沁水盆地石炭-二叠纪含煤岩系高分辨率层序地层及聚煤模适

晋东南沁水盆地的煤层气储层主要是石炭-二叠系煤层,其厚度变化明显受控于当时的沉积环境及层序地层格架.本文对该盆地含煤岩系的太原组和山西组进行了高分辨率层序地层分析,并探讨了主采煤层15号和3号煤层在层序地层格架下的分布模式.以区域性分布的与下切谷砂岩共生的间断面、不整合面、海侵方向转换面、下切谷砂岩底面、由深变浅-再由浅变深的沉积相转换面以及共生的古土壤层为界,将含煤岩系划分为3个三级复合层序和9个四级层序.15号厚煤层和3号厚煤层位于三级海侵(泛)面附近,前者形成于障壁一渴湖及滨外陆棚沉积环境,较低的泥岩堆积速率与较慢的可容空间增长速率相平衡;后者形成于三角洲平原分流间湾环境,较高的泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡.太原组的以"根土岩-煤层-海相石灰岩"旋回为代表的四级层序中的煤层可能形成于"海相灰岩层滞后时段",即从海平面抬升到陆棚之上到碳酸盐岩真正沉积下来之前的时段,因为缓慢的海平面抬升速率与泥炭堆积速率保持较长时间的平衡,从而聚集了厚层的泥炭/煤层.     

扎赉诺尔凹陷下白垩统含煤岩系层序-古地理与聚煤规律研究

利用煤田钻孔、测井及古生物等资料对内蒙古海拉尔盆地扎赉诺尔凹陷下白垩统含煤岩系层序地层格架进行分析。根据区域不整合面,下切谷河道砂体冲刷面及古生物组合突变面把研究区下白垩统含煤岩系分为两个三级层序,并建立等时层序地层格架,对沉积相及聚煤特征进行了研究。结果表明:层序I在凹陷南部3个体系域发育完整,在北部仅发育上部的高水位体系域,为厚层滨浅湖泥岩沉积。层序II的3个体系域发育、保存齐全,低水位体系域主要发育厚层分流河道砂岩;湖侵体系域主要发育三角洲平原、三角洲分流间湾和河口坝等沉积;高水位体系域主要发育厚层的滨湖粉砂岩、泥岩和煤层沉积;扎赉诺尔凹陷的聚煤环境主要是三角洲平原及三角洲朵叶体之间的低洼地带,富煤带主要位于凹陷西部和东北部地区,煤层单层厚度可达30m。     

沁水盆地石炭——二叠纪含煤岩系高分辨率层序地层及聚煤模式

晋东南沁水盆地的煤层气储层主要是石炭-二叠系煤层,其厚度变化明显受控于当时的沉积环境及层序地层格架。本文对该盆地含煤岩系的太原组和山西组进行了高分辨率层序地层分析,并探讨了主采煤层15号和3号煤层在层序地层格架下的分布模式。以区域性分布的与下切谷砂岩共生的间断面、不整合面、海侵方向转换面、下切谷砂岩底面、由深变浅-再由浅变深的沉积相转换面以及共生的古土壤层为界,将含煤岩系划分为3个三级复合层序和9个四级层序。15号厚煤层和3号厚煤层位于三级海侵(泛)面附近,前者形成于障壁——潟湖及滨外陆棚沉积环境,较低的泥岩堆积速率与较慢的可容空间增长速率相平衡;后者形成于三角洲平原分流间湾环境,较高的泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡。太原组的以“根土岩——煤层——海相石灰岩”旋回为代表的四级层序中的煤层可能形成于“海相灰岩层滞后时段”,即从海平面抬升到陆棚之上到碳酸盐岩真正沉积下来之前的时段,因为缓慢的海平面抬升速率与泥炭堆积速率保持较长时间的平衡,从而聚集了厚层的泥炭/煤层。     

