柳 磊, 汪立今, 田繼軍, 吳天偉, 馬 帥

新疆大學(xué)地質(zhì)與勘查工程學(xué)院, 新疆烏魯木齊 830047

新疆托克遜煤田侏羅系成煤環(huán)境及沉積特征分析

柳 磊, 汪立今, 田繼軍, 吳天偉, 馬 帥

新疆大學(xué)地質(zhì)與勘查工程學(xué)院, 新疆烏魯木齊 830047

在對大量鉆孔資料, 測井資料、野外露頭及古生物化石資料進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上, 應(yīng)用層序地層學(xué)基本理論和方法, 對托克遜煤田西山窯組進(jìn)行了層序地層劃分, 共識別出SQ1和SQ2兩個三級層序, 并根據(jù)地層疊置樣式、沉積旋回特征細(xì)分為 6個體系域。通過沉積基礎(chǔ)圖件、沉積環(huán)境的分析明確了研究區(qū)西山窯組沉積演化特征。SQ1層序中, 河控三角洲發(fā)育, 在湖緣及泛濫平原區(qū)形成穩(wěn)定的泥炭沼澤, 且聚煤作用時間長, 強度大, 分布廣, 形成了穩(wěn)定的厚煤層; SQ2層序由于構(gòu)造變動頻繁, 加上后期剝蝕嚴(yán)重, 導(dǎo)致聚煤作用逐漸減弱。通過對托克遜煤田西山窯組的沉積環(huán)境特征和煤層聚集規(guī)律的分析為下一步的煤炭勘探提供了依據(jù)。

托克遜煤田; 西山窯組; 沉積特征; 聚煤規(guī)律

托克遜侏羅系煤田中下統(tǒng)為此煤田最主要的聚煤層位, 其中以八道灣組與西山窯組為主, 其獨特的構(gòu)造-沉積背景及其豐富的煤炭和石油資源愈來愈受到眾多地質(zhì)學(xué)家的重視。前人針對托克遜的研究主要在構(gòu)造演化、含油氣系統(tǒng)、物源分析等方面進(jìn)行了較深入的研究, 對托克遜煤田物源與吐哈盆地演化有較一致的認(rèn)識, 對沉積環(huán)為主要的聚煤期等(邵龍義等, 2009; 吳因業(yè)等, 1995)。本文擬在前人研究的基礎(chǔ)上(張素梅等, 2008; 呂大煒等, 2008),以經(jīng)典層序地層學(xué)和現(xiàn)代沉積學(xué)的理論為指導(dǎo), 主要從單井相、連井剖面相和平面相三方面入手, 分析托克遜煤田西山窯組的沉積特征和聚煤規(guī)律。

根據(jù)新疆煤田地質(zhì)局資料劃分托克遜煤田位于吐魯番-哈密盆地的西北一帶。西起克爾堿, 東到七泉湖, 由三個獨立的帶狀小煤田組成, 整體呈東西向弧形分布。東西長約 150 km, 南北寬約 5.50~ 19.5 km, 面積約1961 km2(圖1)。行政區(qū)劃屬托克遜縣、吐魯番市等縣(市)管轄。托克遜煤田礦產(chǎn)資源豐富、品種齊全。能源礦產(chǎn)主要有煤、天然氣、石油、水利、油頁巖等, 愈來愈受到眾多地質(zhì)學(xué)家的重視。煤是該地區(qū)主要能源礦產(chǎn)。

托克遜煤田主要聚煤期侏羅紀(jì)的含煤巖系稱為水西溝群, 自下而上被細(xì)分為下統(tǒng)八道灣組(下含煤組)、三工河組(不含煤組)和中統(tǒng)西山窯組(上含煤組)。西山窯組之上為頭屯河組、齊古組和喀拉札組,頭屯河屬中侏羅世晚期, 主要為濱淺湖相沉積, 并開始出現(xiàn)了紅層, 至晚侏羅世的齊古組和喀拉札組,河流相沉積追間展至全盆地, 紅層更加發(fā)育, 反映氣候明顯向干旱轉(zhuǎn)變, 不含煤。西山窯組和頭屯河組之間的燕山運動在托克遜煤田表現(xiàn)為以輕微的褶皺運動為其特點, 造成頭屯河組以微角度不整合覆于西山窯組之上, 標(biāo)志著托克遜煤田南緣乃至整個吐哈盆地性質(zhì)的轉(zhuǎn)變界面, 主要發(fā)育辮狀河流、辮狀河三角洲、湖泊相沉積。

