貴州省大方縣廣木研究區(qū)龍?zhí)督M沉積環(huán)境特征與聚煤規(guī)律研究

郄汝兵 周澤 張新

摘要：根據(jù)研究區(qū)17口鉆孔巖芯編錄資料及相應(yīng)測(cè)井資料分析，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查，運(yùn)用沉積學(xué)、巖石學(xué)、聚煤學(xué)等理論方法。詳細(xì)分析該區(qū)龍?zhí)督M沉積環(huán)境類型及特征、追索沉積演化規(guī)律、總結(jié)聚煤模式。結(jié)果顯示：龍?zhí)督M共識(shí)別出三角洲、有障壁海岸2種沉積相類型，三角洲前緣、三角洲平原、瀉湖、潮坪4種沉積亞相。發(fā)育區(qū)域不整合面、區(qū)域海退面及區(qū)域海侵面三種層序界面類型，據(jù)此將龍?zhí)督M劃分為2個(gè)三級(jí)層序，4個(gè)體系域。并提出三角洲平原及有障壁海岸成煤模式，認(rèn)為三角洲平原是龍?zhí)镀谧钪饕某擅涵h(huán)境，在以后的找煤過(guò)程中應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)沉積環(huán)境的研究。

關(guān)鍵詞：沉積學(xué)；沉積環(huán)境；聚煤模式；廣木研究區(qū)；大方縣

煤炭既是人類的重要能源資源，也是現(xiàn)代化工業(yè)的重要原料，被稱作是工業(yè)的“真正的糧食”[1-2]。貴州省大方縣地區(qū)是貴州省煤系最發(fā)育的地區(qū)之一，該區(qū)龍?zhí)督M作為我國(guó)晚二疊世聚煤期重要的含煤建造，是貴州含煤性最好的煤系之一[3-5]，其煤炭資源為貴州的工業(yè)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。豐富的煤炭?jī)?chǔ)量吸引了一部分地質(zhì)工作者們對(duì)該區(qū)進(jìn)行了大量的煤炭地質(zhì)研究，尤其是針對(duì)大方縣地區(qū)構(gòu)造演化、主要成煤環(huán)境等進(jìn)行了廣泛而深入的研究工作，取得了豐碩的成果[6-9]，但對(duì)研究區(qū)沉積演化及聚煤規(guī)律的研究還有待加強(qiáng)。加之，經(jīng)過(guò)多年的不斷開(kāi)采，大方縣地區(qū)的煤炭?jī)?chǔ)量越來(lái)越少，照此發(fā)展下去，必然會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)毓I(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生消極的影響。因此，有必要在大方縣地區(qū)進(jìn)一步開(kāi)展煤炭地質(zhì)研究，總結(jié)該區(qū)上二疊統(tǒng)煤炭沉積環(huán)境及聚煤規(guī)律，以期能有所突破，在指導(dǎo)煤炭資源找礦工作，提高貴州的煤炭資源儲(chǔ)量方面有所貢獻(xiàn)，達(dá)到緩解地方能源需求壓力，為貴州提供能源保障。

1.地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造（見(jiàn)圖1）位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)-黔北隆起-遵義斷拱-畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)-短軸式褶皺區(qū)-新場(chǎng)向斜北段[3-4，6，9]。研究區(qū)內(nèi)的主導(dǎo)構(gòu)造為新場(chǎng)向斜，其軸向0°～15°，未發(fā)育中、大型斷層；煤巖層走向NNE，傾角5°～42°，平均9°，平面呈不對(duì)稱的“V”型，南部大面積出露T1y，北部出露P3l，見(jiàn)圖1。煤系龍?zhí)督M（P3l）埋藏于向斜腹部，被大面積的三疊系覆蓋，煤系保存較好，厚122.50m～ 137.15m，平均厚132.31m，含煤及煤線15層～24層，一般17層，含煤總厚度11.11m～19.28m，平均15.12m，含煤系數(shù) 11.44%，含可采煤層5層，為2、4、9、12、15煤層。可采煤層總厚為6.33m，可采煤層含煤系數(shù)4.79%，見(jiàn)表1。

2.層序地層特征

2.1層序界面特征

龍?zhí)督M特指貴州省內(nèi)的一套位于峨眉山玄武巖或茅口組灰?guī)r之上、長(zhǎng)興組之下的海陸交互的含煤巖系，屬海陸過(guò)渡相地層[10]。沉積環(huán)境受河流和海洋潮汐的雙重影響，沉積物既有河流攜帶的陸源碎屑，也有海侵期沉積的灰?guī)r和泥巖；植物化石與海相動(dòng)物化石混生；在時(shí)間和空間上，都表現(xiàn)為河流沉積和海洋沉積彼此過(guò)渡，犬牙交錯(cuò)。導(dǎo)致沉積環(huán)境較為復(fù)雜。

通過(guò)鉆井巖芯觀察及測(cè)井、沉積地球化學(xué)響應(yīng)等研究，在研究區(qū)龍?zhí)督M識(shí)別出3個(gè)層序界面。

2.2層序地層特征

根據(jù)龍?zhí)督M識(shí)別出的3個(gè)層序界面，將其劃分為2個(gè)三級(jí)層序（SQ1～SQ2），4個(gè)沉積體系域。龍?zhí)督M沉積時(shí)限為257Ma～251Ma，時(shí)限約6Ma。每個(gè)層序平均時(shí)限約3Ma，屬三級(jí)層序，且為過(guò)渡型層序。層序具二元結(jié)構(gòu)，缺少低位體系域，僅由海侵體系域和高位體系域構(gòu)成。