沁水盆地西南缘石炭-二叠纪含煤岩系层序地层及聚煤特征

沁水盆地石炭-二叠系含煤地层,其空间展布受沉积环境和层序地层的控制。以沁水盆地西南缘为研究对象,利用岩心、钻井等资料分析含煤地层岩相类型、沉积相、层序地层及聚煤作用特征,得到以下认识:①石炭-二叠系主要由粗砂岩、中细砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩和可燃有机岩组成,发育三角洲平原相、三角洲前缘相等三角洲沉积体系及障壁-滨外陆棚沉积体系;②识别出区域不整合面、下切谷冲刷面及沉积体系转换面等3种层序界面,将石炭-二叠系含煤地层划分为3个三级层序,并进一步划分出低位、海(湖)侵及高位体系域,其中层序Ⅰ、层序Ⅲ中发育厚度稳定的可采煤层;③障壁-滨外陆棚环境下煤层在层序地层格架中位于最大海泛面附近,三角洲平原环境下煤层位于湖侵体系域早中期,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡条件下,形成厚层煤层。     

华南晚二叠世层序——古地理及聚煤规律

晚二叠世是地质历史中重要的成煤时期,在中国南方多个省区都形成了可采煤层。受海平面变化的影响,华南地区晚二叠世发育一套完整的陆相—海陆过渡相—海相含煤岩系。通过对野外露头及钻孔剖面资料分析,识别出了区域不整合面、下切谷底部冲刷面、河道间古土壤层和沉积相转换面等关键层序地层界面,以及依据海相石灰岩标志层横向分布规律反映的区域最大海泛面,同时结合前人关于华南地区地层对比及煤层对比方面的成果,将华南上二叠统划分为3个三级层序及9个体系域。利用单因素分析多因素综合作图法恢复了各层序中岩相古地理及煤层分布规律,结果表明:层序Ⅰ中煤层主要形成于潮控下三角洲平原以及潟湖潮坪环境,厚煤层的展布受这些沉积相带控制;层序Ⅱ中三角洲平原环境中煤层最厚,开阔台地煤层最薄,平面上煤层厚度表现为西部厚、中部次之、东部无煤的阶梯式递变;层序Ⅲ中煤层主要形成于三角洲平原环境,此时聚煤作用主要发生于华南西部的康滇古陆东侧,在华南中部及东部大部地区发育的浅海台地和深水盆地均不利于聚煤作用发生。     

华南晚二叠世层序—古地理及聚煤规律*

晚二叠世是地质历史中重要的成煤时期,在中国南方多个省区都形成了可采煤层。受海平面变化的影响,华南地区晚二叠世发育一套完整的陆相—海陆过渡相—海相含煤岩系。通过对野外露头及钻孔剖面资料分析,识别出了区域不整合面、下切谷底部冲刷面、河道间古土壤层和沉积相转换面等关键层序地层界面,以及依据海相石灰岩标志层横向分布规律反映的区域最大海泛面,同时结合前人关于华南地区地层对比及煤层对比方面的成果,将华南上二叠统划分为3个三级层序及9个体系域。利用单因素分析多因素综合作图法恢复了各层序中岩相古地理及煤层分布规律,结果表明:层序Ⅰ中煤层主要形成于潮控下三角洲平原以及潟湖潮坪环境,厚煤层的展布受这些沉积相带控制;层序Ⅱ中三角洲平原环境中煤层最厚,开阔台地煤层最薄,平面上煤层厚度表现为西部厚、中部次之、东部无煤的阶梯式递变;层序Ⅲ中煤层主要形成于三角洲平原环境,此时聚煤作用主要发生于华南西部的康滇古陆东侧,在华南中部及东部大部地区发育的浅海台地和深水盆地均不利于聚煤作用发生。     

