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。      

鄂尔多斯盆地中部上三叠统瓦窑堡组层序—古地理与聚煤规律

为研究鄂尔多斯盆地中部上三叠统瓦窑堡组层序地层格架下的沉积演化与聚煤规律,利用野外露头、钻孔以及测井资料,识别出瓦窑堡组共发育5种岩石类型及17种岩相类型。以区域不整合面、地层颜色突变面和河道下切谷冲刷面等层序地层界面,将瓦窑堡组划分为3个三级层序SQ1、SQ2和SQ3,确定了每个层序的沉积范围、岩相组合及沉积体系。采用单因素作图法,综合考虑沉积相等多因素确定沉积单元边界,恢复了三级层序的沉积格局。瓦窑堡期沉积单元主要为曲流河、冲积平原沉积、三角洲平原、三角洲前缘和湖泊,自SQ1期至SQ3期,冲积平原、三角洲沉积逐步向湖域推进,滨—浅湖范围逐渐萎缩。三角洲平原的发育为聚煤作用提供了有利场所,形成了具有一定工业价值的煤层。从SQ1期到SQ3期,聚煤作用主要发生于湖侵体系域,且随着聚煤作用逐渐增强,泥炭堆积速率与可容空间增加速率逐渐达到平衡,煤层总厚度和单层煤层最大厚度逐渐增大。该研究成果可为鄂尔多斯盆地上三叠统瓦窑堡组煤炭资源潜力预测和富油煤形成机理研究提供地质依据。     

鄂尔多斯盆地中部上三叠统瓦窑堡组层序—古地理与聚煤规律*

为研究鄂尔多斯盆地中部上三叠统瓦窑堡组层序地层格架下的沉积演化与聚煤规律,利用野外露头、钻孔以及测井资料,识别出瓦窑堡组共发育5种岩石类型及17种岩相类型。以区域不整合面、地层颜色突变面和河道下切谷冲刷面等层序地层界面,将瓦窑堡组划分为3个三级层序SQ1、SQ2和SQ3,确定了每个层序的沉积范围、岩相组合及沉积体系。采用单因素作图法,综合考虑沉积相等多因素确定沉积单元边界,恢复了三级层序的沉积格局。瓦窑堡期沉积单元主要为曲流河、冲积平原沉积、三角洲平原、三角洲前缘和湖泊,自SQ1期至SQ3期,冲积平原、三角洲沉积逐步向湖域推进,滨—浅湖范围逐渐萎缩。三角洲平原的发育为聚煤作用提供了有利场所,形成了具有一定工业价值的煤层。从SQ1期到SQ3期,聚煤作用主要发生于湖侵体系域,且随着聚煤作用逐渐增强,泥炭堆积速率与可容空间增加速率逐渐达到平衡,煤层总厚度和单层煤层最大厚度逐渐增大。该研究成果可为鄂尔多斯盆地上三叠统瓦窑堡组煤炭资源潜力预测和富油煤形成机理研究提供地质依据。     

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。     

陕西省渭北煤田石炭—二叠系层序地层与聚煤作用研究

利用钻孔岩心资料及层序地层学的观点,对陕西省渭北煤田石炭—二叠纪煤系地层进行了层序地层学的分析。以奥陶系顶部区域不整合面、太原组最大海泛面的K2灰岩＂1分层＂的顶面、山西组底部的＂北岔沟砂岩＂（K4）底面和下石盒子组底部＂骆驼脖子砂岩＂（K中）底面等界面为层序界限将研究区内含煤地层划分为3个三级层序SQ1、SQ2、SQ3。在层序格架内,对煤层的聚集规律进行研究,结果表明,渭北煤田主要可采煤层3号、10号、11号煤层主要形成于海侵体系域中晚期,4号、5号煤层形成于高位体系域的中晚期。     

