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近海型含煤岩系沉积学及层序地层学研究进展

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
第 10卷   第 6期2008年   12月古 地 理 学 报F N 2008文 章 编 号 : 1671 - 1505 (2008 ) 06 - 0561 - 10近 海 型 含 煤 岩 系 沉 积 学 及 层 序 地 层 学 研 究 进 展 3邵 龙 义   鲁   静   汪   浩   张 鹏 飞   韩 德 馨中 国 矿 业 大 学 (北 京 ) 资 源 与 地 球 科 学 系 , 北 京 100083摘   要   层 序 地 层 学 是 近 20年 来 发 展 起 来 的 一 门 新 的 方 法 学 科 , 并 在 聚 煤 作 用 分 析 中 得 到 广 泛 应 用 。 作 者就 近 海 型 含 煤 岩 系 沉 积 学 研 究 历 史 以 及 煤 系 层 序 地 层 学 研 究 方 法 及 有 关 问 题 进 行 探 讨 , 认 为 近 海 环 境 的 聚 煤 作用 实 际 上 是 海 平 面 (基 准 面 ) 上 升 过 程 中 发 生 的 , 同 时 提 出 煤 层 厚 度 受 泥 炭 堆 积 速 率 与 可 容 空 间 增 加 速 率 的 控制 : 靠 陆 一 侧 冲 积 平 原 和 三 角 洲 平 原 沉 积 环 境 中 , 厚 煤 层 主 要 出 现 在 最 大 海 泛 面 位 置 ; 而 靠 海 一 侧 障 壁 — 潟 湖或 碳 酸 盐 岩 台 地 沉 积 环 境 中 , 厚 煤 层 主 要 出 现 在 初 始 海 泛 面 的 位 置 ; 但 就 整 个 三 级 复 合 层 序 来 说 , 层 序 中 厚 度最 大 、 分 布 最 广 的 煤 层 主 要 分 布 于 可 容 空 间 增 加 速 率 最 大 的 最 大 海 泛 面 附 近 的 位 置 。 对 于 中 国 晚 古 生 代 近 海 型煤 系 中 常 见 的 “ 根 土 岩 — 煤 — 石 灰 岩 ” 序 列 , 聚 煤 作 用 发 生 于 海 相 石 灰 岩 “ 滞 后 时 段 ” , 即 在 海 侵 之 后 、 海 相石 灰 岩 层 真 正 沉 积 下 来 之 前 的 时 段 , 这 一 时 段 可 容 空 间 增 加 速 率 与 泥 炭 堆 积 速 率 平 衡 , 有 利 于 聚 煤 作 用 发 生 。关 键 词   近 海 型 含 煤 岩 系   沉 积 学   层 序 地 层   聚 煤 模 式第 一 作 者 简 介   邵 龙 义 , 男 , 1964年 生 , 1989年 毕 业 于 中 国 矿 业 大 学 (北 京 ) , 获 博 士 学 位 。 现 为 中 国 矿业 大 学 (北 京 ) 资 源 与 地 球 科 学 系 教 授 , 博 士 生 导 师 , 主 要 从 事 沉 积 学 和 煤 田 地 质 学 教 学 和 研 究 工 作 。 电 话 :010 - 62331248转 8523; 图 分 类 号 :   文 献 标 识 码 : 家 973项 目 (编 号 : 2006及 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (编 号 : 40172050, 40672103) 资 助收 稿 日 期 : 2007 - 08 - 20    改 回 日 期 : 2008 - 09 - 15in W B , B 00083is a it in of of is by is In in p of is in of On of is by p p s to at s or s In on of is by or p s to at 地   理   学   报       2008年 12月 or s In s It is p in of p to , of m of f 964, 989. he is a p of at ,in 含 煤 岩 系 沉 积 学 研 究 经 历 了 旋 回 层 、 沉 积模 式 及 现 在 的 层 序 地 层 学 等 研 究 阶 段 。 