海侵事件成煤作用——一种新的聚煤模式

晚古生代华北陆表海聚煤盆地海平面具有高频率变化和复合性特点，海侵具有突发事件性，这一规律对盆地充填沉积、沉积体系演化和煤聚积具有控制作用。提出了“海侵事件成煤观点”，认灵海侵事件成煤是大型陆表海盆地所特有的，陆表海盆地的海侵过程是非常短暂的，表现出海侵具“突发”性质，因此海侵沉积具有较好的等时性。煤层与直接覆盖于其上的海相灰岩为一种事件沉积组合，泥炭的煤化作用过程完全处于还原环境下。     

陆表海盆地海侵事件成煤作用机制分析

研究了含煤地层中海侵事件沉积序列,即海侵沉积与煤层直接接触的组合特点,总结了海侵事件和海侵事件成煤特点,提出了陆表海聚煤盆地海侵事件成煤作用理论及海侵事件成煤机制。研究表明,陆表海盆地充填沉积序列中,既有海退成煤作用又有海侵成煤作用发生,而且,海侵事件为陆表海盆地海平面变化的典型特色,海侵的突发性是海侵事件的基本属性,其沉积具有等时性。海侵事件导致盆地事件型聚煤作用发生。本文还深入讨论了海侵事件成煤机制及其在含煤地层层序地层界面识别、层序地层单元划分的重要意义和作用。     

华北南部晚古生代陆表海盆地层序地层格架与海平面变化

陆表海盆地与边缘盆地的区域地质条件具有根本性差异，其层序地层格架必不同。研究表明，华北晚古生代陆表海盆地平缓的地势难以形成大范围的侵蚀不整合，高频海平面变化和突发性的海侵事件是层序形成的主导因素，陆表海盆地含煤层序具有二元结构，即“海侵体系域－高水位体系域”的层序模式。     

陆表海盆地含煤地层的高分辨率层序地层研究

分析了鲁西南煤田陆表海盆地沉积充填序列中的T-R旋回特征;划分出陆表海盆地高分辨层序,依次为构造层序、超层序、层序、小层序组、小层序及更小级别的层序单元。在研究了陆表海盆地海平面变化特点及其对煤聚积控制作用的基础上,提出了“海侵事件成煤”观点,认为海侵事件是控制陆表海盆地煤聚积的重要事件,突发性海侵事件界面、暴露土壤化事件界面和海侵事件成因的煤层均具有等时性对比意义。      

库鲁克塔格地区奥陶系层序地层与海平面变化

出露于新疆库鲁克塔格地区的奥陶系揭示出一个完整长周期(Ⅰ级周期)的海侵-海退沉积序列。这个沉积序列由9个Ⅲ级层序和3个Ⅱ级层序构成,反映了短周期(Ⅲ和Ⅱ级周期)的海平面变化。下奥陶统是在长周期海侵背景下形成的,为一套主体在次深海环境下形成的层序组合———Ⅱ级层序A;中奥陶统是长周期海平面波动的背景下形成的,为一套主体在次深海-浅海陆棚环境下形成的层序组合———Ⅱ级层序B;上奥陶统是长周期海退背景下形成的,为一套主体在浅海-滨海环境下形成的层序组合———Ⅱ级层序C。库鲁克塔格地区奥陶系层序地层特征及其揭示的海平面变化是盆地形成与转变的构造机制的响应。奥陶纪是早古生代盆地发生盆地类型转化的关键时期,即从寒武纪-早奥陶世的裂陷盆地,经中奥陶世的过渡,转化为晚奥陶世-志留纪的前陆盆地。由于后期的构造变动本区现已成为塔里木盆地东北边缘隆起。     

