吳 昕 吳沖龍 毛小平 張繼吟

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 武漢 430074；2.集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院 福建廈門(mén) 361021；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 北京 100083)

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吉爾嘎郎圖凹陷賽漢塔拉組沉積特征與超厚煤層異地成因分析

吳 昕1,2吳沖龍1毛小平3張繼吟1

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 武漢 430074；2.集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院 福建廈門(mén) 361021；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 北京 100083)

吉爾嘎郎圖凹陷的賽漢塔拉組沉積于基底減速沉降—充填演化階段，是凹陷進(jìn)入湖泊萎縮階段早—中期的產(chǎn)物，其層序地層單元屬于水退體系域。自下而上由淺湖相、三角洲相和曲流河相組成。其中的超厚煤層與大量薄層濁積砂巖共生，形成于該凹陷的次級(jí)深斷槽中，沉積環(huán)境應(yīng)為淺湖和局部較深湖。傳統(tǒng)的煤沉積模式難以解釋其超厚煤層的成因。通過(guò)對(duì)煤層和夾矸的沉積學(xué)研究，以及凹陷充填序列分析，建立了一種陸相超厚煤層異地成因新模式——“弱風(fēng)暴及水下泥質(zhì)、砂質(zhì)重力流亞模式”，簡(jiǎn)稱為勝利盆地亞模式。推測(cè)成煤物質(zhì)是由遠(yuǎn)源河流搬運(yùn)而來(lái)的巨量異地高灰泥炭，可能先沉積于濱湖三角洲，后經(jīng)滑塌和濁流作用轉(zhuǎn)移至淺湖中，并經(jīng)再次分異、沉積成為超厚的低灰煤層。

超厚煤層 異地煤 煤層成因 二次堆積 煤沉積模式 吉爾嘎郎圖凹陷

吉爾嘎郎圖凹陷(或稱為勝利盆地)位于二連盆地的東南邊緣，地處內(nèi)蒙古錫林浩特市境內(nèi)。該凹陷東西兩側(cè)均以斷裂為界，分別與大興安嶺隆起和蘇尼特隆起鄰接，具東緩西陡的不對(duì)稱地塹形態(tài)?？傮w走向NE，長(zhǎng)45 km，寬15～20 km，面積約500 km2(圖1)。其沉積蓋層為下白堊統(tǒng)巴彥花群，最大厚度約3 500 m充填序列和沉積特征在二連盆地各凹陷有相似性[1-3]。上部的賽漢塔拉組(K1bs)賦存有超厚優(yōu)質(zhì)煤層和豐富的煤層氣資源[4]。其中，富煤帶位于凹陷中部，長(zhǎng)45 km，寬7.6 km，面積342 km2，煤層累計(jì)厚度多在200 m以上，最厚處達(dá)400 m，單層最大厚度為244.7 m，地質(zhì)儲(chǔ)量224×108t。傳統(tǒng)的煤沉積模式難以解釋這些超厚煤層的成因，需要通過(guò)開(kāi)展煤層和夾矸的沉積學(xué)研究，以及凹陷充填序列的演化分析來(lái)進(jìn)一步揭示。

圖1 內(nèi)蒙古錫林浩特市勝利盆地及周緣地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖1.煤田范圍；2.西露天礦位置；3.玄武巖；4.勘探剖面和地震剖面位置；5.下更新統(tǒng)碎屑沉積；6.新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組；7.下白堊統(tǒng)巴彥花群；8.下侏羅統(tǒng)馬尼特廟群；9.中侏羅統(tǒng)土城子組；10.中二疊統(tǒng)哲斯組；11.中二疊統(tǒng)大石寨組；12.元古界寶音圖群；13.更新世玄武巖；14.華力西晚期玄武巖；15.華力西晚期閃長(zhǎng)巖；16.燕山早期花崗巖；17.盆地邊界正斷層；18.盆地基底隱伏斷層；19.逆斷層；20.盆地沉積邊界Fig.1 The geological sketch map of Shengli Basin and surrounding areas, Xilinhaote, Inner Mongolia

