中國(guó)南海海域煤地質(zhì)特征

張功成,李增學(xué),王東東,邵 磊,楊海長(zhǎng),宋廣增,陳 瑩,賈慶軍,劉海燕,郭 佳,劉 瑩

(1.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590; 2.中國(guó)海洋石油總公司中海油研究總院，北京 100029; 3.同濟(jì)大學(xué) 海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092; 4.濟(jì)南大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022; 5.北京雪樺石油技術(shù)有限責(zé)任公司,北京 100088)

中國(guó)煤地質(zhì)研究具有悠久的歷史和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。老一代煤地質(zhì)工作者對(duì)中國(guó)煤(田)地質(zhì)做了系統(tǒng)闡述[1-2]，特別是對(duì)中國(guó)陸域區(qū)煤地質(zhì)研究已相當(dāng)深入，基于煤炭資源調(diào)查、資源預(yù)測(cè)及勘探開(kāi)發(fā)的需要，已基本查明了中國(guó)陸域區(qū)各時(shí)代成煤盆地類型及含煤地層的分布狀況，提出了大量有關(guān)成煤盆地沉積學(xué)、聚煤規(guī)律、煤變質(zhì)特征及規(guī)律性、煤炭資源賦存及控煤機(jī)制等的成果[3-15]，特別是中國(guó)煤田構(gòu)造格局的系統(tǒng)研究與構(gòu)造控煤作用機(jī)制分析，提出了有關(guān)中國(guó)煤地質(zhì)領(lǐng)域研究的最新成果。需要指出的是，迄今為止，有關(guān)中國(guó)煤地質(zhì)及煤的分布等方面的研究圖件，基本上是以中國(guó)陸域區(qū)為主，尚沒(méi)有完成包括中國(guó)各海域區(qū)在內(nèi)的完整的中國(guó)煤地質(zhì)圖。主要因?yàn)橹袊?guó)海域區(qū)煤地質(zhì)資料的缺乏，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)專門煤地質(zhì)勘查。當(dāng)然，中國(guó)南海煤地質(zhì)研究的落腳點(diǎn)并不是海域區(qū)煤炭資源開(kāi)發(fā)，而是煤系煤層及成煤分散物質(zhì)對(duì)油氣成藏的重大貢獻(xiàn)，反過(guò)來(lái)推動(dòng)了煤地質(zhì)研究者對(duì)中國(guó)海域區(qū)煤地質(zhì)科學(xué)問(wèn)題的興趣，開(kāi)始注意海域區(qū)的煤地質(zhì)特點(diǎn)特別是中國(guó)南海成煤特點(diǎn)及其對(duì)能源資源形成的貢獻(xiàn)。

中國(guó)南海油氣地質(zhì)研究及天然氣資源勘查，揭示了中國(guó)南海構(gòu)造演化及沉積盆地分布特征，也為進(jìn)行有關(guān)成煤特點(diǎn)及機(jī)制的研究提供了基礎(chǔ)條件。中國(guó)南海海域區(qū)有許多大型的新生代沉積盆地，這些盆地發(fā)育有巨厚的陸相和海相地層，是中國(guó)尋找大氣田的有利前景區(qū)[16-17]。如瓊東南盆地崖南凹陷、珠江口盆地珠三凹陷東南部、鶯歌海盆地南部等都是煤成氣資源有利的富集區(qū)[18-19]。

煤成氣資源勘查證實(shí)，南海沉積盆地發(fā)育漸新統(tǒng)濱岸沼澤相煤系和中新統(tǒng)海相泥巖、碳質(zhì)泥巖烴源巖。漸新統(tǒng)濱岸沼澤相煤系中泥巖、碳質(zhì)泥巖以II2型干酪根為主、煤層主要為III型干酪根[20-26]。

鉆探揭露南海北部陸坡深水盆地發(fā)育3套烴源巖:始新統(tǒng)—下漸新統(tǒng)湖相泥巖及海岸平原沼澤相含煤地層;上漸新統(tǒng)半封閉淺海相泥巖及濱海沼澤相含煤地層;新近系中新統(tǒng)—上新統(tǒng)淺海-半深海相泥巖，屬該區(qū)潛在的烴源巖系[27-31]。

