邵銀川

(山東泰山地質(zhì)勘查公司，山東 泰安　271000)

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地質(zhì)與礦物

貴州省盤(pán)縣晚二疊紀(jì)聚煤規(guī)律研究

邵銀川

(山東泰山地質(zhì)勘查公司，山東 泰安271000)

摘要：基于層序地層研究，區(qū)內(nèi)聚煤作用主要發(fā)育于三級(jí)層序SQ1，SQ3，SQ4海侵體系域中，發(fā)育“根土巖—煤—粉砂巖/泥質(zhì)粉砂巖/粉砂質(zhì)泥巖/石灰?guī)r”序列。海侵作用早中期，較高的泥炭堆積速率與可容納空間增加速率相平衡，沉積了區(qū)域穩(wěn)定分布的厚煤層6，14和29號(hào)煤層，最大海泛面附近的煤層較薄甚至不發(fā)育。

關(guān)鍵詞：晚二疊統(tǒng)；層序地層；海侵體系域；聚煤規(guī)律；盤(pán)縣

引文格式：邵銀川.貴州省盤(pán)縣晚二疊紀(jì)聚煤規(guī)律研究[J].山東國(guó)土資源，2016,32(7)：1-6.SHAO Yinchuan. Study on Coal Accumulation in Late Permian in Panxian County of Guizhou Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：1-6.

20世紀(jì)80年代以來(lái)，層序地層格架下厚煤層的分布特征一直受到眾多地質(zhì)學(xué)者的關(guān)注。大量針對(duì)近海型陸源碎屑含煤巖系煤層的研究表明，厚煤層的發(fā)育常與最大海泛面有關(guān)。貴州盤(pán)縣晚二疊統(tǒng)為典型的海陸過(guò)渡相含煤碎屑巖沉積，但對(duì)該區(qū)的研究較少。該區(qū)厚煤層的發(fā)育嚴(yán)格受古地理背景和海平面升降的制約，因此，研究和預(yù)測(cè)厚煤層的分布規(guī)律具有重要意義*貴州省西能煤炭勘查開(kāi)發(fā)有限公司，駱興國(guó)、邵銀川等，貴州省盤(pán)縣永紅煤礦資源儲(chǔ)量核實(shí)及勘探工程報(bào)告，2012年。。

1區(qū)域地質(zhì)背景

盤(pán)縣位于貴州省六盤(pán)水市，大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊黔北隆起六盤(pán)水?dāng)嘞莸奈鞑縖1]。該區(qū)晚二疊統(tǒng)龍?zhí)督M和長(zhǎng)興組為淺水三角洲—障壁砂壩—瀉湖—碳酸鹽潮坪環(huán)境下含煤碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積。徐彬彬等[1]發(fā)現(xiàn)盤(pán)縣發(fā)育海相標(biāo)志層13層(L1～L13)，控制著區(qū)內(nèi)煤層頂板(表1)。

邵玉寶等[2]在研究區(qū)識(shí)別出5個(gè)三級(jí)層序界面(SB1，SB2，SB3，SB4，SB5)，并將晚二疊統(tǒng)分為4個(gè)三級(jí)層序(SQ1，SQ2，SQ3，SQ4)，發(fā)育海侵體系域和高位體系域，低位體系域不發(fā)育，海相標(biāo)志層主要發(fā)育于海侵體系域中，與陸源碎屑巖和煤層共同構(gòu)成了典型的海陸過(guò)渡環(huán)境下含煤旋回地層。該區(qū)煤層

表1　研究區(qū)晚二疊統(tǒng)地層(據(jù)文獻(xiàn)[1]修改)

主要發(fā)育于相對(duì)海平面上升過(guò)程中的可容納空間增大階段，底板發(fā)育根土巖與下伏地層存在一定時(shí)期的沉積間斷，頂板常為海相灰?guī)r或海相泥巖，區(qū)域性的厚煤層主要發(fā)育于海侵期(圖1)。

2層序格架內(nèi)的聚煤特征

研究區(qū)晚二疊統(tǒng)地層為典型的近海型含煤地層，隨著相對(duì)海平面的幕式變化，煤層層數(shù)多但均較薄，硫分較高。盆地基底平緩，有利于煤層的大面積發(fā)育，區(qū)域大面積穩(wěn)定分布的厚煤層可作為含煤地層中的一個(gè)等時(shí)面，形成于海平面抬升過(guò)程。而煤層底板的根土巖為基底暴露形成的古土壤層，代表一定的沉積間斷。層序SQ1和SQ4中的煤層受潮