1 研究條件和基本方法

對(duì)下白堊統(tǒng)上部賽漢塔拉組(K1bs)含煤巖系開(kāi)展的多年煤炭勘查工作和開(kāi)采，積累了300余個(gè)詳細(xì)的鉆孔巖芯和測(cè)井曲線，并且有3個(gè)深達(dá)百米、面積幾平方公里的露天礦坑可供觀測(cè)；而對(duì)下白堊統(tǒng)下部的阿爾善組(K1ba)和騰格爾組(K1bt)含油氣巖系所進(jìn)行的大量油氣勘查工作，提供了近百口鉆井巖芯和測(cè)井曲線，以及數(shù)十條二維地震剖面和近百平方公里的三維地震勘探資料。這些資料，為開(kāi)展各項(xiàng)研究提供了便利的條件。

本文的研究重點(diǎn)是賽漢塔拉組的沉積特征與超厚煤層成因。在研究中，首先盡可能多地搜集已有的各種成果資料，再通過(guò)地震剖面的分析對(duì)比，進(jìn)行以三級(jí)和四級(jí)層序?yàn)榛A(chǔ)的層序地層格架識(shí)別和劃分；然后通過(guò)大量的巖芯觀察和露天礦剖面實(shí)測(cè)，進(jìn)行煤層和夾矸的露頭沉積相標(biāo)志識(shí)別和沉積特征分析；最后通過(guò)全凹陷的密集勘探線剖面和鉆孔資料對(duì)比，進(jìn)行賽漢塔拉組及其超厚煤層的沉積相和沉積環(huán)境分析，形成對(duì)超厚煤層成因的認(rèn)識(shí)。

2 吉爾嘎郎圖凹陷的層序地層學(xué)格架劃分

吉爾嘎郎圖凹陷主要沉積蓋層為下白堊統(tǒng)含煤含油氣碎屑巖系，其直接基底為侏羅系。上白堊統(tǒng)及新生界基本上缺失，僅見(jiàn)幾米厚的第四系松散沉積物(圖1)。

該凹陷內(nèi)的下白堊統(tǒng)含煤含油氣碎屑巖系為巴彥花群(K1b)，由下而上分為阿爾善組(K1ba)、騰格組(K1bt)和賽漢塔拉組(K1bs)。從巖相和巖性組合上看，具有顯著的下粗、中細(xì)和上粗的充填序列特征(圖2)，顯示該坳陷的形成演化經(jīng)歷了初始沉降—填平補(bǔ)齊、快速沉降—湖泊發(fā)育和減速沉降—平原化等3個(gè)大的沉降—充填演化階段。

許多研究者先后從從不同的角度，對(duì)該凹陷開(kāi)展過(guò)層序地層學(xué)研究[5-10]，提出了不同的層序地層劃分方案?？紤]到吉爾嘎郎圖凹陷是一個(gè)典型的內(nèi)陸型斷陷盆地，為了深入認(rèn)識(shí)其超厚煤層形成的地質(zhì)背景、環(huán)境條件、時(shí)空分布及其與油氣的關(guān)系，本文采用了以構(gòu)造—地層分析為主線的格架層序地層學(xué)研究思路[8,11]。

圖2 吉爾嘎郎圖凹陷下白堊統(tǒng)巴彥花群(K1b)充填序列與層序地層單元?jiǎng)澐諪ig.2 Basin-fill sequence and sequence stratigraphic units division of Bayanhua Group (K1b), Lower Cretaceous in Jiergalangtu depression

橫穿凹陷的地震剖面顯示，在吉爾嘎朗圖凹陷的生命周期中，發(fā)生過(guò)3次構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成了3個(gè)不整合面，即T6、T3和T2(圖3)。這種情況，與二連盆地其他凹陷一致[8]，但強(qiáng)度稍差。