地球化學(xué)特征研究認(rèn)為南海深水盆地主要的烴源巖為海陸過(guò)渡煤系[32]。珠江口盆白云凹陷發(fā)育大型陸架邊緣三角洲沉積體系[33]，而瓊東南盆地主要發(fā)育扇三角洲-辮狀河三角洲沉積體系。

近年已有不少煤地質(zhì)學(xué)者關(guān)注有關(guān)中國(guó)海域區(qū)包括南海海域的煤地質(zhì)問(wèn)題的研究，進(jìn)行海域區(qū)成煤盆地沉積充填、煤沉積學(xué)、含煤地層層序地層分析[24,26,34]，認(rèn)為瓊東南盆地的煤系、煤層形成與發(fā)育具有復(fù)雜性和多元性，煤系沉積體系既與沖積水動(dòng)力體制有關(guān)，又與盆地水域與沖積相互作用的體制有關(guān)，需用新的視角去深入研究[34-36]。如煤系發(fā)育環(huán)境及控制因素分析[37]，煤系形成模式[38-39]，成煤盆地與煤系分布研究[35]，煤的沉積學(xué)特征、成煤環(huán)境及沉積有機(jī)相與聚煤模式等[40-56]研究較為深入細(xì)致，成果也比較豐富。有關(guān)海域區(qū)含煤地層的層序地層分析也逐步開(kāi)展[57-58]，以及構(gòu)造對(duì)煤系形成的控制作用研究[60]，獲得了海域區(qū)含煤地層層序劃分初步成果。

本文的宗旨是在系統(tǒng)總結(jié)前人對(duì)中國(guó)南海煤地質(zhì)研究成果認(rèn)識(shí)，并基于課題組近年進(jìn)行中國(guó)南海較為系統(tǒng)的成煤盆地、含煤地層及煤沉積學(xué)研究，從全南海大區(qū)域著眼，以期在中國(guó)南海成煤特征及含煤地層整體性方面有所進(jìn)展，拋磚引玉，具有探索意義?？梢哉J(rèn)為，從煤地質(zhì)學(xué)科角度進(jìn)行中國(guó)南海煤地質(zhì)研究，對(duì)下一步完成中國(guó)全境煤地質(zhì)圖及與煤有關(guān)的資源全面評(píng)價(jià)，具有基礎(chǔ)技術(shù)價(jià)值和意義。

1 中國(guó)南海海域成煤盆地分布特征

1.1 南海構(gòu)造特征

南海南部和北部大陸邊緣盆地構(gòu)造演化存在明顯的非同步性[59]。正是基于南海不同陸緣盆地張裂-伸展的非同步性證據(jù)，可以合理地解釋南海擴(kuò)張演化過(guò)程，也為南海不同次海盆擴(kuò)張可能存在向南的突然躍遷提供依據(jù)。根據(jù)新南海擴(kuò)張事件，將現(xiàn)今南海地區(qū)新生代劃分為擴(kuò)張前初始裂陷、同擴(kuò)張裂陷、擴(kuò)張后沉降3個(gè)時(shí)期，對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別為古新世—中始新世、晚始新世—早中新世及中中新世—現(xiàn)今(圖1,2)[60]。

圖1 南海南、北大陸邊緣盆地沉積環(huán)境與含煤情況對(duì)比[60]Fig.1 Comparison of sedimentary environment and coal content in south and north continental marginal basins of SCS[60]

中國(guó)南海邊緣海盆地基本特征是以出現(xiàn)新生洋殼為重要特征而區(qū)別于典型的邊緣海盆，但陸-海過(guò)渡帶具有較強(qiáng)的構(gòu)造活動(dòng)性，盆地形成的深部過(guò)程具有復(fù)雜性。具有穩(wěn)定大陸邊緣的基本結(jié)構(gòu)而不具備穩(wěn)定大陸邊緣的穩(wěn)定性，因此認(rèn)為中國(guó)南海新生代大陸盆地屬于帶有活動(dòng)特點(diǎn)的邊緣海盆地。在階段穩(wěn)定時(shí)期，發(fā)生泥炭形成與聚集，在階段活動(dòng)時(shí)期，泥炭沼澤被破壞，泥炭被搬運(yùn)，成分散狀陸源有機(jī)物質(zhì)碎屑與其他細(xì)粒物資一起被搬運(yùn)至遠(yuǎn)海沉積。