层 序 地 层 学作 为 一 种 新 的 盆 地 分 析 方 法 , 受 到 广 大 地 质 学 家 、尤 其 是 油 气 地 质 学 家 的 重 视 , 并 已 发 展 成 油 气 勘 探及 科 学 研 究 的 一 种 强 大 的 、 具 预 测 功 能 的 相 分 析 基础 方 法 和 手 段 。 这 一 新 的 沉 积 学 和 地 层 学 研 究 方 法已 渗 透 到 含 煤 岩 系 研 究 中 , 并 促 使 含 煤 岩 系 沉 积 学以 崭 新 的 面 貌 迅 猛 地 向 前 发 展 。 在 中 国 , 海 平 面 变化 与 聚 煤 作 用 的 关 系 早 就 为 人 们 所 注 意 (韩 德 馨和 杨 起 , 1980) , 含 煤 岩 系 层 序 地 层 学 研 究 在 过 去的 10余 年 间 得 到 突 飞 猛 进 的 发 展 (李 思 田 , 1993;李 增 学 , 1994; 陈 世 悦 和 刘 焕 杰 , 1994; 程 爱 国等 , 2001)。 中 国 学 者 针 对 近 海 型 煤 系 层 序 地 层 分析 的 方 法 原 理 进 行 了 大 量 实 例 研 究 , 对 聚 煤 模 式 有了 进 一 步 的 认 识 , 例 如 提 出 幕 式 聚 煤 作 用 (邵 龙义 等 , 1992; 郝 黎 明 等 , 2000 )、 海 侵 过 程 成 煤(李 宝 芳 等 , 1999; 葛 格 林 等 , 1999)、 海 侵 事 件 成煤 (李 增 学 等 , 1996, 2001 ) 以 及 海 相 层 滞 后 时段 聚 煤 ( et a l. , 2003b) 等 理 论 。 作 者将 在 含 煤 岩 系 沉 积 学 研 究 历 史 回 顾 的 基 础 上 , 对 中国 有 关 煤 和 煤 系 的 沉 积 学 和 层 序 地 层 学 研 究 进 展 做一 概 要 介 绍 , 以 期 能 对 中 国 含 煤 岩 系 层 序 地 层 分 析起 到 促 进 作 用 。1  含 煤 岩 系 沉 积 学 研 究 历 史回 顾 含 煤 岩 系 沉 积 学 的 研 究 历 史 , 可 以 看 出 煤系 沉 积 学 的 发 展 经 历 了 “ 旋 回 层 阶 段 ” 和 “ 沉 积模 式 阶 段 ” ( 1984; 陈 钟 惠 ,1988; R 1992; 张 鹏 飞 等 , 1993)。上 世 纪 初 , 1912) 注 意 到 伊 利 诺 伊 州中 部 的 宾 西 法 尼 亚 纪 岩 石 的 旋 回 性 重 复 现 象 , 并 把一 个 煤 层 的 底 面 到 另 一 个 煤 层 的 底 面 之 间 的 地 层 序列 定 义 为 一 个 完 整 的 旋 回 层 序 。 其 后 , (1928) 在 俄 亥 俄 州 也 注 意 到 宾 西 法 尼 亚 纪 岩 石 的重 复 性 现 象 , 提 出 用 旋 回 性 沉 积 模 式 来 解 释 宾 西 法尼 亚 纪 岩 石 的 成 因 。 W 1930, 1931) 进 一 步发 展 了 1912 ) 和 1928 ) 的 概念 , 根 据 沉 积 作 用 旋 回 性 将 伊 利 诺 伊 州 的 宾 西 法 尼亚 纪 地 层 划 分 为 多 个 组 , W 1932)进 一 步 强 调 这 些 旋 回 性 的 广 泛 的 横 向 连 续 性 及 其 在地 层 对 比 上 的 实 用 价 值 , 正 式 提 出 “ 旋 回 层 ”(一 词 , 并 将 其 归 因 于 地 壳 运 动 引 起 的海 侵 — 海 退 。 