川南地区石宝矿段龙潭组层序地层研究

川南地区石宝矿段龙潭组层序地层研究刘安然;巫晓兵;胡俊仁【摘要】Upper Permian Longtan Formation coal-bearing strata in southern Sichuan region is characterized by the depth and thickness variation .Guided by the theories and methods of the Sedimentary petrology and sequence stratigraphy ,through consolidated results of previous studies ,the authors divided the Upper Permian Longtan Formation in the Shibao ore block of South Sichuan into 3 long-term sequence (LSC1-LSC3) and many medium-term sequences through comprehensive study of outcrops ,coring ,logging and seismic data . According to the identified four kinds of sequence boundary and its manifestations substances , including regional unconformity , fluvial erosion surface , lithology , lithofacies conversion surface and maximum flooding surface ,the long-term base-level cycles in each cycle of the material change and mechanism of coal accumulation has been described .By multi-well sequence stratigraphy contrast , isochronous stratigraphic framework has been established that has important implications for coalbed methane exploration and mine development work Shibao ore block .%针对川南地区上二叠统龙潭组煤系地层埋深和厚度变化大的特点，以沉积岩石学、层序地层学的理论方法为指导，综合前人研究成果，通过对石宝矿段内上二叠统龙潭组野外露头、钻井岩芯和物探测井资料的研究，识别出区域不整合面、河流冲刷侵蚀面、岩性、岩相转换面和最大海泛面4种层序界面及其物质表现形式，并将其划分为3个长期基准面旋回层序（LSC1-LSC3）和若干中期基准面旋回层序。

运用等时对比法，进行连井层序地层对比，建立了等时地层格架。

根据基准面旋回升降趋势对各长期旋回层序内物质变化规律和成煤机制进行了系统的描述。

认为对石宝矿段的煤层气勘探开发工作具有重要意义。

【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】5页(P79-82,99)【关键词】层序地层;川南地区;龙潭组;地层格架【作者】刘安然;巫晓兵;胡俊仁【作者单位】四川省能投煤层气投资开发有限公司，四川成都610023;四川省能源投资集团有限公司，四川成都610023;四川省能投煤层气投资开发有限公司，四川成都610023【正文语种】中文【中图分类】P539.2石宝矿段(下称研究区)位于川南煤田古叙矿区内(图1)，晚二叠世龙潭组是其主要的含煤地层，资料显示研究区内煤炭资源总量69202万t[1]，煤层气资源总量94亿m3[2]。

前人在整个川南煤田二叠系龙潭组都做了大量的构造、地层特征、沉积环境和成煤规律等研究工作，但往往都围绕以煤炭为主的固体矿产进行[1,3-7]。

煤层气作为新兴能源，对缓解我国紧张的能源形势有着不可替代的作用。

研究区为煤与瓦斯突出地区，煤层气地面抽采对煤矿生产也有着重要的保障作用。

层序地层学在石油地质领域已被广泛应用于盆地分析和储层预测等研究中，将其引入到川南地区煤层气储层研究中，进行沉积地层的划分、对比和分析，也能为更精确的地质年代对比，古地理恢复和沉积物质分布预测研究服务 [8-12]。

作为一种新能源，煤层气勘探具有很多和常规油气资源相同之处，综合前人的研究成果，对研究区的层序地层研究能起到去粗存精的作用，有利于煤储层的追踪对比、成煤环境以及连通性等研究，对后期的勘探开发工作具有重要的意义。

图1 石宝矿段位置图1 地质背景研究区位于扬子板块西部，出露地层较为齐全，历史上数次大面积升、降幅度不等的造陆运动，有利于地层和矿产的沉积。

主体构造为石宝向斜，属于古蔺复式背斜南翼的次级褶皱[1]。

受二叠世东吴运动使上扬子盆地整体抬升为陆的影响，研究区茅口组晚期海水大规模退出，经过一定时期的风化剥蚀作用，形成残积平原，为含煤地层的沉积准备了平坦的地形条件，也是这一时期重要的层序界面。

含煤地层龙潭组假整合于茅口组之上，主要接受来自西部的康滇古陆物源供给，而东部的相对海平面升降对沉积物质的分布有一定影响，岩性组合为灰白、灰、黑色薄至中厚层细砂岩、粉砂岩、泥岩、黏土岩、炭质泥岩，煤层和硫铁矿。

沉积环境包括潮坪、泻湖、沼泽和三角洲、属典型的海陆过渡相沉积[13-14]。

这一时期构造活动稳定，有利于有机物形成和保存，但沉积环境横向变化较大，仅C25、C17煤层全区可采。

龙潭组沉积晚期，受扬子板块持续下降和东部大规模海侵的双重作用，研究区结束了该时期的海陆过渡相沉积，转变为上覆长兴组的碳酸盐岩海相沉积[3-7]。

2 层序地层划分与对比不同层序界面的识别和追踪是层序划分的基础，通过对研究区龙潭组野外露头剖面、钻井岩心以及地球物理测井等资料的分析，将沉积充填序列中识别出的顶底界面、河底冲刷面、岩性岩相转换面和最大海泛面等4种具不同性质、成因和产出规模的界面类型，作为划分不同级次地层基准面旋回层序的依据[15-16]。

