巴基斯坦查瑪郎盆地Toi組沉積體系分析

王瑞輝 黃紹博 馬小東 彭曉夢

【摘 要】巴基斯坦查瑪郎盆地是巴基斯坦規模最大優質煤的聚煤盆地。其煤炭資源被廣泛應用于國內電力能源行業。為指導查瑪郎盆地煤炭資源勘探開發，有必要對查瑪郎盆地Toi組沉積體系進行分析。通過對野外露頭及鉆井資料分析研究，結果表明：查瑪郎盆地研究區Toi組沉積體系屬于三角洲沉積體系，主要為由分支流河道、分流間灣和沼澤等成因相構成的三角洲平原成因相組合。

【關鍵詞】巴基斯坦查瑪郎盆地 Toi組 沉積體系 成因相組合

1區域地質背景

Chamalang盆地位于巴基斯坦俾路支省東部蘇萊曼山脈的蘇萊曼褶皺和沖斷帶上（圖1-1）。蘇萊曼山脈是個寬闊（>300km）而平緩（<1°）的褶皺和仍在活躍的沖斷帶。它是由沿査曼斷層的左側向平移運動和沿印度亞大陸西部終點的向南沖斷運動所造成的扭壓作用而發育成的構造帶。蘇萊曼褶皺和沖斷帶從強調構造的意義方面，從南部到北部可劃分為（圖1-1B）：（1）晚漸新世到全新世的磨拉石沉積；（2）二疊紀到始新世的深海地層、淺海陸棚到陸上三角洲沉積；（3）晚始新世到早漸新世科夾克弗萊希組（Khojak Flysch）及下伏的佐伯（Zhob）谷 （穆斯林堡Muslimbagh）蛇綠巖。[1]

圖1-1蘇萊曼褶皺沖斷帶位置（A）及簡化構造圖（B） 圖1-2查瑪郎盆地區域地質圖

研究區位于盆地西北部（圖1-2），主要成煤地層為早始新世中期的Ghazij群的Toi組（圖1-2）。Toi組下部與Shaheed Ghat組整合接觸，上部與Kingri組不整合接觸（圖1-3）。研究區Toi組由細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖和煤構成，厚度超過500m。受構造擠壓作用影響，Toi組地層由西北向東南發生不同程度的傾斜，最大傾角為75°

2沉積體系分析

研究區Toi組沉積體系屬于三角洲沉積體系，為由分支流河道、分流間灣和沼澤等成因相構成的三角洲平原成因相組合。

2.1分支流河道相和天然堤相

分支流河道相和天然堤相作為三角洲平原相的河流沉積部分，在識別標志和巖相組合上具有很好的統一性。在識別標志上，具有典型的河流沉積的二元結構和旋回的多階性。在巖相組合上，主要是具交錯層理和水平層理的細砂巖、粉砂巖、砂泥互層以及泥巖呈規律性的組合。

圖2-1河流沉積相

（①槽狀交錯層理②板狀交錯層理③楔狀交錯層理④水平層理）

三角洲平原河流沉積的二元結構表現在：由下部較粗成分的分流河道相過渡到上部較細成分的天然堤相。三角洲平原河流沉積的旋回的多階性表現在：在同一垂向沉積序列中分流河道相和天然堤相依次重復出現（圖2-1）。

分流河道相沉積，巖石為細砂巖、粉砂巖，垂向序列向上由粗變細；具有側向加積的特征；沉積構造具有規律遞變性，即：從下向上依次為槽狀交錯層理、板狀交錯層理和楔狀交錯層理（圖2-1）。分流河道相沉積反應了較強的水動力沉積環境。天然堤相沉積，巖石為具水平層理的泥質粉砂巖、粉砂巖以及泥巖，泥質粉砂巖與泥巖互層沉積。

