贵州六盘水矿区上二叠统含煤沉积相研究.pdf

第 ４２ 卷第 ４ 期煤 炭 科 学 技 术Ｖｏｌ􀆱 ４２ Ｎｏ􀆱 ４ ２０１４ 年４ 月Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ. ２０１４ 贵州六盘水矿区上二叠统含煤沉积相研究 胡 涵１ꎬ曾 勇１ꎬ２ １􀆱 中国矿业大学 资源与地球科学学院ꎬ江苏 徐州 ２２１１１６ꎻ ２􀆱 中国科学院南京地质古生物研究所 现代古生物学和地层学国家重点实验室ꎬ江苏 南京 ２１０００８ 摘 要为了查明贵州六盘水矿区含煤沉积环境ꎬ掌握该矿区聚煤规律ꎬ针对贵州六盘水矿区 ５２０２ 钻 孔中取出的上二叠统地层的岩心进行研究ꎬ以沉积学、古生物学、地层学等相关理论为指导ꎬ通过岩心 观察、薄片分析和测井等方法ꎬ研究该层段的岩石学特征、沉积构造特征、古生物特征、地球化学特征、 测井曲线特征等ꎬ查明该区上二叠统含煤沉积环境为一套三角洲－潮坪和泻湖－潮坪沉积体系ꎬ识别 出该层段的 ４ 种沉积亚相ꎬ即三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、潮坪亚相和泻湖亚相ꎬ１２ 种沉积微 相ꎬ总结其特征ꎬ建立了该区的含煤沉积相模式ꎮ 关键词含煤沉积相ꎻ上二叠统ꎻ六盘水矿区ꎻ沉积亚相 中图分类号Ｐ６１８􀆱 １１ 文献标志码Ａ 文章编号０２５３－２３３６２０１４０４－０１０１－０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏａｌ－Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ Ｆａｃｉｅｓ ｏｆ Ｕｐｐｅｒ Ｐｅｒｍｉａｎ ｉｎ Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ＨＵ Ｈａｎ１ꎬＺＥＮＧ Ｙｏｎｇ１ꎬ２ １􀆱 Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅａｒｔｈ ＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＣｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＸｕｚｈｏｕ ２２１１１６ꎬＣｈｉｎａꎻ２􀆱 Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｐａｌｅｏｎｔｏｌｏｇｙ ａｎｄ ＳｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙꎬＮａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ＰａｌｅｏｎｔｏｌｏｇｙꎬＣｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＮａｎｊｉｎｇ ２１０００８ꎬＣｈｉｎａ ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｓｃｅｒｔａｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ－ｂｅａｒｉｎｇ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ ａｎｄ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏａｌ ａｃ￣ ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｌａｗꎬａ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｃｏｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｎｏ􀆱 ５２０２ ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｐｐｅｒ Ｐｅｒ￣ ｍｉａｎ ｓｔｒａｔａ.Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｏｌｏｇｙꎬｐａｌｅｏｎｔｏｌｏｇｙꎬｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｈｅｏｒｙ ａｓ ｔｈｅ ｇｕｉｄａｎｃｅꎬｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｃｏｒｉｎｇ ｉｎｖｅｓｔｉｇａ￣ ｔｉｏｎꎬｔｈｉｎ ｓｌｉｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓꎬｌｏｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍｅｔｈｏｄｓꎬｔｈｅ ｒｏｃｋ ｆｅａｔｕｒｅｓꎬｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｅａｔｕｒｅｓꎬｐａｌｅｏｎｔｏｌｏｇｙ ｆｅａｔｕｒｅｓꎬｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｅａ￣ ｔｕｒｅｓꎬｌｏｇｇｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｕｍ ｓｅｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｐｐｅｒ Ｐｅｒｍｉａｎ ｃｏａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｗａｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ａｓ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｄｅｌｔａ－ｔｉｄａｌ ｆｌａｔ ａｎｄ ｌａｇｏｏｎ－ｔｉｄａｌ ｆｌａｔ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ.Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｆｏｕｒ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｅｒｉｆｉｅｄꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａ ｄｅｌｔａ ｐｌａｉｎ ｆａｃｉｅｓꎬａ ｄｅｌｔａ－ｆｒｏｎｔ ｓｕｂｆａｃｉｅｓꎬｔｉｄａｌ ｆｌａｔ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ ａｎｄ ｌａｇｏｏｎ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ.Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ １２ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｍｉｃｒｏｆａｃｉｅｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ.Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｃｏａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｆａｃｉｅｓ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｏａｌ－ｂｅａｒｉｎｇ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｆａｃｉｅｓꎻＵｐｐｅｒ ＰｅｒｍｉａｎꎻＬｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｒｅａꎻｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ 收稿日期２０１３－１０－１９ꎻ责任编辑曾康生 ＤＯＩ１０.１３１９９/ ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｓｔ.２０１４.０４.０２６ 基金项目中央高校基本科研业务费专项资金资助项目２０１０ＬＫＤＺ０１ꎻ现代古生物学和地层学国家重点实验室课题资助项目１２３１１５ 作者简介胡 涵１９８９ꎬ女ꎬ江西南昌人ꎬ硕士研究生ꎮ Ｔｅｌ１８９５２２４５７９１ꎬＥ－ｍａｉｌｈｕｈａｎ２００６５２１＠ １２６􀆱 ｃｏｍ 引用格式胡 涵ꎬ曾 勇.贵州六盘水矿区上二叠统含煤沉积相研究[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１４ꎬ４２４１０１－１０５􀆱 ＨＵ ＨａｎꎬＺＥＮＧ Ｙｏｎｇ.Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏａｌ－Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ Ｆａｃｉｅｓ ｏｆ Ｕｐｐｅｒ Ｐｅｒｍｉａｎ ｉｎ Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｒｅａ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ[Ｊ].