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贵州省乐平世层序–古地理及聚煤规律

2021-03-30邵龙义华芳辉易同生郭立君王学天

煤田地质与勘探 2021年1期
关键词:乐平石灰岩沉积

邵龙义,华芳辉,易同生,郭立君,3,王学天,

贵州省乐平世层序–古地理及聚煤规律

邵龙义1,华芳辉1,易同生2,郭立君1,3,王学天1,

(1. 中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院,北京 100083;2. 贵州省煤田地质局,贵州 贵阳 550008;3. 天津市地质调查研究院,天津 300191)

利用露头剖面及钻孔资料对贵州省乐平统(上二叠统)含煤岩系层序–古地理及聚煤规律进行研究。根据海相标志层向陆地方向延伸范围所反映的海平面规律,将贵州省乐平统划分为3个三级复合层序(CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ)和相应的低位、海侵及高位层序组,层序CSⅠ相当于龙潭组下段中下部,层序CSⅡ相当于龙潭组下段上部及龙潭组上段下部,层序CSⅢ相当于龙潭组上段上部及长兴组。通过分析地层厚度、石灰岩含量、砂泥比、煤层厚度等参数变化规律,恢复3个层序的岩相古地理。贵州省乐平世海侵方向均来自研究区东部,物源来自西部的康滇高地,贵州省地区乐平统自西向东发育有陆相冲积平原、过渡相三角洲及潮坪–潟湖、海相碳酸盐台地以及深水盆地等古地理单元,总体上贵州省乐平世经历了CSⅠ的海侵、CSⅡ的海退及CSⅢ的持续海侵过程,在贵州西部地区,各古地理单元总体上有CSⅠ向陆、CSⅡ向海、CSⅢ又持续向陆的迁移规律。聚煤作用以CSⅢ最强,CSⅡ次之,CSⅠ较差。聚煤中心分布在过渡相三角洲平原及潮坪古地理单元,且有随区域性的海侵海退而迁移。CSⅠ的聚煤中心主要分布在发耳和纳雍地区,CSⅡ的聚煤中心主要分布在黔西南普安—六盘水及织金一带,CSⅢ的聚煤中心主要分布在六盘水、盘县及织金地区。这些聚煤规律分析结果可为煤炭及煤层气资源的勘探开发提供理论支持。

贵州省;乐平统;古地理;层序地层;聚煤规律

贵州省赋存丰富的煤炭资源[1-2],素有“西南煤海”之誉[3]。近年来,随着我国煤层气产业的发展,云贵川渝地区成为煤层气勘探开发的热点地区[4-7],此外煤地下气化技术的发展,也为贵州省煤炭综合开发利用提供了新的思路[8]。沉积环境控制着煤层厚度、煤质及稳定性[9-11],同时也影响着煤层气的生气潜力及保存条件[12-13],尤其是多煤层含煤岩系的层序地层格架对聚煤规律及煤层气成藏具有显著的控制作用[14]。目前,层序地层学在煤及煤层气资源勘探开发中得到了广泛的应用[15-18]。前人对华南、西南等地区进行了层序地层、岩相古地理和聚煤规律等方面的大量研究[16,19-26],提出了层序地层格架下的古地理演化规律。贵州省西部地区海陆过渡相含煤岩系广泛发育,煤层厚度相对较大,海相标志层发育、有利于煤岩层对比,是研究古地理演化及聚煤规律的有利场所。前人虽然对西南乃至华南地区乐平世(晚二叠世)层序–古地理进行研究[16,20],但是单独针对贵州省的乐平世层序地层格架下的古地理演化以及聚煤规律研究相对较少见到[26]。

笔者以露头剖面及钻孔岩心剖面为基础,对贵州省乐平统进行层序地层分析,并对各层序的岩相古地理及聚煤规律进行研究,分析层序地层格架下的聚煤中心分布及迁移规律,以期为煤炭及煤层气资源的勘探开发提供理论支持。

1 区域地质背景

贵州省大地构造位置处于扬子板块的西部,就整个扬子板块而言,是一个相对稳定的大地构造单元,其基底褶皱作用发生于新元古代早期,形成轴向东西向的复式隆起褶皱,后期推覆构造和韧性脆性剪切变形导致褶皱更加复杂[27-28],震旦系–中三叠统盖层褶皱继承性较为明显,贵州省乐平世更是继承了这一格局(图1),即黔中断裂(纳雍—瓮安断裂)以北为隆起区,以南为坳陷区,此外,乐平世发育的区域性同沉积断裂对含煤地层发育规律起控制作用[29]。

瓜德鲁普世早期扬子板块主要为碳酸盐台地陆表海环境,随后受地幔柱活动影响,地表逐渐抬升,至瓜德鲁普世晚期伴随卡匹敦期全球性的海退,使得一些地区遭受暴露剥蚀,形成残积平原及溶蚀地貌[30-31],随后峨眉山玄武岩大规模喷溢,向东波及至黔西地区,与茅口组石灰岩共同组成乐平统含煤岩系沉积基底,同沉积构造主要仍受到峨眉山地幔柱隆起的影响,表现为西高东低的古构造格局,西部康滇高地为主要的物源区[32-34]。

