济源西部石炭二叠系层序地层学特征

蝶口地质　勘探　４　Ｃ０ＡＬ　ＧＥ（）　Ｙ＆ＥｘＰ【Ｊ（】ＲＡ￣ＯＮ　Ｖ（　ｌ　３０　Ｎｏ　ｎｌ・２００２　文章编号：ｌ∞ｌ—ｌ９８６（２００２）０１—０００４－￣　济源西部石炭二叠系层序地层学特征　王丽萍，苏现波　（焦作工学院，河南焦作４５４０００）　摘要：根据野外露头观测，结合勘探阶段的资料，对河南省济源西部石炭二叠系层序地层学特征进　行了系统研究，探讨了聚煤作用的控制因素，首斑发现河南省境域内石炭纪的河流与三角洲沉积，　并指出中杀山可能是石炭二叠纪重要的物源区。该区层序地层学研究对河南省石炭二叠纪古地理　再造具有重要意义。　关键词：层序地层；聚煤作用；石炭二叠纪；济源西部　文献标识码：Ａ　界面为太原组与本溪组的分界，即太原组最底部煤　层底板根土岩之底为界。　层序Ｉ大部分地区厚度不超过１５　ｍ．但非常完　中图分类号：Ｉ：＇６１８．１１０１　１引言　层序地层学与其说是一门学科，不如说是一门　技术。它的诞生为沉积矿产的预测与勘探提供了有　效的理论与方法体系　。　。２０年的探索使得层序地　层学在油气勘探中得到了广泛应用。含煤岩系层序　地层学研究业已全面展开，特别是以露头和钻孔为　依托的高分辨层序地层学研究，极大地丰富了煤田　地质学的理论。　河南省石炭二叠系层序地层学特征在以往的文　整，低位、海侵和高位体系域发育齐全：其低俺体系　域由残积相的高岭岩、褐铁矿和灰岩角砾组成，为奥　陶系长期风化剥蚀的产物。　海侵体系域下部为铝土质泥岩；中部为深灰色、　灰黑色泥岩，含黄铁矿结核或细分散晶粒，指示最大　海泛面位置为泻湖沉积　高位体系域则由粉砂质泥　岩和粉砂岩组成，含大量植物化石碎片，为潮坪沉　积。　献中多有报道，但对济源西部的研究却无人涉足　该区特殊的沉积和层序地层学特征，决定了它在河　南省晚占生代聚煤作用中的重要地位。特别是石炭　纪河流与三角洲沉积的发现，对石炭二叠纪古地理　再造具有重要意义。为此，作者根据详细的野外露　头观测，描述和勘探资料，对济源西部下冶、邵源、王　屋等地的石炭二叠系层序地层学特征进行了系统研　究，探讨了该区聚煤作用的特殊性及其控制因素。　（图ｌ１　２．２层序Ⅱ　由太原组及山西组的底部层段构成　该层序的　底界面为层序Ｉ的顶界面，属　型层序界面　顶界　面为二　煤的顶面，为层序Ⅲ海侵体系域之初始海　泛面，属Ⅱ型层序界面。层序Ⅱ的低位体系域在大　部分地区表现为一层灰色泥岩、富含植物根迹，含少　２层序地层格架及其构成　济源西部石炭二叠纪含煤岩系保存比较完整的　有本溪组、太原组和山西组，煤层主要赋存在太原组　和山西组。作者研究的目的层段也限于这３个组　段。含煤岩系由下向上可区分出３个层序，（图２）　分述如Ｆ。　２．１层序Ｉ　由本溪组构成。底界面为中奥陶统与石炭系之　间的平行不整合面，属Ｉ型层序界面　层序Ｉ的顶　图ｌ研究区位置及地质简图　收稿日期：２ＯＯｌ一０４－２３　作者简介：王丽萍（１９７７一），女，山西省昔阳县人　焦作工学院硕士生，从事层序地层学和煤、油气地质学研究　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　邵扳　王丽萍，苏现渡：济源西部石炭二叠系层序地层学特征　・５　图２济源西部石炭二叠系层序格架　卜　楔状交错层理；２——槽状交错层砰；卜平行层理；４　变形层理；５——波状层理；６一水平层理；７——植物化　Ｅｉ碎片；　８——双向交错层理；９　—０化石；ｌＯ一腕足动物化石；ｌｌ　煤层；ｌ２—一黄铁矿结棱；ｌ卜植物根速；　①——煤层、泥岩　灰岩；０　粉砂质泥岩；＠——粉砂岩；④——细砂岩；⑤一一中砂岩；⑥——粗砂岩　量钙质结核。