西湖凹陷古近系平湖組聚煤環境特征及模式

周倩羽，沈文超，張 信，易 琦，邵龍義

(中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院，北京 100083)

?

西湖凹陷古近系平湖組聚煤環境特征及模式

周倩羽，沈文超，張 信，易 琦，邵龍義

(中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院，北京 100083)

摘要：利用鉆井、巖心等資料，對西湖凹陷古近系平湖組聚煤環境及模式進行研究。西湖凹陷平湖組的主要聚煤環境為潮坪相潮上-潮間泥炭沼澤、潮控三角洲平原泥炭沼澤以及辮狀河三角洲平原泥炭沼澤。綜合聚煤環境和古構造因素的影響，建立平湖組沉積期的潮坪-三角洲聚煤模式，研究區潮坪和潮控三角洲較辮狀河三角洲更有利于聚煤；平湖組下段至上段煤層平面上分布范圍逐漸擴大；西部斜坡帶聚煤作用強于東部斷階帶。

關鍵詞：西湖凹陷；古近系；平湖組；聚煤環境；聚煤模式

西湖凹陷位于東海盆地東部坳陷帶，是我國近海海域油氣資源較豐富的沉積凹陷之一。沉積相的研究對于油氣勘探與評價的意義重大，平湖組含煤巖系為西湖凹陷主力烴源巖，對該區聚煤特征的研究在分析煤生烴潛力方面亦極為重要。前人對西湖凹陷含煤巖系沉積環境和烴源巖分布不斷進行研究[1-3]，西湖凹陷地質構造復雜，平湖組煤層發育的特征為單層厚度薄，但層數多，對富煤帶及富煤中心的分布、煤層的變化規律及沉積體系與富煤帶的匹配關系認識不夠清晰，存在爭議。本文針對西湖凹陷古近系平湖組含煤巖系沉積環境進行詳細分析，明確區內沉積環境展布及聚煤規律，旨在對該區油氣勘探預測提供依據。

1 區域地質背景

西湖凹陷是我國東海陸架盆地東部坳陷帶的一個重要含油氣凹陷，西與海礁隆起和漁山隆起相鄰，東以釣魚島隆褶帶為界，南接釣北凹陷，北連福江凹陷，總體呈NNE向，面積約5.18×104km2(圖1)。西湖凹陷沉積始于晚白堊世末期，是一個東斷西超特征明顯的箕狀斷陷盆地，自西向東包括西部斜坡帶、中央洼陷-反轉帶(包括西次凹、中央反轉構造帶和東次凹)和東部斷階帶3個主要構造單元。西湖凹陷新生代經歷了斷陷、拗陷-反轉和區域沉降三大階段，地層自下而上包括古新統、始新統平湖組、漸新統花港組、中新統龍井組、玉泉組和柳浪組、上新統三潭組以及第四系東海群[4]。

古近系平湖組為本文研究的目的層段，屬斷陷末期向拗陷轉化階段的沉積，結合前人研究成果，并根據鉆井巖性組合特征，將平湖組自下而上分為平湖組下段、中段和上段。

2 聚煤環境特征

平湖組為西湖凹陷主要含煤層位，巖性以灰色泥巖、粉砂巖為主，含部分砂巖，并發育薄層和極薄層的煤層。煤層具有層數多、單層厚度薄、垂向分布散、橫向對比追蹤困難、平面分布廣等特征；測井曲線表現為自然伽馬和密度值低，聲波時差和中子值高。平湖組主要聚煤環境為潮坪相潮上-潮間泥炭沼澤、潮控三角洲平原泥炭沼澤以及辮狀河三角洲平原泥炭沼澤，不同成煤環境的垂向序列特征不同(圖2)。

