宝鼎盆地晚三叠世煤系层序地层与聚煤规律

煤田地质与勘探

COAL GEOLOGY & EXPLORATION

Vol. 36 No.6 Dec. 2008 文章编号: 1001-1986(2008)06-0001-06

宝鼎盆地晚三叠世煤系层序地层与聚煤规律

鲁 静1，邵龙义1，冉隆明2，苏时才3，魏克敏2，孙应珠3，陈江峰1，于晓辉1

(1. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083；

2. 攀枝花煤业集团公司，四川 攀枝花 617066；3. 四川煤田地质局，四川 成都 610072)

摘要: 运用层序地层学有关理论和方法，根据钻井、测井等资料，对四川宝鼎盆地晚三叠世大荞地组煤系进行了层序地层学与聚煤作用研究。共识别出12个层序界面，并将大荞地组划分出1个二级层序、3个三级层序和11个四级层序。垂向上, 大荞地组二级层序格架下聚煤强度曲线总体呈先增强再减弱的趋势，且以高位体系域中期(盆地稳定断陷期SIII2)的聚煤作用最好。在该断陷盆地演化的早中期(SⅣ1—SⅣ5), 主要煤层多发育于四级层序低位体系域、湖侵体系域早期以及高位体系域中晚期；至该盆地演化的中晚期，随着盆地基底沉降速率减缓，主要煤层逐渐向最大湖泛面附近迁移。

关 键 词：断陷盆地；晚三叠世；层序地层学；聚煤规律 中图分类号：P539.2; P618.1102 文献标识码：A

A sequence stratigraphic analysis and coal accumulation of Late Triassic coal

measures in the Baoding Basin

LU Jing1 , SHAO Long-yi1, RAN Long-ming2, SU Shi-cai3, WEI Ke-min2, SUN Ying-zhu3, CHEN Jiang-feng1, YU Xiao-hui1 (1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safety Mining, CUMT, Beijing 100083, China; 2. Panzhihua Coal Industry Group, Panzhihua 617066, China; 3. Sichuan Coalfield Geology Bureau,

Chengdu 610072, China)

Abstract: Principles and methods of sequence stratigraphy for drilling cores and well logging have been used to research these coal measures’ sequence stratigraphy and coal accumulation. Twelve sequence boundaries were identified, which subdivided the Daqiaodi Formation into 1 second-order sequences, 3 third-order sequences, and 11 fourth-order sequences. Vertically, the strength of coal accumulation of the second-order sequence of the Daqiaodi Formation was characterized by increased first and then decreased, with the most favorable time of coal accumulation occurring in the middle highstand system tract (SIII2). In the early of fault basin evolu-tion(SIV1—SIV5), the main coal seams’ location close to the lowstand system tract, the early transgressive system tract and the middle-late stage of highstand system tract of the fourth-order sequence. In the middle-late stage of fault basin, with the reduction of the subsidence rate of basin basement and the position of the main coal seams transferred to nearly the maximum flooding surface.

Key words: fault basin; Late Triassic; sequence stratigraphy; coal accumulation

层序地层学在近海盆地含煤岩系中得到了广泛应用，许多研究都从不同角度揭示了煤层在层序格架中的发育与聚集特征[1-2]。由于陆相盆地影响基准面变化的因素及物源供给的复杂性，这些成果是否能应用到陆相盆地还需进一步研究。本文即对扬子准地台西缘宝鼎盆地这一典型陆相断陷盆地进行层序地层分析，探讨等时地层格架下煤层的发育与聚集特征，以期为我国内陆含煤盆地煤炭资源的勘探

与开发提供科学依据。

1 区域地质背景

在大地构造单元上，宝鼎盆地位于扬子准地台西缘川滇黔“菱形地块”(即康滇地轴，但比后者略大)(图1)。晚三叠世早期，康滇断隆带处于松潘−甘孜造山运动及特提斯边缘微陆块与扬子地台西缘软碰撞的构造松弛阶段，攀枝花断裂复活[3]，其西侧

收稿日期: 2008-03-18

基金项目: 国家重大基础研究发展计划(973计划)项目(2006CB202200); 国土资源部危机矿山专项基金项目(200551025) 作者简介: 鲁 静(1976—)，男，河北保定人，博士，讲师，主要从事沉积学与层序地层学的研究和教学工作.

