西湖凹陷古近系平湖組聚煤環(huán)境特征及模式

周倩羽，沈文超，張 信，易 琦，邵龍義

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083)

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西湖凹陷古近系平湖組聚煤環(huán)境特征及模式

周倩羽，沈文超，張 信，易 琦，邵龍義

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083)

摘要：利用鉆井、巖心等資料，對(duì)西湖凹陷古近系平湖組聚煤環(huán)境及模式進(jìn)行研究。西湖凹陷平湖組的主要聚煤環(huán)境為潮坪相潮上-潮間泥炭沼澤、潮控三角洲平原泥炭沼澤以及辮狀河三角洲平原泥炭沼澤。綜合聚煤環(huán)境和古構(gòu)造因素的影響，建立平湖組沉積期的潮坪-三角洲聚煤模式，研究區(qū)潮坪和潮控三角洲較辮狀河三角洲更有利于聚煤；平湖組下段至上段煤層平面上分布范圍逐漸擴(kuò)大；西部斜坡帶聚煤作用強(qiáng)于東部斷階帶。

關(guān)鍵詞：西湖凹陷；古近系；平湖組；聚煤環(huán)境；聚煤模式

西湖凹陷位于東海盆地東部坳陷帶，是我國(guó)近海海域油氣資源較豐富的沉積凹陷之一。沉積相的研究對(duì)于油氣勘探與評(píng)價(jià)的意義重大，平湖組含煤巖系為西湖凹陷主力烴源巖，對(duì)該區(qū)聚煤特征的研究在分析煤生烴潛力方面亦極為重要。前人對(duì)西湖凹陷含煤巖系沉積環(huán)境和烴源巖分布不斷進(jìn)行研究[1-3]，西湖凹陷地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，平湖組煤層發(fā)育的特征為單層厚度薄，但層數(shù)多，對(duì)富煤帶及富煤中心的分布、煤層的變化規(guī)律及沉積體系與富煤帶的匹配關(guān)系認(rèn)識(shí)不夠清晰，存在爭(zhēng)議。本文針對(duì)西湖凹陷古近系平湖組含煤巖系沉積環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析，明確區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境展布及聚煤規(guī)律，旨在對(duì)該區(qū)油氣勘探預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西湖凹陷是我國(guó)東海陸架盆地東部坳陷帶的一個(gè)重要含油氣凹陷，西與海礁隆起和漁山隆起相鄰，東以釣魚島隆褶帶為界，南接釣北凹陷，北連福江凹陷，總體呈NNE向，面積約5.18×104km2(圖1)。西湖凹陷沉積始于晚白堊世末期，是一個(gè)東斷西超特征明顯的箕狀斷陷盆地，自西向東包括西部斜坡帶、中央洼陷-反轉(zhuǎn)帶(包括西次凹、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶和東次凹)和東部斷階帶3個(gè)主要構(gòu)造單元。西湖凹陷新生代經(jīng)歷了斷陷、拗陷-反轉(zhuǎn)和區(qū)域沉降三大階段，地層自下而上包括古新統(tǒng)、始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組、中新統(tǒng)龍井組、玉泉組和柳浪組、上新統(tǒng)三潭組以及第四系東海群[4]。

古近系平湖組為本文研究的目的層段，屬斷陷末期向拗陷轉(zhuǎn)化階段的沉積，結(jié)合前人研究成果，并根據(jù)鉆井巖性組合特征，將平湖組自下而上分為平湖組下段、中段和上段。

2 聚煤環(huán)境特征

平湖組為西湖凹陷主要含煤層位，巖性以灰色泥巖、粉砂巖為主，含部分砂巖，并發(fā)育薄層和極薄層的煤層。煤層具有層數(shù)多、單層厚度薄、垂向分布散、橫向?qū)Ρ茸粉櫪щy、平面分布廣等特征；測(cè)井曲線表現(xiàn)為自然伽馬和密度值低，聲波時(shí)差和中子值高。平湖組主要聚煤環(huán)境為潮坪相潮上-潮間泥炭沼澤、潮控三角洲平原泥炭沼澤以及辮狀河三角洲平原泥炭沼澤，不同成煤環(huán)境的垂向序列特征不同(圖2)。