圖1　盤(pán)2井晚二疊統(tǒng)沉積相及層序地層分析柱狀圖

汐作用影響較大，煤層硫分較高，灰分中等，而層序SQ2和SQ3處于海退期，煤層硫分相對(duì)較低，灰分較高，整體來(lái)看，研究區(qū)聚煤作用主要發(fā)育于層序SQ1，SQ3，SQ4，其中以層序SQ1，SQ3煤層最為發(fā)育，且主要集中在海侵體系域中。通過(guò)實(shí)測(cè)鉆井巖心觀察，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)晚二疊統(tǒng)多數(shù)煤層或煤線的底板均發(fā)育根土巖(0.05～0.40m)，長(zhǎng)興組少數(shù)煤層底板發(fā)育有灰白色高嶺石泥巖(0.02～0.10m)，極少數(shù)煤層底板與上覆煤層為連續(xù)沉積，頂板多為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，少數(shù)頂板直接發(fā)育石灰?guī)r和黑色泥巖。上述特征指示了研究區(qū)晚二疊統(tǒng)含煤地層發(fā)育“根土巖—煤—粉砂巖/泥質(zhì)粉砂巖/粉砂質(zhì)泥巖/石灰?guī)r”序列，指示了每個(gè)旋回序列代表著一次因相對(duì)海平面下降形成明顯的沉積間斷，然后在緩慢海侵過(guò)程中堆積了泥炭層和后期的碎屑巖層，如果海侵過(guò)程迅速碎屑巖則演化為海相石灰?guī)r及海相泥巖層，聚煤作用產(chǎn)生于海侵作用過(guò)程中。

2.1SQ1聚煤規(guī)律

研究區(qū)SQ1海侵體系域沉積期為晚二疊世重要的成煤期，整個(gè)沉積期煤層均有發(fā)育，說(shuō)明聚煤作用在海平面上升過(guò)程一直存在，但多數(shù)地區(qū)在最大海泛面附近成煤作用終止，可能與區(qū)域海平面上升至一定高度導(dǎo)致泥炭欠補(bǔ)償作用有關(guān)。其中區(qū)域可對(duì)比煤層5層，分別為22，26，27，29，30號(hào)煤層，煤層硫分高，灰分低，厚度較穩(wěn)定。單煤層厚度存在中期較厚，早晚期較薄的趨勢(shì)，說(shuō)明在海平面上升過(guò)程中，在海侵體系域中期可容空間增長(zhǎng)速率與泥炭聚集速率達(dá)到平衡，隨著海平面上升，成煤植物逐漸死亡，煤層隨之減薄甚至消失。

海侵體系域煤層厚度等值線圖指示煤層厚度一般為5.30～25.70m，厚度中心位于九村—古樹(shù)寨—大寨一帶(圖2左)，靠近盆地的沉積中心，主要形成于分流間灣環(huán)境中，泥炭坪環(huán)境煤層發(fā)育次之。

高位體系域形成于海平面相對(duì)穩(wěn)定以及開(kāi)始下降時(shí)期，研究區(qū)由于海平面迅速下降而導(dǎo)致可容納空間減小，處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，加之末期沉積環(huán)境的變遷，水下分流河道到高位體系域的沖刷作用，破壞了煤層形成環(huán)境，聚煤作用隨即減弱。除局部地區(qū)發(fā)育厚煤層外，多數(shù)地區(qū)發(fā)育薄煤層及煤線。該沉積期煤層厚度最高為2.20m(圖2右)，煤層主要發(fā)育在廣闊的潮坪環(huán)境中，并主要分布于盤(pán)縣盆地內(nèi)部，盆地邊緣地區(qū)煤層不發(fā)育。

2.2SQ2聚煤規(guī)律

整個(gè)SQ2沉積期處于相對(duì)海平面下降期，陸源碎屑供應(yīng)充足，煤層不甚發(fā)育，煤層較厚處主要分布于研究區(qū)北部和東部的分流間灣環(huán)境，其中海侵體系域煤層厚度為0～3.80m(圖3左)，高位體系域厚度為0～2.60m(圖3右)，煤層均較薄且不連續(xù)，煤層厚度變化大，煤質(zhì)較差。

