《南华北盆地晚石炭世中二叠世构造沉积演化与烃源岩评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
摘要南华北盆地石炭一二叠系烃源岩分布广泛、类型多样，为油气生成提供了良好的物质基础。同时，南12井、周参13井、周参16井、周参7井、周参8井均在石炭一二叠系中见油气显示，反映出南华北盆地石炭一二叠系已经发生过油气生成、运移和聚集，并且与南华北相邻的周缘其他盆地的石炭一二叠系天然气勘探已获突破性进展，这些都说明石炭一二叠系具有极大的天然气勘探前景。但南华北盆地上古生界油气勘探至今尚未获得突破，所以开展南华北盆地晚石炭世一中二叠世构造沉积演化与烃源岩评价的研究，能为油气勘探获得突破提供重要的科学依据和翔实资料。本论文以整体、综合、动态分析为原则，应用多学科理论，结合现代测试技术与方法，从宏观和微观相结合的角度，着重开展了以下研究工作：①对研究区石炭一二叠系进行了多重地层的划分与对比；②在构造层和构造期次划分的基础上，开展了上石炭．中二叠统沉积体系、沉积环境和沉积相的研究，并分构造期次地进行了晚石炭世-中二叠世原型盆地的恢复，并确定不同构造阶段原型盆地的充填序列及沉积．沉降中心；③初步确定了南华北盆地上古生界的碳酸盐岩型烃源岩的有机质丰度下限值，以及三种类型(泥岩型、碳酸盐岩型、煤型)烃源岩的评价标准：④利用碳酸盐岩型烃源岩的原始热解数据和热解S2峰的蜂型对其原生性进行识别和判断，并对三种类型的烃源岩分别进行客观的评价；⑤研究构造沉积演化对烃源岩分布和生烃期次的控制；⑥在上述工作的基础上，确定了有利烃源岩分布区和主力烃源岩类型、好烃源岩层位，并对研究区石炭系一二叠系油气资源量进行了重新计算。主要认识与成果如下：1、采用石炭系二分、二叠系三分的国际最新划分方案对研究区上古生界进行了精细划分与对比，并提供了岩石地层单位的精细对比标志，它为今后本区上古生界油气勘探提供了扎实的基础资料。2、通过对研究区本溪组一石盒子组厚度分析，岩石组成与物源分析，古流分析等，系统地研究了本溪期、太原期、山西期、石盒子期的原盆地环境格局及其演化。①本溪期，研究区为陆表海，海水自东北部和东部侵入研究区，自东向西依次出现海侵沼泽相区，泻湖海湾沼泽相区和滨岸泻湖沼泽相区。②太原期，研究区自东向西依次是浅海相区，海湾泻湖沼泽相区和滨岸砂滩沼泽相区。③山西期，研究区自东向西依次是下三角洲平原和上三角洲平原。④下石盒子期，研究区自南东向北西依次是海湾相区，下三角洲平原，上三角洲平原。⑤上石盒子期，研究区主体为潮坪湖泊相区和分流河道，分流河湾相区组成。北物源为主要物源供给区，南物源为次要物源供给区。 ⑥上石盒子组中的硅质岩为生物成因，代表的是一次海泛期的沉积。3、晚石炭世到中二叠世，盆地经历了自北向南不断迁移；沉积体系经历了以台地一堡岛体系向河流体系的演化。①本溪期，盆地的坳陷中心地带大致在邢台一天津一唐山一本溪一带；海水侵入方向由北东向南西。②大原期，盆地的沉降一沉积中一tl,在焦作一郑州～鹿邑～淮北一带；③山西期，盆地的沉降一沉积中心在郑州一开封～鹿邑一灵壁一带；④石盒子期，盆地的沉降一沉积中心在新郑一周口一淮南～带。⑤研究区在晚古生代经历了陆表海贫地形成、发展、衰退以至逐渐消亡的历程，岩相古地理也经历了以台地一堡岛体系为主逐渐向以湖泊一三角洲体系和河流体系为主的演化。4、研究认为，晚石炭世一早二叠世盆地是弱伸展背景下的克拉通坳陷盆地类型，中二叠世盆地是大型克拉通内陆坳陷盆地类型。5、研究区上石炭统一中二叠统泥岩型烃源岩有机碳含量较高，一般大于1．0％，有机质类型以III型为主，热演化程度一般在高成熟一过成熟阶段，以生气为主。6、研究区下二叠统碳酸盐岩型烃源岩有机质含量较高，有机质类型以ⅡI型为主，部分达到IIB型，有机质大多属于成熟阶段，部分进入高成熟一过成熟阶段。其成烃演化以Tm。=445℃、490℃、590℃为界划分为三段：成岩作用阶段、成岩作用晚期阶段、深成作用和变质作用阶段。7、研究区上石炭统一中二叠统煤系烃源岩有机碳含量平均65．46～72．58％，氯仿沥青“A，，平均O．0219～O．663％，最高达1．596％，总烃平均100．5～2418ppm，最高可达14226ppm，生烃潜量为7．04～89．2mg／g：煤系烃源岩有机质类型以IU型为主，有机质经历了漫长的热演化过程，其成熟度较高，已生成大量的天然气和液态烃。其镜质体反射率曲线出现三段式的特点，这与有机质热降解生成油气的三个演化阶段大致相对应，其中第二段变化幅度最大，位于生油气的高峰区。8、研究认为周口坳陷北部为有利烃源岩分布区，太原组、山西组和下石盒子组下中部为好烃源岩层位，煤系烃源岩尤其煤岩是对研究区油气生成贡献最大的烃源岩类型；重新计算出南华北盆地上古生界地质资源量为12101x108m3。关键词：南华北盆地；晚石炭世一中二叠世；沉积构造演化；烃源岩评价。 AbstractPermian·CarboniferoushydrocarbonsourcerocksinNanhuabeibasinarewidelydistributedandhavevarioustypes，whichhaveofferedthegoodmaterialbasefortheoilandgasgeneration．Meanwhile，Nanl2well，Zhoucanl3，16，17，8wellhayefoundtheoilandgasshowingamongPermian．CarboniferousSystem．indicatingthathydrocarbongeneration，travellingandaccumulationhashappenedinNanhuabeibasin．Also，exploringdiscoverywasabtainedinthebasinsajacenttoNanhuabeiarea，whichindicatethatthecarboniferous-permiansystemhasgreatpotentialforhydrocarbonexploration．But，hydrocarbonexplorationinNanhuabeibasinisunsuccessful．SoitiSessesialtoconductthetectonicandsedimentaryevolutionresearchandhydrocarbonsourcerockevaluationiI'1lateconboniferoustomiddlepermain，whichCaD．provideimportantscientificbasisandfullandaccuratematerialsfortheoilandgasexploration．Takingwhole，integrated，dynamicanalysisastheprinciple，usingthemulti-disciplinarytheory，combiningmoderntestingtechniquesandmethodology，standingat也epointofbothmicrocosmicandmacroscopic．thisthesishaslaunchedthefollowingresearchworkemphatically：①Stratumdivisionandcontrastingofthecaboniferous-permainsystembasedonlatestcriterionhascarriedoutinthestudingarea；②Basedontlledivisionofthetectonicsequencesandtheepisodeoftectonicdevelopment，sedimentarysystems，paleoenvironmentandsedimentaryfacesareanalyzedandsummarizedinthestudingarea；also，theoriginalbasinpatternofdifrerenttectonicstagesarerecoveredfromthelatecaboniferoustOmiddlepermain．