贵州乐平统含煤地层可划分为3个组,自下而上分别为峨眉山玄武岩组、龙潭组(陆相宣威组中、下段或海相吴家坪组)和长兴组(陆相宣威组上段或汪家寨组)[20,34]。峨眉山玄武岩组主要发育玄武岩、火山角砾岩和凝灰岩等,局部地区有海相夹层,主要分布在织金以西,向东逐渐尖灭。龙潭组不整合于峨眉山组玄武岩或茅口组石灰岩风化面之上,顶界为C7煤层之顶,地层整体厚度NW薄、SE厚,向东部至遵义–贵阳一线以东,过渡为以石灰岩为主的吴家坪组相区,威宁以西逐渐变为以碎屑岩为主的宣威组相区,反映了由西向东由陆到海的沉积格局(图1)。长兴组整合于龙潭组之上,基本继承了龙潭组古地理格局,亦具有北薄南厚的特征,顶界为早三叠世飞仙关组灰绿色粉砂岩或泥岩之底,横向上仁怀–贵阳–紫云一线以东几乎全部为深灰色石灰岩,中部安顺–水城一带下段以粉砂岩、砂质泥岩为主夹菱铁岩薄层,上部为中厚层石灰岩夹3~5 m厚粉砂质泥岩,向西石灰岩变薄而粉砂岩和泥岩相应增厚,赫章–威宁一线以西主要发育黄绿、灰黄色粉砂岩夹粗砂岩薄层和菱铁岩薄层,顶部常有1~2层的高岭石黏土岩薄层。

图1 贵州省大地构造位置[27]及煤田划分[26]

2 含煤岩系层序地层格架

前人利用露头及钻孔数据,对以云南省、贵州省、四川省及重庆市为主的西南地区乐平世含煤岩系层序地层格架进行过系统研究[16,20]。特别是在贵州西部,根据含煤岩系底部区域不整合面、下切谷砂体底部冲刷面、沉积相转换面、古土壤层、煤层及二叠–三叠系界线等关键层序界面特征,识别出4个三级层序界面(自下而上依次为SB1、SB2、SB3及SB4)[22,35]。SB1为瓜德鲁普统与乐平统界限,在贵州省东部表现为龙潭组与茅口组石灰岩风化面;西部则为峨眉山玄武岩的风化壳沉积;SB2和SB3包括下切谷底部冲刷面、古土壤层及沉积相转换面;SB4为二叠–三叠系界线,在贵州省东部表现为与上覆夜郎组灰绿色碳酸盐岩及泥岩整合接触,在西部表现为与上覆飞仙关组灰绿色粉砂质泥岩和白云岩整合接触。

海相石灰岩标志层向陆延伸范围反映了海侵范围,向陆延伸最远的海相标志层可代表最大海泛时期沉积,其底面为最大海泛面,黔西地区根据12~ 17层海相标志层的横向展布特征可在研究区内划分出12~17个四级层序[22,34]。根据四级层序的叠置样式(进积、加积、退积)或四级最大海泛面对应的滨岸线迁移特征可进一步划分为低位层序组(LSS)、海侵层序组(TSS)和高位层序组(HSS),分别对应三级层序体系域,反映了三级海平面的变化过程。据此自下而上可划分出三级复合层序CSⅠ、CSⅡ及CSⅢ,对应4个三级层序界面(图2)。

区域性高频海平面变化的周期性反映了米兰科维奇天文旋回对短期海平面变化的影响,Wang Xuetian等[34]通过对层序地层格架与海平面变化相关的天文尺度进行比对,并结合火山灰锆石U-Pb年龄,将3个三级复合层序(CSⅠ、CSⅡ及CSⅢ)持续时间分别约束在2.06、1.96及2.74 Ma,与1~10 Ma[36]或0.5~3.0 Ma[37]三级层序的持续时间一致,因此,确定所划分的3个三级复合层序为三级层序。

CSⅠ相当于龙潭组下段中下部(258.8~ 256.7 Ma,大约持续2.06 Ma[34]),由茅口组石灰岩风化面或玄武岩风化壳至K10之顶,主要发育TSS及HSS,厚度60~80 m。TSS的底部为铝土质泥岩或凝灰岩的残积平原沉积,其上发育龙潭组最底部煤层C35,该煤层仅古风化面低洼处可见。随后受持续的海侵作用,贵州省西部可见K13、K12及K11标志层石灰岩,夹局部薄煤层,纳雍、织金以西以泥岩、粉砂质泥岩或炭质泥岩为主。进入HSS后,海水逐渐退却,中东部形成标志层K10及C29煤,西部以细砂岩、粉砂岩为主(图3)。

CSⅡ相当于龙潭组下段上部和龙潭组上段中下部(256.7~254.7 Ma,大约持续1.96 Ma[34]),由K10顶部至C16之顶,普遍发育LSS、TSS及HSS,厚度为60~100 m。该层序的LSS在贵州西部为泥岩、粉砂岩及细砂岩,砂岩中可见冲刷面及大型槽状及板状交错层理,在贵阳、遵义以东主要发育石灰岩及厚度小且不连续的煤层。HSS的海侵作用形成了贵州西部的标志层K9及C28煤层,之后,海侵持续加大,几乎波及整个贵州西部地区,形成了K8、K7-2、K7-1石灰岩标志层及C23煤层。进入HSS之后,海平面上升减缓至逐渐下降,陆相沉积向东推移,织金、纳雍一带主要为砂泥薄互层,至遵义–贵阳一线岩性转变为以泥岩及泥灰岩为主,再向东则相变为石灰岩为主的沉积(图3)。