2.2分流間灣相

分流間灣相處于相鄰的兩個分支流河道相之間，被天然堤相圍限。該沉積相在洪泛期發育越岸細粒沉積。該沉積相主要以夾介殼化石碎屑的泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和大套泥巖沉積為標志。相對于分支流河道沉積相的較強水動力沉積，分流間灣相則為水動力很弱的沉積相。分支流間灣沉積相沉積物為細粒沉積，沉積物無明顯層理，常見生物擾動構造和介殼化石。

2.3沼澤相

沼澤相多發育于分流河道間洼地，是由洪泛期洪水帶來的碎屑物質淤積而成的封閉環境。當沼澤中的植物大量繁殖，發生泥炭堆積，沼澤逐步泥炭化，這是成煤前提條件。沼澤相是三角洲平原相的主要成煤相，是該區Toi組找煤的目標沉積相。該沉積相由大套泥巖、薄層粉砂巖、泥質粉砂巖、煤、煤層頂底板頁巖構成。泥巖包括灰色泥巖、灰綠色泥巖、棕褐色泥巖和灰黑色炭質泥巖；煤層夾于泥巖中間。

該區Toi組沼澤相煤層厚度很薄，野外露頭顯示最厚煤層為0.3m，鉆井巖心編錄最厚煤層為0.16m，大部分煤層厚度小于0.1m。受到后期強烈的構造擠壓運動，煤層厚度不穩定，煤層多出現彎曲、分叉、尖滅，薄煤層出現與泥巖混雜、甚至消失的現象。

3 古水流方向分析

古水流分析的研究目的是識別、描述和解釋過去的水流形式，從中獲取河流流動方向的信息。

板狀交錯層理是研究古水流重要的指向構造。板狀交錯層理是流水成因的層內沉積構造，其前積紋層的最大傾斜方向代表古水流的方向[2]。研究區Toi組形成時期古水流方向大致沿研究區砂體走，由北東向流向南西。

4 聚煤環境對聚煤作用的影響

Toi組沉積前期階段，盆地沉積中心主要在西北部低洼區，該區域河道間洼地常因洪水期帶來的碎屑物質淤積而發生沼澤化，并發生泥炭堆積。泥炭沼澤的發育是聚煤作用得以發生的基本條件，泥炭沼澤的堆積與保存受到水位和水深的控制。當水位降低時，上層泥炭就發生降解，長時間的干旱可以使泥炭完全毀壞。如果泥炭堆積速度跟不上水位上升速度，沼澤就會被淹沒。

西北部三角洲平原相地勢較低，區域內沼澤較發育，沼澤面積較大、連續性較好且具較大的水深。較大面積的沼澤為泥炭的形成提供了較為充足的物源，并且較深的沼澤可以減少因水位下降而帶來的泥炭降解，使沉積到沼澤底部的植物殘體得到較好的保存，從而為泥炭的形成和保存提供了有利的空間。東北部三角洲平原相相較于西北部三角洲平原相地勢較高，沼澤面積較小、連續性較差、且深度較小，在泥炭物源供給、形成和保存條件上均較差。因此研究區西北部三角洲平原相形成的煤層（圖3-1b）較東北部三角洲平原相（圖3-1a）好。隨著沉積中心的東南向偏移，泥炭堆積也隨之向東南偏移，但由于査瑪朗盆地總體地勢的抬升，Toi組沉積中后期沼澤相在面積、連續性與垂深上較與早期北部沼澤相都變差。泥炭在形成、保存等條件上均變差，以至于在Toi組沉積中后期沒有形成好的泥炭堆積。

參考文獻：

[1]Ishtiaq A.K.Jadoon Robert ，D.Lawrence，Robert J.Lillie.喜馬拉雅山脈西南部、巴基斯坦活動蘇萊曼褶皺沖斷帶的地震數據、幾何形態、構造演變與縮短現象[J].AAPG，1994，78/5（5），758-774.

[2]焦養泉，吳立群，榮輝.聚煤盆地沉積學[M].武漢：中國地質大學出版社，2015：213-215.