煤系沉积环境分析与煤_岩_层对比研究进展.pdf

2 0 0 8年第2期能 源 技 术 与 管 理 0引言 我国煤炭资源丰富,且以煤炭为主的能源生 产和消费的格局在相当长的时期内不会发生根本 性改变。煤系沉积环境分析一直是煤炭资源预测 和勘探找煤的主要方法, 煤 岩 层对比是我国北 方陆相煤系和南方近海相煤系的一项重要工作。 此外, 沉积环境分析与煤 岩 层对比研究, 不仅对 煤层赋存规律、 找煤预测有重要意义, 而且对煤炭 资源/储量计算、 煤炭资源补偿费的征收、 矿井煤 炭资源回采率的提高都具有实际价值。 1煤系沉积环境研究进展 沉积环境与沉积体系的研究时间上涉及从前 震旦纪地层到现代沉积, 空间上从大陆到海洋、 从 浅水到深水, 甚至到其它星球。 当今的沉积环境分 析与矿产资源的勘探开发实践结合得更加紧 密[ 1] 。我国对陆相和海陆交替相含煤地层沉积环 境的研究成果不仅成功地应用于煤炭资源有利区 带预测, 而且丰富和发展了沉积学的理论。 李思田 1 9 8 8 对中国东北部断陷盆地的沉积作用、 形成 机制和构造演化作了规律性的概括并重点研究了 潮湿型冲积扇、 深水及浅水湖泊中的扇三角洲、 沉 积物水下重力流等沉积环境[ 2] ; 马维俊1 9 9 0 对 贵州纳雍地区含煤地层龙潭组中上段的河控三角 洲沉积体系进行了研究,得出该区上三角洲平原 和三角洲间湾 或边缘 环境聚煤作用最好, 指出 河控三角洲沉积体系是我国海陆交替相含煤地层 沉积厚度大、聚煤最丰富的三角洲沉积体系之 一[ 3] ; 刘爱民等1 9 9 1 对黔北习水地区侏罗系沉 积环境进行了研究,并划分出低弯度河沉积亚环 境、洪泛平原组合沉积亚环境和湖岸平原组合沉 积亚环境[ 4] ; 杨福珍等1 9 9 5 对平庄西露天矿区 元宝山组进行了沉积体系分析,把其自上而下划 分为湖泊三角洲体系、扇三角洲体系、冲积扇体 系、 曲流河体系和辫状河体系, 并剖析了体系的构 成特征[ 5] ; 王宇林等2 0 0 2 对箕状湖盆萎缩阶段 河口坝型湖泊三角洲和G i l b e r t型三角洲的沉积 特征及成因进行了探讨[ 6] ; 王颖等2 0 0 3 对海陆 交互作用的产物-潮滩沉积进行了研究, 指出潮滩 沉积环境中以河-海作用活跃的边缘海环境最为 发育,并对该沉积环境的分带现象和沉积相特征 进行了分析[ 7] ; 刘林玉等2 0 0 6 在研究焉耆盆地 时结合潮湿扇、 河流和湖泊沉积体系提出了扇沼- 河沼-湖沼的成煤模式[ 8] 。 研究煤系沉积环境与沉积体系离不开沉积学 的最新理论和方法。邵龙义等1 9 9 9 运用层序地 层学原理研究了河北南部晚古生代煤系的沉积环 境,指出煤层常跨越不同的沉积相区而且大面积 分布, 聚煤作用实际上是在海 湖 平面幕式的、 快 速的抬升过程中发生的,并将该地区的含煤地层 划分为六个层序[ 9] ; 郝黎明等2 0 0 0 运用旋回频 率曲线研究了幕式聚煤作用下的沉积环境,有效 地判定古海岸线位置、聚煤中心位置及有利的聚 煤区等,并将西南地区晚二叠世煤系划分为3个 对应于三级复合层序的三级聚煤作用幕[ 1 0] ; 韩美 莲等2 0 0 1 通过钻孔岩芯和地球物理测井曲线的 分析, 研究了巨野煤田石炭-二叠系沉积相及旋回 特点, 划分了层序和内部成因地层单元, 建立了层 序地层格架,指出潮坪沉积体系是陆表海条件下 有利的聚煤场所, 在潮坪沉积体系中, 砂体厚度与 煤层厚度呈正相关关系[ 1 1] ; 刘宗成2 0 0 4 运用煤 岩 性组合特征研究了福建省漳平吾祠矿区童子 岩组沉积环境及聚煤规律,得出聚煤作用主要与 煤系沉积环境分析与煤 岩 层对比研究进展 钟昌波 1 , 2 , 傅雪海 2 , 刘正 2 1 .江苏宏安集团有限责任公司, 江苏 徐州2 2 1 1 3 7;2 .中国矿业大学 资源与地球科学学院, 江苏 徐州2 2 1 0 0 8 [ 摘要] 煤系沉积环境与煤 岩 层对比是煤炭资源预测和矿井开采的一项重要工作。总结了 我国煤系沉积环境分析和煤 岩 层对比研究现状和进展, 指出其发展方向是岩石学 标志、 古生物标志、 地球化学标志、 地球物理标志的融合和数理统计的综合运用。 [ 关键词] 沉积环境; 煤 岩 层对比; 研究进展 [ 中图分类号]P 6 1[ 文献标识码]B[ 文章编号]1 6 7 2 9 9 4 32 0 0 80 2 0 0 0 8 0 3 8 2 0 0 8年第2期 障壁岛-泻湖、 海滩面、 潮坪这三种环境类型直接 相关,勘探与开发的主要对象应瞄准聚煤作用最 强的海退初期形成的煤层[ 1 2] ; 彭正奇等2 0 0 4 通 过岩性特征、沉积构造和微量元素等观察和测试 分析,研究了邵阳短陂桥矿区煤系沉积环境及聚 煤规律[ 1 3] ; 陈春光2 0 0 5 根据岩层及古生物化石 特征、 煤岩性特征、 煤层结构特征、 煤质特征等研 究了乔家湾矿区山西组和太原组的煤层聚煤规律 和沉积环境的演化规律[ 1 4] ; 苏瑞其2 0 0 5 根据岩 性、 层理特征、 结合古生物和含煤特征等研究了煤 系沉积环境,得出福建天湖山煤矿区童子岩组第 一段聚煤作用随着海水进退而改变,煤层的好坏 并不随着底板砂岩的厚薄而改变[ 1 5] 。 