從盆地總體構(gòu)造演化的沉積響應(yīng)角度看，其沉積物面貌呈現(xiàn)出下粗(阿爾善組)、中細(xì)(騰格爾組)和上粗(賽漢塔拉組)的填序列，與凹陷整體的3個(gè)大的沉降—充填演化階段相對(duì)應(yīng)，形成3個(gè)大的沉降—充填單元。因此，可以將該凹陷的巴彥花群劃為一個(gè)完整的沉積層序(SQ)，于是每一個(gè)沉降—充填單元就相當(dāng)于一個(gè)大的沉積體系域。即：

初始沉降—充填單元(PSU-Preliminary Subside-filling Unit；即下粗段)，位于層序下部，相當(dāng)于水進(jìn)體系域(Transgressive system tract, TST)。該初始沉降—充填單元底部分布中、基性火山巖和火山碎屑巖，下部和中部由山麓堆積、沖積扇、河流—洪泛平原相的粗碎屑巖和局部洼地—湖沼相細(xì)碎屑巖構(gòu)成，上部為規(guī)模較大的淺湖相細(xì)碎屑巖構(gòu)成。沉積物總體面貌稍粗，厚度400～800 m，占整個(gè)巴彥花群的1/5～1/4。其上部巨厚的洼地—淺湖相泥巖，是該凹陷的主要烴源巖。這種沉積特征，反映了盆地形成初期基底逐步下陷，遠(yuǎn)程過(guò)境河流轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛲莸貐R聚的短程辮狀河流，古地形從起伏不平到出現(xiàn)淺水湖泊的過(guò)程。

快速沉降—充填單元(SSU-Speediness Subside-filling Unit；即中細(xì)段)，位于層序中部，相當(dāng)于高位體系域(Highstand system tract, HST)。沉積物總體面貌變細(xì)，厚1 000～1 600 m，占巴彥花群的1/3～1/2。在凹陷陡坡側(cè)，沉積狹窄的沖積扇—扇三角洲組合；在凹陷緩坡側(cè)，沉積辮狀河及其三角洲相組合；在盆地軸向兩端，沉積遠(yuǎn)源曲流河及其三角洲沉積組合；而在凹陷中部則是廣闊的淺湖—較深湖—前三角洲相和濁積相組合(圖4)。其中，較深湖相的巨厚泥巖，既是良好的烴源巖，也是初始沉降—充填單元所生油氣的良好蓋層。這種沉積特征，反映了在凹陷基底快速沉降—湖泊發(fā)育階段，湖面擴(kuò)大到全凹陷、水深最大的狀況。

減速沉降—充填單元(DSU-Decelerate Subside-filling Unit；即上粗段)，位于層序上部，相當(dāng)于水退體系域(Regressive Systems Tract, RST)?？傮w面貌再度變粗，厚約300～600 m，占整個(gè)巴彥花群的1/6～1/5。主要巖性是淺湖相泥巖、超厚褐煤層、曲流河及其三角洲砂巖、辮狀河及其三角洲砂巖，以及洪泛洼地粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖。其沉積特征反映了在凹陷減速沉降—平原化階段，湖泊逐漸被曲流河和辮狀河的三角洲淤塞，凹陷兩端的河流再度發(fā)展成過(guò)境曲流河，兩側(cè)沖積扇扇面河流和辮狀河流轉(zhuǎn)化成支流的平原化過(guò)程。

由于圖3的T6和T3所代表的兩次構(gòu)造反轉(zhuǎn)延續(xù)時(shí)間短暫，既未造成周?chē)∑鸬拇蠓忍?，也未能改變?cè)摪枷菅莼目傮w進(jìn)程，使得凹陷的沉積充填序列較為連續(xù)。根據(jù)鉆孔巖芯和測(cè)井曲線，很容易進(jìn)行凹陷軸向剖面的沉降—充填單元及其對(duì)應(yīng)的體系域?qū)Ρ群蛣澐?圖4)。然而，如果以構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的不整合面(T6和T3)為界，把凹陷原型分為3個(gè)亞原型，則整個(gè)沉積充填序列可分為3個(gè)次級(jí)充填序列、3個(gè)次級(jí)沉降—充填單元，以及對(duì)應(yīng)的3個(gè)次級(jí)體系域。只是每個(gè)次級(jí)充填序列及其對(duì)應(yīng)的沉降—充填單元，都不夠典型。