图2 黔西地区海相层分布范围与层序划分(据文献[22,34],有修改)

CSⅢ相当于龙潭组上段上部及长兴组(254.7~ 251.9 Ma,大约持续2.74 Ma[34]),由C16顶部至乐平统之顶,发育完整的LSS、TSS及HSS,厚度150~ 200 m。乐平世中晚期海侵作用向西持续加强,贵阳、遵义以东地区整个层序组均以石灰岩及深水硅质灰岩为主。该层序的LSS在黔西地区发育细砂岩及伴生的底部冲刷面,上覆粉砂岩、泥岩及煤层沉积。在TSS海平面持续向西推进,形成K5、K4石灰岩标志层及C7煤层,中西部发育粉砂岩、泥岩及粉砂质泥岩互层。进入HSS后,海平面上升减缓,海相沉积几乎波及整个贵州西部,形成K3-2、K3-1、K2、K1石灰岩标志层,夹砂泥薄互层(图3)。

3 岩相古地理分析

3.1 方法

本次岩相古地理编图遵循冯增昭[38]的单因素分析综合作图法,对贵州省揭露乐平世地层较全的典型露头及钻孔剖面数据进行分析,筛选出共计45个数据点作为岩相古地理分析的基础(图4),需要说明的是大部分钻孔分布于贵州西部,在贵州东部地区以石灰岩为主,沉积相比较稳定,尽管该区钻孔偏少,但是依据少量露头资料也能控制沉积相的变化规律。分别统计出各层序每一剖面的地层厚度、泥岩厚度、石灰岩+硅质岩厚度以及煤层总厚度,并分别计算出每一剖面点的砂(砂岩+砾岩)泥(泥岩+粉砂岩)比和石灰岩含量,在统计分析的基础上,绘制各类等值线图。地层厚度等值线图反映了沉积期盆地的沉降中心、隆起和凹陷的分布及盆地大致轮廓;砂泥比等值线图反映了骨架砂体如河道、分流河道、河口坝、潮道的分布,是划分相带和相区的主要依据;石灰岩厚度占比反映海侵方向及海侵影响范围。最后以砂泥比等值线为基础,参考其他各单因素等值线图,通过综合地质分析,绘制出各层序岩相古地理图。表1给出各古地理单元的划分定量依据,这些定量数据界限主要是结合区域沉积相及层序地层对比图反映的岩性变化规律,参考前人相关研究结果[3,9,20]划定。此外,贵州东部及南部紫云裂陷槽附近的生物礁相带的分布主要参考前人的古地理分析成果[3,39],贵州东部江南古陆依据文献[41]。

表1 岩相古地理单元确定依据

3.2 乐平世层序地层—岩相古地理

3.2.1 CSⅠ岩相古地理

CSⅠ地层厚度一般在0~130 m,在贵州西部,受黔北隆起及东侧江南古陆影响[38],整体具有北薄南厚、东薄西厚的特征,最厚处出现在六枝–安顺一带,可达100 m以上(图4a)。石灰岩含量呈现出NW向SE逐渐增加的特征,表明海侵方向来自东南,在贵阳以东、安顺–兴仁以南地区该层序基本以石灰岩为主,紫云往南地区,在乐平世一直存在一个深水槽盆环境,岩性以硅质岩和细碎屑岩为主(图4b)。砂泥比值为0~1,平面上砂泥比值具有西高东低的特征,最大值出现在威宁及盘县一带,最低值出现在贵阳以东以及安顺–兴仁以南地区,贵州东南部地区砂泥比基本为0(图4c)。煤层厚度变化在0~10 m,平均3.1 m,主要分布在贵阳、紫云以西,发育2个聚煤中心,分别为发耳和纳雍地区,其中发耳地区煤层总厚度可达10 m,向东、西逐渐递减,反映出沼泽环境发育位置(图4d)。

图4 贵州省乐平世CSⅠ岩性单因素等值线及岩相古地理(江南古陆范围据王鸿祯[40],紫云-罗甸裂陷据梅冥相[24],下同)

结合地层厚度、石灰岩含量、煤层厚度以及砂泥比等值线变化特征,对CSⅠ岩相古地理进行恢复。CSⅠ在贵州省东部发育碳酸盐台地相,向西过渡为潮坪–潟湖沉积,至织金、六枝以西,砂泥比值升高,沉积环境转变为三角洲平原沉积,西部盘县一带砂岩含量较高,为分流河道沉积,成煤沼泽主要发育在三角洲地区。此外,紫云以南的南盘江盆地主要以深水沉积的硅质灰岩为主(图4d)。