其 中 , W 1930) 的 单 个 旋 回 性的 岩 性 组 (即 W 932年 定 义 的旋 回 层 ) 从 上 至 下 由 以 下 岩 性 单 元 组 成 : 铁 质 页岩 — 海 相 石 灰 岩 — 钙 质 页 岩 — 碳 质 页 岩 — 煤 — 根 土岩 — “ 淡 水 ” 石 灰 岩 — 砂 质 含 云 母 页 岩 — 砂 岩 —不 整 合 面 。南 斯 拉 夫 数 学 家 米 兰 科 维 奇 (M 941) 从 全 球 尺 度 上 研 究 日 射 量 与 地 球 气 候 之 间关 系 后 , 提 出 著 名 的 米 兰 科 维 奇 天 文 理 论 , 认 为 地球 轨 道 偏 心 率 、 黄 赤 交 角 及 岁 差 等 三 要 素 变 化 引 起的 到 达 北 半 球 中 高 纬 度 夏 季 日 射 量 变 化 , 是 造 成 冰期 — 间 冰 期 旋 回 的 根 本 原 因 , 同 时 计 算 出 了 地 球 轨道 参 数 变 化 周 期 (米 兰 科 维 奇 旋 回 )。 基 于 米 兰 科维 奇 天 文 理 论 , W 进 一 步 认 识 到 “ 含 煤 旋回 层 ” 与 轨 道 参 数 变 化 有 关 , 地 球 轨 道 参 数 变 化引 起 的 冰 控 海 平 面 变 化 是 含 煤 旋 回 层 的 主 控 因 素 ,从 此 便 拉 开 了 含 煤 岩 系 研 究 史 上 的 “ 旋 回 层 时 代 ”的 序 幕 。 尽 管 后 来 曾 有 许 多 学 者 发 现 含 煤 岩 系 旋 回265第 10卷   第 6期 邵 龙 义 等 : 近 海 型 含 煤 岩 系 沉 积 学 及 层 序 地 层 学 研 究 进 展层 中 的 沉 积 单 元 构 成 与 W 1930) 及 W 1932) 当 初 的 “ 理 想 旋 回 层 ” 之 间 有许 多 差 异 并 发 现 这 些 差 异 主 要 是 构 造 背 景 及 沉 积 环境 的 区 域 性 差 异 造 成 , 但 是 W 1930) 的 旋 回层 概 念 在 几 十 年 时 间 内 一 直 强 烈 地 影 响 着 含 煤 岩 系沉 积 学 的 研 究 , 对 基 于 标 准 旋 回 层 岩 性 组 合 特 征 来寻 找 可 采 煤 层 起 到 了 积 极 作 用 。到 上 世 纪 60年 代 , 当 1960) 及 其 学 生把 现 代 密 西 西 比 河 三 角 洲 研 究 成 果 用 于 阿 巴 拉 契 亚地 区 的 宾 夕 法 尼 亚 系 含 煤 地 层 研 究 , 他 们 对 比 研 究了 阿 巴 拉 契 亚 地 区 石 炭 系 含 煤 岩 系 和 密 西 西 比 三 角洲 沉 积 后 认 为 , 阿 巴 拉 契 亚 地 区 石 炭 系 旋 回 层 中 简单 的 海 侵 、 海 退 过 程 可 以 用 与 现 代 密 西 西 比 河 三 角洲 相 类 似 的 三 角 洲 朵 叶 的 退 积 、 进 积 过 程 来 解 释 。至 此 , 人 们 才 认 识 到 河 道 决 口 、 分 流 河 道 摆 动 、 砂坝 的 迁 移 以 及 其 他 一 些 幕 式 或 周 期 性 作 用 等 自 旋 回过 程 也 可 造 成 旋 回 层 现 象 ( 1976) , 从 此 便开 始 了 “ 沉 积 模 式 (三 角 洲 迁 移 模 式 ) 阶 段 ” 阶段 的 历 史 。 特 别 是 1976 ) 和 (1978) 将 阿 巴 拉 契 亚 地 区 石 炭 系 阿 勒 格 尼 组 沉 积相 划 分 为 冲 积 平 原 、 上 三 角 洲 平 原 、 下 三 角 洲 平原 、 障 壁 后 潟 湖 和 障 壁 岛 等 类 型 , 概 括 出 著 名 的 阿勒 格 尼 组 三 角 洲 沉 积 模 式 , 提 出 上 、 下 三 角 洲 平 原过 渡 带 形 成 的 煤 层 具 有 一 定 的 厚 度 和 横 向 连 续 性 ,从 而 最 具 勘 探 价 值 。 