貴州省大方縣廣木研究區龍潭組沉積環境特征與聚煤規律研究

郄汝兵 周澤 張新

摘要：根據研究區17口鉆孔巖芯編錄資料及相應測井資料分析，結合野外地質調查，運用沉積學、巖石學、聚煤學等理論方法。詳細分析該區龍潭組沉積環境類型及特征、追索沉積演化規律、總結聚煤模式。結果顯示：龍潭組共識別出三角洲、有障壁海岸2種沉積相類型，三角洲前緣、三角洲平原、瀉湖、潮坪4種沉積亞相。發育區域不整合面、區域海退面及區域海侵面三種層序界面類型，據此將龍潭組劃分為2個三級層序，4個體系域。并提出三角洲平原及有障壁海岸成煤模式，認為三角洲平原是龍潭期最主要的成煤環境，在以后的找煤過程中應著重加強對沉積環境的研究。

關鍵詞：沉積學；沉積環境；聚煤模式；廣木研究區；大方縣

煤炭既是人類的重要能源資源，也是現代化工業的重要原料，被稱作是工業的“真正的糧食”[1-2]。貴州省大方縣地區是貴州省煤系最發育的地區之一，該區龍潭組作為我國晚二疊世聚煤期重要的含煤建造，是貴州含煤性最好的煤系之一[3-5]，其煤炭資源為貴州的工業發展起到了積極的推動作用。豐富的煤炭儲量吸引了一部分地質工作者們對該區進行了大量的煤炭地質研究，尤其是針對大方縣地區構造演化、主要成煤環境等進行了廣泛而深入的研究工作，取得了豐碩的成果[6-9]，但對研究區沉積演化及聚煤規律的研究還有待加強。加之，經過多年的不斷開采，大方縣地區的煤炭儲量越來越少，照此發展下去，必然會對當地工業經濟的發展產生消極的影響。因此，有必要在大方縣地區進一步開展煤炭地質研究，總結該區上二疊統煤炭沉積環境及聚煤規律，以期能有所突破，在指導煤炭資源找礦工作，提高貴州的煤炭資源儲量方面有所貢獻，達到緩解地方能源需求壓力，為貴州提供能源保障。

1.地質背景

研究區大地構造（見圖1）位置處于揚子準地臺-黔北隆起-遵義斷拱-畢節北東向構造變形區-短軸式褶皺區-新場向斜北段[3-4，6，9]。研究區內的主導構造為新場向斜，其軸向0°～15°，未發育中、大型斷層；煤巖層走向NNE，傾角5°～42°，平均9°，平面呈不對稱的“V”型，南部大面積出露T1y，北部出露P3l，見圖1。煤系龍潭組（P3l）埋藏于向斜腹部，被大面積的三疊系覆蓋，煤系保存較好，厚122.50m～ 137.15m，平均厚132.31m，含煤及煤線15層～24層，一般17層，含煤總厚度11.11m～19.28m，平均15.12m，含煤系數 11.44%，含可采煤層5層，為2、4、9、12、15煤層。可采煤層總厚為6.33m，可采煤層含煤系數4.79%，見表1。

2.層序地層特征

2.1層序界面特征

龍潭組特指貴州省內的一套位于峨眉山玄武巖或茅口組灰巖之上、長興組之下的海陸交互的含煤巖系，屬海陸過渡相地層[10]。沉積環境受河流和海洋潮汐的雙重影響，沉積物既有河流攜帶的陸源碎屑，也有海侵期沉積的灰巖和泥巖；植物化石與海相動物化石混生；在時間和空間上，都表現為河流沉積和海洋沉積彼此過渡，犬牙交錯。導致沉積環境較為復雜。

通過鉆井巖芯觀察及測井、沉積地球化學響應等研究，在研究區龍潭組識別出3個層序界面。

2.2層序地層特征

根據龍潭組識別出的3個層序界面，將其劃分為2個三級層序（SQ1～SQ2），4個沉積體系域。龍潭組沉積時限為257Ma～251Ma，時限約6Ma。每個層序平均時限約3Ma，屬三級層序，且為過渡型層序。層序具二元結構，缺少低位體系域，僅由海侵體系域和高位體系域構成。

3.古地理特征

層序和體系域是由不連續面所分開的等時地質體，層序、體系域界面在鉆孔或露頭剖面上均可識別，這樣為精細的地層對比和在小層段（層序或體系域）地層單元內尋找煤層的空間演化規律以及垂向疊置關系提供了可能。研究區在晚二疊世為上揚子地臺的一部分，整體地勢為西北高南東低，海水主要來自南東方向，物源主要來自西部康滇古陸，在空間上是海相沉積與陸相沉積共存的階段。