3.2.2 CSⅡ岩相古地理

CSⅡ地层厚度变化范围在30~160 m,整体仍表现出东北薄西南厚的特征,江南古陆大部已被海水覆盖,仅留北侧小部分[16]。地层厚度最大值出现西南地区盘县一带,最小值在黔北花秋,反映出沉降中心位于贵州省西南地区(图5a)。地层石灰岩含量整体变化呈现出SE高NW低的特征,贵阳、贵定以南石灰岩质量分数达到90%以上,西部纳雍、大方以西地区基本为0(图5b)。砂泥比值在0~1.4变化,相较于CSⅠ略有提升,整体具有西高东低的特征,最大值出现在黔西北威宁附近,贵阳以东基本为0(图5c)。煤层厚度具有西薄东厚的特点,变化范围在0~16 m,平均7.2 m,聚煤中心位于黔西南普安–六盘水以及织金一带,贵定东部广大地区仍旧无煤层发育,表明成煤沼泽发育范围有所扩大,但仍旧分布于黔西地区(图5d)。

CSⅡ时期贵阳以南仍以碳酸盐台地沉积为主,海相沉积略向东迁移,潮坪–潟湖环境主要分布在遵义–安顺–兴义的狭长地带,向西过渡为三角洲平原沉积,至毕节–威宁一线以西,砂泥比显著升高,沉积环境转变为陆相冲积平原,成煤沼泽主要发育在三角洲及潮坪–潟湖地区(图5d)。

图5 贵州省乐平世CSⅡ岩性单因素等值线及岩相古地理

3.2.3 CSⅢ岩相古地理

CSⅢ地层厚度变化范围在60~260 m,平均150 m,相对于CSⅠ、CSⅡ地层厚度有所增加,此时江南古陆已全部被海水覆盖,转为水下隆起。地层厚度整体具有南厚北薄的特征,最高值出现在六枝、安顺一带,最小值出现在贵州北部花秋,沉降中心变化不大(图6a)。石灰岩质量分数在0~100%之间变化,平面变化仍具有SE高NW低的特征,六盘水以西石灰岩质量分数基本为0(图6b)。砂泥比在0~0.9之间变化,整体偏小,自NW向SE逐渐降低,最高值出现在威宁以西,贵阳以东地区砂泥比基本为0(图6c)。煤层厚度变化在0~26 m,平均11.5 m,相对于CSⅡ、CSⅠ厚度有所增加,整体依旧具有西薄东厚的分布特征,发育3个聚煤中心,分别位于六盘水、盘县及织金地区,成煤沼泽发育范围进一步扩大(图6d)。

CSⅢ时期贵州省东部仍发育碳酸盐台地厚层石灰岩,海相沉积环境向西推移至安顺–兴义一线,过渡相沉积环境潮坪–潟湖环境向西扩展至毕节、织金一线,相应的三角洲沉积环境收缩至赫章–纳雍以西,陆相沉积环境在CSⅢ时期已基本消失,成煤沼泽主要发育在三角洲平原及潮坪–潟湖地区(图6d)。

图6 贵州省乐平世CSⅢ岩性单因素等值线及岩相古地理

3.2.4 乐平世岩相古地理

乐平统总厚度为100~450 m,受黔北隆起影响,具有北薄南厚的特征,沉积中心位于六枝–安顺一带(图7a)。石灰岩含量由西南向北西、北东方向逐渐减少,反映海侵主要来自贵州省东南部(图7b),贵定–都匀以南基本以石灰岩为主,紫云以南发育深水槽盆环境。砂泥比平面上西高东低,最高值出现在威宁–发耳以西地区(图7c)。瓜德鲁普世–乐平世之交的东吴运动造就了贵州省西高东低、西北高东南低的平缓古地理格局,总体上来说,乐平世海水自东南向西北进入,贵州西部为河流–三角洲和潮坪为代表的滨海平原,贵州东部为浅海碳酸盐台地,贵州南部紫云一带往南为深水裂陷槽环境,古地理格局有自西向东由陆相–过渡相–海相的展布规律(图7d),煤层厚度0~50 m,总体上厚煤层分布于上三角洲平原古地理单元上,聚煤中心在普安–纳雍一带,该带煤层厚度在30 m以上,最厚达50 m。

图7 贵州省乐平统含煤岩系岩相古地理单因素等值线

4 聚煤规律分析

贵州省煤层主要分布于遵义–贵州–紫云以西的黔西地区,整体具有明显的东西分带特征,自西向东煤层厚度呈现低–高–低的变化。古构造活动条件与沉积环境的有利配合是形成煤层的必要条件。黔西地区的过渡相沉积环境为煤层的聚集提供了合适的可容空间,加之当时温暖潮湿的古气候[20],古植物大量生长,为泥炭的聚集提供了丰富的物质基础,因此,乐平统聚煤作用大规模发生。

CSⅠ煤层主要分布于潮坪–潟湖及三角洲古地理单元(表2),主要分布在遵义–贵阳–兴仁一线以西的贵州西部地区,发育2个聚煤中心,分别为发耳和纳雍地区,煤层厚度都大于6 m,其中,发耳地区煤层总厚度可达10 m以上。

CSⅡ煤层主要分布于冲积平原、三角洲平原及潮坪–潟湖古地理单元(表2),发育2个聚煤中心,分别位于黔西南普安–六盘水及织金一带,其煤层厚度都大于6 m,最厚达10 m以上。