南海構(gòu)造演化史表現(xiàn)為構(gòu)造旋回性的特點(diǎn)[76-77]，可分為古南海形成與發(fā)育、古南海消減和新南海發(fā)展、南海快速沉降與萎縮等3個(gè)階段(圖3)。始新世以后，歐亞板塊與印度板塊發(fā)生碰撞，導(dǎo)致兩板塊之間的深層軟流圈在南北向應(yīng)力的作用下向東南流動(dòng)，而在東南方向受到了太平洋板塊的阻擋，形成地幔柱上升流，導(dǎo)致了新南海的形成。自早漸新世至中新世，是古南海消減和新南海形成、發(fā)展階段，是南海邊緣發(fā)育含煤沉積的重要時(shí)期。

漸新世是瓊東南盆地成煤的重要時(shí)期，正是在盆地深部發(fā)生重大變格的時(shí)期，即古南海逐漸消失、新南海逐步形成，盆地基底由陸殼消亡到洋殼形成的時(shí)期[76-77]。在這種盆地深部轉(zhuǎn)換期中發(fā)生成煤作用，成為該時(shí)期瓊東南盆地重要的成煤期，這就注定了成煤的復(fù)雜性和特殊性[78]。

1.2 成煤盆地分布

南海盆地中煤盆地較多，南海北部的珠江口盆地漸新統(tǒng)恩平組為含煤地層，珠江口盆地漸新統(tǒng)崖城組和陵水組為含煤地層，北部灣盆地漸新統(tǒng)潿洲組為含煤地層，鶯歌海盆地漸新統(tǒng)崖城組和陵水組為含煤地層，臺(tái)西南盆地漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)均為含煤地層。南海南部盆地的含煤地層分布在曾母盆地的漸新統(tǒng)和下中新統(tǒng)、文萊沙巴盆地的中晚中新統(tǒng)、萬(wàn)安盆地的漸新統(tǒng)、中建南盆地的漸新統(tǒng)，以及南薇西盆地始新統(tǒng)和北康盆地始新統(tǒng)(圖1，2)。可以看出，整個(gè)南海主要分布著漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)含煤地層，部分為始新統(tǒng)含煤地層。北部盆地主要為漸新統(tǒng)含煤地層，南部盆地則相對(duì)較為復(fù)雜，始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)都有分布。

2 中國(guó)南海海域煤系分布主要控制因素

2.1 含煤沉積特征——以北部瓊東南盆地和南部曾母盆地為例

(1)瓊東南盆地。瓊東南盆地鉆井揭露的沉積地層包括古近紀(jì)的古新統(tǒng)、始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)，新近系的中新統(tǒng)、上新統(tǒng)及第四系。根據(jù)巖性、電性、古生物及沉積旋回，將地層劃分為7個(gè)巖組，自下而上分別為漸新統(tǒng)崖城組、陵水組，中新統(tǒng)三亞組、梅山組、黃流組，上新統(tǒng)鶯歌海組和第四系樂(lè)東組(圖4)。漸新統(tǒng)崖城組、陵水組為含煤地層。通過(guò)對(duì)崖城組巖芯、測(cè)井資料的分析發(fā)現(xiàn)，崖城組的煤層具有煤層薄、層數(shù)多、穩(wěn)定性差的特點(diǎn)。瓊東南盆地漸新統(tǒng)巖芯中可以見(jiàn)到一些薄煤層，從幾厘米到幾十厘米，最厚不超過(guò)40 cm。煤層的層數(shù)多，橫向不穩(wěn)定，鄰近鉆孔中揭露的煤層數(shù)和厚度變化較大，難以對(duì)煤層進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，如YC13-1-1和YC13-1-2井等。漸新統(tǒng)煤層主要色調(diào)為深灰黑色、黑色，大都呈暗淡光澤，宏觀煤巖類型以半亮-半暗型煤為主，煤中礦物含量較高，密度普遍較大，部分煤巖芯處有油漬溢出，反映該煤層具有較強(qiáng)的傾油性。由于存放時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)化嚴(yán)重多，煤巖呈疏松的粉末狀(圖5，6)。

圖3 中國(guó)南海及鄰區(qū)構(gòu)造演化示意[78]Fig.3 Tectonic evolution cycle diagram of the SCS[78]