圖1 托克遜煤田構(gòu)造區(qū)劃簡圖(據(jù)柳益群等, 2000修改)Fig.1 Tectonic units of the Toksun coalfield (modified after LIU Yi-qun et al., 2000)

西山窯組主要沉積了灰白色至灰綠色砂巖、礫砂巖、灰色泥巖、黑色炭質(zhì)泥巖, 形成韻律狀交互層, 含多層可采煤層; 夾薄層透鏡狀菱鐵礦、鐵質(zhì)砂巖和灰色凝灰?guī)r; 底部為塊狀灰白色石英質(zhì)礫巖,或為灰白色巨厚的石英砂礫巖段夾煤層; 往上漸變?yōu)樯皫r、泥巖的頻繁交互沉積, 相對變細(xì), 形成一個正旋回, 厚 731~903 m, 為一套湖泊三角洲-河流相沉積。根據(jù)前人資料顯示西山窯組化石含量多, 種類豐富。其中發(fā)現(xiàn)大量的蕨類植物化石, 原始松粉、松柏粉等也占一定數(shù)量, 顯示出中侏羅世為亞熱帶潮濕氣候環(huán)境。在中侏羅世晚期沉積中, 除含有水生藻類化石外,尚含有較豐富的介形類、雙殼類、葉肢介、腹足類魚鱗魚骨等化石, 如鄯善柴達(dá)木葉肢介、真葉肢介、達(dá)爾文介和吐魯番假鉸蚌。從以上地層中所獲得的動、植物化石和孢粉資料分析, 中侏羅統(tǒng)西山窯組的亞熱帶潮濕氣候環(huán)境, 為煤的形成提供了豐富的物質(zhì)來源(商平等, 1999; 張鵬飛等, 2003)。

1 層序地層分析

層序可以分為不同的級次, 根據(jù)層序邊界(侵蝕不整合面、沉積間斷面及其對應(yīng)的整合面)的類型和分布, 以及層序內(nèi)部特征(地層分布模式、沉積相演變等)可將層序劃分為巨層序組、巨層序、超層序組、超層序、層序、體系域、準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序。本文中托克遜煤田的層序級別包括: 層序(三級層序)、體系域和準(zhǔn)層序組(金高峰等, 2000)。

1.1 層序界面的識別

層序地層界面的識別主要是根據(jù)露頭、測井資料、鉆井資料所反映的沉積的特征, 是進(jìn)行層序界面識別的關(guān)鍵。

1)露頭標(biāo)志: 在研究區(qū)大河沿鎮(zhèn)出露的三工河組與西山窯組中, 層序界面處的巖性差異較大, 界面之下為灰黃色塊狀礫狀砂巖, 含礫砂巖、砂礫巖與深灰色泥巖互層, 界面之上為中一上部: 細(xì)粒燒變巖, 下部: 深灰、黑色粉砂質(zhì)泥巖、頁巖夾煤線,底部: 厚層狀礫狀砂巖。

2)鉆孔測井標(biāo)志: 在電測曲線上, 層序構(gòu)型表現(xiàn)為曲線形態(tài)的某種韻律性疊加和有規(guī)律變化。層序邊界表現(xiàn)為曲線的形態(tài)規(guī)律的突變。通過我們的分析發(fā)現(xiàn), 托克遜煤田侏羅系鉆測孔中HGG曲線反映最明顯, 界面之上其值明顯降低, 呈漏斗組合,反映前積過程。界面之下一般呈鐘型組合, 曲線幅度多呈突變關(guān)系。

此外, 古生物類型、組合方式、沉積相的突變以及西山窯組與其上覆地層, 以及燕山運動所形成的不整合面也可作為識別標(biāo)志和層序劃分的依據(jù)。

1.2 層序劃分方案

通過對鉆井的層序地層劃分、沉積環(huán)境分析,東西向連井層序地層對比剖面的編制, 在綜合研究鉆孔、測井、露頭、巖心及古生物資料的基礎(chǔ)上, 建立了托克遜侏羅系西山窯組以四級層序為單元的等時層序地層對比格架(圖2)。