Meanwhile，thecorrespondingsedimentarysequence，depositionalandsubsidingcenterisconfirmed；(④ThethresholdvalueoforganicenrichmentofthecarbonaterockiSprimarilyconfirmed，andtheevaluationcriterionofthreekiadsofsourcerockarealsosettedup；④AnalysingindigenouscharacteristicsofcarbonatiteorganicmatterinTaiyuangroupisanalysedandthreekindssourcerockareevaluated；⑥Tectonicandsedimentaryevolutionaredominantfactorstodistribuingsourcerocksandhydrocarbongenerationtimesequence；⑨Basedontheformerresearch，dividingbetterareas，leadingtype，goodformation，andforecasingresourcequantities．TheconclusioniSobtainedasfollows：l、nleupperpaleozoicsystemoftheresearchingareaispreciselydividedandcontrastedwitheachother．basedontheconceptthatthepermiansystemiSdividedintotwoparts．andthecarboniferousintothree；1[hisresearchwillprovidesolidbasalmaterialforthefutureoilexploration．2、Basedonanalysisofstratumthickness、rockcomposition、provenanceandPaleocurrentofthestudingarea．thepalaeoenviroumentalpaRemanditsevolutionoftheBenxistage、Taiyuanstage、ShanxistageandShihezistageisanalyzedsystematically．3、ThroughlateCOrbonifeITOI．IStomiddiepermianthebasinexperiencedmovementfromnorthtOsouth；sedimentarysystemsgonethroughdifferentstagesfrommesa．fortislandsystemtofluvialsystem．4、111eresearchhassuggestedtheareainlatecarboniferoustoearlypermian belongstotheintrocratondepressivetype；andmiddlepermianthebigcratonintercontinentdeppresivetype．5、Mudstonesourcerockstheresearchingareaaregoodbecauseofhigllthicknessandabundenceoforganicnlatter．Mostof血eorganicmatteraretypem．ThesourserockshavebeeninhighermatBrcstage，itmainlycreatesgas．6、OnthebasisofAnalysingindigenouscharacteristicsofcarbonatiteorganicmatter,resultsindicatethattheabundenceoforganicmatterishigh．Mostoforganicmatteraretypem，thebeRerpartofthemaretype11B．Ifitisresumed，thetypemaybereachIIB—IIA．Theorganicmatterisathigh—highestmaturitystage．BasedonT肌“numericalvalue，carbonatitesollrcerocksevolutionhasbeendividedintothreeportions：diageniematamorphismphase，laterdiagenicmatamorphismphase，hypogeneactionandmatamorphicphase．7、Concerningtheabundenceoforganicrnatter,coalrockishighest．carbonsourcerockiShigherthancoalsourcerock．TypeoftheorganicmatteraremainlyI／1．111eorganicmatterisattohieJa-highestmaturitystageanditisaprospectiveexpressionforlookingforgas．ThecnrveofRoappearthreestages．whichiscorrespondwithorganicmatterthermaldegradation．8、Studyinghasshowedthatnorthernzhoukoudepressionisthefavorablesonrcerockdistributivearea，Taiyuanformafion．ShanxiformationandmiddiletOlowerpartofXiashiheziformationtarefavorableforhydrocarbongeneration．ofwhichtheCOalrockisespeciallyatributabletOthehydrocarbongeneration；GeologicalresourceamountoftheupperpaleozoiciSrecalculatedto12101×100fn3Keywords：Narthuabeibasin；latecarboniferoustomiddlepermain；tectonicandsedimentaryevolution；sourcerockevaluatiOll —j√L--‘一刖罱一、论文选题意义与目的1、选题意义南华北盆地经过30多年的油气勘探至今尚未取得突破。但存在着诸多有利于油气形成和成藏的因素，例如：①南华北盆地石炭一二叠系烃源岩分布广泛，发育良好(主要发育于上石炭统本溪组、二叠系太原组、山西组和石盒子组)，岩性组成多样(包括泥岩、碳酸盐岩和煤系泥岩)，这些都说明研究区石炭一二叠系具有油气生成的物质基础：②普遍见到石炭一二叠系油气显示(周参7井、8井、13井、16井、南6井等)，并且倪丘集凹陷南12井在下第三系玉皇顶组(1609．6．1686m)测试中获低产油流4．6dd，油源为其下伏石炭一二叠煤系地层，西部襄城凹陷襄5井在石炭一二叠系试获少量天然气，这说明了研究区经历过油气的生成、运移与聚集过程；③与南华北相邻的周缘其他盆地的石炭一=叠系天然气勘探已获突破性进展，如渤海湾盆地东濮凹陷的文留气田(C．P)、沁水盆地的气田(C-P)、尤其是鄂尔多斯盆地的苏里格庙、榆林、鸟审旗以及东部的神3井、榆17井等地区上古生界天然气勘探均获得重大突破。