圖3 吉爾嘎朗圖凹陷中南部的橫向地震剖面層序地層格架及能源礦產(chǎn)的空間分布Fig.3 Sequence stratigraphic framework of transverse seismic profile and energy resources spatial distribution in south central of Jiergalangtu depression

圖4 二連盆地吉爾嘎郎圖凹陷中南部橫向沉積相斷面圖Fig.4 Broadwise sedimentary section in the south central Jiergalangtu depression of Erlian Basin

通過(guò)以上分析可知，吉爾嘎郎圖凹陷的賽漢塔拉組(K1bs)是凹陷整體演化序列第三階段早期的產(chǎn)物——總體上的減速沉降—充填單元。這個(gè)時(shí)期，基底構(gòu)造沉降開(kāi)始減速，湖泊開(kāi)始萎縮但面積和水深仍然較大。根據(jù)層位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中的超厚煤層，形成于凹陷基底減速沉降—充填單元的下部和中部，即總體水退體系域的下部和中部。

3 吉爾嘎郎圖凹陷賽漢塔拉組沉積特征

3.1 賽漢塔拉組的沉積相類(lèi)型

根據(jù)對(duì)大量煤炭勘探巖芯的觀察，結(jié)合露頭巖性、巖相特征和測(cè)井曲線等資料，在吉爾嘎郎圖凹陷的賽漢塔拉組中，識(shí)別出了6種相、13種亞相和33種微相(表1)。

3.2 賽漢塔拉組的沉積相分析

本文側(cè)重于通過(guò)煤層及其夾矸本身的沉積相分析來(lái)揭示煤層的成因機(jī)制，而不是象國(guó)際學(xué)術(shù)界慣常所做的那樣從煤層的底板或者頂板的沉積相分析[12-14]著手。下面結(jié)合勝利露天礦露頭觀察資料，著重介紹與煤層緊密相關(guān)的若干沉積相特征。

勝利露天礦位于吉爾嘎朗圖凹陷中南部，所揭露的層位屬于賽漢塔拉組中上部。通過(guò)露頭細(xì)致觀察和剖面實(shí)測(cè)，為成煤環(huán)境分析提供了依據(jù)(圖5，6)。在勝利露天礦，出露了賽漢塔拉組中、下部煤層及其間的楔狀碎屑沉積物。自下而上由淺湖相、三角洲相和曲流河相組成(圖7)。其中，淺湖亞相有淺湖泥炭亞相和淺湖碎屑亞相兩類(lèi)。淺湖泥炭亞相出現(xiàn)在該剖面下部，包含超厚煤層、薄層至中厚層塊狀泥巖、薄層狀具遞變粒序的細(xì)砂巖和粉砂巖或泥巖、泥質(zhì)重力等四種微相。在該亞相中，四種微相在層序中交替出現(xiàn)，但煤層占有最大的比例。這里是超厚煤層發(fā)育區(qū)的邊緣，煤層厚度不是該凹陷最大的，但在合并處也超過(guò)了80 m。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其他三種微相以?shī)A矸形式存在于煤層之中，特別是出現(xiàn)了厚度巨大的泥質(zhì)重力流扇體。這種具有遞變粒序和變形層理的含砂礫的泥質(zhì)重力流扇體(湖底扇，圖7①)，與多層薄層狀遞變砂巖、遞變細(xì)砂巖和遞變粉砂巖共生，顯示出了水下重力流特征。

表1 所識(shí)別出來(lái)的吉爾嘎郎圖凹陷下白堊統(tǒng)巴彥花群賽漢塔拉組(K1bs)沉積相類(lèi)型

圖5 勝利煤田一號(hào)露天煤礦南東幫的賽漢塔拉組(K1bs)中、上段露頭(數(shù)字表示圖7中的照片拍攝位置)Fig.5 Middle and Upper outcrop of Saihantala Formation (K1bs) at southeast side of No.1 open pit, Shengli coalfield (the numbers indicate the shooting sites of the photo presented in Fig.7)