这是一层典型的古土壤（根土岩）。在　近ｌＯ年来的层序地层学研究中，古土壤普遍为人们　关注　】。这是因为古土壤是一种暴露标志．代表着　不整合性质的沉积问断（Ｈｉａｔｕｓ），因此古土壤代表层　序地层学中的不同级别的界面。古土壤的成熟度不　同，指示的界面不同，可以是各级别的层序界面，也　可以是体系域界面、副层序组界面或副层序界面。　济源西部石炭二叠系发育的古土壤．以太原组底部　时，由河流沉积逐渐过渡为三角洲平原沉积。　层序Ⅱ高位期沉积分异更加显著。在陶山为上　三角洲平原环境，分流河道沉积发育，分流间沉积较　薄。下冶二矿附近的高位期沉积由一个完整的三角　洲旋回构成：高位早期形成了前三角洲和三角洲前　缘河口坝沉积；高位晚期为三角洲平原沉积。而官　洗沟地区高位早期形成以障壁岛为主体的砂质沉　积，晚期为三角洲前缘和平原分流间沉积　至北部　的一层成熟度最高，它不仅发育大量植物根迹，而且　含钙质结核。在古土壤中钙质结核的出现，说明曾　发生过潜水面下降经淡水淋滤．并伴随有土壤表层　的风化现象。这类古土壤的成熟度较高，根据区域　的邵源地区高位早期为碳酸盐台地、泻湖夹泥炭沼　泽沉积，晚期为障壁岛沉积。早期高位体系域与晚　期高位体系域的分界即为太原组与山西组的分界。　层序Ⅱ沉积相的区域展布见图３。由该图可清　对比，应为低位期沉积。与之对应的低位期沉积，在　西北部的陶山剖面上，表现为河流下切谷充填沉积，　晰地看出三个相区的存在。即西北部的河流、三角　洲沉积环境．东部的障壁岛环境和其他区域的泻湖、　清晰的冲刷现象在露头上可以侧向追踪。因此层序　Ⅱ的底界面不仅存在暴露，而且存在河流的下切．为　Ｉ型层序界面。　太原组最底部煤层的形成标志着层序Ⅱ海侵体　系域的开始，这次海侵在济源西部的大部分地区形　成了沼泽、泻湖和碳酸盐台地；在西北部的陶山剖面　上表现为河流边滩与河漫滩沉积，在达到最大海泛　碳酸盐台地环境。　２．３层序Ⅲ　层序Ⅲ的底界面为层序Ⅱ的顶界面，为一层中　粗粒砂岩之底．为Ⅱ型层序界面　陶山与下冶二矿　剖面山西组保存不完整。　下冶地区的二矿、陶山和官洗沟剖面上，层序Ⅲ　的初始海泛面位于二　煤之底，最大海泛面位于一　维普资讯 http://www.cqvip.com

６・　煤田地质与勘探　苇３Ｏ卷　图３层序Ⅱ沉积相一厚度图　层三角洲分流河道砂岩之底，海侵体系域由三角洲　分流间沉积组成。而邵源地区的海侵体系域则由泻　湖沉积组成。在下冶地区层序Ⅲ的高位期基本上以　三角洲平原沉积为主；而邵源地区高位早期形成的　是三角洲前缘和前三角洲沉积，晚期转化为三角洲　平原沉积。　层序Ⅲ沉积相的区域展布见图４。表现为一个　由西北向东南进积的三角洲　３层序发育的控制因素与聚煤作用　３．１层序发育的控制因素　层序的形成受海平面变化、构造沉降、气候和物　源供给的控制。济源西部特殊的层序地层学特征受　控于所处的特殊大地构造位置，有别于河南省其他　地区的主要因素是构造和物源供给的控制。济源西　部位于南华北与北华北分界的西端，自古生代以来　就以长期活动的封门口一盘古寺断裂为该区的北　界。该断裂在晚古生代期间的活动，直接控制着济　源西部地区的基底沉降和可容空间的增生与消减　北西向的构造展布决定了沉积相带的方向　太原组　与山西组沉积厚度均小于河南省的其他地区，说明　基底沉降速率小，处于一种沉积期隆起状态。因此　区域性海侵对该区的影响较小，使得本区的海侵体　系域厚度小，海侵期的泻湖一碳酸盐台地一障壁岛　沉积减少，取而代之的是河流与三角洲沉积　下冶的陶山和二矿太原组河流相与三角洲沉积　的发现，以及沉积相的区域展布、古流分析，表明物　源方向为西北方向。