基于不同成煤理论的含煤地层层序划分

吕大炜,李增学,魏久传,刘海燕,吴立荣

(1.山东科技大学山东省高校沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室,山东青岛 266510; 2.山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛 266510;3.山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛 266510)

基于不同成煤理论的含煤地层层序划分

吕大炜1,2,李增学1,2,魏久传2,刘海燕1,2,吴立荣3

(1.山东科技大学山东省高校沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室,山东青岛 266510; 2.山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛 266510;3.山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛 266510)

为明确煤层在含煤地层层序划分中的作用,在分析陆相成煤模式、海侵过程成煤理论、海侵事件成煤理论、幕式成煤理论以及不同体系域成煤理论共 5种成煤模式原理的基础上,采用沉积学、煤地质学、古生物学以及地球化学等方法,分析提炼出不同成煤理论的立论基础、成煤特点、煤层成因以及发生背景等多方面的特征,总结出不同成煤理论下煤层层序划分的原理。结果表明,不同成煤理论的分析应该综合起来进行研究;可以将华北地区太原西山含煤层沉积划分为 8个 3级层序,其中陆表海沉积序列可以划分出 5个二元结构的三级层序。

地层学;地层层序;陆相成煤;海侵过程成煤;海侵事件成煤;幕式成煤

有关成煤理论的研究当前主要存在两大主流,其一是基于均变论思想的陆相成煤理论和海侵过程成煤理论[1],其次是基于突变论思想的事件成煤或风暴异地煤[2]。在层序地层学作为主要勘探理论提出以来,以上两种成煤理论可以在层序地层中进行解释,出现了低水位体系域成煤[3]、海侵体系域成煤[1-4]、高水位体系域成煤[1-3]3种成煤理论,然而相互理解这 3种成煤理论的本质可以发现,高水位体系域成煤实际上是陆相成煤,低水位体系域成煤则表现为河流下切沉积期由于下切谷可能发育泥炭沼泽而经历煤化作用成煤,以上两种体系域成煤都是建立在“均变论”基础上提出来的,而海侵体系域成煤则仍然存在一定的争议[2-3,4-6]。不同成煤理论下控制的煤层在层序地层划分的作用是截然不同的,因此正确认识不同的成煤理论下煤层的成因及其在层序地层学中的作用具有重要的理论意义和现实意义。笔者在详细分析不同成煤理论立论基础上探讨不同成煤理论关系,进而从煤层成因来分析华北地区体系域划分,分析不同煤层的形成原因与分布,厘清煤在层序地层中的地位,进而将煤层划分到不同级别的层序之中,为煤田和石油工作者提供一定理论指导。

1 不同成煤模式特征及其产生背景

不同的成煤模式研究其立论背景不同,现今关于成煤模式探讨主要是针对于某一地区成煤特征而提出的,而在实际工作中,某一地区同一层位 (组)含煤地层中的不同煤层其成因机制是不同的,在进行层序地层划分时不能统一而论,分析不同的成煤模式、厘清不同煤层的成因机制成为层序地层划分的关键。因此,了解成煤模式首先研究不同成煤理论产生背景,进而分析其成煤模式的特征。

1.1 陆相成煤

传统陆相成煤理论认为煤层是产生于水进、水退旋回的水退期,陆相湖盆中,煤层则是产生于因植物生长而导致的湖体萎缩阶段,边缘海盆地煤层则是产生于海退发生后的地下潜水位与地层基准面相同的过程。从层序地层学角度来分析,陆相成煤理论实际上就是认为由于地层基准面降低导致了地下潜水位下降,因此煤层形成于一个三级层序发展的末期,通常将煤层划分到高水位体系域(图 1),并将此机制成煤归位高位体系域成煤[2-3],也有部分研究者在低位体系域发现陆相成煤[3-7],称为低位体系域成煤。从煤层的成因机制上分析,在海平面下降期间可容纳空间增加率A与泥炭沼泽堆积速率S泥炭比值A/S泥炭≈1(沉积物供给量 Q≈A)为泥炭沼泽最适宜堆积期[1],该期所形成煤层煤岩以镜质组为主,煤的硫分低,有机硫为硫的主要赋存形态。无机地球化学特征为富 Al,V,Cr,Y,Cu,Pb,Ba,Th,La, Ce等亲陆元素。煤层反映了因水 (海平面)退导致了地层基准面由上升转到下降。

