毕业设计（论文）-贵州六盘水地区晚二叠世龙潭组煤系地层中瓦斯富集规律的研究.doc

贵州六盘水地区晚二叠世龙潭组煤系地层中瓦斯富集规律的研究摘 要煤层瓦斯（煤层气）是我国开发和利用的主要能源之一，在我国，瓦斯资源的开发和利用占国民资源开发和利用的比例虽然不高，但它的利用价值却非常可观。贵州省的煤炭资源丰富，其资源储量位居全国第五位，煤炭是瓦斯产生的物资来源，理论上说，大量的煤炭资源，必然会产生大量的瓦斯资源。据此可以推断出贵州具有很好的瓦斯资源。事实证明，贵州省的瓦斯储量是相当高的，约为31511亿m3，居全国第二位，仅次于山西。在我省的煤炭资源开采过程中，常常会因为瓦斯的含量过高而引起许多的瓦斯事故，不但造成人类生命财产的损失，同时也造成大量的资源浪费。因此，对于瓦斯的研究就成了当今我国资源研究领域的一个比较热门的研究内容。对于贵州省晚二叠世煤系地层中的煤层气的研究起步较晚，研究的程度也较浅和较片面。主要是从煤层气资源的勘探、开发和利用方面进行研究，很少系统地对贵州晚二叠世煤系地层中煤层气（瓦斯）富集规律、瓦斯分布的控制因素、瓦斯富集区域和瓦斯富集区域煤炭开采中瓦斯事故的预防进行研究。本研究主要是从地质构造、煤层厚度、变质程度、岩性特征、矿井和钻孔瓦斯的含量等方面探讨贵州六盘水地区晚二叠世煤系地层中瓦斯的分布规律，为贵州省煤炭资源的综合开发利用和瓦斯灾害的预防提供科学依据。通过上述研究，获得以下认识：1研究区的煤层变质程度相对较高，瓦斯的生成量与煤层的变质程度是成正相关。大多数地区煤层的镜煤反射率一般都在1.23.0%之间，这样的镜煤反射率范围的煤层对瓦斯具有较好的吸附能力，煤层生成的大量的瓦斯容易被吸附在煤层中。2研究区的煤层顶底板的岩性主要是泥岩、页岩，岩性的结构特征都比较有利于瓦斯的保存。3在研究区有很多区域煤系中夹有砂岩层，砂岩也是瓦斯储存的有利空间，其中很有可能找到适合工业开采的煤成气资源。4研究区大部分区域的断层构造比较发育。因此，构造应力作用比较强，煤层微裂隙系统发育，为吸附在煤层中的瓦斯提供了很好的运移通道，也是导致煤层中高瓦斯的重要原因。5研究区的大部分高瓦斯区的主要控制因素是煤层厚度大和压、剪性断裂构造发育；在发耳的北部高瓦斯区则可能是受水文地质因素和格目底向斜的控制。而发耳以东地区的低瓦斯区控制因素则可能是受构造不发育和具块状煤岩结构的控制。6在综合分析研究区煤的变质程度、镜煤反射率、煤层顶底板岩性特征、煤层厚度及煤储量、构造发育程度、水文地质和矿井瓦斯实测数据的基础上，作者提出在六盘水地区的响水镇断江镇普古乡普安镇形成一个高瓦斯的闭合区；发耳镇北部比德西部双嘎镇水塘镇形成另一闭合高瓦斯区；化乐镇双嘎乡一线以东地区形成一个高瓦斯的闭合区。这三个瓦斯富集区域是瓦斯开采最好的远景区，也是煤炭开采中应该加强瓦斯地质灾害防治的重点区域。关键词：高瓦斯区；变质程度；煤层顶底板岩性特征；煤层厚度及煤储量；构造发育；矿井瓦斯含量；六盘水地区；贵州Study on distribution of methane in the Late Permian coal-bearing strata in Shuicheng-panxian-Luzhi Region; Guizhou Province, ChinaAbstractThe coal bed methane is one of the main energy which our country develops and utilizes, in our country, the development and use of methane resources take a low proportion in the national development and use of resources, but its value is very considerable. The coals resources of Guizhou Province are abundant, its resource reserves is the sixth in the all Provinces, the coal is the source that the gas is produced, abundant coals resources can theoretically produce abundant methane resource. So we can infer Guizhou has great methane resources. The fact proves that the gas reserves of Guizhou Province are quite high, and about 3151.1 billion m3, the methane resource is the second in the all Provinces, only fewer than Shanxi Province. While coal resources of Guizhou Province mined, it will