含煤岩系高分辨率层序地层学研究现状
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发布时间：2023-10-08 10:17
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时间：2024-11-25 09:36
20世纪90年代以来，在层序地层学思想影响下，越来越多的煤田地质学家注意到河道决口、三角洲迁移等自旋回机制只能解释那些与理想旋回层不一致的局部变化，而不能解释那些在整个盆地范围甚至全球性分布的沉积特征或旋回层的成因（邵龙义，1989；邵龙义等，1992；程宝洲，郭敏泰，1992；邵龙义，张鹏飞，1997;Holz,Kalkreuth等，2002）。层序地层学与旋回地层学相结合，建立的层序地层格架、旋回序列及其所反映的海平面变化规律等，可为含煤岩系年代地层、旋回性及盆地演化等研究提供可靠依据，进而推动聚煤作用理论的发展。因此可以说，层序地层学的出现将开辟含煤岩系研究的新篇章（Holz,Kalkreuth等，2002）。
目前，许多煤田地质学家都已认识到大面积稳定分布的厚煤层作为含煤岩系中的一个等时面，形成于海平面（基准面）抬升过程，即海（湖）侵过程成煤，而煤层底板的根土岩则是基底暴露期间形成的古土壤层，代表一定的沉积间断（Arditto,1991;Diessel,1992;Flint,Aitken等，1995；邵龙义，张鹏飞，1998）。同时也认识到，大多数大面积分布的厚煤层常常出现在最大海侵点处或其附近（Hamilton,Tadros,1994;Aitken,Flint,1995;Flint,Aitken等，1995；邵龙义，张鹏飞，1998;Ryer,1988），这主要是因为厚泥炭层的堆积需要有持续存在的可容空间以容纳快速堆积的泥炭（Diessel,2000），而适合成煤的最大可容空间的持续保持需要有潜水面或基准面的不断抬升，这种基准面的抬升又离不开海平面的抬升。因此，一般认为大区域性分布的厚煤层一般都形成于最大海泛期（Hamilton,Tadros,1994;Aitken,Flint,1995；吴因业，1996）。
一些研究表明，大面积展布的煤层可能形成于海平面上升过程，即海侵过程成煤。Petersen和Bojesen等（1998）在研究丹麦*地堑中侏罗统层序地层格架后，识别出其中的“海退型煤”（regressive coal）和“海侵型煤”（transgressive coal），其中海退煤并非是在海退时形成，而是在低位晚期海平面缓慢上升期间形成，海侵型煤则是海平面迅速上升期间形成。海平面迅速上升时期的煤与海平面初始上升期形成的煤在显微组分特征和地球化学特征方面都有显著的不同（Diessel,1992）。
McCabe和Parrish（1992）认为，泥炭主要形成于突起或漂浮沼泽，河流三角洲中的煤一般堆积在与海侵密切相关的突起沼泽中。进一步的研究表明，大面积分布的以海相石灰岩或含海相化石的泥岩为顶板的煤层多形成于海侵过程（Diessel,1992;Hartley,1993；邵龙义，张鹏飞，1998；林畅松，刘景彦等，2002），一般为海侵体系域的组成部分，并和上覆的陆源碎屑沉积物一起构成了典型的海陆过渡相含煤旋回层。区域上分布广泛的煤层是在长期的、遍及盆地范围的碎屑物质供给不足以及潜水面抬升期间形成的，因为只有在这种情况下，才能为泥炭的持续堆积提供有效的可容空间（Hampson,1995;Hampson,Elliott等，1996）。由于在海平面变化旋回中可容空间变化速率呈有规律变化，且在理想状态下，低位期和高位期可容空间变化速率具有对称性。为此，Bohacs和Suter（1997）提出了煤层厚度和连续性与层序地层格架的关系模式，认为最厚的、分布孤立的煤层易形成于低位体系域晚期和海侵体系域早期；连续性最好的煤层易形成于低位体系域中期和高位体系域中期；海侵体系域中期、高位体系域晚期及低位体系域早期煤层的厚度最薄且分布孤立。中国南方石炭系—二叠系含煤岩系的研究表明，厚度大、分布广煤层的形成，不仅与海平面变化有关，而且也与泥炭堆积的环境有关（邵龙义，陈家良等，2003;Shao Longyi,Zhang Pengfei等，2003）。
从所开展的这些研究工作来看，含煤岩系层序地层学的研究已经取得了较为实质性的进展，如人们在煤层形成控制因素的认识上已经从一开始的相控成煤到海平面变化控制成煤，直到可容空间变化速率是煤层堆积的基本因素的转变，并认识到煤层厚度及连续性受海平面/基准面变化的控制，而导致在层序地层发育的不同阶段形成的煤层其厚度及连续性存在差异。但在层序发育或者说海平面/基准面变化的哪个阶段最有利于厚度大、横向分布连续煤层的形成，以及煤层是否能够作为层序边界特征等方面，仍然存在争议。这些问题对于含煤岩系，尤其是海陆过渡环境中沉积的含煤岩系的层序地层学研究是十分重要的，因为它直接决定了在层序地层划分时，煤层是最大海泛面的标志，还是一般海泛面的标志。同时在这种环境中由于地形平缓大部分地区不发育下切谷，在河道间常常形成暴露面，在这种情况下，底板具有暴露特征的煤层也有可能兼具有海侵面和层序界面的特征。因此，含煤岩系层序地层研究的这些问题还有待进一步探讨。
