河南平顶山矿区含煤地层沉积环境及其对煤系气成藏的控制

近几年来,河南省平顶山矿区煤系气勘探开发取得了新突破,采动井、采空井和预抽井的单井日抽采量分别达到40500 m^(3)、20000 m^(3)和4500 m^(3)。为了查明煤系气生成与赋存的沉积背景,本次工作采用地层学与沉积学的研究方法,开展了精细的地层、沉积特征和沉积序列以及气测录井资料分析,从而揭示出本区主要含煤地层山西组和下石盒子组中煤系气(煤层气、页岩气和致密砂岩气)生成与赋存的沉积环境,也就是潮坪上的泥炭沼泽(泥炭坪)、三角洲分流间湾沼泽和分流河道沉积环境控制了煤系气的成藏。基于地层沉积特征在垂向上的变化规律,划分出9种不同沉积环境的沉积序列类型,并在综合分析的基础上,提出了平顶山矿区山西组—下石盒子组煤系气赋存的沉积环境模式。研究还表明,区内煤系气含量变化及区域分布特征不仅与滨岸潮坪沼泽、三角洲分流河道砂体和分流间湾沼泽的时空变化密切相关,而且还与储集层厚度变化相关。该成果可为今后平顶山地区煤系气勘探开发井的设计、部署与施工提供科学依据。同时,对华北地区相同含煤地层的煤系气开发也具有重要借鉴意义。

下扬子含煤地层页岩黏土矿物与有机质的关系研究

下扬子二叠系龙潭组是我国南方重要的含煤地层之一,广泛发育暗色页岩,为研究含煤地层中页岩黏土矿物与有机质的关系,对下扬子无为凹陷二叠系页岩样品进行X射线衍射(XRD)分析、总有机碳(TOC)分析和扫描电镜(SEM)分析。并对其黏土矿物含量与总有机碳含量做相关性分析。结果显示:该研究区页岩矿物组成以黏土矿物和石英为主。黏土矿物主要有伊利石、绿泥石,基本不含蒙脱石。扫描电镜显示:黏土矿物中孔隙发育,孔长1~3μm,孔宽数百纳米。有机质富集在溶蚀孔内。页岩的总有机碳含量与黏土矿物含量相关系数高,呈正相关。

伊犁盆地南缘含煤地层水放射性环境特征分析

本文以环境评价标准为基础,辐射污染防控标准为辅,同时参考煤矿相关标准,对伊犁盆地南缘含煤地层以及生产煤矿山的水放射性地质环境进行研究和评价。发现地下水铀异常点30个,其中铀氡双核素水异常点13个,其余为单核素异常点。共确定地下水水铀异常圈9个,其中单点异常圈4个。在生产煤矿、铀矿地浸采区附近水体调查中,个别煤矿的生活饮用水水铀含量达到地下水水铀异常,但水中总α、总β放射性符合《生活饮用水卫生标准》要求。

逆断层控制带含煤地层地应力分布规律

为深化对逆断层控制下含煤地层的地应力分布特征的认识,运用自主研发的大型真三轴仪器“矿山地质构造模拟实验系统”,基于相似原理,开展考虑深度、断层倾角、落差等影响因素的物理模拟实验。结合数值模拟,分析不同条件下扰动区宽度和地应力分布规律。研究结果表明:①断层上盘的应力扰动宽度大于下盘,且2者都随深度的增加而减小。倾角45°断层的扰动宽度比60°断层小,在500、1000、1500 m深度处,前者分别为35.72、27.33、10.71 cm,后者分别为47.03、32.15、17.85 cm。②临近断层处最大水平应力(σ_(H))有明显的应力集中现象。当断层倾角大于45°时,倾角越大,应力集中程度越大。45°断层下盘临近断层处的4号测点在500、1000、1500 m深度的应力集中系数分别为为0.95、0.94、1.15,与区域应力场接近。而60°断层的4号测点在500、1000、1500 m深度的应力集中系数分别为1.11、1.44、1.42。③在远离断层处的未受扰动区,σ_(H)偏转角度较小,几乎都小于15°。在扰动区,σ_(H)偏转角度受倾角控制,σ_(H)偏转角度最大达到约90°。倾角45°断层中,σ_(H)偏转角度最大的区域在下盘临近断层处;在倾角60°断层,这一区域则出现在距离断层有一定距离的上盘中。④当落差大于煤层厚度时,扰动宽度(尤其上盘扰动区宽度)明显变大。应力集中区域出现在弹性模量更大的地层中,煤层中各测点σ_(H)离散性很大。