2.1 潮控三角洲平原泥炭沼澤

潮控三角洲相在平湖組上段較發(fā)育，主要位于西湖凹陷的西部斜坡帶。潮控三角洲為河流-正常三角洲入海受到潮汐作用影響的部分，由于海岸線推進(jìn)，潮控三角洲平原分流間灣易被填充而變淺，潮汐作用強(qiáng)度下降使得環(huán)境適合植物生長(zhǎng)并堆積泥炭[5]。據(jù)鉆井揭示，該區(qū)潮控三角洲環(huán)境典型沉積序列為前潮控三角洲-潮控三角洲前緣(潮砂壩)-潮控三角洲平原(分流河道-分流間灣)(圖2 A井)。煤層主要形成于潮控三角洲平原泥炭沼澤，分流間灣被充填后水體變淺適宜泥炭沼澤發(fā)育形成煤層，廢棄潮砂壩和廢棄分流河道淤淺堆積泥炭也利于成煤，是研究區(qū)重要聚煤環(huán)境之一。

2.2 潮坪泥炭沼澤

潮坪相在平湖組中段和下段較發(fā)育，主要包括潮上帶、潮間帶和潮下帶3個(gè)亞相，潮上帶主要分布于西湖凹陷的兩側(cè)，潮間帶在研究區(qū)呈北東向環(huán)狀展布，潮下帶分布范圍較小。潮上帶以泥質(zhì)沉積為主，潮間帶主要發(fā)育砂泥巖薄互層，潮下帶主要包括雙向交錯(cuò)層理發(fā)育的砂巖和水平層理、波狀層理等發(fā)育的泥質(zhì)巖。據(jù)鉆井揭示，該區(qū)潮坪環(huán)境典型沉積序列為潮下帶(潮道-潮道間灣)-潮間帶(混合坪-泥坪-沼澤)-潮上帶(泥坪-沼澤)(圖2 B井)。潮坪泥炭沼澤在潮上帶和潮間帶中發(fā)育，潮上帶和潮間帶水體較淺，潮汐作用使得該相帶周期性出露于地表，氣候適宜的情況下易于發(fā)育泥炭沼澤，形成層數(shù)多，單層厚度薄的煤層[6]。潮坪泥炭沼澤為研究區(qū)重要的含煤地層，煤層厚度和層數(shù)發(fā)育均優(yōu)于辮狀河三角洲成煤。

2.3 辮狀河三角洲平原泥炭沼澤

辮狀河三角洲相包括辮狀河上三角洲平原、辮狀河下三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和前辮狀河三角洲亞相。主要發(fā)育于西湖凹陷中央洼陷-反轉(zhuǎn)帶東部及其以東區(qū)域，該區(qū)域鉆井資料匱乏，辮狀河上三角洲平原在鉆井資料中揭露較少，東部斷階帶附近無鉆井資料，主要由地震數(shù)據(jù)揭示。據(jù)鉆井揭示，該區(qū)辮狀河三角洲環(huán)境典型沉積序列為前辮狀河三角洲-辮狀河三角洲前緣(河口壩)-辮狀河下三角洲平原(分流河道-分流間灣)-辮狀河上三角洲平原(分流河道-分流間灣)(圖2 C井)。辮狀河上三角洲平原是辮狀河三角洲的陸上沉積部分，分流河道較發(fā)育，對(duì)泥質(zhì)沉積的侵蝕導(dǎo)致泥炭不易堆積，影響聚煤作用；下三角洲平原為水下沉積，分流間灣易沼澤化而有利于煤層形成。

3 聚煤模式

根據(jù)資料，西湖凹陷平湖組沉積時(shí)期的氣候溫暖潮濕，這種氣候條件對(duì)聚煤作用十分有利[7-8]。因此研究區(qū)影響聚煤作用的主要因素為沉積環(huán)境和古構(gòu)造特征。西湖凹陷平湖組沉積期主要為潮坪-三角洲聚煤模式(圖3)。從沉積環(huán)境上看，潮坪的潮上-潮間帶和潮控三角洲平原發(fā)育的沼澤環(huán)境是聚煤作用發(fā)生的主要場(chǎng)所，辮狀三角洲平原泥炭沼澤也有煤層發(fā)育。在海進(jìn)時(shí)期，潮坪環(huán)境向兩側(cè)三角洲方向遷移，聚煤環(huán)境也隨著遷移，聚煤范圍有所減??；海退時(shí)期，三角洲進(jìn)積，潮坪范圍減小，聚煤環(huán)境范圍擴(kuò)大。平湖組自下而上整體為海退的過程，成煤范圍逐漸擴(kuò)大。