从地质演化历史分析，南华北在晚古生代一三叠纪时期，具有与鄂尔多斯盆地、沁水盆地大致相同的地层发育史、构造发育史，且都为大华北盆地(克拉通盆地)的一部分。既然相邻盆地的石炭一二叠系天然气勘探均己获突破，有理由相信南华北的石炭一二叠系应该成为这些盆地最具勘探价值的目的层系，具有极大的天然气勘探前景。因此，开展《南华北盆地晚石炭世一中二叠世构造沉积演化与烃源岩评价》的研究，具有重要的科学与实践意义。一方面，可以对南华北盆地晚石炭世一中二叠世的原盒地环境格局、盆地沉降与沉积中心的迁移、沉积相带的叠加演化与盆地类型进行恢复和确定；另一方面，可以建立一套符合南华北盆地上古生界地质特点的烃源岩评价标准和方法，并对该区上古生界烃源岩进行合理、科学的评价。在此基础上，搞清构造沉积演化对烃源岩形成、展布、生烃期次等的影响和控制作用。据此提出有利烃源岩区、主力烃源岩和烃源岩层位，并重新计算南华北盆地上古生界的地质资源量。这可为南华北盆地上古生界油气勘探获得突破提供重要的科学依据和翔实资料。2、选题目的①恢复南华北地区晚石炭世一中二叠世不同构造期次原盆地的构造一环境格局，系统认识研究区晚石炭世一中二叠世盆地构造沉积演化特点。②研究和总结一套适合于南华北盆地上古生界地质特点的烃源岩评价标准和方法，并对研究区上古生界烃源岩重新进行客观的评价。③通过研究晚石炭世一中二叠世构造沉积演化与烃源岩的关系，确定有利烃源岩分布区和主力烃源岩和好烃源岩层位。在此基础上，重新计算研究区上古生界的地质资源量。最终目标：通过对南华北翁地晚石炭世一中二叠世构造沉积演化和烃源岩评价的综合研究，为南华北盆地上古生界油气勘探获得突破提供重要的科学依据和翔实资料。 二、研究思路和方法1、研究思路①不同时期、不同类型的靛地具有不同的烃源岩沉积和展布特征。“整体、综合、动态”地研究南华北盆地本溪期、太原期、山西期、下石盒子期、上石盒子期的原盆地构造一环境格局，并对其构造沉积演化和盆地类型进行恢复和确定。②应用多学科理论，结合现代测试技术与方法，注意宏观和微观相结合，对研究区的烃源岩进行系统的评价研究。在评价过程中，从全局着眼，紧紧围绕烃源岩评价这一主题，重点解剖和深入分析具有代表性的烃源岩区块，采用“以点代面，点面结合”的研究恩路。在这一研究恿路的指导下，在大量野外样品与岩芯样品的分析测试及其测试数据统计分析的基础上，对研究区石炭一二叠系烃源岩进行客观、科学的评价。⑤在此基础上，综合以上两方面的内容，搞清楚盆地构造沉积演化对烃源岩的影响和控制作用。总之，综合应用各种高新技术及分析测试方法及数据，为客观评价盒地沉积构造演化、烃源岩评价提供可靠数据，并最终为上古生界油气勘探获得突破提供有价值的资料。2、研究方法在整个研究过程中，注重于基础地质资料与现有的最新测试成果和有关论文的紧密结合，加强多学科综合分析与研究，并以盆地构造演化为纲，系统、动态、综合地开展南华北盆地晚石炭世～中二叠世构造沉积演化研究。以现代烃源岩评价理论为基础，综合运用有机岩石学和有机地球化学的研究方法，对烃源岩有机质丰度、类型和成熟度进行详细研究，从而对研究区烃源岩进行全面、合理、科学的评价。详细步骤如下：①系统收集以往的区域地质、地球物理、地球化学、煤田、石油等方面的研究及勘探成果资料，对其进行分类整理，去伪存真，吸收有用部分为我所用。②在前入研究的基础上，按照国际最新的地层如分方案，对研究区上古生界地层进行划分与对比，并提供岩石地层单位的精细对比标志。③结合上述地层划分方案，进行野外地质调查，通过对露头和钻井剖面的观察和分析，掌握第一手资料，确定合理的采样层位；系统采集目的层位的样品，利用现代先进分析测试仪器及手段进行分析测试，获取必需的各项评价参数。④综合应用已有的地震和测井资料，开展南华北盆地上古生界构造层序的确定和构造阶段的划分。⑤在地层划分与对比和构造层序确定的基础上，开展上石炭一中二叠统沉积体系、沉积环境和沉积相的研究，结合物源成分、物源组合、局部和区域古流研究、地层厚度及分布、砂泥比等的综合分析，开展晚石炭世一中二叠世原型盆地的恢复，并确定不同构造阶段原型盆地的充填序列及沉积一沉降中心。⑥对与烃源岩评价有关的各项参数进行系统整理、分析，编制烃源岩评价的单因素图件，分析变化规律及地质条件，从而进行对比分析综合评价。⑦在上述工作的基础上，基本搞清构造沉积演化控制下的烃源岩形成、分布以及对烃源岩生烃期次的影响和控制作用，确定有利烃源岩分布区和主力烃源岩和好烃源岩层位，并重新计算南华北上古生界的地质资源量。 三、研究现状和存在的问题1、国内外烃源岩研究现状①生烃理论方面的发展烃源岩(尤其是煤系烃源岩)在生烃理论上突破了传统的干酪根生油理论，特别是耒熟一低成熟油和煤成油气理论体系的形成是陆相生油理论的重大进展。未熟一低成熟油指所有非干酪根晚期热降解成因的各种低温早熟的非常规油气。黄第藩等(1995)提出未成熟油是油源岩中可溶有机质在较低温度下直接降解而来，王铁冠等(1997)提出了低熟油气低温早熟成因的五种机制和相应的生烃模式。传统观点认为成煤环境不利于成油，吐哈盆地发现与侏罗系煤系地层有关的大油田，使人们认识到煤系地层不仅能生成天然气，而且能够生油。但是只有在特定的地质条件下，才可能形成商业性油气藏，甚至大规模的油气聚集。②新技术和先进分析测试手段广泛应用目前，除了一般地用显微镜(包括荧光显微镜)对烃源岩岩相学特征研究外，更多的是对烃源岩有机组分超微特征、化学组成和结构特征的研究，如今透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、显微傅里叶红外光谱(Micro．FT．IR)、激光显微热解色质联用(LMPY--GC／MS)、二次离子质谱(SIMS)、固体13C核磁共振(”CNMR)等实验分析仪器成为烃源岩研究的得力工具。由于镜质体反射率测试方法存在诸多限制，近年来人们研究并建立了其他确定烃源岩成熟度的方法，如T。。法，利用烃源岩中某些有机组分的反射率(如沥青、镜质体)、动物碎屑体反射率(笔石、牙形刺、几丁虫等)和包裹体均一温度测量等。这些新技术和先进测试手段都使烃源岩的研究更具客观性和科学性。2、有关研究区地质方面的研究现状1、关于区域地质和区域石油地质研究方面①河南省地质矿产局(1989)和安徽省地质矿产局(1987)以1：20万区域地质调查资料为基础，较全面系统地综合和分析了已有相关地质资料和科学研究成果，全面地、系统地论述了研究区的地层，沉积岩与沉积作用，岩浆岩与岩浆作用、区域变质岩和区域变质作用、地质构造及地质构造发展历史，它们编制完成的1：50万河南省地质图、安徽省地质图和l：100万河南省构造图和安徽省构造图已经成为研究本区地质、能源及其它矿产资源最基础的资料和图件。②南阳油田石油地质志编写组(1987)编写完成的南阳油田石油地质志第一次对河南油田1970年以来的勘探成果及研究成果进行了较全面的总结。II、关于成煤地质条件方面韩树菜(1990)主编完成的《两淮地区成煤地质条件及成煤预测》和河南煤田地质公司(1991)编著的《河南省晚古生代聚煤规律》都从石炭一二叠纪含煤地层的划分与对比，含煤地层的沉积环境和岩相古地理、聚煤盆地构造特征和聚煤构造、煤层变质特征、聚煤规律及找煤方向或成煤预测诸方面对整个南华北地区晚古生代成煤地质条件及聚煤规律进行了系统的总结。III、关于油气地质方面①林孟琪等(1981)首先对《河南省石炭～二叠系油气藏形成条件》进行了初步研究。通过对鄂尔多斯刘家庄二叠系气藏形成条件的剖析，结合河南省石 炭一二叠系特点，对河南省石炭一二叠系煤成气和气藏形成条件进行了初步分析。汪义先等(1982)在前述研究的基础上，对《河南省上古含油、气性》进行了进一步的研究。②由徐世荣等主持完成的国家“六五”科技攻关成果《南华北盆地石炭一二叠系煤成气形成条件及远景评价》(1985)首次系统地研究了南华北盆地石炭一二叠系煤成气的形成条件。③由全书进主持完成的国家“七五”天然气科技攻关成果《周口坳陷石炭～二叠系油气资源评价的新认识》(1989)在“六五”科技攻关的基础上，取得了一些有意义的成果和认识。