often cause a lot of gas accidents because the content of the methane is too high, not only accident causes the losses of the human lives and property, but also accident wastes a large number of resources at the same time. So the research of the methane nowadays becomes a hot study in the research field of coal resource.The study of coal bed methane in the Later Permian of Guizhou Province starts relatively late, the study degree is simple and unilateralism. It is mainly study exploration and utilization of coal bed methane resources, seldom carry on a systematic study to enrichment disciplinarian, methane enrichment region, and accident prevention in the methane (coal bed gas) enrichment region in the Later Permian of Guizhou Province. On the basis of the geological structure, the thickness of coal seem, metamorphism degree, content of methane in mine and bore, and the sediment sequence, author try to explore methane distribution in Late Permian coal-bearing strata in LiuPanShui Guizhou Province and provide a scientific data for comprehensive exploration of methane resource and prevention and control of methane accident in the coal mining in Guizhou Province. Through the research described above, author puts forward some understanding following:1. Relatively high coal metamorphism degree in studying area, the relationship between amount of methane and coal metamorphism is a positive. Coal bed virginity reflectance is general between 1.2% and 3.0% in most areas; the range of virginity reflectance of coal bed has better adsorption capacity. Therefore, large numbers of methane can be adsorbed in the coal bed. 2. The floor and binching lithology of the coal seam in the studying area is mainly mudstone and shale, feature characteristics of lithology are relatively favorable to the preservation of methane. 3. There are many interval sandstone beds in coal bed series in the studying area, the sandstone beds are the favorable space that the methane is stored, which is likely to find a suitable industrial exploitation of coal gas resources.4. The fault of many blocks in the studying area is relatively development. Therefore, the tectonic stress is fairly