准噶尔盆地白家海地区侏罗系聚煤作用与层序地层.pdf

天然气地质学 收稿日期 2006201210;修回日期 20062082151 作者简介刘海涛19782 , 男,湖南隆回人,博士研究生,现从事石油地质综合研究 . E -mail ceenbersina. com. 准噶尔盆地白家海地区侏罗系聚煤作用与层序地层 刘海涛,卫延召,张光亚,孙德强,袁选俊,吴丰成,吴卫安,崔化娟 中国石油勘探开发研究院,北京100083 摘 要煤层在层序划分与对比中具有十分重要的参考意义。以准噶尔盆地白家海地区侏罗系为例, 通过对该地区几个聚煤时期的碎屑物质的供应程度、 古地貌格局、 湖平面变化基准面变化、 气候 及古植物等内在与外在因素的分析,并结合侏罗系高分辨率层序地层研究,认为该地区侏罗系煤层 受多种因素控制,并主要发育于基准面稳定上升的早期,且与层序的时空演化存在着有机联系。 关键词准噶尔盆地;白家海;侏罗系;煤层;层序地层 中图分类号 TE12212 文献标识码 A 文章编号 16722192620060620802205 0 前言 层序地层学自20世纪80年中期引入我国以来, 经过10余年的认识与实践,其理论与方法已经逐渐 被我国地质学家所接受,并已经成为当今地质学家 研究的热点,尤其是近些年来高分辨率层序地层分 析技术的不断成熟,加快了我国岩性地层油气藏勘 探的步伐[124]。通过划分不同等级的层序地层单元, 层序地层学在盆地内建立等时地层格架,并将沉积 体系放在等时地层格架中进行研究。而层序地层学 研究的核心与前提就是各级别层序地层单元的划 分,因此人们纷纷寻求各种及其各级别的界面识别 标志,如岩性、 测井、 地震等。 煤层一直被当作水体变 浅的标志因而作为层序或准层序的边界,如美国德 克萨斯大学的Douglas S Ham ilton曾指出煤层可以 作为层序边界[526]。 我国西北地区的侏罗系多发育含 煤沉积,对煤层分布规律的分析,将对高分辨层序地 层的划分与对比具有重要的指导意义。本文在借鉴 前人的研究方法和研究思路的基础上,通过分析准 噶尔盆地白家海地区侏罗系各组段物源变化,古气 候、 砂岩百分比及纯煤厚度在层序地层格架中的展 布特征,从古地貌特征、 碎屑供应程度和基准面变化 等方面来探讨准噶尔盆地聚煤作用及其在层序划分 中的意义。 1 区域概况 白家海凸起为准噶尔盆地中央坳陷东部一个北 东向展布的三级正向构造单元图1,凸起南面为阜 康凹陷,北面为东道海子凹陷,东北面为五彩湾凹 陷。 白家海凸起整体呈一向南西倾伏的鼻隆形态,在 大的鼻隆构造背景下,发育一些小型局部构造。 侏罗 系地层自下而上为八道湾组、 三工河组、 西山窑组、 头屯河组和齐古组。 2 纯煤厚度分布 准噶尔盆地白家海地区侏罗系含煤层段有八道 湾组、 三工河组与西山窑组,其中八道湾组与西山窑 组是主要含煤层段。本次研究共统计了该地区89口 钻井的纯煤层厚度并做分布图,从分布图可以看出, 主要含煤层段八道湾组一段图 2 与西山窑组三段 图 3 煤层分布具有相似性厚但不连续。在彩30井 -彩36井一带煤层相对不发育,而其两侧,煤层较 发育,尤其在阜康凹陷北部即工区的南部,煤层厚度 最大。不同的是,在八道湾组一段沉积时期彩30井 -彩36井一带中又存在彩37井周围局部地区发育 的厚煤层。 对于其它含煤层段八道湾组一段、 三 工河组三段及西山窑组四段都具有 “薄且不连 续” 的共同特征,在此不做具体分析。 第17卷6期 2006年12月 天 然 气 地 球 科 学 NATURAL GAS GEOSCIENCE Vol . 17 No. 6 Dec. 2006 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图1 准噶尔盆地构造单元分区及工区位置 图2 八道湾组一段纯煤厚度图3 西山窑组三段纯煤厚度 3 聚煤作用控制因素 聚煤作用的演化是岩石圈、 水圈、 大气圈与生物 圈耦合作用的结果[729]。 煤层的发育受到多种因素的 共同作用[829],因此下面主要从碎屑物质的供应程度 与古地貌格局、 气候、 古植物及湖平面变化基准面 变化等角度进行分析。 3. 1 碎屑供应与古地貌的影响 在活动的碎屑环境下,一般是不利于煤层的发 育的,也就是说碎屑物质的供应越富余,煤层越不发 育高位沼泽与凸起沼泽或酸性沼泽水对矿物质的 溶解除外 , 纯煤层厚度与砂岩百分比具有明显的镜 像关系图 4 。 然而,在同一时期的个别地区不明显, 如在三工河组三段沉积时期的彩44井-彩47井区 煤层的发育,主要是由于在该时期气候干旱与古植 物不发育等因素造成的。 由此可知,煤层的发育是多 种因素控制的,但碎屑物质的注入程度是煤层发育 308No. 6 刘海涛等准噶尔盆地白家海地区侏罗系聚煤作用与层序地层 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 的主要控制因素之一。沉积古地貌为泥炭沼泽的形 成及煤层的发育提供了古地理条件,平坦古地貌有 利于泥炭沼泽的横向扩展,低洼的地貌有利于沼泽 的形成,而在斜坡区与深陷区则不利于煤层发育。 由 图4可知,八道湾组一段沉积时期彩30井-彩36井 一带属于沉降活动强烈区,与煤层发育的相对稳定 构造背景相悖,而彩37井周围的局部地区属于有利 煤层发育的古地理环境。 在三工河组三段沉积时期, 尽管在东部的一些地区发育有有利的古地理条件, 但仍然是由于该时期气候干旱与古植物不发育等等 因素造成煤层的不发育。 因此,沉积古地貌的演化为 煤层的发育提供了有利或不利的构造背景。湖平面 的变化是地下水位变化的重要原因之一,由分析可 知在湖平面持续上升时期有利于煤层的发育,但快 速上升又不利于煤层发育,如三工河组沉积时期。 