华南陆缘晚三叠-早、中侏罗世海平面相对升降与古气候演化的地球化学记录

晚三叠-中侏罗世华南陆缘发生多期海侵-海退旋回.元素地球化学特征指示的古盐度高低和古水深深浅记录了海平面的相对升降.华南陆缘存在3个级别的海平面变化.其中, Ⅲ级海平面波动频繁, 由晚三叠世3次波动、早侏罗世4次波动和早、中侏罗世2次波动构成了此间大规模海侵-海退旋回.华南陆缘Ⅰ级海平面相对升降曲线与全球海平面长周期曲线, 在诺利克阶早期-辛涅缪尔阶晚期变化同步, 在辛涅缪尔阶晚期-阿连阶变化相悖.Ⅲ级海平面相对升降曲线与全球海平面短周期曲线, 在瑞替阶-辛涅缪尔阶晚期同发生4次波动, 时间上近乎同步.Sr/Cu值指示的元素迁移与富集反映了气候的温湿与干热.粤中-粤东地区晚三叠-早、中侏罗世经历了温湿-干热-温湿的气候变化.      

鲁西陆表海盆地高分辨率层序划分与海侵过程成煤特点

晚石炭世至早二叠世华北陆表海盆地的高频海平面变化,是盆地充填和聚煤作用的主要控制因素,因而形成了旋回结构十分清楚的含煤层序。本文运用高分辨率层序地层学的思路、分析技术,研究了鲁西陆表海盆地含煤地层的高分辨率层序地层学特征,识别和划分了中长期和中、短期基准面旋回。研究表明,突发性的海侵事件对陆表海盆地聚煤作用具有重要影响,海侵过程成煤为鲁西煤聚积的显著特点。     

华北晚古生代海平面变化及其层序地层响应

依据沉积学、煤地质学、层序地层学、古生物学等多学科综合方法,对华北地区晚古生代地层进行层序地层分析,并研究了相对海平面升降和其层序地层学响应,研究结果表明:研究区晚古生代地层存在着8种层序界面,主要包括古构造运动面、古生物间断面、大面积泥炭化沼泽化界面、陆表海低水位砂体底界、盆地转换界面、大范围冲刷面、大面积暴露面和硅质海绵岩等;依据界面的划分原则可以将研究区地层划分出1个盆地充填层序、3个构造层序(相当于二级层序)和7个三级层序;分析发现,基于层序格架下的相对海平面升降可以分为层序1-层序3的短期大规模海侵阶段及长时间海退阶段和层序4-层序7的长时期的海退阶段.在此基础上,依据海平面变化曲线及其层序地层响应特征发现华北晚古生代海平面变化具有周期性与复合性和高频性与事件性等特点.     

安徽铜陵志留系—三叠系地层层序地层和微量元素地球化学:对沉积环境的约束

在安徽铜陵地区广泛分布有志留系—三叠系沉积地层,它们与区内的层控矽卡岩矿床关系密切。作者对这些地层进行了层序地层学和微量元素地球化学研究,并在此基础上分析了铜陵地区古生代—中生代的沉积环境。层序地层学研究显示,铜陵地区在古生代—中生代期间发生了3次海平面变化事件,形成了3个沉积序列:(1)早志留世—晚泥盆世海退序列;(2)晚泥盆世—早二叠世海侵序列;(3)晚二叠世—早三叠世海退序列。微量元素地球化学研究表明,铜陵地区在古生代—中生代地层沉积过程中底层海水的物理化学条件(氧化还原条件)发生过3次明显的波动,并与3次海平面变化事件相对应。有意义的是,铜陵地区的大部分层控矽卡岩矿床都产在与后两次海平面变化事件相对应的地层中。     

鄂尔多斯盆地晚古生代含煤地层层序地层与海侵成煤特点

层序划分的关键是层序界面的确定,无论是高级别的层序还是层序内部单元,都是以关键沉积或地层等时界面为边界的。由于海侵或者大规模水进水退导致的区域侵蚀面、事件性沉积在陆表海盆地充填中比较发育,因此,大面积水域扩张和退缩导致的大面积水流冲刷界面、沉积体系的大规模转换界面、盆地转折时期大面积的水流冲刷和河流复活形成的下切谷充填界面等都是层序划分的重要界面。煤层的形成是一个特殊的沉积事件,它可能是一个事件的结束,也可能是一个沉积事件的开始,因此也可能是划分层序的重要依据。将本溪组至下石盒子组划分出9个三级层序,4个二级层序。陆表海盆地三级层序为海侵体系域高位体系域二个单元组成;盆地转换期的沉积充填层序,以及陆相盆地三级层序均为低位、水侵和高位体系域三元结构层序。海侵成煤和事件成煤是鄂尔多斯盆地晚古生代煤聚积的基本特色。      