④由全书进等先后完成的《太康、周口等地区古生界天然气勘探前景、目标选择及勘探部署方案》(1992)和《太康一鹿邑地区上古生界第二轮油气资源评价》(1994)对太康、鹿邑、周口地区古生界天然气形成条件提出了一些认识，并对有利区块和天然气资源进行了评价。⑤由河南石油勘探局石油勘探开发研究院(1995)完成的《南华北盆地古生界油气形成条件及远景评价》(南华北盆地古生界区块早期评价)是迄今为止最全面、最系统研究南华北盆地古生界油气地质条件的研究成果。⑥由河南石油勘探局与华北石油地质局联合开展的《豫西上古界煤层气富集规律研究》和《豫西含煤区煤层气选区评价》(1999、2000)，对豫西地区石炭一二叠系从煤层气的角度进行了专项研究。3、存在的问题前人对南华北盆地石炭一二叠系研究取得了一些认识，虽然这些认识或多或少地涉及了沉积构造演化和烃源岩评价两方面的内容，但受到当时研究手段、技术水平、地质条件和测试方法等各种因素的限制，研究者所处的研究阶段不同。研究的目的不同，各自引用、占有、熟悉资料程度不同，所以必然存在一定限制。例如，南华北盆地石炭一二叠系的地层划分一宜沿用老标准(石炭三分、二叠二分)，对晚石炭世一中二叠世各期的原盆地构造一环境格局认识不清，盆地原型的认识也一直存在争议，没有建立起南华北盆地独有的烃源岩评价标准，构造沉积演化影响和控制下的烃源岩综合研究不足等等，这都限制南华北盆地上古生界油气勘探的突破。四、完成的工作量本项研究是基于中国石油化工股份有限公司河南油田分公司委托西北大学地质系承担完成的《东秦岭一大别山北缘盆地演化与含油气远景评价》科研项目中进行的。自2002年8月以来，笔者先后多次去河南油田分公司进行基础资料搜集和岩芯观察描述工作，参与了多次野外地质调查工作，具体完成的工作如下：1、共收集到各类地质研究成果53份，已发表的论文350篇，科学专著10部以及大量的图件和分析测试数据。2、在资料收集与综合研究的基础上，于2002年8一lO月，2003年4—5月，2003年6～7月，分三次对三门峡，豫西、信阳一合肥等地进行了为期3个月的野外地质调查，并进行了系统的样品采集。①共观察野外地质剖面13条，采集各类样品258块，根据剖面发育情况，对济源下冶、禹州方山、渑池仁村、巩义张沟、荣阳王堂、禹州磨街、汝州蟒川、三门峡大坝东侧、新安北冶、宜阳灯盏窝、宜阳黄沟、 三门峡煤矿、汝州风穴寺煤矿等剖面进行了系统观察与采样：这里的系统采样是指对于可能的生烃岩来讲，间隔5米或lO米采集一块样品，使样品真正具有代表性。②野外观察点数500处，拍摄彩色照片615张。3、于2004年3月系统地对太参3井、太参4井、周参7井、周参16并，周参13井、周参22井等7口探井的上古生界的岩芯进行了观察和描述，并系统采集了样品117块。4、样品分析与测试①岩石热解375块。②有机碳分析375块。⑧镜质体反射率测定lO块。④烃源岩热模拟5块。五、本文的创新点1、采用石炭系二分、二叠系三分的国际最新地层划分方案对研究区上古生界进行了精细划分与对比。2、研究认为，晚石炭世一早二叠世盆地是弱伸展背景下的克拉通坳陷盆地类型，中二叠世盆地是大型克拉通内陆坳陷盆地类型。3、研究认为从晚石炭世到中二叠世，盆地经历了自北向南不断迁移：沉积体系经历了以台地—堡岛体系向河流体系的演化。4、根据前人的研究成果和资料，结合研究区烃源岩的具体情况，初步确定了南华北笳地上古生界的碳酸盐岩的有机质丰度下限值，同时确定了三种烃源岩类型(泥岩型、碳酸盐岩型、煤型)各自具体的评价标准，不同成熟度的烃源岩亦采用不同的评价标准。5、利用碳酸盐岩型烃源岩的原始热解数据和热解S2峰的峰型对其原生性进行识别，剔除不合理的测试数据，使其评价更具客观性和科学性。6、根据碳酸盐岩型烃源岩的成烃演化特征，将其以Tmax=445℃、490。C、590℃为界划分为三段：成岩作用阶段、成岩作用晚期阶段、深成作用和变质作用阶段。7、初步确定Ro=0．60％为研究区煤系烃源岩的生烃门限。8、以鄂尔多斯盆地上古生界平均资源丰度为基准，按南华北盆地上古生界的实际残存面积初步推算出地质资源量的较保守值为：12101×108m3。 西北大学学位论文知识产权声明书、796801本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：l垂I6函指导教师签名：i亟兰垒7≯啮年‘月I弓日沙歹年b月D日西北大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。、-l——一学位论文作者签名：l毒f悯1‘)世年』月序目岽褫醢挈葱勿全文公布．。” 第一章盆地概况及勘探现状第一节大地构造位置东秦岭一大别造山带及邻区经历了长期复杂的演化史，它是华北板块、秦岭板块、扬子板块相互俯冲碰撞且又经历了复杂的大陆内多期次造山及成盆作用而形成的复合型大陆造山带。以造山带现今北界渣关一鲁山～淮南断裂为界，以北属华北地台(克拉通)本部(习惯称华北南部或南华北盆地)；断裂以南到洛南一栾川I一方城断裂之间为原华北地台(克拉通)南部现卷入造山带的过渡变形带一后陆逆冲断裂褶皱带，简称为华北地块南缘构造带。南华北盆地是指以焦作～商丘断裂为北界，栾川一固始断裂为南界，西含豫西隆起区，东到夏涡麻断裂。包括豫话隆起区、周口坳陷、太康隆起、开封坳陷等地区，面积约15×104kin2(图卜1)。构造上，南华北盆地横跨华北地块南部及其南缘，是在前中新生代为主体的近东西向构造基础上发生发展起来的。由于其特殊的地质构造背景，造成了它有别于中国东部其它同期盆地的独特特征，它的形成与演化主要受东秦岭一大别造山带和郯庐断裂的控制。图卜1南华北盆地地理位置图(据河南油田资料，2002，修改)第二节南华北盆地勘探概况南华北盒地的油气勘探始于1955年，1959年当时的华北石油勘探处在太康隆起邸阁构造上钻探的华5井为本区的第一口区域探井。自1955年至今，南华北盆地的油气勘探大致可划分为以下三个勘探阶段：一、油气概查阶段(1955--1970年) 主要由地矿部，石油部所属物探大队完成了l／100万重、磁概查，1／100万航磁概查和1／20万重力、磁力、电法普查及929千米的“光点”剖面和一些浅井，初步查明了本区隆起与凹陷的分布，为下一步的勘探部署提供了依据。二、油气普查阶段(1971—1979年)1971—1979年石油部所属物探局、河南石油勘探指挥部开展了地震概查、普查，施工范围西起三门峡，东至三塔集，北起太康，南至信阳盆地的主要凹陷，主要地区集中在周口坳陷(探井6121)、太康隆起(探井1口)、板桥坳陷(探井1口)。三、区域勘探阶段(1979年一至今)1、以下第三系为主的勘探阶段(1979．1982年)1979年在午阳、襄城坳陷完成地震剖面2006．5Km，同时在襄城坳陷完成了1／10万的重力普查，先后钻定凹井三13并取得了成功，发现了午阳、襄城两个下第三系生油坳陷，之后又相继钻井15口进尺61555．21米，在11口井中发现了油气显示及油流并发现了午阳盐矿，但油气勘探未取得突破性进展。2、以上古生界煤成气为主的勘探阶段(1983．1985年)该阶段，河南石油勘探局、物探局和地震队在淮阳、鹿邑地区完成了2512．95Kin数字多次复盖剖面，钻探煤成气探井5口(周参7、8、9、10、13)，总进尺14144．48米，4口井见到了煤成气显示并且周参10井发现了下白垩统生油层，同时地矿部也在该区钻井7口(南l、4、5、6、7、11、12井)；进尺15412．14米；同时在谭庄、沈丘坳陷以北的周口坳陷区完成了1／10万的重力测试和约2000Km的地震剖面，1987年地矿部华北局在倪丘集坳陷的大王庄构造上钻探的南12井曾试获以上古生界为油源的工业油流。3、猷下白垩统为主的油气勘探阶段(1986—1990年)该阶段，强调了区域综合勘探，在周口坳陷及邻区完成了53100Kin2的1／10万高精度航磁测量，补齐了1／10万的重力普查，坳陷主体部位完成了20240K1T12的化探普查，数字地震剖面6277，63Km，钻探井13口，进尺4．68万米，10口井见到显示，周参12井试获3．