Question

沉积期间的地质构造环境

Answer 1

沉积期间的地质构造环境是含煤盆地形成的基础，决定了含煤盆地类型，对含煤盆地的原始沉积环境、沉降速率和沉积速率，含煤岩系岩石组成、厚度、含煤系数，以及有机物质丰度、有机质类型等都有控制作用，直接影响了形成富煤成烃凹陷的物质基础。

(1)含煤盆地类型对沉积环境的控制作用

含煤盆地类型虽主要基于含煤盆地沉积时原始的大地构造环境及动力学机制，但也反映了含煤岩系沉积过程中的地质构造环境，对含煤岩系分布、厚度、岩石组合以及原始沉积环境(浅覆水与深覆水)、有机质类型及丰度、是富煤贫泥还是贫煤富泥，或二者兼有特征都有控制作用。

例如，克拉通型含煤岩系，主要沉积于滨浅海以及与海有一定联系的环境，不论是海退型还是海进型，都具有厚度不大，分布广而稳定，以及富煤贫泥为主的特点，有机质丰度相对较高。陆内坳陷型含煤岩系虽也具有厚度不大，分布广特点，但为陆相湖沼和以浅覆水环境为主，沉积环境的稳定性较差，岩性变化较大，陆源碎屑含量较高和有机质丰度总体偏低。陆内裂(断)陷型与陆缘断坳型含煤岩系都主要沉积于裂(断)陷演化阶段，含煤岩系都具有厚度较大特征，但陆内裂(断)陷型含煤岩系发育时代相对较短，面积小和以陆相浅覆水环境为主，富煤与贫煤沉积都可能发育，但泥质岩的有机质丰度相对偏低，陆源碎屑比较丰富，火山活动较强；陆缘断坳型含煤岩系发育时代相对较新，分布面积大，其沉积体系多与滨浅海、海湾有密切联系，水体相对较深，煤层具有广、多、散、薄的特点，暗色泥质岩比较发育，有机质丰度相对较高，火山活动总体相对较弱。

(2)含煤岩系沉积构造环境与海相和湖相烃源岩不相同

有利于含煤岩系与海相和湖相烃源岩发育的沉积环境虽互有相变，但沉积的构造环境不同。海相和湖相烃源岩，主要发育于最大海泛期或最大湖泛期的稳定构造环境，主要发育于半深湖—深湖相区以及海水相对较深、海泛最大时期的凝缩层段，水体范围最大，物源少而宁静，源岩质纯杂质少，有机质丰度高而变化较小。

含煤岩系主要发育于盆地发展早期或盆地发展后期构造环境的相对稳定期，即湖进初期与海进初期，或湖盆萎缩期与海退期的构造相对稳定阶段。此时水体相对较浅，通常以浅水湖沼或陆表海的滨浅海沼泽及潮坪沼泽环境为主，这是含煤岩系大面积发育最有利的地质构造环境。

例如，作为库车坳陷大气田群烃源岩的早、中侏罗世含煤岩系，发育于库车类前陆盆地发展早期的坳陷阶段，此时相对稳定的地质构造环境使气候温和湿润，湖盆水体相对较浅，含煤岩系沉积稳定分布于全坳陷；由于适宜含煤岩系发育的地质构造环境持续的时间较长(从晚三叠世直至中侏罗世)，区内含煤岩系沉积厚度较大，煤层及暗色泥质岩和炭质泥岩发育，煤成烃资源丰富。

与海相、湖相烃源岩地质构造环境相比较，有利于含煤岩系发育相对稳定的地质构造环境具有以下特点：

1)以缓慢下沉为主，但又要保持沉积与沉降速率基本保持平衡的构造环境，使含煤岩系具有一定厚度。

2)潮湿的气候条件，但地势要比较平坦，并且以低洼湿地为主，有利于湖沼、滨海沼泽相环境形成。

3)水体深度不大和沉积水动力条件相对比较活跃，有利于陆源有机质的输入和植物生长、堆积、埋藏。

这样的地质构造环境持续的时间越长，含煤岩系就越发育，越有利于为富煤成气凹陷的形成提供充裕的物质基础。由于是相对稳定的构造环境，地壳并不很稳定，导致物源相对丰富，成分较复杂，一些盆地还时有岩浆活动，含煤岩系中常夹有多层砂岩，有机质的丰度也相对较低。

松辽盆地深部为含煤成气系统，中、上部为含油系统，两套烃源岩沉积时期，虽然都强调需要有相对稳定的构造环境，但所处的构造环境和盆地动力学特点并不相同。含煤岩系沉积的地质构造环境是活动中的相对稳定期，脉动频繁，常有陆碎屑注入，普遍具有砂泥岩间互，沉积微相变化大，甚至还有多期、短暂的火山活动及岩浆侵入，含煤岩系有机质类型以Ⅲ型为主；含油系统的油源岩——青山口组沉积处于盆地地质构造环境最稳定时期，湖盆面积最大，湖水最深，半深湖—深湖区分布面积最广，陆源碎屑注入量最小，暗色泥质岩具有质纯、厚度大、分布广和有机质丰度高、有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主。

在许多沉积盆地中，含煤岩系与其他含油气源岩常发育于同一套地层并互为相变。但是，主要发育的沉积相区和构造带并不完全相同。

上三叠统延长组是鄂尔多斯盆地主要的湖相烃源岩发育层系，但在盆地边缘也发育有不稳定的薄煤层及煤线，在瓦窑堡组下段滨湖沼泽区及湖区边缘为煤线与炭质泥岩和油页岩间互区。

下、中侏罗统延安组既是鄂尔多斯盆地重要的湖相烃源岩层，也是另一个含煤岩系发育层段，含煤层系主要发育于古河道两岸的河漫滩沼泽、牛轭湖沼泽和滨湖三角洲平原上的沼泽以及湖滨沼泽化的浅水区，向湖盆中心深水区含煤性明显变差，相变为为湖相烃源岩发育区(图9-11)。

图9-11 鄂尔多斯盆地下—中侏罗统延安组沉积古地理示意图

(据杨起等，1980)

1—湖泊相区；2—滨湖沼泽相区；3—河流沼泽相区；4—河道相区；5—推测河流流向；6—推测盆地边界；7—露头及周边界线；8—推测剥蚀和沉积边界

(3)有利于发育“内储式”生储组合

含煤岩系沉积的地质构造环境常有频繁脉动和周边陆源碎屑的大量注入，普遍具有泥质岩、煤层与砂岩间互成多层“三明治”式结构，有利于形成“内储式”煤成气的生储盖组合(含煤岩系内储聚)，是四川盆地和鄂尔多斯盆地重要的生储盖组合型式，形成多个大型、特大型岩性或构造-岩性煤成气田。受构造、沉积环境制约，含煤岩系中所夹的砂岩以细—粉砂岩为主，原始孔渗条件相对较差，因其后经历了比较复杂的成岩作用，普遍致密化，以低孔渗储层为主，但大面积的近源“内储式”生储聚特点，使含煤岩系成为内储式煤成气田(藏)特有的有利构造地质条件(图9-12)。

图9-12 四川盆地川中区上三叠统须家河组生储盖“三明治式”组合示意图

(据赵文智等，2010)