华北石炭二叠纪层序地层学研究的特点

本文从华北晚古生代受限陆表海的性质与特点入手，讨论了将层序地层学理论应用于含煤建造研究中的特点：①华北晚古生代含煤建造中存在着一种特殊的Ⅰ型层序界面（Ｉｐ型），这是在陆表海这一特定背景之下由相对海平面下降形成的，其上缺失低水位体系域；②华北陆表海盆内没有标准的凝缩层，但快速海平面上升期间形成的灰岩和硅质岩具有凝缩层的意义与作用，能够起到大区域对比地层和划分海侵体系域与高水位体系域的作用，③沉积建造内有４种类型的准层序，即底部型准层序、台地堡岛复合型准层序、碎屑滨岸型准层序和河流湖泊型准层序，它们在时间和空间上的分布具有一定的规律性；④露头层序地层学是研究华北晚古生代沉积建造的有效方法。     

塔里木地区早古生代海平面波动特征:来自地球化学及岩溶的证据

下古生界是塔里木盆地内最有潜力找到大油气田的层位。通过盆地内48口钻至下古生界钻井的沉积层序与沉积相分析、9800km地震剖面的地震相分析、大量Sr、C同位素及微量元素分析,并结合相关资料,开展了寒武纪—奥陶纪的以世或期为单位的岩相古地理研究,定性探讨海平面变迁。在此基础上,运用沉积地球化学定量探讨海平面的波动。分析表明,早古生代塔里木地区经历了两次大规模的海侵与海退过程,寒武纪和奥陶纪各经历了一次。每个海侵与海退过程内各包含了两个较高频的海平面升降旋回,即早寒武世早期海侵—早寒武世中期至中寒武世晚期海退、中寒武世末期海侵—晚寒武世晚期海退、早奥陶世早期至中奥陶世中期海侵—中奥陶世晚期海退、晚奥陶世早期海侵—晚奥陶世中至晚期海退。在上述2次大规模的海侵与海退以及4个较高频的海平面升降旋回中,两次大的海侵分别发育于早寒武世早期以及晚奥陶世早中期,三次较大的海退出现于中寒武世晚期、晚寒武世末期、晚奥陶世早期。岩溶在地层格架中的发育支持了上述结论。     

华北地区晚石炭世岩相古地理特征及聚煤规律研究

通过分析华北地区晚石炭世的沉积环境及煤层分布特点,探讨了该区晚石炭世沉积相的典型类型,综合分析得出华北克拉通板块晚石炭世主要为陆表海环境,期间发生多次海侵海退事件,在郯庐断裂以东地区,主要发育有台地沉积体系、障壁一渴湖沉积体系及潮坪沉积体系;在盆地的北西缘地区发育潮坪泥炭沼泽,形成了海侵事件沉积,海退时期,中北部地区有利于发育潮坪泥炭沼泽和岛后泥炭沼泽,成为煤层的聚煤中心。     

成煤作用理论(模式)研究进展

讨论了几种成煤作用观点或理论,运用突变或灾变的思路对海侵事件成煤作用进行了分析,指出由于我国华北晚古生代陆表海盆地的特殊古地理背景(如极为低平的盆地基底等),海侵过程常具快速侵进的特点,与普通的海侵过程相比具有"事件"性质,在沉积记录上表现为水体深度截然不同的沉积组合直接接触,其间具明显的相序缺失(非侵蚀间断缺失),海侵层在时空上具有较好的稳定性和等时性.同时提出不同成煤作用形成的煤在煤岩、煤质、煤的生烃能力上具有差异性.     