86吨的油流。4、以古生界天然气为主的勘探阶段(1991年以来)及现状分析长庆油田陕甘宁大气田的发现，对华北其它地区吉生界的天然气勘探是一个巨大的推动和鼓舞。到目前为止，南华北地区已先后开展过化探20240km2，高精度航磁53100km，高精度重力3300km2。这些勘探在研究盆地的基础地质方面起到了积极作用，但它无法对上古生界致密型天然气的勘探起到有效的作用。已完成的二维地震测线总长度为34560．175km，其中模拟地震和数字地震分别为26820．1km和7740．07km，所占比例分别为77．6％和22．4％。这些工程工作量主要完成于上世纪80—90年代，这些地震勘探在中新生界盆地地层、构造研究中起到了积极作用，但上古生界资料品质普遍较差，不利于上古生界勘探地质及成藏组合的研究。对于南华北地区来讲，先后由不同单位对不同的钻探目的层系进行了钻探，钻探总井数为88口，而钻遇上古生界的探井共18口，其中周口坳陷14口，太康隆起4口，其它地区均无钻遇古生界的探井。以周口坳陷为例，上古生界的探井密度仅为O．034口／100km2，属极低勘探程度。 第二章石炭一二叠系地层划分与对比南华北盆地石炭系和二叠系分布广泛，发育良好，沉积类型多样，生物化石丰富，是研究中国海陆交互相石炭系和二叠系的最佳地区之一。同时这里的石炭系和二叠系又是主要的煤层和生、储油层，是研究区诸盆地油气勘探获得重大突破的关键性层系。因此，近年来南华北盆地石炭系和二叠系的研究已经成为广大古生物学家、地层学家、石油地质学家关注的热点课题之一，众多地质学家和石油地质学已先后对本区的石炭系、二叠系开展过不同地区、不同学科的专项研究，且取得了许多重要成果。但纵观华北南部的石炭系和二叠系研究成果，在石炭系和二叠系的分布和二叠系的划分与对比方面仍存在许多问题和较大分岐，它直接影响着对华北南部石炭系和二叠系油气勘探前景的客观评价。为此，本次研究在前人已有工作的基础上，通过资料收集、石炭系和二叠系典型露头剖面和钻井剖面的观察、丈量和地震测井资料的系统解释等手段，试图对研究区内石炭系和二叠系的分布、地层接触关系、岩性岩相组合特征、古生物组合特征等进行较系统的总结，为开展本区石炭系一二叠系残余盆地沉积构造演化和烃源岩评价提供基础资料和依据。第一节石炭系～二叠系地层划分及其特征一、关于华北南部石炭系二分和二叠系三分的划分问题华北南部及邻区的石炭一=叠系，由于受传统标准方案的影响一直采用石炭系三分和二叠系二分的方案。但是由金玉轩等(1999)编制完成的中国地层典石炭系和中国地层典二叠系已经采用了石炭系=分和二叠系三分的划分方案。王鸿祯等(2000)在完成《中国层序地层研究》中也将石炭系二分和二叠系三分。沈光隆等(2000)在完成国家“九五”重点科技攻关项目《鄂尔多斯盆地上古生界划分与对比研究》子专题时，也采用了石炭系二分和二叠系三分的方案，且取得了良好的效果。石炭系二分和二叠系三分已经成为地质学研究的趋势。华北南部地区的石炭系和二叠系分别采用二分和三分的划分方案，具有这样几方面的优势和特点：①能比较客观地反映华北南部地区石炭系，尤其是二叠系的岩性组合特征、生物组合特征、沉积体系特征明显地呈三阶段的演化特征：②有利于协调华北南部的石炭系和二叠系与国际、国内其它地区的石炭系、二叠系对比关系：③在能源勘探实践中更适宜进行盆地煤炭和油气资源的评价和油气勘探部署，具有极强的可操作性：④与国际、国内目前里现的石炭系二分和二叠系三分的趋向性划分方案进行对比，有利于与国际石炭系和二叠系研究接轨。鉴于上述，本次研究成果采用了石炭系二分和二叠系三分的划分方案，并以此为基础开展研究区内石炭系、二叠系地层的划分对比，石炭一二叠系盆地形成与演化，石炭一二叠系烃源岩评价及油气勘探前景的综合评价研究。二、石炭系一二叠系地层划分及其特征华北南部的石炭系和二叠系发育于陕渑一宜洛一鲁山一平顶山一确山一固始一线以北，郯庐断裂以西的广大地区。由本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石干峰组5个岩石地层单元组成。它们平行不整合于奥陶系或微角度不整合于寒武系之上。总厚度达70(k--1300m，其中含煤层系(包括太原组、山西组、石盒子组)厚500—1000m。在豫西和两淮地区出露良好，在京广 线以东的南华北盆地区则为中新生代地层掩盖。华北南部地区的石炭系、二叠系与华北北部及鄂尔多斯地区相比较，最大特点是石盒子组为含煤岩系。素有“北型南相”之称。这一名称很好地突出了华北南部兼有华北和华南两者聚煤时期的特征，其石炭二叠系含煤岩系既有北方型的晚石炭世一早二叠世本溪组、山西组，随后又发育了与南方中二叠世同时代的含煤岩系石盒子组，这使得较华北北部具有更大的油气资源优势。(一)石炭系l、上统本溪组(C2b)本组主要分布于三门峡一郑州一鄢陵一阜阳一寿县一线以北地区，平行不整合于奥陶系之上。由滨海泻湖相铁铝岩、泥岩，滨岸相碎屑岩及正常海相灰岩组成，其厚度受基底风化壳地形控制，为5—45m，一般10一30m，呈西南薄、东北厚和北厚南薄的趋势。在两淮地区的萧县和砀山一带厚度达32m，而在宿县一涡阳和淮南厚度逐渐变薄，为3～12．5m。本溪组自下而上可分三段：下段相当于鄂尔多斯东部及山西地区的湖田段，普遍为紫红色、杂色铝质泥岩(又称“铁铝岩层”)，地层中含1—2层黄铁矿结核，其地表风化成赤铁矿、褐铁矿(俗称“山西式”铁矿)。中段相当于鄂尔多斯东部及山西地区的畔沟段，为灰色铝土矿和耐火粘土，局部含煤一层。上段相当于鄂尔多斯东部及山西地区的晋祠段，为泥岩、砂质泥岩，夹煤线并含l—3层灰岩透镜体。灰岩总厚0．25—5m，产蜒及腕足类化石。本组为：Fusulina．Fusulinella带；植物为：Tingiasp．-Par函柳西gigantea-Linopterisneuropteroides组合。(二)二叠系华北南部二叠系自下而上划分为五个岩石地层单元，它们是下统太原组、山西组、中统下石盒子组、上石盒予组和上统石千峰组(图2—1)。1、下统太原组(Plt)本组是一套陆表海碳酸盐岩、滨岸碎屑岩和泻湖铝铁质岩沉积。主要由泥岩、灰岩、砂岩、粉砂岩及煤层组成。厚22．5—169m，平均68m。东北及东部厚，西南部薄。在三门峡一郑州—鄢陵一阜阳一寿县一线以北地区连续沉积于本溪组之上，该线以南铝质岩、铝质泥岩(与本溪组同相异时)与下伏寒武系呈微角度不整合接触。按照沉积旋回特点，自下而上可分上、下两段。下段(太2段)由下部碎屑岩层和上部灰岩层组成。下部碎屑岩层在新安～渑池一带为一层石英砂岩，局部为砂质泥岩，厚2—10m：嵩箕、汝阳确山小区为铝质岩、铝质泥岩，厚2—30m，一般厚8m。于巩县涉村，最大厚度87m，厚度严格受沉积基底古风化壳地形控制：嵩箕区铝质岩层位高。在淮北地区为细砂岩和粉砂岩含磷铁矿结核。厚16--20m。上部灰岩段：由灰岩(Ll—k)及煤(一l一一4)相间组成，偶夹泥岩、砂质泥岩。灰岩局部含燧石层，具丘状交错层理，厚5—23m，富含生物碎屑。灰岩层数自西而东增多，西部新安、渑池、济源一带1—2层，局部缺失；东部永城一带可达5层。一l煤层在黄河以北1—2层，总厚3—5m，普遍可采；而黄河以南嵩箕小区1m左右，仅局部可采：禹县以东及永城一带一，煤层普遍不可采。在淮北地区主要发育k和L4两层灰岩，并夹薄煤层，厚度>20m。 地层薅统标阚植物群桂状●卧植物组台分期统组煤段层序上石j=￡豇一千K—B一盎培统组K6晚传上JPseudarhipidopsisbrev妇“is～Rh咖，出带iss耳Ⅵ由石八奄Fasct以erid#“mellipticN搠蛆台A盒K5期Gimntopterisdictyophvllotdes—PsMqt"一坤ltllm曼子==尊V一六Dialltiparlit“舯-chiropt日ri5rFniformis组台—_●蛆K．