2.1 潮控三角洲平原泥炭沼澤

潮控三角洲相在平湖組上段較發育，主要位于西湖凹陷的西部斜坡帶。潮控三角洲為河流-正常三角洲入海受到潮汐作用影響的部分，由于海岸線推進，潮控三角洲平原分流間灣易被填充而變淺，潮汐作用強度下降使得環境適合植物生長并堆積泥炭[5]。據鉆井揭示，該區潮控三角洲環境典型沉積序列為前潮控三角洲-潮控三角洲前緣(潮砂壩)-潮控三角洲平原(分流河道-分流間灣)(圖2 A井)。煤層主要形成于潮控三角洲平原泥炭沼澤，分流間灣被充填后水體變淺適宜泥炭沼澤發育形成煤層，廢棄潮砂壩和廢棄分流河道淤淺堆積泥炭也利于成煤，是研究區重要聚煤環境之一。

2.2 潮坪泥炭沼澤

潮坪相在平湖組中段和下段較發育，主要包括潮上帶、潮間帶和潮下帶3個亞相，潮上帶主要分布于西湖凹陷的兩側，潮間帶在研究區呈北東向環狀展布，潮下帶分布范圍較小。潮上帶以泥質沉積為主，潮間帶主要發育砂泥巖薄互層，潮下帶主要包括雙向交錯層理發育的砂巖和水平層理、波狀層理等發育的泥質巖。據鉆井揭示，該區潮坪環境典型沉積序列為潮下帶(潮道-潮道間灣)-潮間帶(混合坪-泥坪-沼澤)-潮上帶(泥坪-沼澤)(圖2 B井)。潮坪泥炭沼澤在潮上帶和潮間帶中發育，潮上帶和潮間帶水體較淺，潮汐作用使得該相帶周期性出露于地表，氣候適宜的情況下易于發育泥炭沼澤，形成層數多，單層厚度薄的煤層[6]。潮坪泥炭沼澤為研究區重要的含煤地層，煤層厚度和層數發育均優于辮狀河三角洲成煤。

2.3 辮狀河三角洲平原泥炭沼澤

辮狀河三角洲相包括辮狀河上三角洲平原、辮狀河下三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和前辮狀河三角洲亞相。主要發育于西湖凹陷中央洼陷-反轉帶東部及其以東區域，該區域鉆井資料匱乏，辮狀河上三角洲平原在鉆井資料中揭露較少，東部斷階帶附近無鉆井資料，主要由地震數據揭示。據鉆井揭示，該區辮狀河三角洲環境典型沉積序列為前辮狀河三角洲-辮狀河三角洲前緣(河口壩)-辮狀河下三角洲平原(分流河道-分流間灣)-辮狀河上三角洲平原(分流河道-分流間灣)(圖2 C井)。辮狀河上三角洲平原是辮狀河三角洲的陸上沉積部分，分流河道較發育，對泥質沉積的侵蝕導致泥炭不易堆積，影響聚煤作用；下三角洲平原為水下沉積，分流間灣易沼澤化而有利于煤層形成。

3 聚煤模式

根據資料，西湖凹陷平湖組沉積時期的氣候溫暖潮濕，這種氣候條件對聚煤作用十分有利[7-8]。因此研究區影響聚煤作用的主要因素為沉積環境和古構造特征。西湖凹陷平湖組沉積期主要為潮坪-三角洲聚煤模式(圖3)。從沉積環境上看，潮坪的潮上-潮間帶和潮控三角洲平原發育的沼澤環境是聚煤作用發生的主要場所，辮狀三角洲平原泥炭沼澤也有煤層發育。在海進時期，潮坪環境向兩側三角洲方向遷移，聚煤環境也隨著遷移，聚煤范圍有所減小；海退時期，三角洲進積，潮坪范圍減小，聚煤環境范圍擴大。平湖組自下而上整體為海退的過程，成煤范圍逐漸擴大。

西湖凹陷是典型的斷陷盆地，構造因素對盆地的形成影響重大。不僅控制沉積體系和砂體的分布，同時也影響著區內煤層的發育和展布。西湖凹陷“一斷一超”的半地塹模式有利于沉積物的堆積，西部斜坡帶為凹陷的緩坡帶，構造穩定，水深適宜，利于植物生長和泥炭沼澤堆積，聚煤條件較好，潮控三角洲和潮坪沉積發育，聚煤作用較強；東部斷階帶為陡坡帶，受斷層

