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。     

河北省晚古生代煤系层序地层与聚煤特征研究

华北晚古生代含煤岩系是在巨型克拉通盆地海陆过渡相和陆相背景中形成的,通过分析近期的一些实测地质剖面和钻井地质剖面资料对河北省晚古生代含煤岩系层序特征进行阐述,以沉积基准面和沉积物可容纳空间变化为理论核心,利用钻井岩心、露头剖面及层序地层学有关理论及其研究方法,对河北省晚古生代含煤地层进行了层序地层学研究.层序地层理论的应用为成煤机理的研究提供了新的途径,聚煤规律研究可在高分辨率等时地层格架中进行.河北省聚煤盆地层序地层与成煤机理、富煤带的迁移、富煤单元的形成有着密切的联系.     

鄂尔多斯盆地东南部晚古生代陆表海层序演化过程与其控制下的聚煤模式

鄂尔多斯盆地东南部作为我国重要的煤炭和煤层气产地,其较为复杂的沉积环境演化过程为陆表海背景下聚煤环境研究提供了良好的研究对象。以鄂尔多斯东部晚古生代沉积为例,建立统一标准的层序地层格架,并且提出对应的层序叠置样式;在此基础上结合陆表海聚煤规律,揭示不同层系间聚煤范围的差异,厘清垂向上的层序叠加样式和平面含煤沉积体展布规律之间的关系。从井—震精细解释出发,定量刻画出不同平面范围内沉积物供给量（S）与可容纳空间变化量（A）。最终归纳出三种短期层序的叠加演化样式：持续进积型层序,持续暴露型层序,沉积转化型层序。其中,持续进积型层序主要发育中厚煤层,受地形影响较大;持续暴露型层序发育煤层较薄,分布范围有限;沉积转化型层序,沉积供给方向不断变化,导致泥炭局部聚集为厚煤层,但是平面发育范围有限。针对上述三种层序样式,结合成煤环境确定对应主控因素,提出持续进积型层序与持续暴露型层序主要受控于可容纳空间变化,而沉积转化型层序受控于沉积供给速率影响。     

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。     

鄂尔多斯盆地东北缘晚古生代陆表海含煤岩系层序地层研究

通过区域不整合面、沉积体系转换面、构造应力场转换面和水上暴露面等层序界面的识别,对研究区进行层序地层划分,指出鄂尔多斯盆地东北缘晚古生代陆表海含煤岩系发育7个三级层序。在此基础上,认为陆表海层序仍然具有“三元”结构,由低位体系域、海侵体系域和高位体系域组成。在盆地北部发育的多期河道砂岩具有低位体系域的下切谷充填特点——面状充填,如晋祠砂岩、桥头砂岩以及北岔沟砂岩等。煤层在层序格架中的定位与海平面变化的转换时期有关,主要发育在陆表海环境的海侵体系域下部以及陆相环境的高位体系域上部。     

华北晚古生代层序地层模式及其演化

华北晚古生代沉积建造是在陆表海环境向大陆环境演化的背景下形成的,其层序地层模式包括陆表海型、过渡型和湖泊型等3类。陆表海型层序的底界面为IP型,顶界面为IP型和I型层序界面,层序内由海侵体系域和高位体系域构成;过渡型层序的底、顶界面均为I型层序界面,层序由陆表海低位体系域、海浸体系域及高位体系域构成,陆表海低位体系域以发育席状砂体为特征;湖泊型层序的顶、底界面亦为I型层序界面,层序由低位体系域,水进体系域和高位体系域构成。该沉积建造的形成经历了上述3种模式5个阶段的演化,这5个阶段是盆地的形成、发展、鼎盛、萎缩和转化阶段,分别对应于DS₁~DS₅这5个沉积层序。     