植下叠⋯b石五Lobatannularia￡mf如fia---Gi职ntonoclFHln肘PIiiB矗Ⅳ一曲～Fqsc钮terishatl#{啦台巾物予兰绒K3蛆丁篁王￡2群山期皇下辞廿ⅫZectopteris打ian月ularis一脚lectopteridiu，zA碴Ⅲ一Kl4latmn---Cathal／siopter{，white增}俞-_^蛆—k==玉．⋯一SI区叠一太三i三L。LeFidodendronSze蛔nmH一。．ppsthllmliB统jZⅡ蛆原-r'-v—NP埘’o瘫Pr话avata--Taenio—terissp组台蛆三乏石古一。一蒯Pa，ipteris—xa，IfPn—LinoptPr，sA炭溪l系组bronRnia¨ii--Conchophylf¨，枷台o蠢1j图2-1南华北盆地石炭一=叠系综合柱状图上段(太1段)也由下部碎屑岩层和上部灰岩层组成。下部碎屑岩层由灰白、灰色中细粒石英砂岩(俗称“胡石砂岩”)、砂质泥岩夹薄煤及1—3层灰岩(L5～L6)透镜体组成。上部灰岩层由深灰色中厚层状燧石灰岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成。含灰岩一般2—3层(L7、L8、L9)。局部达4—5层，含煤4—5层。顶部在宜洛、新安一带夹含钙质的硅铁层(俗称“铁里石层”)，济源、渑 池、陕县一带往往缺失灰岩，为泥岩或泥质灰岩所代替。向两淮地区，该段灰岩层数增多，由k、L7，L8、1．9．L10，L11．L12、L13八层灰岩构成，向西到鄂尔多斯东部相变为碎屑岩。在淮北地区该段厚度103m。区域对比，华北南都的太原组下段大体相当于鄂尔多斯东部及邻区的毛儿沟段(太2段)，上段大体相当于鄂尔多斯盆地东部及邻区的东大窑段。华北南部的太原组岩性较稳定，厚度变化不大(120—160m)，组内灰岩层数一般为8一12层，少者为6—7层，多者达15层，灰岩的层数和厚度均具有自西向东增多和增厚的特点。含煤层一般为4—8层，最多可达12层。整体呈现西南薄东北厚的特点。在南北向剖面上，华北南部的太原组整体具北厚南薄趋势。太原组上段顶部灰岩层在整个华北—鄂尔多斯地区具有广泛的分布，为太原组最后一次海侵的产物，也是全区良好的对比标志层。在鄂尔多斯盆地该层为东大窑灰岩，在豫西为L，灰岩，在两淮地区为L13灰岩。太原组下段下部L2灰岩普遍含燧石结核及燧石条带，并富含动物化石、蜒类特别密集，厚度一般为lOre左右，为太原组下部重要的对比标志层。该标志层在鄂尔多斯为庙沟灰岩，在华北南部为L2灰岩。本组含丰富的动、植物化石。其化石带，蜒类：Pseudoschwagerina带，牙形石：Streptognathodus-Sweetognathus带，植物组合：Neuropter-isovata—Lepidodendronposthumii—Taeniopterissp．组合。2、下统山西组(PlS)山西组为华北南部最主要含煤地层之一。它整合于太原组灰岩或含腕足类黑色海相泥岩之上，其顶以砂锅窑砂岩之底面为界。为一套以三角洲沉积体系为主的潮坪、泻湖、泥炭沼泽及三角洲沉积。自下而上分两段：下段(山2段)，其顶界为大占砂岩的底界面。主要由黑色碎屑岩、泥岩、粉砂岩、中细砂岩夹煤层组成，构成一正粒序的旋回沉积，山西组的主要煤层(豫西地区的二，煤、两淮地区的D煤层)发育在该段的上部。在豫话地区厚10—40m，在两淮地区厚35—40m。其中二I煤层和D煤层在整个华北南部普遍可采。上段(山l段)则由以中细砂岩、粉砂岩、泥岩构成的几个基本不含可采煤的正粒序沉积旋回构成。其下部为灰白色细粒含云母碎片及岩屑的砂岩，俗称“大占砂岩”，是二l煤顶板，局部相变为泥岩或砂质泥岩。三门峡、渑池、宜洛、新密、禹县一带尤为发育，厚14—30m，宜洛最厚达40m，有时分叉为两层，而在临汝、平顶山一带厚仅4—7m，向上过渡为黑色砂质泥岩、泥岩，夹数层薄煤(香炭煤)。在两淮地区厚达lO～16m，为控制下段上部可采煤层的良好标志。上部为浅灰色一深灰色中细粒砂岩(俗称香炭砂岩)、砂质泥岩、泥岩、夹煤l—2层；顶部为含紫斑泥岩，具鲕粒(俗称小紫泥岩)。山西组有规律地呈现北厚南薄，东厚西薄在河南安阳、鹤壁厚达lOOm左右，在临汝一平顶山厚50—60m；在安徽淮北厚度80一130m，宿县桃园一带厚度90--110m，淮南地区厚60一80m。本组含双壳类：Phestia，schizodus?产植物化石：Emplectopteridiumcuatum,Emplectopteristrianguaris．Taeniopterismulteinervis,AlethoPterisascendens,A．norinii,CQilipteridiumsp．。PecopteriswongiLSphP"ophylluonsp。与下伏太原组和上覆石盒子组均为整合接触。3、中统下石盒子组(P2x)华北南部的下石盒子组为一套三角洲相含煤沉积，主要岩性为砂岩、粉砂岩、 泥岩和煤层。自下而上分为一、二、三段。其中～、二、三段相当于前人所划第三、四、五煤段。(1)一段(三煤段)相当于河南煤田公司所划(1991)的三、四煤段。底部为砂锅窑砂岩，岩性为浅灰、灰白色含砾中粗粒长石石英砂岩，向上为灰紫色铝土质泥岩或灰白色高岭石粘土岩，具豆、鲕粒结构，俗称“大紫斑泥岩”或“米村泥岩”(因新密市米村而得名)。向上过渡为灰绿、灰白色砂岩、灰黄色砂质泥岩、泥岩，其顶界为三、四煤分界砂岩。该段厚约134m。(2)=段(四煤段)相当于河南煤田公司(1991)的五煤段。其底部为三、四煤分界砂岩，岩性为灰黄色中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩，厚8m，向上变为灰黄色、灰色泥岩、粉砂质泥岩夹煤线(层)，上部为黄色具紫斑泥岩。该段厚43～94m，一般厚53m。(3)三段(五煤段)其底面为四、五煤分界砂岩，岩性为绿黄色细粒砂岩，向上过渡为含菱铁矿结核泥岩、细砂岩、泥岩夹煤线，顶界为田家沟砂岩之底。该段厚58～124m，一般厚79m。下石盒子组总体南厚北薄，砂岩厚度变化不大，泥岩和煤层(线)多在黄河以南分布，黄河以北基本不含煤。下石盒子组的聚煤中心较山西组明显南移在平顶山—确山～淮南一线。含有半成水双壳类化石及无铰纲腕足类化石Lingulla，植物化石主要有Gigantonocleacatahysiana，LobatannulariagnSifolia，Fascipteris等。两淮地区的下石盒子组的一段、二段、三段分别与韩树菜等(1991)所划第二含煤段、第三含煤段和第四含煤段对应。其中一段(第二含煤段)包括底部灰白色中粒石英砂岩、铝土页岩和E、F、G、H煤层：二段(第三含煤段)底部为砂岩，向上发育I和J煤层。三段(第四含煤段)底部为砂岩，向上发育L煤层。4、中统上石盒子组(P2S)华北南部的上石盒子组分布广泛。它是由以田家沟砂岩底为底界，以平顶山砂岩底为顶界的一套灰绿色泥岩、粉砂岩夹白色砂岩、紫斑泥岩、灰黄色硅质海棉岩及煤层的一套岩石组合。自下而上分三段，分别称四、五、六段。它们分别相当于河南地矿厅(1997)所划第六、七、八煤段和河南煤田公司(1991)所划第七、八、九煤段，与韩树菜等(1991)所划两淮地区的第五、六、七煤段对应。四段(六煤段)底部为浅灰、灰白色中粗粒砂岩，常含砾石及海绿石，厚O．53～31．43m，平均8．3lm，俗称田家沟砂岩。下部为灰色泥岩及青灰色砂岩互层，中部以灰色砂质泥岩及细砂岩为主，夹深灰色泥岩，含煤2～7层，俗称柳叶煤。上部灰绿色泥岩、粉砂岩、夹紫斑泥岩。中、上部夹3～5层其单层厚0．1～0．3m的灰褐色、灰黄色硅质海绵岩。该段厚53～167m，一般95m。七煤段：底部为粗粒岩屑石英砂岩，为六、七煤分界砂岩，中部以深灰色泥岩及青灰色细砂岩为主，夹煤2层，煤层顶板具含菱铁矿岩夹层，中下部夹硅质海绵岩3～7层，单层厚0．1nO．5m，上部为灰色、灰绿色及青灰色砂质泥岩，与细砂岩互层，顶部常含铝质，具紫斑。该段厚35～144m，平均厚77m。八煤段：底部为中粗粒长石砂岩，为七、八煤段分界砂岩，俗称大风口砂岩(以禹州神后大风口而得名)。下部以泥岩为主，夹粉、细砂岩，上部为灰色泥岩、砂质泥岩及粉、细砂岩互层。