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煤田地质与勘探 第36卷

相碎屑岩沉积，其下部1—3段以细砂岩、粉砂岩和泥质岩为主，含煤性较差；中部4—8段以砂质岩为主，夹泥质岩和煤层，是主要含煤段；上部9—11段以砾岩为主，夹砂岩和泥质岩，含煤性减弱。自下而上碎屑岩粒度向上变粗，并经历了湖泊−三角洲−辫状河−冲积扇的沉积环境演化过程。

2 宝鼎盆地晚三叠世大荞地组煤系层序格架与

含煤性

本次层序地层学研究采用“Vail”学派的观点。研究区识别出的层序界面主要包括3种：

a. 区域不整合面(图2, 606井) 早三叠世丙南组或晚二叠世玄武岩顶部与上覆大荞地组底部为一区域不整合界面，两者之间为平行不整合接触，其间有较长时期未接受沉积或遭受剥蚀。

b. 河道下切谷(图2，9−3和A2−1井) 其伴随着基准面下降，由河流回春作用形成。下切谷充填沉积一般以叠置的厚层及透镜状砂砾岩体为特征。

c. 区域构造应力及盆地性质转换面(图2，9011井) 晚三叠世大荞地组，盆地以拉张应力为主，为一受东部攀枝花断裂带控制的断陷盆地，自下而上，

图1 宝鼎盆地大地构造位置及地质简图

Fig. 1 Sketch map showing the tectonic location of the Baod-ing faulting basin and its structural outlines

拉张应力减弱，沉积物粒度变粗，为一逆粒序盆地充填过程；上部宝鼎组，沉积期盆地以挤压应力为主，为一大型拗陷盆地，自下而上，挤压应力增强，为一沉积物粒度变细的正粒序盆地充填过程。 根据以上层序界面识别原则，研究区共识别出12个层序界面，将大荞地组划分为1个二级层序，3个三级层序和11个四级层序。根据含植物群的时代分布，大荞地组地质时代对应于晚三叠世卡尼期至诺利早期 [4]，延续了约14.7 Ma。因此，划分的每个三级层序延续的时间约为4.9 Ma，四级层序延续的时间约为1.3 Ma。大荞地组各层序发育特征分述如下(图3、图4)。

早三叠世形成的宝鼎盆地再度下降，在陆相断陷盆地背景下沉积了晚三叠世早期大荞地组含煤岩系；晚三叠世晚期，伴随着东西向挤压应力增强，研究区向大型拗陷盆地转化，该期沉积的宝鼎组广泛超覆于老地层之上。

在晚三叠世早期，宝鼎盆地为一内陆断陷含煤盆地，其沉积地层2 000多m厚，含煤120余层，该地层即为大荞地组含煤岩系。大荞地组为一套陆

图2 宝鼎盆地大荞地组煤系层序边界特征及四级层序样式

Fig. 2 Sketch map showing the sequence boundaries and sequence style of Daqiaodi Formation in Baoding Basin

第6期

鲁 静等: 宝鼎盆地晚三叠世煤系层序地层与聚煤规律 · 3 ·

图3 宝鼎盆地大荞地组沉积相和层序地层综合柱状图

Fig. 3 Columnar section showing depositional facies and sequence stratigraphy of the Daqiaodi Formation

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煤田地质与勘探 第36卷

图4 宝鼎盆地晚三叠世大荞地组层序地层格架

Fig. 4 Sequence stratigraphic frame of Daqiaodi Formation in Late Triassic of Baoding Basin