2.1 不整合面不整合面是新老地层之间的物理界面，是地质历史时期具有分段性的层序地层标志，在这个界面可能发生侵蚀或暴露等沉积间断，造成地层缺失或岩性突变等现象，对沉积历史和构造运动展开研究有重大意义。

不整合面是层序划分、特别是构造层序划分的重要界面。

研究区内茅口组受构造抬升，经历剥蚀风化，与上覆地层龙潭组及假整合接触，该界面分布稳定、界面清析，具有较好的对比性及等时性。

2.2 河底冲刷面河底冲刷面成因一般是海平面下降或其他因素使水流速度高于平常，将河床底部的沉积物揭起并搬运离开，常见于河流、冲积扇、三角洲等河道发育的沉积相中。

冲刷面是岩性界面，上下地层显示为突变的接触关系，且起伏不平，及上覆河流携带的颗粒较粗的沉积物质冲刷较老的河道沉积，使其直接与其河床几米甚至数十米以下的泥页岩接触。

2.3 岩性、岩相转换面岩性或岩相在垂向剖面上的缺失、突变或底砾岩的发育，都是一种层序界面，一般是沉积环境或地球化学突变。

根据相序递变的规律，岩性或者相的突变意味着在此界面上下的地层之间必然发生了沉积间断。

2.4 最大海泛面当相对海平面上升至水位最大时，由海水泛滥作用形成的弱补偿或欠补偿沉积界面,通常伴随一套泥页岩大面积发育在滨海沉积的顶部，即所谓的密集段或凝缩层，具有岩性单一，易识别，等时性强等特点，岩性特征表现为向上变细加深沉积序列顶部的泥岩段或煤层；测井曲线对应低电阻、低电位和高伽玛。

最大海泛面代表地层基准面由上升折向下降的转换面位置，是区域上最重要的等时追踪对比标志，只要不出现风化剥蚀，不管是在野外露头还是钻井岩心中都较容易识别。

通过对以上层序界面以及各种表现形式的研究，依据层序发育具有同时受构造、海平面升降、物源和地层自旋回过程等多种因素控制的特点，同时考虑界面性质、界面级次、层序结构和叠加样式，结合测井曲线、钻井岩心及野外露头的岩性组合变化规律，将研究区龙潭组划分为3个长期基准面旋回层序LSC1-LSC3，以及若干中期基准面旋回层序(图2)，其中长期基准面旋回层序在研究区内可进行较好的追踪对比(图3)。

图2 川南地区石宝矿段龙潭组层序地层综合柱状图(ZK1206井)图3 川南地区石宝矿段龙潭组层序地层格架3 层序特征研究区龙潭组构造活动较为稳定，沉积环境为一套由泻湖-三角洲-潮坪-海湾等组成的频繁变化的海陆过渡相沉积[4]，各层序内沉积物质演变规律和成煤机制主要受来自西部的康滇古陆物源供给和相对海平面升降影响，及可容空间的增减与沉积物堆积速度之间的匹配关系[17-18]。

3.1 LSC1层序特征LSC1层序结构总体呈现为向上变深基准面旋回小于向上变浅旋回的非对称基准面旋回结构，层序底界面与下伏地层下二叠统茅口组呈暴露侵蚀不整合接触。

海侵早期，底部发育一套全区可见的C25煤层，部分井岩性表现为突变接触，代表了海侵的开始，具有等时对比意义，受海水的还原环境影响，煤层可见黄铁矿。

此后相对海平面上升加快，沉积物质以灰色中薄层状细-粉砂岩为主，泥质含量逐渐增高。

至最大海泛面时期，凝缩层沉积一套灰白色薄层状含黄铁矿黏土岩，灰黑色薄层状泥页岩和煤层。

由于是大范围的幕式沉积，该时期物质表现与下伏沉积物的沉积环境没有必然联系，因此煤层在各层序最大海泛面时期大面积发育。

进积期，物质表现为底部含黄铁矿的大套灰色中薄层状粉砂岩夹薄层灰黑色泥岩，且粒度逐渐加粗，见河流底冲刷现象。

该期层序底部发育一套单独的灰色中厚层状细-粉砂岩低位体系域沉积，应为茅口组受剥蚀的洼地接受西部康滇古陆物源所沉积，或沉积物供给量小于该地区可容纳空间的增量，后期的沉积物被频繁被剥蚀而保存不全甚至侵蚀缺失。

3.2 LSC2层序特征LSC2层序结构与上期相似，同样为上大下小的非对称基准面旋回结构，底界面发育较粗粒的深灰色薄层状细-粉砂岩，与下覆煤层突变接触，且见大量植物碎片化石。

海侵期岩性总体为一套深灰色中薄层状细砂岩、粉砂岩夹灰黑色薄层状泥质粉砂岩和煤组成，粒度向上逐渐变细，层厚变薄，泥质含量增高，表明水体逐渐加深的过程。

这一时期成煤作用与海侵过程密切相关，滨岸地带暴露土壤由于侵进的水体开始生长植物, 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成煤，这样所形成的煤层具有穿时性，因此煤层顶底界面不能作为层序划分的依据。

zk1206井在这一时期沉积一套含植物碎片化石的倒粒序灰色细砂岩，应是受前三角洲河口坝沉积物质供应速率较大而形成的局部进积。