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。     

滇黔北威信凹陷晚二叠世沉积环境与层序地层格架下的聚煤规律浅析

针对滇黔北威信凹陷晚二叠世含煤岩系的“海相-海陆过渡相-陆相”三相变化地带,利用地层剖面上的沉积构造、岩石组合、古生物特征等沉积相判别标志分析研究区的沉积环境及其空间演化,并总结煤质变化规律。在此基础上,通过识别层序与体系域关键界面,建立研究区晚二叠世含煤岩系的层序地层格架,充分讨论研究区厚煤层在层序地层格架下的聚煤规律。研究区自西向东依次为河流冲积平原体系、三角洲-潮坪体系及碳酸盐岩台地体系,成煤环境主要为河流冲积平原中的泛滥盆地河漫沼泽和三角洲-潮坪沉积体系中的上三角洲平原;厚煤层在层序地层中的位置与古地理背景有关,研究区C15,C19煤层形成于最大海泛面附近,C25煤层形成于初始海泛面附近;根据煤质变化规律和煤厚变化特征,在研究区西部的彝良-盐津一带有寻找优质煤炭资源的潜力。     

龙永煤田童子岩组层序地层格架 与聚煤规律研究

龙永煤田位于我国华南晚古生代闽西南地体聚煤盆地中最主要的富煤带上,童子岩组是其主要含煤岩系。笔者在收集岩心、野外露头和测井等地质资料的基础上,运用层序地层学的基本理论和研究思路,对龙永煤田童子岩组进行了分析,确定了层序界线,阐明其层序地层格架,揭示了该煤田的聚煤规律。研究表明：童子岩组存在初始海泛面和最大海侵面两个关键界面。初始海泛面位于童子组二段的Ⅱ标志层底部,是三级层序（层序Ⅰ和层序Ⅱ）的分界面;最大海泛面位于童子组二段泥岩的顶部,是三级层序Ⅱ中海侵体系域与高水位体系域的分界面。层序Ⅰ包含6个四级层序（准层序S1～S6）,层序Ⅱ包含6个四级层序（准层序S7～S12）,其中层序Ⅰ对应文笔山组和童子岩组一段地层,层序Ⅱ对应童子岩组二段和三段地层。聚煤作用主要发生在高位体系域中,最重要的聚煤作用发育在障壁岛—泻湖相和滨岸湖泊相中,主采煤层主要发育在S3、S4、S9、S10和S12的5个准层序内。     

鄂尔多斯盆地上三叠统瓦窑堡组层序地层及聚煤特征研究

利用钻孔岩心数据等资料及层序地层学的有关理论、方法,对鄂尔多斯盆地上三叠统瓦窑堡组进行了层序地层学和聚煤作用的研究。识别出区域不整合面、河流下切谷、地层颜色、岩性突变界面等4个层序界面,并划分出了3个三级层序及相应的低位、湖侵及高位体系域。从时间上看含煤性以层序3最好,层序2次之,层序1较差,煤层主要形成于三级层序的湖侵体系域,其次为高位体系域,厚煤层（5煤层）主要发育于三级层序最大湖泛面附近。综合研究区沉积环境、层序地层、岩相古地理等研究成果,得出了主要煤层（5煤层）形成于湖侵过程中湖湾沼泽、三角洲平原间湾沼泽和曲流河泛滥平原沼泽的结论。     

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。     

新疆伊犁盆地西山窑组沉积特征及聚煤规律

水西沟群西山窑组是伊犁盆地主要含煤地层。通过对大量钻孔、测井、野外露头及古生物化石资料的分析,应用经典层序地层学基本理论和方法,对伊犁盆地水西沟群西山窑组进行层序地层分析,识别出SQ₁和SQ₂两个三级层序,并根据地层叠置样式、沉积旋回特征细分为5个体系域。通过分析沉积基础图件,恢复沉积环境,明确了本区西山窑组沉积演化特征:SQ₁层序中主要发育河控三角洲,湖缘及泛滥平原区主要形成泥炭沼泽,且聚煤作用时间长,强度大,分布广,易于形成稳定的厚煤层;SQ₂层序因后期构造运动影响,地层剥蚀程度较高,资料完整程度较低,沉积环境及聚煤规律尚待进一步研究。低位体系域煤层通常较高位体系域煤层分布广泛且稳定。对伊犁盆地西山窑组的沉积演化特征和聚煤规律的分析,为下一步煤炭勘探提供了依据。      