第6期

鲁 静等: 宝鼎盆地晚三叠世煤系层序地层与聚煤规律 · 5 · 2.1 三级层序SIII1

SIII1大致对应于大荞地组1~3段，地层约 900 m厚。层序底界面为晚二叠世玄武岩与晚三叠世煤系间的区域不整合面。该层序只发育湖侵体系域和高位体系域。湖侵体系域由下三角洲平原分流河道细砂岩和分流间湾粉砂岩、粉砂质泥岩等组成；高位体系域，早期为滨、浅湖相粉砂岩夹细砂岩沉积，晚期为辫状河三角洲平原分流河道中−细砂岩、分流间湾粉砂岩和沼泽煤层沉积。

三级层序SIII1进一步划分为3个四级层序(SIV1−SIV3)，对应于断陷盆地演化的初始断陷和快速断陷期。总体上，SIII1含煤性差。其中，SIV1最大湖泛面附近及高位体系域末期，分别可见不可采的46−2号煤层和全区局部可采的45号煤层； SIV2低位体系域和湖侵体系域，未见煤层，仅在高位体系域中后期有不可采的薄煤层(43号)和局部可采的44号煤层；SIV3低位体系域早期，可见不可采的41号和42号煤层，湖侵体系域末见局部可采的40号煤层发育。

2.2 三级层序SIII2

SIII2大致对应于大荞地组4~8段，地层约 870 m厚。层序底界面为三角洲平原分流河道底部冲刷面。该层序低位和湖侵体系域(SIV4和SIV5)沉积环境较稳定(图3、图4)，主要为一套三角洲平原砂砾岩和沼泽沉积。高位体系域早期(SIV6)沉积环境分异较大，由南向北，沉积环境由上、下三角洲平原过渡到湖泊沉积；中期(SIV7)沉积环境较稳定，主要为三角洲平原砂砾岩和沼泽沉积；高位体系域晚期(SIV8)沉积环境分异较大，由南向北，沉积环境由辫状河向上、下三角洲平原过渡。自下而上，高位体系域沉积环境总体呈湖泊—三角洲—辫状河的演化趋势。

三级层序SIII2处于断陷盆地发育的稳定断陷阶段，其含煤性较好。其中SIV4含煤系数4.0%，低位体系域早期、初始湖泛面附近和湖侵体系域末期，分别发育全区主要可采的39号、38号煤层和局部可采的37号煤层。SIV5含煤系数3.7%，低位体系域发育全区主要可采的35号和34号煤层，初始湖泛面附近和高位体系域晚期，发育全区次要可采的33号、31号煤层。SIV6含煤系数3.7%，低位体系域早期发育局部可采的30号煤层，初始湖泛面附近和湖侵体系域末期，发育局部可采的29号和28号煤层；高位体系域中−早期，发育27号、26号和25号局部可采或次要可采煤层，晚期发育全区主要可采的24号和24−2号煤层及局部或次要可采

的24−3号、24−4号煤层。SIV7含煤系数5.1%，初始湖泛面附近，发育22−2号次要可采煤层；最大湖泛面附近，发育全区主要可采的21−3号、21−2号煤层；高位体系域中晚期，发育全区主要可采的18号煤层及局部可采的18−1号煤层。SIV8含煤系数4.1%，在最大湖泛面附近，发育了全区主要可采的15号、15−5号、15−3号和17号煤层；高位体系域中后期,发育了全区主要可采的14号、12号煤层;高位体系域末期，形成了局部可采的10号、9号煤层。

2.3 三级层序SIII3

SIII3对应于大荞地组四级层序SIV9~SIV11，地层约550 m厚。层序底界面为三角洲平原分流河道底部冲刷面。该层序沉积环境变化较快，自下而上，由低位和湖侵体系域的三角洲平原环境向上过渡为高位体系域的辫状河、冲积扇环境，平面上也由南部的辫状河、冲积扇沉积向北部的三角洲平原沉积过渡(图4)。