圖4 瓊東南盆地新生界綜合地層柱狀[24]Fig.4 Composite stratigraphic histogram of the Neogene in Qiongdongnan Basin[24]

圖5 瓊東南盆地崖13-1地區(qū)崖城組薄煤層(巖芯盒每行為1 m)Fig.5 Thin coal seam of Yacheng Formation,area Y13-1,Qiongdongnan Basin (1 m for each cell of core box)

圖6 瓊東南盆地崖13-1地區(qū)陵水組段薄煤層(巖芯盒每行為1 m)Fig.6 Thin coal seam of Lingshui Formation,area Y13-1,Qiongdongnan Basin (1 m for each cell of core box)

圖7 曾母盆地綜合地層柱狀[66]Fig.7 Comprehensive stratigraphic histogram of Zengmu Basin[66]

(2)曾母盆地。根據(jù)WONG(2011)[79]關(guān)于曾母盆地(沙撈越盆地)東南部中始新世—漸新世野外露頭研究揭示，該時(shí)期在盆地東南部由西南向東北方向依次發(fā)育河流-三角洲-淺海相沉積，表明漸新世曾母盆地已經(jīng)為海相環(huán)境。漸新世共有4個(gè)油田的沉積相資料，均位于盆地東南部的東巴林堅(jiān)凹陷，分別是發(fā)育三角洲相的D35油田、Pemanis油田和Wangsa1油田，以及發(fā)育濱淺海相的Temana油田，表明曾母盆地漸新世早期已經(jīng)進(jìn)入海相環(huán)境，并且在盆地南部有三角洲發(fā)育。曾母盆地西側(cè)的納土納地區(qū)以及南部的塔陶地區(qū)、巴林堅(jiān)地區(qū)的鉆探結(jié)果表明，曾母盆地主要存在兩套煤系:漸新統(tǒng)和下中新統(tǒng)[80]。以巴林堅(jiān)地區(qū)為例，含煤地層主要發(fā)育于漸新統(tǒng)—下中新統(tǒng)的濱岸平原沉積環(huán)境(圖7)。受盆地各構(gòu)造單元演化不均衡、沉積厚度差異大、熱場(chǎng)分布不均勻以及地史上沉降中心自南向北遷移等因素影響，曾母盆地含煤地層的展布特征較為復(fù)雜，整體上曾母盆地含煤地層的發(fā)育主要與盆地始新世末以來(lái)的海陸過(guò)渡相沉積體系的發(fā)育、展布密切相關(guān)[81]。曾母盆地西側(cè)(納土納地區(qū))以及南部(塔陶、巴林堅(jiān)地區(qū))煤系的分析結(jié)果表明[82-83]，兩套煤系基本地球化學(xué)指標(biāo)略有差別，主要表現(xiàn)在成熟度以及生烴潛力方面。

2.2 煤系分布主要控制因素

煤系發(fā)育和分布受到諸多因素的控制和影響，查明這些因素并結(jié)合一定的預(yù)測(cè)手段，可以開(kāi)展煤系發(fā)育與分布預(yù)測(cè)。南海北部的瓊東南盆地和珠江口盆地含煤地層發(fā)育的研究程度較高，含煤地層的分布主要依據(jù)有:沉積環(huán)境的控煤作用、古構(gòu)造-古地形的控煤作用、可容空間變化的控煤作用、地層厚度的指示作用、地震波阻抗反演的指導(dǎo)作用、沉積-構(gòu)造聚煤模式的指導(dǎo)作用，在這些研究的基礎(chǔ)上，可以開(kāi)展南海北部瓊東南盆地和珠江口盆地含煤地層發(fā)育與分布預(yù)測(cè)。

南海盆地新生代的煤系是重要的油氣烴源巖，根據(jù)“源控論”的觀點(diǎn)，煤系的發(fā)育與分布是形成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提條件。因此，查明含煤地層的發(fā)育與分布，是開(kāi)展南海地區(qū)油氣勘探的重要基礎(chǔ)工作。

