菏泽地区晚古生代含煤地层沉积环境分析

作者:巩固;王怀洪; 刊名:山东煤炭科技 上传者:廖海琼

【摘要】本文根据岩性组合、测井曲线和沉积标志,研究了菏泽地区晚古生代含煤地层沉积环境,将研究区划分为四类沉积体系:潮坪沉积体系、障壁-泻湖沉积体系、河控浅水三角洲沉积体系、河流-湖泊复合沉积体系。该研究区经过水下三角洲平原、边缘三角洲潮汐平原、边缘三角洲沼泽平原、下三角洲平原、上三角洲平原五个演化过程。

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鲁西菏泽地区晚古生代煤系是我国重要的煤层发育层位,也是山东地区最为优良的煤层赋存地区之一,区内大部分以焦煤为主,为良好的工业用煤。随着煤炭开采进行,菏泽地区中高变质煤层以及埋深相对较深预测着该区可能存在着煤成气。为了研究其煤成气,有必要对该区石炭-二叠系含煤地层沉积环境及其演化开展研究。1研究区地质背景菏泽矿区为东西向构造带,在鲁西南隆起西北部,位于昆仑~秦岭横向构造带的东偏北部和新华夏系第二沉降带南端的复合部位。该研究区的范围在汶泗断层、单县韩台断层、嘉祥断层、聊考断层之间。地层自上而下有新生界第四系,新近系、古近系;中生界侏罗系;古生界二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系、震旦系、太古界泰山群。菏泽矿区是典型的断块型构造,其褶曲和断层,皆与区域构造单元、大地构造位置的组合和变化有密不可分的关联。2菏泽地区晚古生代含煤地层沉积环境菏泽地区处于华北板块,大致为大型陆表海沉积环境,其沉积体系及沉积相组合具备了华北板块陆表海沉积的特征。按照岩性组合、沉积标志和测井曲线,可将菏泽矿区石炭-二叠系划分成4类大的沉积体系:障壁-泻湖沉积体系、潮坪沉积体系、河流-湖泊复合沉积体系、河控浅水三角洲沉积体系。河流-湖泊复合沉积体系是陆相盆地主要的沉积体系,其余三类则是陆表海煤系中主要的沉积体系。2.1潮坪沉积体系潮坪沉积体系,海陆交替型含煤岩系中的沉积体系之一,主干处于潮间带,其水动力条件,大致是自潮下带至潮上带渐渐变弱。潮流途经潮道与潮沟,水动力达到最强,且为双向流动。菏泽地区潮坪沉积体系常见于本溪组、太原组(图1),包含潮坪泥炭沼泽、泥坪、砂坪和混合坪等沉积微相。泥坪相沉积物以细粒和泥质为主,多为暗色泥质、粉砂质,含大量的植物化石,沼泽和泥炭沼泽会新生成较薄泥炭层,当海进发生时,泥炭层往往会被保存下来,进而生成薄层煤。潮汐层理尤为常见,且以互层层理和透镜层理更甚。砂坪相沉积物中,砂岩多稳定组分,分选性较好,磨圆度比较好,主要是床沙载荷,常为沙垄、沙丘形态,沙纹层理较为发育,同时大中型的交错层理也较为发育。图1菏泽地区张湾勘探区ZW19井泥坪沉积2.2障壁-泻湖沉积体系障壁-泻湖沉积体系常见于太原组、本溪组(图2),包含障壁岛、潮汐三角洲及泻湖等三种成因相组合,这其中又包含若干成因相。研究区中部分障壁坝砂体与潮汐三角洲砂体,其连续性好且分布广阔,对煤成气来说是良好的储层。障壁坝常见于太原组、本溪组顶部。主要是中粗粒石英砂岩,成分成熟度较高,分选性、磨圆度较好,板状、楔形、双向和波状交错层理较为发育,是较为明显的自下往上渐变粗(进积)、自下往上渐变细(退积)的沉积层序。潮汐三角洲常见于上石炭统,其特点是垂向上变粗再变细,自下向上有4个基本单元:砂坝、砂泥混合坪、潮汐水道、潮坪沼泽或混合坪,不难看出其结构为向上变粗,再往上变细,顶层主要是潮坪泥炭沼泽,底层主要是泻湖泥质沉积。泻湖、沿岸潮坪常见于本溪组、太原组,是障壁砂坝和广海隔绝或半隔绝而形成的浅水环境。泻湖相中常见细粒与泥质沉积物,其中又以深灰色、灰黑色粉砂质泥岩、泥岩和页岩为主,水平层理、水平状纹层、块状(均匀)层理及生物扰动构造较为发育,也可发现水平生物潜穴。潮道中沉积物多以中粗~中细粒岩屑石英砂岩为主,颜色为灰色至浅灰色或灰褐色,其中石英虽多为次棱角状,但其分选性比较好。其中大型板状交错层理、双向交错层理、槽状交错层理、脉状和波状交错层理颇为发育。而潮道充填沉积的上部,小型槽状、脉状和爬升层理较为发育。顶部多为薄泥炭层沉积,细粒和泥质沉积中可见到生物强烈扰动的痕迹,且发现植物根系。图2菏泽地区青岗集勘探区QZK

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