说明在太原组沉积期该区西北　方向的中条山已经隆起，成为河南省石炭二叠纪沉　积的重要物源区。在河南省境域内，目前发现的石　炭二叠纪物源区仅此一处　区域上，这一石炭二叠　纪粗碎屑沉积条带可延至东南部的邙岭地区。在邙　岭地区，太原组砂岩所占的比例高达了０％以上　图４层序叮沉积相厚度图　由于沉积期断裂的活动造成基底沉降缓慢，加之距　物源区较近、陆源碎屑供给充分，几次大规模的海侵　对该区的影响较小，造成了可容空间增生缓慢，从而　形成了济源西部特殊的层序特征。　３．２聚煤作用　石炭二叠纪期间，济源西部层序发育的特殊性　决定了聚煤作用的特殊性。太原组在潮坪　碳酸盐　台地上发育的泥炭沼泽形成了些薄煤层，这与河　南省其他地区类似。山西组最主要的煤层——二．　煤在本区缺失，而发育局部可采的二　煤　垂向分析和侧向对比，发现太原组与山西组煤　层的赋存有两种情况：一是位于海侵体系域早期，二　是位于高位体系域内部，而且主要煤层均发育于海　侵体系域早期。　近些年来，海侵成煤为人们普遍关注　：这是　由于煤层的底板普遍发育一层古土壤．古土壤的存　在标志着潜水面下降、沉积物表面暴露　遭受风化　众多的研究者发现煤层与下伏沉积物之间在时间巴　有一明显间断　＿９ｌ。当海侵或基底沉降速率加快时，　古土壤的潜水面上升．陆源碎屑物质供给减弱，泥炭　沼泽开始发育。如果混炭堆积速率与海平面　升和　基底沉降速率处于一种平衡状态时，泥炭沼泽将持　续发育，形成厚煤层。本区二　煤的缺失是由于充　分的陆源碎屑物质供给和缓慢的基底沉降，难以发　生区域性泥炭沼泽化　尽管在三角洲平原环境下形　成了二　煤，但因泥炭沼泽持续时间短而呈现透镜　状．仅局部可采。陆源碎屑较充分的供给和海浸相　对较短的持续时间，造成泥炭沼泽发育期町容空间　变化迅速，难以形成分布广、厚度大的煤层。　济源西部高位期形成的煤层一般较薄，不可采一　高位体系域内部的煤层一般形成于碳酸盐台地和　角洲分流间演化来的泥炭沼泽，多位于加积或进积　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３ｏ卷第ｌ期　龇年２月　煤田地质与勘探　（：ＯＡＬＧＥＯＬＯＧＹ＆ＥＸＰＬＯＰ￣．ＴＩＯＮ　文章编号：１｛３０１．Ｊ９８６（２００２１０１４￣０７４）６　阿拉斯菊石群的新材料　马俊文　（江西煤田地质局科研所，江西南昌　３３０２０１）　摘要：描述的菊石产自江西宜春、安福两地，计有１新科、５新属、８新种和一个未定种。根据花桥菊　石科（新科）和宜春菊石属（新属）．阐述了菊石的演化，并对国际地层对比作了探讨。　关键词：晚＝叠世早期；菊石演化；地区地层对比　文献标识码：Ａ　中图分类号：Ｑｇｌ１．２　１引言　管两地的地层和菊石发育程度差异很大．两地晚二　叠世早期地层对比无疑。　本文的菊石材料，是笔者１５年前在赣中西部宜　春、安福等地工作期间，采获大量标本的一部分。文　中记述的菊石有１新科、５新属、８新种和一个未定　种。其中，花桥菊石科（新科）的建立，对搞清耳菊石　超科中的演化关系有重要意义，即由安德生菊石科　一宜春菊石属（新属）的建立，对于了解伊朗外高　加索地区卓韧法组的发育程度有重要意义　中东晚　二叠世早期阿拉斯菊石群虽颇发育，但卓韧法组顶　部未见菊石有脐鞍分裂出简单小叶，即未见类似更　进化的宜春菊石属之类，表明中卓韧法组顶部有缺，　即缺少江西三阳亚阶（旧称乐平煤系的中老山段至　王潘里段）上部（王潘里段）地层　２化石描述　花桥菊石科（新科）一阿拉斯菊石科。阿拉斯菊石　群的这三个菊石科，是晚二叠世早期菊石的代表群　落，该菊石群落在华南尤为丰富。