單一鉆孔資料在煤田沉積環(huán)境分析中的應(yīng)用

鄭太林，郭志奇，張 婧

(1.陜西省地下水保護(hù)與監(jiān)測中心，陜西 西安 710003；2.延安市水利工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，陜西 延安 716000)

滇東地區(qū)是云南省煤炭資源最豐富的地區(qū)之一，近年以來，煤田地質(zhì)工作者對該區(qū)的煤炭資源潛力、成煤環(huán)境及聚煤規(guī)律日益關(guān)注[1-5]，康高峰等滇東北晚二疊世沉積體系與層序地層格架下的聚煤特征[6]從區(qū)域角度對該區(qū)對晚二疊世沉積環(huán)境進(jìn)行了分析。本文依據(jù)鉆孔資料，對彝良向斜煤礦區(qū)宣威組含煤地層沉積環(huán)境、變化規(guī)律和各沉積環(huán)境的巖相組合特征進(jìn)行分析，了解該區(qū)聚煤規(guī)律，為該區(qū)煤炭資源的進(jìn)一步勘探開發(fā)提供可靠依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

煤礦區(qū)位于彝良向斜南翼東段與洛旺向斜西南轉(zhuǎn)折端交接部，含煤地層為宣威組。宣威組下伏峨眉山組，為一套陸相、玄武巖、青灰、暗灰、灰黃綠色致密塊狀玄武巖，灰綠、灰黃、深灰色中粒砂級-礫級杏仁狀玄武巖等組成，與宣威組呈角度不整合接觸；宣威組上覆三疊系卡一頭組，為濱海環(huán)境沉積的細(xì)粒碎屑巖建造，下部為黃綠色薄層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，上部為青灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾砂質(zhì)薄條帶，頂部青灰色粉砂巖夾紫紅色泥質(zhì)或粉砂質(zhì)薄條帶。

宣威組地層厚度164.30～227.54 m，平均178.33 m。以C5煤層為界分為上、下兩段。下段巖石顏色多變，巖性為中-薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖不等厚互層夾細(xì)砂巖、鋁土質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層(線)，含多層凝灰質(zhì)頁巖，底部為玄武質(zhì)礫巖；上段則以灰、灰綠、灰黃、黃褐色為特征，巖性為中-薄層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層(線)。粒度由下向上逐漸變細(xì)，雖正粒序性差、旋回結(jié)構(gòu)不清。

2 沉積環(huán)境

峨眉山組為陸相玄武巖、卡一頭組為濱海環(huán)境沉積的細(xì)粒碎屑巖建造，宣威組為以陸相為主的沉積建造，該沉積由陸相向?yàn)I海相過渡而形成，屬于一水進(jìn)成煤環(huán)境。沉積物粒度由下而上逐漸變細(xì)，屬于正粒序，其由多個(gè)每層均為正粒序的層序組成，屬上三角洲平原河流相沉積。從巖石粒度分布變化和巖性組合特點(diǎn)分析，可將宣威組自下而上定義為河道相、河漫灘相和沼澤相[7](圖1)。本文依據(jù)鉆孔及剖面資料對該套含煤建造的沉積環(huán)境進(jìn)行了分析，該套地層以河漫灘相為主，其次為河道相及沼澤相(圖2)。

1-礫巖；2-砂巖；3-粉砂巖；4-泥質(zhì)粉砂巖；5-粉砂質(zhì)泥巖；6-泥巖；7-煤

2.1 分流河道相

礫巖、細(xì)砂巖和粉砂巖等物質(zhì)最終組成河道相。按照物質(zhì)組成，將其分為礫質(zhì)和砂質(zhì)河道。地層厚度為48.66 m，占地層厚度的30.04%。礫質(zhì)河道一般發(fā)育于宣威組早期，屬于滯留沉積。

礫質(zhì)河道沉積具有的特點(diǎn)為：河道范圍內(nèi)的地形高差變化很大，沉積物供應(yīng)充分，洪水期的洪水流量也大，通常情況下，對河道地貌和現(xiàn)狀的侵蝕能力很強(qiáng)，河道內(nèi)的細(xì)?；颈缓樗饔脹_擊流走，河床底部會堆積起粗粒物質(zhì)。礫質(zhì)河道巖性一般由淺灰色、灰綠色的中厚層狀礫巖組成。礫石成分主要硅質(zhì)巖、為玄武巖等，礫石粒徑一般為5～20 cm，層理均勻，粒度自下而上逐漸變細(xì)，向上變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂巖，其主要由突發(fā)性洪水形成，呈現(xiàn)出突變性特征。該層巖層厚度為7.26 m，占河道沉積厚度的14.92%。從地層電阻率曲線(DLW)變化特點(diǎn)看，其箱形高幅正異常，高于其它巖性。自然伽馬(HG)和伽馬伽馬曲線(HGG)呈現(xiàn)出低值平緩狀(圖3)。

