乐平统含煤岩系旋回地层的天文周期驱动:以黔西北毕节地区为例

为了系统地研究黔西北毕节地区乐平统含煤岩系中存在的沉积旋回及其天文周期驱动,本文采用时间序列分析法和相关系数法对该地区4个钻孔剖面的自然伽马(GR)测井数据进行旋回地层学分析与天文检验。旋回分析结果显示,研究区乐平统含煤岩系记录了405 kyr长偏心率、125 kyr和95 kyr短偏心率、40.6 kyr和33 kyr地轴斜率周期信息,并且可识别出17个由405 kyr长偏心率周期驱动形成的旋回;天文检验结果显示,乐平统含煤岩系受到天文周期驱动的可能性大于99 %。根据识别出的沉积旋回并结合前人在西南地区的层序划分结果,在研究区乐平统建立了高分辨率层序地层格架,划分出3个三级层序和17个四级层序,同时在经过调谐后得到的时间标尺上加以精确的年龄约束,建立了乐平统的天文年代标尺。对层序地层格架和年代标尺的综合分析表明,乐平统的沉积时限在6.47~7.16 Myr之间,并且底部存在0.69 Myr的穿时现象,3个三级层序的沉积时限分别是2.34 Myr、1.98 Myr、2.84 Myr。最后分析和总结了各三级层序的沉积速率变化规律,乐平统平均沉积速率在2.91~4.11 cm/kyr之间,CSⅠ的沉积速率整体呈现出“慢—快”或“快—慢—快”的变化趋势,CSⅡ沉积速率变化规律不明显,CSⅢ整体呈现出“快—慢—快—慢—快”的变化趋势。本研究所建立的层序地层格架可为毕节地区乐平统煤系高精度的地层对比提供参考,同时所建立的天文年代标尺可为研究乐平世古气候、古环境和重大历史事件的演化提供高分辨率的年代地层框架。     

厚煤层成因机制——天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加模式

蕴含丰富地质信息的厚煤层是重要的地质碳库及地质信息库,我国是煤炭资源大国,华北、西北、东北、华南等聚煤区都发育有厚煤层。传统煤田地质学认为,厚煤层是泥炭沼泽潜水面上升速度与植物遗体聚集速度长期处于均衡补偿状态下的连续聚集产物。但现今发育的泥炭沼泽单层最大厚度仅为20 m,考虑泥炭到烟煤成煤过程受到高达约6∶1的压实比例,均衡补偿成因解释厚煤层的形成可能存在一定的不合理性。基于煤岩学、层序地层学、旋回地层学的理论和研究方法,对不同盆地厚煤层中反映气候变化的天文周期信息开展研究。结果表明,厚煤层中煤岩显微组分以及灰分在垂向上的周期性变化和沉积间断面的存在,是多期次泥炭沼泽叠加形成厚煤层的重要依据。泥炭沼泽多期次叠加及厚煤层中煤岩显微组分的周期性变化均受当时的气候环境演化影响,而气候环境的演化又受控于天文周期。综合已有的厚煤层成因观点和实例研究,提出受天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加成煤理论和模型,用于解释厚煤层的成因机制。     

中国煤层气勘探开发战略接替区优选

现阶段中国煤层气探明储量及产量的增长主要依靠沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘等几个煤层气产业基地,急需寻找一批勘探开发战略接替区。为此,基于对我国煤层气资源、生储、保存、开发基础等条件的研究成果,总结了影响中国煤层气勘探开发的8个普遍因素(资源丰度、煤层厚度、含气量、原始渗透率、埋藏深度、水文地质条件、煤系沉积环境和地形地貌)和4个关键因素(成因类型、稳定性、后期储层改造和煤体结构破坏程度)。对比分析结果表明:中国西北低煤阶区、东北中低煤阶老工业区和西南中高煤阶构造复杂区,是我国继华北地区之后煤层气产业持续发展的重点区;上述3个重点区的煤层气赋存主控因素分别是成因类型+煤层稳定性、成因类型+岩浆侵入对煤储层改造、煤层稳定性+煤体结构破坏程度,并以此建立了中国煤层气勘探开发战略接替区的优选评价体系。采用多层次模糊数学的方法对上述3个重点区的15个区块进行了评价,共优选出了8个有利接替区和7个较有利接替区,预测煤层气地质资源总量达1.8×10~(13)m~3;8个有利区分别为西北的准东煤田五彩湾—大井地区、吐哈煤田哈密—大南湖地区和陇东煤田,东北的依兰煤田、鹤岗煤田和珲春煤田,西南的川南煤田和水城煤田,它们是近期可以进行煤层气勘探和试验开发的目标区。     

我国低煤阶煤层气成因类型及成藏模式研究

基于国内外低煤阶煤层气的富集特点和成藏理论的追踪,对我国低煤阶煤层气的成因类型和成藏模式展开了研究。结果表明,我国低煤阶煤层气藏成因类型有热成因、生物成因和混合成因;煤储层特征包括埋藏浅、含气量低、厚度大、渗透率高且易改造及与其它油气共生等特点;前人从岩性、构造条件及煤储层所处位置、水文地质条件等对低煤阶煤层气的成藏模式进行了划分。基于以上研究,认为应以动态的观点来认识和探讨以有利成煤相带为煤层气富集的物质基础、以构造体为煤层气运移压差和以水动力条件为气源补给和封盖的条件的低煤阶煤层气成藏模式。以东北依兰盆地为例,结合我国低煤阶煤层气盆地的地质特征和前人研究成果,建立了我国低煤阶煤层气的成藏富集模式,即原生成因和次生成因叠合下的斜坡区成煤优势相带高富水区的煤层气富集模式。     

滇东北地区煤层气富集特征及勘探目标优选

滇东北地区镇雄—威信煤田上二叠统赋存丰富的煤炭及煤层气资源,具有良好的煤层气勘探开发前景。为了加快对该区煤层气资源的勘探开发步伐,通过调研前期煤田勘查及煤层气地质勘探资料,从含气性、煤层分布、煤岩煤质、含煤岩系岩性组合等方面研究了煤层含气量、甲烷浓度与煤层厚度、埋藏深度、煤岩煤质及顶底板岩性等参数之间的关系,分析影响煤层气富集成藏的主要因素,在此基础上建立了基于多层次模糊数学的煤层气选区评价模型,并对该区进行了煤层气有利区评价。结果表明:(1)煤层气富集主控因素为煤层厚度、煤层埋深和顶底板保存条件;(2)优选出资源潜力、储层性能、保存条件和开发条件等4个方面共计11项三级评价参数作为煤层气勘探目标评价的指标;(3)煤层气选区评价模型的评价结果显示,新庄矿区的煤层气勘探开发潜力为最好,洛旺、牛场—以古、马河次之。结论认为,该研究成果可为滇东北地区下一步的煤层气勘探开发工作提供地质依据。