CSⅢ煤层主要分布于三角洲平原及潮坪–潟湖古地理单元(表2),煤层分布范围向西部迁移至遵义–贵阳–兴仁以西,发育3个聚煤中心,分别位于六盘水、盘县及织金地区,成煤沼泽发育范围进一步扩大,煤层累计厚度可达16 m以上,其中六盘水一带可达24 m。

乐平统煤层总厚度0~50 m,总体上厚煤层分布于上三角洲平原古地理单元上,聚煤中心在普安–纳雍一带,该带煤层厚度在30 m以上,最厚达50 m。

从上述乐平统东西向层序格架及3个层序古地理图可以分析,伴随每一次海平面的抬升与下降,以及每次海侵规模的逐渐增大,沉积环境在空间上的配置不断向陆地迁移,从而有利的成煤环境也不断向西迁移。其中,以三角洲平原聚煤最好,潟湖–潮坪聚煤次之,河流聚煤则较差(表2)。CSⅠ的聚煤中心主要分布在发耳和纳雍地区,CSⅡ的聚煤中心主要分布在黔西南普安–六盘水及织金一带,CSⅢ的聚煤中心主要分布在六盘水、盘县及织金地区。

表2 各层序古地理单元及对应煤层厚度

注:表中0.10~10.79/3.10表示最小~最大/平均值,其他同。

5 结论

a.贵州省乐平世含煤地层可划分为3个三级复合层序和相应的低位、海侵及高位层序组。CSⅠ相当于龙潭组下段中下部,底界为瓜德鲁普统与乐平统界线,顶界为K10石灰岩标志层顶部或相对应层位,CSⅡ相当于龙潭组下段中上部,顶界为C16煤层,CSⅢ相当于龙潭组上段及长兴组,顶界为二叠–三叠系界线。

b.贵州省乐平世含煤地层3个层序古地理发育特征反映出海侵自西向东脉动推进、东深西浅的沉积格局,物源主要为西侧的康滇古陆,沉积相单元自西向东依次为陆相冲积平原–过渡相三角洲及潟湖–潮坪–海相碳酸盐台地及深水盆地。在贵州西部地区,各古地理单元总体上有CSⅠ向陆、CSⅡ向海、CSⅢ又持续向陆的迁移规律。

c. 贵州省乐平世CSⅢ聚煤作用最强,CSⅡ次之,CSⅠ较差。3个层序聚煤中心主要分布在过渡相三角洲平原及潮坪沉积,总体上随着海平面变化,有利成煤环境随之迁移摆动,聚煤中心移动也与海平面变化相关性明显。CSⅠ的聚煤中心主要分布在发耳和纳雍地区,CSⅡ的聚煤中心主要分布在黔西南普安–六盘水及织金一带,CSⅢ的聚煤中心主要分布在六盘水、盘县及织金地区。

[1] 易同生. 贵州省煤炭资源勘查与开发的现状、问题与对策[J]. 中国煤炭,2010(6):32–36. YI Tongsheng. Status-quo and issues of exploration and development of coal resources in Guizhou Province and solutions[J]. China Coal,2010(6):32–36.

[2] 程爱国. 中国煤炭资源赋存规律与资源评[M]. 北京:科学出版社,2016. CHENG Aiguo. China occurrence regularity of coal resources and resource evaluation[M]. Beijing:Science Press,2016.

[3] 桑惕,王立亭,叶念曾. 贵州晚二叠世岩相古地理特征[J]. 贵州地质,1986(2):105–125. SANG Ti,WANG Liting,YE Nianzeng. The characteristics of lithofacies and palaeogeography in Late Permian,Guizhou[J]. Geology of Guizhou,1986(2):105–125.

[4] 陈飞,程军,姚光华,等. 重庆地区煤层气资源开发模式研究[J]. 煤矿开采,2011,16(1):28–31. CHEN Fei,CHENG Jun,YAO Guanghua,et al. Research on development mode of coal-bed gas in Chongqing area[J]. Coal Mining Technology,2011,16(1):28–31.

[5] 易同生,高为,周培明. 贵州省煤层气资源特征及开发技术[J]. 中国煤炭地质,2018,30(6):35–40. YI Tongsheng,GAO Wei,ZHOU Peiming. CBM resource features and exploitation technology in Guizhou Province[J]. Coal Geology of China,2018,30(6):35–40.

[6] 吴财芳,刘小磊,张莎莎. 滇东黔西多煤层地区煤层气"层次递阶"地质选区指标体系构建[J]. 煤炭学报,2018,43(6):1647–1653. WU Caifang,LIU Xiaolei,ZHANG Shasha. Construction of index system of “Hierarchical progressive” geological selection of coalbed methane in multiple seam area of eastern Yunnan and western Guizhou[J]. Journal of China Coal Society,2018,43(6):1647–1653.

[7] 尹中山,蒋琦,熊建龙,等. 川南煤田龙潭组煤系泥页岩气与煤层气组合模式及合采前景分析[J]. 中国煤炭地质,2019,31(5):30–35. YIN Zhongshan,JIANG Qi,XIONG Jianlong,et al. Longtan Formation coal measures argillutite gas and CBM association mode and toint exploitation prospect analysis in southern Sichuan Coalfield[J]. Coal Geology of China,2019,31(5):30–35.