3.古地理特征

層序和體系域是由不連續(xù)面所分開(kāi)的等時(shí)地質(zhì)體，層序、體系域界面在鉆孔或露頭剖面上均可識(shí)別，這樣為精細(xì)的地層對(duì)比和在小層段（層序或體系域）地層單元內(nèi)尋找煤層的空間演化規(guī)律以及垂向疊置關(guān)系提供了可能。研究區(qū)在晚二疊世為上揚(yáng)子地臺(tái)的一部分，整體地勢(shì)為西北高南東低，海水主要來(lái)自南東方向，物源主要來(lái)自西部康滇古陸，在空間上是海相沉積與陸相沉積共存的階段。

3.1 SQ1古地理特征

層序SQ1對(duì)應(yīng)龍?zhí)对缙?，研究區(qū)處于脈動(dòng)式海侵作用過(guò)程中。區(qū)內(nèi)地殼緩慢下沉，海水侵入該區(qū)，在古風(fēng)化面上發(fā)育了有障壁海岸-三角洲沉積體系。有障壁海岸主要發(fā)育于初期古風(fēng)化面上的低洼地帶，以含鋁土質(zhì)、凝灰質(zhì)的高嶺石泥巖為特征，其上發(fā)育了局部煤線，初期的沉積反映了基底的不平整，沉積作用以填平補(bǔ)齊為特征，聚煤作用是在古風(fēng)化面上低洼地帶發(fā)育，最底部煤層形成之后，隨著海侵作用的繼續(xù)，龍?zhí)督M發(fā)育了下部的15#煤層，該煤層厚度較大，連續(xù)性較好。隨后的海侵形成了B7灰?guī)r標(biāo)志層，并局部形成薄煤層，研究區(qū)以潮坪、瀉湖亞相為主，海水退卻后造成了以三角洲前緣相為主的沉積環(huán)境（見(jiàn)圖2）。

3.2 SQ2古地理特征

層序SQ2發(fā)育于龍?zhí)督M晚期。底部振蕩式海侵過(guò)程中發(fā)育了12#煤上部的B5灰?guī)r標(biāo)志層，其后形成了以碎屑巖和9#、4#煤層為主的沉積類型，聚煤作用主要發(fā)育于由三角洲平原廢棄后形成的泥炭沼澤中，這種沼澤受海水影響較大，穩(wěn)定性差，沼澤存在的時(shí)間短，形成的煤層較薄且連續(xù)性差。隨后海退造成以三角洲前緣亞相為主的粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖以及泥炭沼澤相煤層等沉積，其中2#煤層厚度較大且連續(xù)性較好。之后又是大規(guī)模的海侵，形成的B1灰?guī)r標(biāo)志層向古陸方向延伸，伴隨幾次小規(guī)模的海侵后結(jié)束龍?zhí)督M沉積（見(jiàn)圖3）。

4.聚煤模式

研究區(qū)煤系主要為“根土巖—煤—碎屑巖”序列，主采煤層聚煤作用主要發(fā)生于碎屑巖“滯后時(shí)段”，即在海侵之后、碎屑巖層真正沉積下來(lái)之前的時(shí)段，這一時(shí)段可容空間增加速率與泥炭堆積速率平衡，有利于聚煤作用發(fā)生，即聚煤作用主要發(fā)生在海侵體系域中[7]。15#煤的成煤環(huán)境格局為瀉湖-潮坪沉積環(huán)境；2#、4#、9#、12#煤為三角洲沉積環(huán)境，從而可以看出成煤環(huán)境以三角洲相為主，并與瀉湖-潮坪相共存的古沉積體系，結(jié)合前人資料將研究區(qū)聚煤模式歸納為三角洲成煤模式、有障壁海岸成煤模式。

5.結(jié)論

（1）研究區(qū)識(shí)別出三角洲、有障壁海岸2種沉積相類型，三角洲前緣、三角洲平原、瀉湖、潮坪4種沉積亞相和9種沉積微相。（2）研究區(qū)龍?zhí)督M識(shí)別出3個(gè)層序界面，包括龍?zhí)督M與茅口組平行不整合面、三角洲前緣向三角洲平原轉(zhuǎn)換面、三角洲向局限潮下轉(zhuǎn)換面，據(jù)此將其劃分為2個(gè)三級(jí)層序（SQ1～SQ2），4個(gè)沉積體系域，該區(qū)缺失低位體系域。（3）龍?zhí)督MSQ1聚煤期沉積主體為瀉湖、潮坪亞相，發(fā)育15#煤層；SQ2聚煤期沉積主體為三角洲相，煤層發(fā)育多層，以平原亞相為主，發(fā)育4#、9#、12#煤層，前緣亞相為輔，發(fā)育2#煤層。聚煤規(guī)律與沉積相分布模式關(guān)系密切。（4）通過(guò)綜合研究提出三角洲及有障壁海岸聚煤模式，認(rèn)為三角洲平原是研究區(qū)龍?zhí)镀谧钪匾某擅涵h(huán)境，特別是SQ2海侵體系域三角洲平原區(qū)廣泛發(fā)育泥炭沼澤，聚煤條件最佳，發(fā)育了9#、12#煤層。

參考文獻(xiàn)：

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