作者对吉尔嘎郎图凹陷的钻孔岩心和室内砂岩薄片进行分析, 综合岩石结构特征和沉积构造特征, 在凹陷赛汉塔拉组中识别出砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和可燃有机岩共5种岩石类型, 划分出9种岩相类型, 分别为杂基支撑砂砾岩、颗粒支撑砂砾岩、交错层理粗砂岩、逆粒序层理中砂岩、平行层理细砂岩、水平层理粉砂岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩、煤层(表 1, 图2)。

表1

Table1

表1(Table1)

表1 吉尔嘎朗图凹陷赛汉塔拉组含煤岩系主要岩相类型 Table1 Main lithofacies types of the Saihantala Formation coal measures in Jiergalangtu Sag 岩类 岩相 岩相描述 沉积环境解释 砂砾岩 杂基支撑砂砾岩 灰色, 分选差, 磨圆中等, 基底式胶结, 有冲刷面 冲积扇, 扇三角洲 颗粒支撑砂砾岩 浅灰色, 分选磨圆中等, 钙质胶结 辫状河三角洲 砂岩 交错层理粗砂岩 浅灰色, 泥质胶结, 分选差, 次棱角状, 块状构造 分流河道 逆粒序层理中砂岩 灰白色, 分选磨圆中等, 逆粒序层理 河口坝 平行层理细砂岩 浅灰色, 泥质胶结, 分选磨圆中等 分流河道或滨湖 粉砂岩 水平层理粉砂岩 灰色, 含炭屑, 分选好, 磨圆中等 分流间湾或滨浅湖 泥岩 粉砂质泥岩 灰绿色, 含植物化石, 水平层理 分流间湾、浅湖 碳质泥岩 灰黑色, 断面光滑, 块状层理 沼泽 可燃有机岩 煤层 黑色, 原生结构, 断面光滑, 可见面割理和端割理 沼泽

表1 吉尔嘎朗图凹陷赛汉塔拉组含煤岩系主要岩相类型 Table1 Main lithofacies types of the Saihantala Formation coal measures in Jiergalangtu Sag

图2

Fig.2

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	图2 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组含煤岩系主要岩相类型Fig.2 Main lithofacies types of the Saihantala Formation coal measures in Jiergalangtu Sag

根据上述岩性岩相分析, 可在本区识别出扇三角洲平原、扇三角洲前缘、辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘和滨浅湖相, 分别属于扇三角洲沉积体系、辫状河三角洲沉积体系和湖泊沉积体系。

1)扇三角洲平原相。一般发育在断陷盆地的陡坡, 主要由辫状分流河道和泛滥平原等沉积组成, 辫状分流河道岩性以砂砾岩、含砾砂岩、薄层粉砂岩和泥岩为主, 砂砾互层, 泥质含量高, 分选性和磨圆度较差, 矿物成分成熟度较低, 砾岩为杂基支撑, 属重力流沉积, 发育板状交错层理、楔状交错层理和平行层理, 以及凹凸不平的冲刷充填构造。泛滥平原岩性以粉砂岩、泥岩以及碳质泥岩和煤层为主, 发育水平层理、波状层理和块状层理, 发育植物化石(图 3)。

图3

Fig.3

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	图3 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组扇三角洲平原沉积特征(吉35孔)Fig.3 Sedimentary characteristics of fan deltaic plain in the Saihantala Formation of Jiergalangtu Sag(Borehole Ji 35)

2)扇三角洲前缘相。主要由砂砾岩、粗砂岩夹粉砂岩和泥岩组成的反旋回, 其中以河口坝沉积为主, 发育小型交错层理、水平层理等。

3)辫状河三角洲平原相。一般发育在断陷盆地的缓坡, 主要由分流河道和分流间湾组成, 分流河道岩性以砂砾岩、含砾中粗砂岩为主, 分选性差— 中等, 磨圆度中等, 矿物成熟度中等, 砾岩为颗粒支撑, 属牵引流沉积。发育板状交错层理和平行层理, 具有向上变细的正粒序。底部具有冲刷面, 偶见植物碎屑化石; 分流间湾岩性以薄层粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩为主, 常见水平层理和小型波状层理, 含炭屑(图 4)。

图4

Fig.4

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	图4 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组辫状河三角洲沉积特征(林19X孔)Fig.4 Sedimentary characteristics of braided river delta in the Saihantala Formation of Jiergalangtu Sag(Borehole Lin 19X)

