含煤系统边界的确定方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种含煤系统边界的确定方法，具体地说是涉及一种含煤系统边界类型划分、识别与确定方法。
背景技术
[0002] 含煤系统研究所涉及的内容非常广泛，特别是在
煤层气藏研究、煤系游离气藏研究成为热点以来，煤地质研究不再是单纯的成煤作用及环境、聚煤盆地及煤聚积规律研究了，而是一种综合性的研究，是与煤
地质学有关的各学科之间进行协同研究的系统过程。因此，构建含煤系统，必须克服以往煤田地质研究、勘探与煤炭开发等的单一性
缺陷。
[0003] 含煤系统地质要素主要包括煤系、煤层(群)、顶板岩层、
底板岩层，煤系游离气储集岩和盖层，以及煤系上覆岩层等这些静态因素，还应包括构造演化、进入煤系煤层中
水的聚集与流动、煤系游离气运移、
煤层气的
吸附与解析动
力学平衡等动态因素。煤系、煤层(群)是含煤系统中的主体，煤系又称含煤岩系，是指一套在成因上有共生关系并含有煤层(或煤线)的
沉积岩系。其同义词有含煤沉积、含煤
地层、含煤建造等。含煤岩系是具有三维空间形态的沉积实体，特指含有煤层的一套沉积岩系，是充填于含煤盆地具有共生关系的沉积总体。含煤岩系的顶、底界面不一定是等时性界面，既可以是等时的也可以是不等时的。一切因素分析都是紧紧围绕着煤层(群)的形成、展布规律开展的。煤层是评价资源潜力的主体，也是煤层气的载体。此外，地质要素还应该包括岩浆岩分布、岩溶塌落体等。
[0004] 只有上述描述是远远不够的，一个系统除了内部构成外，边界条件是非常重要的。但是有关含煤系统边界的确定方法，至今国内外尚没有科学有效的方法，因此，存在很多不确定性。
发明内容
[0005] 基于上述技术问题，本发明提供一种含煤系统边界的确定方法。
[0006] 本发明所采用的技术解决方案是：
[0007] 一种含煤系统边界的确定方法，包括以下步骤：首先确定含煤系统边界的级别，按照性质不同进行划分和界定，分为高级边界、主体边界和具有特定含义的边界；
[0008] 高级边界，就是大类边界，或称为属性边界，主要包括：构造边界、含矿地层及地质体分布边界、混合—复杂型边界；
[0009] 主体边界，就是含煤系统分界的主要边界类型，或称为关键边界，为含煤系统划分的主要依据，确定了主体边界，含煤系统的空间格架和性质、特点、含矿基本规律就基本确立了，主要包括：
断层或
断裂带、大型褶皱或褶皱组合带、沉积边界、地层及矿产赋存边界、自然地理与人为边界；
[0010] 每个主体边界的确定都有其具有特定含义的界面或界线限定。
[0011] 上述含煤系统边界的确定方法，具体步骤如下：
[0012] A.高级边界：首先确定含煤系统最高一级是哪种大类；
[0013] A1.构造边界：是进行含煤系统划分与界定的主要边界大类，对划分含煤系统具有关键意义；包括两个主体边界：
[0014] A1B1.断层或断裂带：断层或由一组断裂面组成的断裂带，将地层或地质体错开，并产生较大的距离，致使两侧地质体的性质有很大不同；
[0015] A1B1C1.阻隔主体矿层，不连续，不连通：指断层或断裂带具有阻隔两侧主矿层或主
矿体的特点，使两侧地层、矿体不连续、不连通；
[0016] A1B1C2.断裂面、带被充填、
压实、胶结，无水和空气流通：断层面或断裂带已被物质充填、压实并被胶结为一体，不能使两侧地质体中的液态、气态物质发生交换；
[0017] A1B1C3.断距足够限定两侧矿产赋存状况差异大：断层或断裂带的断距足够大，两侧地质体内的矿产赋存状态、形式差异较大，划归为不同的赋存模式；