托克遜侏羅系西山窯組劃分為 2個三級層序,根據(jù)地層疊置樣式、巖性、巖相的變化細(xì)分出低位、湖侵和高位體系域, 共劃分為6個體系域, 其中SQ1相當(dāng)于西山窯組下段, SQ2相當(dāng)于西山窯組上段。SQ1時, 砂體較厚且分布范圍大, 而 SQ2時, 由于湖盆面積增大, 多沉積泥巖, 泥質(zhì)粉砂巖, 并形成多層煤, 砂巖含量較SQ1明顯減少。

1.3 層序沉積特征

對單井進(jìn)行層序地層分析和相分析的目的在于分析沉積環(huán)境在垂向上的變化規(guī)律。根據(jù)收集資料的完整情況, 本文選用大河沿鎮(zhèn) 3號剖面 1號井。此孔包括了西山窯組SQ1和SQ2的六個體系域, 主要為湖泊和三角洲沉積相。每個三級層序頂、底界均具有明顯的鉆孔測井識別標(biāo)志, 低位體系域與湖侵體系域的邊界面是首次湖泛面, 而湖侵體系域與高位體系域的界面也為湖泛面。低位體系域一般為三角洲平原、前緣相砂巖、濱淺湖的泥巖和沼澤, 湖侵體系域一般由三角洲前緣砂巖、半深湖相的泥巖組成, 其泥巖沉積厚度大并且分布廣, 構(gòu)成向上變細(xì)的退積序列, 湖岸線向陸遷移。高位體系域主要為三角洲、濱淺湖-半深湖的泥巖及沼澤沉積, 具有典型的加積特點。三級層序內(nèi)部構(gòu)型上表現(xiàn)出明顯的沉積韻律特點。自下而上沉積物沉積粒度由粗變細(xì)再變粗, 對應(yīng)的沉積水體深度由淺變深再變淺,形成較厚的三級層序。

圖2 托克遜侏羅系西山窯組層序劃分圖Fig.2 Sequence division scheme of the Xishanyao Formation in the Toksun coalfield

1.3.1 SQ1特征

其低位體系域發(fā)育 5個進(jìn)積式準(zhǔn)層序組, 主要巖性為灰白色-深灰色粉砂巖、夾有厚度較大的細(xì)砂巖及中砂巖, 從下向上依次為湖泊相—三角洲相—湖泊相, 其中湖泊相中的濱湖亞相為一層很厚的淺色細(xì)砂巖; 三角洲相主要為三角洲平原亞相, 包括了沼澤和分流間灣兩個微相, 在沼澤相中, 含有厚度較大的煤層。

湖侵體系域是水位快速上升時期所形成的一套沉積體系, 發(fā)育 3個準(zhǔn)層序組, 主要巖性為灰白色的粉砂巖和細(xì)砂巖, 其中粉砂巖厚度較大, 并夾有薄層煤, 而細(xì)砂巖厚度較薄。在煤層發(fā)育段, HGG鉆孔測井曲線呈指形。本段主要發(fā)育三角洲相和濱湖相沉積, 三角洲相主要為河口壩沉積微相, 而湖泊相主要為灘壩沉積微相。高位體系域自下而上發(fā)育了4個進(jìn)積式準(zhǔn)層序組, 主要沉積了深灰色粉砂巖,黑色煤層及灰白色的細(xì)砂巖, HGG曲線多為漏斗形,巖性從下往上變粗, 具有明顯的反旋回沉積特征,煤層數(shù)量自下而上呈增多變薄趨勢。本段主要發(fā)育了三角洲平原亞相沉積, 自下而上為分流間灣與分流河道的旋回沉積(圖3)。

1.3.2 SQ2特征

低位體系域自下而上發(fā)育了5個進(jìn)積式準(zhǔn)層序組, 主要沉積了煤層, 夾有深灰色的細(xì)砂巖, 局部富含蕨類和銀杏化石, 偶見鐵質(zhì)粉砂巖, 有波狀層理。為三角洲平原亞相沉積, 自下而上形成了沼澤—分流河道—分流間灣—沼澤的旋回沉積, 下部的沼澤微相中含有較厚的煤層。