1.2 海侵过程成煤

图 1 层序地层环境中成煤模式图解(据 Diessel,1991,有修改)[1]Fig.1 Coal form i ng schematic drwing of sequence strata environment

海侵过程成煤理论是 Diessel(1991)[1]提出的,针对陆相成煤模式提出的水 (海)退成煤,许多地质学家们研究发现海侵也能够成煤,海侵过程成煤由一种基本观点逐渐形成了一种理论和成煤模式,这一理论认为,随海侵进程,成煤作用逐渐向陆上迁移,成煤作用与海侵过程密切相关,先形成的泥炭被海水淹没(图 1),成煤作用在已经土壤化的滨岸地带发生,并逐渐向陆上迁移。滨岸地带暴露土壤化被侵进的水体滋润成为沼泽,进而泥炭沼泽化,早期已经形成的泥炭被逐渐加深的水体覆盖而保存。因此,成煤作用与海侵过程密切相关,这样所形成的煤层具有穿时性。海侵过程成煤的显微组分以镜质组为主,而且以无结构镜质体为多。海侵煤的煤岩类型多是光亮型、半亮型的,因此内生节理发育。这一成煤理论和模式来源于边缘海盆地聚煤作用分析成果,对煤地质学理论是一贡献,也为聚煤盆地的成煤作用分析提供了新的思路。然而,该理论在对评价煤层作为一种特殊沉积成因体在层序地层分析中的作用提出了新的问题,海侵过程成煤作用形成的煤层具穿时性,无论煤层顶面还是底面能否成为一种层序单元界面,需要重新厘定和研究。由于边缘海盆地的滨岸地带具有很明显的坡度,成煤作用在这一斜坡地带发生并逐渐向岸带移动,从层序地层学角度来分析,海侵过程所成煤层应该划分到海侵体系域,同样,在海侵发生后的海退所形成煤层也是高水位体系域煤层。

1.3 幕式成煤

幕式成煤理论是邵龙义教授于 1992年在研究中国南方石炭、二叠系时提出的[8-9],他注意到海陆交互相环境中的一些厚煤层横跨不同相区呈大面积分布(数百至数千平方公里),同时也注意到有些大面积连续展布的煤层的形成环境与煤层下伏沉积物的沉积环境并没有必然的联系,提出了“幕式聚煤作用”概念,用以表示这种横跨不同相区的大面积的聚煤作用。这种大范围的聚煤作用是由区域性的甚至全球性的海平面(基准面)变化引起的,它可以跨越不同的亚环境、不同的沉积相带甚至不同的盆地。这一理论强调海平面幕式上升期间滨岸平原环境的聚煤作用和幕式聚煤作用的同期性。幕式聚煤理论与海平面变化密切相关 (图 2),在幕式聚煤作用发生期间,一次沉积事件和其中所包含的若干个次一级的沉积事件都可能形成具有一定分布规模的煤层。大规模的海侵事件 (如三级或二级海侵事件)所形成的煤层常常具有大区域的或盆地范围的分布规模,而在次一级海侵过程 (如四级或四级以下的海侵事件)中形成的煤层则具有较小区域的分布规模。前者相当于层序地层学和成因地层学中的最大海泛期沉积,后者则相当于一个正常的海泛面沉积。因此,大范围分布的厚煤层多是主要幕式聚煤期的产物,代表最大海泛面沉积,而较小范围展布的煤层则是次一级幕式聚煤作用期的产物,代表正常海泛面沉积。在两次大规模海侵事件之间,可能会发生多次的次级海侵事件,形成多个次级的聚煤作用幕,而多个次级聚煤作用幕的叠加则形成了更高级别的聚煤作用幕。幕式聚煤作用与层序地层学原理相结合,可以划分出对应于不同级别海平面变化的聚煤作用幕,并在层序地层格架中预测一次海平面变化旋回中聚煤中心的迁移规律及煤层的展布规模等。因此,在进行幕式成煤理论的层序地层学研究时,应该将煤层划分到海平面的上升半旋回,从四级海平面角度来分析,应该将煤层划分到海侵体系域,而海侵体系域内的不同煤层可以按照不同级别海平面变化或者基准面变化来进行区分,不同级别煤层所形成规律不同。