该段厚O～137m，东厚西薄。上石盒子组总体南薄北厚，大风口一带最薄。砂岩夹层向北多变厚，煤层向 北减少以至消失。硅质海绵岩夹层向北减少。紫色粉砂质泥岩向北逐渐增多。在两淮地区，上石盒子组四段(第五含煤段)主要由底部砂岩(相当于田家沟砂岩)，M煤层、硅质海绵层等组成：五段(第六含煤段)主要由底部砂岩、N煤层、0煤层及硅质海绵层等组成；六段(第七含煤段)主要由底部砂岩、P、Q、K、s、T煤层等组成。该组的含煤性南北差异较大，由北向南含煤性逐渐变化，淮北北部多为薄煤层或碳质页岩，至宿县、桃园、濉溪童亭一带含煤层数增多，到淮南地区煤层变厚和增多，为聚煤中心。总体来看，华北南部上石盒子组的聚集中心仍在平顶山—确山一淮南一带。硅质岩或硅质海绵岩的广泛发育及其区域上的完全可对比性是上石盒子组的一大特点。它可以作为区域性的重要标志层。上石盒子组含大量的腕足Lingulla，双壳类及海绵骨针，而且植物化石十分丰富，主要有Gigangtopterisnicotianefolia，Lobatannulariamultifolia，Psygmophyllummultipartitum，FascipteriseHipticum，Taeniopterisspatulata等。5、上统石千峰组(P3S)或孙家沟组本组为一套不含煤层的陆缘近海湖沉积，下界起于平顶山砂岩之底，大致于洛阳以西，与上石盒子组呈平行不整合接触，以东则由冲刷逐渐过渡到整合接触。顶界止于金斗山砂岩之底面。本组厚160--380m，一般200--300m。自西南而东北具明显变厚趋势。本组依据岩性组合特征划分四段。第一段(平顶山砂岩段)：为灰白色、浅灰黄色厚层至巨厚层状中粗粒砂岩，局部含砾，硅质胶结，具大型平缓直线斜层理和冲洗层理，具反粒序特征，分选中等，层面见有对称波痕。在登封、陕渑、新安尚发现有海绿石颗粒。为煤系地层对比的良好标志层。厚22--100m，局部可达140m，具南厚北薄的趋势。在平顶山一带厚100m，登封一带60—70m，焦作厚67m，鹤壁厚20m。第二段(砂泥岩段)：为狄黄色、灰白色中细粒砂岩和紫红色、灰黄色、灰绿色泥岩组成。在宜洛一带砂岩具波痕及泥裂。厚30一100m，一般厚40一60m，该段厚度向东向北有变薄的趋势。第三段(泥灰岩段)：为紫红色钙质泥岩、砂质泥岩夹薄层砾屑泥晶灰岩(K7)组成。在登封13204孔泥岩中，发现有叶肢介化石。在豫西区，泥灰岩以薄层状频繁产出，且层数多：在豫东及豫北区，泥灰岩层数减少，而厚度增大。厚10一120m，一般30一50m。第四段(同生砾岩段)：以青灰色、灰褐色粉砂岩及细砂岩互层，夹泥岩、砂质泥岩薄层为主，问夹1—5层浅灰色砾屑灰岩(同生砾岩)及泥质砾屑灰岩、砂质砾屑灰岩。岩性十分特殊，灰岩中含大量大小不等(7—20mm)球状或椭球状砾屑。本段厚30—100m，一般厚40一70m。第二节石炭系一二叠系地层对比正如地层划分可以根据地层的不同属性采取多种划分方法一样，地层对比也可以采取多种方法进行。但是，如同王鸿桢院士所指出的那样，地层对比的实质是年代地层对比。采用多重地层划分确定的不同类型的地层单位，它们的界线可以一致也可以不一致。但是，为了油气勘探实践的实际应用，这里尽量避免采用跨时的地层单位，在地层划分时，对一些地层界线作了适当调整。岩石地层对比是最直观、最快捷的一种方法，但由于岩石地层单位是根据岩性特点和地层结构划分的，它必然随沉积环境的变化和沉积作用方式的变化而变 删|譬崔磬鼍do萼占蝼四』I脚骂上=面墨■越蕾越础鞲‘挂摧蜒蛙攀蜡蝼生。如悄豆。1111收拙孽虽越■崔趣捌秘越——镰旧蕾ⅢIj{II叫k隹li翻捌鞋蠢小删囊到■衄■璐一悼k司*——地蜒1墼■1l■蜒卜11■舔q嚣丽■k粼幡^电佴．．Lt霉lil譬{叠ji划嗣l辅I罩l嗣l茸皇*托**i●曩筌田凶I■佴制H’辋}L俺■叶’捌I言l口捌氍■删攉智叫¨■嚣卜11■嚣叫博鬟端善籀础坐聩聿埘粕黼划甫朝嚣ml{岳一熟i葬鬻§l蜒：蜒羹粼墼攀|：帕舷童善薹i_‘牛驾啪肾悃叫蜊●孽鞭d——l‘删嗣l嗣矗弩暑朴捌越捌≈世如叠艟赶葺m档求d■越壕羹■}*惮——蚺塞捌嗣宣矗桀■昧伽协卅件捌H琏硝悼苦*一博塑叫嚣壬塔卜端q嚣卜撼幡Il一嶙协巅蟒和扭推囊雌剿啦埘{畚孽奄怕蛆积号麓2却描甚整一罩墟职斗御直盎碰LL盛营赶越舒甚剖艇i}毗越：§攀赣箍蟥鬟蜒If辚斟1蜒螂<』《悄匝川越脚魁越群越雏暑捉悄缸川1Il*^一J-tl_Ic■H．埘墨卜k■件囊墨一蝼采弛：件-【■m矗永——赣髓删描赵暖蝣——枉岛醉—-斟叫杯裂塔仁谁刹嚣瑞q1I■撼号11■蠕卜1I■嚣一捭联■懈11■雌戳鼍；目镕§J鼠E目目ss％自8s∞婶盎宣盎整皇l童叠盎餐和盎盎桀婚术露甚啦盎特搽鼙●稚醇誓挂蒜墒甚嗽鞭露琳棠*圈担啪氅虹一苗蕾■矗出哦皿燃蕊翻h皿jL辫箱簧盎艄盎董盎釜盎餐：盘盎盘毒皇鞯者驾簟毫覃jI班斟-：蚓管辣粼俺匠采榭电．。幂棼．．鲰呻苎艘寡簟求密4群螺k蛆寮蟒儆端粹廿’嚣芷■鬟犍电蛸世制端韶kI担靖螺出咪帐云盎越叠盎鞘蜊黼叫11■堪岳_1■鬈止1I■嘏靖蠕普暇*裤*I}端正掘懈空·j端匮堕耶簿啭l}摇茸瓣●和嚣砷辅妊挥懈1I■懈豫氍懈_鸶越靛末骚鼍f茸昧酬机叫雅怔桀斟一I“僻 化。实践表明，岩石地层对比通常采用最多的方式是在同一沉积环境地层单元内寻找标志层，并结合岩石组合和沉积旋回进行。如果将岩层中的一些具等时意义的标志物(如火山灰等)作为对比标志，其对比应当说是十分理想的，但这样的机遇毕竟十分有限。在进行区域地层对比时，既要考虑沉积相的变化，也要联系生物组合的关系。在海陆交互相地层发育区段，应将海相地层的变化作为主要对比依据。对于变化较大的砂岩体和明显随环境变化而出现层位迁移的煤层，只能做为辅助性的对比标志。一、岩石地层对比划分与对比的主要标志层经过数十年煤田、地质、油气工业部门和科研教学单位的研究，华北南部石炭一二叠系地层划分的主要标志层自下而上如下：1、本溪组底部铁铝岩层标志层(K1)：这是华北南部最易识别的岩性标志层，它平行不整合于马家沟灰岩之上，由底部的山西式铁矿和紧邻其上的G层铝土矿构成。该标志层在三门峡一郑州一鄢陵一阜阳一寿县以北地区普遍有分布。但在该县以南，其层位偏上，已属太原组底部。2、太原组灰岩标志层：太原组灰岩分布极为广泛，动物化石丰富，其中尤以L2灰岩和L7灰岩最为稳定，故可以作为地层划分对比的标志层。L2灰岩标志层：位于下部灰岩段的下部，为灰、深灰色生物屑泥晶灰岩，夹有燧石条带或结核。含丰富的蜒类、牙形刺、介形类、腕足类、珊瑚类等海相动物化石，尤其以珊瑚类及介形类较其他灰岩层更为富集为特征。分布广泛，层位稳定，厚度由sE向NW变薄，一般在1．62一11．83m左右；L7灰岩标志层：位于上部灰岩段下部，为灰、深灰色中厚层状生物屑泥晶灰岩，夹有似层状或透镜状燧石条带或结核。含丰富的蜒类、牙形刺、腕足类、珊瑚类等海相动物化石，尤其以腕足类较其他各层更富集，蜒类更密集为特征，痕迹化石亦很多。厚度由东南向西北方向逐渐变薄，一般0．85—10．50m，分布广泛，层位稳定。3、太原组胡石砂岩标志层：位于太一段(上段)底部。为浅灰色、灰色、中厚层状中一细粒石英砂岩，在华北南部其岩性厚度均有所变化，厚度为0．68--7．0m左右，可作为辅助标志层。4、山西组老君堂砂岩标志层：位于山西组之底，为二l煤层底板砂岩。岩性为浅灰色、灰白色厚层状中一粗粒石英砂岩。此砂岩之上一般不再发育海相灰岩，结合上覆煤层的普遍发育，仅可作为辅助标志层(相当于鄂尔多斯一晋中地区的北岔沟砂岩)。5、山西组大占砂岩标志层：位于山一段(上段)下部，为二l煤层顶板，为灰白、灰色薄一中厚层状中一细粒含白云母片的岩屑砂岩。该砂岩体在华北南部广泛分布，局部分叉，有时为砂泥岩代替，为控N--I煤层和全区对比的主要标志之一。6、下石盒子组砂锅窑砂岩标志层：位于本组底部，即二、三煤段的分界。为灰白、浅灰色厚层状中一粗粒长石石英砂岩，局部含砾。下部为反粒序结构，中间普遍夹灰色泥岩。厚度约5—20m。具大型板状交错层理，横向分布广泛，层位稳定，为全区对比的良好标志层(相当于鄂尔多斯一晋中地区的骆驼脖砂岩)。