圖6 勝利煤田一號(hào)露天礦南東幫賽漢塔拉組(K1bs)中、上段實(shí)測(cè)剖面Fig.6 Measured profile of middle and upper of Saihantala Formation (K1bs) at southeast side of No.1 open-pit, Shengli coalfield

圖7 勝利煤田一號(hào)露天礦南東幫賽漢塔拉組(K1bs)中、上段露頭沉積相分析(測(cè)量時(shí)下段的6煤未采掘到)Fig.7 Outcrop sedimentary facies analysis on Middle and Upper of Saihantala Formation (K1bs) at southeast side of No.1 open-pit, Shengli coalfield

淺湖碎屑亞相出現(xiàn)于實(shí)測(cè)剖面中部，屬于5煤及其以上各煤層之間的楔狀沉積物。由薄層至中厚層狀的塊狀泥巖層和薄層至中厚層狀的濁積巖構(gòu)成。二者頻繁交互出現(xiàn)，形成典型的類(lèi)復(fù)理石構(gòu)造(圖7②)。濁積巖的巖石類(lèi)型既有礫巖、粗砂巖，也有細(xì)砂巖、粉砂巖，甚至有內(nèi)碎屑的泥礫泥巖。常7見(jiàn)塊狀層理和遞變粒序?qū)永恚渤Ｒ?jiàn)不完整的鮑馬序列。在濁積巖層面上，還常見(jiàn)戳刻痕、負(fù)載構(gòu)造(負(fù)荷模，圖7③)，甚至巨大的菱鐵礦化樹(shù)干和巨大的樹(shù)木根盤(pán)。在沉積序列的上部，發(fā)育有巨大的沖刷充填構(gòu)造和深切谷(圖7④)。

三角洲相位于剖面上部，河流來(lái)自南東方向。自下而上是分流河口壩、間灣和水下分流河道亞相。分流河口壩及間灣亞相由一系列薄層狀細(xì)砂和泥的互層構(gòu)成，常見(jiàn)互層層理、小型交錯(cuò)層理、攀升紋理、遞變粒序?qū)永砗托顾畼?gòu)造(圖7⑤)，向上砂巖有加厚變粗的趨勢(shì)。水下分流河道亞相由一套中厚—厚層狀灰白色細(xì)砂巖及其上的粉砂巖、泥巖構(gòu)成，其分選、磨圓較好，砂粒成分以石英和長(zhǎng)石為主，表明來(lái)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離的搬運(yùn)，屬于遠(yuǎn)源河流三角洲。細(xì)砂巖底面沖刷較明顯，發(fā)育大型交錯(cuò)層理。整個(gè)三角洲相沉積序列厚約20 m，代表了遠(yuǎn)源河流三角洲逐步向凹陷中心進(jìn)積，湖泊被逐步淤塞，而凹陷全境逐步平原化的過(guò)程。

曲流河相位于剖面頂部，由曲流河床亞相夾洪泛平原亞相組成。剖面上的曲流河床亞相可見(jiàn)點(diǎn)砂壩微相和河床滯留微相，前者為褐色具大型板狀交錯(cuò)層理中粗砂巖，后者為塊狀和槽狀交錯(cuò)層理的含礫粗砂巖(圖7⑥)；洪泛平原亞相由洪泛洼地和泥炭沼澤微相構(gòu)成，主要沉積物為灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖和高灰劣質(zhì)煤層。由于接近地表，巖層風(fēng)化程度較高，河床砂礫巖十分較松散，而泥巖、炭質(zhì)泥巖和高灰煤層均呈土狀。曲流河相的發(fā)育，表明吉爾嘎朗圖凹陷已經(jīng)進(jìn)入了全境平原化晚期，同時(shí)也表明該凹陷的演化序列較為完整。