图 2 典型海陆交互相含煤准层序的形成与海平面变化关系示意图(据邵龙义等,1999)[9]Fig.2 Schematic drawing of controls of sea level changes over typical paralic coal-bearing parasequence

1.4 海侵事件成煤

图 3 海侵事件成煤发生过程Fig.3 Form ing process of coal accumulation by trangressive event

李增学等 (1995)根据何起祥等 (1991)[10]突发性海侵观点提出了海侵事件成煤模式[3,11-12],产生背景是在华北陆表海盆地,存在广泛的海侵层 (灰岩)与煤层组合,且煤层与其底板呈现无沉积的间断,说明煤层在短时间内覆于水下。在此基础上,结合陆表海盆地特点 (盆地基底平坦,坡度小于0.001°)[11-14],总结出该理论模式主要内容:海相沉积与煤层的组合受海平面变化周期的控制,海侵开始之初,可能导致在原有暴露的土壤基础上发育泥炭沼泽(图 3);这种泥炭沼泽是在陆表海盆地海水退出一个时期后,由于暴露土壤化,或者海水退出不是十分彻底,而是使盆地处于一个浅水但不是一种典型水域的环境,这实际上是一种沼泽环境;由于这种环境持续相当长的时间,植物茁生蔓延,泥炭沼泽进一步发展;泥炭沼泽不同于大陆上的泥炭沼泽,时常受到海水的侵扰;后来发生突发型大规模海侵,终止了泥炭沼泽堆积,并使泥炭沼泽处于水下还原环境被保存。在层序地层格架中,海侵体系域的煤层位于体系域的底部,而海退成因的煤层则位于高水位体系域的顶部。可以说,煤层的发育都与海平面升降变化中的转折期有关,而海侵成煤成为陆表海盆地成煤的重要特色。在低级别海平面变化周期内,适合泥炭沼泽发育的持续时间相对较长,尽管海平面波动对泥炭堆积产生重要影响,但泥炭堆积得以较稳定进行且最终成煤。

1.5 不同体系域的成煤模式

低位体系域成煤认为低位体系域条件下煤层的形成可以出现在陆架边缘三角洲或下切谷充填沉积中[4-5,7],但厚度变化大且为侧向毗邻侵蚀河流的沼泽沉积。由于陆架边缘三角洲及其腹地沉积环境为高能不稳定状态,尽管沉积物路过面导致局部煤层的出现,但泥炭形成条件并不好。泥炭堆积似乎具有低水位体系域晚期的特征,此时高地和下切谷之间的差别因高地的地貌剥蚀和谷地河道充填共同作用而变小。不规则、不连续的煤层形成于低水位体系域的终止阶段,因而下伏于随之而来的海侵体系域的较厚且广泛分布的煤层和煤层间沉积物是比较普遍的。总的看来,低位体系域成煤实际上也是陆相成煤理论的应用。低位体系域成煤局限,且其与陆相成煤相邻且难以区分,因此关于低位体系域是否成煤仍然存在着一定的争议。

海侵体系域成煤模式[1-4]是指海侵发生是泥炭沼泽向陆地进积,靠近陆一侧地势较低处形成了适宜植物生长的泥炭沼泽,在被动大陆边缘坡折带处形成了海侵过程成煤,如果发生于陆表海盆地,则由于海侵发生迅速且时间段形成的煤层为海侵事件成煤[2-3],实际上,海侵体系域成煤是海侵成煤的一个层序地层学用语,包括了海侵过程成煤和海侵事件成煤,形成沉积序列是海侵序列覆盖于陆相沉积,海侵过程成煤和海侵体系域成煤的区别在于其煤层底板与煤层之间是否有沉积的间断[2-3]。

