第２６卷５期 中国煤炭地质 Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．Ｏ５ ２０１４年５月 ＣｏＡＬ ＧＥＯＬＯＧＹ ＯＦ ＣＨＩＮＡ Ｍａｖ． ２０１４ ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４—１８０３．２０１４．０５．０１ 文章编号：１６７４—１８０３（２０１４）０５－０００１一Ｏ８ 黔西北晚二叠世含煤岩系高分辨率层序地层与聚煤模式研究 赵征，陈朝玉，谭华，王国荣 （贵州地矿局１０４地质大队，贵州都匀５５８０００） 摘要：在高分辨层序地层学基本理论指导下，结合研究区岩心数据、测井等资料对黔西北晚二叠世含煤岩系划分 出三个层序组，在此基础上研究了黔西北晚二叠世的聚煤模式。分析认为：研究区晚二叠世厚煤层的形成与分布 直接受控于古沉积环境，水城、纳雍一带聚煤中心的三角洲沉积组合利于厚煤层的形成；聚煤中心的迁移受控于沉 积盆地旋转引起的旋转旋回沉积机制；龙潭期一长兴期持续海进是研究区晚二叠世含煤岩系沉积期，尤其是晚二 叠世沉积盆地顺时针方向的旋转导致可容纳空间变化的非均一性，致使聚煤中心发生逆时针方向的北迁和回迁。 关键词：高分辨率；层序地层；旋转旋回沉积；聚煤；迁移；晚二叠世；黔西北 中图分类号：Ｐ５３４．４６；Ｐ５３９．２ 文献标识码：Ａ Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｌａｔｅ Ｐｅｒｍｉａｎ Ｃｏａｌ—。ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｔｒａｔａ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｃｏａｌ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｚｈａｏ Ｚｈｅｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｃｈａｏｙｕ，Ｔａｎ Ｈｕａ ａｎｄ Ｗａｎｇ Ｇｕｏｒｏｎｇ （Ｎｏ．１０４ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｅａｍ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｄｕｙｕｎ，Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５８０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｏｆ ｈｉ ｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ ｒｏｃｋ ｃｏｒｅ，ｗｅｌｌ ｌｏｇ— ｇｉｎｇ ｄａｔａ，ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ ｔｈｅ ｌａｔｅ Ｐｅｒｍｉａｎ ｃｏａｌ—ｂｅａｒｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｇｒｏｕｐｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｃｏａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｔｅ Ｐｅｒｍｉａｎ ｔｈｉｃｋ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ａｒｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎ— ｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｐａｌｅｏｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｄｅｈａ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒｓ ｉｎ Ｓｈｕｉｃｈｅｎｇ—Ｎａｙｏｎｇ ｄｉｓｔｉｒｃｔ ｉｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ ｔｏ ｆｏｒｍ ｔｈｉｃｋ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ．Ｔｈｅ ｍｉｒｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒｓ ａｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｃｙｃｌｉｃ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｂａｓｉｎ ｒｏｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｇｒｅｓｓｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ Ｌｏｎｇｔａｎ—Ｃｈａｎｇｘｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｃｏａｌ—ｂｅａｒｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｓｅｄ— ｉｍｅｎｔａｒｙ ｓｔａｇｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｂａｓｉｎ ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｈｅ ｃａｕｓａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ ｓｐａｃｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ，ａｎｄ ｃａｕｓｅｄ ｃｏｕｎｔｅｒ－ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ ｎｏｒｔｈｗａｒｄ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｖｅｄ ｂａｃｋ ｏｆ ｃｏａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ；ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｃｙｃｌｉｃ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｃｏａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍｉｒｇａｔｉｏｎ；Ｌａｔｅ Ｐｅｒｍｉａｎ Ｅｐｏｃｈ； ｎ０ｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｇａｉｚｈｏｕ ０研究现状 基本形成了利于成煤的环境是海陆过渡相的共识， 有“江南煤海”之称的贵州，其黔西北重要含煤 对黔西北含煤岩系复合层序组下的聚煤中心迁移只 岩系地层为龙潭组，很多学者做过较深入的层序地 做了一般的描述，有关迁移机制的研究较少。本文 层研究，其中以陈代钊对黔西北龙潭组层序地层主 试图在黔西北含煤岩系地层高分辨层序地层精细划 要由ＴｓＴ和ＨｓＴ组成的认识观点为代表，ＴｓＴ内形 分的基础上，圈出各沉积时期的聚煤中心。分析认 成主要的含煤层（组），最大海泛面为主煤层顶；厚煤 为聚煤中心迁移机制受海侵与同期聚煤盆地地质体 层最容易在海陆过渡相地区发生是以邵龙义等对黔 的顺时针旋转综合因素控制。因研究侧重点的不同 西晚二叠世含煤岩系高分辨率层序地层分析后的代 而对含煤岩系沉积机制的认识上有较大差异。 表性认识结论，并在三级层序的海侵层序组及四级 １研究区构造背景 层序的海侵体系域中一下部，对聚煤作用幕划分出 扬子板块为中国南方一个较稳定的地质单元 了不同的级别。针对黔西北上二叠统含煤岩系的高 体。本文研究工作区（黔西北）处于扬子板块西南 分辨率层序地层的研究，不同学者观点有所差异，但 缘，在二叠纪地质时期属于构造单元相对稳定的扬 基金项目：国家重点基础研究发展计划（２００６ＣＢ２０２２０２），贵州省地 子克拉通盆地，到晚二叠世由于构造运动，四川、云 矿局地质科研项目（２ｏ０９４０１０）。 南、贵州便聚合成一个统一的聚煤盆地，从而造成西 作者简介：赵征（１９６５一），浙江金华人，地质高级工程师，总工程师， 起川滇古陆，东到雪峰古陆，南为马关一大新古陆， 主要从事矿产地质勘查与研究工作。 北有淮阳古陆、江南古陆的盆地构造格局。研究区 收稿日期：２０１３－１２—３０ 责任编辑：唐锦秀 黔西北位于盆地中部，在“构造控制环境，沉积受环 ５期 赵征。等：黔西北晚二叠世含煤岩系高分辨率层序地层与聚煤模式研究 ５ 级层序（Ｓ１６一Ｓ１７）组成，海侵体系域和高位体系域 发育，本区煤层厚度最大，煤层上覆粉砂质泥岩。