当前位置:文档之家› 现代地质学读书报告

现代地质学读书报告

煤地质学研究的盆地的分析本人结合韦重韬教授《现代地质学》的课堂内容,对煤地质学研究的盆地分析方面的内容有了更全面的认识。

人类社会发展对能源资源的需求使得沉积盆地研究长期处于地质学的热点领域。

煤、油、气和沉积铀矿等能源资源的形成均受控于盆地的沉积充填、构造及其动力过程。

从盆地整体研究的角度来说, 煤和油气地质等分支学科的界限正趋于淡化,其相互间的成因联系日益被揭示。

世纪年代盆地分析在许多领域取得了重要进展, 包括盆地动力学、层序地层学、盆地流体系统、定量动力学模拟以及用于盆地研究的地质、地球物理及测试等方面的新技术,这些方面都将对煤地质研究有重要的影响。

盆地是一种天然的热—化学反应器, 不仅有机质在其中实现转化过程, 盆地中的流体也在与地层中的化学物质进行着相互作用,形成重要的金属、非金属矿床,沉积盆地又作为地球表面沉降与充填的地区是各种能源资源形成与聚集的场所,包括煤、油气和沉积型核资源都形成于盆地中,并受控于盆地演化的动力系统。

因而没有盆地, 没有盆地中进行的热—化学过程, 就没有煤、油气等能源资源和沉积、层控矿床。

正因此,基于人类社会生存和繁荣发展对能源及矿产资源的需求,对沉积盆地的研究始终成为地球科学的热点领域,这一领域汇聚了地质、地球物理、地球化学、计算机技术等许多学科进行交叉和联合研究,因此盆地研究具有学科的综合性,其发展又与各学科领域的进展及新技术成就密切相关。

80年代以来是盆地与能源研究发展最为迅速的阶段, 本文仅涉及其中几个领域的成就与发展趋向, 探讨其对煤地质研究的影响。

1 层序地层学在煤地质研究中的应用层序地层学的概念与方法体系形成于80年代,其前身经历了地震地层学的阶段。

在研究大量地震剖面的过程中,直观地发现了盆地中存在着大量的间断面,而层序地层的基本单元恰恰是以间断面及其相应的整合面划分的,因此它为层序地层学方法进行各种关键性界面的研究奠定了基础。

层序地层序列是旋回性序列,受构造沉降、海平面变化和物源补给的综合控制。

北美的石油地质及沉积学家首先在大陆边缘盆地中揭示了海平面变化的重要性,在层序内部识别了沉积体系域的有规律交替,并提出了层序内部构成的模式。

含能源盆地分析中应用层序地层方法首先划分盆地的等时地层格架,在此基础上进行相和沉积体系配置规律的研究。

含油气盆地中可有效地预测储集体、烃源岩和盖层的分布和配置。

近年来最为突出的成就是在深水海域对低位体系域中各种储集体和圈闭的成功预测,如墨西哥湾,北海和非洲西南海域。

在煤地质领域也进行了广泛探索,对于我国广泛分布的内陆表海及陆相含煤地层的研究也取得了成功,并揭示了层序内部构成的特色。

我国晚古生代煤田其形成条件是地台基底上发育的内陆表海环境,通常缺少深水及斜坡部分,层序内部构成是由高频基准面变化产生的副层序,低位体系域经常缺失或仅有下切谷砂体等横向上不连续的沉积。

在出现边缘裂陷时则低位域较发育,如我国南方扬子地台南缘晚二叠世的层序。

在含煤岩系中古土壤层及其上区域性分布的煤层以及碳酸盐台地区古喀斯特风化面等都是识别古间断面的重要标志。

在扬子地台区可以进行跨相带追索。

根据煤层赋存的体系域背景可以预测煤的含硫性, 以寻找有害物质含量低的优质煤。

陆相含煤及含油气盆地中作为划分层序的古间断面常常更显著和易于识别,层序地层研究的基本原理和方法已被证明适用于各种成因类型的陆相盆地,但是在应用中需要考虑陆相盆地的特点并采用相应的术语。