strong, and coal micro-fracture system is development, the structures provide a good transport path for adsorbed methane in coal bed, and leads to form of high methane coal bed. 5. In most of the studying areas, high gas areas are controlled by thickness of coal bed and developmental degree of press and cutting fracture structure. Then, the high gas area in the northern Faer may be caused by hydrogeological and Syncline of Gemudi .The low gas area in the east Faer may be caused by hydrogeological factor and fracture of coal (lower fracture). 6. On the basis of comprehensively analysis on coal metamorphism degree, vitrinite reflectance, and the lithology of the floor and binching of coal seam, toll coal bed thickness and coal reserves, tectonics, hydrogeology and mine methane data in the studying area, author put forwards that XiangShui town-Duanjiang town -PuGu town-PuAn town is one high closure area of methane, East of FaEr town-west of BiDe town -ShangGa town -ShuiTang town is one high closure area of methane, HuaLe town-east of ShangGa town is one high closure area of methane. The three methane enrichment areas are the best prospects of methane mining, also is the key areas that should strengthen prevention and control of methane accident in coal mining course. Key words：High gas area; Coal metamorphism degree; The lithology of floor and binching of coal bed; Thickness and reserves of coal seam; Developmental degree of fault; The content of gas (methane); Shuicheng-panxian-Luzhi Region; Guizhou Province. 贵州大学硕士研究生毕业论文 70 前 言煤层气藏这一概念的提出（钱凯等，1996）到现在，煤层气的开发和利用成为了地质工作者研究的热门课题。当前，能源是制约社会发展的重要因素之一，世界各国都非常重视其能源发展。我国能源问题随着经济快速发展越来越突出，经济快速发展需要更多的能源来支撑。我国能源结构中，煤炭占很大比例，为70%左右。因此，如何综合利用煤炭资源是我国资源综合利用的重要问题。贵州省的煤炭资源丰富，其资源储量位居全国第五位，煤层中瓦斯储量约为31511亿m3，居全国第二位，仅次于山西。在我省的煤炭资源开采过程中，常常会因为瓦斯的含量过高而引起许多的瓦斯事故，不但造成人类生命财产的损失，同时也造成大量的资源浪费。因此，非常有必要对贵州晚二叠世煤系地层中煤层气（瓦斯）富集规律、瓦斯富集区的圈定的研究。煤层气又称煤层甲烷，它是一种储存于煤层中及邻近岩层中的以自生自储的非常规天然气（张新民，1991），它的分布规律主要与构造、煤层厚度、煤层变质程度、顶底板岩性和水文地质条件等因素有关（易同生，1997）。为了研究贵州六盘水地区晚二叠世煤系地层中煤层气（瓦斯）富集规律，圈定瓦斯富集区域，作者从地质构造、变质程度、煤层厚度、矿井和钻孔瓦斯的含量以及地层的叠置结构等方面探讨贵州六盘水地区晚二叠世煤系地层中瓦斯的分布规律，并提出煤层气开发有利区域和煤炭开采中瓦斯预防重点区域，为煤层中瓦斯利用和煤炭开采中瓦斯预防提供重要的科学依据。基于上述原因，作者完成以下工作量。