貴州省盤縣晚二疊紀聚煤規律研究

邵銀川

(山東泰山地質勘查公司，山東 泰安　271000)

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地質與礦物

貴州省盤縣晚二疊紀聚煤規律研究

邵銀川

(山東泰山地質勘查公司，山東 泰安271000)

摘要：基于層序地層研究，區內聚煤作用主要發育于三級層序SQ1，SQ3，SQ4海侵體系域中，發育“根土巖—煤—粉砂巖/泥質粉砂巖/粉砂質泥巖/石灰巖”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，沉積了區域穩定分布的厚煤層6，14和29號煤層，最大海泛面附近的煤層較薄甚至不發育。

關鍵詞：晚二疊統；層序地層；海侵體系域；聚煤規律；盤縣

引文格式：邵銀川.貴州省盤縣晚二疊紀聚煤規律研究[J].山東國土資源，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80年代以來，層序地層格架下厚煤層的分布特征一直受到眾多地質學者的關注。大量針對近海型陸源碎屑含煤巖系煤層的研究表明，厚煤層的發育常與最大海泛面有關。貴州盤縣晚二疊統為典型的海陸過渡相含煤碎屑巖沉積，但對該區的研究較少。該區厚煤層的發育嚴格受古地理背景和海平面升降的制約，因此，研究和預測厚煤層的分布規律具有重要意義*貴州省西能煤炭勘查開發有限公司，駱興國、邵銀川等，貴州省盤縣永紅煤礦資源儲量核實及勘探工程報告，2012年。。

1區域地質背景

盤縣位于貴州省六盤水市，大地構造位置處于揚子陸塊黔北隆起六盤水斷陷的西部[1]。該區晚二疊統龍潭組和長興組為淺水三角洲—障壁砂壩—瀉湖—碳酸鹽潮坪環境下含煤碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積。徐彬彬等[1]發現盤縣發育海相標志層13層(L1～L13)，控制著區內煤層頂板(表1)。

邵玉寶等[2]在研究區識別出5個三級層序界面(SB1，SB2，SB3，SB4，SB5)，并將晚二疊統分為4個三級層序(SQ1，SQ2，SQ3，SQ4)，發育海侵體系域和高位體系域，低位體系域不發育，海相標志層主要發育于海侵體系域中，與陸源碎屑巖和煤層共同構成了典型的海陸過渡環境下含煤旋回地層。該區煤層

表1　研究區晚二疊統地層(據文獻[1]修改)

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

2層序格架內的聚煤特征

研究區晚二疊統地層為典型的近海型含煤地層，隨著相對海平面的幕式變化，煤層層數多但均較薄，硫分較高。盆地基底平緩，有利于煤層的大面積發育，區域大面積穩定分布的厚煤層可作為含煤地層中的一個等時面，形成于海平面抬升過程。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2井晚二疊統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，煤層硫分相對較低，灰分較高，整體來看，研究區聚煤作用主要發育于層序SQ1，SQ3，SQ4，其中以層序SQ1，SQ3煤層最為發育，且主要集中在海侵體系域中。通過實測鉆井巖心觀察，發現研究區晚二疊統多數煤層或煤線的底板均發育根土巖(0.05～0.40m)，長興組少數煤層底板發育有灰白色高嶺石泥巖(0.02～0.10m)，極少數煤層底板與上覆煤層為連續沉積，頂板多為粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，少數頂板直接發育石灰巖和黑色泥巖。上述特征指示了研究區晚二疊統含煤地層發育“根土巖—煤—粉砂巖/泥質粉砂巖/粉砂質泥巖/石灰巖”序列，指示了每個旋回序列代表著一次因相對海平面下降形成明顯的沉積間斷，然后在緩慢海侵過程中堆積了泥炭層和后期的碎屑巖層，如果海侵過程迅速碎屑巖則演化為海相石灰巖及海相泥巖層，聚煤作用產生于海侵作用過程中。

2.1SQ1聚煤規律

研究區SQ1海侵體系域沉積期為晚二疊世重要的成煤期，整個沉積期煤層均有發育，說明聚煤作用在海平面上升過程一直存在，但多數地區在最大海泛面附近成煤作用終止，可能與區域海平面上升至一定高度導致泥炭欠補償作用有關。其中區域可對比煤層5層，分別為22，26，27，29，30號煤層，煤層硫分高，灰分低，厚度較穩定。單煤層厚度存在中期較厚，早晚期較薄的趨勢，說明在海平面上升過程中，在海侵體系域中期可容空間增長速率與泥炭聚集速率達到平衡，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境中，泥炭坪環境煤層發育次之。

高位體系域形成于海平面相對穩定以及開始下降時期，研究區由于海平面迅速下降而導致可容納空間減小，處于過補償狀態，加之末期沉積環境的變遷，水下分流河道到高位體系域的沖刷作用，破壞了煤層形成環境，聚煤作用隨即減弱。除局部地區發育厚煤層外，多數地區發育薄煤層及煤線。該沉積期煤層厚度最高為2.20m(圖2右)，煤層主要發育在廣闊的潮坪環境中，并主要分布于盤縣盆地內部，盆地邊緣地區煤層不發育。

