准南煤田侏罗系地层层序与聚煤特征研究

作者:王铭 刊名:中国西部科技 上传者:雷永富

【摘要】本文在收集研究以往地质勘查资料的基础上,运用层序地层理论和现代沉积学理论,研究了准南煤田侏罗系地层层序,总结出了不同层序体系域下聚煤特征和规律,该研究可帮助我们丰富准南侏罗系层序地层理论,对掌握该区煤层厚度和煤层气储层厚度和分布具有现实意义。

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新疆准南煤田位于准噶尔盆地与北天山的结合部位,侏罗系中下统是准南最主要的含煤地层,其中主要是八道湾和西山窑组,共含煤60多层,总厚达202m,其独特的构造沉积背景及丰富的煤炭和油气资源颇受国内外关注。此前,1984年扬起等在中国煤田地质学一书中对西北地层做了阐述[1],覃建雄研究了层序地层作为沉积盆地识别标志的研究[2],吴因业研究了煤层一种陆相盆地中的成因层序边界[3],王俊民研究了准噶尔含煤盆地构造演化与聚煤作用[4],田继军等研究了准噶尔盆地南缘侏罗系成煤环境及沉积特征[5],以上专家学者的研究极大地促进了层序地层学发展,为在煤田地质领域推广和煤层气资源开发利用方面提供了理论基础。1研究区地层区域上地层主要有:上古生界石炭系、二叠系、中生界三叠系、侏罗系、白垩系及新生界第三系和第四系。研究区的含煤地层有早侏罗的八道湾组(J1b)、三1工河组(J1s)和中侏罗系的西山窑组(Jx)。特征如2下:八道湾组:主要为湖泊、沼泽相沉积,由灰白色、灰绿色砂岩、砾岩、灰黑色、紫红色泥岩、粉砂岩夹煤、炭质泥岩和菱铁矿组成。乌鲁木齐一带厚度660m,含可采煤层,假整合或连续沉积于三叠系小泉沟群之上。东至阜康一带煤层增厚。三工河组:湖相沉积,为灰黄色、灰绿色泥岩、砂岩、砂砾岩,灰褐色砂质泥岩、炭质泥岩夹煤线,乌鲁木齐一带厚度570m,厚度向东变薄。西山窑组:为一套湖泊、沼泽相沉积,主要为灰绿,灰白色砂岩、砾岩、灰绿色、灰黑色泥岩、粉砂岩、炭质泥岩和煤层,夹菱铁矿。含煤数十层,多为中厚和巨厚煤层,沉积中心在玛纳斯一带,聚煤中心在乌鲁木齐阜康一带。2准南煤田侏罗系地层层序通过对准南侏罗系地层和沉积环境分析,综合钻井、测井、露头、岩芯及古生物资料,准南煤田侏罗系地层共划分为5个三级层序,根据地层叠覆原理,结合岩性、岩相变化细分出低位、湖侵和高位体系域,共划分为15个体系域,其中SQ1相当于八道湾组下段,SQ2相当于八道湾组上段,SQ3相当于三工河组,SQ4相当于西山窑组下段,SQ5相当于西山窑组上段。三级层序内部构型上表现出明显的沉积韵律特点。自下而上沉积物沉积粒度由粗变细再变粗,对应的沉积水体深度由浅变深再变浅,形成沉积厚度为500m左右的三级层序(见图1)。3层序格架与聚煤特征陆相盆地与海相盆地控制层序形成的因素存在很大差异,但无论是海相还是陆相含煤盆地聚煤作用与基准面和可容空间变化有关,基准面旋回理论的适用性是一致的。因此,准南侏罗系成煤环境和含煤层序结构具有陆相盆地的特殊性和多样性,本次对比研究认为准南侏罗系煤主要形成于高位和低位,湖侵期不利于聚煤。图1准南侏罗系中下统层序地层格架3.1层序构型与厚煤层分布在中生界侏罗纪早期,八道湾组地层,当时气候潮湿、缺乏陆源碎屑供给、潜水面上升、形成可接纳快速堆积泥炭沉积物的可容空间时,特别是可容空间增长速率与有机质聚集速率大体一致时,才堆积了分布广泛、厚度较大的煤层。所以,研究区八道湾组37号、41号煤层,一般厚度20m,局部40m甚至90多米。3.1.1低位体系域聚煤低位体系域发育早中时期,湖平面较大幅度下降,可容空间减小,可容空间增长速率明显小于有机质聚集速率,泥炭难于堆积,仅局部低洼地带存在。在低位体系域发育后期,湖平面(潜水面)开始上升但低于地形坡折带,在临近地形坡折带处(初次湖泛面处),可容空间增长速率大体与有机质聚集速率一致,形成了滨岸沼泽泥炭堆积。由于准南低位域晚期,广泛发育了三角洲平原相沼泽、湖沼等,所以这一时期煤层发育厚而稳定。反应在准南41线以西西山窑组煤层较为发育,45号煤层位于SQ4低位期,在乌鲁

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