贵州省大方县广木研究区龙潭组沉积环境特征与聚煤规律研究

郄汝兵 周泽 张新

摘要：根据研究区17口钻孔岩芯编录资料及相应测井资料分析，结合野外地质调查，运用沉积学、岩石学、聚煤学等理论方法。详细分析该区龙潭组沉积环境类型及特征、追索沉积演化规律、总结聚煤模式。结果显示：龙潭组共识别出三角洲、有障壁海岸2种沉积相类型，三角洲前缘、三角洲平原、泻湖、潮坪4种沉积亚相。发育区域不整合面、区域海退面及区域海侵面三种层序界面类型，据此将龙潭组划分为2个三级层序，4个体系域。并提出三角洲平原及有障壁海岸成煤模式，认为三角洲平原是龙潭期最主要的成煤环境，在以后的找煤过程中应着重加强对沉积环境的研究。

关键词：沉积学；沉积环境；聚煤模式；广木研究区；大方县

煤炭既是人类的重要能源资源，也是现代化工业的重要原料，被称作是工业的“真正的粮食”[1-2]。贵州省大方县地区是贵州省煤系最发育的地區之一，该区龙潭组作为我国晚二叠世聚煤期重要的含煤建造，是贵州含煤性最好的煤系之一[3-5]，其煤炭资源为贵州的工业发展起到了积极的推动作用。丰富的煤炭储量吸引了一部分地质工作者们对该区进行了大量的煤炭地质研究，尤其是针对大方县地区构造演化、主要成煤环境等进行了广泛而深入的研究工作，取得了丰硕的成果[6-9]，但对研究区沉积演化及聚煤规律的研究还有待加强。加之，经过多年的不断开采，大方县地区的煤炭储量越来越少，照此发展下去，必然会对当地工业经济的发展产生消极的影响。因此，有必要在大方县地区进一步开展煤炭地质研究，总结该区上二叠统煤炭沉积环境及聚煤规律，以期能有所突破，在指导煤炭资源找矿工作，提高贵州的煤炭资源储量方面有所贡献，达到缓解地方能源需求压力，为贵州提供能源保障。

1.地质背景

研究区大地构造（见图1）位置处于扬子准地台-黔北隆起-遵义断拱-毕节北东向构造变形区-短轴式褶皱区-新场向斜北段[3-4，6，9]。研究区内的主导构造为新场向斜，其轴向0°～15°，未发育中、大型断层；煤岩层走向NNE，倾角5°～42°，平均9°，平面呈不对称的“V”型，南部大面积出露T1y，北部出露P3l，见图1。煤系龙潭组（P3l）埋藏于向斜腹部，被大面积的三叠系覆盖，煤系保存较好，厚122.50m～ 137.15m，平均厚132.31m，含煤及煤线15层～24层，一般17层，含煤总厚度11.11m～19.28m，平均15.12m，含煤系数 11.44%，含可采煤层5层，为2、4、9、12、15煤层。可采煤层总厚为6.33m，可采煤层含煤系数4.79%，见表1。

2.层序地层特征

2.1层序界面特征

龙潭组特指贵州省内的一套位于峨眉山玄武岩或茅口组灰岩之上、长兴组之下的海陆交互的含煤岩系，属海陆过渡相地层[10]。沉积环境受河流和海洋潮汐的双重影响，沉积物既有河流携带的陆源碎屑，也有海侵期沉积的灰岩和泥岩；植物化石与海相动物化石混生；在时间和空间上，都表现为河流沉积和海洋沉积彼此过渡，犬牙交错。导致沉积环境较为复杂。

通过钻井岩芯观察及测井、沉积地球化学响应等研究，在研究区龙潭组识别出3个层序界面。

2.2层序地层特征

根据龙潭组识别出的3个层序界面，将其划分为2个三级层序（SQ1～SQ2），4个沉积体系域。龙潭组沉积时限为257Ma～251Ma，时限约6Ma。每个层序平均时限约3Ma，属三级层序，且为过渡型层序。层序具二元结构，缺少低位体系域，仅由海侵体系域和高位体系域构成。

3.古地理特征

层序和体系域是由不连续面所分开的等时地质体，层序、体系域界面在钻孔或露头剖面上均可识别，这样为精细的地层对比和在小层段（层序或体系域）地层单元内寻找煤层的空间演化规律以及垂向叠置关系提供了可能。研究区在晚二叠世为上扬子地台的一部分，整体地势为西北高南东低，海水主要来自南东方向，物源主要来自西部康滇古陆，在空间上是海相沉积与陆相沉积共存的阶段。

