内陆湖盆含煤岩系高分辨率层序地层及其轨道气候效应研究

The information of climatic fluctuation caused by celestial bodies’ orbital periodic variation is widely recorded in sedimentary strata, and coal as the special geological information records can be provided the important information of paleoecology and paleoenvironment. For the continental coal basin, Milankovitch cycle is the main driving force for peat deposit and responses to base level changes, paleoclimate and fossil plants. In order to explore the high-resolution sequence stratigraphy and orbit climate effect of coal measures in inland lake basin, the Early Cretaceous coal measures of inland lake basin in eastern Heilongjiang is taken as the studied object. based on the data of drillings, outcrops, loggings and high resolution seismal sections, the characteristics of mineral petrology and geochemistry is analyzed the by means of coal petrologic identification, XRF,SEM, ICP-MS. Using fine techniques of sequence partition and wavelet analysis, the vertical characteristic curve high-precision spectrum analysis of coal measures is achieved and high resolution sequence stratigraphy framework is established. Exploring the Paleoclimatic significance and the Milankovitch cycles preserved in the lacustrine coal measures can present an important enlightenment to the study of modern climate change.

由天体轨道周期变化引起的气候变化被广泛地记录在沉积地层中，而煤层作为一种特殊的地质信息的载体，能够提供地质历史时期古生态和古环境的重要信息。对于陆相含煤盆地，米兰科维奇旋回成为盆地泥炭沉积的主要驱动力并响应于基准面变化、古气候、古植物更替等方面。为了揭示陆相含煤岩系的高分辨率层序地层及其轨道气候效应，以黑龙江东部白垩纪内陆湖盆含煤岩系为研究对象，借助岩芯、三维露头、测井和高分辨率地震反射剖面资料，利用低温灰化、X 射线衍射分析、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体质谱、同位素等方法对样品进行矿物岩石学和地球化学特征分析，运用精细层序划分和对比、小波分析等手段，实现含煤岩系垂向特征参数曲线的高精度频谱分析，根据频谱曲线与聚煤期天体轨道周期的比较，揭示陆相含煤岩系高分辨率层序地层与轨道气候的耦合关系。

高分辨率层序地层学及轨道气候效应研究虽然国内外进行了大量的研究，但前人的研究主要集中在油气资源领域，对含煤岩系尤其是内陆湖盆含煤岩系研究较少，而煤层作为一种特殊的沉积岩不但记录了聚煤期沼泽内基准面变化，还真实刻画了聚煤期古气候演化和成煤植物的更替，具有丰富的地质信息，是聚煤期米氏天文周期保存最完好的地层。对于煤层气储层，目前研究侧重于单个煤层气储层评价，没有对相同变质程度的煤层气储层进行对比分析，鉴于此，本研究基于煤层在古环境研究中的特殊性，对陆相含煤岩系，应用沉积环境分析、层序地层学、煤岩学、同位素地球化学等方法进行研究，借助频谱分析和小波变换技术，从含煤岩系中提取相关的古气候信息，分析其与天体轨道周期变化的耦合效应，不仅可以帮助人们揭示成煤期的气候变化，而且对研究现代气候变化具有启示意义；通过研究煤层气储层微纳米孔隙结构特征，为合理高效勘探开发煤层气资源提供理论依据。.通过项目的执行，建立了内陆湖盆含煤岩系高分辨率层序地层格架，完善了层序地层学理论体系；揭示了义马盆地和鸡西盆地的聚煤规律，为煤炭资源的勘探开发提供了理论支撑；提出了陆相含煤岩系厚煤层主要发育在湖侵体系域，河流天然堤、河漫滩，三角洲平原分流间湾是较好的成煤环境；查明了沁水盆地南部等变质无烟煤微纳米孔隙结构特征及其对煤层气产出的影响：寺河矿和赵庄矿煤体微纳米孔结构存在着明显差异，寺河矿微孔远大于赵庄矿，因此，寺河矿煤体比表面积远大于赵庄矿，吸附气体较多，此外寺河矿煤孔隙特征以开放的圆孔、椭圆形孔为主，利于煤层气运移，赵庄矿煤孔隙以Y型、V型、细颈型及“墨水瓶”型为主，不利于煤层气渗流。研究成果具有较高的理论意义和实际价值，在陆相含煤盆地和沁水盆地煤层气的勘探开发中得到了较好的应用，为我国的能源问题作出了相应的贡献。