吳　斌　楊　創(chuàng)　王志平　王　俊　陳　波

[摘要]通過斷層在含煤地層的發(fā)育情況，分析斷層在不同的地質(zhì)構(gòu)造條件下制約煤層氣的聚集規(guī)律，總結(jié)斷層對煤層氣的控氣特征，有利于煤層氣區(qū)帶的評價與優(yōu)選，并能為煤層氣資源的開發(fā)部署提供決策依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]煤層氣 斷層 背斜 向斜 褶皺推覆 伸展構(gòu)造

中圖分類號：P5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0120011－01

一、引言

煤層氣是指賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主并部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的氣體，其成分以甲烷為主，往往將其簡稱為煤層甲烷；煤層氣可廣泛用于發(fā)電、民用、工業(yè)燃料、化工、汽車燃料等；煤層氣的開發(fā)利用對煤礦生產(chǎn)安全、環(huán)境保護(hù)、緩解我國能源緊缺等都具有十分重要的意義。我國煤層氣資源豐富，但是由于各種條件的限制，中國的煤層氣資源開發(fā)利用水平還較低，選擇良好的煤層氣富集區(qū)有利于提高我國煤層氣的開發(fā)利用水平。

二、向斜構(gòu)造區(qū)斷層的控氣特征

單純從向斜構(gòu)造角度來看，向斜兩翼地層傾角越大，張性斷裂越發(fā)育，煤層氣就越容易擴(kuò)散；反之，兩翼傾角越緩，斷裂不發(fā)育，就有利于煤層氣的保存。向斜按照軸面和兩翼巖層產(chǎn)狀的不同，可分為寬緩向斜和不對稱向斜，但由于地質(zhì)作用因素影響，在各類向斜中又往往伴有斷層的發(fā)育，依據(jù)向斜類型與斷層類型的組合關(guān)系可以分為四種控氣特征。

（一）寬緩向斜區(qū)斷層的控氣特征。向斜兩翼巖層傾角較為平緩時，由于擠壓應(yīng)力的作用，向斜兩翼往往多發(fā)育軸向正斷層，此時煤層氣易順著兩翼斷層運(yùn)移逸散，故煤層氣含氣量往往在翹起端最好，且在軸部附近往往好于兩翼。

向斜兩翼巖層傾角變大時，受到擠壓應(yīng)力的作用，往往會有逆斷層發(fā)育，斷面附近泥巖層發(fā)生塑性流動形成剪切帶和泥巖沾污帶，使斷層具有封閉性，因而形成良好的構(gòu)造封閉條件，向斜內(nèi)部含氣量往往較高。

（二）不對稱向斜區(qū)斷層的控氣特征。在不對稱向斜中，由于擠壓應(yīng)力，在向斜的陡翼往往有逆斷層，因而在陡翼附近產(chǎn)生局部壓扭性應(yīng)力，在斷層兩盤滑動和陡翼局部壓扭性應(yīng)力聯(lián)合作用下，牽引構(gòu)造陡翼尚未固結(jié)成巖的高含水的泥巖層，使斷裂帶發(fā)生塑性流動，被拉長減薄，甚至有些為線形條狀，連續(xù)分布，形成剪切帶。這種剪切帶斷層巖石結(jié)構(gòu)致密，孔半徑小，孔滲透性差，煤層氣不容易逸散，導(dǎo)致向斜內(nèi)部含氣量往往較高。

不對稱向斜中，由于拉張應(yīng)力作用，在向斜兩翼均有正斷層發(fā)育，地層過早期發(fā)生擠壓，晚期拉張的應(yīng)力場轉(zhuǎn)換交替過程，因此其陡翼斷層可能具有反轉(zhuǎn)的性質(zhì)，此時緩翼含氣性往往好于陡翼。

三、背斜構(gòu)造區(qū)斷層的控氣特征

單純從背斜構(gòu)造角度來看，背斜常是良好的儲油、氣構(gòu)造。背斜頂部受張力作用，巖性脆弱，易被侵蝕，在外力作用下形成谷地，按照兩翼產(chǎn)狀可分為對稱背斜和不對稱背斜。依據(jù)背斜和斷層的組合形式可以分為兩種控氣特征。