在海相或海陆交替盆地中海平面变化是层序和体系域形成的重要控制因素,并相应地划分低位、海侵和高位3种体系域。

在陆相盆地充填过程中湖泊体系有重要作用,但湖泊与海洋有巨大的不同,地史上湖泊的形成和消失有其短暂性,其规模也远为局限,因此用水进、水退来与海侵、海退相对应是值得探讨的问题。

湖的规模小, 演化中显示了扩展和萎缩,因此笔者等曾建议用湖扩展体系域来代替“水进体系域”。

在其与高位和低位域划分的界限上则采用与海相地层通用的原则,即以初始湖扩展面和最大湖扩展面作为划分个体系域的界限,在陆相油田的研究中已证明较为适用圈。

目前在我国的大型陆相盆地中在低位域内找寻大型储集砂体,特别是低位扇,已取得很大的成功,并成为一些大油田找寻地层岩性圈闭的最重要方向。

在含煤盆地中通过层序地层学研究建立等时地层格架,进行沉积体系与体系域研究,在此基础上可预测富煤带和富煤单元的分布。

例如在鄂尔多斯侏罗纪盆地区揭示了富煤单元与沉积体系的关系,并发现在富煤单元中煤质的原生特征有规律地分带, 从而有助于优质煤的找寻。

2盆地充填中的节律性盆地的沉积充填保留了地史上古环境和古气候的最完整记录,通过沉积学、岩石矿物和地球化学以及古生物学方法可以精确地追索古环境和古气候的细微的变化过程。

这种研究方法在地质学历史上虽由来已久,当前却成了新的热点,这首先是由于人类对全球环境变化的关注。

地球表面水圈、大气圈、生物圈以至地圈表层的特征均有其短暂性,地史上曾发生过频繁的巨大变化,从沉积记录中追索古全球变化,从地球系统着眼揭示水圈、大气圈以及地内因素的相互作用, 认识环境、气候演变的规律性和控制因素, 并用此进行全球变化趋势的预测,这对人类社会的生存和发展具有重大意义。