[8] 周泽,汪凌霞,郭志军,等. 贵州省六盘水煤田煤炭地下气化资源评价[J]. 中国煤炭地质,2020,32(3):27–33. ZHOU Ze,WANG Lingxia,GUO Zhijun,et al. Assessment of coal underground gasification resources in Lupanshui Coalfield,Guizhou Province[J]. Coal Geology of China,2020,32(3):27–33.

[9] 王小川. 黔西川南滇东晚二叠世含煤地层沉积环境与聚煤规律[M]. 重庆:重庆大学出版社,1996:362. WANG Xiaochuan. Sedimentary environments and coal-accumulation of Late Permian coal formation in western Guizhou,southern Sichuan and eastern Yunnan,China[M]. Chongqing:Chongqing University Press,1996:362.

[10] 程伟,杨瑞东,崔玉朝,等. 贵州毕节地区晚二叠世煤质特征及其成煤环境意义[J]. 地质学报,2013,87(11):1763–1777. CHENG Wei,YANG Ruidong,CUI Yuchao,et al. Characteristic of Late Permian coal quality from Bijie,Guizhou Province,SW China,and its significance for paleoenvironment[J]. Acta Geologica Sinica,2013,87(11):1763–1777.

[11] 杨瑞琴,唐显贵. 贵州省六盘水煤田含煤地层特征分析[J]. 中国煤炭地质,2014,26(7):28–32. YANG Ruiqin,TANG Xiangui. Coal-bearing strata characteristic analysis in Lupanshui Coalfield,Guizhou Province[J]. Coal Geology of China,2014,26(7):28–32.

[12] 秦勇,傅雪海,岳巍,等. 沉积体系与煤层气储盖特征之关系探讨[J]. 古地理学报,2000,2(1):77–84. QIN Yong,FU Xuehai,YUE Wei,et al. Relationship between depositional systems and characteristics of coalbed gas reservoir and its caprock[J]. Journal of Palaeogeography,2000,2(1):77–84.

[13] HOU Haihai,SHAO Longyi,WANG Shuai,et al. Influence of depositional environment on coalbed methane accumulation in the Carboniferous-Permian coal of the Qinshui Basin,northern China[J]. Frontiers of Earth Science,2019,13(3):535–550.HOU Haihai,SHAO Longyi,WANG Shuai,et al. Enrichment characteristics of coalbed methane controlled by sedimentary environment of coal bearing strata:a case study of Qinshui Basin[C]//Abstracts of papers on sedimentology and unconventional resources of 2015 national sedimentological Congress. 2015.

[14] 秦勇,熊孟辉,易同生,等. 论多层叠置独立含煤层气系统:以贵州织金–纳雍煤田水公河向斜为例[J]. 地质论评,2008,54(1):65–70. QIN Yong,XIONG Menghui,YI Tongsheng,et al. On unattached multiple superposed coalbed-methane system:In a case of the Shuigonghe syncline,Zhijin-Nayong Coalfield,Guizhou[J]. Geological Review,2008,54(1):65–70.

[15] 桑树勋,秦勇,范炳恒,等. 层序地层学在陆相盆地煤层气资源评价中的应用研究[J]. 煤炭学报,2002,27(2):113–118. SANG Shuxun,QIN Yong,FAN Bingheng,et al. Study on sequence stratigraphy applied to coalbed methane resource assessment[J]. Journal of China Coal Society,2002,27(2):113–118.

[16] 邵龙义,徐锡惠,黎光明,等. 华南晚二叠世层序–古地理及聚煤规律[J]. 古地理学报,2016,18(6):905–919. SHAO Longyi,XU Xihui,LI Guangming,et al. Sequence-palaeogeography and coal accumulation of the Late Permian in South China[J]. Journal of Palaeogeography,2016,18(6):905–919.

[17] 冯增昭,杨玉卿,金振奎,等. 中国南方二叠纪岩相古地理[J]. 沉积学报,1996,14(2):3–12. FENG Zengzhao,YANG Yuqing,JIN Zhenkui,et al. Lithofacies Paleogeography of the Permian of South China[J]. Acta Sedimentological Sinica,1996,14(2):3–12.

[18] 文俊,任光明,庞维华,等. 滇黔北威信凹陷晚二叠世沉积环境与层序地层格架下的聚煤规律浅析[J]. 矿物岩石,2019,39(3):85–94. WEN Jun,REN Guangming,PANG Weihua,et al. Analysis of sedimentary environment and coal accumulation under the sequence stratigraphic framework of the Late Permian in the Dian-Qianbei Weixin Depression[J]. Mineralogy and Petrology,2019,39(3):85–94.

[19] 邵龙义,刘红梅,田宝霖,等. 上扬子地区晚二叠世沉积演化及聚煤[J]. 沉积学报,1998,16(2):3–5. SHAO Longyi,LIU Hongmei,TIAN Baolin,et al. Sedimentary evolution and its controls on coal accumulation for the Late Permian in the Upper Yangtze area[J]. Acta Sedimentological Sinica,1998,16(2):3–5.