数学地质和沉积过程模拟、地球化学等手段 在煤系沉积环境分析中也得到广泛地应用。这些 方法的应用丰富了煤系沉积环境的识别标志与识 别方法,使煤系沉积环境分析与其他学科结合得 越来越紧密。 门桂珍1 9 8 0 介绍了趋势面分析、 因 子分析、 马尔科夫分析、 判断分析数字滤波与时间 序列分析等数学地质方法在煤系沉积特征中的应 用[ 1 6] ; 吴冲龙等1 9 9 4 通过对抚顺盆地同沉积构 造格架分析和基底沉积史定量模拟揭示同沉积构 造过程对煤层的控制作用[ 1 7] ; 秦勇等2 0 0 5 利用 沉积地球化学特征分析了山西平朔矿区上石炭统 太原组1 1号煤层的成煤微环境特征及其演化历 程,得出1 1号煤层形成于波动式海进的半咸水- 咸水沉积环境[ 1 8] 。 2煤 岩 层对比研究进展 早在2 0世纪2 0年代,美国人T h i e s s e nR和 S t a n dJ N就发表过关于煤层对比的文章 [1 9] ,5 0 年代, 苏联人ИЭ瓦尔茨根据煤中孢子成分的变 化对煤层对比进行了详细的介绍和研究[ 2 0] 。随着 沉积学体系的不断发展和完善,各种新技术的应 用, 煤岩层对比的方法也不断丰富, 并应用于实际 生产中。 如蔡雄飞等1 9 9 6 提出了次稳定标志层, 并论述了次稳定标志层在盆地划分与对比中的作 用[ 2 1] ; 冯宇1 9 9 7 根据岩石组合与古生物组合提 出了黑龙江凹陷晚中生代含煤地层对比方案[ 2 2] ; 范春学1 9 9 9 对煤质指标在煤层对比中的应用进 行了研究[ 2 3] ; 庞世臣等2 0 0 0 运用标志层法对红 会一矿煤层作了对比分析[ 2 4] ; 郭峰等2 0 0 3 对古 交矿区煤岩、 煤质特征进行了分析, 为煤层对比提 供可行的方法[ 2 5] ; 许福美2 0 0 4 根据煤岩层的物 性特征, 利用地球物理测井中的视电阻率、 自然伽 玛和散射伽玛曲线的异常特征和异常组合规律, 对勘探区内的煤岩层进行对比,取得良好的效 果[ 2 6] 。 除了以上方法外, 近十几年来又有许多新技 术、新方法在煤岩层对比中得到应用。葛宝玉 1 9 9 4运用 射线对北京矿务局杨坨煤矿的煤岩 层划分及对比进行了初步的研究,该技术设备具 有轻便、 操作简单、 速度快、 成本低等特点而且不 受井下电、 磁声、 振动和积水污泥等因素的影响等 优点, 在应用中取得一定的效果[ 2 7] ; 孙宝民1 9 9 4 通过对安徽省萧县矿区下石盒子组中组煤段岩石 的煅烧实验,表明岩石煅烧实验方法在不稳定煤 层发育地区, 尤其在煤层对比标志不明显, 不同层 位煤层其顶底板岩石特征及煤质特征基本相同的 情况下, 可以取得比较好的效果[ 2 8] ;J FA i t h e n等 1 9 9 5 、KB o h a c s1 9 9 7 、 桑树勋等2 0 0 1 通过各 自的研究表明,高分辨率层序地层格架在煤岩层 中使地层对比精细化成为可能[ 2 9 ～ 3 1] 。 在研究煤岩层对比中,有时单一方法无法满 足对比需求, 需要借助多种方法综合研究, 甚至数 学方法的介入。刘新华等2 0 0 1 提出了一种新的 煤层对比方法利用地球化学参数进行灰色关联 度分析,并用此方法对湖南冷水江矿区各煤层进 行对比研究,解决了该矿区煤层对比中长期悬而 未决的3煤层分叉对比问题[ 3 2] ; 雷嗣宇等2 0 0 6 采用标志层对比, 层间距对比, 煤、 岩层组合特征 对比, 岩性、 岩相对比, 物性特征对比, 以及煤质、 煤层结构特征对比和古生物特征对比等多种方 法, 对吴桂桥井田的煤、 岩层进行了综合对比[ 3 3] 。 3结语 煤系沉积环境分析借助于沉积学的最新成 果, 运用层序地层学理论, 采用旋回频率曲线、 测 井小波变换曲线方法提出了幕式成煤模式;传统 标志层法与数理统计相融合的方法在煤 岩 层对 比中发挥了重要作用。煤系沉积环境分析与煤 岩 层对比未来发展表现出由宏观向微观、 由定 性向定量、 由理论向应用、 由静态向动态、 由单学 科向多学科、 由手工向智能、 由地区向全球发展的 总体趋势。 [ 参 考 文 献] [1]张振晗, 辛初波.沉积学研究的新进展与发展趋势[J]. 山西建筑, 2 0 0 6,3 26 9 1 - 9 2 . 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