3.3 賽漢塔拉組沉積相平面圖編制

本項(xiàng)研究根據(jù)宏觀沉積學(xué)和露頭層序地層學(xué)原理，采用了20條煤田勘探剖面(含100余個(gè)鉆孔)和8條石油地震勘探剖面(含30余個(gè)鉆井)的巖芯和測(cè)井資料，以及3個(gè)大型露天礦的實(shí)測(cè)剖面資料。然后，把賽漢塔拉組分成下部(含煤段以下至賽漢塔拉組底面)、中部(含煤段)和上部(含煤段頂部以上至賽漢塔拉組頂面)等3段，分別進(jìn)行沉積相和沉積環(huán)境分析。在編圖中，參考并借鑒了內(nèi)蒙自治區(qū)地質(zhì)研究隊(duì)(1989)編制的賽漢塔拉組地層厚度、含砂率和煤層厚度等值線圖。在此基礎(chǔ)上，首先利用沉積學(xué)原理和平衡剖面原理，把勘探剖面轉(zhuǎn)化為原始沉積剖面，然后再分段進(jìn)行沉積相綜合和沉積環(huán)境厘定，最后得到了如圖8所示的結(jié)果。這組圖件，反映了該凹陷在減速沉降—平原化階段的演化過(guò)程。

4 關(guān)于煤層成因的分析

在吉爾嘎郎圖凹陷，煤層與頂?shù)装逯g、各煤分層與夾矸之間界限清晰，但并不是沉積間斷，而且頂?shù)装搴蜕百|(zhì)、細(xì)砂質(zhì)夾矸普遍出現(xiàn)遞變粒序?qū)永?、鮑馬序列、負(fù)載構(gòu)造和戳刻痕等濁積構(gòu)造，甚至出現(xiàn)由多個(gè)泥質(zhì)重力流扇疊置而成的巨大扇體直接進(jìn)入煤層，構(gòu)成巨大的沖刷—充填構(gòu)造的狀況(圖9)。這表明煤沉積環(huán)境并不平靜。古植物學(xué)研究表明，中國(guó)內(nèi)蒙和東北地區(qū)在早白堊世的成煤植物，主要生長(zhǎng)蕨類(lèi)、蘇鐵類(lèi)、松柏類(lèi)和銀杏類(lèi)植物[15-17]。這些植物多為非水生的高大喬木。濁積巖夾矸卻表明，這些超厚煤層形成于一定深度的水體中。

從沉積充填序列和層序地層學(xué)的角度看，該超厚煤層賦存于賽漢塔拉組的中部和下部，正是凹陷整體進(jìn)入湖泊萎縮階段的早—中期。這時(shí)，湖泊仍有較大面積，沉積環(huán)境為淺湖和局部較深湖。煤層夾矸中普遍出現(xiàn)的水下泥質(zhì)重力流特征，以及頂?shù)装寮?xì)碎屑巖所具有的較深湖相特征，也表明煤層形成于湖泊環(huán)境中。同時(shí)，煤層累積厚度(圖10c)與賽漢塔拉組的地層厚度(圖10a)分布呈正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明了煤層是形成于凹陷的次級(jí)深斷槽中；而煤層累積厚度與該組的地層含砂率(圖10b)分布呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明煤層形成于砂屑最少的湖泊環(huán)境中。這種情況，與我國(guó)遼寧省早白堊世阜新盆地和古近紀(jì)撫順盆地[18-20]的情況十分相似。

圖9 勝利煤田一號(hào)露天礦超厚煤層巨大泥質(zhì)重力流扇體及夾矸中的遞變粒序?qū)永鞦ig.9 Large mud gravity flow fan body and graded bedding of gangues in extremely-thick coal seam in No.1 open-pit, Shengli coalfield

圖10 吉爾嘎郎圖凹陷賽漢塔拉組的厚度(a)、含砂率(b)、煤層厚度(c)和部分鉆孔分布(據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)研究隊(duì)，研究報(bào)告，1989)Fig.10 The stratum thickness of Saihantala Formation: (a) rate of sand content, (b) and coal bed thickness, (c) spatial distribution