[20] 邵龙义,高彩霞,张超,等. 西南地区晚二叠世层序–古地理及聚煤特征[J]. 沉积学报,2013,31(5):856–866. SHAO Longyi,GAO Caixia,ZHANG Chao,et al. Sequence-Palaeogeography and coal accumulation of Late Permian in southwestern China[J]. Acta Sedimentological Sinica,2013,31(5):856–866.

[21] 王成善,陈洪德,寿建峰,等. 中国南方二叠纪层序地层划分与对比[J]. 沉积学报,1999,17(4):3–5. WANG Chengshan,CHEN Hongde,SHOU Jianfeng,et al. Characteristics and correlation of Permian depositional sequences in South China[J]. Acta Sedimentological Sinica,1999,17(4):3–5.

[22] WANG Hao,SHAO Longyi,HAO Liming,et al. Sedimentology and sequence stratigraphy of the Lopingian(Late Permian) coal measures in southwestern China[J]. International Journal of Coal Geology,2011,85:168–183.

[23] 郭立君,洪愿进,邵龙义,等. 黔西织纳煤田上二叠统层序地层及聚煤作用[J]. 古地理学报,2011,13(5):493–500. GUO Lijun,HONG Yuanjin,SHAO Longyi,et al. Sequence stratigraphy and coal accumulation of the Upper Permian in Zhijin-Nayong Coalfield of western Guizhou Province[J]. Journal of Palaeogeography,2011,13(5):493–500.

[24] 梅冥相,郑宽兵,初汉民,等. 滇黔桂盆地及邻区二叠纪层序地层格架及古地理演化[J]. 古地理学报,2004,6(4):401–418. MEI Mingxiang,ZHENG Kuanbing,CHU Hanmin,et al. Sequence stratigraphic framework and palaeogeographical evolution of the Permian of Dian-Qian-Gui Basin and its adjacent areas[J]. Journal of Palaeogeography,2004,6(4):401–418.

[25] 康高峰,王辉,王巨民,等. 滇东北晚二叠世沉积体系与层序地层格架下的聚煤特征[J]. 地质通报,2009,28(1):91–98. KANG Gaofeng,WANG Hui,WANG Jumin,et al. Research on coal-accumulation features in Late Permian sedimentary system and sequence stratigraphic framework,northeastern Yunnan,China[J]. Geological Bulletin of China,2009,28(1):91–98.

[26] 徐彬彬,何明德. 贵州煤田地质[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2003:163–194. XU Binbin,HE Mingde. Geology of Guizhou coalfield[M]. Xuzhou:China University of Mining & Technology Press,2003:163–194.

[27] 张国伟,郭安林,王岳军,等. 中国华南大陆构造与问题[J]. 中国科学:地球科学,2013(10):1553–1582. ZHANG Guowei,GUO Anlin,WANG Yuejun,et al. Tectonics of South China continent and its implications[J]. Science China:Earth Sciences,2013(10):1553-1582.

[28] 曹代勇,宁树正,郭爱军,等. 中国煤田构造格局与构造控煤作用[M]. 北京:科学出版社,2018. CAO Daiyong,NING Shuzheng,GUO Aijun,et al. Tectonic framework of coalfields and tectonic control of coalseams in China[M]. Beijing:Science Press,2018.

[29] 熊孟辉,秦勇,易同生. 贵州晚二叠世含煤地层沉积格局及其构造控制[J]. 中国矿业大学学报,2006,35(6):778–782. XIONG Menghui,QIN Yong,YI Tongsheng. Sedimentary patterns and structural controls of late Permian coal-bearing strata in Guizhou,China[J]. Journal of China University of Mining & Technology,2006,35(6):778–782.

[30] WIGNALL P B,VÉDRINE S,BOND D P G,et al. Facies analysis and sea-level change at the Guadalupian-Lopingian Global Stratotype(Laibin,South China),and its bearing on the end-Guadalupian mass extinction[J]. Journal of the Geological Society,2009,166(4):655–666.

[31] HOU Zhangshuai,FAN Junxuan,HENDERSON C M,et al. Dynamic palaeogeographic reconstructions of the Wuchiapingian Stage(Lopingian,Late Permian) for the South China Block[J]. Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2020:546.

[32] 于鑫,杨江海,刘建中,等. 黔西南晚二叠世龙潭组物源分析及区域沉积古地理重建[J]. 地质学报,2017,91(6):1374–1385. YU Xin,YANG Jianghai,LIU Jianzhong,et al. Provenance of the Late Permian Longtan Formation in SW Guizhou Province and implication for reconstruction of regional sedimentation and paleogeography[J]. Acta Geologica Sinica,2017,91(6):1374–1385.

[33] 何斌,徐义刚,肖龙,等. 峨眉山地幔柱上升的沉积响应及其地质意义[J]. 地质论评,2006,52(1):30–37. HE Bin,XU Yigang,XIAO Long,et al. Sedimentary responses to uplift of Emeishan Mantle Plume and its implications[J]. Geological review,2006,52(1):30–37.