(1)南海獨(dú)特的構(gòu)造演化控制了成煤盆地形成。古構(gòu)造-古地形對(duì)煤發(fā)育的控制作用非常顯著，古凸起的存在是陸生高等植物大量繁殖的前提，可為煤的形成提供大量有機(jī)質(zhì);古凸起向凹陷過(guò)渡的邊緣平臺(tái)區(qū)、緩坡區(qū)等淺覆水區(qū)域，易形成利于泥炭堆積的低能沼澤環(huán)境，從而成為煤層發(fā)育的有利場(chǎng)所。不同的構(gòu)造-古地形樣式中，古凸起向凹陷過(guò)渡的邊緣平臺(tái)區(qū)、緩坡區(qū)等淺覆水區(qū)域，是有利于泥炭沼澤發(fā)育的部位。區(qū)域古隆起上的局部低洼部位(“隆上洼地”)，以及凹陷內(nèi)的次級(jí)凸起(“坳內(nèi)凸起”)，有著適當(dāng)?shù)母菜疃?，易形成泥炭沼澤而發(fā)育煤層。

(2)適宜的氣候條件與植物繁盛。古氣候和古植物是發(fā)生成煤作用的前提條件，一般鉆遇煤層的地區(qū)肯定具備成煤的古氣候和古植物條件。中國(guó)南海盆地的主要成煤期為古近紀(jì)，基本上處于利于成煤的熱帶-亞熱帶。該地區(qū)的植被類型和溝鞭藻均說(shuō)明當(dāng)時(shí)的氣候?qū)儆跍嘏睗竦哪蟻啛釒駸釟夂騕85]，整個(gè)盆地都具備形成煤的古氣候條件和古植物條件。

(3)成煤沉積體系與沉積相成為泥炭形成與堆積的有利場(chǎng)所。沉積環(huán)境是控制煤系發(fā)育的重要條件，南海盆地的三角洲平原沼澤、扇三角洲平原沼澤、潮坪的潮上帶和潮間帶沼澤、濱海的海沼沙嶺平原沼澤等環(huán)境都是有利的成煤環(huán)境[35]。新生代疊合斷陷聚煤作用與河流-三角洲體系密切相關(guān)。河流帶來(lái)大量沉積物，形成營(yíng)養(yǎng)豐富的三角洲，導(dǎo)致植物發(fā)育、埋藏、堆積，形成泥碳沼澤;三角洲越大，越有利于煤、泥炭、暗色泥巖發(fā)育，同時(shí)能夠?yàn)榍叭侵逌\海區(qū)域提供沉積有機(jī)質(zhì)。如果三角洲規(guī)模較大，從上三角洲平原到過(guò)渡帶再到下三角洲平原，煤層厚度呈現(xiàn)出先增加后減小直至消失的規(guī)律，三角洲平原過(guò)渡帶部位最有利于成煤，煤層累積厚度最大。廢棄扇三角洲平原的前端和活動(dòng)扇三角洲的朵葉體前端，均有利于聚煤。在障壁海岸環(huán)境，障壁島后潮坪的潮上帶和潮間帶上部，以及部分潟湖淤淺部位，均利于泥炭沼澤的發(fā)育，特別是在海退時(shí)期。無(wú)障壁海岸環(huán)境，煤層主要發(fā)育在扇/辮狀河三角洲平原、海沼沙嶺平原環(huán)境，后濱沼澤環(huán)境偶有成煤作用發(fā)生。

(4)基準(zhǔn)面變化導(dǎo)致泥炭堆積可容空間變化?；鶞?zhǔn)面升降限定了含煤層段與成煤環(huán)境的遷移，沉積盆地中基準(zhǔn)面的升降引起的可容空間的變化對(duì)聚煤有著重要的控制作用，即可容空間增長(zhǎng)速率與泥炭堆積速率的相對(duì)平衡狀態(tài)決定了煤層厚度[15,85]。在層序地層單元內(nèi)，煤層主要發(fā)育在海侵體系域和高位體系域早期[86]。海陸過(guò)渡環(huán)境(近海環(huán)境)，煤系發(fā)育位置及累積厚度受泥炭堆積速率與可容空間增加速率的控制:靠陸一側(cè)沖積平原和三角洲平原沉積環(huán)境中，煤層主要出現(xiàn)在最大海泛面位置;而靠海一側(cè)障壁-潟湖沉積環(huán)境中，煤系主要出現(xiàn)在海侵體系域。在平面上，距離物源區(qū)較近的凹陷邊緣平臺(tái)區(qū)，最大海泛期可發(fā)育一定規(guī)模的煤系，高位域晚期海平面開(kāi)始下降，聚煤作用逐漸消失。在緩坡帶坡折以上的部位，海平面處于初始海侵面時(shí)，開(kāi)始發(fā)生強(qiáng)度不大的聚煤作用;在最大海侵期，煤系集中發(fā)育。高位域沉積早期，聚煤作用逐漸減弱，到高位域中晚期聚煤作用逐漸消失。