到 目 前 为 止 已 提 出 了 各 种 成 煤模 式 , 包 括 滨 岸 障 壁 潟 湖 模 式 、 河 流 — 三 角 洲 模式 、 冲 积 扇 模 式 、 砂 质 辫 状 河 模 式 、 湖 泊 模 式 、 风成 沙 丘 模 式 等 , 中 国 学 者 还 提 出 多 堡 岛 成 煤 模 式(刘 焕 杰 等 , 1987 )、 泥 炭 坪 成 煤 模 式 (刘 焕 杰 ,1982) 及 碳 酸 盐 岩 台 地 综 合 成 煤 模 式 (张 鹏 飞 等 ,1983; et a l., 1998) 等 。 这 些 成 煤 模 式为 成 煤 环 境 特 征 、 煤 层 发 育 特 征 以 及 基 本 控 制 机 理提 供 了 解 释 基 础 。 这 一 阶 段 虽 然 存 在 着 旋 回 层 的 自旋 回 与 他 旋 回 机 制 的 争 论 , 但 是 无 论 是 旋 回 层 理 论还 是 后 来 的 沉 积 模 式 理 论 都 为 煤 系 沉 积 学 的 发 展 起了 巨 大 的 推 动 作 用 。层 序 地 层 学 孕 育 于 上 世 纪 40年 代 , 美 地 质 学 会 年 会 的 沉 积 相 和 地 质 历 史 研讨 会 上 提 出 以 区 域 不 整 合 面 划 分 的 北 美 地 台 的“ 地 层 层 序 ” , 这 标 志 着 “ 层 序 ” 这 一 概 念 的 萌 发 。上 世 纪 50年 代 末 和 60年 代 初 , 创 造 性 地 将 北 美 稳 定 克 拉 通 上 的 地 层记 录 , 包 括 从 前 寒 武 纪 晚 期 至 全 新 世 的 地 层 , 划 分成 以 区 域 不 整 合 面 为 边 界 的 6套 地 层 层 序 , 并 把 层序 定 义 为 “ 比 群 和 超 群 更 高 一 级 的 岩 石 地 层 学 单位 ” 。 系 统 的 层 序 地 层 学 理 论 诞 生 于 上 世 纪 80年代 末 期 , W 1988) 主 编 特 刊 《 海 平 面 变化 综 合 分 析 》 以 及 M 人 发 表 的 层 序 地 层 学 文 献 , 标 志 着 层 序地 层 学 的 诞 生 。 1988, 1990 )、 1988 ) 以 及 M ( 1991 )提 出 层 序 地 层 学 的 概 念 体 系 , 将 旋 回 层 的 全 球 性 特征 与 自 旋 回 局 部 性 变 异 的 灵 活 性 很 好 地 结 合 起 来 ,建 立 起 地 层 划 分 对 比 的 新 方 法 , 从 而 也 为 含 煤 岩 系自 旋 回 机 制 与 他 旋 回 机 制 之 间 的 争 论 增 添 新 的 内容 。 在 层 序 地 层 学 思 想 的 影 响 下 , 越 来 越 多 的 煤 田地 质 学 家 注 意 到 类 似 于 河 道 决 口 、 三 角 洲 迁 移 等 的自 旋 回 机 制 只 能 解 释 那 些 与 W 1930) 理 想 旋回 层 不 一 致 的 局 部 变 化 或 分 布 局 限 的 沉 积 特 征 , 而不 能 解 释 那 些 大 量 存 在 的 在 整 个 盆 地 范 围 甚 至 全 球性 分 布 的 沉 积 特 征 或 旋 回 层 的 成 因 , 后 者 显 然 只 能用 盆 地 动 力 机 制 或 其 他 一 些 异 旋 回 机 制 来 解 释 。 层序 地 层 学 与 旋 回 地 层 学 相 结 合 所 建 立 的 层 序 地 层 格架 、 旋 回 序 列 及 其 所 反 映 的 海 平 面 变 化 规 律 等 , 则可 为 含 煤 岩 系 年 代 地 层 、 旋 回 性 沉 积 模 式 及 盆 地 演化 等 提 供 可 靠 依 据 , 进 而 也 可 推 动 聚 煤 作 用 理 论 的发 展 。 因 此 , 也 可 以 说 , 层 序 地 层 学 的 出 现 将 开 辟煤 和 含 煤 岩 系 沉 积 学 研 究 的 新 篇 章 。