滇黔桂地区晚古生代至三叠纪层序地层序列及沉积盆地演化

志留纪末期的加里东运动使扬子板块与华夏板块基本上连接成一个统一的华南板块,在这个较为稳定的构造背景下,从晚古生代至三叠纪滇黔桂地区经历了一个较为复杂的盆地演变过程,形成了一个复杂而有序的层序地层序列。晚古生界可以划分为25个三级沉积层序,三叠系大致可以划分为10个三级沉积层序;35个三级沉积层序又大致可以归并为8个二级构造层序。从三级沉积层序到二级构造层序的归并,代表了滇黔桂地区从晚古生代的“滇黔桂盆地”演化为早、中三叠世的“南盘江盆地”、最后在晚三叠世早期结束海相沉积历史的沉积学和地层学响应过程,为在层序地层学框架内理解复杂的地质演化历史提供了一个较为典型的实例。     

低可容空间浅水三角洲沉积层序及聚煤模式:以渤海湾地区下二叠统山西组为例*

为研究低可容空间浅水三角洲体系沉积层序及聚煤模式,以渤海湾地区下二叠统山西组为主要研究对象,开展层序地层研究,在层序地层格架内揭示低可容空间浅水三角洲体系聚煤模式。根据沉积相转换面以及下切谷冲刷面两类不整合面(SU)可将山西组划分为3个三级层序Sq1、Sq2及Sq3,每个三级层序代表 1期三角洲。通过最大洪泛面(MFS)与最大水退面(MRS)将每个三级层序划分为LST、TST及HST 3个体系域,代表 9个四级层序。根据岩性参数等值线绘制一系列特定于层序的沉积相图,在可容空间增长速率及泥炭堆积速率的控制下,三角洲平原泛滥平原及三角洲前缘泥炭沼泽为聚煤中心,位于冀中坳陷东部、黄骅坳陷中北部以及济阳坳陷部分地区。泛滥平原中形成的煤层厚度大,且聚煤中心具有随三角洲推进逐渐南移的趋势,三角洲前缘聚煤环境相对较差,形成的煤层厚度较薄,且易被分流河道砂体冲刷。渤海湾地区下二叠统浅水三角洲层序地层学及沉积学分析为聚煤模式提供了基础,该模式包括LST、TST早期、TST中期、TST晚期以及HST 5个时期的演化。煤层主要聚集在Sq1与Sq2的TST以及HST时期。这些成果对渤海湾地区煤炭资源勘探及提高钻探工程地质效果具有现实意义。     

低可容空间浅水三角洲沉积层序及聚煤模式:以渤海湾地区下二叠统山西组为例*

为研究低可容空间浅水三角洲体系沉积层序及聚煤模式,以渤海湾地区下二叠统山西组为主要研究对象,开展层序地层研究,在层序地层格架内揭示低可容空间浅水三角洲体系聚煤模式。根据沉积相转换面以及下切谷冲刷面两类不整合面(SU)可将山西组划分为3个三级层序Sq1、Sq2及Sq3,每个三级层序代表 1期三角洲。通过最大洪泛面(MFS)与最大水退面(MRS)将每个三级层序划分为LST、TST及HST 3个体系域,代表 9个四级层序。根据岩性参数等值线绘制一系列特定于层序的沉积相图,在可容空间增长速率及泥炭堆积速率的控制下,三角洲平原泛滥平原及三角洲前缘泥炭沼泽为聚煤中心,位于冀中坳陷东部、黄骅坳陷中北部以及济阳坳陷部分地区。泛滥平原中形成的煤层厚度大,且聚煤中心具有随三角洲推进逐渐南移的趋势,三角洲前缘聚煤环境相对较差,形成的煤层厚度较薄,且易被分流河道砂体冲刷。渤海湾地区下二叠统浅水三角洲层序地层学及沉积学分析为聚煤模式提供了基础,该模式包括LST、TST早期、TST中期、TST晚期以及HST 5个时期的演化。煤层主要聚集在Sq1与Sq2的TST以及HST时期。这些成果对渤海湾地区煤炭资源勘探及提高钻探工程地质效果具有现实意义。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区晚古生代沉积演化

基于笔者多年对鄂尔多斯盆地及周缘地区晚古生代研究成果,结合野外剖面实测、钻井资料分析、地层学与层序地层学、地球化学、年代学等研究结果,从岩性特征、地层厚度、地层接触关系、物源分析、沉积相类型多方面进行对比研究,认为鄂尔多斯盆地及周缘地区上古生界是华北地台的一部分,因此,其沉积充填及沉积演化研究必须置于晚古生代大华北盆地之中。在此研究基础上绘制了晚古生代各组鄂尔多斯盆地及周缘沉积相平面展布图,亮点是向东部和南部进行了扩张,并详述了晚古生代沉积演化过程,为该时期华北地台原始沉积面貌的恢复提供了新的依据。     