项 目工作地点内 容完成时间收集资料贵州大学、贵州煤炭设计院、贵州地矿局等等收集相关资料，进行分类、整理、阅读30天野外考查、踏勘六盘水地区、兴仁地区等地采集煤层样品测制了煤层瓦斯含量等值线图、镜煤反射率图、区域构造图、煤层沉积系列图等60天室内标本整理及鉴定贵州大学1、室内样品碎样分类整理工作2、煤层结构构造镜下观察30天数据统计分析贵州大学数据分析与处理90天撰写论文贵州大学提交论文一份，约5万字左右90天第一章 国内外研究状况、意义及研究方法一 研究状况1. 国外对瓦斯的研究现状：在国外对瓦斯的研究主要是在瓦斯的勘探、开发和利用方面。如：美国是当前全球煤层气开发程度最高的国家，并有很多机构对煤层气开发进行深入的研究和广泛开发，美国煤层气资源量为11万亿m3，利用现有技术可回收的煤层气储量为25万亿m3。目前，美国每天煤层气产量为6000万m3， 1994年美国煤层气产量达到243亿m3，1995年煤层气产量约为275亿m3。澳大利亚煤层气资源量为814万亿m3，美国应澳大利亚政府要求，计划在昆士兰的29700km2土地上开采地下煤层气资源。澳大利亚资源公司(MGC)投资75%，芒特艾莎矿山公司投资25%，共同勘探昆士兰州的煤层气。同时BHP公司的陶尔矿和阿平矿井下煤层气年抽放量达2亿m3，供给两座燃气发电厂，这两座电厂在1996年9月开始投入运行。 波兰煤层气资源量约为3万亿m3，波兰预计在今后的五年时间内从卜西里西亚煤田生产煤层气50亿m3，从下西里西亚生产3亿m3。波兰政府准备把开采煤层气作为减少进口天然气的一种手段。波兰正寻求国外投资来开采煤层气资源。同时波兰政府还就诺兰兹和喀尔巴吁山脉的27处煤层气开采权进行国际招标，最后均为美国在波兰的子公司中标。计划今后20年在这些地区采出113亿m3的煤层气。 因此，国际上已经将煤层气资源勘探开发作为能源开发利用的重要内容，特别是21世纪以来尤为突出。同时国外20世纪末期以来对煤层气的研究主要还集中在以下方面：煤层气成因类型划分及其判识、煤层储气机理和储层评价、煤层气吸附和解吸机理、煤层气藏形成的动力场及成藏过程、煤层气资源评价等（石渊，2005）。2. 国內研究情况：我国煤层气勘探开发历程可以归结为3个发展阶段：矿井瓦斯抽放发展阶段、现代煤层气技术引进阶段和煤层气产业逐渐形成发展阶段。国内煤层气的基础研究起步较晚。但90年代以来进行了大量的研究工作，尤其是在国家973煤层气项目研究下，使煤层气在成因类型划分及其判识、煤层储气机理和储层评价、煤层气吸附和解吸机理、煤层气藏形成的动力场及成藏过程、煤层气资源评价等方而取得了较大的进展。同时.近年来通过研发和引进.煤层气地球物理勘探、煤层气钻井、煤层气完井、煤层气增产技术也得到了很大的提高。 1矿井瓦斯抽放发展阶段(1952-1989年)：1952年我国在抚顺矿务局龙凤矿建立起瓦斯抽放站，此后至1989年期间我国煤层气勘探开发主要处于矿井瓦斯抽放发展阶段，主要进行井下瓦斯抽放及利用、煤的吸附性能和煤层气含量测定工作。2现代煤层气技术引进阶段(1989- 1995年)在这期间，我国引进了煤层气专用测试设备和应用软件，设备的引进和人员交流使我国在煤层气资源评价、储层测试技术、开采技术等方而取得了较大的发展。3煤层气产业逐渐形成发展阶段( 1996年现在)：为了加快我国煤层气开发，国务院于1996年初批准成立了中联煤层气有限责任公司。“九五” 和“十五”国家科技攻关都设立了煤层气研究和试验项目，同期国家计委设立了“中国煤层气资源评价”国家一类地勘项目。为了推进煤层气的产业化进程，2002年国家973计划设立了“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”项目，从基础及应用基础理论的层面对制约我国煤层气发展的关键科学问题进行系统研究，并将其成果应用于煤层气的勘探开发中。到目前为止，我国施工煤层气井270余口，共有31个区块进行过不同程度的试验，主要集中在华北、东北和华南聚气区，建成煤层气井组12个；探明煤层气地质储量1023108m3（宋岩等，2006）。 对于贵州西部晚二叠世煤系地层中的煤层气的研究起步较晚，1989年西南地质局05项目工程处开始对盘县地区晚二叠世煤系中的煤层气进行研究，随后进行了钻井试采，但由于成本高，没有经济利益而停止。2000年,滇黔桂油田分公司勘探开发科学研究院桂宝林、王朝栋等人对滇东黔西地区煤层气进行了研究（桂宝林等，2000），主要侧重构造对煤层气的控制作用，并提出了一些重要的煤层气远景区。2000年新海石油公司联合加拿大石油公司对盘县晚二叠世煤系中煤层气进行进一步的勘探和开采研究，但一直没有取得明显进展。贵州地质矿产局2001年也开展对贵州格木底向斜煤层气远景区研究，计算了煤层气的地质储量（梁福谅等，1997）。对于瓦斯的研究,主要是从矿区和矿井的瓦斯（煤层气）两个方面的研究较多，特别是水城和六枝地区，如水城矿务局对汪家寨煤矿瓦斯的开发利用（水城矿务局，2000）；六枝矿务局对化处矿井煤层气资源研究（张羽光，2002）；里王庙矿井煤层气资源研究（肖成金等，2001）；六枝地区煤与瓦斯突出的影响因素研究（张羽光，2004）。