[34] WANG Xuetian,SHAO Longyi,ERIKSSON K A,et al. Evolution of a plume-influenced source-to-sink system:An example from the coupled central Emeishan large igneous province and adjacent western Yangtze cratonic basin in the Late Permian,SW China[J]. Earth-Science Reviews,2020. doi:10.1016/j.earscirev.2020.103224

[35] SHAO Longyi,HAO Liming,YANG Lijun,et al. High resolution sequence stratigraphy of the Late Permian coal measures in southwestern China[C]//XIE Heping,GOLOSINSKI T S(Eds.). Mining science and technology. Balkema,Rotterdam:1999:239–242.

[36] VAIL P R,MITCHUM R J ,THOMPSON S I,et al. Seismic stratigraphy and global changes of sea level,Part 3:Relative changes of sea-level from coastal onlap[C]//PAYTON C E(Eds.). Seismic stratigraphy:Applications to hydrocarbon exploration. Bulletin-American Association of Petroleum Geologists. 1977,26:63–82.

[37] MITCHUM Jr R M,VAN WAGONER J C. High-frequency sequences and their stacking patterns:Sequence-stratigraphic evidence of high-frequency eustatic cycles[J]. Sedimentary Geology,1991,70:131–160.

[38] 冯增昭. 单因素分析多因素综合作图法:定量岩相古地理重建[J]. 古地理学报,2004,6(1):3–19. FENG Zengzhao. Single factor analysis and multifactor comprehensive mapping method-reconstruction of quantitative lithofacies palaeogeography[J]. Journal of Palaeogeography,2004,6(1):3–19.

[39] 曾鼎乾,刘炳温,黄蕴明. 中国各地质历史时期生物礁[M]. 北京:石油工业出版社,1988. ZENG Dingqian,LIU Bingwen,HUANG Wenming. Reefs in different geological periods of China[M]. Beijing:Petroleum Industry Press,1988.

[40] 王鸿祯. 中国地理图集[M]. 北京:中国地图出版社,1985:79–82. WANG Hongzhen. Atlas of the palaeogeography of China[M]. Beijing:Cartographic Publishing House,1985:79–82.

Sequence-paleogeography and coal accumulation of Lopingian in Guizhou Province

SHAO Longyi1, HUA Fanghui1, YI Tongsheng2, GUO Lijun1,3, WANG Xuetian1

(1. College of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 100083, China; 2. Guizhou Administration of Coal Geology, Guiyang 550008, China; 3. Tianjin Institute of Geological Survey, Tianjin 300191, China)

Based on outcrop sections and borehole data, the sequence stratigraphy, paleogeography, and coal accumulation of Lopingian(Upper Permian) in Guizhou Province have been studied. According to distribution of marine limestone beds which reflects variation of the transgressions, we have subdivided the Lopingian into 3 third-order composite sequences(CSⅠ, CSⅡ, CSⅢ) and related lowstand, transgressive, highstand sequence sets. CSⅠcorresponds to the lower and middle parts of the Lower Member of Longtan Formation. CSⅡcorresponds to the upper part of the Lower Member of Longtan Formation. CSⅢcorresponds to upper part of the Upper Member of Longtan Formation and Changxing Formation. The paleogeography map of these three sequences are reconstructed based on the contour maps of stratal thickness, percentage of limestones, sandstone to mudstone thickness ratios, and total coal thickness. Transgression direction for the three sequences was from east and the provenance was from western Khangdian Oldland. From west to east, there was a variation in facies units from terrestrial fluvial plain, transitional delta plain and tidal flat-lagoon, marine carbonate platform, to deep water basin. In general, Guizhou Province experienced the transgression of CSⅠ, the regression of CSⅡand the continuous transgression of CSⅡduring the Lopingian. In western Guizhou, each paleogeographic unit migrated landwards in CSⅠ, seawards in CSⅡ, and landwards again in CSⅡ. The coals were mainly formed in the delta plain and tidal flat environments of transitional facies, and the coal-accumulating centers migrated with regional transgression and regression. The coal-accumulating centers of CSⅠwere mainly distributed in the Fa’er and Nayong areas, the coal-accumulating centers of CSⅡwere mainly distributed around the Pu’an-Liupanshui and Zhijin areas, and the coal-accumulating centers of CSⅢwere mainly distributed around Liupanshui, Panxian and Zhijin areas. These results of coal accumulation analysis can provide theoretical support for the exploration and development of coal and coalbed methane resources.

Guizhou Province; Lopingian; paleogeography; sequence stratigraphy; coal accumulation

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P618.11

A

1001-1986(2021)01-0045-12

2020-10-08;

2020-11-30

国家自然科学基金面上项目(41572090);中国矿业大学(北京)越崎学者A类资助

邵龙义,1964年生,男,河南灵宝人,博士,教授,博士生导师,从事沉积学和煤田地质学教学及研究工作. E-mail:ShaoL@cumtb.edu.cn

邵龙义,华芳辉,易同生,等. 贵州省乐平世层序–古地理及聚煤规律[J]. 煤田地质与勘探,2021,49(1):45–56. doi:10.3969/j.issn.1001-1986.2021.01.005

SHAO Longyi,HUA Fanghui,YI Tongsheng,et al. Sequence-paleogeography and coal accumulation of Lopingian in Guizhou Province[J]. Coal Geology & Exploration,2021,49(1):45–56. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.01.005

(责任编辑 范章群)

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