晋东南沁水盆地石炭纪和二叠纪岩相古地理及聚煤作用研究

晋东南沁水盆地是目前我国进行煤层气勘探开发的主要地区之一，煤层气储层主要分布在石炭系和二叠系，其厚度明显受沉积古地理控制。本文通过对露头及钻井剖面的岩石学和沉积相研究,对该区主要含煤岩系-山西组和太原组进行了岩相古地理和煤储层聚集控制因素分析。太原组以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩为主，厚度44.90～193.48 m，含多层可采煤层，总厚度0～16.89 m，平均7.19 m。在太原组沉积期，研究区北部发育下三角洲平原相，煤层相对较厚，中部和南部为泻湖相，煤层相对较薄，东南角主要为滨外碳酸盐陆棚相，在晋城一带障壁砂坝相分布区，煤层亦较厚；山西组以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，石灰岩仅在局部地区见到，该组厚18.60～213.25 m，含可采煤层1～2层，总厚度0～10.0 m，平均4.20 m，在山西组沉积期，北部以下三角洲平原分流河道相为主，中部和南部以分流间湾相为主，东南部则以河口砂坝相为主，厚煤带都位于中部和南部的三角洲分流间湾地区。总之，太原组富煤地带多与砂岩富集带相吻合，位于北部下三角洲平原和南部障壁砂坝地区，而山西组厚煤带大都位于南部三角洲分流间湾地区。     

新疆吐哈盆地中、下侏罗统含煤岩系层序地层及古地理

在吐哈盆地中、下侏罗统含煤岩系层序地层分析的基础上,对聚煤期古地理特征及其与聚煤作用的关系进行了研究。结果表明,吐哈盆地中、下侏罗统含煤岩系形成于河流-三角洲-湖泊沉积体系,其中共发育4个三级层序,分别对应于八道湾组、三工河组、西山窑组一、二段和三、四段。吐哈盆地从层序Ⅰ到层序Ⅳ,先后经历了沼泽（层序Ⅰ）-湖泊（层序Ⅱ）-沼泽（层序Ⅲ）-湖泊（层序Ⅳ）过程。在对应于最大湖泛面的湖侵体系域末期和高位体系域早期,较快的可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡,从而有利于厚煤层的堆积。煤层厚度、碳质泥岩厚度与砂砾岩含量呈负相关关系,即砂砾岩含量越少,煤和碳质泥岩厚度越大;地层厚度300～500 m（层序Ⅰ）和400～550m之间（层序Ⅲ）时,煤层厚度最大,说明有利于煤和碳质泥岩聚集的环境是沉降速率中等、陆源碎屑供给相对较少的三角洲间湾、湖湾以及下三角洲平原环境,层序Ⅰ和层序Ⅲ的聚煤中心如艾维尔沟、柯尔碱、桃树园、七泉湖、柯柯亚、鄯善、艾丁湖、沙尔湖、大南湖和三道岭等均属于这类环境。     

羌塘盆地晚三叠世含煤岩系沉积体系与层序地层学特征

利用地层剖面岩相组合、沉积构造序列,结合粒度分布特征等分析了研究区晚三叠世沉积体系与沉积环境演化,建立了含煤岩系层序地层格架,讨论了含煤岩系层序地层学特征和煤层在层序格架下的位置、聚煤特征及空间分布规律。研究表明,晚三叠世含煤岩系沉积体系有浅海碎屑陆棚沉积体系、滨岸沉积体系及三角洲沉积体系,其中三角洲沉积体系的三角洲平原是区内最主要的成煤地带,煤层均位于SQ1层序的高位体系域内,分布于盆地中央隆起带内,向南、北两侧,由于水体加深而脱离沼泽沉积环境,不利于煤层的形成。中央隆起带是羌塘盆地今后重要的找煤方向。     