年代国际上出现和执行了与研究全球变化相关的一系列重要的研究计划,如国际地圈一生物圈计划等。

这些计划的研究重点放在距今较短的时限。

盆地充填所提供的长周期的气候和环境的历史记录则可以拓宽对全球变化的认识,并检验和证实古气候演变模型。

地质学近数十年的研究已证实全球变化存在着节律性, 但这种节律性的成因始终是个探索性问题。

一个有重大意义的进展是古气候、古环境演变的节律性与天文因素的关系。

用地球轨道参数和地球旋转轴倾斜度的准周期变化解释地层记录中的气候环境旋回已取得重要进展。

作为太阳系成员的地球在其运动中与银道面和银河旋臂的关系与高级别旋回性可能存在着藕合关系。

今后的工作将集中于精细研究地层记录中不同级别的旋回性和气候一环境变化之间的关系。

在煤地质领域对旋回的研究由来已久,特别是对石炭及二叠系海陆交替含煤地层中的旋回研究从50年代即在北美和欧洲进行了相当精细的工作。

这些旋回序列记录了高频海平面变化, 并成为精细划分对比地层的成因单元。

最为精细的相图即是按照副层序级的小旋回海侵部分和海退部分分别编制的,这种精细相图的编制, 在欧洲和北美一些著名的石炭纪盆地中都系统地进行过。

此类研究当时尚缺合理的理论解释并曾被认为繁琐。

今后研究和圈定优质煤的分布,建立一种预测模式都有必要研究较短周期的旋回性—即高分辨层序地层及沉积体系研究。

3盆地构造和煤演化的深部热背景盆地构造研究的进展与地学领域一些学科的发展密切相关, 如大地构造学,地球动力学和地球物理学等基础学科。

这在盆地分类方面最为明显,年代之前槽台学说在盆地研究中给予过重要影响。

板块学说的提出和发展给地质学各领域带来深刻的变革,人们从板块的相互作用认识盆地的形成和演化,并从岩石圈变形的尺度探讨盆地的成因。

沉积盆地分类也基于其板块构造位置进行划分, 特别是板缘的动力学性质对盆地演化的控制,即离散的、会聚碰撞的和走滑的。

像许多其它地质问题一样, 大陆内部的许多特殊地质问题在板块学说的早期阶段不能给予解释, 板内盆地成因也遇到了同样的问题, 正因此年代后期及时地提出了大陆动力学的研究方向和课题,这将有助于板块学说进一步完善和发展。

当代对盆地研究的主要趋向是盆地动力学。

Dicknson是应用板块学说于沉积盆地研究的前驱,90年代前期他对盆地动力学的主体思想进行了阐述, 指出当今的盆地研究应更多地转向动态过程分析,盆地演化经常是多种过程的联合作用,随着演化的不同阶段其动力学性质发生改变,简单化的盆地分类已不能适应需要,以往的盆地分类多属地貌一构造分类,如前陆、弧前和弧后等, 不能代替动力学研究。

1997年美国地球动力学委员会设立专家组编写了具研究纲要性质的“盆地动力学”,这一纲要中突出强调了盆地形成与板块构造和地慢对流格架的关系, 盆地流体系统及烃类和化学物质的运移以及保存在盆地中的构造、气候和海平面变化的记录。

在研究战略上强调把先进的地球动力学理论,精确的观测与计算机模拟相结合。

用计算机技术精细模拟盆地演化的动力过程,包括沉降史、构造史、热史、压力系统演化、烃类形成和运移等等, 盆地模拟已成为盆地动力学研究不可缺少的手段,盆地分析中最具前缘性的领域是盆地流体。

盆地既是有机质聚集的场所, 又是其发生转化的天然的热一化学反应器,含烃流体是其中最活跃的因素。

此项研究包括流体的成分、运移的驱动力、输导系统、流体的化学动力学, 以及整个盆地流体的循环系统。

这一领域的研究对油气的形成和运聚、层控金属矿床的成矿有重要意义。

煤虽然是固体矿产, 但其与油气有密切的成因联系,特别是近十余年来对煤成烃和煤层甲烷的研究取得了重要进展,进一步揭示了这种成因关系。

煤成气、煤层甲烷的成藏均与盆地流体系统和古水文条件有密切关系。

本文仅涉及了盆地研究中与煤地质关系密切的几个方面。

当今国家对煤资源提出了更高的要求,许多研究领域将会得到强化,包括低有害物质含量的优质煤的分布和预测、煤层甲烷和煤成气的成藏条件、与煤污染和洁净煤技术有关的煤质研究以及煤转化为新能源气化、液化、水煤浆等的煤质研究等。

这些研究都涉及相关资源条件与地质背景, 因此盆地分析是煤资源地质战略性研究的重要方面。

参考文献:[1] 杨起,韩德馨.中国煤田地质学[M].北京:煤炭工业出版社,1979.[2] 李思田.盆地分析与煤地质学研究[J].地学前缘(中国地质大学,北京),1999,6(增刊):132-137.[3] 杨起主编.中国煤变质作用[M].北京煤炭工业出版社,1996, 1-212.[4] 邵震杰,任文忠,陈家良.煤田地质学[M]. 北京:煤炭工业出版社,1993,1-6.[5] 李思田.盆地动力学与能源资源:世纪之交的回顾与展望[J].地学前缘,2000,7(3): 1-10.[6] 虎维岳,何满朝.深部煤炭资源及开发地质条件研究现状与发展趋势[M].北京:煤炭工业出版社, 2008.。

相关主题