Ｃｏａｌ Ｓｃｉ￣ ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４２４１０１－１０５. ０ 引 言 贵州省是我国南方的煤炭资源大省ꎬ煤炭工业 既是贵州省的主要基础工业ꎬ也是支柱产业之一ꎮ 沉积作用在很大程度上决定了煤层生成的物质基 础、煤储层与盖层的几何特征以及物性ꎬ并通过煤层 与围岩之间组合关系、煤层厚度等影响到煤层气的 保存条件[１]ꎬ由此笔者针对贵州六盘水矿区 ５２０２ 钻 孔中的上二叠统进行研究ꎬ查明上二叠统沉积为一 套三角洲潮坪沉积体系和泻湖潮坪体系[１]ꎮ １ 研究区地质概况 贵州省位于我国东部滨西太平洋构造域和西部 特提斯构造域的结合部ꎬ共历经武陵、雪峰、加里东、 海西、印支、燕山、喜马拉雅等构造运动ꎬ形成了现今 区域构造的复杂格局[２]ꎮ １０１ ２０１４ 年第 ４ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４２ 卷 贵州六盘水矿区 ５２０２ 钻孔位于过渡相区六盘 水矿区ꎬ该区内上二叠统自下而上包括峨眉山玄武 岩组Ｐ２－３β、龙潭组Ｐ３ｌ和汪家寨组Ｐ３ｗｊꎮ 龙潭 组和汪家寨组呈海陆交互相含煤沉积ꎬ厚 ２２０４６０ ｍꎬ与上覆飞仙关组、下伏茅口组均呈假整合接触ꎮ 晚二叠世早期 ５２０２ 钻孔所在区处于海侵作用过程 中ꎬ沉积主体为一套障壁砂坝泻湖沉积ꎬ海侵体系 域中沉积了较厚的泥炭沼泽ꎬ但随着海平面的逐渐 上升ꎬ煤层逐渐分叉、尖灭ꎬ海退体系域中泥炭缺失ꎻ 晚二叠世中期 ５２０２ 钻孔所在区发生了区域范围内 的海退ꎬ与早期地层分界为明显的河道下切面ꎬ沉积 主体相变为一套三角洲沉积ꎬ随着海平面的下降ꎬ煤 层仍主要发育于海侵体系域中ꎬ在三角洲平原的地 洼地区泥炭沼泽的堆积较厚ꎬ但潮汐作用的影响较 明显ꎻ晚二叠世晚期海退作用结束ꎬ发育了区域更大 范围的海侵作用ꎬ５２０２ 钻孔所在区沉积主体相变为 障壁砂坝泻湖沉积ꎬ但该区离康滇古陆较近ꎬ海侵 作用不是很强ꎬ对成煤作用非常有利ꎬ堆积了较厚的 泥炭层ꎮ ２ 沉积相特征 根据钻井岩心野外观察、岩石特征、古生物特 征、沉积结构、沉积构造、测井曲线特征、微量元素和 稀土元素特征以及垂向序列变化ꎬ将贵州六盘水矿 区 ５２０２ 钻孔上二叠统沉积相划为 ３ 种相三角洲、 障壁砂坝泻湖、碳酸盐潮坪、４ 种亚相三角洲平 原、三角洲前缘、潮坪、泻湖、局限潮下、１２ 种微相 分流河道、分流间、泥炭沼泽、河口坝、分流间湾、 水下分流河道、泥炭沼泽、泥坪、混合坪、砂坪、泥炭 坪、潮沟ꎬ其中泥炭沼泽主要发育于三角洲平原亚 相、潮坪亚相中ꎮ ２􀆱 １ 三角洲沉积相特征 龙潭组三角洲相处于弱强还原环境中ꎬ河流 作用为主控因素ꎬ但受潮汐作用的影响ꎻ由于河水携 带大量沉积物倾注于滨线附近的海陆之间ꎬ因此沉 积速率高ꎬ常有较厚的砂岩层ꎬ而且泥炭沼泽堆积较 厚ꎬ煤层数量多、厚度较大ꎬ以中厚煤层和薄煤层为 主ꎮ 三角洲平原是聚煤的最佳场所ꎬ其中煤层主要 发育于分流间及分流间湾部位ꎬ三角洲前缘部分受 潮汐的影响较大ꎬ泥炭沼泽不容易堆积ꎬ煤层数量少 且较薄[３]ꎮ 龙潭组三角洲沉积包括三角洲平原亚 相和三角洲前缘 ２ 个亚相以及分流河道、分流间湾、 河口坝、分流间湾、水下分流河道、泥炭沼泽 ７ 种微 相[４]ꎮ ２􀆱 １􀆱 １ 三角洲平原亚相 三角洲平原是三角洲的陆上部分ꎮ 它与冲积平 原的分界ꎬ通常以河流明显分叉划分ꎮ 以平均高潮 面为界位于河流和潮汐共同作用地段ꎬ河道明显分 