海拉尔盆地群下白垩统层序格架内聚煤特征与成煤模式

对内蒙古海拉尔盆地早白垩世含煤岩系的沉积充填序列、层序地层及聚煤规律进行研究,将扎赉诺尔群划分为6个3级层序及相应的体系域,6个层序分别对应于铜钵庙组、南屯组一段、南屯组二段、大磨拐河组一段、大磨拐河组二段和伊敏组,煤层主要发育在层序Ⅲ、Ⅵ的湖侵体系域;且煤层在层序格架内部,从辫状河冲积平原–上三角洲平原–下三角洲平原–湖泊环境,呈现有规律的变化。通过对层序Ⅲ、Ⅵ中各主采煤层的底部砂体厚度、煤层厚度及成煤期的古地理环境详细分析,概括出层序Ⅲ的主要成煤环境为湖泊周缘扇（辫状河）三角洲平原和湖滨带;层序Ⅳ主要聚煤环境为扇前、扇间浅水湖盆和浅水湖泊大面积淤积而成的泥炭沼泽。      

含煤岩系层序地层学研究进展

层序地层学是分析聚煤规律的一种有效方法。层序地层学应用于含煤地层的分析始于20世纪90年代,Diessel最先在经典层序地层格架中建立了煤层的聚集模式;之后,Bochacs和Stuer通过讨论可容纳空间的变化速率和泥炭聚集速率之间比值的变化,具体分析了不同可容纳空间的煤层厚度、连续性及形态。通过对层序地层中煤层发育和分布的研究,多数煤田地质学家们认为,厚煤层主要发育于低位体系域晚期至海侵体系域早期及海侵体系域晚期至高位体系域早期。由于巨厚煤层往往是许多次级层序及界面的复合体,因此巨厚煤层不能简单地作为成因层序地层的界面,但可以通过煤岩学和地球化学方面的指标对其进行精细划分确定。我国煤田地质学家通过对国内海相煤层的研究,提出了海侵事件聚煤和海相层滞后时段聚煤等观点,从而大大促进了含煤岩系层序地层学的发展。      

中国含煤岩系层序地层学研究进展

层序地层学理论为人们理解聚煤作用模式提供了新的思路,通过近二十年的研究,人们认识到含煤岩系旋回性与不同级别的全球海平面变化规律密切相关,认识到有工业价值的煤层形成于基准面(海平面)抬升过程,相继提出幕式聚煤作用、海侵过程成煤、事件成煤作用、海相层滞后阶段聚煤等基于层序地层分析的聚煤作用理论。同时概括出层序地层格架下基于可容空间增加速率与泥炭堆积速率的关系的厚煤层聚集模式。今后的研究将会进一步对不同构造背景下的含煤岩系层序地层格架样式、层序地层格架下的优质煤炭资源聚集模式、煤层在地球演化的长周期过程中的地质意义等方面进行探索,此外,针对中国五大聚煤区的成煤时期及盆地构造背景的特殊性,中国学者还会进一步总结其层序地层格架样式以及聚煤模式,并将其用于指导中国优质煤炭资源预测     

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。     

近海含煤岩系层序地层学研究现状

20世纪80年代末期兴起的层序地层学,为人们理解聚煤作用提供了新的思路。通过对国内外近海含煤岩系层序地层学研究成果的分析,认识到:海侵过程成煤、幕式聚煤作用、事件成煤作用、海相层滞后时段聚煤等观点的提出,大大促进了含煤岩系研究的发展;含煤岩系层序地层学聚焦于基准面与泥炭堆积关系的研究,煤岩学、煤化学方法与层序地层学的结合使这种关系更加清晰化;地层接触关系、煤层特征、煤岩特征和煤化特征是判断煤层作为成因层序地层边界的重要依据;含煤岩系层序地层学由聚焦于层序格架中煤层位置的研究,逐步转变为关注于煤层中高频基准面旋回的研究和可容纳空间与煤层、煤岩关系的研究。今后的研究要逐渐拓展到内陆湖盆,应建立不同构造背景下的内陆湖盆成煤模式或理论。      