2.2SQ2聚煤規律

整個SQ2沉積期處于相對海平面下降期，陸源碎屑供應充足，煤層不甚發育，煤層較厚處主要分布于研究區北部和東部的分流間灣環境，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，煤層厚度變化大，煤質較差。

圖2　SQ1海侵體系域和高位體系域煤層厚度等值線圖

2.3SQ3聚煤規律

SQ3沉積期為淺水三角洲的主要建設期，也是研究區第二次重要的成煤期。此時潮汐作用的影響明顯減弱，煤層主要形成于分流間灣環境，因分流間灣水體較淺，容易得到陸源碎屑物質的充填達到補償平衡，進而淤積發生沼澤化，在分流河道邊緣聚集，形成厚度大、穩定性好的煤層。

海侵體系域中發育3層區域可對比的煤層，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，可見在海侵期可容納空間速率持續增加，聚煤作用厚度中心位于大寨地區，與可容納空間最大的沉積中心重合，可見重要成煤期的煤層厚度中心應于區域的沉積中心大致重合。整體來說，煤層主要聚集于研究區中北部，向西部和南部遞減。高位體系域煤層厚度為0～9.90m(圖4右)，發育局部可對比煤層7煤，存在兩個厚度中心，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。西部陸源剝蝕區高差減小，盆地補償速度減弱，相對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育，分流河道改道、遷移后會使部分三角洲朵葉廢棄，經壓實作用可演變為利于泥炭堆積的淺水洼地。海侵體系域煤層厚度為0～6.7m(圖5左)，發育區域可對比的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，說明可容納空間逐漸增加使泥炭堆積由補償平衡變為欠補償狀態。研究區中北部煤層較厚，向南東方向減薄，至碳酸鹽潮坪環境中消失。高位體系域煤層厚度介于0～13.2m之間(圖5右)，發育區域可對比的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，說明可容納空間增長速率與泥炭堆積速度逐漸達到平衡。煤層厚度中心進一步向研究區西北部遷移，主要集中于分流間灣相區。

3厚煤層的分布模式

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

(1)SQ1沉積期該區屬于靠海一側的海陸過渡相，受潮汐作用影響較大，發育區域穩定分布的中厚—厚煤層29，27號煤，形成于海侵體系域的早中期，此時隨著該區相對海平面的增加，可容空間增加速率與泥炭堆積速率達到平衡，利于厚煤層的形成，同時也指示了此時泥炭堆積速率中等，因在最大海泛期可容空間增長速率最大，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，研究區中東部低洼地區的海平面高度導致泥炭地被淹沒，成煤植物受到很大的抑制，因此穩定分布的厚煤層不發育；該區西部地勢較高地區如火燒鋪、黎明、松沙等地區除27，29號煤外，還發育較為孤立的厚煤層22號煤，分布于最大海泛面附近，其在中東部地區厚度明顯變薄。

(2)SQ3沉積期，該區處于靠陸一側的海陸過渡相環境，區域穩定分布的中厚—厚煤層13，14號煤形成于海侵體系域中晚期，因此時泥炭聚集速率較高，靠陸一側可容納空間增長速率較為緩慢，需到海侵體系域中晚期方能與泥炭聚集速率相平衡。在該區東部的地瓜、大寨和幸福等地區13號煤頂板為海相灰巖或海相泥巖層，為最大海侵點處，與此時東部靠海一側可容納空間增長速率較大有關。

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，該區處于靠海一側，厚煤層在海侵體系域和高位體系域中均有發育，但以高位體系域中為主。海侵體系域早期發育穩定分布的6號厚煤層，向上單煤層厚度逐漸減薄，近海一側最大海泛面附近煤層不發育。最大海泛期之后，相對海平面逐漸下降，至高位體系域中期發育廣泛分布的中厚煤層2，3號煤。由此可見，此時泥炭聚集速率較低，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。在該區西北部地勢較高地區，海侵體系域中晚期和高位體系域早期也發育相對孤立的厚煤層，分布范圍有限。

總之，該區處于海陸過渡相地帶，區域穩定分布的厚煤層主要發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　三級相對海平面變化過程中海陸過渡相遷移示意圖(據邵龍義等[3]，2008，修改)

4結論

(1)該區聚煤作用主要發育于三級層序SQ1，SQ3，SQ4，其中以SQ1，SQ3煤層最為發育，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處于相對海平面下降期，煤層硫分相對較低，灰分較高。

(2)煤層厚度中心主要發育于三角洲環境分流河道周圍的分流間灣環境。區域穩定分布的厚煤層6，14和29號煤層均發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

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

中圖分類號：P618.11

文獻標識碼：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