流ꎬ分流间、分流河道、泥炭沼泽发育ꎬ沉积构造多 样ꎬ既包含河流作用的交错层理ꎬ又发育潮汐作用的 潮汐层理ꎻ河道既是河水的通道ꎬ又是海水倒灌的潮 沟ꎻ动、植物化石混生ꎮ １分流河道微相ꎮ 分流河道是三角洲平原中 的格架部分ꎬ形成三角洲的大量泥砂都是通过分流 河道搬运至河口处沉积下来的ꎮ 分流河道的沉积物 以细砂岩、中粒砂岩为主ꎬ底部具冲刷面ꎻ向上粒度 逐渐变细为粉砂岩、泥岩及煤层ꎮ 下部常含扁平泥 砾及植物茎干ꎬ上部含植物碎片ꎻ沉积构造ꎬ出下向 上ꎬ由槽状、板状交错层理到沙纹、波状及水平层理ꎮ 分流河道沉积具有一般河道沉积的特征ꎬ即典 型的“二元结构”ꎬ即向上逐渐变细的层序特征ꎬ常 与下伏岩层呈侵蚀冲刷接触ꎮ 岩性主要为灰至深灰 色薄中厚层状粉砂岩及粉砂质泥岩ꎬ碎屑成分以 泥质岩屑和长石为主ꎬ含少量的石英和菱铁矿ꎬ填隙 物以自生方解石、泥质和有机质为主ꎮ 其次以圆状、 分选中等、基底式胶结为主ꎮ 岩心中可见大量植物 化石碎片及少量动物化石ꎬ含菱铁矿结核ꎬ沉积构造 以板状交错层理、波状、脉状层理为主ꎮ 分流河道粒度曲线如图 １ 所示ꎬ粒度分析曲线 采用颗粒粒度等级 ϕ 值来表述ꎬ令 ϕ＝ －ｌｏｇ２ＤꎬＤ 为 颗粒直径ꎬｍｍꎬ故当矿物粒径大于 ２ ｍｍ 时会出现 负值ꎮ 图 １ 为 ３２２􀆱 ０１ ｍ 深处岩心取样试验结果ꎮ 概率累积曲线呈“高斜两跳一悬式”ꎬ其中粗跳跃组 分占 ９１％ꎬ细跳跃组分占 ６％ꎬ悬浮组分占 ３％ꎬ其中 细跳跃组分与悬浮组分的交截点在 ϕ＝ ３􀆱 ２５３􀆱 ５０ 内ꎬ并且突变接触ꎬ标准偏差 ０􀆱 ６９ꎬ分选性较好ꎬ频 率直方图形态为双峰ꎬ偏度 Ｓ＝０􀆱 ２６ꎬ正偏ꎬ峰度ＫＧ＝ １􀆱 ４ꎬ尖锐ꎬ反映其水动力条件强ꎬ沉积速率较低ꎬ水 流簸选能力强ꎮ 自然伽马呈钟形、箱状ꎬ微齿化的钟状、箱状ꎬ三 侧向电阻率呈齿化的钟状、箱状测井曲线常在与下 伏岩层的冲刷接触面处发生突变ꎮ ２分流间湾微相ꎮ 岩性以灰色、深灰色粉砂质 泥岩为主ꎬ镜下观察粉砂质泥岩中ꎬ除泥质外ꎬ还含 有长石、石英、方解石、绿泥石、炭质碎屑以及菱铁 矿、黄铁矿ꎬ其中长石、石英含量较多ꎮ 岩心中可见 ２０１ 胡 涵等贵州六盘水矿区上二叠统含煤沉积相研究２０１４ 年第 ４ 期 图 １ 分流河道粒度曲线 大量菱铁矿结核和蠕虫状黄铁矿ꎬ具水平层理、波状 层理及生物扰动构造ꎬ说明水动力条件较弱ꎬ含植物 化石碎片和腕足、腹足类动物化石ꎮ 自然伽马和三 侧向电阻率曲线呈低幅微齿或齿化ꎮ ３泥炭沼泽微相ꎮ 在三角洲平原亚相中极其 发育ꎬ煤层数量多且较厚ꎬ多发育于三角洲平原分流 河道间的低洼地区ꎬ沼泽中植物繁盛ꎬ排水不良和停 滞的还原环境ꎬ为良好的聚煤环境ꎮ ２􀆱 １􀆱 ２ 三角洲前缘亚相 三角洲前缘亚相是三角洲水下为主的部分ꎬ是 三角洲沉积体系中砂质沉积物集中地区ꎬ由于受到 河流、波浪和潮汐的反复作用ꎬ砂泥分选较好、质地 较纯ꎬ含大量遗迹化石及丰富的生物扰动构造层ꎮ 由河口坝微相、远砂坝微相、分流间湾微相、水下分 流河道微相以及泥炭沼泽微相组成ꎮ 三角洲前缘垂 向上具有向上变粗层序ꎬ即由前缘的远端部分向上 过渡为近端部分ꎬ构成一个完整的进积序列ꎮ １水下分流河道微相ꎮ 水下分流河道为三角 洲平原分流河道的水下延伸部分ꎬ也称为水下分流 河床ꎮ 岩性以灰色含泥粉砂岩、细砂岩为主ꎬ夹泥 质、菱铁质条带ꎬ产植物化石碎片ꎻ发育波状层理和 