重庆地区晚二叠世煤系层序地层与聚煤作用

重庆地区上二叠统包括龙潭组/吴家坪组和长兴组,主要发育海陆过渡相(海湾-泻湖-潮坪)及浅海碳酸盐沉积,其中龙潭组和吴家坪组为同期异相沉积。通过对区内钻井剖面及露头剖面的分析,在本区上二叠统中识别出区域性构造不整合面和沉积相转换面等地层界面,并将上二叠统划分为2个三级层序。基于近海煤盆地的背景,研究区厚煤层常靠近初始海泛面发育。总体来看,近海含煤盆地三级层序以海侵体系域聚煤最好。     

四川盆地东部上三叠统须家河组层序地层及聚煤特征研究*

四川盆地东部上三叠统须家河组共分7段,其中须一段与川西小塘子组为同期异相沉积。须一、须三、须五、须七段为含煤泥岩段,须二、须四、须六段为砂岩段。对区内钻井剖面及露头剖面进行分析,在须家河组中识别出区域性构造不整合面及河流下切冲刷面等层序界面,将须家河组划分为4个三级层序,分别对应于须一段、须二段—须三段、须四段—须五段、须六段—须七段。以地层的岩性、岩相变化特征细化分出低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。其中低位体系域以广泛分布的河道砂岩沉积为特征;湖侵体系域与高位体系域以湖滨三角洲相的细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层互层为特征。对层序地层格架下的聚煤特征分析表明,层序Ⅲ聚煤最有利,其次为层序Ⅳ,层序Ⅱ最差;在层序Ⅲ内,高位体系域比湖侵体系域更有利于成煤。煤层厚度变化明显受泥炭堆积速率与可容空间增加速率的控制,高位体系域早期较高的可容空间增加速率与较高的泥炭堆积速率保持平衡,有利于厚泥炭(煤)层的形成。     

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷下白垩统赛汉塔拉组层序地层及聚煤特征

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷是一个陆相断陷聚煤盆地,下白垩统赛汉塔拉组是其主要含煤地层,作者利用岩心、钻孔资料对其岩相类型、沉积相、层序地层及聚煤作用特征进行研究。(1)赛汉塔拉组主要由砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、碳质泥岩及厚层褐煤组成,发育扇三角洲平原相、扇三角洲前缘相、辫状河三角洲平原相、辫状河三角洲前缘相、滨浅湖相,分别属于扇三角洲沉积体系、辫状河三角洲沉积体系和湖泊沉积体系。(2)识别出2种层序界面:不整合面和下切谷冲刷面,将赛汉塔拉组划分为2个三级层序。从层序Ⅰ到层序Ⅱ,煤层厚度逐渐增大,聚煤作用逐渐增强。(3)在滨浅湖环境下厚煤层主要形成于湖侵体系域早期,在扇/辫状河三角洲环境下厚煤层主要形成于湖侵体系域晚期,煤层厚度在凹陷中部最大,向西北和东南方向均变小。聚煤作用明显受基底沉降作用影响,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡,从而形成了区内巨厚煤层。     

渤海湾盆地临清坳陷晚古生代古地理特征*

运用沉积学、地层学、板块构造学等学科理论,分析了临清坳陷晚古生代沉积特征,采用单因素分析多因素综合作图法进行岩相古地理编图,总结出其盆地演化特征。研究结果表明：临清坳陷晚古生代沉积类型主要包括障壁—潟湖沉积、潮坪沉积、碳酸盐岩台地沉积、河控浅水三角洲沉积及曲流河—湖泊沉积。编制5张岩相古地理图,分析发现：本溪期以潮坪相和碳酸盐岩台地相沉积为主;太原期以碳酸盐岩台地相、障壁—潟湖相以及潮坪相沉积为主;山西期以河控浅水三角洲相沉积为主;下石盒子期主要是曲流河道和泛滥平原沉积为主;上石盒子期主要以曲流河与湖泊沉积为主。研究区盆地演化可以划分为3个阶段：第1阶段为晚石炭世至早二叠的本溪期与太原期,主要是陆表海充填沉积阶段;第2阶段为过渡环境沉积充填阶段,即二叠世山西期;第3阶段为陆相环境沉积阶段,包括上石盒子和下石盒子期。     