3 中國(guó)南海海域煤系分布探討

3.1 分析方法與技術(shù)

(1)海域區(qū)含煤地層及煤層組合識(shí)別方法[87]。采用沉積學(xué)、測(cè)井地質(zhì)學(xué)、數(shù)學(xué)方法以及地震方法等對(duì)含煤地層及煤層組進(jìn)行識(shí)別，總結(jié)出4 種含煤地層及煤層組識(shí)別方法，即邏輯判別法、聚類分析法、蜘蛛網(wǎng)圖法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。結(jié)果表明:邏輯判別法和蜘蛛網(wǎng)圖法仍然是較為有效的以定性為基礎(chǔ)的半定量化方法，而聚類分析法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法則是成功且有效的定量分析方法，但不是通用的模型;對(duì)于勘探程度較低的海域區(qū)，要綜合運(yùn)用 4 種方法才能有效地預(yù)測(cè)含煤地層和識(shí)別煤層。

(2)地震反演技術(shù)之三瞬技術(shù)法預(yù)測(cè)與判斷煤系[87]。地震反演是進(jìn)行煤系分布預(yù)測(cè)的重要手段。通過(guò)對(duì)地震資料進(jìn)行地震波的動(dòng)力學(xué)分析，最終認(rèn)為基于模型反演和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演的結(jié)果與含煤層段有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。地震反演之三瞬技術(shù)即低波阻抗對(duì)應(yīng)含煤層段。三瞬技術(shù)即瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位和瞬時(shí)頻率分析法。

煤層的低密度、低速度與其圍巖特別是與其上、下覆巖層形成了明顯的波阻抗差，這是預(yù)測(cè)含煤層分布較有效的方法。研究區(qū)內(nèi)主要含煤層段的地震相主要有:席狀，平行-亞平行，強(qiáng)-弱振幅，連續(xù)-較連續(xù)，低-中視頻率;席狀-楔狀，雜亂-發(fā)散-亞平行，弱-中振幅、不連續(xù)-較連續(xù)，低-中視頻率等。煤層的低密度、低速度與其圍巖特別是與其上、下覆巖層形成了明顯的波阻抗差，這是預(yù)測(cè)含煤層分布較有效的方法。受資料條件的限制，地震剖面中預(yù)測(cè)的煤系分布區(qū)域?yàn)檩^可能發(fā)育煤系的區(qū)域，而未預(yù)測(cè)出煤系的區(qū)域也不一定不發(fā)育煤系，只是其可能性相對(duì)較小。因此，地震反演技術(shù)是含煤層段分布預(yù)測(cè)的一個(gè)半定量-定量方法。

地震反演技術(shù)與方法對(duì)于識(shí)別含煤段、判別含煤地層的分布是十分有效的，通過(guò)對(duì)瓊東南盆地多個(gè)地震剖面的研究發(fā)現(xiàn)三瞬技術(shù)法對(duì)于識(shí)別較厚煤層交互層(復(fù)合層段)為可行的。

3.2 中國(guó)南海海域煤系分布預(yù)測(cè)

綜合考慮了以上因素，筆者對(duì)大南海盆地典型時(shí)期的煤系發(fā)育與分布情況進(jìn)行了分析、預(yù)測(cè)與成圖，并綜合中國(guó)陸域區(qū)已有的中國(guó)新生代煤系分布資料，完成了海域區(qū)與陸域區(qū)的整合(圖8)?？傮w來(lái)看，漸新世資料較為充實(shí)，煤地質(zhì)圖所反映的含煤地層分布相對(duì)可靠。