2  海 平 面 变 化 与 聚 煤 作 用 的 关 系煤 层 形 成 于 泥 炭 沼 泽 环 境 这 是 不 争 的 事 实 , 但是 随 着 认 识 的 深 入 , 自 从 1976)、 978) 针 对 阿 巴 拉 契 亚 山 区 石 炭 纪 含 煤 岩 系 , 建立 起 著 名 的 阿 勒 格 尼 三 角 洲 聚 煤 模 式 后 , 含 煤 岩 系沉 积 模 式 的 研 究 突 飞 猛 进 , 20世 纪 80年 代 以 来 ,中 国 学 者 先 后 对 中 国 西 南 、 华 南 、 华 北 、 西 北 等 地区 (煤 炭 科 学 研 究 院 地 质 勘 探 分 院 等 , 1987; 张鹏 飞 等 , 1987; 中 国 煤 田 地 质 总 局 , 1996a,1996b, 1997, 1999; 张 泓 等 , 1998) , 从 石 炭 — 二叠 纪 、 中 生 代 、 新 生 代 等 不 同 时 期 的 含 煤 岩 系 的 沉积 环 境 、 沉 积 相 古 地 理 及 聚 煤 规 律 进 行 了 系 统 分 析(邵 龙 义 等 , 2006) , 同 时 还 对 成 煤 环 境 进 行 了 比较 沉 积 学 研 究 (刘 焕 杰 等 , 1997) , 总 结 出 中 国 含煤 岩 系 的 各 种 沉 积 模 式 。 这 些 成 果 对 特 定 地 区 、 特365古   地   理   学   报       2008年 12月定 层 位 的 沉 积 格 架 及 沉 积 古 地 理 的 认 识 起 到 了 关 键的 作 用 。以 前 的 成 煤 模 式 多 是 强 调 泥 炭 形 成 于 与 活 跃 的陆 源 碎 屑 沉 积 作 用 带 相 邻 的 低 位 沼 泽 地 区 。 事 实上 , 泥 炭 沉 积 并 不 总 是 与 局 部 的 陆 源 碎 屑 沉 积 供 给同 时 发 生 的 , 在 大 多 数 情 况 下 , 在 近 海 地 区 的 沼 泽发 育 阶 段 , 局 部 的 陆 源 碎 屑 供 应 已 经 被 某 种 机 理 切断 了 (1984) , 大 面 积 分 布 的 以 海 相 石 灰岩 或 含 海 相 化 石 的 泥 岩 为 顶 板 的 含 煤 旋 回 层 序 中 ,煤 层 多 是 在 海 侵 过 程 中 形 成 的 。 同 时 也 注 意 到 大 部分 厚 煤 层 横 跨 不 同 相 区 而 大 面 积 广 泛 分 布 , 提 出 幕式 聚 煤 作 用 模 式 , 亦 说 明 煤 层 的 聚 集 与 特 定 的 陆 源碎 屑 供 给 无 直 接 联 系 , 同 时 也 强 调 一 次 聚 煤 作 用 幕的 同 时 性 (邵 龙 义 等 , 1992, 1999; 陈 世 悦 和 刘 焕杰 , 1995)。 海 平 面 抬 升 不 仅 为 泥 炭 聚 集 提 供 可 容空 间 , 而 且 可 以 降 低 河 流 梯 度 , 使 携 带 陆 源 碎 屑 的河 流 收 缩 到 成 煤 沼 泽 之 外 。事 实 上 , 在 过 去 的 煤 田 地 质 勘 探 过 程 中 , 大 面积 稳 定 分 布 的 厚 煤 层 作 为 含 煤 地 层 中 的 一 个 等 时 面已 经 受 到 大 多 数 煤 田 地 质 工 作 者 的 肯 定 (邵 龙 义等 , 1992, 1993; D 1992; et a l.,1994; D et a l., 2007 )。 近 来 的 一 系 列 研 究(D 1992; et , 1994 ) 表 明 , 有相 当 一 部 分 煤 层 可 能 形 成 于 海 平 面 上 升 过 程 , 即 海侵 过 程 成 煤 。 大 面 积 分 布 的 可 采 煤 层 及 其 上 覆 海 相层 或 含 海 相 动 物 化 石 层 , 常 与 上 覆 的 陆 源 碎 屑 沉 积物 一 起 , 构 成 典 型 海 陆 过 渡 相 含 煤 岩 系 旋 回 层 , 它们 一 般 是 异 旋 回 因 素 控 制 的 结 果 , 这 些 异 旋 回 机 制包 括 气 候 变 化 、 沉 积 物 供 给 的 变 化 、 与 岩 石 圈 载 荷变 化 有 关 的 沉 降 速 率 的 变 化 以 及 相 对 海 平 面 的 变化 。