[0018] A1B1C4.断层主体面或断裂带横向跨越赋矿单元：其延伸范围要超过地质单元内矿产的赋存范围，足以控制或限定矿产的评价范围；
[0019] A1B2.大型褶皱或褶皱组合带：可以是一个主体褶皱，也可以是一组褶皱组合成为一个褶皱带；褶皱或褶皱带能够足以使两侧的地质体或矿产特点具有较大的差异；
[0020] A1B2C5.褶皱两翼矿产赋存状态差异大：作为边界，两翼的矿产赋存状态、模式有明显不同，边界的分割作用明显；
[0021] A1B2C6.褶皱两翼矿产赋存范围有足够大：作为一个独立的含煤系统，褶皱两翼矿产的赋存范围足够可以建立一个系统，包括赋存地质单元、未来开发单元；
[0022] A1B2C7.褶皱核部具有气态、液态矿产阻隔作用：褶皱作为边界，必须具有阻隔作用；
[0023] A1B2C8.褶皱
主轴延伸范围超出一般地质单元：主褶皱轴的延伸范围要超出矿产赋存单元的范围，赋存模式受主要褶皱轴的控制或限定；
[0024] A2.含矿地层及地质体分布边界：含矿产的地层及地质体的分布是含煤系统的
基础和前提条件，因此，地层分布边界和矿产分布边界都是重要的含煤系统边界类型；主要有以下几种类型：
[0025] A2B3.沉积边界：沉积是矿产最初成因的控制因素，因此其边界是含煤系统的原始边界；
[0026] A2B3C9.同一类型矿产成矿边界：此边界之外没有这类矿产的分布；
[0027] A2B3C10.主含矿沉积盆地地层成因边界，包括地层尖灭边界：地层的尖灭是由于沉积最初形成的边界；没有赋存矿产的地层，矿产的分布严格受地层的限定；
[0028] A2B3C11.边界延伸范围超出矿产赋存区域范围：这里是指经后期构造改造后的矿产分布范围，该范围要小于原始沉积边界的范围；
[0029] A2B4.地层及矿产赋存边界：矿产资源是含煤系统的主体，矿产的赋存边界也是含煤系统边界类型之一；
[0030] A2B4C12.地层后期剥蚀边界：经历历次构造运动，地层抬升、被剥蚀，而后埋藏保存，剥蚀边界不同于沉积边界，是矿产赋存的直接控制边界；
[0031] A2B4C13.抬升露头及
风氧化带：地层抬升后，遭受风化、氧化破坏，在风氧化带内矿产的原有价值损失殆尽，其分布和延伸可以作为含煤系统的边界之一；
[0032] A2B4C14.被侵蚀或吞蚀边界：大规模的岩浆侵入或喷发，导致已有的地层格架和矿产赋存模式发生重大改变，尤其是大型岩墙，可以作为含煤系统的边界；
[0033] A2B4C15.矿产最低可采边界：主要对于固体矿产而言，在技术条件方面小于该厚度值则不作为有价值矿产的边界；
[0034] A2B5.自然地理与人为边界：自然地理也是含煤系统边界确定的依据之一，主要是由于自然地理可能导致矿产开发及地面技术管理系统的改变；在无明显的大型构造而矿产可能在很大区域内分布的地区，根据矿产资源开发与技术条件的特点，可采取认为划定边界的方法确定含煤系统的边界；
[0035] A2B5C16.山脉或其他不可跨越的地理边界：大的山脉和大江大河，在地理上分割成不同的区域，结合矿产赋存形式、资源量，可作为含煤系统边界的重要参考；
[0036] A2B5C17.由于现实技术水平确定的采矿最大埋藏深度：主要是在矿产赋存很深区域，由于现实开发技术水平的限制，到一定深度后不可能完成矿产的开发利用，对于不同矿产该深度是不同的；
[0037] A3.混合—复杂型边界：在地质及地理条件复杂的地区，含煤系统边界的类型也是很复杂的，可能是几类边界共同存在，构成一种复杂的含煤系统边界；