湖侵體系域自下而上發(fā)育了4個退積式準(zhǔn)層序組, 主要巖性為灰白色-深灰色的粉砂巖, 夾有少量泥巖和煤層。為三角洲前緣亞相沉積, 自下而上形成了水下分流河道—水下分流間灣—水下分流河道的旋回沉積。

高位體系域自下而上發(fā)育了3個進(jìn)積式準(zhǔn)層序組, 主要巖性為灰綠色粉砂巖, 夾有少量灰色細(xì)砂巖。砂巖具有波狀層理, 局部可見完整的銀杏化石。本段主要發(fā)育濱湖相, 上部為泥夾砂, 下部為一套厚度較大的灘壩沉積。

圖3 西山窯組層序地層與沉積相分析Fig.3 Sequence stratigraphy and sedimentary facies analysis of the Xishanyao Formation

1.4 層序地層構(gòu)架

連井剖面相分析是確定研究區(qū)砂體橫向展布和垂向演化的基礎(chǔ)工作。本文在分析典型單井沉積相和仔細(xì)觀察巖心的基礎(chǔ)上, 主要根據(jù)巖石類型、顏色變化對剖面進(jìn)行了分析。由于后期構(gòu)造運動頻繁,致使西山窯上段地層剝蝕程度高, 資料的完整性差,故剖面只做SQ1層序分析。剖面位于研究區(qū)的中、北部, 大致與物源方向垂直, 因此砂體不連續(xù), 大部分砂體呈帶狀體或透鏡體。從整體上看, 西山窯期大河沿附近地層最厚, 往東西兩側(cè)均有減薄趨勢,又在克爾堿和七泉湖有較厚的煤層。

低位早期湖盆面積最小, 在后在克爾堿北 7和沼 4井區(qū)連續(xù)發(fā)育了一套很厚的砂礫巖, 順物源方向分布較短, 確定為扇三角洲平原相, 煤層少且厚度小; 低位晚期巖性由砂巖過渡為泥巖, 在南23線,大河沿101線, 七泉湖1線附近均有煤層形成, 且厚度較大。湖侵時期砂巖較低位時期明顯較少, 湖盆面積增大, 此時后峽東部和 101井區(qū)附近, 由于受到哈拉烏成山物源的影響, 在山前坳陷沉積了較厚的砂巖。高位時期, 101線、沼4和后峽附近表現(xiàn)為沉積砂巖厚度大, 表明此時沉積較穩(wěn)定, 而在南 23線附近, 湖緣和泛濫平原的交替出現(xiàn), 形成了穩(wěn)定的泥炭沼澤, 發(fā)育多層煤(圖4)。

2 沉積演化特征

為了反映研究區(qū)各個時期沉積演化特征, 首先,依據(jù)資料全、有代表性、分布均勻的原則, 選取了分布于托克遜盆地的25口井進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計分析。其次, 對每一口鉆井中每一層序組的煤層厚度、地層厚度和砂巖和礫巖含量(簡稱砂巖)進(jìn)行統(tǒng)計, 繪制各時期砂巖等值線圖。最后, 以砂巖等值線圖為基礎(chǔ), 參考煤層厚度和地層厚度, 通過綜合地質(zhì)分析,勾繪出了研究各時期的平面微相分布圖, 分析其沉積演化特征。

西山窯組為一套在潮濕、溫暖氣候條件下形成的以湖泊、河流-沼澤相為主的含煤碎屑巖建造。它與下伏地層為角度不整合接觸, 與上覆地層為平行不整合和微角度不整合接觸。在博格達(dá)山及其邊緣地區(qū)多處可見水西溝群含煤地層超覆不整合于下伏石炭-二疊系之上, 反映繼中晚三疊紀(jì)沉積之后, 早中侏羅紀(jì)沉積盆地范圍進(jìn)一步擴大。