(1)晚始新世—早漸新世。該時(shí)期南海北部的珠江口盆地、瓊東南盆地、北部灣盆地和鶯歌海盆地，盆地西部的中建南盆地、萬(wàn)安盆地、南薇西盆地等主要為陸相河湖沉積，盆地邊緣一般發(fā)育河流、濱湖、三角洲和扇三角洲沉積。南海盆地南部的曾母盆地南部，發(fā)育規(guī)模較大的三角洲和濱海沉積。這些地區(qū)均是成煤的有利場(chǎng)所。其他地區(qū)，主要為海相沉積，水體較深，不利于成煤。該時(shí)期，煤系主要發(fā)育在南海北部、西部和南部的淺水區(qū)域，包括三角洲平原、扇三角洲平原、河流泛濫平原、濱湖平原、潮坪等環(huán)境，整體呈“C”字形展布。

(2)晚漸新世。該時(shí)期陸相盆地范圍縮小，海水影響范圍擴(kuò)大，陸相湖盆逐漸向海陸過(guò)渡相或海相演化。該時(shí)期在南海北部珠江口盆地大于大型的三角洲，北部灣盆地三角洲-扇三角洲較為發(fā)育，鶯歌海盆地僅在北部發(fā)育三角洲-扇三角洲;南海西部的中建南盆地和萬(wàn)安盆地的西部，仍有三角洲-扇三角洲發(fā)育;盆地南部的曾母盆地西南部仍有三角洲-扇三角洲發(fā)育。煤層仍主要發(fā)育在這些三角洲-扇三角洲的平原部位和濱岸平原部位，整體來(lái)看，仍呈“C”字形展布。

(3)中新世中國(guó)南海成煤進(jìn)入衰退期，泥炭形成與堆積的范圍較小。① 早中新世南海盆地整體為海相沉積，南海北部?jī)H在珠江口盆地北部發(fā)育規(guī)模較大的三角洲，瓊東南盆地北緣發(fā)育規(guī)模較小的、彼此孤立的扇三角洲。南海盆地西部萬(wàn)安盆地的西側(cè)發(fā)育規(guī)模較大三角洲。南海盆地南部曾母盆地的側(cè)發(fā)育三角洲-扇三角洲，其沿著盆地南緣分布范圍明顯變窄。該時(shí)期，煤系可能發(fā)育在這些規(guī)模相對(duì)較大的三角洲-扇三角洲平原部位。② 中中新世基本繼承了早中新世的沉積格局，南海北部?jī)H在珠江口盆地北部發(fā)育規(guī)模較大的三角洲，瓊東南盆地北緣發(fā)育規(guī)模較小的、彼此孤立的扇三角洲，鶯歌海盆地北部和東北部發(fā)育一些扇三角洲。南海盆地西部萬(wàn)安盆地的西側(cè)發(fā)育的三角洲較早中新世有所縮小。南海盆地南部曾母盆地的側(cè)發(fā)育三角洲-扇三角洲，其沿著盆地南緣分布范圍明顯較早中新世有所擴(kuò)大。該時(shí)期，煤系可能發(fā)育在這些規(guī)模相對(duì)較大的三角洲-扇三角洲平原部位。③ 晚中新世基本繼承了中中新世的沉積格局，該時(shí)期海水影響的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，南海北部?jī)H在珠江口盆地北部發(fā)育規(guī)模不大的扇三角洲，瓊東南盆地北緣偶有發(fā)育規(guī)模較小的、彼此孤立的扇三角洲，鶯歌海盆地北部和東北部發(fā)育的扇三角洲范圍明顯縮小。南海盆地西部萬(wàn)安盆地的西側(cè)發(fā)育的三角洲范圍也明顯縮小。南海盆地南部曾母盆地的側(cè)發(fā)育三角洲-扇三角洲，其沿著盆地南緣分布范圍明顯較縮小，僅東南部三角洲范圍較大。該時(shí)期，煤系可能發(fā)育在這些規(guī)模相對(duì)較大的三角洲-扇三角洲平原部位。

圖8 中國(guó)古近紀(jì)煤系分布預(yù)測(cè)(陸域部分參考文獻(xiàn)[11])Fig.8 Prediction map of Late Eocene-Early Oligocene coal measures distribution in China(Land section,by References[11])

4 結(jié)論與討論

受資料條件，特別是鉆井條件的限制，南海北部盆地的淺水區(qū)鉆井相對(duì)較多，特別是巖芯、巖屑、測(cè)井等資料較為豐富，為煤系的研究提供了重要的基礎(chǔ)資料，如瓊東南盆地和珠江口盆地地。通過(guò)對(duì)南海北部盆地見(jiàn)煤鉆井揭示的煤地質(zhì)學(xué)特征，總結(jié)了南海北部煤系發(fā)育與分布的規(guī)律;在此基礎(chǔ)上，結(jié)合以往陸上區(qū)域煤地質(zhì)學(xué)的研究經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律，基本實(shí)現(xiàn)了大南海區(qū)域的煤系發(fā)育與分布的圈定。