深部含煤地层多学科地球物理勘察研究

大部分煤矿在未揭露和半揭露的煤系地层中勘探开发,导致大量未揭露的含煤地层被掩盖。与昂贵的钻探作业相比,地球物理方法可以更高效、更经济地发现隐伏含煤地层等深部目标。通过综合地球物理勘探方法探测寺河矿区地区的含煤地层,使用大尺度大地电磁(MT)描述地质构造及其剖面,利用航磁测量圈定寺河矿区含煤远景构造单元向斜的空间展布特征。通过可控源音频大地电磁法(CSAMT)和大地电磁法(MT)的局部勘探,揭示了含煤目标可供钻探,钻探结果验证了综合地球物理方法所识别的目标。实例研究表明,多学科地球物理策略能够为深部煤层资源勘探提供可靠的结果和可信的数据解释。

含煤地层及沉积环境分析

煤炭是地球上重要的能源,其形成与沉积环境密切相关。通过对含煤地层的岩性、古生物和地球化学等方面进行研究,能分析煤层成因和演化过程。本文进行含煤地层及沉积环境分析,关注沉积环境变化对煤层发育的影响以及环境变化与气候变化的关联。

淮南煤田含煤地层岩石物性参数研究

根据岩心实验测试数据和测井资料,利用交会图技术和统计分析方法,对淮南煤田含煤地层中砂岩、泥岩和煤岩的密度,纵、横波速度等物性参数进行了系统研究.研究表明:各类岩石的密度以及纵、横波速度等物性参数变化范围都较大;埋藏深度对岩石物性参数的变化和各类岩石之间的物性参数差异有明显影响;岩石的物性参数之间具有很好的相关性,但碎屑岩与煤相应物性参数关系式的系数有很大差别;与岩石实验测试数据相比,测井分析数据更接近于地层状态下岩石的物性参数,而且分布范围较大,回归分析结果更具实用性.

贵州晚二叠世含煤地层沉积格局及其构造控制

贵州省主要含煤地层是上二叠统龙潭组和长兴组,先前研究基本查明了其沉积环境和区域构造背景．在此基础上,结合近年来的勘探成果,进一步就区域构速对含煤地层沉积格局的控制作用进行了探讨.研究表明:晚二叠世期间发育的同沉积断裂对含煤地层沉积格局起着区域性控制作用,形成了“东西分带、南北分区”的沉积与聚煤格局．总体来看,以横贯中部的遵义-惠水NNE向断裂带为界,东部地区海相沉积较为发育且煤层发育极差,西部地区以海陆交互相沉积为主且煤层发育较好;以盘县-六盘水NNE向断裂带为界,西部主要表现陆源区,而东部为沉积区.在此构造背景上,六盘水-瓮安断裂带将贵州中、西部进一步划分为黔北隆起和黔南坳陷2个一级构造单元,2个单元的沉积作用和聚煤特征差异显著．不同断裂带在不同沉积阶段沉降活动的差异性,是导致龙潭早期、龙潭晚期、长兴期沉积格局和聚煤特征有所不同的重要原因．

黔西滇东典型矿区含煤地层热演化史分析

在系统研究黔西滇东地区构造特征、含煤地层发育及受热背景等基础上,运用BasinMod盆地模拟技术,探讨了格目底向斜及恩洪盆地含煤地层的埋藏史、热演化史,揭示出含煤地层成熟演化的阶段性。研究表明:黔西滇东地区煤变质作用主要受该区的沉积埋藏、岩浆热液和构造运动等多种因素控制,煤变质作用很不均匀;含煤地层被分割于众多独立次级向斜单元,总体上具有向斜控气的构造特征;格目底向斜晚二叠世煤现今处于焦煤—瘦煤阶段,镜质体反射率达1.7%左右,恩洪盆地则为气煤—肥煤阶段,镜质体反射率约1.0%。

鄂尔多斯盆地东缘“翘板”支点影响下的含煤地层发育特征

通过沉积演化史分析、煤田构造发育规律研究、煤岩物理化学特征分析等手段解剖了鄂尔多斯盆地东缘含煤地层沉积差异。临兴地区受北纬38°构造带的影响,在盆地东缘的南北升降变化过程中起"翘板"支点作用。盆地东缘的含煤地层在该构造带上有明显的厚度变化,太原组的煤层、灰岩层、砂岩层在剖面上呈现分叉、尖灭等特征。通过对临兴地区断层发育情况、地层沉积特征的精细解剖,进一步验证了该构造支点的存在及其对含煤地层沉积演化的影响。随着鄂尔多斯盆地东缘更多的地区进行非常规天然气勘探开发,详细解剖了该"翘板"支点影响下的沉积差异。