但是，上述的一系列研究主要侧重于煤层气资源的勘探开发、利用方面的研究，而很少系统对贵州晚二叠世煤系中煤层气（瓦斯）富集规律、瓦斯富集区域、瓦斯富集区域煤炭开采中瓦斯事故预防等方面的研究。二 研究意义及目的 贵州西部煤层气资源丰富，开发煤层气资源，将为该区的经济腾飞起到极大的推动作用。本课题主要从研究区的构造特征、研究区岩性特征、煤层变质程度、煤层厚度、矿井和钻孔中瓦斯测量数据，圈定贵州六盘水地区的主要瓦斯富集区域，根据所圈定的高瓦斯富集区域指导该区的煤炭开采，同时圈定瓦斯事故重点预防区域，划分不同等级、寻找不同类型的瓦斯事故预防措施。同时为贵州开发煤层气资源提供基础性数据。三 研究方法1采取的研究方法收集贵州矿井和钻孔瓦斯测量数据，主要数据从贵州省煤炭厅、煤炭设计院、煤田地质局、贵州地质矿产局获得。进行统计分析、归类分析，编制瓦斯等值线图，分析瓦斯含量区域分布特征。利用煤层的变质程度（镜煤反射率R），编制贵州西部煤层变质程度图或镜煤反射率等质线图，分析煤变质程度与瓦斯富集程度之间的关系。区域构造资料的收集，包括主要矿区的构造特征的收集，编制区域和主要产煤区构造图，分析构造对瓦斯富集的影响。进行区域性岩相古地理分析，综合前人研究成果，确定不同区域煤系的沉积序列，分析沉积序列对瓦斯富集的控制规律。最后，综合上述分析，根据研究区的煤层厚度、煤层变质程度、瓦斯含量分布、岩性特征、构造特征确定瓦斯富集的主要控制因素，圈定瓦斯富集区，并针对瓦斯富集特征，提出不同类型瓦斯富集区域预防瓦斯事故采取的措施。同时指出有利的瓦斯开发利用区域。2采取的技术路线：（1）、野外测制剖面：对主要的产煤区进行剖面岩性、沉积序列的研究，主要产煤区域构造地质资料的收集。同时，利用前人对贵州晚二叠世煤系地层岩相古地理研究资料，分析贵州六盘水地区产煤区域的沉积序列、煤层厚度变化、总煤层厚度等资料。（2）、资料收集：主要在煤炭厅、煤炭设计院收集矿井和钻孔瓦斯测量数据。近年来，国家要求采煤矿井必须进行瓦斯的测量，因此，贵州六盘水地区煤系地层中各煤层瓦斯含量数据丰富，但一直没有进行大范围总结。贵州省煤层镜煤反射率R数据已经由导师测量完成，有80多个点的数据。（3）、室内样品处理：对所采集的样品，进行分类整理，选出最有研究价值的和代表性的样品制作薄片，进行镜下观察，分析样品的结构构造，岩石的空隙度等等。（4）、编制变质程度（镜煤反射率R）等值线图、区域构造图、瓦斯含量分布图、地层沉积序列分布图。（5）、综合分析：通过对区域地质构造作用对煤层中的瓦斯富集的影响、煤的变质程度对煤层中瓦斯的富集的影响、煤的顶底板岩性对煤层中瓦斯的富集的影响、煤层厚度对煤层中瓦斯富集的影响以及它们之间的相互影响关系进行全面的分析和总结，得出研究区煤层中瓦斯的富集规律。并划分出不同成因类型的瓦斯富集区域，并针对不同瓦斯富集区域的特征提出瓦斯事故的预防措施和有利的煤层气勘探区域。第二章 研究区地质背景一自然地理及经济概况贵州省六盘水地区的西北面与四川相连，西面与云南相连，南面与广西相交，民族杂居，风情浓郁，人口较多。主要有汉族、苗族、彝族、回族、布依族、仡佬族、满族等兄弟民族。 气候宜人，四季如春。研究区的经济比较发展，经济收入主要以农业和矿产为主。六盘水地区的年平均气温1416，最高海拔2700m左右，平均海拔2000m左右，年降水量1300毫米。 图2-1贵州六盘水地理位置交通图六盘水地区是是我省重要的煤炭资源储存区，我省的大部分煤炭资源就产出于这个地区，大致在北纬25252655；东经1042510540的范围内，境内有贵昆铁路及滇黔公路通过，交通较方便（图2-1）。二 区域地层特征本研究区位于贵州西部，该区的矿产资源非常丰富，主要矿产资源有：煤矿、铅锌矿、石膏、粘土、黄铁矿等等。研究区出露的地层主要有泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、下第三系及第四系，以二叠系、三叠系广泛分布：泥盆系：仅仅分布于普安、盘县等地，只出露上统和部分中统地层，中统地层为火烘组地层，由灰黑色钙质泥岩、泥灰岩、粉砂质泥岩等岩性组成，由南西往北东，钙质减少，砂泥质增多。产大量的翼足类化石、少量的腕足类和珊瑚类化石，厚度约260716m。上统分响水组和代化组，响水组由灰黑色薄层至中厚层泥灰岩、钙质页岩及页岩等岩性组成，盛产翼足类化石及少量掘足类、腕足类、菊足类化石等，厚度080m。代化组以泥质条带灰岩为主，局部夹介壳灰岩，产海神石类化石和腕足类化石，厚度15170m。由西南往东北厚度变薄至尖灭。石炭系：主要分布在西部水城响水河、白泥滥坝，普安龙吟及东部的郎岱与普安大窟附近，大致以水城小河边六枝镇宁一线为界，分为两个沉积类型：南西为“黑相区”，以浅海半浅海相深色灰岩与泥岩、页岩为主，夹大量的硅质岩。中上统富产蜓类化石，但分布不均，下部化石较少，均难划分组段，厚度大约1600m。在普安龙吟一带，厚度变薄，大约700m，但下统近顶部夹一层16m厚的玄武岩，该线北东以普安大窟为代表，属“白相区”，以浅海相浅色灰岩、白云质灰岩为主，不含硅质，化石丰富，厚度1154m。