活動影響，聚煤條件較差，主要發育粗碎屑沉積，辮狀河三角洲沉積向凹陷內延伸至中央洼陷-反轉構造帶，煤層在辮狀河下三角洲平原泥炭沼澤中形成。

4 結論

1)西湖凹陷平湖組的主要聚煤環境為潮坪相潮上-潮間泥炭沼澤、潮控三角洲平原泥炭沼澤以及辮狀河三角洲平原泥炭沼澤，潮坪和潮控三角洲較辮狀河三角洲更有利于聚煤。

2)西湖凹陷平湖組沉積期主要為潮坪-三角洲聚煤模式，平湖組下段至上段煤層平面上分布范圍逐漸擴大，西部斜坡帶聚煤作用強于東部斷階帶。

參考文獻：

[1]張敏強, 徐 發, 張建培, 等.西湖凹陷裂陷期構造樣式及其對沉積充填的控制作用[J].海洋地質與第四紀地質, 2011, 31(5)：67-72.

[2]高偉中, 田 超, 趙 洪, 等.西湖凹陷平湖斜坡帶非構造油氣藏勘探潛力探討[J].海洋石油, 2015, 35(1)：22-26.

[3]魏恒飛, 陳踐發, 陳曉東, 等.西湖凹陷平湖組濱海型煤系烴源巖發育環境及其控制因素[J].中國地質, 2013, 40(2)：487-497.

[4]張建培, 徐 發, 鐘 韜, 等.東海西湖凹陷平湖組-花港組層序地層模式及沉積演化[J].海洋地質與第四紀地質, 2012, 32(1)：35-41.

[5]郭英海, 劉煥杰, 賈進華.平溝礦區山西組潮控三角洲—河流沉積及聚煤特點[J].煤田地質與勘探, 1998, 26(5)：10-13.

[6]李增學, 周 靜, 呂大煒, 等.瓊東南盆地崖城組煤系空間展布特征[J].山東科技大學學報:自然科學版, 2013, 32(2)：1-8.

[7]王建平.西湖凹陷平湖組時代及古環境古氣候淺析[J].中國海上油氣, 1992, 6(4)：27-30.

[8]謝啟紅,邵先杰,霍夢穎,等.生物礁成礁條件、成礁模式及與油氣關系[J].河北工程大學：自然科學版,2015,32(4):94-97.

(責任編輯王利君)

The coal-accumulating environments characteristics and coal-forming pattern of Pinghu Formation (Paleogene) in Xihu Depression

ZHOU Qian-yu, SHEN Wen-chao, ZHANG Xin, YI Qi, SHAO Long-yi

(College of Geoscience and Surveying Engineering，China University of Mining and Technology(Beijing)，Bejing 100083, China)

Abstract：Coal-accumulating environments characteristics and coal-forming model of Pinghu Formation (Paleogene) in Xihu Depression have been studied using the drilling data and core data in this paper．The coal seams of the Pinghu Formation in Xihu Depression were formed in peat swamps of supratidal zone and intertidal zone of tidal flat facies, peat swamps of the tide-dominated delta plain and the braided river delta plain. Considering the coal-accumulating environments and the paleostructure effects, the tidal flat-delta coal-accumulating model for Xihu Depression of Pinghu Formation is established. The coal accumulation in the tidal flat and the tide-dominated delta are better than in the braided river delta. The distribution of coal-forming sedimentary system is gradually spread from the lower member to the upper member of the Pinghu Formation. The west slope of the depression has a stronger coal accumulation effects than the east fault-terrace belts of the depression.

Key words：Xihu Depression; Paleogene; Pinghu Formation; coal-accumulating environments; coal-forming pattern

中圖分類號：P618.11

文獻標識碼：A

文章編號：1673-9469(2016)01-0105-04

doi:10.3969/j.issn.1673-9469.2016.01.023

作者簡介：周倩羽(1987-)，女，河北邯鄲人，博士，主要從事沉積學、煤田地質學等方面的研究。

基金項目：國家自然科學基金資助項目(41572090)

收稿日期：2015-11-10