此外，在狹小的面積(<100 km2)中和短暫的時(shí)間(<10 Ma)內(nèi)，能生成并堆積如此超厚煤層(累計(jì)厚度>200 m、儲(chǔ)量達(dá)242億噸)，也無(wú)法用原地生成的機(jī)制來(lái)解釋。試想，如果此時(shí)凹陷內(nèi)發(fā)育漂浮泥炭沼澤，并且僅靠漂浮泥炭沼澤提供成煤物質(zhì)，如何能導(dǎo)致如此之大的成煤物質(zhì)生成速率？而如果此時(shí)凹陷內(nèi)是布滿高大喬木的森林沼澤，巨厚的泥質(zhì)重力流扇如何能深入到沼澤和泥炭層中部，并且形成巨大的沖刷充填構(gòu)造？因此，需要尋求新的解釋。

在尋求新的解釋時(shí)，從如下的兩個(gè)實(shí)例中可以得到一些啟發(fā)：在馬哈卡姆三角洲分流河道間的陸岬上，沿濱岸線分布長(zhǎng)達(dá)7 km、朝海方向加積2 km、厚達(dá)20 m的高灰分粉未狀木質(zhì)碎屑灘脊[21]；在美國(guó)密執(zhí)安州蘇克湖中，發(fā)育有一個(gè)由礫石級(jí)到粉砂級(jí)植物碎屑組成的吉爾伯特型三角洲，某些地點(diǎn)高灰分泥炭堆積達(dá)15 m厚[22]。然而，由于沒(méi)有找到一個(gè)“使高灰煤轉(zhuǎn)變成低灰煤的適當(dāng)機(jī)制”，McCabe[13-14,23]斷然否定了各種異地成煤模式，轉(zhuǎn)向認(rèn)為“煤層與其下伏沉積物之間有明顯的沉積間斷，煤層形成于廢棄的碎屑環(huán)境中的平靜泥炭沼澤——漂浮沼澤或高位沼澤”。然而，這里的超厚煤層與其下伏沉積物之間沒(méi)有明顯的沉積間斷，夾矸甚至煤層本身的濁積特征及水下泥質(zhì)重力流特征則表明沉積環(huán)境并不平靜。恰恰相反，吉爾嘎郎圖凹陷超厚煤層中的各種沉積學(xué)特征，給出了一個(gè)“能使其中無(wú)機(jī)碎屑與泥炭碎屑分離的有效機(jī)制”，這就是異地泥炭的二次堆積模式：由兩側(cè)或兩端遠(yuǎn)源河流搬運(yùn)而來(lái)的高灰分成煤物質(zhì)，先沉積于濱湖三角洲，隨即受到風(fēng)暴、湖流、波浪和地震等營(yíng)力作用，經(jīng)滑塌和濁流作用轉(zhuǎn)移至淺湖中，并經(jīng)再次分異、沉積成為與濁積砂、泥層共生的低灰煤層。高灰分成煤物質(zhì)經(jīng)過(guò)滑塌和濁流作用，變?yōu)榈突颐旱目焖俜之悪C(jī)制，可參考相關(guān)的物理模擬實(shí)驗(yàn)[24]。那些巨厚的泥質(zhì)重力流，應(yīng)是凹陷邊緣隆起區(qū)突發(fā)性泥流直接進(jìn)入湖泊的產(chǎn)物。

與已有的超厚煤層異地成因模式[25]相比較，這種沉積機(jī)制既與“弱風(fēng)暴及水下泥質(zhì)重力流亞模式(撫順盆地亞模式)[18-19]”有相似之處，也與“沖積扇前淺水砂質(zhì)重力流亞模式(阜新盆地亞模式)”[20]有相似之處，而與“湖相植屑扇三角洲—水下重力流亞模式(先鋒亞模式)[24]，以及湖相植屑三角洲—水下重力流亞模式(小龍?zhí)秮喣Ｊ?”[25]有較大的差別。因此，可以作為一種獨(dú)立的亞模式提出，稱為“弱風(fēng)暴及水下泥質(zhì)、砂質(zhì)重力流型亞模式”，簡(jiǎn)稱勝利盆地亞模式。