脉状层理ꎬ常对下伏地层造成冲刷ꎬ冲刷面上部含泥 砾ꎻ跟分流河道相似ꎬ具有“二元结构”ꎬ粒度表现为 下粗上细ꎬ但沉积物粒级较分流河道细ꎮ 测井曲线 幅度呈现中高幅度ꎬ自然伽马曲线呈箱形或齿化 的箱形ꎻ三侧向电阻率曲线呈齿化的箱形[５]ꎮ 图 ２ 水下分流河道粒度曲线 水下分流河道粒度曲线如图 ２ 所示ꎬ取自薄片 ４ꎬ深度 ３７８􀆱 ６４ ｍꎬ概率累积曲线呈“高斜两跳一悬 式”ꎬ其中粗跳跃次总体占 ８４％ꎬ细跳跃次总体占 １５％ꎬ悬浮组分占 １％ꎬ跳跃组分斜率较高ꎬ标准偏差 ０􀆱 ６３ꎬ分选较好ꎬ 频率直方图形态为多峰ꎬ 偏度 ０􀆱 １９ꎬ正偏ꎬ峰度 １􀆱 ５７ꎬ很尖锐ꎬ反映了沉积速率较 低ꎬ水流簸选能力强的水动力条件ꎮ ２河口坝微相ꎮ 河口坝是三角洲前缘亚相中 最为典型的微相ꎬ是河流注入海洋时ꎬ由于河流的分 叉作用及河口与海水的抑制作用ꎬ河流流速骤减ꎬ河 流携带的大量沉积物快速堆积下来而形成ꎮ 由于受 到河流和海水双重应力的作用ꎬ河口砂坝的沉积物 能得到充分的簸选ꎬ泥质被淘走ꎬ而保留下来的则是 分选好、质地较纯净的细砂ꎮ 由于河口砂坝的沉积 速度快ꎬ因而它的砂层厚度也较大ꎮ 在垂向上与水 下分流河道微相和分流间湾微相密切共生ꎮ 岩性主要为灰色细粒岩屑砂岩ꎬ夹泥质条带ꎬ碎 屑颗粒以石英、长石、泥质岩屑、云母、菱铁矿为主ꎬ 占 ７１％ꎬ填隙物含有少量海绿石、炭质碎屑和方解 石ꎬ因压实作用的影响碎屑颗粒呈半定向排列ꎬ接触 式胶结ꎬ磨圆较好ꎬ分选中等ꎮ 岩心发育脉状层理ꎬ 层序上表现为明显的自下而上的颗粒粒度变粗的反 粒序ꎬ即具有特征性的前积层结构层序ꎬ对应自然伽 马曲线表现为漏斗形或齿化漏斗形ꎬ曲线形态光滑ꎬ 幅度自下而上由低幅变为中高幅ꎬ与粒度变化趋势 一致ꎻ而三侧向电阻率曲线表现为齿化的箱状ꎬ幅度 较高[６－７]ꎮ 图 ３ 为河口坝粒度曲线ꎬ取自薄片 ５ꎬ深度 ３６７􀆱 ３１ ｍꎬ概率累积曲线为“高斜两跳一悬式”ꎬ其 中粗跳跃组分占 ８３％ꎬ细跳跃组分占 １６％ꎬ悬浮组 分占 １％ꎬ跳跃斜率较高ꎬ标准偏差 ０􀆱 ５０ꎬ分选较好ꎬ 频率直方图形态为多峰ꎬ偏度 ０􀆱 ２８ꎬ正偏ꎬ峰度 １􀆱 ３９ꎬ尖锐ꎬ反映了沉积速率较低ꎬ水流簸选能力强 的水动力条件ꎮ 图 ３ 河口坝粒度曲线 ３分流间湾微相ꎮ 分流间湾为水下分流河道 之间相对凹陷的海湾地区ꎬ与海相通ꎮ 岩性以深灰 色粉砂质泥岩为主ꎬ夹泥质粉砂岩ꎬ含菱铁矿、蠕虫 ３０１ ２０１４ 年第 ４ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４２ 卷 状黄铁矿ꎬ产植物化石碎片ꎬ见大量密集分布的遗迹 化石ꎬ发育水平层理ꎮ 在测井响应上ꎬ自然伽玛曲线 和三侧向电阻率曲线表现为低幅齿状ꎮ ４泥炭沼泽微相ꎮ 在三角洲前缘亚相中不太 发育ꎬ煤层数量很少且很薄ꎬ原因为潮汐作用的影 响ꎬ水动力条件较强ꎬ泥炭不容易堆积ꎬ煤层很容易 分叉、尖灭ꎮ ２􀆱 ２ 障壁砂坝泻湖相沉积特征 大寨上二叠统障壁砂坝泻湖沉积中岩性主要 为灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、 泥质粉砂岩ꎬ夹粉砂岩及泥岩薄层ꎬ含蠕虫状黄铁矿 和大量菱铁矿结核ꎬ含少量腕足类和双壳类动物化 石ꎬ生物扰动构造发育ꎬ局部似生物潜穴ꎬ富含植物 化石碎片ꎬ发育水平层理、波状层理、脉状层理、透镜 