高位体系域成煤模式[1,4,7]则强调了水退后形成了泥炭沼泽,成煤作用实际上是水域泥炭沼泽的发育结果,煤层与其底板沉积列则表现为连续的沉积。泥炭沼泽发育结束 (煤层顶板底部)代表了一个沉积序列的结束,这也成为一个层序地层界面识别的重要标志。

2 不同聚煤模式的关系及其应用

2.1 不同聚煤模式的关系

聚煤作用的发生主要包括以下条件:①要有一定空间接受泥炭沼泽的堆积;②必须有足够的泥炭沼泽供给;③由构造引起的地形变化及其相对海平面能够为泥炭沼泽提供一定还原环境,使其能够保存下来。不同的聚煤盆地具有不同的煤沉积特点,而成煤理论的提出正是基于某一个成煤盆地的特点所总结出来,因此该成煤理论在解释同一盆地某一煤层具有良好的实用性,而在一套含煤岩系地层不同煤层进行解释时就不能局限某一成煤理论。

在层序形成的不同阶段,可能形成泥炭沼泽的阶段是成煤的首要条件,其后的沉积环境演化等将影响着煤化作用,那么从煤层形成原因来看陆相成煤理论、海侵过程成煤、海侵事件成煤、幕式成煤理论以及不同体系域成煤的成煤原理是一致的,因此不同成煤理论实际上是同一个原理的提升,只是在寻找有利成煤理论的时限和条件有所差别。本文中总结出了它们的差别,并指出煤层在不同成煤理论下的层序划分(见表 1)。以成煤模式的立论基础可划分成均变论的成煤理论和突变论的成煤理论,从海侵与海退来看,可以分出海退成煤 (相对海 (湖)平面下降)理论和海侵成煤 (相对海平面上升)理论,从成煤理论与不同体系域对应来看,可以划分出低水位体系域成煤、海侵体系域成煤理论和高水位体系域成煤理论。

从表 1可以看出,不同成煤模式成煤原理不同,形成时间差异,因此需要正确的理解与区分。陆相成煤强调的是湖体萎缩后或水退后产生了大量植物体发育,并最终形成大量泥炭沼泽的供给,形成这种条件要求必须是水体缓慢退却,且有植物的发育。因此,在陆相的断陷盆地与河流、冰川作用有关地带或滨海平原地区容易发生,形成的煤层厚,且连续性好,内陆湖盆成煤则含硫低,挥发分高,滨海平原则相反。海侵成煤是陆相成煤的发展,包括海侵过程成煤和海侵事件成煤,其形成背景不同,海侵类型不同,但二者煤层发育在海侵体系域,受海相层影响的煤层化学特征类似,海侵成煤具高的硫含量和低的硫同位素比。具有海相顶板煤层的煤岩显微组分并非与其他煤层不同,但煤岩组分的富集程度不同,尤其是在煤层剖面的上部,其煤岩结构中暗淡型煤岩类型较为丰富。地下水位的上升可由亚原地和异地的碎屑惰性体以及偶含腐泥煤的增长表现出来,而植物组织被破坏的程度通常与受海水影响的泥炭的pH值增高有关,因为这种泥炭比淡水泥炭更适合细菌的活动。受海水影响的煤层,其组织保存程度非常低就是证据,结果导致碎屑镜质组含量增长。幕式成煤是在海平面呈不同周期性变化寻找有利于泥炭沼泽聚集条件的基础上提出的,其理论根基也是建立在海侵过程成煤的基础上,且发展了海侵过程成煤,即把煤层根据幕式海侵分成了不同级的煤层,且煤层主要是在海侵体系域早期形成,其使用范围应与海侵过程成煤类似。因此,在进行含煤地层层序划分时,煤层的划分要考虑以下因素:第一,成煤理论的发生背景,尤其是盆地基底类型对成煤作用影响很大,因此盆地内部起伏较大或者属于斜坡型,其成煤作用可能属于均变论支撑的成煤理论,大型陆表海盆地容易形成以突变论为基础的海侵事件成煤模式。第二,煤层所属沉积地层背景研究,这也是判断煤层所属体系域的重要依据。如果煤层与下伏地层沉积呈现连续关系,则其成煤属于陆相成煤,煤层被划分到高位体系域或低位体系域,如果煤层与顶板沉积呈现海相沉积覆盖于陆相沉积之上,则表明煤层可被划分到海侵体系域,为海侵过程成煤或海侵事件成煤。第三,分析煤层的等时性。煤层等时性与成煤特征关系密切,海侵过程成煤在海侵方向上具有穿时性,煤层与其底板沉积呈现连续沉积,海侵事件成煤则具有等时性,煤层与其底板沉积呈现无沉积的间断,陆相成煤理论成煤具有部分等时性,煤层与其底板沉积表现为连续性。总之,同一个聚煤盆地中可能其成煤机理不同而划分到不同的层序中,要综合考虑每一煤层的形成背景、所属地层的沉积序列及其等时性才能正确地进行煤系地层的层序分析。