由 上述分析可以知道,碎屑物质的供应程度与古地貌 格局是影响煤层发育的重要的外在因素,而内在因 素应该是古气候条件与古植物的发育状况,只有内 在因素与外在因素在时空上形成有机的组合才能形 成有利于煤层发育的大环境。 a八道湾组一段沉积时期 b三工河组三段沉积时期 c西山窑组三段沉积时期 图4 煤层分布与沉积古地貌格局及碎屑物质供应程度叠加关系 3. 2 古气候与古植物的影响 煤层主要集中发育于气候潮湿时期,因为在潮 湿气候地带往往植被发育,这为泥炭沼泽的形成创 造了条件,但又由于在潮湿时期物源供应充分,可能 导致碎屑物质供应充分,因此煤层可能在局部地区 很厚,而在碎屑物质供应充分的地方则不发育,如西 山窑组三段沉积时期的彩21井-彩44井区图 4c 。 根据张满郎等[10]2001针对该地区彩参2井侏罗系 孢粉化石研究工区八道湾为暖温带潮湿气候,三工 河早期为亚热带干旱、 半干旱气候,三工河中晚期至 西山窑期为亚热带潮湿气候,石树沟群早期为亚热 带半干旱气候,但发生过2次时潮时旱的气候波动, 石树沟群晚期气候干旱炎热,并促使湖盆急剧收缩、 消亡,故该地区侏罗系煤层主要发育于潮湿向干旱 转化的气候条件,并偏于潮湿。 4 侏罗系层序地层 Ryer1983在研究美国西部内陆海湾白垩系 滨岸平原沉积时认为主要煤层的堆积往往与海平面 长期缓慢相对上升和沉积进积作用对之补偿的区域 密切相关[11]。可容空间的形成速率与泥炭堆积速率 的比值决定了泥炭沼泽体系的发育,其比值等于或 接近于1时,越有利于煤层发育,且保持的时间越 长,煤层发育越厚,其中可容空间形成的速率是泥炭 沼泽体系形成的外在因素。 在相同条件下,煤层主要 发育于基准面稳定上升的早期,此时可容空间的形 408 天 然 气 地 球 科 学 Vol . 17 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 成速率适中。 碎屑物质的供应程度与古地貌格局、 湖平面变 化基准面变化、 气候及古植物等影响煤层发育的 内在外在因素又是控制层序发育的重要因素,因此, 煤层在层序格架中的展布规律与层序的时空演化存 在着有机联系。 综合上述分析可知,白家海地区侏罗系煤层主 要分布在第二层序与第四层序的基准面较长期稳定 上升的阶段,并位于层序底界面的附近图 5 。其中 第二层序组底界位于八道湾组一段底附近,以大套 砂砾岩、 砂岩沉积为主,第四层序位于三工河组二一 段底附近,以出现大套砾岩、 砂砾岩及底部冲刷侵蚀 图5 白家海地区侏罗系高分辨率层序地层划分对比 面为特征。 5 结论 准噶尔盆地白家海地区侏罗系煤层的发育受碎 屑物质的供应程度、 古地貌格局、 湖平面变化基准 面变化、 气候及古植物等内在与外在因素的控制, 又主要发育于基准面稳定上升的早期,与层序的时 空演化存在着有机联系,主要分布在第二层序与第 四层序的基准面较长期稳定上升的阶段,因此对聚 煤作用的分析将对层序地层划分与对比具有重要的 指导意义。 参考文献 [1] 袁选俊,薛良清.坳陷型湖盆层序地层特征与隐蔽油气藏勘探 以松辽盆地为例[J ].石油学报, 2003, 243 11215. [2] 邓宏文.高分辨率层序地层学原理及应用[M ].北京石 油工业出版社, 2003 1210. [3] 刘海涛,陈少平.临南油田田口区块沙三中亚段高分辨率层序 地层的划分[J ].天然气地球科学, 2003, 113 2002202. [4] 尹太举,张昌民.层序地层格架内的油气勘探[J ].天然气地球 科学, 2005, 161 25230. [5] 吴因业.煤层一种陆相盆地中的成因层序边界[J ].石油 学报, 1996, 171 28234. [ 6] HAM ILTON D S, TADRCS N Z. U tility of coal seam s as geneticstratigraphicsequenceboundariesinnonmarine basins an example from the Gunnedab Basin, Australia[J ]. AAPG Bull, 1994, 782 2672286. 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Taking Jurassic ation of Baijiahai area in Junggar basin as an example, we analyze some inner and outer factors in stages of the Coal ation such as degree of supply of clastic substance, configuration of paleogeomorphy, change of lake levelchange of base level, climate and paleophyton, and study Jurassic high2resolution sequence stratig2 raphy . W e think that coal beds in this area were controlled by many factors, developed in early and late stage of long2term rise of base level and they were organically related to temporal and spatial evolution of sequences. Key words Junggar basin; Baijiahai area; Jurassic; Coal bed; Sequence stratigraphy. 