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沁水盆地构造演化与煤层气成藏条件

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沁水 盆地 构造 演化 煤层气 条件
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27卷增刊 矿物岩石地球化学通报 77·盆地演化与油气资源·沁水盆地构造演化与煤层气成藏条件琚宜文,侯泉林,范俊佳中国科学院研究生院地球科学学院,北京100049沁水盆地构造特征及其演化历史研究认为,控制沁水盆地煤层气成藏最重要的因素是燕山期以后的构造分异,即自中、新生代以来,华北板块受太平洋板块和印度与欧亚板块碰撞远程效应的影响而发生陆内造山[1~5】。这时华北大盆地内部分异,形成一系列既相互对立又相互协调的盆地一山脉或盆一岭构造单元,导致不同的构造单元煤层气保存条件的变化。沁水盆地属于构造活动相对较弱的克拉通内断陷盆地,但它既有别于其西侧的鄂尔多斯盆地(石炭纪、二叠纪煤系沉积之后长期持续稳定沉降,上覆地层厚,构造相对简单),也有别于太行山以东石炭系一二叠系被后期构造运动强烈改造的华北东部断块含煤区[3~5]。沁水盆地构造变形较弱,而深部岩浆一热事件明显[6~1引,也应属于较高变质、较弱变形的储气类型[11~18],与华北板块南缘的淮南煤田构造变形较强而岩浆一热事件不明显(变形较强,变质较低的储气类型有较大差别。(1)沁水盆地构造历史上的关键时期,奠定了有利于煤层气成藏的基础。构造变形强度由盆缘向盆内明显减弱,边缘断层多具逆冲性质,尤其是东、西两侧边缘分别向外侧逆冲,显示了水平挤压的特征;东侧太行山块隆在海西期、印支期、燕山期均发生了构造一岩浆活动,以燕山期最为强烈,表现为近水平的北西一南东向挤压,同时发生强烈的构造岩浆热事件,年龄为110"41 峰值为130~“0 次级褶曲分析、断层和节理配套及有限元数值模拟揭示,沁水盆地自晚古生代以来的构造应力场至少经历了三个演化阶段或两次转型时期。其中印支期构造运动在盆地南部产生逆掩断层和一系列东西走向宽缓次级褶曲,表现出近南北方向的构造挤压应力;燕山期的构造运动,产生了一系列北北东向为主的高角度正断层,平行雁列不对称次级褶曲广泛发育,褶曲走向优势方位为290。"30。,北西翼相对较陡,显示出北西一南东向挤压且具有一定左行走滑性质的强烈构造应力场的作用;喜马拉雅期构造运动主要造成北西向次级褶曲及相应的构造裂隙,显示北东一南西向水平挤压应力场。显然,印支期近南北向水平挤压应力场对盆地煤层气成藏的影响相对较弱;燕山期是控制盆内煤层气成藏的关键时期,北西一南东方向近水平挤压构造应力场作用形成宽缓的沁水盆地,北北东一北东向次级褶曲和北北东向高角度正断层奠定了盆地煤层气赋存规律的总体格局,构造演化与生气作用的有利配置使得北北东一北东向次级褶曲成为主要的控气构造类型;喜马拉雅期构造应力及形迹叠加在燕山期构造形迹之上,最终形成了盆地煤层气成藏的现代格局。(2)沁水盆地内部构造分异显著,导致煤层气保存的构造动力条件复杂化。研究揭示,沁水盆地作为一个大型复向斜,尽管构造在总体上较为简单,但内部的构造分异依然十分显著,导致控气构造动力条件复杂化。盆地南部以寺头断裂为界,断裂西部的沁水一翼城地区以东西向高角度正断层为主,东部主要为北北东向褶皱与东西向褶皱的叠加格局。盆地中部复向斜东翼的潞安地区西翼北段的沁源地区块断构造发育,西翼南段的安泽地区构造破坏相对较基金项目,国家重点基础研究发展规划项目(2006国家自然科学基金资助项目(40772135,40642013方数据78 矿物岩石地球化学通报 27卷增刊弱。盆地北部以陷落柱形式出现的正断构造相对发育,北缘的阳曲一阳城一线以北北东一北东向褶皱与东西向构造叠加的格局为主,东南部左权一和顺一带构造相对简单。因此,在盆地东南部地区、北缘地区和复向斜转折端的安泽地区可能存在有利于煤层气富集的构造条件。采用镜质组反射率分布反演沁水盆地古地热场特征发现,区内燕山中期古大地热流具“南北偏高,中部偏低,东部较高,东南部最高”的总体展布格局,跨度极大,这是古地热场热力学条件非均一性及盆地构造分异性的必然结果。其中,燕山期强烈热力学条件的分布与区域性深部构造有关,如分别穿过盆地南部和北部的北纬34。带、北纬38。(隐伏)大型断裂等,导致地壳深部热流上涌,促使盆地内大面积古热动力条件增强,造成上古生界煤层强烈的二后生气作用,这是控制沁水盆地煤层气成藏格局的一个重要地质动力学条件。(3)沁水盆地构造热事件发生的时间,与华北板块岩石圈由亏损地幔性质转变为富集地慢性质及岩石圈减薄的时期一致[1“20],受到华北东部中生代构造体制转换过程的控制[2¨。华北地台岩石圈富集地幔形成于140"-"120 好对应于华北地区大规模岩石圈拆沉与减薄时期。中生代晚期(110 华北地区岩石圈处于强烈的北西一南东向伸展和北北东向左行走滑活动,中生代大规模岩浆活动与区域岩石圈伸展有关[211。在此期间,华北陆块及相邻块体下地壳发生大面积熔融和壳幔物质交换,岩浆活动从东到西有源区变深、幔源物质增多的现象。