3.1 SQ1古地理特征

层序SQ1对应龙潭早期，研究区处于脉动式海侵作用过程中。区内地壳缓慢下沉，海水侵入该区，在古风化面上发育了有障壁海岸-三角洲沉积体系。有障壁海岸主要发育于初期古风化面上的低洼地带，以含铝土质、凝灰质的高岭石泥岩为特征，其上发育了局部煤线，初期的沉积反映了基底的不平整，沉积作用以填平补齐为特征，聚煤作用是在古风化面上低洼地带发育，最底部煤层形成之后，随着海侵作用的继续，龙潭组发育了下部的15#煤层，该煤层厚度较大，连续性较好。随后的海侵形成了B7灰岩标志层，并局部形成薄煤层，研究区以潮坪、泻湖亚相为主，海水退却后造成了以三角洲前缘相为主的沉积环境（见图2）。

3.2 SQ2古地理特征

层序SQ2发育于龙潭组晚期。底部振荡式海侵过程中发育了12#煤上部的B5灰岩标志层，其后形成了以碎屑岩和9#、4#煤层为主的沉积类型，聚煤作用主要发育于由三角洲平原废弃后形成的泥炭沼泽中，这种沼泽受海水影响较大，稳定性差，沼泽存在的时间短，形成的煤层较薄且连续性差。随后海退造成以三角洲前缘亚相为主的粉砂岩和粉砂质泥岩以及泥炭沼泽相煤层等沉积，其中2#煤层厚度较大且连续性较好。之后又是大规模的海侵，形成的B1灰岩标志层向古陆方向延伸，伴随几次小规模的海侵后结束龙潭组沉积（见图3）。

4.聚煤模式

研究区煤系主要为“根土岩—煤—碎屑岩”序列，主采煤层聚煤作用主要发生于碎屑岩“滞后时段”，即在海侵之后、碎屑岩层真正沉积下来之前的时段，这一时段可容空间增加速率与泥炭堆积速率平衡，有利于聚煤作用发生，即聚煤作用主要发生在海侵体系域中[7]。15#煤的成煤环境格局为泻湖-潮坪沉积环境；2#、4#、9#、12#煤为三角洲沉积环境，从而可以看出成煤环境以三角洲相为主，并与泻湖-潮坪相共存的古沉积体系，结合前人资料将研究区聚煤模式归纳为三角洲成煤模式、有障壁海岸成煤模式。

5.结论

（1）研究区识别出三角洲、有障壁海岸2种沉积相类型，三角洲前缘、三角洲平原、泻湖、潮坪4种沉积亚相和9种沉积微相。（2）研究区龙潭组识别出3个层序界面，包括龙潭组与茅口组平行不整合面、三角洲前缘向三角洲平原轉换面、三角洲向局限潮下转换面，据此将其划分为2个三级层序（SQ1～SQ2），4个沉积体系域，该区缺失低位体系域。（3）龙潭组SQ1聚煤期沉积主体为泻湖、潮坪亚相，发育15#煤层；SQ2聚煤期沉积主体为三角洲相，煤层发育多层，以平原亚相为主，发育4#、9#、12#煤层，前缘亚相为辅，发育2#煤层。聚煤规律与沉积相分布模式关系密切。（4）通过综合研究提出三角洲及有障壁海岸聚煤模式，认为三角洲平原是研究区龙潭期最重要的成煤环境，特别是SQ2海侵体系域三角洲平原区广泛发育泥炭沼泽，聚煤条件最佳，发育了9#、12#煤层。

参考文献：

[1]《中国煤炭志》编纂委员会.中国煤炭志·贵州卷[M].北京：煤炭工业出版社， 1994.

[2]徐彬彬，何明德.贵州煤田地质[M].徐州：中国矿业大学出版社， 2003.

[3]贵州省煤田地质局.贵州晚二叠世沉积环境及聚煤规律[M].北京：地质出版社， 1991.

[4]贵州省地质矿产局.贵州省区域地质志[Z].北京：地质出版社， 1988.

[5]毕华，彭格林，杨明慧.大方县普底乡贵州盆地聚煤一二迭系煤层气气源煤特征与资源评价.天然气工业， 1997.

[6]杨雄庭，尹华章.大方县普底乡隔档式褶皱与找煤预测.中国煤田地质， 1997.

[7]邵龙义，张鹏飞，刘钦甫，等.大方县普底乡地区下聚煤统龙潭组沉积层序及幕式聚煤作用.地质论评， 1992.

[8]彭正奇.大方县普底乡南地区龙潭煤系中三角洲沉积及其意义.贵州潭矿业学院学报， 1997.

[9]潘伟尔.大方县普底乡南地区煤变质与地质构造关系的研究.地质论评， 2000.

[10]中国煤田地质总局.黔西川南滇东晚二叠世含煤地层沉积环境与聚煤规律[M].重庆：重庆大学出版社， 1996.