7、下石盒子组大紫泥岩标志层：又称米村泥岩，位于砂锅窑砂岩之上5—10m处，以紫红色含铁铝质泥岩或砂质泥岩为主，厚5—23m，平均13m，具鲕、豆状结构，层位稳定。为区域性对比的良好标志层(相当于鄂尔多斯一晋中地区9 的紫斑泥岩或桃花泥岩)。8、上石盒子组阴家沟砂岩标志层：位于该组的底部，即五、六煤段的分界砂岩。岩性为浅灰、灰白色厚层状中一粗粒长石石英砂岩，常含砾及海绿石，具反粒序结构a厚约O．53—61．43m。全区普遍发育，地貌特征明显，是区域对比的良好标志层(相当于鄂尔多斯一晋中地区的‰砂岩)。9、上石盒子组硅质海绵岩标志层：位于六煤段顶部至七煤段底部。为灰褐色、扶黄色致密坚硬．垂直节理发育，一般由3—5层薄的单层组成一个“层段”，单层厚o．10一0．30m。就每个单层来讲在较大范围内，其岩性、厚度均有变化，但该标志层在鄂尔多斯一晋中一豫西一徐淮地区普遍发育，“层段”相当稳定，含丰富的海绵骨针，地貌特征明显，为大区域对比的极好标志层。10、石千峰组平顶山砂岩标志层：位于该组的底部，平顶山砂岩段为灰白、浅灰、浅灰黄色厚一巨厚层状中一粗粒长石石英砂岩。局部含砾，具反粒序结构及大型板状交错层理。厚度约22—100m，最厚可达140m，有自西南向东北变薄的趋势。岩石坚硬，多构成单面山，地貌特征十分明显。其在全区发育，层位稳定，既是煤系地层的保护层又是区域对比的极好标志层。ll、石干峰组泥灰岩标志层：位于石千峰组第三段的中上部。灰、浅灰、灰白色非海相砾屑泥晶灰岩，～般呈薄层状夹于紫红色泥岩之中，厚度30—50m。全区广泛分布、层位比较稳定，是全区对比的良好标志层。二、岩石地层对比根据上述11个岩性标志层，结合前人已有资料，可对豫西、豫东、淮北、淮南、徐州等地的二叠纪煤系地层建立相应的对比关系(见表2-1)。三、与鄂尔多斯一晋中地区石炭系一二叠系的对比华北南部属于华北地层大区，石炭一二叠系岩石地层序列在总体结构上，与华北地层大区的其它地区基本一致，但由予古地理环境的差异和沉积环境的迁移，在岩石地层性质上也出现一些差别。这种差别总体表现在华北南部与华北其它地区的本溪组、石盒子组的岩石组成及其含煤性上。1、分布于三门峡一郑州一鄢陵一阜阳一寿县以北的本溪组与华北北部及鄂尔多斯地区本溪群基本一致，它们都是海陆交互相的含煤建造，夹含蜒灰岩，具有极大的可对比性。但三门峡一郑州一鄢陵一线以南地区石炭一二叠系底部也发育有山西式铁矿和G层铝土矿，但紧随其上的地层是太原组而非山西组。该区的太原组平行不整合于寒武系之上，而明显有别于华北北部及鄂尔多斯本溪组平行不整合于奥陶系马家沟组和峰峰组之上。这种特点明显表明，南华北南部地区在本溪组沉积之前和沉积之时，较华北中部及鄂尔多斯地区为隆起区，总体表现为从本溪组一石盒子组依次向南不断超覆沉积的特点。2、华北南部的太原组和山蕊组在岩性及含煤特征方面与华北北部及鄂尔多斯基本一致，其主体是一套海陆交互相至海陆过渡带的三角洲相沉积。华北南部山西组上段底部的大占砂岩，其岩性特征和上下煤层的结构关系均可与鄂尔多斯一晋中地区对比。下石盒子组底部砂锅窑砂岩可以与鄂尔多斯一晋中地区的骆驼脖子砂岩对比，老君堂砂岩及其上覆二．煤层可以与鄂尔多斯一晋中地区的北岔沟砂岩及其上覆中煤层对比。但鄂尔多斯一晋中地区上煤层较华北南部发育，由此推论，太原组、山西组沉积时，其盆地的沉积—沉降中心应在三门峡一郑州以北至两淮地区。 3、华北南部石盒子组无论岩性组成及其含煤性方面与鄂尔多斯一晋中地区都有差别：其一，华北南部的石盒子组为含煤岩系，发育多套含煤层段，但鄂尔多斯一晋中地区石盒子组，尤其是上石盒子组不含煤层和煤线；其二，华北南部的上石盒子组不仅产煤，而且还出现多层硅质海绵岩和多层硅质泥岩，并产海相腕足类和双壳类化石。因此，华北南部的石盒子组在岩性和含煤性上不能与鄂尔多斯一晋中地区的石盒子组完全对比，故华北南部(豫西地区)的石盒子组曾被命名为大风口群(杨关秀，1985)或被命名为小风口组(下石盒子组)和云盖山组(上石盒子组)，或者将下石盒子组和上石盒子组分别命名为小风口段和云盖山段(河南地质矿产厅，1997)。这些划分和命名均体现了华北南部石盒子组与华北北部及鄂尔多斯盆地石盒子组的差别。4、华北南部上石盒子组硅质海绵岩或硅质泥岩与晋中地区的硅质层可对比，但硅质海绵岩的层数华北南部，尤其是两淮地区明显多于晋中地区，而鄂尔多斯盆地至今尚未见报道。5、华北南部石千峰组底部的平顶山砂岩及其同期砂岩可以与晋中地区的K。砂岩和鄂尔多斯盆地峰5砂岩对比。华北南部石千峰组泥灰岩段及其钙质结核与鄂尔多斯一晋中地区石千峰组的泥灰岩及钙质结核层均可对比，反映华北南部的石千峰组与鄂尔多斯一晋中地区的石千峰组为同一盆地环境的堆积产物。华北南部与鄂尔多斯一晋中地区上古生界岩石地层对比(见表2—2)。 第三章晚石炭世一中二叠世盆地沉积构造演化第一节构造层序及其划分一、构造层序的划分及其格架南华北搞地晚石炭世一中二叠世地层以区域角度不整合覆于下伏老地层之上，底界面为加里东构造运动形成的古侵蚀夷平界面，是加里东运动的产物，顶界面是二叠系内部上二叠统石千峰组与石盒子组之间的整合界面。根据地层之间的接触关系和沉积组合特征的差异，可将该构造层序自下而上划分为2个亚构造层序：Tsl(上石炭统一下二叠统山西组)和Ts2(中二叠统石盒子组)1、Tsl亚构造层序(上石炭统一下二叠统山西组)它以平行不整合和边缘超覆不整合覆于下伏奥陶系和寒武系之上。根据该层序岩性、岩相特征的差异分为上石炭统和下二叠统两个次级层序：上石炭统次级层序：上石炭统本溪组在三门峡一郑州一鄢陵一确山一固始一线以北有大面积分布。它与下伏奥陶系相伴而生。区域资料揭示，在上石炭统沉积时华北南部整体为一向北倾斜的斜坡环境，当时的沉降一沉积中心在邯郸一肥城以北地区。此时的海侵方向由东向西，即由本溪、唐山等地向西部入侵，同时淮北也向南向北漫淹。下二叠统次级层序：本溪组形成后，华北地台发生了有一定规模的北升南降的构造变动，由此改变了早期北低南高的古地形，盆地沉降一沉积中心由本溪期的邯郸一肥城以北地区变迁到郑州一临沂一线。下二叠统太原组、山西组的沉积范围也由三门峡一郑州—鄢陵一确山一固始一线明显南移，可能达三门峡一南阳一合肥一线。向东由于受后期郯庐断裂的影响，面貌难以确定。2、Ts2亚构造层序(中二叠统石盒子组)中二叠统石盒子组沉积时，总体呈现北高南低的构造格局，盆地沉降一沉积中心再次南移，洛阳一漯河一淮南为其沉降一沉积中心。并形成了华北南部特有的石盒子组含煤地层。二、构造阶段的划分在综合分析华北南部及邻区地质、地球物理及大量油气勘探资料的基础上，结合各构造层序的分布特征、岩性、岩相特征及其它们之间的接触关系可将研究区上古生界划分为2个构造演化阶段：1．晚石炭世一早二叠世弱伸展背景下的克拉通坳陷盆地形成阶段。2．中二叠世大型克拉通内陆坳陷盆地形成阶段。第二节原盆地构造一环境格局分析一、基本构造面貌华北南部自中晚奥陶世隆起之后至晚石炭世才接受海侵，当时它南邻秦岭后造山伸展盆地，由于边缘隆起的存在，在研究区内形成一个南高北低的斜坡，为大华北翁地的组成部分。该盆地经历了以下几个演化期，晚石炭世海水由东北本2 tl蚓：I：目ii目。。圈。刚押黧童薹盏：耋_一薰一一U*ats刈ststle=毒妄。％i—I．_⋯-剐～圈-喇!l髓l《～“酗黔制s黔禾e=主主，k删e．卜⋯-甑．～嘲l⋯=l。。；。。|二1；。。。j。i。iI一。。姻一凹⋯一陬l⋯_m—H’⋯1I_⋯⋯，。垂U蓍言l|矗I；俐聪富J||l铟雪雕*埘盏和。一。工l。。。：。臼，。。。l⋯一虬。。鼻目一i引一9描喾li弭盏-靛k，一l。f：。。。斟i。鏖棘=|||』堂箍’。I竺|蠡|圈蓦饕i■鬻}|把限口iIi吖辋叫翻嘲龋嘲i瓣罪I”I—n广l广II广=：譬睡啊叫悼■t卜卿oI‘w_．卜曩：茸瞄矗}州断埘苦墨导嚣善博营ii目ilji圈i目i曰三。剿⋯，鞘匿u2州毫：=譬l髻I鉴ll黔l妻蠡
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