下统分为岩关组、大塘组、摆佐组、中统分为滑石板组、达拉组，上统分为马平群，其中岩关组除在大窟附近出露外，在别的地区全部缺失，与下统的泥盆系呈假整合接触。二叠系：广泛分布于研究区的六枝、盘县、普安、晴隆等地，发育良好。按二叠系二分法，下统可分为梁山组、栖霞组、茅口组。梁山组地层主要以石英砂岩、页岩为主，局部夹灰岩，有时夹劣质媒27层，厚度41249m。栖霞组地层主要为含燧石结核灰岩，下部夹泥质灰岩及钙质页岩，产大量的蜓类化石，厚度141228m。茅口组地层以厚层块状灰岩为主，常夹白云岩，厚度426775m。上统可以分峨嵋山玄武岩组、龙潭组、长兴组、大隆组。峨嵋山玄武岩组常夹玄武质凝灰岩、砂页岩和劣质煤层，局部还夹灰岩，灰岩中产大量的蜓类化石，厚度0410m，大致在永宁安西镇一线的南部地区尖灭。龙潭组为海陆交互相煤系沉积，岩性主要为砂岩、页岩、泥岩为主。含煤数十层，产大量的腕足类化石和植物化石，厚度347600m。长兴组主要以页岩、砂岩为主，并夹灰岩和泥灰岩，有时夹煤，产古蜓化石，厚度1050m。由东向西，灰岩逐渐减少，砂页岩增多。大隆组主要为砂岩、页岩夹泥灰岩，偶尔夹少量硅质页岩，厚1043m。研究区二叠系最大总厚度可达1474m。上、下统之间为假整合接触，组间以连续沉积为主，以下覆地层为整合接触。三叠系：分布广，发育好。以郎岱地区发育较完整，上、中、下统均出露完全。下统分飞仙关组、永宁镇组，飞仙关组地层主要为杂色砂岩、泥岩夹页岩、泥灰岩，产大量的瓣腮类和菊石类化石，厚度465596m。永宁镇组地层主要以灰岩与白云岩为主，夹有少量的页岩，产大量的瓣腮类和菊石类化石，厚度503649m。中统分为关岭组、法郎组。关岭组地层主要以白云岩、灰岩、泥页岩组成，产大量的瓣腮类化石，厚度10101146m。法郎组地层主要以灰岩、砂泥岩组成，产大量的菊石类化石，厚度296465m。上统可分为把南组、火把冲组、及二桥组。把南组地层主要以泥页岩夹长石石英砂岩、钙质砂岩等，厚度0107m。火把冲组地层主要以炭质泥页岩夹石英砂岩、煤线，产大量的瓣腮类和植物化石，厚度0271m。二桥组下部地层主要以炭质泥页岩夹煤线、黄白色厚层石英砂岩，产大量的植物化石，上部以长石石英砂岩、粘土质粉砂岩为主，产大量的瓣腮类和植物化石，厚度0371m。地层总厚度大约3000m。与下覆地层呈假整合接触。侏罗系：零星分布于郎岱、水城白泥滥坝等地，中统上部和上统均遭到剥蚀，只有中下统自流井群、中统下沙溪庙组、上沙溪庙组。地层主要以紫红色为主的杂色长石石英砂岩、砂质泥岩、粘土质粉砂岩组成，厚度大约为868m，与下覆地层呈整合接触。第三系：零星分布于普安马场、水城东边教场和镇宁补里等处，地层为陆相红色盆地沉积，地层主要以紫红色厚层块状砾岩、含砾砂岩组成，最大厚度可达170m左右，与下覆地层为角度不整合接触。第四系：分布广泛，研究较差，厚度018m，与下覆地层呈角度不整合接触。三沉积相分区 沉积相是指能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律综合，因此沉积相就是就是沉积物形成条件的物质表现，本处将从研究区的岩性特征以及古生物特征的分布对研究区的沉积相分区进行论述。1岩相分布贵州晚二叠世沉积岩相的分布，严格受海、陆环境的控制：正安湄潭开阳长顺贞丰兴义一线以东地区，为海相碳酸盐岩；习水仁怀大方纳雍晴隆兴仁一线以西为陆源碎屑岩；两者之间为海陆交互相的碳酸盐岩与陆源碎屑，内源碳酸盐岩与陆源碎屑岩呈指状穿插、渐变过渡、互为消长，即碎屑岩西部多而厚，向东逐渐尖灭。碳酸盐岩东部多而厚，向西逐渐尖灭（图2-2）。图2-2研究区岩相分布图2.生物化石分布：该区陆生植物群主要分布于西部陆相环境，而且保存完好，由西向东至滨岸带，主要以舌形贝、瓣鳃、腹足类化石混生。到东部的海盆中化石多成碎屑状分布在碎屑岩中。海生动物，自东向西由珊瑚、蜓、非蜓有孔虫、钙质海藻类化石组成。海陆过渡带主要由腕足、海百合、苔藓虫等潮下生物组成。进入西部泻湖和滨岸地带。则以小个体双壳类、腹足类、舌形贝等生物组成。3陆源碎屑岩的物质成分及粒度分布1）砾岩：在含煤地层中砾岩的含量约12。成分主要为玄武岩，但多数已经变成粘土、绿泥石和硅质，其次为粘土质粉砂岩。一般直径在210cm，呈半棱角、半滚圆、扁圆状，主要分布在赫章盘县一线以西的个别地段，位于煤系的底部。2）砂岩：含煤地层中的砂岩全属岩屑砂岩，含量550不等，成分主要为玄武岩岩屑，多数已经变为粘土岩、绿泥石和硅质，次有少量的石英、斜长石、植物碎屑。砂岩主要分布在习水金沙大方织金六枝盘县一线以西地区的河流及三角洲环境中。3）粉砂岩：在含煤地层中的含量2035，成分主要为粘土岩岩屑和少量的玄武岩岩屑，石英、斜长石、菱铁矿及生物碎屑。主要分布在桐梓黔西普定晴隆兴义一线的泻湖潮坪及西部的冲积平原的环境中。上述的三种不同粒级的陆源碎屑岩，其空间分布具有至西向东，由粗变细的趋势。其岩屑含量至西向东由90渐变为5060；胶结类型由西部的颗粒支撑接触式胶结变为东部的杂基支撑空隙式胶结，生物碎屑含量东部多于西部，东部主要为动物碎屑，西部多为植物碎屑。4. 总体环境格局的空间分布晚二叠世沉积总体格局是在海水不断由东和南向北西侵入的情况下形成，但受东吴运动余波的影响，长期处于频繁振荡活动中。