表 1 不同成煤理论特点Table 1 Characteristics of different coal-form ing theory

2.2 不同成煤理论在太原西山剖面层序划分中的应用

一个聚煤盆地的含煤地层往往含多层煤层,纵向上数量不等,横向上连续性差别较大,而在对煤层进行地球化学研究时可以发现不同煤层具有不同的地球化学特征,煤层在沉积序列中所处的位置差别较大,因此单独用某一个成煤理论是不能完全解释的,如华北地区晚古生代含煤地层具有海陆交互相沉积特点,在太原组底部出现了大量的灰岩压煤的交替出现现象,前人对之解释为海侵过程成煤[4]或者为海侵事件成煤[2-3],也有人用幕式成煤理论来分析不同级别海平面变化的成煤特征[5],并将这样的煤层划分到海侵体系域。现今,在低位体系域中有人也解释出灰岩压煤现象[15],总之,关于灰岩压煤现象解释很多,观点比较复杂,然而至今有两个问题悬而未决:第一,华北地区存在着某几层煤层与灰岩现象,全区分布可以对比,如山西地区晚石炭世顶部的 8#煤层与庙沟—毛儿沟灰岩组合,如用海侵事件成煤理论来解释,可以得到良好的解释效果,但是张鹏飞等 (2000)[6]通过地球化学手段研究发现煤层顶部的海相灰岩层属于海侵过程类型,非海侵事件类型,如果用海侵过程成煤来解释该现象,对于某几层广泛分布的该类组合有些牵强。第二,关于灰岩压煤体系域的划分仍然存在着争议,有些人将部分煤层划分为高位体系域,也有人将其划分到海侵体系域或低位体系域,如将晚石炭世顶部 8#煤层划分到高位体系域,代表了海平面下降产生了全华北大量的泥炭沼泽发育,其后的庙沟—毛儿沟期的海侵作用开始了大规模的海平面上升,但煤层分布比较广泛,按照高位体系域水退产生泥炭沼泽,很难想象如此大的泥炭沼泽在发育,而且在研究煤层与其顶板沉积之间发现存在着代表古土壤的铝土质沉积,说明煤层形成与其底板存在着间断,这与高位体系域成煤理论有所矛盾。如用低位体系域成煤来解释,则煤层应该是低位体系域形成的下切谷充填后产生了泥炭沼泽,其后的海侵产生灰岩直接覆盖在泥炭沼泽之上,但一般说来低位体系域形成下切河谷充填比较局限,用其解释分布比较局限的灰岩与煤层组合尚可,而对于大规模分布且全区能够进行对比的煤层与灰岩组合有所欠缺,且煤层形成与其下伏底板属于直接沉积的关系,并不能产生代表沉积间断的古土壤层(根土岩或铝质泥岩)。