圖2　SQ1海侵體系域和高位體系域煤層厚度等值線圖

2.3SQ3聚煤規(guī)律

SQ3沉積期為淺水三角洲的主要建設(shè)期，也是研究區(qū)第二次重要的成煤期。此時(shí)潮汐作用的影響明顯減弱，煤層主要形成于分流間灣環(huán)境，因分流間灣水體較淺，容易得到陸源碎屑物質(zhì)的充填達(dá)到補(bǔ)償平衡，進(jìn)而淤積發(fā)生沼澤化，在分流河道邊緣聚集，形成厚度大、穩(wěn)定性好的煤層。

海侵體系域中發(fā)育3層區(qū)域可對(duì)比的煤層，即17，14，13煤層。煤層厚度為2.50～21.80m(圖4左)，僅次于SQ1海侵體系域煤層，且靠近最大海泛面處煤層層厚增加，可見(jiàn)在海侵期可容納空間速率持續(xù)增加，聚煤作用厚度中心位于大寨地區(qū)，與可容納空間最大的沉積中心重合，可見(jiàn)重要成煤期的煤層厚度中心應(yīng)于區(qū)域的沉積中心大致重合。整體來(lái)說(shuō)，煤層主要聚集于研究區(qū)中北部，向西部和南部遞減。高位體系域煤層厚度為0～9.90m(圖4右)，發(fā)育局部可對(duì)比煤層7煤，存在兩個(gè)厚度中心，為松沙一帶和泥堡一帶，與沉積中心偏移較大。

圖4　SQ3海侵體系域和高位體系域煤層厚度等值線圖

2.4SQ4聚煤規(guī)律

SQ4沉積期主要為分流間灣成煤，泥炭坪成煤次之。西部陸源剝蝕區(qū)高差減小，盆地補(bǔ)償速度減弱，相對(duì)海平面再次大幅度上升，三角洲朵葉受到周期性潮汐作用的影響，分流間灣被改造后利于泥炭坪的發(fā)育，分流河道改道、遷移后會(huì)使部分三角洲朵葉廢棄，經(jīng)壓實(shí)作用可演變?yōu)槔谀嗵慷逊e的淺水洼地。海侵體系域煤層厚度為0～6.7m(圖5左)，發(fā)育區(qū)域可對(duì)比的5，6煤層，厚度變化較大，且單煤層厚度隨著海平面升高有減薄的趨勢(shì)，說(shuō)明可容納空間逐漸增加使泥炭堆積由補(bǔ)償平衡變?yōu)榍费a(bǔ)償狀態(tài)。研究區(qū)中北部煤層較厚，向南東方向減薄，至碳酸鹽潮坪環(huán)境中消失。高位體系域煤層厚度介于0～13.2m之間(圖5右)，發(fā)育區(qū)域可對(duì)比的1，2，3，4煤層，單煤層厚度向上逐漸增厚，較下伏海侵體系域有所增加，說(shuō)明可容納空間增長(zhǎng)速率與泥炭堆積速度逐漸達(dá)到平衡。煤層厚度中心進(jìn)一步向研究區(qū)西北部遷移，主要集中于分流間灣相區(qū)。

3厚煤層的分布模式

在前人研究的基礎(chǔ)上，筆者系統(tǒng)研究了該區(qū)晚二疊統(tǒng)厚煤層的分布模式，從垂向上和平面上總結(jié)了厚煤層的發(fā)育特征。晚二疊世基底極為平衡，低位體系域不發(fā)育，因此，只探討厚煤層在海侵體系域和高位體系域中的發(fā)育特征，厚煤層主要發(fā)育發(fā)育于SQ1，SQ3，SQ4中。

(1)SQ1沉積期該區(qū)屬于靠海一側(cè)的海陸過(guò)渡相，受潮汐作用影響較大，發(fā)育區(qū)域穩(wěn)定分布的中厚—厚煤層29，27號(hào)煤，形成于海侵體系域的早中期，此時(shí)隨著該區(qū)相對(duì)海平面的增加，可容空間增加速率與泥炭堆積速率達(dá)到平衡，利于厚煤層的形成，同時(shí)也指示了此時(shí)泥炭堆積速率中等，因在最大海泛期可容空間增長(zhǎng)速率最大，需很高的泥炭堆積速率與之相平衡才能形成較厚的煤層。而在海侵體系域末期，研究區(qū)中東部低洼地區(qū)的海平面高度導(dǎo)致泥炭地被淹沒(méi)，成煤植物受到很大的抑制，因此穩(wěn)定分布的厚煤層不發(fā)育；該區(qū)西部地勢(shì)較高地區(qū)如火燒鋪、黎明、松沙等地區(qū)除27，29號(hào)煤外，還發(fā)育較為孤立的厚煤層22號(hào)煤，分布于最大海泛面附近，其在中東部地區(qū)厚度明顯變薄。