学界普遍认为,华北地块减薄发生在大兴安岭一太行山以东地区[2J“枷,沁水盆地构造热事件的存在和发生时间的确定,表明华北地块中生代以来减薄的西界至少可推移到鄂尔盆地东缘。参考文献:r1]]曹代勇,关英斌。张杰林.等.抡水煤田东部构造特征研究[M].重庆。重庆大学出版社.1996.邓晋福。英宣学。赵海岭,等.中国东部岩石一根/去根作用与大陆“活化”——东亚型大陆动力学模式研究计划[J].现代地质,1994,8(3)l 34956.李思田。路凤香.林畅橙。等.中国东部及邻区中,新生代盆地演化及地球动力学背景[M].武汉997.[43刘和甫,鬃慧社,李晓清,等.中国中新生代裂陷盆地与伸展山岭耦合机制[M].地学前缘.2000。7(4)t 477北典型地区盆山演化与煤层气成藏的构造·热动力学[R].北京:中国科学院研究生院,2005.[63秦勇.宋党育.山西南部煤化作用及其古地热系统——兼论煤化作用控气地质机理[M].北京:地质出版牡,1998.德民,傅雪海,等.山西沁水盆地中.地质论评。1999。45(6)l 576—583.勇.中国煤层气地质研究进展与述评[刀.高校地质学报,2003。9(3)l 3399]任战利.肖晖。刘丽。等.沁水盆地中生代构造热事件发生时期的确定口].石油勘探与开发。2005,32(1);7.[103任战利。肖晖,刘丽,等.沁水盆地构造科学通报,2005,50(增刊)。87—92.[11]壬生维。张明,庄小露.煤储层裂隙形成机理及其研究意义[J].地球科学一中国地质大学学报,1996,21 6)12]霍永忠。张爱云.煤层气储层的显徽孔裂隙成因分类及其应用[刀.煤田地质与勘探,1998,26(6),2 8—32.[133杨起,汤达祯.华北煤变质作用对煤含气量和渗透率的影响[J].地球科学,2000,25(3)t 273“] B, L, F,“he of in ]..001。47I 5115], H。 H,“ey in BM ].of 001 ].001,367—370.[16] B, J, Y.in nw ].et:t.,2000,179l 40717]叶建平,武强,时贵均,等.沁水盆地南部煤层气成藏动力学机镧研究口].地质论评,2002。48(3)t 319海,秦勇.多相介质煤层气储层渗透率预测理论与方法[M].徐州。中国矿业大学出版社,2003.[19]吴福元。葛文睿,孙德有,等.中国东部岩石圈减薄的几个同题地学前缘,2003,10(3)t 51—60.[20] G.t∞of in l ].),2001.26 t 717—757.[21]in ].),2004,(Z)I 151—160.万方数据沁水盆地构造演化与煤层气成藏条件作者: 琚宜文, 侯泉林, 范俊佳作者单位: 中国科学院 研究生院 地球科学学院,北京,100049刊名: 矿物岩石地球化学通报英文刊名: F (期): 2008,27(考文献(21条)英斌;张杰林 抡水煤田东部构造特征研究 宣学;赵海岭 中国东部岩石圈根/去根作用与大陆"活化"刊论文]994(03)凤香;林畅松 中国东部及邻区中,新生代盆地演化及地球动力学背景 慧社;李晓清 中国中新生代裂陷盆地与伸展山岭耦合机制[期刊论文]000(04)北典型地区盆山演化与煤层气成藏的构造党育 山西南部煤化作用及其古地热系统德民;傅雪海 山西沁水盆地中刊论文]6)国煤层气地质研究进展与述评[期刊论文]003(03)晖;刘丽 沁水盆地中生代构造热事件发生时期的确定[期刊论文]005(01)晖;刘丽 沁水盆地构造刊论文]005(明;庄小丽 煤储层裂隙形成机理及其研究意义 1996(06)爱云 煤层气储层的显徽孔裂隙成因分类及其应用[期刊论文]998(06)达祯 华北煤变质作用对煤含气量和渗透率的影响[期刊论文]000(03) B; L; F of in ; H; H to of BM B; J; Y in 文期刊]2000(2)强;时贵均 沁水盆地南部煤层气成藏动力学机制研究[期刊论文]002(03)勇 多相介质煤层气储层渗透率预测理论与方法 文春;孙德有 中国东部岩石圈减薄的几个问题[期刊论文]003(03) G of in 文期刊] G; X; M of in 文期刊] 2004(02)本文读者也读过(10条)1. 水盆地南部地质条件及其煤层气成藏优势分析[期刊论文]1(. 水盆地南部煤层气成藏机理[期刊论文]7(7)3. i 华北盆刊论文]1(3)4. 樊生利 沁水盆地南部煤层气勘探成果与地质分析[期刊论文]1(4)5. 水盆地煤层气地质条件评价[期刊论文]0)6. 层气成藏机理与测井评价[会议论文]西盆地现今地应力状态与地震危险性分析[期刊论文]1(4)8. 西临县紫金山碱性火山机构岩体岩浆演化——岩相学及岩石矿物学的证据[期刊论文]然科学版)2010,40(1)9. 水盆地盖层对煤层气富集的影响[期刊论文]5(12)10. 国西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带和成藏条件[期刊论文]7(5)本文链接:
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