4)辫状河三角洲前缘相。岩性以中— 粗砂岩、粉砂岩和泥岩为主, 其中以河口坝沉积为主, 垂向上一般呈下细上粗的反韵律, 砂体中可见平行层理和交错层理(图4)。

5)滨浅湖相。岩性以灰黑色泥岩、灰色粉砂岩和灰色细砂岩为主, 泥岩中常含有炭屑, 常见缓波状层理, 偶尔会有水平层理、小型交错层理和压扁层理出现, 区域内变形层理较为常见(图 5)。

图5

Fig.5

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	图5 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组湖泊沉积特征(林6孔)Fig.5 Sedimentary characteristics of lake in the Saihantala Formation of Jiergalangtu Sag(Borehole Lin 6)

表2

Table2

表2(Table2)

表2 吉尔嘎郎图凹陷下白垩统层序地层划分表 Table2 Subdivision of sequence stratigraphy of the Lower Cretaceous in Jiergalangtu Sag

表2 吉尔嘎郎图凹陷下白垩统层序地层划分表 Table2 Subdivision of sequence stratigraphy of the Lower Cretaceous in Jiergalangtu Sag

3.3.1 层序界面识别

层序界面在湖盆边缘通常变现为区域不整合面或者下切谷冲刷面, 而在湖盆内部常为连续沉积的整合面。研究区识别的层序界面主要有2种:

1)区域不整合面。研究区赛汉塔拉组与上覆新生界、与下伏腾格尔组之间均为区域不整合面, 代表沉积间断或遭受剥蚀。

2)下切谷冲刷面。伴随着湖平面相对下降, 由河流回春作用形成的下切谷是层序界面的典型标志。下切谷充填沉积一般以叠置的厚层及透镜状砂砾岩体为特征。

根据以上层序界面识别原则, 将赛汉塔拉组划分为2个三级层序(表 2, 图6)。作者通过2条不同方向沉积相与层序地层对比图来研究层序格架特征(图 7, 图8)。

图6

Fig.6

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	图6 吉尔嘎朗图凹陷赛汉塔拉组沉积相及层序地层柱状图(吉煤2孔)Fig.6 Comprehensive column showing sedimentary facies and sequence stratigraphy of the Saihantala Formation in Jiergalangtu Sag(Borehole Jimei 2)

图7

Fig.7

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	图7 吉尔嘎朗图凹陷东北— 西南向剖面赛汉塔拉组岩性及沉积相对比Fig.7 NE-SW profile showing lithology and sedimentary facies of the Saihantala Formation in Jiergalangtu Sag

图8

Fig.8

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	图8 吉尔嘎朗图凹陷西北— 东南向剖面赛汉塔拉组岩性及沉积相对比Fig.8 NW-SE profile showing lithology and sedimentary facies of the Saihantala Formation in Jiergalangtu Sag

3.3.2 层序Ⅰ 特征

层序Ⅰ 发育低位体系域、湖侵体系域和高位体系域, 初始湖泛面位于厚层砂砾岩之上的泥岩、粉砂岩的底部。低位体系域岩性以砂砾岩、粉砂岩和泥岩为主, 主要为扇三角洲和辫状河三角洲沉积体系。低位体系域地层厚度从西北向东南减薄, 沉积环境由凹陷西北部的扇三角洲向东南演化为辫状河三角洲; 北东— 西南向地层厚度表现为凹陷中部比两端略厚, 沉积环境以辫状河三角洲为主。由于低位体系域陆源碎屑供给充足, 可容空间低, 聚煤作用差, 仅在局部地区煤层发育。

层序Ⅰ 湖侵体系域岩性以砂砾岩、粗砂岩、粉砂岩、泥岩和煤为主, 主要为扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊沉积体系。湖侵体系域地层厚度从西北向东南减薄, 沉积环境由凹陷西北部的扇三角洲向东南演化为滨浅湖; 凹陷北东— 西南向地层厚度变化不大, 中部沉积环境以滨浅湖为主, 两端为辫状河三角洲。湖侵体系域发育多层煤层, 聚煤作用较好。

