鲁西南石炭-二叠纪煤系层序地层格架下沉积环境演化

为了说明研究区石炭 - 二叠纪煤系层序格架内沉积环境的演化，课题组沿近东西向和南北向分别编制了分三级层序沉积环境连井对比图，层序格架下沉积环境演化如图 2. 30至图 2. 33 所示。

研究区层序格架下沉积环境演化总体表现为随着海平面下降，由克拉通盆地陆表海沉积演化为近海河流 - 三角洲 - 湖泊沉积，中石炭统本溪组主要发育滨外陆棚沉积体系，其次为障壁 - 潮坪 - 潟湖沉积体系; 上石炭统太原组主要发育障壁 - 潮坪 - 潟湖沉积体系，其次为滨外陆棚沉积体系; 山西组下部主要为一套浅水三角洲的下三角洲平原沉积，上部为浅水三角洲的上三角洲平原与曲流河沉积; 下石盒子组为三角洲 - 湖泊沉积体系。

( 1) 层序 SⅢ1

全区发育海侵体系域，主要由碳酸盐陆棚、潟湖、沼泽和冲越扇的灰岩及上覆铝土岩、泥岩等组成。风化壳标志着初始海泛面，即海侵的开始。海侵面与层序界面基本一致( 图 4. 5，J - 7 井及 A4 - 16 井) ，位于灰岩之上的铝土质黏土岩及泥岩的底面 ( 图 2. 30，J - 7 井及 A4 - 16 井) ，代表基准面开始上升。

全区也发育高位体系域，主要由滨外碳酸盐陆棚、潮坪、沼泽及潟湖的灰岩、粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩组成。最大海泛面位于沉积粒度最细的 13 灰的底部 ( 图 2. 30，J - 7井及 A4 - 16 井) 。

层序 SⅢ1 厚度在北部的东西联井剖面及西部的南北联井剖面中均变化不大，但在南部的东西联井剖面中东部厚度显著大于西部厚度，在东部的南北联井剖面中南部厚度显著大于北部厚度，说明在晚石炭世末期，海水在东南部逐渐加深，海侵方向由北东向逐渐转往南东向。

( 2) 层序 SⅢ2

全区发育高位体系域，主要由滨外碳酸盐陆棚、障壁砂坝、潮坪和沼泽的灰岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层等组成。各煤层厚度及层数普遍为东部大于西部，南部大于北部，可知海侵方向已完全转为东南方向，由于岩浆岩的侵入，J - 7 井中的 8 ～ 11 号煤层缺失 ( 图 2. 31，W -28 井、普 39 井及 12 -4 井) 。

( 3) 层序 SⅢ3

低位体系域全区发育，主要由下三角洲平原分流河道下切谷砂岩组成。下切谷砂岩包括 2 种形式: 一种为单一河道下切谷砂岩，在垂向上为一向上变细的沉积序列 ( 图 2. 30，J - 7 井、X - 12 井、A4 - 16 井) ; 另一种为多个河道垂向叠置的下切谷砂岩，有时，上部河道对下部下切谷有冲蚀作用 ( 图 2. 30，X -17 井及 L4 -1 井) 。从联井剖面横向展布来看，除 X -17 井、12 -4 井、龙固 L -7 井和巨野万福 W -28 井等砂岩稍厚，金桥 4 -P1 - 1 井缺失外，低位体系域厚度都比较稳定，且没有煤层分布。

海侵体系域在其余区域发育，主要由分流间湾、分流河道、沼泽的粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层等组成。初始海泛面主要位于 3#煤层底板，代表着分流间湾沉积环境的一套砂岩的底面(图2.32，A4-16井)。从联井剖面横向展布来看，X-17井、金乡普39井处原本沉积的3^#煤层被一套厚层粗砂岩所代表的河道所冲刷，在其相邻的X-12井，3_上煤层被冲刷，仅保留了3_下煤层，在L4-1井处，3^#煤层的厚度及分布也受到了该河道的影响，变薄且被冲刷而分叉为上下两层。除西部南北联井剖面基本未受到影响外，其余几条剖面均因该河道的作用，表现为煤层的不稳定发育和分布。

图 2. 30 研究区北部石炭 - 二叠纪煤系东西向层序地层格架

图 2. 31 研究区南部石炭 - 二叠纪煤系东西向层序地层格架

图 2. 32 研究区东部石炭 - 二叠纪煤系南北向层序地层格架

图 2. 33 研究区西部石炭 - 二叠纪煤系南北向层序地层格架

高位体系域全区发育，主要由粒度总体向上变细的分流间湾、分流河道环境下发育的砂岩体组成。最大海泛面位于3^#煤层的顶面(图2.30，J-7井、X-12井、L4-1井及A4-16井)。从联井剖面横向展布来看，在高位体系域，中部的厚度较周围更大。其原因主要仍然是受中部的河道所影响。该体系域没有煤层发育。

(4) 层序SⅢ4

低位体系域全区发育，主要由上三角洲平原曲流河道下切谷砂岩组成。砂岩均以厚层或巨厚层状粗粒为主，旋回性不明显。从联井剖面横向展布来看，低位体系域厚度十分不均一，北部东西联井剖面中X-17井、X-12井及A4-16井比其余井厚度大很多，济宁王楼12-4井、郓城Y-32井、巨野普查119井、巨野郭屯J-13井等缺失SⅢ4层序(图2.33)。

海侵体系域全区发育，主要由粒度不一的泛滥盆地、决口扇、天然堤及曲流河道砂岩旋回序列及泥岩等组成。初始海泛面主要位于粗粒的下切谷砂岩的顶界，亦即岩性突变为粒度很细的泥岩或粉砂岩的底面(如图2.30各井)。从联井剖面横向展布来看，海侵体系域厚度自西向东有逐渐变薄的趋势。

高位体系域仅在研究区东南部发育(图2.32)，主要由滨浅湖湖泊环境下发育的深灰色薄层泥岩组成，发育平行层理。由于海侵方向为东南方向，研究区北部及西部地区的高位体系域均缺失。