的煤层是主要的烃源岩,深入研究上古生界沉积相及沉积演化特征对油气勘探具有一定的指导意义。以保德地区扒楼沟剖面露头实测为基础,通过岩性和岩石组合、沉积相分析,建立了不同沉积体系的沉积序列,并进一步探讨了该区上古生界沉积演化过程。结果表明:保德地区上古生界自下而上发育本溪组、太原组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组,识别出障壁海岸、碳酸盐台地、曲流河和辫状河4种沉积相,并建立8种典型的沉积序列;受区域构造演化控制,本溪组与太原组时期发生大规模海侵,山西组至石千峰组时期海水逐渐退出盆地,研究区晚古生代经历了障壁海岸-碳酸盐台地-河流相的沉积演化过程。     

河南省晚古生代煤系层序地层格架与沉积演化

通过对露头及钻井资料的研究,河南省晚古生代煤系可划分为1个一级层序(308~252 Ma);以太原组上部灰岩段底界面为区域性沉积间断面,将该一级层序又分为Ms₁和Ms₂两个二级层序;进而依据次级层序界面又细分为20个三级层序。通过对本区沉积演化特征的研究表明:本溪组沉积早期,本区海侵方向为自东向西进行,海侵中心由南向北迁移,而到本溪组沉积晚期,海侵范围扩大,海侵中心部位继续北移,海侵方向由NEE向SWW进行;自太原组沉积开始,区内海侵逐渐达到高潮,海域扩大;到山西组沉积期,区内大面积海退,海域范围向东南退缩,经历了滨海-潮坪-泻湖-下三角洲平原的沉积演化;到下石盒子组至上石盒子组沉积期,海水基本退出华北盆地范围,致使河南境内沉积演化最后经历了从三角洲前缘-下三角洲平原-上三角洲平原沉积的演变过程。研究成果对分析研究区晚古生代成煤、古地理、古环境及聚煤规律具有参考价值。      

山东黄河北煤田石炭—二叠系太原组地层沉积特征

为了研究黄河北煤田的沉积特征,查清研究区内太原组地层的岩性类型、沉积构造、粒度分布特征,并进一步明确其沉积体系及沉积相的特征和沉积演化,本文根据野外露头的观察和室内岩心的描述、薄片分析,结合钻井、测井资料,运用沉积学、古生物地层学、层序地层学、岩石粒度分析等方法,对研究区的太原组地层沉积特征进行了详细的研究.结果表明:研究区石炭-二叠系的含煤地层太原组沉积物中砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩及煤岩均较发育,常见的含铁矿物主要是褐铁矿、黄铁矿、菱铁矿等;主要层理构造有水平层理、平行层理、交错层理、波状层理、韵律层理等,生物扰动构造非常发育;主要的生物化石发育于台地相灰岩中,包括蜓类、牙形石等个体较大化石;主要发育植物化石有轮叶、科达木、宽带羊齿等;太原组沉积环境比较动荡,为河流相或者浅海相环境,其陆表海盆地层序及内部单元的典型界面有最大海泛面、区域性海退界面和最大海退面,并依据其不同界面,进行了沉积相划分和层序地层分析;研究区内晚石炭世的太原组地层为陆表海沉积序列,其沉积环境演化主要是由海陆交互相沉积向陆相沉积的转换.     

华北中南部博山地区上古生界沉积相与沉积演化特征

随着中浅层油气勘探进入中高成熟阶段,华北地区上古生界已成为油气勘探和储量接替的重要领域,对上古生界沉积相类型及沉积演化过程进行深入研究对于油气勘探具有一定的指导意义。以沉积学理论为指导,以华北中南部淄博博山上古生界露头剖面为基础,通过详细踏勘实测,识别其发育的沉积相类型与沉积序列,明确其沉积演化过程。研究结果表明:淄博博山地区上古生界自下而上可分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,共识别出障壁海岸、潮流、碳酸盐台地、三角洲和曲流河5种沉积相及8种典型沉积序列;本溪组-太原组发育障壁海岸相和碳酸盐台地相,山西组发育三角洲相,下石盒子组-石千峰组发育河流相和潮流相;研究区上古生界经历了由障壁海岸-台地复合沉积体系过渡为三角洲相,最终转变为河流相的沉积演化过程。     