盆 地 范 围 分 布 的 含 煤 旋 回 层 很 可 能 与 受 全 球 海平 面 波 动 控 制 的 基 准 面 变 化 有 关 。 据 研 究 , 泥 炭 聚集 速 率 比 大 多 数 正 常 的 基 底 沉 降 速 率 都 要 快 , 尤 其对 凸 起 泥 炭 地 更 是 这 样 (1984) , 泥 炭 沼泽 只 有 当 相 对 海 平 面 上 升 变 快 的 时 候 或 者 潜 水 面 由于 某 种 特 殊 原 因 而 突 然 上 升 的 时 候 才 会 沉 没 , 煤 层与 下 伏 沉 积 物 之 间 在 时 间 上 有 一 个 明 显 的 沉 积 间 断(邵 龙 义 等 , 1998 )。 1979 ) 曾 用 全球 海 平 面 波 动 模 式 解 释 英 国 南 威 尔 士 煤 田 含 煤 岩 系沉 积 作 用 , 他 认 为 潜 水 面 的 上 升 (由 海 平 面 上 升引 起 ) 阻 碍 沼 泽 的 排 水 体 系 而 有 效 地 防 止 有 机 质的 氧 化 , 从 而 又 促 进 厚 泥 炭 层 的 堆 积 。 993) 认 为 盆 地 范 围 的 基 准 面 变 化 受 全 球 海 平 面变 化 的 驱 动 并 且 控 制 着 那 些 盆 地 范 围 分 布 的 煤 层 及含 煤 旋 回 层 的 形 成 , 甚 至 主 张 以 往 曾 被 认 为 对 含 煤岩 系 沉 积 作 用 起 主 要 作 用 的 含 煤 盆 地 三 角 洲 朵 叶 的进 积 和 迁 移 作 用 也 可 能 是 受 基 准 面 变 化 的 控 制 。考 虑 到 煤 层 堆 积 速 率 极 快 ( 4 ~ 100 年 堆 积101984) ) , 所 以 厚 煤 层 的 堆 积 需 要有 持 续 存 在 的 可 容 空 间 以 容 纳 快 速 堆 积 的 煤 层(泥 炭 ) , 适 合 成 煤 的 最 大 可 容 空 间 的 持 续 保 持 需 要有 潜 水 面 和 基 准 面 的 不 断 抬 升 , 这 种 基 准 面 的 抬 升又 离 不 开 海 平 面 的 上 升 , 因 此 , 发 育 较 好 的 煤 层 一般 都 形 成 于 最 大 海 泛 期 。 994) 还 提 出 与 基 准 面 变 化 有 关 的 大 面 积 分 布 的厚 煤 层 的 底 面 可 作 为 成 因 地 层 层 序 的 一 种 边 界 , 即最 大 海 泛 面 。 1995 ) 在 解 释 美 国 宾 夕 法 尼 亚 纪 B 层 序 地 层 特征 时 , 认 为 曾 被 1976) 解 释 为 三 角 洲 模 式形 成 的 大 面 积 分 布 (数 百 平 方 千 米 ) 的 厚 煤 层 , 实际 上 是 潜 水 面 上 升 以 及 伴 随 碎 屑 沉 积 物 供 给 因 基 准面 上 升 而 中 止 时 期 的 沉 积 , 并 认 为 在 靠 陆 地 方 向 的一 些 大 面 积 (数 十 平 方 千 米 ) 分 布 的 厚 煤 层 (厚度 大 于 20m ) 代 表 与 最 大 海 泛 面 相 当 的 最 大 海 泛带 的 层 序 地 层 位 置 。 1995) 的 研 究 也 表明 , 阿 巴 拉 契 亚 地 区 宾 夕 法 尼 亚 纪 的 分 布 广 泛 的 厚煤 层 形 成 于 海 水 达 到 高 位 期 期 间 , 这 些 厚 煤 层 代 表与 西 部 远 处 (如 ) 高 水 位 期海 相 单 元 等 时 的 滨 岸 低 地 沉 积 。3  层 序 地 层 格 架 下 成 煤 模 式 研 究若 将 形 成 煤 层 的 滨 岸 平 原 视 为 坡 度 一 定 且 地 形平 缓 的 理 想 状 态 , 则 当 在 一 个 三 级 海 平 面 升 降 旋 回中 , 在 海 平 面 从 最 低 点 向 最 高 点 运 动 的 阶 段 , 有 利于 煤 层 发 育 的 过 渡 环 境 将 向 陆 地 方 向 迁 移 ; 而 在 海平 面 从 最 高 点 向 最 低 点 运 动 的 阶 段 , 有 利 于 煤 层 形成 的 过 渡 环 境 将 向 海 的 方 向 迁 移 (图 1)。 