准噶尔盆地南缘西山窑组沉积特征及聚煤规律分析

在对大量钻孔资料、测井资料、野外露头及古生物化石资料进行分析的基础上,应用经典层序地层学基本理论和方法,对准噶尔盆地南缘西山窑组进行了层序地层划分,共识别出SQ1和SQ2两个三级层序,并根据地层叠置样式、沉积旋回特征细分为6个体系域。通过沉积基础图件、沉积环境的分析明确了研究区西山窑组沉积演化特征：SQ1层序中,河控三角洲发育,在湖缘及泛滥平原区形成稳定的泥炭沼泽,且聚煤作用时间长,强度大,分布广,形成了稳定的厚煤层;SQ2层序中,由于构造变动频繁,后期剥蚀严重,导致聚煤作用逐渐减弱。对准噶尔盆地南缘西山窑组的沉积环境特征和煤层聚集规律的分析为下一步的煤炭勘探提供了依据。     

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。     

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。     

山西静乐舍科勘查区太原组和山西组煤层赋存地质特征

山西静乐舍科勘查区主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组,通过对区内地质成果分析,本区太原组沉积环境由河控三角洲到潟湖、潮坪交替出现,期间发育两次碳酸盐台地,岩性主要以灰岩、泥岩、中粗砂岩和粉、细砂岩为主,含主要可采煤层9煤层;山西组主要为三角洲平原分流河道相、泛滥盆地相和泥炭沼泽相,以砂岩、粉砂岩、砂质泥岩为主,含主要可采煤层4-1、4煤层;4-1号煤层属大部可采的较稳定煤层,4和9号煤层属全区可采的较稳定煤层;本区主要煤类均为焦煤,资源量丰富,煤质较好,具有较高的开发价值。     

官寨井田沉积环境与聚煤规律

以井田大量钻孔地质资料为基础,从岩性特征,层理特征、古生物、含煤性、煤质等方面对官寨井田二叠系上统龙潭组含煤地层沉积环境、聚煤作用进行分析,得出本区沉积环境为过渡相,地势北东低南西高,海水由北东向南西推进,根据海水进退规律可分为三个成煤期：早期为泻湖—潮坪环境,总体处在海平面上升期,属退积型。因海水进退频繁,不利于成煤,形成的煤层多为薄层,煤层局部可采;中期为潮控三角洲环境,是海平面下降期,属进积型,此时地壳运动相对稳定,形成了井田中主要可采煤层4号、9号煤,属中厚层,连续性好;晚期为泻湖—潮坪环境,该期总体为海平面上升期,属退积型,海水进退较频繁,在垂向上旋回多而小,完整性差,形成了不可采的1、3号煤层及全区大部分可采的2号煤。在横向上区内北东部较南西部聚煤条件好,从西—东,二叠系沉积厚度增大,煤层含煤系数增大,可采系数变大。     

河北南部地区石炭-二叠纪层序地层与聚煤特征

根据大量野外剖面及钻孔资料,将河北南部地l区晚石炭世至早二叠世地层划分为4个含煤层序。层序1为第一个关键成煤层序,代表了海陆交替型含煤岩系形成期间的第一次大规模海水进退序列,含有全区可追踪对比的煤层．但聚煤作用较弱;层序2为第二个关键成煤层序,由于盆地的构造转换引起海侵方向的改变,该层序煤层为海侵事件成煤,形成了全区稳定发育的大青煤（8^#）;层序3为华北板块发生“翘翘板”运动后的稳定沉积层序,高水位体系域形成的煤层稳定性好（6^#、7^#）：层序4为陆表海盆地向陆相盆地过渡形成的含煤层序,该层序高位体系域含煤性好．煤层厚,全区可对比。     

湖北东南部晚二叠世龙潭早期的沉积环境及聚煤作用

湖北东南部西临江汉平原,北抵襄广断裂及郯庐断裂,东南大致以省境线为界(图1),是我省的重要煤产地之一。1986—1987年,笔者和彭安群、汪颂桥等在这一地区研究了近20条上二叠统含煤岩系的沉积剖面,采集了部分样品,通过分析研究,对本区龙潭早期的沉积环境及聚煤作用有了初步的认识。晚二叠世早期,大致以大冶-嘉鱼断裂为界,北部武汉、黄石等地沉积了龙潭组;南部蒲圻、阳新一带沉积了吴家