巴基斯坦查玛郎盆地Toi组沉积体系分析

王瑞辉 黄绍博 马小东 彭晓梦

【摘 要】巴基斯坦查玛郎盆地是巴基斯坦规模最大优质煤的聚煤盆地。其煤炭资源被广泛应用于国内电力能源行业。为指导查玛郎盆地煤炭资源勘探开发，有必要对查玛郎盆地Toi组沉积体系进行分析。通过对野外露头及钻井资料分析研究，结果表明：查玛郎盆地研究区Toi组沉积体系属于三角洲沉积体系，主要为由分支流河道、分流间湾和沼泽等成因相构成的三角洲平原成因相组合。

【关键词】巴基斯坦查玛郎盆地 Toi组 沉积体系 成因相组合

1区域地质背景

Chamalang盆地位于巴基斯坦俾路支省东部苏莱曼山脉的苏莱曼褶皱和冲断带上（图1-1）。苏莱曼山脉是个宽阔（>300km）而平缓（<1°）的褶皱和仍在活跃的冲断带。它是由沿査曼断层的左侧向平移运动和沿印度亚大陆西部终点的向南冲断运动所造成的扭压作用而发育成的构造带。苏莱曼褶皱和冲断带从强调构造的意义方面，从南部到北部可划分为（图1-1B）：（1）晚渐新世到全新世的磨拉石沉积；（2）二叠纪到始新世的深海地层、浅海陆棚到陆上三角洲沉积；（3）晚始新世到早渐新世科夹克弗莱希组（Khojak Flysch）及下伏的佐伯（Zhob）谷 （穆斯林堡Muslimbagh）蛇绿岩。[1]

图1-1苏莱曼褶皱冲断带位置（A）及简化构造图（B） 图1-2查玛郎盆地区域地质图

研究区位于盆地西北部（图1-2），主要成煤地层为早始新世中期的Ghazij群的Toi组（图1-2）。Toi组下部与Shaheed Ghat组整合接触，上部与Kingri组不整合接触（图1-3）。研究区Toi组由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩和煤构成，厚度超过500m。受构造挤压作用影响，Toi组地层由西北向东南发生不同程度的倾斜，最大倾角为75°

2沉积体系分析

研究区Toi组沉积体系属于三角洲沉积体系，为由分支流河道、分流间湾和沼泽等成因相构成的三角洲平原成因相组合。

2.1分支流河道相和天然堤相

分支流河道相和天然堤相作为三角洲平原相的河流沉积部分，在识别标志和岩相组合上具有很好的统一性。在识别标志上，具有典型的河流沉积的二元结构和旋回的多阶性。在岩相组合上，主要是具交错层理和水平层理的细砂岩、粉砂岩、砂泥互层以及泥岩呈规律性的组合。

图2-1河流沉积相

（①槽状交错层理②板状交错层理③楔状交错层理④水平层理）

三角洲平原河流沉积的二元结构表现在：由下部较粗成分的分流河道相过渡到上部较细成分的天然堤相。三角洲平原河流沉积的旋回的多阶性表现在：在同一垂向沉积序列中分流河道相和天然堤相依次重复出现（图2-1）。

分流河道相沉积，岩石为细砂岩、粉砂岩，垂向序列向上由粗变细；具有侧向加积的特征；沉积构造具有规律递变性，即：从下向上依次为槽状交错层理、板状交错层理和楔状交错层理（图2-1）。分流河道相沉积反应了较强的水动力沉积环境。天然堤相沉积，岩石为具水平层理的泥质粉砂岩、粉砂岩以及泥岩，泥质粉砂岩与泥岩互层沉积。

2.2分流间湾相

分流间湾相处于相邻的两个分支流河道相之间，被天然堤相围限。该沉积相在洪泛期发育越岸细粒沉积。该沉积相主要以夹介壳化石碎屑的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和大套泥岩沉积为标志。相对于分支流河道沉积相的较强水动力沉积，分流间湾相则为水动力很弱的沉积相。分支流间湾沉积相沉积物为细粒沉积，沉积物无明显层理，常见生物扰动构造和介壳化石。

2.3沼泽相

沼泽相多发育于分流河道间洼地，是由洪泛期洪水带来的碎屑物质淤积而成的封闭环境。当沼泽中的植物大量繁殖，发生泥炭堆积，沼泽逐步泥炭化，这是成煤前提条件。沼泽相是三角洲平原相的主要成煤相，是该区Toi组找煤的目标沉积相。该沉积相由大套泥岩、薄层粉砂岩、泥质粉砂岩、煤、煤层顶底板页岩构成。泥岩包括灰色泥岩、灰绿色泥岩、棕褐色泥岩和灰黑色炭质泥岩；煤层夹于泥岩中间。

该区Toi组沼泽相煤层厚度很薄，野外露头显示最厚煤层为0.3m，钻井岩心编录最厚煤层为0.16m，大部分煤层厚度小于0.1m。受到后期强烈的构造挤压运动，煤层厚度不稳定，煤层多出现弯曲、分叉、尖灭，薄煤层出现与泥岩混杂、甚至消失的现象。

3 古水流方向分析

古水流分析的研究目的是识别、描述和解释过去的水流形式，从中获取河流流动方向的信息。

板状交错层理是研究古水流重要的指向构造。板状交错层理是流水成因的层内沉积构造，其前积纹层的最大倾斜方向代表古水流的方向[2]。研究区Toi组形成时期古水流方向大致沿研究区砂体走，由北东向流向南西。

4 聚煤环境对聚煤作用的影响

Toi组沉积前期阶段，盆地沉积中心主要在西北部低洼区，该区域河道间洼地常因洪水期带来的碎屑物质淤积而发生沼泽化，并发生泥炭堆积。泥炭沼泽的发育是聚煤作用得以发生的基本条件，泥炭沼泽的堆积与保存受到水位和水深的控制。当水位降低时，上层泥炭就发生降解，长时间的干旱可以使泥炭完全毁坏。如果泥炭堆积速度跟不上水位上升速度，沼泽就会被淹没。

西北部三角洲平原相地势较低，区域内沼泽较发育，沼泽面积较大、连续性较好且具较大的水深。较大面积的沼泽为泥炭的形成提供了较为充足的物源，并且较深的沼泽可以减少因水位下降而带来的泥炭降解，使沉积到沼泽底部的植物残体得到较好的保存，从而为泥炭的形成和保存提供了有利的空间。东北部三角洲平原相相较于西北部三角洲平原相地势较高，沼泽面积较小、连续性较差、且深度较小，在泥炭物源供给、形成和保存条件上均较差。因此研究区西北部三角洲平原相形成的煤层（图3-1b）较东北部三角洲平原相（图3-1a）好。随着沉积中心的东南向偏移，泥炭堆积也随之向东南偏移，但由于査玛朗盆地总体地势的抬升，Toi组沉积中后期沼泽相在面积、连续性与垂深上较与早期北部沼泽相都变差。泥炭在形成、保存等条件上均变差，以至于在Toi组沉积中后期没有形成好的泥炭堆积。

参考文献：

[1]Ishtiaq A.K.Jadoon Robert ，D.Lawrence，Robert J.Lillie.喜马拉雅山脉西南部、巴基斯坦活动苏莱曼褶皱冲断带的地震数据、几何形态、构造演变与缩短现象[J].AAPG，1994，78/5（5），758-774.

[2]焦养泉，吴立群，荣辉.聚煤盆地沉积学[M].武汉：中国地质大学出版社，2015：213-215.