三级层序SIII3大致对应于断陷盆地发育的萎缩阶段，其含煤性总体变差。其中，SIV9含煤系数3.4%，低位体系域无可采煤层形成，湖侵体系域发育了局部可采的8号、6号和5号煤层，仅在高位体系域有全区主要可采的4号煤层。SIV10含煤系数2.4%，低位体系域早期发育局部可采的3−3号煤层，初始湖泛面附近发育不可采的3号煤层，湖侵体系域末期发育全区局部可采的1号煤层。SIV11含煤性更差，含煤系数仅1.1%，其低位体系域无煤层形成，仅在湖侵体系域后期可见不可采的1−1号煤层。

3 断陷盆地层序格架内的聚煤规律

可容空间变化是基准面变化速率和沉积物供给速率两者相互作用的具体表现。前人建立的大量成煤模式表明[5−7]，控制聚煤作用的最根本因素是“泥炭的堆积和保存需要足够高的水位以覆盖正在腐烂的植物并阻止其被氧化，同时水位又要足够的低以确保活着的植物不被淹死”[8]。在内陆断陷盆地，基准面上升速率(可容空间增加速率)主要受控于与构造有关的盆地基底沉降速率。晚三叠世大荞地组沉积期，宝鼎盆地为一典型内陆断陷盆地，随着盆地基底沉降速率先增加再减缓，盆地等时地层格架内煤层的发育也呈有规律的变化。

从层序格架内的聚煤强度看(图5)，在断陷盆地初始和快速断陷期(SIII1)，盆地基底沉降速率(基准面上升及可容空间增加速率)过快，大荞地组SIV1~ SIV3聚煤作用很差，没有全区主要可采煤层发育；

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煤田地质与勘探 第36卷

从主要煤层在四级基准面旋回中发育和分布位

置看(图6)，断陷盆地发育中期，主要煤层分布于低位体系域、初始湖泛面附近和高位体系域的中后期，随着盆地基底沉降速率变慢，可容空间增加速率减小，主要煤层逐渐向基准面上升速率及可容空间增加速率最快的最大湖泛面附近迁移。

4 结 论

a. 四川宝鼎断陷盆地晚三叠世煤系地层共识别出12个层序界面，将大荞地组划分出1个二级层序、3个三级层序和11个四级层序。

b. 垂向上，大荞地组二级层序格架下聚煤强度曲线总体呈先增强再减弱的趋势，且以高位体系域

图5 宝鼎盆地大荞地组层序地层格架与聚煤作用

Fig. 5 The sequence straticraphic frame and coal accumula-tion of Daqiaodi Formation in Baoding Basin

中期(盆地稳定断陷期SIII2)的聚煤作用最好。在宝鼎盆地演化的早中期(SIV1~SIV5)，主要煤层多发育于四级层序低位体系域、湖侵体系域早期以及高位体系域中晚期；至该盆地演化的中晚期，随着盆地基底沉降速率减缓，主要煤层逐渐向最大湖泛面附近迁移。

垂向上，SIII1聚煤强度曲线向上呈先减小再增大的趋势，以三级层序高位体系域末的聚煤作用最好。断陷盆地稳定断陷期(SIII2)，随着盆地基底沉降速率变慢，聚煤作用较好，发育大量全区可采煤层；垂向上，SIII2聚煤强度曲线向上呈先增大再减小的趋势，以三级层序高位体系域中期(SIV7)的聚煤作用最好。断陷盆地萎缩断陷期(SIII3)，由于基底沉降过慢，有利于聚煤作用发生的可容空间增加速率变慢，聚煤作用相应地变弱直至终止。因此，大荞地组二级层序格架下聚煤强度曲线总体上呈先增强再减弱的趋势，且以高位体系域中期(盆地稳定断陷期SIII2)的聚煤作用最好。

参考文献

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图6 宝鼎盆地层序格架下主要煤层分布特征

Fig. 6 The distribution of main coal seams in the sequence stratigraphic framework of the Baoding faulting basin