近海型含煤岩系沉积学及层序地层学研究进展

层序地层学是近20年来发展起来的一门新的方法学科,并在聚煤作用分析中得到广泛应用。作者就近海型含煤岩系沉积学研究历史以及煤系层序地层学研究方法及有关问题进行探讨,认为近海环境的聚煤作用实际上是海平面(基准面)上升过程中发生的,同时提出煤层厚度受泥炭堆积速率与可容空间增加速率的控制：靠陆一侧冲积平原和三角洲平原沉积环境中,厚煤层主要出现在最大海泛面位置;而靠海一侧障壁-潟湖或碳酸盐岩台地沉积环境中,厚煤层主要出现在初始海泛面的位置;但就整个三级复合层序来说,层序中厚度最大、分布最广的煤层主要分布于可容空间增加速率最大的最大海泛面附近的位置。对于中国晚古生代近海型煤系中常见的“根土岩-煤-石灰岩”序列,聚煤作用发生于海相石灰岩“滞后时段”,即在海侵之后、海相石灰岩层真正沉积下来之前的时段,这一时段可容空间增加速率与泥炭堆积速率平衡,有利于聚煤作用发生。     

青海聚乎更矿区侏罗纪含煤岩系层序地层研究

运用钻井岩心及层序地层学有关理论、方法，对木里煤田聚乎更矿区中侏罗统含煤岩系进行了层序地层学研究，共识别包括区域不整合面、河流下切谷及河道间6个层序界面，将侏罗系含煤岩系划分为5个三级层序。全区发育的厚煤层常横跨不同相区连续分布（如下．煤层），厚煤层的形成主要受控于可容空间的增加速率与泥炭堆积速率的关系。陆相含煤盆地三级层序湖侵体系域聚煤作用最好，煤层厚度的变化则与煤层下伏沉积相有一定关系。     

新疆卡姆斯特煤田早-中侏罗世含煤岩系层序-古地理与聚煤规律研究

基于新疆卡姆斯特煤田侏罗系中下统层序地层的分析,研究了聚煤期古地理及其与聚煤作用的关系。结果表明:层序Ⅰ-Ⅱ(八道湾组)受乌伦古深断裂及次一级断层等同沉积断裂的控制,自东向西,地层、煤层逐渐增厚,煤层主要形成于辫状河三角洲平原,在卡姆斯特1-10区、普北矿区及卡姆斯特中区形成5~10m的富煤带;层序Ⅲ(三工河组)形成于乌伦古凹陷湖泊大规模扩张期,是从冲积-三角洲平原环境为主向湖泊环境为主的重要转折期形成的沉积层序,一般不含煤;层序Ⅳ-Ⅴ(西山窑组)受沉积环境与湖平面变化的控制,煤层形成于湖泊三角洲平原,受燕山构造运动强烈的改造,在中东部地区西山窑地层遭受剥蚀。     

柴北缘西大滩地区下—中侏罗统层序—古地理及聚煤特征

柴达木盆地北缘西大滩地区是近年来新发现的煤炭资源有利勘探区,含煤岩系以早侏罗世小煤沟组和中侏罗世早期的大煤沟组及石门沟组为代表。根据露头剖面、钻孔岩芯及测井曲线对该含煤岩系的沉积相、层序地层格架、聚煤模式及岩相古地理进行研究,并对该区聚煤规律进行了分析。研究结果表明:区内含煤岩系由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、油页岩及煤组成,可识别出16种岩相类型以及冲积扇、辫状河三角洲与湖泊等3种沉积相类型。以区域不整合面、沉积相转换面、下切谷砂体底部冲刷面、岩性及颜色突变面等为层序界面,共识别出6个层序界面,划分出5个三级层序和相应的低位、湖侵及高位体系域。恢复出各个层序的岩相古地理,主要古地理单元为冲积扇、辫状河三角洲、滨浅湖及半深湖。研究区厚煤层主要发育于湖侵体系域上部靠近最大湖泛面处的下三角洲平原环境,这里作为低可容空间背景,较高的可容空间增加速率与较高的泥炭聚集速率相平衡,有利于泥炭/煤的聚集。煤层主要在层序SIII1、层序SIII2及层序SIII3中发育,由于古气候逐渐变得干燥,层序SIII4和SIII5聚煤作用变弱直至终止。     

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。