2.1 SQ1層序

低位時期, 托克遜凹陷主要發(fā)育一湖泊, 一般認(rèn)為海西運動之后, 吐哈盆地四周的海槽隆起上升,并成為物源的供給區(qū), 而作為地處吐哈盆地西部的托克遜煤田區(qū), 物源主要來自北面的博格達(dá)山, 建立在這種古構(gòu)造格局基礎(chǔ)上的一些研究結(jié)果認(rèn)為,盆地周邊沉積相帶按河流、三角洲、淺湖、深湖的順序沿現(xiàn)今盆地邊緣由外向里呈同心圓狀分布。而在托克遜煤田區(qū)域來自凹陷北緣的博格達(dá)山的物源發(fā)育了兩個三角洲沉積, 分別在艾維爾溝鉆孔區(qū)和克爾堿鉆孔區(qū), 來自博格達(dá)山的物源在大河沿鉆孔區(qū)形成了一個較大的泛濫平原。其中三角洲發(fā)育了陸上的三角洲平原沉積和淺湖區(qū)的三角洲前緣沉積?？驴聛嗐@孔區(qū)為沼澤沉積, 克爾堿井區(qū)也為沼澤沉積(圖5)。

總的來說, 整個SQ1的低位時期, 三角洲砂體分布較廣, 主要沿南緣隆起區(qū)邊緣和博格達(dá)山前緣分布,沼澤和泛濫平原分布于三角洲中間部位或兩側(cè)。

圖4 托克遜西山窯組東西向剖面圖Fig.4 EW-trending geological section of the Toksun coalfield

湖侵時期, 三角洲平原分布變小, 來自哈拉烏成山的物源在鉆孔區(qū)形成三角洲平原沉積, 在克爾堿鉆孔區(qū)形成三角洲前緣沉積; 來自博格達(dá)山的物源在克爾堿鉆孔區(qū)到1線鉆孔區(qū)形成三角洲沉積。湖相變大, 半深湖-深湖沉積相也向東擴大。泛濫平原相比低位時期也向隆起區(qū)退減, 主要分布在大河沿鉆孔區(qū)(圖6)。

高位時期, 物源幾乎沒發(fā)生變化, 主要還是來自博格達(dá)山, 在托克遜凹陷北部形成了三角洲平原,在101鉆孔區(qū)的南部形成了一個比湖侵時期還要小的三角洲前緣沉積, 但在后峽東邊形成了一個較大的三角洲沉積, 克爾堿鉆孔區(qū)和十紅灘礦鉆孔區(qū)也形成了較大的三角洲沉積。相對于湖侵時期在后峽西部的隆起區(qū)前緣形成了沼澤沉積, 其南部變成了泛濫平原沉積。半深湖-深湖沉積從湖侵時期的沉積中心向東西方向擴大(圖7)。

圖5 托克遜煤田SQ1-LST沉積相圖Fig.5 Sedimentary facies of SQ1-LST of the Toksun coalfield

圖6 托克遜煤田SQ1-TST沉積相圖Fig.6 Sedimentary facies of SQ1-TST of the Toksun coalfield

2.2 SQ2層序

低位時期, 來自博格達(dá)山的物源在托克遜凹陷邊緣區(qū)發(fā)育了一個三角洲平原沉積, 三角洲平原兩側(cè)發(fā)育沼澤沉積, 面積較大。物源在臺北凹陷區(qū)邊緣發(fā)育三個較大的三角洲平原沉積, 分別在齊大河沿鉆孔區(qū),七泉湖鉆孔區(qū)、柯柯亞鉆孔區(qū), 整個時期湖相較小, 三角洲前緣向湖區(qū)發(fā)育較遠(yuǎn), 三個三角洲沉積之間發(fā)育沼澤沉積。整個區(qū)域發(fā)育泛濫平原沉積(圖8)。

湖侵時期, 湖相面積很廣, 陸上沉積較分散。在臺北凹陷區(qū)只發(fā)育了較小三角洲前緣沉積, 兩邊為沼澤沉積。來自博格達(dá)山的物源在克爾堿鉆區(qū)和柯柯亞鉆區(qū)發(fā)育三角洲前緣沉積, 其周邊發(fā)育了三角洲平原沉積, 其前緣為三角洲前緣沉積。兩凹陷區(qū)之間大河沿鉆區(qū)有小片沼澤沉積, 其間有較小范圍泛濫平原(圖9)。