所有在总体海侵的条件下，由不断由海退型沉积，造成由多旋回的海侵、海退系列。其总体环境格局的空间分布是：赫章水城以西为陆相河流环境，向东依次渐变过渡为三角洲环境泻湖潮坪环境局限潮下碳酸盐台地。（图2-3） 图2-3 研究区沉积环境格局分布示意图5基底岩相分布 由于晚二叠世陆源碎屑岩的物质成分，主要是玄武岩屑及变质粘土岩岩屑，绿泥石岩岩屑及少量的石英和斜长石组成，而磁铁矿、钛铁矿、锆石、电气石等重矿物十分罕见，其物质构成与玄武岩的矿物成分一致，说明本区陆源碎屑岩的母岩应为玄武岩。贵州境内的峨嵋山玄武岩，主要分布在毕节清镇安顺兴仁一线以西地区，面积大约3.2万Km2，虽然一度剥蚀夷平后，尚具西厚东薄的规律。在威宁残存的最大厚度1249m，向东变薄，至瓮安附近尖灭。成为黔境晚二叠世沉积前的西部基底。贵州晚二叠世龙潭期成煤环境类型繁多，有河流、三角州、潮坪和坝湾等（杨瑞东，1990），根据以上的分析，将研究区沉积相划分为三个区：研究区的鸡场落别一线以北的大部分地区和盘县响水镇以西的地区沉积环境属于陆源三角洲相环境，岩性主要是灰黄色粘土岩、泥岩、中砂岩、细砂岩、页岩和煤层组成，划分为区和区；研究区内的其它地区的沉积环境属于泻湖-潮坪环境，岩性主要是粘土质页岩、泥岩、细砂岩、粉砂岩、页岩和煤层组成，划分为另区，分区如图（图2-4）所示：图2-4 研究区沉积相分区图四. 沉积相分区的划分依据及特征（一）研究区沉积相的划分主要是依据下列原则划分1.古自然地理位置（即地貌特征）是划分相组的主要依据。例如大的一级地貌单位的边界（如海、陆岸线）就是相组的界线；次一级地貌特征（如河流湖泊）是划分相带和相的依据。2.生物组合面貌配合沉积物类型确定相带。3.剖面结构与原生沉积构造的垂向变化规律、结合微地貌单位划分相和亚相。4.利用一般性的或标准的沉积系列进行对比，作为定相的参考。（二）. 研究区沉积相的特征研究区处于陆表海边缘地带，其沉积环境背景主要由陆相冲积平原、三角洲体系构成(李思田等，1991; 王小川等，1996)。研究区的沉积相主要为海陆过渡相的三角洲沉积环境，该沉积环境在细分可分为三角洲平原相、三角洲前缘相和前三角洲相，根据该区的沉积环境可划分为三个区，即区、区、区。1. 区、区的三角洲平原相 该相又可分为四个沉积类型：1）.河流沉积；2）.堤岸沉积；3）.河流间湾沉积；4）.沼泽沉积。1）.河流沉积：该区岩性主要为灰绿、灰黄色中厚层状细粒碎屑岩碎屑含量大约6070，分选磨圆性中等，多为半棱角状半滚圆状，部分浑圆状，由菱铁矿和粘土矿物呈孔隙式胶结，具有大型楔状、板状交错层理，底部见半滚圆浑圆状的滞留状细砾石。2）.提岸沉积：由浅色薄层状粉砂质粘土岩和灰色中厚层状粘土质岩碎屑粉砂岩夹薄层细粒岩屑组成，具有小型 楔状交错层理、水平层理、砂泥互层层理。3）.河流间湾沉积：灰、深灰色中厚层厚层状炭质粘土岩、粉砂岩粘土岩组成，具有大量的植物碎屑顺层分布、含较多植物化石和少量简单水平虫管，具有小型楔状交错层理、透镜层理和脉状层理等等。Hsieh（1933）提出的树皮煤在这个沉积相中常有产出（孙旭光，1999）。4）.沼泽沉积：主要由灰色炭质粘土岩、粉砂质粘土岩、薄层粘土质细纱岩及煤层或煤线组成，含有丰富的植物化石，主要为块状层理和水平层理，其次为小型楔状交错层理等等。2. 区的三角洲前缘相和前三角洲相 1）.三角洲前缘相：分布于三角洲平原向海一侧的边缘地带具有典型的向上变粗、变厚层系。岩性主要为绿色中厚层层状中细粒基性岩屑砂岩，含有分散状粗砂及细砾石级碎屑物和较多的植物碎屑，碎屑含量大约80左右，磨圆度中等，多为半棱角状，由细粒状菱铁矿和粘土矿物胶结；含有大量植物碎屑；有波状层理、水平层理及大型楔状交错层理、块状层理等等。2）.前三角洲相：深灰色块状有机质粘土岩及深色薄层状粘土质细砂岩中间夹有菱铁矿；含大量植物碎屑；具有块状层理、水平层理、缓倾斜的小波纹交错层理。五. 研究区的沉积物质来源在晚二叠世时期，贵州境内极大的时间为浅海环境，由于受东吴运动的影响，西部的川滇古陆不断升降，大量的陆源物质来自川滇古陆。（一）. 陆源物质补给的途径研究区的陆源物质来至川滇古陆，以古陆的核部为分水岭，向东至赫章水城盘县以西的最高海岸线，直距大约200Km。川滇古陆在东吴运动期间，边缘处于裂陷环境，产生北东及北西向的两组离散性拉张断裂，深处大量的玄武岩浆，多次沿大陆裂谷喷发溢出，在贵州以西地区形成高耸的玄武岩山地，以古陆边界一带玄武岩残存厚度在1600m以上，在贵州西部的赫章盘县一带一般厚度为200400m，基底地形高差大约12001400m，其平均坡降大约78m/km。此后古陆边缘裂陷以东地区，散热沉降为沉积盆地，其地形仍为西高东低的波状起伏的缓斜地形，裂陷以西的古陆则相对较高，形成高山平川地貌，由于当时的气候温暖潮湿多雨，极利于河流发育，因此，携带大量的陆源碎屑的河流由西向东进入海盆沉积。据现有资料分析（杨玉卿等，2000；杨瑞东，1989；贵州地调院地质研究报告，1987），晚二叠世时期进入贵州境内的较大河流主要有四条，即：习水的石梁子、毕节的林口、赫章的水炉、威宁的哈喇河。