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中国东北地区早白垩世层序格架内聚煤模式研究

发布时间:2020-09-16 14:36
   东北地区早白垩世发育众多的呈NNE向展布的断陷盆地群,蕴藏着丰富的煤炭和煤层气资源。本论文在系统收集东北地区的钻孔、岩心、测井、露头、地震剖面及古生物资料的基础上,将野外地质调查与室内实验分析相结合,运用沉积学、层序地层学和煤岩学相结合的方法,对东北地区早白垩世岩石学特征、沉积特征、层序地层特征、聚煤作用及聚煤主控因素、厚煤层的成因进行研究。取得了以下几方面的认识:(1)东北地区下白垩统共识别出砾岩类、砂岩类、粉砂岩类、泥岩类和有机岩类5种岩性类型及相应的14种岩相类别;共识别出冲积扇、扇三角洲、辫状河、辫状河三角洲、曲流河、曲流河三角洲和湖泊7种沉积体系,东北地区主要成煤环境为扇(辫状河)三角洲和滨浅湖沉积环境。(2)东北地区下白垩统具有相似的沉积充填演化序列,自下而上依次为:底部粗碎屑岩段、含煤碎屑岩段和湖相泥岩段、湖相泥岩段、含煤碎屑岩段、顶部粗碎屑岩段;相似的沉积充填序列说明东北地区区域上构造演化的同步性,该同步性为东北地区全区域的层序地层对比提供可能。共识别出区域不整合面、下切谷冲刷面、古土壤、沉积相转换面等6种层序界面,可将东北地区下白垩统划分为5个三级层序,其中层序Ⅰ-层序Ⅴ分别对应于盆地演化初始沉降阶段、快速沉降阶段、稳定沉降阶段、萎缩早期阶段和萎缩晚期阶段。西部赋煤带厚煤层主要位于层序Ⅳ、层序Ⅳ和层序Ⅴ的湖侵体系域,中部赋煤带厚煤层主要位于层序Ⅱ和层序Ⅳ的湖侵体系域,东部赋煤带厚煤层主要位于层序Ⅱ、层序Ⅲ和层序Ⅳ的湖侵体系域。(3)东北地区西部赋煤带厚煤层发育且层数较多,厚煤层主要分布在海拉尔盆地群东部(伊敏凹陷、呼和湖凹陷和旧桥凹陷)、北部(扎赉诺尔凹陷)和二连盆地群东北部(吉尔嘎郎图凹陷、白音华凹陷、霍林河凹陷、阿南凹陷),同沉积裂陷阶段比萎缩阶段聚煤作用差。与西部赋煤带相比,中部赋煤带煤层厚度减小,但煤层广泛发育且连续性较好,厚煤层主要分布在松辽盆地东部、北部和阜新盆地北部,同沉积裂陷阶段比萎缩阶段聚煤作用好。东部赋煤带煤层厚度最小,厚煤层主要分布在泛三江盆地群鸡西盆地、双鸭山盆地和鹤岗盆地,主要形成于同沉积裂陷阶段(城子河组),萎缩阶段(穆棱组)聚煤作用较差。(4)基于Olsen(1990)提出的断陷盆地沉积模式和Carroll and Bohacs(1999)提出的湖盆类型,结合西部赋煤带断陷盆地下白垩统沉积环境和聚煤特征,提出了西部赋煤带断陷盆地下白垩统不同构造演化阶段的3种聚煤模式。霍林河型聚煤模式:对应于断陷盆地演化的稳定沉降阶段,湖盆类型与Newark类型和平衡充填湖盆特征相似。胜利型聚煤模式:对应于断陷盆地演化的萎缩早期阶段,湖盆类型介于Newark类型和Richmond类型,处于过充填-平衡充填的过渡阶段。伊敏型聚煤模式:对应于断陷盆地演化的萎缩晚期阶段,湖盆类型与Richmond类型和过充填湖盆特征相似。中部赋煤带以松辽盆地徐家围子断陷为例,总结了徐家围子断陷不同位置的聚煤模式。聚煤模式1:在徐家围子断陷北部,徐西断裂倾角较小,断层沉降速度等于基底沉降,速度陡坡带和缓坡带坡度相似,煤层在陡坡带和缓坡带都比较发育。聚煤模式2:在徐家围子断陷中部,中间地区存在中央隆起,与北部相比,断层倾角变大,煤层在缓坡带发育比陡坡带好。聚煤模式3.:在徐家围子断陷南部,断层倾角比中部大,基底沉降速度大于断层沉降速度,煤层主要发育在缓坡带。东部赋煤带以三江盆地群为例,提出了两个主要成煤期的聚煤模式。快速沉降阶段(层序Ⅱ)聚煤模式的主要特征:处于平衡充填阶段,厚煤层主要形成于火山活动平静期三角洲平原与滨浅湖沉积环境,位于湖侵体系域。萎缩早期阶段(层序Ⅳ)聚煤模式的主要特征:处于过充填阶段,与层序Ⅱ时期相比,层序Ⅳ时期沉积环境变化不大,聚煤作用变差,受剧烈的构造活动影响较大。(5)每个赋煤带具有明显不同的聚煤作用特征,主要是由于早白垩世时期不同的构造、古地理、古气候、火山活动和沉积环境造成。东北地区早白垩世位于北纬40°-60°,整体处于温暖潮湿的气候带,这为植物的生长和泥炭堆积提供了有利条件。中部赋煤带松辽盆地和东部赋煤带萎缩阶段聚煤作用明显变差,这可能与萎缩阶段古太平洋板块向亚洲板块俯冲拆沉引起的火山作用变强有关。频繁的火山作用导致了古气候的剧烈改变,炎热干旱的古气候破坏了泥炭沼泽发育的环境,造成植物大面积死亡,不适合大规模聚煤作用的发生,故只在部分地区发育了薄煤层。而西部赋煤带萎缩阶段构造运动相对比较稳定,受火山作用影响较小,适合大规模聚煤作用的发生。(6)东北地区厚煤层中识别出5种关键层序地层界面:湖侵沼泽化面(PaS)、湖退沼泽化面(TeS)、可容空间转换面(ARS)、湖泛面(NFS)和放弃湖侵面(GUTS)。二连盆地6#厚煤层泥炭沼泽处于缺氧、水深的环境。6#厚煤层垂向上由7个向上变深旋回、7个向上变浅旋回和层序地层界面交替叠加构成,受控于可容空间产生速率和泥炭堆积速率之间的高频率变化。海拉尔盆地16#厚煤层泥炭沼泽处于富氧、水浅的环境,16#厚煤层垂向上由12个向上变深旋回、5个向上变浅旋回和层序界面交替叠加构成。
【学位单位】:中国矿业大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位年份】:2018
【中图分类】:P618.11
【部分图文】:

技术路线图,巨厚煤层,聚煤模式,相参数


(1)总结多个相互独立的断陷盆地不同构造演化阶段的聚煤模式和聚(2)分析巨厚煤层垂向上煤相参数变化规律,识别煤层内部层序界面,架下的巨厚煤层成因模式。逡逑究方法和路线逡逑系统收集、整理、精细研宄野外露头、钻孔岩心、测井、地震和古础上,采取岩石学-煤岩学-沉积学-层序地层学等多学科相结合的研内测试化验分析,对东北地区早白垩世含煤岩系岩石学特征、岩相分析,总结早白垩世含煤岩系沉积体系类型,指出主要的成煤环境层序地层界面基础上,进行单孔、对比剖面的沉积相和层序地层分地层格架,分析东北地区各层序时期不同构造演化阶段的聚煤规律并建立相应的聚煤模式。通过厚煤层垂向上煤相参数分析,识别出间断面,分析厚煤层的形成机理。具体工作流程如下图(图U)所|w外.N作|逡逑

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-ra^fK%V逡逑图2.3东北地区构造纲要区划示意图[891逡逑Fig.邋2.3邋Division邋of邋tectonic邋units邋in邋northeastern邋China1891逡逑12逡逑

示意图,纲要,断裂带,示意图


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本文编号:2819976

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