[0038] A3C18.由构造、矿产及地质体分布边界中两种以上制约条件与标志综合确定的边界：在复杂交织的边界出现时，以构造线作为主要边界标志，参考其他边界标志综合确定含煤系统的边界。
[0039] 上述含煤系统边界的确定方法，还包括确定含煤系统边界的制约标准步骤：根据以上18种具有特定含义的边界特点及具体地区边界发育、矿产组合及空间分布条件，选择和确定含煤系统边界；其中，有些特定意义的边界是确定含煤系统边界的必要条件，即最关键的制约因素，那就是不可缺少的条件；有些是可选择的条件，即充分条件，有了该条件对于确定含煤系统边界是有把握的；
[0040] (1)含煤系统边界确定的必要条件
[0041] 作为边界的延伸范围必须等于或大于地层和矿产部分的空间范围；
[0042] (2)含煤系统边界确定的充分条件
[0043] 上述各类型边界确定的特定标志，只要满足一项，就可以确定含煤系统的边界类型，两项及以上条件，确定的边界类型更为可靠，但并不要求所有特征都满足；一个必要条件和一个充分条件就可以确定含煤系统的边界。
[0044] 本发明的有益技术效果是：
[0045] 本发明可以准确确定含煤系统边界，主要优点如下：
[0046] (1)提出了含煤系统边界的分级，即高级边界、主体边界等共18个类型；
[0047] (2)含煤系统边界的性质界定清楚，如构造边界、地质体边界、混合型边界等；
[0048] (3)给出了约束条件及选择，如充分条件、必要条件等；
[0049] (4)给出了具有基础意义和特定意义边界类型的概念。
[0050] 以上优点都给准确确定含煤系统边界，进行资源的学科评价创造了技术和方法的指导，提高了其实际价值和应用范围。
附图说明
[0051] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
[0052] 图1为本发明含煤系统边界确定方法的
流程图。
具体实施方式
[0053] 构建含煤系统，首先是含煤系统边界的确定。含煤系统及其子系统的边界，是标定系统包含的功能与系统不包含的功能之间的界限，即是说每个系统或子系统之间必然有一种可以区分的边界，边界相隔的两个系统间在某些关键内容上有着重要的差异，如煤层空间形态和埋藏深度、煤体结构、构造展布、水文地质条件、煤的热演化过程及甲烷储集空间等有着根本的区别。因此，含煤系统具有特定的地区、地层与时代范围，可通过煤系形成时代、煤系、煤层展布范围、基本地质要素，煤系
天然气形成持续时间、保存时间等参数来确定。
[0054] 含煤系统边界的确定：含煤系统的确定对于煤及其共伴生矿产资源的评价与预测具有实际意义和作用，而含煤系统边界的确定对于构建含煤系统来说是关键和前提，边界即是标定系统包含的功能与系统不包含的功能之间的界限，由边界相隔的两个系统间在某些关键内容上有着重要的差异。
[0055] 确定是否有一个特定的含煤系统，首先要解决边界的问题。本发明对各种含煤系统边界进行了分类和界定。具体如图1所示。
[0056] 含煤系统边界级别的确定
[0057] 首先要确定含煤系统边界的级别，按照性质不同进行划分和界定。
[0058] 分为高级边界、主体边界和具有特定含义的边界：
[0059] 高级边界，就是大类边界，也可以称其为属性边界。主要包括：构造边界、含矿地层及地质体分布边界、混合—复杂型边界等。
[0060] 主体边界，就是含煤系统分界的主要边界类型，也可以称其为关键边界，为含煤系统划分的主要依据。确定了主体边界，含煤系统的空间格架和性质、特点、含矿基本规律等就基本确立了。主要包括：断层或断裂带、大型褶皱或褶皱组合带、沉积边界、地层及矿产赋存边界、自然地理与人为边界等。