太原西山上古生界含煤地层最大沉积年龄的碎屑锆石U-Pb定年约束及地层意义

太原西山是华北地区上古生界含煤地层标准层型剖面所在地，自1882年以来，已广泛进行了古生物学、地层学、沉积学等方面的工作，取得了大量的研究成果。但是，由于缺乏绝对年代学数据，年代地层界线多次变更，从而影响了地层划分与对比。为了确定太原西山晚古生代含煤地层的沉积时间，应用LA-MC-ICPMS对该剖面太原组、山西组及下石盒子组作为标志层的8个砂岩样品进行了碎屑锆石U-Pb定年，确定了它们的最大沉积年龄，为地层形成时限的确定提供了依据。太原组底部晋祠砂岩及上部的七里沟砂岩的YC1δ（24-）年龄分别为296±4Ma和277土2Ma，且在七里沟砂岩-A中，62颗锆石构成了271～301Ma年龄谱，其单颗粒最年轻年龄（YSG）271±7Ma代表了其最大沉积年龄。山西组底部北岔沟砂岩及其上覆下石盒子组底部的骆驼脖子砂岩所获得的U-Pb年龄均大于七里沟砂岩，不能用来限定山西组的最大沉积年龄。与太原组牙形石生物地层的比较表明，太原组沉积于早二叠世是确定无疑的，但是，碎屑锆石U_Pb定年结果表明太原组包含Asselian、Sakmarian、Artinskian和Kungurian4个时期的沉积，甚至进入了中二叠世，而非牙形石确定的只为Asselian期沉积，石炭-二叠系界线可能位于晋祠砂岩底界或其以下。结合前人对太原西山地区及华北晚古生代盆地的沉积学、岩石学、事件地层学等的结果，认为不能排除在晚石炭世-早二叠世存在盆内岩浆与火山活动的可能性。

海域区古近系含煤地层及煤层组识别方法

采用沉积学、测井地质学、数学方法以及地震方法等对含煤地层及煤层组进行识别,总结出4种含煤地层及煤层组识别方法,并利用地震方法对煤层组进行了预测。结果表明:逻辑判别法和蜘蛛网图法仍然是较为有效的以定性为基础的半定量化方法,而聚类分析法和人工神经网络法则是成功且有效的定量分析方法,但不是通用的模型;对于勘探程度较低的海域区,要综合运用4种方法才能有效地预测含煤地层和识别煤层。地震反演技术与方法对于识别含煤段、判别含煤地层的分布是十分有效的,通过对琼东南盆地多个地震剖面的研究发现三瞬技术法对于识别较厚煤层交互层(复合层段)是可行的。通过对C-93-79和C-52-79剖面进行各类波阻抗反演,发现基于模型反演和神经网络反演的结果与含煤层段有良好的对应关系,是预测含煤层分布较有效的地震识别方法。

广义S变换用于含煤地层薄砂体预测研究

子洲地区二叠系山西组山23高阻抗石英砂岩形成于三角洲前缘沉积环境,埋藏深度浅,储集条件好,单井产量高.但是由于砂体很薄,且受邻近上部煤层和下部太原组灰岩及本溪组煤层的低频强反射干扰,薄砂体预测存在很大困难.本文将广义S变换薄层识别技术用于含煤地层薄砂体的刻画,提出了一套薄层识别流程,并用模型和实际资料进行了检验.该技术在子洲地区成功地刻画了薄砂体的分布及形态,为井位部署提供了很好的依据.

含煤地层高分辨层序地层研究的现状与展望

论述了层序地层学在含煤地层研究中的应用 ;层序地层学的新进展和前沿理论 ;含煤地层层序地层研究的主要特点 ;高分辨率含煤地层层序划分的最新进展、应用和展望。笔者认为 :含煤地层的高分辨层序地层分析必须紧密结合聚煤盆地充填沉积的特点和盆地的类型 ;含煤层序的结构具有特殊性和多样性 ;含煤地层中的事件沉积为高分辨率层序划分的重要依据 。

新疆焉耆盆地中生界含煤地层深水成因的判别分析

对新疆焉耆盆地沉积环境的研究发现，其侏罗系含煤系地层具有大量深水沉积特征，与传统浅水成煤的观点相悖。依据沉积地球化学的基本原理，选择渤海湾地区东营凹陷和西部吐哈盆地分别作为深水断陷湖盆和浅水聚煤盆地的标准模型，对焉耆盆地现有无机元素丰度资料作判别分析。结果表明，该盆地侏罗系地层元素特征与东营凹陷很相似，由此推知其古环境在更大程度上倾向于东部深水断陷湖盆。萨胡判别分析证明，与煤共生的粗碎屑岩不是形成于河流环境，而是形成于深水浊积沉积环境。这种观点的提出突破了浅水成煤的传统观念，为进一步研究该盆地特有的沉积、聚煤模式提供了一条新的思路，拓宽了煤岩及成煤环境研究的思维领域。

