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

作者:刘志逊;田继军;张国庆;杨曙光;代鸿章 刊名:中国煤炭地质 上传者:陈红梅

【摘要】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。

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0前言卡姆斯特煤田位于新疆维吾尔自治区严重缺煤的阿勒泰地区。近年来,新疆煤田地质局等地勘部门在阿勒泰地区南部卡姆斯特一带开展了煤炭勘查工作,发现该区具有丰富煤炭资源,同时其独特的构造沉积背景也引起了地质工作者的重视。但是前人针对卡姆斯特煤田的研究相对较少,仅有李永高对卡姆斯特喀拉萨依西区含煤岩系沉积环境进行了分析[1],认为西山窑期的内陆辫状河湖泊辫状河三角洲平原沉积环境有利于泥炭的堆积与赋存,是本区的主要成煤期。由于该区构造较为复杂,后期剥蚀严重,且以往工作多针对某一煤矿范围进行煤层对比、煤质等的研究;油田在本区的钻井多位于研究区西缘,地震资料涉及的范围也较小[2-3],受资料和勘探程度的限制,全区范围的岩相古地理、沉积环境、沉积展布特征等问题有待进一步的研究。本文根据近年煤炭勘查取得的地质成果,以卡姆斯特煤田中、下侏罗统含煤岩系为研究对象,通过恢复其研究区的古地理,建立含煤岩系的层序地层第26卷格架,讨论研究区层序格架下的聚煤特征,分析成煤带的迁移规律,总结煤层赋存特征,对有效勘探该区的煤炭资源具有重要指导意义。1地质概况研究区位于新疆自治区北部,隶属阿勒泰地区富蕴县管辖。大地构造单元属于准噶尔地块东北缘克拉麦里山前拗陷,处于乌伦古坳陷与陆梁隆起的交合部位[4]。北以乌伦古深断裂为界,南到卡拉麦里深断裂,与准东煤田相邻。区域构造线呈北西-近东西向,构造变形以褶皱为主,断裂次之,面积约4500km2(图1)。侏罗系在卡姆斯特地区分布较广,自下而上分为下统八道湾组J1b、三工河组J1s和中统西山窑组J2x,西山窑组之上不整合沉积红色的中上统石树沟组J2-3sh,主要含煤地层为侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组,其中八道湾组含煤13~21层,西山窑组含煤5~9层。2层序岩相古地理通过对卡姆斯特煤田野外露头剖面及42个钻孔的沉积环境的分析和地震资料解释,在综合研究钻井、测井、露头、岩心及古生物资料的基础上,建立了卡姆斯特煤田侏罗系中下统以四级层序为单元的等时层序地层对比格架。卡姆斯特煤田侏罗系中下统为一套在潮湿、温暖气候条件下形成的以辫状河三角洲、湖泊-沼泽相为主的含煤碎屑岩建造[5-7]。本次工作将卡姆斯特煤田侏罗系中下统划分为5个三级层序,根据地层叠置样式、岩性、岩相的变化细分出低位、湖侵和高位体系域,其中层序相当于八道湾组下段,层序相当于八道湾组上段,层序相当于三工河组,层序相当于西山窑组下段,层序相当于西山窑组上段。由于后期构造运动的影响,在普北4-1钻孔至D-1钻孔以东地区缺失层序和层序,该层序划分方案可在全区钻孔剖面间进行对比(图2)。2.1层序层序在区域上相当于八道湾组下段,底界面图1卡姆斯特煤田区域位置图Figure1LocationmapofKamstcoalfield图2卡姆斯特煤田侏罗系中下统层序地层划分方案Figure2LowerandmiddleJurassicstratasequencestratigraphicpartitionschemeinKamstcoalfield10期为一区域不整合面,与下伏三叠系老鹰沟组呈不整合接触。下段底部发育一套厚20m左右的灰白色砂砾岩;下部为河道相的灰色、灰黑色的砂岩、砾岩,逐渐过渡为上部的分流间湾沉积的灰色、灰黑色的粉砂岩、泥岩及煤层,岩性变化较快,砂岩局部具交错层理、波状层理。层序以辫状河三角洲沼泽环境为主,气候温暖湿润,植物群以真蕨类繁盛,其次是银杏类、松柏类,木贼类也较常见[8]。这一时期,植物生长虽繁盛,水域也开始扩大,但基底频繁升降,地形起伏较大,水面变化频繁,水位不深,沉积

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