鲁西南地区石炭纪—二叠纪含煤岩系层序地层及聚煤特征

根据钻井、测井和地质等资料,对鲁西南地区石炭纪—二叠纪含煤岩系进行了层序地层学与聚煤作用研究。识别出以区域不整合面、古土壤层底面、海侵方向转换面、下切谷砂体底面为代表的4种类型的层序界面;划分出本溪组、太原组、山西组和下石盒子组中的4个三级层序,从下到上依次为SⅢ1、SⅢ2、SⅢ3及SⅢ4。通过对比研究不同层序的含煤性及煤层的发育特征后认为,形成于分流间湾沼泽环境的SⅢ3煤层发育最好,形成于潟湖与沼泽环境的SⅢ1及SⅢ2煤层发育次之,SⅢ4没有煤层发育。在同一个层序内部,泥炭聚集速率与可容空间增加速率之间的平衡状态决定了煤层的厚度,这种平衡状态保持较长时间是煤层形成的基本条件,而与泥炭聚集有关的可容空间的持续增加需要基准面的不断抬升,因此,发育较好的煤层最可能形成于海侵体系域末期,如SⅢ3的TST末期的3号煤层。     

华南地区晚三叠世含煤岩系层序—古地理

在对露头及钻孔剖面沉积特征研究的基础上,建立了华南地区晚三叠世含煤岩系层序地层格架,恢复了基于三级层序的岩相古地理,并分析了聚煤规律。根据岩相特征及岩相组合类型,在区内晚三叠世含煤地层中识别出陆相和海陆过渡相两大沉积类型,并可进一步识别出冲积扇、河流(包括辫状河和曲流河)、三角洲、湖泊、潮坪—潟湖、滨海平原和滨浅海等7种沉积类型。陆相沉积主要发育在上扬子地区的四川盆地;海陆过渡相沉积主要发育在东南部湘赣粤滨浅海。在晚三叠世含煤岩系中识别出区域性不整合面和构造应力转换面、砂砾岩体底部冲刷面和岩性突变面等类型的层序界面,将含煤岩系划分为5个三级层序。以三级层序为古地理作图单元,恢复了研究区的古地理格局。由煤层厚度与岩相古地理平面展布规律可知,最有利的成煤环境为三角洲沉积体系,其次为河流、潮坪—潟湖沉积体系,聚煤中心主要分部在四川盆地的乐威煤田以及华蓥山煤田、湘赣粤滨浅海地区的湘东南至赣西萍乡一带。     

四川宝鼎盆地晚三叠世层序地层与聚煤作用

运用钻井岩心、测井及层序地层学的有关理论、方法,对位于扬子地块西缘、四川攀枝花地区的宝鼎盆地的含煤岩系进行了层序地层学与聚煤作用研究。在主要含煤段大荞地组发育12个层序界面和11个四级层序,其中在40#煤层以上地层发育层序Ⅳ到层序Ⅺ等8个四级层序。伴随着宝鼎盆地由断陷盆地(大荞地组沉积时期)向大型拗陷盆地(宝鼎组沉积时期)演化,盆地基底沉降速率减小,可容空间增加速率降低,聚煤作用在垂向上先增强再减弱。断陷盆地发育早期,聚煤作用较弱;断陷盆地发展中期(层序Ⅳ-层序Ⅷ),主要煤层多发育于低位体系域、初始湖泛面附近和高位体系域中晚期,平面上聚煤中心位于可容空间增加速率中等的三角洲平原相带;至盆地发展晚期(层序Ⅸ-层序Ⅺ),主要煤层的发育位置逐渐向四级层序最大湖泛面靠近,平面上聚煤中心向可容空间增加速率最大的盆地沉积中心迁移。