黔桂地区泥盆系层序地层格架及相对海平面变化

志留纪末期的加里东运动,使黔桂地区的古地理格局发生了重大变化,早古生代的滇黔桂古陆演变为晚古生代的滇黔桂海。泥盆纪初期,海水由南而北逐渐海侵超覆,在泥盆系的底部形成一套海侵碎屑岩系地层;早泥盆世晚期的大规模海侵事件造成了明显的相分异,在习称的滇黔桂盆地中发育了若干孤立碳酸盐台地,这种“台-盆-丘-槽”的格局一直延续到晚泥盆世早期;而泥盆纪末期的紫云运动所造成的地壳抬升,又使晚泥盆世地层产生海退尖灭。因此,该地区的泥盆系构成一个二级构造层序,其中包含13个三级沉积层序。在前人大量生物地层学研究的基础上,追索和对比不同沉积背景中的三级沉积层序的相序组构特征以及由其所代表的相对海平面变化,即可建立黔桂地区泥盆系的层序地层格架。层序地层格架较为充分地表现出三级沉积层序的两大特征--空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性,同时也明显地显示出地层记录中的两种相变面和两种穿时性。     

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。     

东海陆架盆地第三纪海平面变化

东海陆架盆地是建立西太平洋新生代海平面变化的关键地区。本文以层序地层和沉积体系分析为基础,利用微体古生物带化石资料,建立了东海陆架盆地第三系相对精度较高的年代地层格架。通过古生态分析、成因相及特征沉积构造分析和反射地震剖面的海岸上超分析,辅以地球化学参数变化研究,首次编制了东海陆架盆地第三纪海平面变化曲线。自第三纪以来,能识别的长周期二级旋回海平面变化4次,短周期三级旋回变化26次,相对海平面变化幅度在0-150m.分析发现海平面变化具有不对称性,即海侵作用速度大于海退作用速度。与Haq曲线对比也有较大的差异。     

华北陆表海盆地海侵事件聚煤作用研究

在研究了陆表海盆地聚煤作用特点的基础上,提出了海侵事件成煤作用观点,分析了其机理。海侵导致了陆表海盆地沼泽环境的形成,进而形成泥炭沼泽,而随后的海侵事件导致了先形成的泥炭迅速处于深水环境最终成煤。海侵事件成煤作用形成的重要层位如煤层、海相层均具有较好的等时性。      

华北南部晚古生代陆表海的沉积充填、聚煤特征和构造演化

华北南部晚古生代煤系为海退型剖面,沉积环境演化为由陆表海碳酸盐—碎屑海岸、碎屑潮坪至被河流三角洲充填的半咸水海湾。晚石炭世中期华北南缘与秦岭—大别山区因拉张分离出现了陆表海,陆源碎屑自北向南的充填表明北方蒙古—西伯利亚板块向华北板块北缘的对接俯冲。沉积中心和聚煤作用随之自北向南迁移,因此在华北南部集中了丰富的煤炭资源。聚煤最有利的沉积环境是海退形成的滨海平原和河流注入浅水海湾形成的三角洲平原。煤变质带自本区中部向南递减表明三叠纪沉积中心向北迁移,表明华北南缘与秦岭—大别山地块以及华南板块的对接拼合时间可能发生在煤系形成之后至三叠纪以前,海西末期的可能性较大。     

南华北盆地晚石炭世—早二叠世层序地层学及古地理研究

南华北盆地晚石炭世—早二叠世主要为陆表海充填沉积。通过层序界面识别和层序地层划分,建立层序地层格架,将研究区晚石炭世—早二叠世地层划分为1个Ⅱ级陆表海充填层序,3个Ⅲ级层序(Sq1—Sq3),分别对应晚石炭世巴什基尔-格舍尔期、早二叠世紫松期和隆林期,同时对3个层序的特征及演化进行了分析。根据层序地层学研究对Sq1~Sq3进行古地理重建,发现陆表海充填总体上为海退序列,物源主要来自北缘阴山隆起;同时也证实了海侵转换面的存在,全球海平面上升和板缘构造运动共同塑造了南华北盆地晚石炭世—早二叠世特殊的古地理演化过程。