上接第752页 PROSPECT AND PROGRESS FOR O I L AND GAS IN DEEPWATERSOF THEWORLD, AND THE POTENTIAL AND PROSPECT FOREGROUND FOR O I L AND GAS IN DEEPWATERSOF THE SOUTH CHINA SEA HE Jia2xiong 1, X I A Bin1, SH IXiao2bin1, YAO Yong2jian2, L I U Hai2ling1, YAN Pin1, ZHAN G Shu2lin3 1. K ey L aboratory of M arg inal S ea Geology,Chinese A cademy of S ciences,Guangzhou Institute of Geochem istry, Chinese A cademy of S ciences,Guangzhou510640,China; 2.Guangzhou M arine Geolog ical S urvey,M inistry of L and and R esources,Guangzhou510760,China; 3.R esearch Center of China N ational Off shore O il Corp. ,B eijing100027,China Abstract There are abundant oil and gas resources beneath deep water basements of the world.In recent years, the deep2water oil2and2gas has become a hotspot of the prospecting and exploitation for oil2and2gas and a new w indow for increasing the reserves and output of oil2and2gas around the world, also the in2 evitable tendency of marine oil2and2gas prospecting and an important strategical bull’s2eye of looking for supersede oil2and2gas resources. The deepwater area of the northern South China Sea slope, a new area of Chinese prospecting and researchment for oil2and2gas, is located on a parapassivemargin.In this area, we consider that there are essential conditions for ing medium2sized or large2scale oil2and2gas fields, should be Chinese important strategical bull’s2eye of looking for supersede oil2and2gas resources, and of increasing the reserves and output of oil2and2gas, based on the factors such as hydrocarbon source rocks, oil2and2gas reservoir2capping assembled, trap and m igration conditions, etc. N evertheless, how about on earth are the potential, scale and foreground for the oil2and2gas resources in the area No one know s the details of these key problem s now.The authors carried out some discussions on the key problem s in this paper, based on a great dealof geological data and prevenient research achievements, in order to accelerate the prospecting of oil2and2gas in the deepwaters of the South China Sea. Key words O il and gas in deep waters; Basins in deep waters of South China Sea; Geological conditions for oil and gas accumulations; Potential of oil and gas resources. 608 天 然 气 地 球 科 学 Vol . 17 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.