西湖凹陷是典型的斷陷盆地，構(gòu)造因素對(duì)盆地的形成影響重大。不僅控制沉積體系和砂體的分布，同時(shí)也影響著區(qū)內(nèi)煤層的發(fā)育和展布。西湖凹陷“一斷一超”的半地塹模式有利于沉積物的堆積，西部斜坡帶為凹陷的緩坡帶，構(gòu)造穩(wěn)定，水深適宜，利于植物生長(zhǎng)和泥炭沼澤堆積，聚煤條件較好，潮控三角洲和潮坪沉積發(fā)育，聚煤作用較強(qiáng)；東部斷階帶為陡坡帶，受斷層

活動(dòng)影響，聚煤條件較差，主要發(fā)育粗碎屑沉積，辮狀河三角洲沉積向凹陷內(nèi)延伸至中央洼陷-反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶，煤層在辮狀河下三角洲平原泥炭沼澤中形成。

4 結(jié)論

1)西湖凹陷平湖組的主要聚煤環(huán)境為潮坪相潮上-潮間泥炭沼澤、潮控三角洲平原泥炭沼澤以及辮狀河三角洲平原泥炭沼澤，潮坪和潮控三角洲較辮狀河三角洲更有利于聚煤。

2)西湖凹陷平湖組沉積期主要為潮坪-三角洲聚煤模式，平湖組下段至上段煤層平面上分布范圍逐漸擴(kuò)大，西部斜坡帶聚煤作用強(qiáng)于東部斷階帶。

參考文獻(xiàn)：

[1]張敏強(qiáng), 徐 發(fā), 張建培, 等.西湖凹陷裂陷期構(gòu)造樣式及其對(duì)沉積充填的控制作用[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2011, 31(5)：67-72.

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[3]魏恒飛, 陳踐發(fā), 陳曉東, 等.西湖凹陷平湖組濱海型煤系烴源巖發(fā)育環(huán)境及其控制因素[J].中國(guó)地質(zhì), 2013, 40(2)：487-497.

[4]張建培, 徐 發(fā), 鐘 韜, 等.東海西湖凹陷平湖組-花港組層序地層模式及沉積演化[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2012, 32(1)：35-41.

[5]郭英海, 劉煥杰, 賈進(jìn)華.平溝礦區(qū)山西組潮控三角洲—河流沉積及聚煤特點(diǎn)[J].煤田地質(zhì)與勘探, 1998, 26(5)：10-13.

[6]李增學(xué), 周 靜, 呂大煒, 等.瓊東南盆地崖城組煤系空間展布特征[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2013, 32(2)：1-8.

[7]王建平.西湖凹陷平湖組時(shí)代及古環(huán)境古氣候淺析[J].中國(guó)海上油氣, 1992, 6(4)：27-30.

[8]謝啟紅,邵先杰,霍夢(mèng)穎,等.生物礁成礁條件、成礁模式及與油氣關(guān)系[J].河北工程大學(xué)：自然科學(xué)版,2015,32(4):94-97.

(責(zé)任編輯王利君)

The coal-accumulating environments characteristics and coal-forming pattern of Pinghu Formation (Paleogene) in Xihu Depression

ZHOU Qian-yu, SHEN Wen-chao, ZHANG Xin, YI Qi, SHAO Long-yi

(College of Geoscience and Surveying Engineering，China University of Mining and Technology(Beijing)，Bejing 100083, China)

Abstract：Coal-accumulating environments characteristics and coal-forming model of Pinghu Formation (Paleogene) in Xihu Depression have been studied using the drilling data and core data in this paper．The coal seams of the Pinghu Formation in Xihu Depression were formed in peat swamps of supratidal zone and intertidal zone of tidal flat facies, peat swamps of the tide-dominated delta plain and the braided river delta plain. Considering the coal-accumulating environments and the paleostructure effects, the tidal flat-delta coal-accumulating model for Xihu Depression of Pinghu Formation is established. The coal accumulation in the tidal flat and the tide-dominated delta are better than in the braided river delta. The distribution of coal-forming sedimentary system is gradually spread from the lower member to the upper member of the Pinghu Formation. The west slope of the depression has a stronger coal accumulation effects than the east fault-terrace belts of the depression.

Key words：Xihu Depression; Paleogene; Pinghu Formation; coal-accumulating environments; coal-forming pattern

中圖分類號(hào)：P618.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-9469(2016)01-0105-04

doi:10.3969/j.issn.1673-9469.2016.01.023

作者簡(jiǎn)介：周倩羽(1987-)，女，河北邯鄲人，博士，主要從事沉積學(xué)、煤田地質(zhì)學(xué)等方面的研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41572090)

收稿日期：2015-11-10