3.1 SQ1古地理特征

層序SQ1對應龍潭早期，研究區處于脈動式海侵作用過程中。區內地殼緩慢下沉，海水侵入該區，在古風化面上發育了有障壁海岸-三角洲沉積體系。有障壁海岸主要發育于初期古風化面上的低洼地帶，以含鋁土質、凝灰質的高嶺石泥巖為特征，其上發育了局部煤線，初期的沉積反映了基底的不平整，沉積作用以填平補齊為特征，聚煤作用是在古風化面上低洼地帶發育，最底部煤層形成之后，隨著海侵作用的繼續，龍潭組發育了下部的15#煤層，該煤層厚度較大，連續性較好。隨后的海侵形成了B7灰巖標志層，并局部形成薄煤層，研究區以潮坪、瀉湖亞相為主，海水退卻后造成了以三角洲前緣相為主的沉積環境（見圖2）。

3.2 SQ2古地理特征

層序SQ2發育于龍潭組晚期。底部振蕩式海侵過程中發育了12#煤上部的B5灰巖標志層，其后形成了以碎屑巖和9#、4#煤層為主的沉積類型，聚煤作用主要發育于由三角洲平原廢棄后形成的泥炭沼澤中，這種沼澤受海水影響較大，穩定性差，沼澤存在的時間短，形成的煤層較薄且連續性差。隨后海退造成以三角洲前緣亞相為主的粉砂巖和粉砂質泥巖以及泥炭沼澤相煤層等沉積，其中2#煤層厚度較大且連續性較好。之后又是大規模的海侵，形成的B1灰巖標志層向古陸方向延伸，伴隨幾次小規模的海侵后結束龍潭組沉積（見圖3）。

4.聚煤模式

研究區煤系主要為“根土巖—煤—碎屑巖”序列，主采煤層聚煤作用主要發生于碎屑巖“滯后時段”，即在海侵之后、碎屑巖層真正沉積下來之前的時段，這一時段可容空間增加速率與泥炭堆積速率平衡，有利于聚煤作用發生，即聚煤作用主要發生在海侵體系域中[7]。15#煤的成煤環境格局為瀉湖-潮坪沉積環境；2#、4#、9#、12#煤為三角洲沉積環境，從而可以看出成煤環境以三角洲相為主，并與瀉湖-潮坪相共存的古沉積體系，結合前人資料將研究區聚煤模式歸納為三角洲成煤模式、有障壁海岸成煤模式。

5.結論

（1）研究區識別出三角洲、有障壁海岸2種沉積相類型，三角洲前緣、三角洲平原、瀉湖、潮坪4種沉積亞相和9種沉積微相。（2）研究區龍潭組識別出3個層序界面，包括龍潭組與茅口組平行不整合面、三角洲前緣向三角洲平原轉換面、三角洲向局限潮下轉換面，據此將其劃分為2個三級層序（SQ1～SQ2），4個沉積體系域，該區缺失低位體系域。（3）龍潭組SQ1聚煤期沉積主體為瀉湖、潮坪亞相，發育15#煤層；SQ2聚煤期沉積主體為三角洲相，煤層發育多層，以平原亞相為主，發育4#、9#、12#煤層，前緣亞相為輔，發育2#煤層。聚煤規律與沉積相分布模式關系密切。（4）通過綜合研究提出三角洲及有障壁海岸聚煤模式，認為三角洲平原是研究區龍潭期最重要的成煤環境，特別是SQ2海侵體系域三角洲平原區廣泛發育泥炭沼澤，聚煤條件最佳，發育了9#、12#煤層。

參考文獻：

[1]《中國煤炭志》編纂委員會.中國煤炭志·貴州卷[M].北京：煤炭工業出版社， 1994.

[2]徐彬彬，何明德.貴州煤田地質[M].徐州：中國礦業大學出版社， 2003.

[3]貴州省煤田地質局.貴州晚二疊世沉積環境及聚煤規律[M].北京：地質出版社， 1991.

[4]貴州省地質礦產局.貴州省區域地質志[Z].北京：地質出版社， 1988.

[5]畢華，彭格林，楊明慧.大方縣普底鄉貴州盆地聚煤一二迭系煤層氣氣源煤特征與資源評價.天然氣工業， 1997.

[6]楊雄庭，尹華章.大方縣普底鄉隔檔式褶皺與找煤預測.中國煤田地質， 1997.

[7]邵龍義，張鵬飛，劉欽甫，等.大方縣普底鄉地區下聚煤統龍潭組沉積層序及幕式聚煤作用.地質論評， 1992.

[8]彭正奇.大方縣普底鄉南地區龍潭煤系中三角洲沉積及其意義.貴州潭礦業學院學報， 1997.

[9]潘偉爾.大方縣普底鄉南地區煤變質與地質構造關系的研究.地質論評， 2000.

[10]中國煤田地質總局.黔西川南滇東晚二疊世含煤地層沉積環境與聚煤規律[M].重慶：重慶大學出版社， 1996.