二连盆地胜利煤田含煤地层埋藏史及热史分析

根据地层岩性数据及热物理参数,利用50组镜质组反射率数据、46组泥岩声波时差数据以及3个钻孔的地温数据,重建胜利煤田晚白垩世以来的埋藏史、热演化史和生烃史。结果表明:1)胜利煤田表现出"早期沉降伴随抬升,晚期终止"的埋藏特征。阿尔善组至都红木组1段沉积期,研究区处于加速—快速沉降期,其沉积末期发生第一期抬升剥蚀,剥蚀量约410 m;都红木组2段至赛罕塔拉沉积期,研究区再次进入快速沉降期,而后发生第二期抬升剥蚀,剥蚀量约580 m;赛汗塔拉沉积末期至今,研究区处于缓慢—终止沉降期;2)阿尔善期至都红木1段沉积期,研究区地温逐渐升高,在都红木组1段沉积末期地温达到峰值约90℃,随后在第一期抬升剥蚀作用下,地温迅速下降;在赛汗塔拉组沉积期地温迅速升高,沉积末期达到峰值120℃,处于异常高地温状态,而后经过第二期抬升剥蚀作用,地温下降,此后研究区地温处于稳定阶段;3)烃源岩成熟度受控于古地温,阿尔善组和腾格尔组烃源岩处于低成熟—成熟阶段,有一定的生烃潜力,而都红木组和赛汗塔拉组处于未成熟阶段,几乎无生烃潜力。

山东及邻区石炭二叠纪含煤地层的层序地层式样

山东及邻区石炭二叠纪海陆交替型含煤地层为内陆表海盆地沉积，可划分出三个Ⅲ级层序，其分界面为Ⅲ级海平面变化的周期性界面，在华北广大地区表现为整合面。含煤层序的基本结构特点为＂二元型＂，即＂海侵－高位＂的体系域叠置型式。海侵体系域由１－２个小层序构成，高位体系域为４－７个小层序构成。因此，华北内陆表海含煤盆地层序格架与北美大陆边缘海含油气盆地的层序模式具有根本上的差异。

我国含煤地层区划的再认识

为更好地反映我国各含煤地层发育的普遍性规律,合理地进行含煤地层的区域对比,依据现代地层学理论,采用"构造单元-沉积类型-古植物群-成煤期"四位一体的方法,在全国煤炭资源自然地理分区特点的框架下,将我国晚古生代以来的含煤地层按成煤期重新划分为2～5个含煤地层区及其所含的40个含煤地层分区。在此基础上,总结出各地层区含煤地层的总体发育特征呈"发育普遍、从海到陆;南北漂移,西北突出"的特点,较为客观地反映了我国含煤地层的时空分布规律。

山西大同晚古生代含煤地层的沉积特征及其层序地层意义

本文论述了山西大同晚古生代含煤地层的沉积特征及其层序地层学意义。该区的含煤地层虽包括碎屑-碳酸盐混合滨岸沉积、三角洲沉积及河流沉积三大类,但以河流沉积为主。通过这些沉积相特征的研究,分析了基准面升降和沉积相带的迁移规律,总结了碎屑储层和沉积相带分布与层序界面的关系。

山西晋城地区含煤地层中的铵伊利石/蒙脱石间层矿物

运用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析以及热重-热流-红外光谱同步分析等手段,对山西晋城地区的9号煤层夹矸及底板进行了矿物学研究,发现夹矸和底板中主要黏土矿物为铵伊利石/蒙脱石间层、伊/蒙间层、高岭石和钠云母,含有少量的伊利石。铵伊利石/蒙脱石间层矿物EG片X射线衍射图谱中1.033 nm(铵伊利石的d(001))左侧的子峰明显高于右侧的子峰,NH4+变形振动引起的红外特征吸收峰(位于1 427.09～1 433.34 cm-1)以及在加热到561℃左右会有大量NH3产生均是区分于其它黏土矿物的重要标志。铵伊利石/蒙脱石间层属于热液蚀变黏土矿物,是在有机质成熟度较高条件下,有机氮以NH4+释放出来并替代K+参与伊蒙间层矿物的伊利石化作用而成,形成温度在350℃左右。