圖7 托克遜煤田SQ1-HST沉積相圖Fig.7 Sedimentary facies of SQ1-HST of the Toksun coalfield

圖8 托克遜煤田SQ2-LST沉積相圖Fig.8 Sedimentary facies of SQ2-LST of the Toksun coalfield

高位時期, 湖相沉積相對于湖侵時期縮小了,三角洲沉積變廣, 主要物源來自盆地北部的博格達(dá)山, 在清1到齊8鉆孔區(qū), 在克爾堿鉆區(qū), 柯柯亞鉆區(qū), 十紅灘鉆區(qū)發(fā)育有三角洲平原, 其前部為三角洲前緣, 在后峽東部也發(fā)育了三角洲相沉積, 但是,此時期仍大面積為湖區(qū)。有沼澤沉積分布, 三角洲之間多數(shù)為零星沼澤沉積。其間也發(fā)育泛濫平原(圖 10)。

3 聚煤規(guī)律分析

托克遜煤田聚煤作用受構(gòu)造沉降和沉積環(huán)境雙重因素控制, 從西山窯組第二段煤層+炭質(zhì)泥巖厚度與地層厚度及砂巖+礫巖百分含量三維相關(guān)圖可以看出, 沉降速率中等地區(qū)煤層+炭質(zhì)泥巖厚度最大, 砂礫巖含量較低區(qū)如三角洲間灣、下三角洲平原及沖積平原的岸后沼澤也是有利于煤和炭質(zhì)泥巖聚積的場所。

圖9 托克遜煤田SQ2-TST沉積相圖Fig.9 Sedimentary facies of SQ2-TST of the Toksun coalfield

圖10 托克遜煤田SQ2-HST沉積相圖Fig.10 Sedimentary facies of SQ2-HST of the Toksun coalfield

3.1 層序構(gòu)型與煤層的分布

泥炭的聚集主要受構(gòu)造沉降、潛水面變化、氣候、陸源碎屑物供給以及氧化還原條件的綜合影響。泥炭的堆積在很大程度上取決于保存條件, 在諸多因素中, 缺氧條件是主要的, 在相對高的穩(wěn)定抬升的水面, 有效地減少了氧的供給。當(dāng)氣候潮濕、缺乏陸源碎屑供給、潛水面上升、存在可接納快速堆積泥炭沉積物的可容空間時, 特別是可容空間增長速率與有機質(zhì)聚集速率大體一致時, 才可能發(fā)育分布較廣、厚度較大的煤層。

3.2 沉積環(huán)境與聚煤關(guān)系

沉積環(huán)境包括沉積時的巖相古地理條件、古地貌、古植被、古氣候、泥炭沼澤類型和沼澤中的水體深度以及地球化學(xué)條件等, 是煤層形成的重要因素之一(邵龍義等, 1998)。

1)古氣候: 晚三疊世, 新疆聚煤域為半干旱-半潮濕氣候, 聚煤作用較弱, 僅在吐哈盆地發(fā)育陸相含煤地層。早、中侏羅世, 新疆聚煤域氣候轉(zhuǎn)為溫暖潮濕, 煤炭聚集從準(zhǔn)噶爾盆地開始, 逐步向南、東的塔里木盆地、吐哈盆地擴展。

2)沉積環(huán)境: 托克遜煤田侏羅系含煤地層主要為八道灣組和西山窯組, 沉積環(huán)境為湖泊-三角洲沼澤和三角洲體系。晚侏羅世西山窯組早期的聚煤作用主要發(fā)生在盆地北部的克爾堿-大河沿-七泉湖一帶, 聚煤環(huán)境為三角洲沼澤, 西山窯組中晚期聚煤作用發(fā)生在克爾堿一帶, 聚煤環(huán)境為湖濱和三角洲沼澤。因此西山窯成煤作用主要發(fā)生該區(qū)域的北部。