同 时 ,在 三 级 海 平 面 变 化 的 过 程 中 还 伴 有 四 级 海 平 面 的 升降 运 动 , 在 每 一 个 四 级 海 平 面 旋 回 中 , 当 海 平 面 上升 导 致 地 下 水 位 上 升 , 形 成 泥 炭 沼 泽 。 由 于 在 这 种理 想 状 态 下 , 煤 层 的 横 向 延 展 性 在 不 同 时 期 是 一 样的 , 因 此 海 平 面 变 化 的 不 同 阶 段 形 成 的 煤 层 , 其 厚度 存 在 一 定 差 异 (邵 龙 义 等 , 2003, 2008)。465第 10卷   第 6期 邵 龙 义 等 : 近 海 型 含 煤 岩 系 沉 积 学 及 层 序 地 层 学 研 究 进 展图 1  三 级 相 对 海 平 面 变 化 过 程 中 近 海 平 原 背 景 中聚 煤 中 心 迁 移 示 意 图 (据 邵 龙 义 等 , 2008修 改 )of in a            et 2008)“ 可 容 空 间 ” 概 念 的 提 出 是 层 序 地 层 模 式 发 展的 一 个 关 键 点 。 在 沼 泽 中 , 可 容 空 间 可 定 义 为 泥 炭所 能 堆 积 的 最 大 高 度 ( et , 1988;et a l., 1995 )。 煤 的 性 质 如 煤 层 厚 度 、 煤 质(如 灰 分 、 硫 含 量 )、 显 微 煤 岩 组 成 都 受 成 煤 植 物类 型 、 埋 藏 速 度 、 沉 积 供 应 速 率 和 基 准 面 变 化 速 率等 因 素 的 控 制 , 而 这 些 因 素 又 都 受 到 海 平 面 变 化 、气 候 、 构 造 作 用 等 决 定 地 层 层 序 的 他 旋 回 过 程 的 控制 ( et 1996; D 2000; et , 2003a, 2003b; et , 2004;e 2004; et 2005;et a l. , 2006)。 1997) 及 2002) 提 出 煤 层 厚 度 取 决 于 可 容 空 间 增 长 速率 与 泥 炭 聚 集 速 率 之 间 的 相 对 平 衡 状 态 。 过 慢 的 相对 海 平 面 上 升 速 率 , 难 以 保 证 泥 炭 堆 积 所 需 的 可 容空 间 , 因 此 难 以 形 成 厚 煤 层 ; 相 反 , 过 快 的 海 平 面上 升 速 率 , 使 得 泥 炭 堆 积 速 率 又 难 以 追 赶 上 可 容 空间 增 加 速 率 , 从 而 造 成 泥 炭 沼 泽 很 快 被 海 水 淹 没 ,结 果 也 难 于 形 成 厚 煤 层 ; 只 有 适 度 的 海 平 面 上 升 速率 , 才 能 保 证 可 容 空 间 增 加 速 率 与 泥 炭 堆 积 速 率 之间 的 相 对 平 衡 关 系 , 使 泥 炭 能 持 续 堆 积 , 从 而 形 成巨 厚 煤 层 。 邵 龙 义 等 ( 2003) 进 一 步 提 出 , 不 同古 地 理 背 景 下 及 不 同 体 系 域 中 , 可 容 空 间 增 加 速 率与 泥 炭 聚 集 速 率 的 平 衡 关 系 是 不 同 的 , 因 此 所 形 成的 煤 层 不 只 是 在 厚 度 上 不 同 , 而 且 煤 岩 煤 质 特 征 也会 有 所 不 同 , 例 如 当 可 容 空 间 增 加 速 率 大 于 泥 炭 堆积 速 率 时 , 煤 层 剖 面 会 表 现 出 一 系 列 海 侵 的 特 征 ,镜 质 体 反 射 率 、 结 构 镜 质 体 含 量 、 煤 中 硫 的 同 位 素比 值 及 指 数 等 指 标 向 上 减 少 ; 结 构 镜 质 体 的 荧光 强 度 、 镜 质 体 含 量 、
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