层序Ⅰ 最大湖泛面位于为厚煤层或者泥岩的顶部, 为湖侵向正常湖退的转折点。高位体系域岩性以粗砂岩、砂砾岩夹泥岩为主, 主要为扇三角洲和辫状河三角洲沉积体系。高位体系域地层厚度从西北向东南减薄, 沉积环境由凹陷西北部的扇三角洲向东南演化为辫状河三角洲; 凹陷北东— 西南向地层厚度变化不大, 沉积环境主要为辫状河三角洲。高位体系域聚煤作用较差, 仅在局部地区煤层发育。

3.3.3 层序Ⅱ 特征

层序Ⅱ 发育低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。低位体系域岩性以砾岩、砂砾岩和泥岩为主, 主要为扇三角洲和湖泊沉积体系。低位体系域地层厚度从西北向东南减薄, 沉积环境由凹陷西北部的扇三角洲向南演化为辫状河三角洲; 北东— 西南向地层厚度变化不大, 沉积环境主要是以辫状河三角洲为主。低位体系域聚煤作用差, 煤层基本上不发育。

层序Ⅱ 湖侵体系域岩性以砂砾岩、含砾砂岩、粉砂岩、泥岩和煤为主, 主要为辫状河三角洲和湖泊沉积体系。湖侵体系域地层厚度从西北向东南增大, 沉积环境由凹陷西北部的扇三角洲向东南演化为辫状河三角洲; 凹陷北东— 西南向地层厚度变化不大, 沉积环境以辫状河三角洲为主。湖侵体系域聚煤作用较好, 厚煤层主要形成于最大湖泛面附近。

层序Ⅱ 高位体系域岩性以砾岩、砂砾岩、泥岩为主, 主要为扇三角洲和湖泊沉积体系。高位体系域地层厚度从西北向东南减薄, 沉积环境由凹陷西北部的扇三角洲和凹陷东南部的辫状河三角洲向中部演化为滨浅湖; 凹陷北东— 西南向地层厚度总体上由北东向西南方向减小, 优势沉积相表现出西南辫状河三角洲向北东滨浅湖演化的趋势。高位体系域聚煤作用次于海侵体系域, 好于低位体系域, 仅在湖盆边缘煤层较发育。

在层序格架中, 通过对层序Ⅰ 和层序Ⅱ 的分析, 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组在西北— 东南向上, 地层发育表现为西北部厚、向东南部减薄的特征, 东南部地层薄的主要原因是构造沉降较弱和沉积早期地势较高。由于层序Ⅰ 比层序Ⅱ 构造沉降速率大, 导致层序Ⅰ 比层序Ⅱ 沉积地层厚度大。煤层主要发育在凹陷的中部和东南部, 西北部地区煤层发育较差。凹陷西北部地势较陡, 仅在层序Ⅱ 时期湖侵体系域发育厚度中等的煤层; 凹陷东南部和中部地势平缓, 在湖侵体系域发育了厚度较大、分布稳定的数层煤层, 在高位体系域局部发育厚度中等的煤层。

吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组在西南— 东北向上的层序特征、地层发育整体表现为凹陷中部厚、东北和东南部薄。煤层主要发育在凹陷中部和东北部、层序的湖侵体系域和高位体系域。凹陷中部沉降速率较大, 地层沉积厚度较大, 发育的煤层煤层较多、累计较厚较大。

以西北部F1、东南部F2、东北部F22正断层和西南部的正断层作为作图边界, 其中西北部F1正断层属于凹陷同生断层, 控制整个凹陷的形成、发育和沉积。通过研究凹陷内众多典型钻孔和钻孔剖面, 从图9可以看出, 赛汉塔拉组层序Ⅰ 煤层厚度在10~100 m, 平均厚度27.5 m, 聚煤中心主要位于凹陷的中部林6孔— 林5孔一带, 138孔— 199孔一带和9-14孔— 17-14孔一带(按30 m的等值线有3个聚煤中心); 从图10可以看出, 层序Ⅱ 煤层厚度在8~176 m, 平均厚度94 m, 聚煤中心主要位于凹陷的中部林6孔— 138孔一带和9-14孔— 17-14孔一带(按105 m的等值线有2个聚煤中心)。

图9

Fig.9

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	图9 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组层序Ⅰ 煤层厚度等值线图Fig.9 Isopaches of coal seams of the Saihantala Formation Sequence Ⅰ in Jiergalangtu Sag

图10

Fig.10

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	图10 吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组层序Ⅱ 煤层厚度等值线图Fig.10 Isopaches of coal seams of the Saihantala Formation Sequence Ⅱ in Jiergalangtu Sag