含煤地层研究不能仅仅局限于某个成煤理论进行分析,因为在基准面旋回变化中泥炭沼泽发育局部背景不同,海平面 (水)上升、下降程度不同且剧烈变化不一样,现实工作中,如果单独采用某一成煤理论进行分析,容易忽略其他煤层在层序地层中的作用,因此要综合多方面影响因素采用多种成煤理论进行分析才能够进行层序地层学研究。太原西山晚古生代露头煤层有多层,本文中主要叙述分布较广、煤层较厚、具有一定层序界面意义的 2#,3#,6#, 7#,8#,11#煤层。通过煤化学研究发现[6],2#,3#煤层为河控浅水三角洲成煤,山西组煤层主要是由于海水退出本区后,三角洲沉积体系中分流间湾泥炭沼泽化形成,因此,2#,3#煤层可以作为一个层序顶界,同时这也被划到高位体系域,为水退成煤或陆相成煤模式。在太原组主要发育了 6#,7#,8#,11#共 4个较稳定的煤层,根据其地球化学特征[17]可以发现其元素含量与盆内形成有关,也就是说这 4个煤层应该属于海侵范围内,应该属于海侵成煤。其中,11#煤层分布局限,在整个华北地区对比性不强,只有河北地区、山东地区能够对比,张鹏飞等[6]认为 11#煤层与其上覆灰岩逐渐过渡,属于连续沉积,这些表明了 11#煤层成煤模式为海侵过程成煤,应该划分到海侵体系域,煤层底板应该作为一个三级层序界面(层序 1与层序 2),这也与当时华北地区沉积古地理有关,海水由东北地势低洼处缓慢侵入腹地,由北向南散开,煤层与海侵逐渐向陆逐步侵入。8#煤层则在整个华北地区具有明显的全区对比性,从 8#煤层地化特征分析来看[6],该煤层明显受到海水影响,煤层古盐度比其顶板灰岩盐度还要高[4],其底板与下伏沉积物之间表现为暴露沉积,表明在泥炭沼泽发育期,海水经常滋扰盆地内部,且进入盆地后海水由于海退发生了沉积,致使 8#煤层盐度增加,及至后期突发型海侵终止了泥炭沼泽发育,使泥炭沼泽在深水条件下发生煤化作用,因此可以认为 8#煤层为海侵事件成煤模式,该煤层应该划分海侵体系域。7#煤层在华北中部地区能够广泛对比,向南则变薄直至尖灭,这些反映出该煤层也是海侵形成,但是关于其形成机制是事件成煤还是过程成煤则需要进一步探讨,7#煤层古盐度分析发现其盐度低于其顶板[4],表明 7#煤层应该形成于半咸水地带,其底板为典型的泻湖沉积,与煤层形成环境呈现过渡性关系,这表明 7#煤层应该不属于海侵事件沉积,应该为海侵过程沉积,推测为滨海向陆一侧地势低洼处发育泥炭沼泽,该低洼处范围广泛,包括华北中北的山西、河北等地,为大面积分布泻湖沉积。6#煤层与 7#煤层类似,属于海侵过程成煤。通过以上方法,经过研究发现,利用多种成煤理论来解释基准面变化在煤层形成中控制,结合其他的层序分析界面,可将该区地层划分出 8个层序,其中,陆表海充填层序 5个,陆相层序 3个(图 4)。层序 1顶界为 11#煤层底界,其海侵体系域为半沟灰岩下的潮坪沉积及其残积相,且 3层半沟灰岩夹多层煤线,为海侵过程成煤组合,煤层成为更高级别的层序划分边界;层序2顶界为 8#煤层底界,其海侵体系域为吴家峪灰岩与 11#煤层组合,为海侵过程成煤组合;层序 3顶界为 7#煤层底界,其海侵体系域为庙沟灰岩与 8#煤层组合,为全区最大的海侵事件沉积;层序 4顶界为6#煤层底界,其海侵体系域为斜道灰岩与 7#煤层组合,为较大规模的海侵过程成煤;层序 5为骆驼脖子砂岩底界,其海侵体系域为东大窑灰岩与 6#煤层组合,为海侵过程成煤。以上 5个层序均为二元结构,每个体系域内部其他煤层分布局限,且厚度较薄,可以相应解释出海侵过程成煤、海侵事件成煤以及陆相成煤,而对于海侵体系域内部解释出的海侵煤层可以利用幕式成煤理论来分析。这样所提出的层序划分不但兼顾了一般层序界面的划分,同时也考虑了煤层在层序划分中的作用,这样能够解释出基准面旋回在沉积序列演化中的作用。