同期的拉丁美洲，　从斯宾诺萨等对墨西哥拉科罗拉达组菊石的研究报　告中．见有阿拉斯菊石群３个菊石科的重要分子，尽　收稿日期：￣００－１１．叩　齿菊石目ｃｅｒａｎ６ｄａ　Ｈｙａｔｔ．１８８４　作者简介：马俊文（１９勰一），男．陕西武功人，江西煤田地质局科研所高级工程师，主要从事地层古生物研究　副层序组的顶部，持续时问短，在三角洲平原区还伴　随分流河道的冲刷，难以形成厚煤层。　参考文献　．应用　ｊ】况祝学报　１９９１．９（２）：６３—７０　［５］　Ｈ，Ｈａｒａｌｄ　Ｓ，Ｓｔ￣＇ｅＦ．Ａ　９ｅ，ｑｕｅｌｌｅｅ　ｓ＇ｉｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃ　ｍｏｄｅｌｈｔｈｅＩ　－　ｅｆ　Ｃ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆ　Ｕｐｐｅｒ￣ｉｆｆ，ｍ，ｕｓ）　ｔｈｅ　Ｒｕｈｒ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ．Ｎ０　－　ｗｅｓｔ　Ｇｅｎ　ｒｍｎｙ［ＪＪ　Ｓｅｄｈｎｅｍｄｏｇｙ，１９９９，（４６）　Ｉ　ｌ９．卜Ｉ２３Ｉ　６ｊ　Ｄｉｅｓｓｅｌ　Ｃ　Ｆ　Ｋ　ｃ衄】一ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｐｓｉｔｉｏｎａｌ　ｓｖｓｔ蜘ｌ・ｃｏａｌ　ｆａｃ＇ｉ￣ａｎｄ　ｄｅｐｏ￣ｉ—　ｄｌ圳　ｅｎｍｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｍｊ．Ｓｐｆｉｎｇｅｒ－ｖｅｄａｇ，１９９２　【１ｊ　Ｈ￣ｌｂｏ　Ｓ　ＰｔＰ　Ｊ　１３　ＮＭｓ　…　Ｇ　２２７　ｅｎｃｅ￣ｉｓ＝Ｃ，ｙｉｎ　ｂｒｉｔｉｓｈ　ｓｅａ－　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｍ］，１９９６，（ＩＣｅ＂）：　ｅ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ：ｉｎ－　ｃａＩ￥ｏｃｉ唧ｔ　Ｌ　ｊ愧１．却　［７　李增学，单松伟．陆表海盆地古煤地层的商分辨层序地层研究　【Ｊ：煤田地质与勘探，２００Ｄ，２８（４）：Ｉ３一Ｉ６　［８］Ｃｏｈｅｎ　Ａ　Ｄ　ｄ—【２］Ｈｏｗｅｌｌ　Ｊ　Ａ　ｒＡｉｔｋ￣Ｊ　Ｆ础　ｒｅｓｏｌｍｉ￣　Ｏｋｅｆ￣ｏｋｅｅ￣ａｍｐ：ａｌｏｗ　ｓｌｌｌ　Ｈｎｄ　ｒｒＨ　Ｓｅｄｌｍｅｎｔａｌｏｇ￣ｄ　ｃｏａｌ　ａｎｄ∞　Ⅱ　ｍｖ址　ａｐｏｌｉｃａｔｉｏｒｔｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｌ０　Ｓｏｃｉｅ￣－．Ｌｍｒｄｏｎ，ＳｐｅｃｉａｌＰｕｂ－　ｌｉｎｅ－￣ｑａｌｅｄ　ｄｅｐｏｓｉｔｎｎａｌｉ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒｅ　ｃｏｅｖａｌ　ｐｌａｉｎ　ｃｏａｌ　Ｉｎ：Ｒ　一　［ｉｃａｔｉｏｎ１９９６；（１０４）：３７１．　ｍａｎｉ　ＲＡ＆Ｆｌｏｒａｓ　Ｒ　Ｄ　［３　邵龙义．窦建伟，张鹛飞．古煤岩系沉积学和层序地层学研究　现状和展望［Ｊ］煤田地质与勘探，１９９８，拍（１）：４—母．　［４］叶良苗，裘亦楠河流相古土壤厦其在河流沉积地层对比中的　ｓｅｑｕｅｎｃｅＬＭＪ　Ｏｘｆｍｄ，Ｂｌａｃｋｖ，ｄｌ　Ｓｃｉ￣６ｆｉｅ　Ｐｕｂ　１９８４，２３１－－２４０　［９］苏现波．盛建海，李元建河南省山西组一　璨古泥撮稆洋的类　型与演化［Ｊ　．煤田地质与勘探．