状层理ꎮ 上述特征反映出障壁砂坝泻湖相处于 弱强还原环境中ꎬ潮汐水动力条件较强ꎮ 煤层主 要发育于潮间带ꎬ并且随海平面的上升煤层逐渐尖 灭ꎬ我国晚古生代近海型煤系中常见的“根土岩 煤石灰岩” 序列在本区多数相变为“根土岩 煤碎屑岩”ꎬ但“根土岩煤石灰岩”序列仍部 分存在ꎬ聚煤作用发生于碎屑岩的“滞后时段”ꎬ即 在海侵之后、碎屑岩层真正沉积下来之前的时段ꎮ ５２０２ 孔龙潭组障壁砂坝泻湖相中共识别出 发育 ３ 种亚相潮坪亚相、潮沟亚相和泻湖亚相ꎻ５ 种微相泥坪微相、混合坪微相、砂坪微相、泥炭沼泽 微相、潮沟微相ꎮ ２􀆱 ２􀆱 １ 潮坪亚相 一般来说ꎬ潮坪是由被潮沟和潮沟所切割的平 原组成ꎬ可分为潮上带、潮间带、潮下带ꎬ构成潮坪的 主要部分为潮间带ꎬ包括泥坪、混合坪、砂坪ꎬ本区只 发育潮间带和潮下带ꎮ 碎屑潮间带沉积为本区的一 个重要沉积相类型ꎬ以潮汐层理发育为特征ꎮ １泥坪微相ꎮ 发育于潮间带上部平均高潮 线附近ꎮ 主要由深灰色泥岩、粉砂质泥岩组成ꎬ偶夹 粉砂岩薄层ꎮ 发育水平层理、波状层理ꎬ含少量植物 化石碎片ꎬ植物根化石发育ꎮ 当发生泥炭堆积向泥 炭沼泽转化时ꎬ泥坪沉积物常构成煤层底板ꎮ 测井 曲线表现为低幅微齿至齿化ꎬ当夹有煤层时ꎬ自然伽 马表现为高的正异常ꎮ ２混合坪微相ꎮ 发育于潮间带中部ꎮ 主要为 粉砂岩与粉砂质泥岩的薄互层ꎮ 典型的沉积构造为 脉层理、波状层理和透镜状层理以及砂、泥薄互层状 的潮汐韵律层理等复合层理ꎮ 潮流活动期的砂质沉 积与休憩期的泥质沉积交替出现的结果ꎻ产植物、动 物腕足化石碎片ꎬ见生物遗迹构造ꎻ反映了多变 的水流、能量、碎屑供给条件ꎮ 自然伽马曲线幅值整 体较高ꎬ随着砂质含量增高曲线出现锯齿状起伏ꎮ ３砂坪微相ꎮ 发育于低潮线附近ꎮ 主要由砂 质沉积物组成ꎬ岩性为粉砂岩ꎬ夹细砂岩及泥质粉砂 岩ꎬ产植物化石碎片ꎬ生物扰动构造发育ꎬ局部似生 物潜穴ꎬ发育脉状层理、波状层理ꎮ 自然伽马呈齿化 并且幅值整体较高ꎮ ４泥炭沼泽微相ꎮ 只发育于潮间带ꎬ煤层数量 多且较厚ꎬ煤层原煤灰分、全硫含量高ꎬ常含黄铁矿 结核ꎬ成煤模式为在海侵之后、碎屑岩层真正沉积下 来之前的时段ꎬ这一时段可容空间增加速率与泥炭 堆积速率平衡ꎬ有利于聚煤作用发生ꎬ为相对停滞的 还原环境ꎮ ５ 潮沟微相ꎮ 主要为灰色细砂岩、粉砂岩沉 积ꎬ底部常发育冲刷面ꎬ并含泥砾ꎻ发育水平层理、波 状层理及生物扰动构造ꎻ含少量腕足、腹足类动物及 植物化石碎片ꎮ 粒度分选较差ꎬ磨圆中等ꎬ垂向上粒 度向上变细ꎬ自然伽马曲线呈钟状ꎬ并呈加速海进 型[８－１２]ꎮ 图 ４ 为潮沟微相粒度曲线ꎬ分别取自薄片 １ 和 薄片 １０ꎬ薄片 １ 概率累积曲线只发育跳跃组分ꎬ粗 跳跃组分占 ８２％ꎬ细跳跃组分占 １８％ꎬ两者的交截 点在 ϕ＝ ３􀆱 ５０３􀆱 ７５ꎬ跳跃组分斜率较高ꎬ标准偏差 ０􀆱 ５２ꎬ分选较好ꎬ 频率直方图形态为双峰ꎬ 偏度 ０􀆱 １７ꎬ正偏ꎬ峰度 １􀆱 ７ꎬ很尖锐ꎻ薄片 １０ 概率累积曲 线为“高斜两跳一悬式”ꎬ粗跳跃组分占 ９０％ꎬ细跳 跃组分占 ６％ꎬ悬浮组分占 ４％ꎬ细跳跃组分与悬浮 组分的交截点 ϕ＝ ３􀆱 ７５４􀆱 ００ꎬ跳跃组分斜率较高ꎬ 标准偏差 ０􀆱 ５４ꎬ分选较好ꎬ频率直方图形态为双峰ꎬ 偏度 ０􀆱 ２１ꎬ正偏ꎬ峰度 １􀆱 ５ꎬ尖锐ꎻ表征了沉积物受 