该 层序组主要沉积环境为上三角洲平原沉积环境，沉 积亚环境有河道、沼泽、天然堤等。在岩心剖面上见 小型水平层理、波状层理和状槽状交错层理。高位 体系域沉积亚环境主要为天然堤及河道，在岩心剖 面上见粉砂岩和细砂岩。层序Ｓ１７位于高位层序组 的顶部，该层序产有一定数量的泥质灰岩，见部分海 相生物化石，主要为瓣鳃类和腹足类，说明层序Ｓ１７ 的沉积环境已经逐渐过渡到下三角洲平原沉积。海 侵体系域从煤层开始沉积，顶部泥质灰岩为该四级 层序的最大海泛面。 ３．２桐梓花秋区域层序地层剖析 ３．２．１地层及沉积特征 钻孔揭露桐梓花秋井田地层总厚度为１５６ｍ，由 老至新有：上二叠统龙潭组，由中至细粒砂岩、灰岩、 燧石灰岩、泥岩及煤层组成，与下伏茅口组灰岩为假 整合接触关系；上二叠统长兴组和大隆组由硅质粘 土岩、燧石灰岩等组成，间夹少量灰岩透镜体及粉砂 岩，底部含数层粘土岩，与下伏地层呈整合接触关 系。桐梓花秋井田０２钻孔根据区域不整合面、沉积 转化面以及下切谷砂体等界面识别标示共划分出 １３个四级层序、６个三级层序组和３个三级复合层序 （图４）。 ３．２．２高分辨率层序地层分析 ３．２．２．１复合层序Ｉ 复合层序Ｉ由厚度累计为２５ｍ的海侵层序组及 高位层序组成。其中海侵层序组由四级低位体系域 和一个海侵层序体系域构成。低位体系域由于河流 回春作用沉积一薄层下切谷砂体。相对海平面下降 导致地层暴露，在岩心剖面上茅口组灰岩显示溶蚀 裂隙及缝合线构造，由此推测茅口组灰岩顶部在低 位体系域沉积期间暴露地面遭受过淋滤溶蚀作用。 在低位体系域沉积期后，以正旋回沉积作用为主的 海侵体系域发育，沉积环境主要为渴湖沉积，在岩心 剖面上见波状层理，在岩性上发育薄层状的含菱铁 岩块。由于海侵相对海平面上升，形成有利于煤层 发育的沼泽沉积环境，发育了较厚煤层。高位层序 组由两期连续发育的高位体系域构成。一期为发育 于海平面相对稳定的较长期间，形成沼泽沉积环境 时间较长，故而发育较厚煤层。继后由于海平面的 继续扩大，沉积了一段中厚层隐晶质结构灰岩。 ３．２．２．２复合层序Ｉｌ 复合层序Ⅱ由厚度累计３５ｍ的低位层序组及海 侵层序组成。主要沉积环境为三角洲平原，沉积亚 环境为潮坪、潮道、碳酸盐潮坪。低位层序组由一个 低位体系域及两个海侵体系域构成。低位体系域沉 积期海平面下降，河流作用加强，故在岩心剖面上见 交错层理及波状层理，与下伏粉砂岩层冲刷面接触， 主要岩性为浅灰色、中厚层状中至细粒砂岩。海侵 体系域，主要沉积亚环境为潮坪沉积。由于水动力 条件较弱发育灰色层状构造泥岩，主要岩性为灰色 至深灰色薄层状、粉质泥岩。第一海侵体系域后继 续发育灰色至深灰色薄层状粉砂岩和灰色的海侵体 系域沉积。海侵层序组由一个海侵体系域、一个低 位体系域和一个海侵体系域组成。海侵体系域主要 发育水动力条件较弱的水平层理，薄层状灰色粉砂 岩，并发育了一段厚煤层。海侵体系域后无高位体 系域的继续发育，却发育一段低位体系域沉积。 ３．２＿２＿３复合层序川 复合层序Ⅲ由厚度累计９４ｍ的海侵层序组及高 位层序组组成。海侵层序组由一低位体系域及一海 侵体系域构成。由于水动力条件较强，低位体系域 沉积相显示交错层理及波状层理构造，岩性主要为 浅灰色，中厚层状的细砂岩。说明海平下降，河流作 用加强，下伏粉砂岩遭受河水冲刷可见冲刷痕迹。 低位体系域后海侵体系域发育。海侵体系域沉积 期，由于海平面继续上升，水动力条件变弱，发育灰 色至深灰色薄层状泥岩和可采厚煤层。随着海平面 继续扩大，广泛沉积灰至浅灰色中厚层状灰岩直接 覆在厚煤层上。这与邵龙义提出的“海侵滞后时段 成煤”的思想吻合。在海侵体系域后高位体系域发 育，在这段沉积时期，主要为长兴期广泛海侵，普遍 发育碳酸岩盐沉积。 ４晚二叠世层序地层划分对比 根据区域不整合面、根土岩、下切谷砂体的发 育、灰岩标志层、煤层、海侵方向及体系域转化面等 特征标识，对研究区两个代表性剖面层序地层的高 分辨率详尽分析，在上二叠统共识别出７个三级层 序界面：茅口组灰岩、峨眉山玄武岩上部的风化界 面、煤层底板海侵方向转化界面、下蚀谷砂体侵蚀 面、海侵体系域转化面、灰岩标志界面和海侵煤层标 志界面。据此划分出三个三级复合层序组，复合层 序Ｉ一Ⅱ主要由龙潭组构成，复合层序Ⅲ主要由长 兴组构成。研究区晚二叠世（复合层序Ｉ、Ⅱ、Ⅲ）沉 积特征为三角洲沉积组合。水城地区复合层序Ｉ、 Ⅱ主要为上三角洲沉积组合，复合层序Ⅲ主要为下 三角洲沉积组合。三角洲沉积组合表现为向上变粗 的反粒序和再变细的正粒序层序。桐梓地区复合层 序Ⅲ表现为障壁碎屑岸线沉积向碳酸盐台地沉积转 化（图５）。