(1)中國(guó)海域區(qū)，不管是南海海域還是其他海域，煤地質(zhì)研究服務(wù)于油氣勘探開(kāi)發(fā)，已經(jīng)有幾十年的歷史，不少專家學(xué)者提出了很多有關(guān)煤系煤層形成的認(rèn)識(shí)，豐富了煤地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容，擴(kuò)展了煤地質(zhì)理論在海域區(qū)的應(yīng)用。這些研究的意義和價(jià)值，主要是服務(wù)于海域區(qū)的油氣勘探與開(kāi)發(fā)。從研究的內(nèi)涵看，目前的研究還是被動(dòng)的，大都還是沿用了陸域區(qū)煤地質(zhì)研究的傳統(tǒng)理論、方法和手段。然而，海域區(qū)的煤地質(zhì)研究，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了“聚煤”這樣的普遍問(wèn)題，因?yàn)楹Ｓ騾^(qū)的煤地質(zhì)研究并不是服務(wù)于煤炭的勘探開(kāi)發(fā)，而煤系和煤層是作為生烴源巖進(jìn)行研究，更重要的是陸源有機(jī)質(zhì)的發(fā)育與分布及其對(duì)生烴的貢獻(xiàn)，需要進(jìn)一步深入研究。

(2)南海海域區(qū)鉆井資料較少，僅南海北部盆地的淺水區(qū)鉆井相對(duì)較多，特別是巖芯、巖屑、測(cè)井等資料相對(duì)較為豐富，為煤系的研究提供了重要的基礎(chǔ)資料。筆者通過(guò)對(duì)南海北部盆地見(jiàn)煤鉆井揭示的煤地質(zhì)學(xué)特征，總結(jié)了南海北部煤系發(fā)育與分布的規(guī)律。在廣泛調(diào)研和現(xiàn)有資料研究的基礎(chǔ)上，查明了整個(gè)南海主要分布著漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)含煤地層，部分為始新統(tǒng)含煤地層。

(3)中國(guó)南海海域并不是一個(gè)統(tǒng)一的盆地，是由若干個(gè)具有獨(dú)立特性的盆地組成，含煤地層也各具特色。南海北部的多個(gè)盆地的漸新統(tǒng)甚至中新統(tǒng)都發(fā)育含煤地層。南海南部盆地則相對(duì)較為復(fù)雜，在漸新統(tǒng)、下中新統(tǒng)、中晚中新統(tǒng)、始新統(tǒng)也有含煤地層發(fā)育。整個(gè)南海的含煤地層主要發(fā)育在漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)，部分發(fā)育在始新統(tǒng)。

(4)中國(guó)南海海域各成煤盆地的成煤環(huán)境也具有較大的差異。晚始新世—早漸新世南海北部和西部盆地邊緣一般發(fā)育河流、濱湖、三角洲和扇三角洲沉積;南海盆地南部的曾母盆地南部，發(fā)育規(guī)模較大的三角洲和濱海沉積，是成煤的有利場(chǎng)所。煤系主要發(fā)育在南海北部、西部和南部的淺水區(qū)域，包括三角洲平原、扇三角洲平原、河流泛濫平原、濱湖平原、潮坪等環(huán)境。晚漸新世陸相盆地范圍縮小，海水影響范圍擴(kuò)大，陸相湖盆逐漸向海陸過(guò)渡相或海相演化。中新世南海大部為海相沉積，盡在盆地邊緣地帶發(fā)育不同規(guī)模三角洲、扇三角洲等，范圍不大，因此成煤條件較差，成煤作用較弱。

致謝感謝彭蘇萍院士對(duì)中國(guó)南海煤的形成與分布研究的鼓勵(lì)和指導(dǎo)，指出要開(kāi)展南海煤的形成和成煤盆地分析，要對(duì)南海煤地質(zhì)逐步有較深刻的認(rèn)識(shí);感謝中海油研究總院提供多年對(duì)南海盆地分布及沉積體系等資料支持。