１９９３，２１ｆ２）：ＩＩ—Ｉ７　Ｓｔｒａｆｉｇｒａｐｌａｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　０ｆＰｅｒｍｏ－Ｃａｒｌｍｎｌｆｅｒｏｕｓ　ｓｅｑｕａｎｅｅｓ　ｉｎ　ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｊｉｙｕａｎ　ＷＡＮＧ　Ｌｉ－ｐｉｎｇ，ＳＵ　Ｘｉｍｌ－ｂｏ（Ｊｉａｏｚｕｏ　ｈｒｓｄｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４０００，Ｃｈｉｎａ）　＾ｍｄ嘣：Ａｅｃｏｔｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｉｅｌｄｍｖｍｔｉｇａｆｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｄａｔａ．ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ．￣Ｉｌｌｅｌ－／ｃｅ　ｓｌ￣＇ａｔｉｇｒａｐｈｙ　ｏｆｐｅｍ￣－Ｃａｒｂｍｆｉｆｅｒｏｕｓ　ｓｔｒａｔａｉｎｔｈｅ　ｖ，ｅｓｔ　０ｒ　Ｊｉｙｕａｎ（Ｈｅｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ）ｉｓ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｉｓ　ｐ　ｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｌｅ　ａｌｓｏ　ｄｉ￣ｕｓｓｅｄ＇Ｆｎｅｆｌｕ—　ｖｉａｌ　ａｎｄ　ｄｅｌｔａ　ｄｄ　拓ｏｆ　Ｃａｒｂｏｌａｉｆｅｒｃ４￣ａｒｅ　ｄＬ￣ｏｖｅｍｄ　ｉｎ　Ｈｅｎａｎ　ｌ】ｒ０　ｒＩ。ｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｔｉｍｅ　Ｔｈｅ　ａｕ【ｈ０ｒｓ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ｔｈａｔ　Ｚ＇￣ｘｍｇｔｉａｏ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｉｓ　ｐｒｏｌ￣ｈｂ＂　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｌｅｎｉｇｅｎｏｕｓ　ｐ—ｙ∞Ｌ　ｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｍ却ｍｏ－Ｃａｒｂｏｎｉｆｅｍｍ　ｓｔｒａｔａ　ｉｎ　Ｈｅ呲ｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｐｌ１ｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　【ｏｆＪｉｙ￣ｔａｎ　ｉｓ　ｖｅｒ．ｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ￣ｒｔｓｔｒＵｃｌ　ｒｄ∞酗　ｏｆ　Ｐｅ　ｔｈｅ　ｗｅ　ｏｆ　Ｊｉｙｕａｎ　Ｋｅｙ　ｗ０Ｉ１凼：ｓＥ删ｅ｜　ｅ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ；ｃｏａｌ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ／３￣ｏｃ，ｅｓｓ