（一）對稱背斜區(qū)斷層的控氣特征。大型對稱背斜頂部裂隙密集發(fā)育，易形成煤層氣逸散通道，故背斜軸部的含氣性往往較差，而兩翼和傾伏端方向含氣性變好。如果構(gòu)造擠壓變形強(qiáng)度加大，導(dǎo)致背斜軸部發(fā)育逆斷層系統(tǒng)，對煤儲層造成封閉，在一定程度上有利于煤層氣的保存。

（二）不對稱背斜區(qū)斷層的控氣特征。不對稱背斜，頂部多發(fā)育張性裂隙，在緩翼有逆斷層形成，煤層氣在陡翼順層運(yùn)移并從裂隙逸散，在緩翼因受逆斷層的阻隔，緩翼煤層氣無法運(yùn)動到軸部，形成煤層氣良好的遮擋面，可以構(gòu)成斷塊氣藏重要的圈閉機(jī)制，因而煤層氣常常得以很好保存。

四、褶皺推覆構(gòu)造區(qū)斷層控氣特征

褶皺推覆構(gòu)造與陡翼發(fā)育逆斷層的不對稱向斜具有相似之處，二者形成于相近的構(gòu)造動力學(xué)機(jī)制，均是在擠壓應(yīng)力作用下形成的，有利于煤層氣的保存；其不同之處在于褶皺推覆構(gòu)造中逆斷層面的傾角極緩，呈波狀起伏，上盤逆沖巖席規(guī)模往往較大，對推覆體下伏地層和煤層的構(gòu)造破壞作用更為強(qiáng)烈，褶皺推覆通常與強(qiáng)烈褶皺伴生。因此，褶皺推覆構(gòu)造一方面既可形成區(qū)域性封蓋的構(gòu)造條件而有利于煤層氣的保存，另一方面又可強(qiáng)烈的破壞煤層的原生結(jié)構(gòu)而使煤儲層滲透性降低，從而導(dǎo)致煤儲層含氣量較高而物性比較差。較老的地層推覆于含煤地層之上，較緩翼發(fā)育反向逆斷層，構(gòu)造圈閉條件較好，煤層氣含量往往較高。

五、伸展構(gòu)造區(qū)斷層的控氣特征

伸展構(gòu)造包括和單斜斷塊、斷陷盆地和滑動構(gòu)造三種基本類型。他們均是拉張應(yīng)力的產(chǎn)物，但由于發(fā)育的地質(zhì)時期不同的運(yùn)動特征差異，對煤層氣保存條件影響的特征和影響程度也有所不同。

（一）單斜斷塊。單斜斷塊大都發(fā)育在大型盆地邊緣或大型隆起區(qū)外緣地帶，斷塊之間發(fā)育高角度張性正斷層，破壞了巖層連續(xù)性，煤層氣沿?cái)鄬哟罅恳萆ⅲ够蚝瑲庑哉w變差，或造成含氣性區(qū)域分布具極大的不均一。單斜斷塊一般面積較小，連續(xù)性較差，斷塊邊界附近含氣性差，向斷塊內(nèi)部含氣性好。

（二）斷陷盆地。分為單斷型和雙斷型盆地。單斷型盆地，如果有正斷層發(fā)育，使煤層上覆有效地層厚度較大，地層連續(xù)性較好，在斷陷盆地核部構(gòu)成煤儲層圈閉條件，有利于煤層氣的保存。雙斷型盆地，煤層上覆有效地層厚度較大，但是地層連續(xù)性差于單斷型，對煤層氣的保存也較為有利。

（三）滑動構(gòu)造?；瑒訕?gòu)造包括伸展滑脫和重力滑脫兩種形式，如果滑動面發(fā)育在煤層頂板附近或煤層之中，既有利于煤層氣形成封閉，又可導(dǎo)致構(gòu)造巖或構(gòu)造煤發(fā)育，在增進(jìn)封蓋能力的同時幾乎毫無例外地造成煤儲層滲透性變差；而若滑動面遠(yuǎn)離煤層，則對煤層氣的保存條件沒有影響。

六、結(jié)語

當(dāng)然煤層氣的富集是諸多地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果，因而煤層氣的成藏類型，往往也要受到斷層的控制，利于煤層氣的聚集的斷層作用主要表現(xiàn)在兩方面：一是它們主要是圈閉類型是斷層圈閉，是斷裂帶發(fā)育了不同成因的斷層巖，成帶狀連續(xù)分布在斷面附近封堵煤層氣，進(jìn)而在斷面附近富集有價值的煤層氣資源。二是造成煤儲層的圈閉，使煤層氣的運(yùn)移受限，因而保存較好。

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