南贝尔油田凝灰质砂岩储层岩性识别研究

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1、南部非洲卡鲁（Karoo）超群二叠系含煤地层特征及煤质简述李科1，曲红军1,2，窦伟1，曲欢1（1.四川省鑫冶矿业投资股份有限公司，成都610041；2.四川省冶金地质勘查局，成都610041）摘要：选择代表性煤田，依次探讨了南部非洲国家（南非、津巴布韦、博茨瓦纳、莫桑比克、纳米比亚、斯威士兰、赞比亚）含煤地层、煤质及其影响控制因素。煤层形成于两个时期：早二叠世（阿尔丁斯克期（Artinskian）-空谷尔期（Kungurian））和晚二叠世（乌非姆期（Ufimian）-喀山期（Kazanian））。煤层与陆相碎屑沉积层序相关，绝大部分为卡鲁超群二叠系泥质岩和砂岩。早二叠

2、世煤层常赋存于砂岩中，晚二叠世煤层与泥岩互层产出。含煤地层产出于不同的构造沉积盆地，如前陆盆地、克拉通内裂谷以及克拉通间地堑和半地堑环境。含煤层系的沉积环境主要为三角洲相和河流相，少量为滨海相与湖泊相。煤质为高挥发份烟煤至无烟煤，惰质组含量相对较高，灰份含量中到高。关键词：卡鲁超群；含煤地层；煤质；南部非洲煤炭是南部非洲的主要能源资源与消耗资源，其中南非煤炭资源储量达2057亿t，探明储量587.5亿t，约占全非洲煤炭总储量的三分之二，其71%能源消耗也来自于煤炭[1]。值得注意的是，除南非产出的三叠系Molteno煤田外[2]，所有南部非洲煤层均赋存在卡鲁（Karoo）

3、超群二叠系地层内[3]（图1）。相对于该区煤矿床研究程度，国内地质工作者对于该套含煤地层的认识研究相对较浅。卡鲁超群为南部非洲最大的地层单元，以构造沉积盆地形式展布，约占现有陆地面积的三分之二，从赤道至好望角，出露面积达1500000km2。构造沉积盆地形成于泛大陆形成和裂解期间，岩层几乎全部由页岩和砂岩构成，记载了从晚石炭世（约300Ma）[4]至早侏罗世（约183Ma）[5]期间，自冰海相至陆相沉积的连续沉积层序，时间跨度达一亿年，在弧后前陆盆地“主卡鲁盆地”内可见全部地层层序（图2），最大厚度超过12km，上覆岩层为德拉肯斯堡群（Drakensberg）玄武质熔岩，

4、厚度1.4km[6]。基于上述认识，结合境外风险勘查投资需求和作者野外调查经历，对卡鲁超群二叠系含煤地层特征及含矿性进行浅述，分国家、分构造盆地，选择代表性煤矿床，简要探讨了煤矿床含煤地层、煤质及影响控制因素。一方面，南部非洲卡鲁超群赋存有次大陆所有的煤矿床，以及煤层气、水和铀矿等其他资源，具寻找开发矿产资源的巨大潜力和经济价值；另一方面，它所记载的关键性构造事件以及古气候和古生物信息，有助于科学理论研究的深入。1构造格架、沉积体系和煤矿床类型二叠纪期间，冈瓦纳已经组成泛大陆的一部分，在晚古生代时，由冈瓦纳古陆与劳亚古陆、以及劳亚古陆、亚细亚与西伯利亚之间的陆陆碰撞期间既

5、已拼合形成。晚二叠世间，冈瓦纳古陆与劳亚古陆间的相对运动，从形成泛大陆时的中石炭世-早二叠世缝合带，转变为晚二叠世-三叠纪的扩张，最终致使泛大陆和冈瓦纳古陆裂解。受冈瓦纳古陆南部边缘和北部边缘两大截然不同的构造体系的影响，中南非洲卡鲁盆地形成于首次超大陆聚合周期和泛大陆的裂解演化之间。南部构造体系与沿冈瓦纳古陆泛大洋（古太平洋）边缘的俯冲和造山机制相关，后者演化形成了弧后前陆体系“主卡鲁盆地”、以及以弯曲和动力载荷为代表的主沉降机制。该盆地内保存了从晚石炭世至早侏罗世期间的沉积地层，包括Dwyka、Ecca、Beaufort和Stormberg岩石地层单元（图2）。在主卡

6、鲁盆地以北，构造体系以伸展和转换拉伸为主，从离散的冈瓦纳古陆的特堤斯边缘向南扩散至超大陆。除构造叠加作用对盆地演化的控制之外，气候变化同样起到一定作用，一般趋势是，从晚石炭世至早二叠世间到卡鲁后期，气候从寒冷和半干旱环境变换至温暖炎热环境[7]。卡鲁超群化石种类包括植物（巨体化石和花粉）、少量昆虫和鱼类，常见各种不同的四足动物（主要为兽孔目收稿日期：2012-08-12作者简介：李科（1986-），男，甘肃定西人，工程师，从事境外地质矿产勘查工作爬行动物、两栖类以及恐龙）以及足迹化石[8]。其生物地层学已作为国际标准应用到二叠纪至侏罗纪非海相地层全球对比研究中。据Cair

7、ncrossB[3]研究资料，南部非洲煤矿床主要产于三种构造盆地类型中：前陆盆地；克拉通间裂谷盆地；克拉通内裂谷盆地。除南非的主卡鲁盆地为弧后前陆盆地外，南部非洲其他所有含煤盆地均为扩展裂谷型盆地，或为克拉通内和克拉通间地堑或半地堑环境[9]。等[10]较系统SimthR.M.H总结了南部非洲卡鲁超群的总体沉积体系。在某种程度上，诸如煤阶、分布和规模等煤层参数，可通过各自的盆地环境、原始植物群系以及泥炭堆积地的沉积古环境得以解释。众所周知，二叠纪冈瓦纳型煤矿与石炭纪欧洲型煤矿存在显著不同，这主要归因于后冰川气候环境下，形成了迥