由于当时的地势平缓，水流能量不高，水携带的大量的细粒级的悬浮物在海盆边缘的河口处及流经的平原地带，形成各种的沉积物，如冲积平原、三角洲等。（二）. 陆源物质的补给物质研究区的晚二叠世含煤地层中陆源物质的补给主要是同期的火山物质和大量的植物碎屑，火山物质主要有玄武岩质溶岩、玄武岩质火山碎屑岩、酸性凝灰岩。1.玄武岩质溶岩主要分布于水城王家寨威宁哈石落及盘县的松河土城两地区，成南东北西向延伸，长约3040Km，赋存于龙潭组下部距煤系底界732m的部位，具有气孔杏仁构造。主要矿物成分有基性斜长石、辉石绿泥石，次要矿物有磁铁矿、钛铁矿、方解石等等。2.玄武岩火山碎屑岩主要分部于水城盘县以西地区，位于上述的玄武质溶岩之上，出露于威宁哈石落地区，由下粗上细两个旋回组成，共厚33.4m，第一个旋回的下部，为黄绿灰绿色玄武质火山角砾岩，不显层理，具杏仁状构造，角砾成棱角状，直径13cm，成分有粘土化、绿泥石化熔渣状玄武质熔岩、玻基状玄武质熔岩、硅质岩等等，厚7m；上部为紫红色块状凝灰岩，不显层理构造，厚7m。第二旋回的下部为紫灰、灰绿色玄武质火山角砾岩，具熔渣状、玻基斑状结构，杏仁状构造，由粗大的斑晶或角砾成层排列而显示水平层理及斜交层理，角砾碎块由绿泥石、石英、玉髓及金属矿物组成，由碳酸盐充填胶结，厚16m；上部为灰绿色薄层状玄武岩质沉凝灰岩，碎屑砂状结构，杏仁状结构，水平层理，成分主要由次变的粘土矿物及少量的白铁矿和金属矿物组成，厚3m。3.酸性凝灰岩主要分布于安顺晴隆地区，有两个产出的位置，一是龙潭晚期地层底部标志层的生物碎屑灰岩中，厚0.10m；二是长兴期上部（大隆组）黑灰色薄层状硅质岩中，有47个夹层，单层厚0.030.25m，为黄绿色，质细腻有滑感，风化后成叶片状，具残余波屑灰岩结构，主要由粘土矿物组成。六. 区域构造地质特征研究区位于贵州省西部，在地质构造上位于扬子地台的西南部，属华南晚二叠世内陆表海盆地的一部分（庄新国，2001）。在漫长的地质作用发展过程中，频繁的地壳运动造成了贵州境内复杂的古构造格局。在贵州境内，主要发育了三条大的深大断裂，即：东部为松桃玉屏榕江深大断裂带，断裂呈北北东向延伸，省内全长约320km，沿着该断裂带均有超基性岩出露，在镇远附近有含金刚石的金伯利岩体，金伯利岩来源于上地幔，所有该断裂可能一直断到上地幔。西部为赫章水城盘县断裂带，断裂大致呈南北向延伸，断裂断中部微微向东凸出，省内全长约220km,沿此断裂带有大片玄武岩出露，赫章、威宁、盘县等地有辉绿岩珠或岩墙出露，在盘县、普安、晴隆等地，历史记载的古今天然地震频繁。中部为从水城清镇贵定三穗断裂带，该断裂大致呈近东西向延伸，省内全长390km，此断裂控制了贵州南北两处的升降差异：南侧为“黔南凹陷”，北侧为黔中隆起。研究区位于贵州的西南部，即扬子准地台的边缘地带，在漫长的地质作用过程中，由于长期遭受强烈的地质构造作用，在这一地区构造作用比较发育，在该区形成的构造运动主要有四个构造作用带，即第四章中讲到的水城-紫云北西向斜列式构造断裂带、发耳构造断裂带、郎岱三角形构造断裂带和盘县三角洲构造断裂带，这些断裂带将在第四章详细介绍。第三章 研究区瓦斯富集的影响因素 瓦斯的富集以煤层中有机物的物理化学变化程度和储存空间封闭条件密切相关，所以本部分主要从瓦斯的形成机理和瓦斯的储存空间的封闭条件两个方面进行分析。一. 瓦斯的形成机理煤层气的主要成分为：甲烷占93.2，重烃占2.6，二氧化碳占3.1，氮气占1.1，平均发热量为3.7107J/m3（Scott，1995）。从总体上讲，煤层气的生成包括四个阶段；1、原生生物气生成阶段；2、热降解气生成阶段；3、热裂解气生成阶段；4、次生生物气生成阶段。1. 原生生物气生成阶段在泥炭至褐煤阶段煤中的有机质由微生物降解作用生成的气体，称原生生物气。即有机质在未成熟阶段，其Rmax0.50%。此时煤层已经具备了一定厚度的盖层，其温度在50左右，经过甲烷菌群的分解，发生生物化学降解作用，生成以甲烷为主的气态产物（CH4、NH3、H2S、H2O、CO2）等等，仅仅含有少量的重烃气体，但由于褐煤中具有吸附能力的空隙多被水分子所占据，故煤层对甲烷的吸附性较差。在煤层顶底板有厚层泥岩或致密岩层（如油页岩）存在，并对煤层气起良好的封闭作用时，煤层中才有可能保存并储集一定数量的煤层气。由泥炭到褐煤阶段主要为细菌分解和发酵作用，其生成机制为：随着煤层上覆地层厚度的不断加大，其温度场和压力条件随之逐渐增加，煤变质程度也不断加深。当进入长烟煤阶段，煤及其生成物在不同热催化作用下，开始了热解生气作用；一直到无烟煤、号（即Rmax为0.50%6.00%），煤的累积生气量不断增加，在肥、焦煤和贫煤阶段为生气的高峰期；随着煤级的加深，出现了重烃和液态烃的生成过程。2. 热降解气生成阶段本阶段是Rmax为0.50%1.9%，从长烟煤到瘦煤阶段。此期由于腐植型或腐植泥型母质，温度小于250，生成大量烃类物质，并以生气为主，生油为辅，并产出大量重烃气体，含量常大于3%。在气、肥、焦煤阶段，油、重烃和甲烷各自均有一次产出的高峰期。3. 热裂解气生成阶段本阶段是Rmax为大于2.0%的贫煤和无烟煤阶段，在温度（250）条件下，残余干酪根、液态烃和部分重烃裂