(2)SQ3沉積期，該區(qū)處于靠陸一側(cè)的海陸過(guò)渡相環(huán)境，區(qū)域穩(wěn)定分布的中厚—厚煤層13，14號(hào)煤形成于海侵體系域中晚期，因此時(shí)泥炭聚集速率較高，靠陸一側(cè)可容納空間增長(zhǎng)速率較為緩慢，需到海侵體系域中晚期方能與泥炭聚集速率相平衡。在該區(qū)東部的地瓜、大寨和幸福等地區(qū)13號(hào)煤頂板為海相灰?guī)r或海相泥巖層，為最大海侵點(diǎn)處，與此時(shí)東部靠海一側(cè)可容納空間增長(zhǎng)速率較大有關(guān)。

圖5　SQ4海侵體系域和高位體系域煤層厚度等值線圖

(3)SQ4沉積期，海侵作用加強(qiáng)，該區(qū)處于靠海一側(cè)，厚煤層在海侵體系域和高位體系域中均有發(fā)育，但以高位體系域中為主。海侵體系域早期發(fā)育穩(wěn)定分布的6號(hào)厚煤層，向上單煤層厚度逐漸減薄，近海一側(cè)最大海泛面附近煤層不發(fā)育。最大海泛期之后，相對(duì)海平面逐漸下降，至高位體系域中期發(fā)育廣泛分布的中厚煤層2，3號(hào)煤。由此可見(jiàn)，此時(shí)泥炭聚集速率較低，在海侵體系域早期其即與可容空間增大速率向均衡，之后水體增高，成煤植物受抑制，至高位體系域中期，可容空間增大速率才降至與泥炭聚集速率相平衡。在該區(qū)西北部地勢(shì)較高地區(qū)，海侵體系域中晚期和高位體系域早期也發(fā)育相對(duì)孤立的厚煤層，分布范圍有限。

總之，該區(qū)處于海陸過(guò)渡相地帶，區(qū)域穩(wěn)定分布的厚煤層主要發(fā)育于海侵體系域中早期(SQ1，SQ3，SQ4)和高位體系域中晚期(SQ2，SQ4)(圖6)。

圖6　三級(jí)相對(duì)海平面變化過(guò)程中海陸過(guò)渡相遷移示意圖(據(jù)邵龍義等[3]，2008，修改)

4結(jié)論

(1)該區(qū)聚煤作用主要發(fā)育于三級(jí)層序SQ1，SQ3，SQ4，其中以SQ1，SQ3煤層最為發(fā)育，且主要集中在海侵體系域中。SQ1和SQ4中的煤層受潮汐作用影響較大，煤層硫分較高，灰分中等，而SQ2和SQ3處于相對(duì)海平面下降期，煤層硫分相對(duì)較低，灰分較高。

(2)煤層厚度中心主要發(fā)育于三角洲環(huán)境分流河道周?chē)姆至鏖g灣環(huán)境。區(qū)域穩(wěn)定分布的厚煤層6，14和29號(hào)煤層均發(fā)育于海侵體系域早中期，較高的泥炭堆積速率較高的可容納空間增加速率相平衡，最大海泛面附近的煤層較薄甚至不發(fā)育。

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收稿日期：2015-09-08；

修訂日期：2015-10-19；編輯：曹麗麗

作者簡(jiǎn)介：邵銀川(1983—)，男，山東乳山人，工程師，主要從事煤田地質(zhì)研究；E-mail：Syc0822@163.com

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study on Coal Accumulation in Late Permian in Panxian County of Guizhou Province

SHAO Yinchuan

(Taishan Geological Exploration Company, Shandong Tai'an 271000, China)

Abstract:Based on the study of sequence stratigraphy, coal accumulation mainly developed in third-order sequences as SQ1,SQ3 and SQ4. The sequence of root soil rock - coal - siltstone, rgillaceous siltstone, silty mudstone and limestone also developed in this area. In early and middle period of sea intrusion, due to the balance between high equilibrium rate of peat accumulation and increasing rate, No.6, 14 and 29 thick coal seam with regional and stable distribution deposited in this area. The coal seam near the maximum marine surface were thin and even not developed.

Key words:Late Permian; sequence stratigraphy; transgressive system tract; coal accumulation; Panxian county