5 結(jié)論

(1) 吉爾嘎郎圖凹陷的賽漢塔拉組沉積于基底減速沉降—充填演化階段，是凹陷整體進(jìn)入湖泊萎縮階段早—中期的產(chǎn)物，其層序地層單元屬于水退體系域。

(2) 賽漢塔拉組自下而上由淺湖相、三角洲相和曲流河相組成。其中，淺湖相可分為淺湖泥炭亞相和淺湖碎屑亞相。淺湖泥炭亞相出現(xiàn)在層序中、下部，包含超厚煤層、薄至中厚層塊狀泥巖、薄層狀遞變粒序細(xì)砂巖和粉砂巖或泥巖、泥質(zhì)重力流等四種微相。

(3) 煤層本身及其夾矸的沉積特征表明，吉爾嘎郎圖凹陷賽漢塔拉組的超厚煤層，形成于該凹陷的次級(jí)深斷槽中，沉積環(huán)境應(yīng)為淺湖和局部較深湖濁積環(huán)境。

(4) 推測(cè)成煤物質(zhì)由遠(yuǎn)源河流搬運(yùn)而來(lái)，巨量異地高灰泥炭可能先沉積于濱湖三角洲，后經(jīng)滑塌和濁流作用轉(zhuǎn)移至淺湖中，并經(jīng)再次分異、沉積成為超厚低灰煤層。

與已有的超厚煤層異地成因模式相比較，這種煤沉積模式可以作為一種獨(dú)立亞模式提出，稱為“弱風(fēng)暴及水下泥質(zhì)、砂質(zhì)重力流亞模式”，簡(jiǎn)稱為勝利盆地亞模式。

致謝 感謝華北油田研究院和內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)工程總公司為本項(xiàng)研究提供方便條件和勘探資料，感謝論文審閱專(zhuān)家所提供的寶貴修改意見(jiàn)！

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Analysis on Sedimentary Characteristics and Allochthonous Genesis of Extra-thick Seam in Jiergalangtu Depression, Saihantala Formation

WU Xin1,2WU ChongLong1MAO XiaoPing3ZHANG JiYin1

(1. China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, 430074, China; 2. Chengyi University College, Jimei University, Xiamen, Fujian 361021, China; 3.China University of Geosciences (Beijing), Beijing, 100083, China)

The Saihantala Formation of Jiergalangtu depression deposited in basement subsidence deceleration - filling evolution stage. It was the product of the depresion in the early and middle stage of the lake's shrinking-stage. Its sequence stratigraphic units are parts of resgressive system tract. From bottom to top, it consists of shallow lacustrine facies, delta facies and meandering river facies. The extra-thick coal seam formed in the deep groove of the depression and symbiosed with a lot of thin layers of turbidity sandstone, its sedimentary environment should have been shallow lake and local deep lake.Traditional coal depositional model can hardly explain the cause of this extra-thick coal seam. Through the sedimentological study of gangue and the analysis of basin-fill sequence, a new model of extra-thick seam continental allochthonous genesis - " sub model of weak storms and underwater muddy and sandy gravity flow " - is established, abbreviated as Shengli basin sub model. The allochthonous coal may have deposited firstly in lake delta, and then transferred to shallow lake by slumping and turbidity, and after secondary differentiation, finally deposited as low ash coal seam.

extra-thick coal seam; allochthonous coal; coal seam genetic; secondary accumulation; coal depositional models; Jiergalangtu depression

1000-0550(2016)06-1155-10

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.06.013

2016-07-25； 收修改稿日期： 2016-09-02

華北油田管理局研究項(xiàng)目(WX20070301)；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011220096)[Foundation: North China Petroleum Administration Bureau Research Project, No. WX20070301; China Geological Survey Projects, No. 12120011220096]

吳 昕 女 1974年出生 博士研究生 講師 資源環(huán)境分析評(píng)價(jià) E-mail:nixwu@foxmail.com

吳沖龍 男 教授 E-mail: wucl@cug.edu.cn

P618.11

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