新集矿区早二叠世含煤岩系层序地层划分及聚煤作用

作者:巩伟;黄亮;吴灿灿; 刊名:河北北方学院学报(自然科学版) 上传者:孙红召

【摘要】目的通过建立淮南煤田新集矿区早二叠世含煤地层层序地层格架,探讨其对煤层分布的控制作用。方法主要以下切谷砂体底部冲刷面为层序界面,结合沉积旋回特征,对矿区早二叠世含煤岩系(山西组和下石盒子组)进行层序地层划分。结果将早二叠世含煤岩系从下到上划分为层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ3个三级层序及8个体系域,构建新集矿区含煤地层三级层序地层格架。结论在层序地层格架下,煤层厚度变化呈现一定规律,其中层序Ⅲ煤层最厚,总厚度为15.77m;层序Ⅰ煤层较为发育,总厚度为7.42m;层序Ⅱ煤层较不发育,总厚度为5.59m。同一个层序中,海侵体系域煤层厚度最大,高位体系域煤层次之,低位体系域煤层最不发育,其中可采煤层主要发育于泻湖-潮坪沉积环境和近海三角洲平原沉积环境的海侵体系域中。

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来稿日期:201701080引言自20世纪60年代起,层序地层学在地层研究中得到了广泛应用,对分析研究含煤岩系煤层展布及油气储层预测评价具有重要理论和实践意义[1-3]。淮南煤田位于安徽省中北部,是中国五大煤田之一,早二叠世含煤岩系主要由海陆过渡相的碎屑岩组成,地层发育齐全,标志层比较发育,沉积旋回明显,本文运用沉积学、层序地层学、煤田地质学等理论,以沉积相转换面以及下切谷砂体底部冲刷面作为层序界面,将新集矿区早二叠世含煤岩系划分3个三级层序,建立淮南煤田新集矿区早二叠世含煤地层层序地层格架,并探讨其对煤层分布的控制作用。1区域地质概况淮南煤田位于华北地台东南缘,东至郯庐断裂带,南临合肥坳陷,呈北西西向展布,面积2500km2。煤田内部由一系列次级背、向斜组成轴向北向西的复向斜构造,地层自下而上划分为奥陶系马家沟组。石炭系本溪组和太原组,二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,三叠系,侏罗系,第三系和第四系。其中二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组为主要含煤地层,煤系和煤层沉积稳定,为近海型华北含煤建造,其他岩系基本不含可采煤层[4-5]。2含煤岩系沉积特征早二叠世是淮南煤田的主要成煤期之一,其主要含煤岩系山西组和下石盒子组受控于华北板块与扬子板块之间的坳拉槽的形成与闭合,沉积范围广泛,为典型的海陆过渡相。其沉积特征受到西北物源和东南海岸潮汐作用双重因素的影响,其沉积环境划分为三角洲沉积体系和泻湖-潮坪沉积体系。早叠世山西期,华北板块北侧受阴山海西活动影响开始抬升,加剧了研究区北高南低的古地形格局,研究区发生了自北向南的全面海退,发育了山西组下部的泻湖-潮坪沉积体系。沉积相类型主要有泻湖、潮道、泥炭沼泽相等。泻湖分布面积较广,泻湖沉积物之上往往为沼泽或泥炭沼泽沉积,形成山西组中下部的1煤层和1-1煤层,其分布广、厚度大、埋藏稳定、可大范围对比。早二叠世下石盒子期,华北板块大部地区隆起,海水向东南方向持续海退,北部海域消失,进入三角洲建设阶段,下石盒子组底部为近海三角洲前缘沉积,发育水下分流河道、分流间湾、泥炭沼泽等沉积微相[6-7],后期演变为近海三角洲沉积平原沉积,发育分流河道、分流间湾等沉积微相。下石盒子组发育大量可采煤层,中部的8煤层全区发育,厚度大,层位稳定,为主要可采煤层,而9、7、5、4等煤层发育较差,局部可采。3层序地层格架本次研究中层序的定义及体系域的划分采用“Vail”学派的观点,各关键界面主要通过层序界面、初始海泛面、最大海泛面进行识别[8]。3.1层序界面识别层序界面的识别与标定是层序划分及地层格架建立的关键。研究区三级层序边界常以发育低位河流下切谷砂体为特征,由厚度较大的相互叠置的多重砂体组成,砂体底部冲刷面被识别为层序界面,如下石盒子组底部的骆驼脖段中粗粒砂岩(S1)的底面可作为层序和层序间的层序界面,层序和上覆地层的层序界面为上石盒子组下部的灰白色石英砂岩(S2)的底面(图1)。3.2初始海泛面和最大海泛面识别初始海泛面主要在一个层序中发育于下切谷充填沉积的砂体之上的第一个海泛面,其通常为共生有古土壤层的薄煤层或灰色泥岩等。在研究区,将河道砂岩之上覆盖的薄煤层或泥岩的底面划为初始海泛面,如层序中1煤层底面和层序中4煤层底面被识别为初始海泛面。最大海泛面识别作为一个层序中代表海侵范围最大的一个面,也是反映当时可容空间增加速率最大、水体最深的岩石单元的底面。研究区代表最深岩相的泥岩、砂质泥岩标志层较为发育,将煤层上发育的第一层厚度较大且横向上连续的泥岩或砂质泥岩作为最大海泛阶段的产物,其底面划为最大海泛面,如层序中

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