西山窯組是在充填三工河期擴張了的湖盆過程中沉積的, 沉積范圍廣, 沉積厚度為 200~1300余米。西山窯組主要由深灰色、淺灰色砂巖、含礫砂巖、粉砂巖及灰綠色泥巖和灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤等組成。根據(jù)垂向上的巖性組合特征, 西山窯組早期地勢平坦、湖水淺而廣闊、三角洲發(fā)育, 在湖濱、泛濫的三角洲平原發(fā)育泥炭沼澤, 形成穩(wěn)定的煤層, 西山窯組晚期聚煤作用有所減弱(圖11)。

4 結(jié)論

1)本文以野外露頭、鉆孔、測井所反映的沉積特征及不整合面為識別標(biāo)志, 在西山窯組共識別出SQ1和SQ2兩個三級層序, SQ1相當(dāng)于西山窯組下段, SQ2相當(dāng)于西山窯組上段。其中SQ1層序中, 盆地內(nèi)積水廣闊, 河控三角洲發(fā)育, 在湖緣及泛濫平原區(qū)形成了穩(wěn)定的泥炭沼澤, 且聚煤時間長, 強度大, 分布廣, 形成了穩(wěn)定大厚煤層; SQ2層序由于構(gòu)造變動頻繁及氣候的變化, 為三角洲相-濱海-淺湖相交替出現(xiàn), 河道活動劇烈, 側(cè)向遷移顯著, 聚煤作用逐漸減弱。

2)煤層主要形成于高位和低位體系域的晚期,湖侵期不利于聚煤。在低位體系域發(fā)育后期, 受構(gòu)造和臨近地形影響, 形成了厚度大, 連續(xù)分布的穩(wěn)定煤層; 而在高位體系域時期雖然湖岸平原上泥炭沼澤仍然廣泛發(fā)育, 但常受水道改道、洪水泛濫的影響而使煤層連續(xù)性和煤質(zhì)變差(胡平等, 2006), 因此在托克遜煤田侏羅系低位域煤層通常較高位域煤層分布廣泛且穩(wěn)定, 可容空間增加速率與較快的泥炭堆積速率之間相平衡, 有利于厚煤層的聚集。

圖11 托克遜SQ2煤層厚度圖Fig.11 Toksun SQ2 coal thickness

通過本文對托克遜煤田西山窯組的沉積環(huán)境特征和煤層聚集規(guī)律的一些初步分析, 力求為下一步的煤炭勘探提供依據(jù)和理論支持。

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Sedimentary Characteristics and Coal-accumulation Pattern of the Xishanyao Formation in the Toksun Coalfield of Xinjiang

LIU Lei, WANG Li-jin, TIAN Ji-jun, WU Tian-wei, MA Shuai
Institute of Geology and Perambulation Engineering, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830047

Based on analyzing a mass of data concerning bore cores, loggings, outcrops and palaeophyte, the authors used the basic theory and method of classic sequence stratigraphy to divide the sequence stratigraphy of the Xishanyao Formation in the Toksun coalfield.As a result, two sequences of SQ1 and SQ2 were identified.Then, according to the style of stratigraphic superposition and cycles of sedimentation, the Xishanyao Formation was subdivided into six system tracts.Through the study of basic deposition maps and the analysis of sedimentary environment, the authors defined the characteristics of sedimentary evolution.For SQ1 sequence, rivers dominated delta development to form stable peat swamps on the lake edge and in flood plain areas, and the long and intense coal accumulation led to the formation of a stable thick coal seam.As for SQ2 sequence, due to frequent changes in structure and subsequent strong denudation, the coal accumulation was gradually weakened.The analysis of sedimentary characteristics and coal accumulation of the Xishanyao Formation in the Toksun coalfield has provided a basis for further coal exploration.

Toksun coalfield; sedimentary characteristics; Xishanyao Formation; coal-accumulation pattern

P618.11; P612

A

10.3975/cagsb.2011.05.05

本文由國家自然科學(xué)基金項目(編號: 40862004; 40862006)和新疆高?？茖W(xué)研究重點項目(編號: XJEDV2007I09)聯(lián)合資助。

2011-06-29; 改回日期: 2011-08-15。責(zé)任編輯: 張改俠。

柳磊, 男, 1985年生。碩士研究生。主要從事礦物學(xué)及地質(zhì)學(xué)研究。通訊地址: 830047, 新疆烏魯木齊市延安路62號。E-mail: liulei_0812@163.com。