河南登封晚古生代层序地层及聚煤特征研究

运用露头、钻井岩心层序地层学的有关理论方法,对蹬槽剖面的晚古生代地层进行了详细的沉积学和层序地层学研究,共识别出8个三级层序界面,把本研究区域晚古生代地层划分为7个三级层序。S1大致相当于本溪组;S2大致相当于太原组;S3大致相当于山西组;S4和S5分别对应下石盒子组的上下部分;S6对应上石盒子组;S7对应石千峰组。在这些层序中,低位体系域往往以发育三角洲平原分流河道相砂砾岩、或残积相风化壳、或滨湖相中细砂岩为特征,而水进体系域多障壁岛-潟湖相泥岩和粉砂岩、三角洲前缘相砂泥层以及浅湖相细砂岩为主,高位体系域则主要为浅海相碳酸盐岩、前三角洲相泥岩及富泥质的浅湖相沉积序列。层序S1～层序S2物源不丰富,聚煤作用主要发生在海侵初期或海退时期;层序S3～层序S6物源相对丰富,聚煤作用主要出现在最大海泛附近。     

鄂尔多斯盆地东缘保德地区上古生界层序地层与沉积相特征*

为了揭示鄂尔多斯盆地东缘层序地层与沉积相特征,以层序地层学和沉积学理论为指导,对鄂尔多斯盆地东缘保德扒楼沟剖面及周缘上古生界的层序与体系域界面类型、层序结构、沉积相类型及沉积演化进行研究。依据区域性不整合面、下切谷冲刷面、海侵方向转换面和区域性海退面等层序界面将研究区上古生界划分为7个三级层序,分别对应于本溪组、太原组2段、太原组1段、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组。保德扒楼沟及周缘上古生界剖面发育16种岩石类型和8种岩石组合。区内上古生界发育障壁海岸相、碳酸盐岩台地相、辫状河相和曲流河相。SQ1-SQ3中低位体系域发育风化壳和潮道亚相,海侵体系域发育潮坪亚相和潟湖亚相,高位体系域发育碳酸盐岩台地相、潟湖亚相和潮坪亚相;SQ4-SQ7中低位体系域发育辫状河河床亚相,海侵体系域主要发育曲流河泛滥平原亚相,高位体系域主要发育多期曲流河河床亚相—堤岸亚相—泛滥平原亚相的演化序列。区内上古生界经历了由障壁海岸相和碳酸盐岩台地相向河流相的演化过程,沉积演化主要受物源供给、海平面变化和构造活动的控制。     

黄河北地区晚古生代岩相古地理与煤系烃源岩发育

黄河北地区广泛发育各种沉积体系,通过对其沉积特征及沉积模式的分析发现黄河北地区晚古生代石炭-二叠纪海相、陆相和过渡相环境均有发育。该地区存在的主要沉积体系类型是潮坪沉积体系、障壁-潟湖沉积体系、河控浅水三角洲沉积体系和河流-湖泊沉积体系。研究发现:本区石炭-二叠系储层烃源岩发育有意义的三个沉积演化阶段分别是本溪期、太原期、山西期;黄河北地区属鲁西地区一部分,晚古生代石炭-二叠系含煤地层主要发育砂岩、泥质岩、碳酸盐岩、岩浆岩和可燃性有机岩(煤),是重要的烃源岩;黄河北煤田含煤地层含煤14层,其中1~5层煤赋存于山西组,6~14层煤赋存于太原组,就可采煤层的层数来说,存在“东多西少”的特点;在含煤地层剖面上的分布特点是“上薄下厚”,主要富煤带则主要分布在东部地区;泥页岩主要发育在石炭-二叠系太原组和山西组,泥页岩层厚度在横向上有一定的规律性,由北向南泥页岩层厚度有逐渐减小的趋势,南部济西矿区和长清矿区,西北部伦镇矿区、李屯矿区厚度发育较好,多在90m以上。