图 4 太原西山晚古生代含煤层序地层划分Fig.4 Coal strata sequence division of Neopaleozoic of Xishan in Ta iyuan

3 结 论

(1)传统的陆相成煤所解释的煤层划分到高水位体系域顶部。海侵过程成煤和海侵事件成煤理论所解释的煤层被划分到海侵体系域,但其成煤原理有所差别。幕式成煤理论是在层序地层学理论基础上发展而来,其解释的煤层将划分到不同级别的海平面海侵旋回早期,低位体系域成煤理论则认为下切河谷充填末期泥炭沼泽化,一般煤层划分到低位体系域顶部。

(2)不同成煤理论因立论背景、盆地类型等不同所成煤层有所差异,进行层序地层解释也有所不同。陆相成煤为陆相盆地萎缩或滨海地区海退末期形成,所成煤层应划分到三级层序顶界;海侵过程成煤为滨海海侵造成泥炭沼泽向陆进积,发生于被动大陆盆地边缘、陆表海盆地内起伏较大之处,所成煤层具有穿时性;幕式成煤理论是海侵过程成煤理论的新发展,将不同煤层划分到不同级别的层序地层单元之中,用以表示海侵过程。海侵事件成煤则是在大型陆表海盆地发生,用以表示海水突发性造成的煤层及其顶板出现无沉积间断,煤层一般为三级层序界面。

(3)不同成煤理论的分析应该综合起来进行研究,并且须综合考虑煤层在层序地层划分中的作用,在此思路上可以将华北地区太原西山含煤层沉积划分为 8个3级层序,陆表海层序共 5个,且为二元结构。这样所提出的层序划分不但兼顾了一般层序界面的划分,同时也考虑了煤层在层序划分中的作用,这样能够解释出基准面旋回在沉积序列演化中的作用。

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(编辑 修荣荣)

Sequence division of coal strata based on different coal-accumulation theory

LÜDa-wei1,2,L I Zeng-xue1,2,WEIJiu-chuan2,L IU Hai-yan1,2,WU Li-rong3
(1.Key Laboratory of DepositionalM ineralization&Sedim entary M ineral(SDUST),Shandong University of Science and Technology,Q ingdao266510,China; 2.College of Geo-Info rm ation Science and Engineering,Shandong University of Science and Technology, Q ingdao266510,China; 3.College of Natural Resource and Environm ent Engineering,Shandong University of Science and Technology, Q ingdao266510,China)

In order tomake clear the application of coal seam in the sequence division of coal bearing formation,five coal accumulation theories including coal accumulation of continental facies,coal accumulation of transgressive process,coal accumulation of transgressive event,episodic coal accumulation and coal accumulation of different system were analyzed.The theoretical foundation,coal accumulation characteristics,the causes of coal seam and the occurrence background of different theorieswere analyzed and the sequence division theorywas summarized by the methods of sedi mentology,coal geology,paleontology and geochemistry.The results show that different coal accumulation theories should be integrated.Considering the actions of coal seam in the sequence stratum division,the sedi mentation division with coal seam in Xishan,Taiyuan ofNorth China should be divided into eight three-grade sequences,and the sedimentation sequence of continental sea should be divided into five three-grade sequenceswith dualistic structure.

stratigraphy;stratigraphic sequence;coal accumulation of continental facies;coal accumulation of transgressive process;coal accumulation of transgressive event;episodic coal accumulation

P 62

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2010.04.009

1673-5005(2010)04-0049-08

2009-12-15

国家自然科学基金项目(40872100);山东省自然科学基金(Y2000E07);山东省高校沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室(山东科技大学)开放基金(DMS M200801)

吕大炜(1980-),男(汉族),山东烟台人,讲师,博士,主要从事层序地层及煤地质学研究。