砂質(zhì)河道沉積在宣威組中期發(fā)育而成，沉積物主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，巖層的層理呈現(xiàn)為水平、顯微波狀、小型交錯層理。巖層厚度變化較大，大致范圍在0.78～8.39 m，總厚度41.40 m，占河道沉積厚度的85.08%。從電阻率曲線(DLW)變化特征看，高幅正異常。而自然伽馬曲線(HG)則表現(xiàn)為低值區(qū)，伽馬伽馬曲線(HGG)呈現(xiàn)為低值平緩狀(圖4)。

圖3 礫質(zhì)河道沉積測井曲線特征 圖4 砂質(zhì)河道沉積測井曲線特征

2.2 河漫灘相

河漫灘相發(fā)育于宣威組早、中期，屬于辮狀河道間沉積，主要由粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成，巖層層理主要為均勻、水平或紋層，厚度范圍在0.55～14.77 m之間，變化較大。總厚度102.77 m，占地層厚度的63.44%。電阻率曲線(DLW)表現(xiàn)為低值鋸齒狀起伏，自然伽馬(HG)和伽馬伽馬曲線(HGG)均表現(xiàn)為相對較大的波狀起伏(圖5)。

圖5 河漫灘沉積測井曲線特征 圖6 沼澤沉積測井曲線特征

2.3 沼澤相

沼澤相發(fā)育于宣威組后期，大多分布在辮狀河河道間和廢棄河道。由炭質(zhì)泥巖和煤層組成，厚度在0.09～3.73 m之間，變化較大，總厚度達(dá)10.56 m，占地層厚度的6.52%。電阻率曲線(DLW)變化特征呈現(xiàn)為中、高阻反應(yīng)，自然伽馬曲線(HG)表現(xiàn)為相對負(fù)異常，伽瑪伽瑪曲線(HGG)呈遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于圍巖的正異常 (圖6)。

2.4 沉積環(huán)境分析

宣威組具有明顯的向上變細(xì)的粒序結(jié)構(gòu)，由多個(gè)小的韻律組成一個(gè)大的韻律，每一個(gè)小的韻律底部為礫巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，頂部為泥巖、煤層，為上三角洲平原河流相沉積。根據(jù)含煤性差異分為上、下兩段。

宣威組下段河道沉積厚度39.59 m，占該下段厚度的30.74%；河漫灘沉積厚度87.05 m，占該段厚度的67.58%；沼澤沉積厚度2.16 m，占該段厚度的1.68%。該段以河道及河漫灘沉積為主，沼澤沉積不發(fā)育，這是由于宣威早期地形高差相對較大、物源充足、河流侵蝕搬運(yùn)能力較強(qiáng)，沉積物粒度較粗，沉積速度快，河流穩(wěn)定性差，河道頻繁遷移，沉積環(huán)境不穩(wěn)定。

宣威組上段河道沉積厚度9.07 m，占上段厚度的27.35%；河漫灘沉積厚度15.72 m，占上段厚度的47.41%；沼澤沉積厚度8.37 m，占上段厚度的25.24%。與下段相比，沼澤相比較發(fā)育，這是由于沉積盆地邊緣扇體逐漸后退，地形高差小，河流搬運(yùn)能力降低，河流搬運(yùn)物質(zhì)以細(xì)粒為主，沉積速度較慢，河流穩(wěn)定，在河道間形成較穩(wěn)穩(wěn)定的沉積環(huán)境，利于煤層的形成。

3 結(jié)語

通過對該區(qū)ZK1201孔宣威組地層沉積環(huán)境分析，得出彝良向斜煤礦區(qū)宣威組地層為辮狀河三角洲沉積，早期以河流、河漫灘沉積為主，沼澤沉積不發(fā)育，沉積環(huán)境不穩(wěn)定，煤層多為薄煤層或煤線，煤層連續(xù)性差；晚期沼澤發(fā)育，沉積環(huán)境較穩(wěn)定，煤層較厚，且連續(xù)性相對較好，是煤炭勘查的目標(biāo)層。