涨、落潮流双重作用的影响ꎬ以及沉积速率较低ꎬ水 流簸选能力强的水动力特点ꎮ ２􀆱 ２􀆱 ２ 泻湖亚相 泻湖是障壁砂坝后在低潮时充满残留海水的浅 水盆地ꎬ属碎屑潮下环境ꎮ 岩性由灰色、深灰色粉砂 质泥岩及泥灰岩组成ꎬ其中灰岩成分不纯ꎬ含陆源碎 屑物质ꎬ化石属种单调ꎬ含腕足、腹足类及植物化石 碎片ꎬ生物扰动构造发育ꎬ代表了正常海水介质条件 的沉积ꎻ沉积物见水平纹理和波状层理ꎬ反映低坡 度、浅水、潮汐作用为主的水动力条件ꎬ以发育菱铁 质结核或条带为特征ꎬ岩心中间新鲜的细粒黄铁矿ꎬ ４０１ 胡 涵等贵州六盘水矿区上二叠统含煤沉积相研究２０１４ 年第 ４ 期 图 ４ 潮沟微相粒度曲线 印证了还原条件为主的介质环境ꎮ 测井曲线呈低幅 微齿化至齿化ꎬ曲线略有起伏ꎬ主要受陆源碎屑物质 混入的影响ꎮ ３ 区域沉积演化史 扬子陆块在中元古代晚期为陆源大洋地壳ꎬ由 基性火山岩与深水沉积岩间互组成ꎮ 武陵运动褶皱 成陆ꎮ 晚元古代又发生边缘坳陷ꎬ形成一套过渡型 的巨厚沉积ꎬ经雪峰运动固结硬化ꎬ陆块基底形成ꎮ 自震旦纪起ꎬ区域进入盖层发育阶段ꎮ 早古生代为 稳定的陆表浅海环境ꎮ 经广西运动ꎬ与闭合的华南 褶皱系“拼接”ꎬ形成统一的华南板块ꎮ 晚古生代 晚三叠世中期ꎬ基本处于滨海浅海环境ꎮ 自早泥 盆世中期起ꎬ由南向北拉张引起的断块活动日趋强 烈ꎬ导致高位断块与低位断块之间沉积作用的明显 差异ꎬ并激活了广西运动形成的古断裂ꎬ引发东吴运 动期间的大规模基性岩浆喷溢ꎮ 早二叠世末期东吴运动使华南古陆古地理面貌 发生了很大的变化ꎬ康滇古陆抬升并伴有大规模玄 武岩喷溢ꎬ云开古陆、华夏古陆抬升ꎬ陆地面积扩大ꎬ 海域范围缩小ꎬ随着海盆的变迁ꎬ沿古陆边缘形成海 陆交替沉积环境ꎬ形成了晚二叠世早期华南二叠纪 含煤盆地[７]ꎮ 龙潭早期西部玄武岩浆停止喷溢ꎬ开 始晚二叠世的脉动式海侵ꎬ黔北隆起接受沉积过渡 为向南倾的斜坡ꎬ５２０２ 孔所在区位于黔北隆起六盘 水断陷北缘ꎬ发育了障壁砂坝泻湖沉积ꎬ开始了晚 二叠世的聚煤ꎬ聚煤盆地属于断坳型ꎬ聚煤作用主要 发生在海侵过程中ꎬ至龙潭中期开始了脉动式海退 期ꎬ为三角洲的主要建设期ꎬ也是成煤作用的关键时 期ꎬ煤层增多、增厚ꎬ聚煤盆地性质渐变为坳陷型ꎬ ５２０２ 孔所在区沉积环境由障壁砂坝泻湖体系相 变为三角洲体系ꎬ龙潭晚期迎来了更大一次海侵ꎬ为 晚二叠世最大的海侵超覆期ꎬ５２０２ 孔所在区再次变 为障壁砂坝泻湖沉积ꎬ但该区离康滇古陆较近ꎬ海 侵影响作用相对较小ꎬ水动力条件不强ꎬ对泥炭沼泽 的堆积极其有利ꎬ为较好的成煤环境ꎮ 该区直到晚 三叠世晚期ꎬ经安源运动全境上升为陆ꎬ此区域结束 了海相沉积ꎮ ４ 结 语 据钻井岩心野外观察、岩石特征、井下薄片观 察、古生物特征、沉积结构、沉积构造、测井曲线特 征、微量元素和稀土元素特征以及垂向序列变化等 特征ꎬ建立了六盘水矿区 ５２０２ 孔上二叠统沉积相模 式ꎬ其模式为上二叠统早期和晚期为障壁砂坝泻 湖环境ꎬ发育了泻湖亚相和潮坪亚相ꎬ中期为三角洲 环境ꎬ发育了三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相ꎮ 参考文献 [１] 徐彬彬ꎬ何明德.贵州煤田地质[Ｍ].徐州中国矿业大学出版 社ꎬ２００３. 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