[0061] 每个主体边界的确定都有其具有特定意义的界面或界线限定。
[0062] 含煤系统边界确定方法及具体实施步骤
[0063] A.高级边界：首先确定含煤系统最高一级是哪种大类。
[0064] A1.构造边界：是高级边界的第一个大类，也是进行含煤系统划分与界定的主要边界大类，对划分含煤系统具有关键意义。包括两个主体边界：
[0065] A1B1.断层或断裂带：断层或由一组断裂面组成的断裂带，将地层或地质体错开，并产生较大的距离，致使两侧地质体的性质有很大不同。由下列具有特定含义的边界限定。
[0066] A1B1C1.阻隔主体矿层，不连续，不连通：指断层或断裂带具有阻隔两侧主矿层或主矿体的特点，使两侧地层、矿体(固态、液态、气态及其他形式)不连续、不连通。
[0067] A1B1C2.断裂面、带被充填、压实、胶结，无水和空气流通：断层面或断裂带已被物质充填、压实并被胶结为一体，不能使两侧地质体中的液态、气态物质发生交换。
[0068] A1B1C3.断距足够限定两侧矿产赋存状况差异大：断层或断裂带的断距足够大，两侧地质体内的矿产赋存状态、形式等差异较大，可以划归为不同的赋存模式。
[0069] A1B1C4.断层主体面或断裂带横向跨越赋矿单元：就是这类主体边界的延伸范围要超过地质单元内矿产的赋存范围，足以控制或限定矿产的评价范围。也可以说边界分布范围要大于矿体的分布范围，矿体赋存的圈定是以该类边界为界线，而不能将边界包含在内。
[0070] A1B2.大型褶皱或褶皱组合带：这是构造边界中的另一类大的边界，可以是一个主体褶皱，也可以是一组褶皱组合成为一个褶皱带。褶皱或褶皱带能够足以使两侧的地质体或矿产特点具有较大的差异。由下列具有特定含义的边界限定。
[0071] A1B2C5.褶皱两翼矿产赋存状态差异大：作为边界，两翼的矿产赋存状态、模式有明显不同，边界的分割作用明显。
[0072] A1B2C6.褶皱两翼矿产赋存范围有足够大：作为一个独立的含煤系统，褶皱两翼矿产的赋存范围足够可以建立一个系统，包括赋存地质单元、未来开发单元等。
[0073] A1B2C7.褶皱核部具有气态、液态矿产阻隔作用：褶皱作为富矿构造，可能是系统的一部分，这样的褶皱就不能作为边界，而是系统中的一部分。因此，作为边界，必须具有阻隔作用。
[0074] A1B2C8.褶皱主轴延伸范围超出一般地质单元：主褶皱轴的延伸范围要超出矿产赋存单元的范围，赋存模式受主要褶皱轴的控制或限定。
[0075] A2.含矿地层及地质体分布边界：含矿产的地层及地质体的分布是含煤系统的基础和前提条件，因此，地层分布边界和矿产分布边界都是重要的含煤系统边界类型。主要有以下几种类型：
[0076] A2B3.沉积边界：沉积是矿产最初成因的控制因素，因此其边界是含煤系统的原始边界。沉积边界可能在后期构造运动中被破坏，可以结合沉积充填恢复出来。
[0077] A2B3C9.同一类型矿产成矿边界：如
能源矿产的最初成因边界，此边界之外没有这类矿产的分布。
[0078] A2B3C10.主含矿沉积盆地地层成因边界，包括地层尖灭边界：地层格架受盆地充填机制的影响，地层的尖灭是由于沉积最初形成的边界。没有赋存矿产的地层，矿产的分布严格受地层的限定。
[0079] A2B3C11.边界延伸范围超出矿产赋存区域范围：这里是指经后期构造改造后的矿产分布范围，该范围要小于原始沉积边界的范围。
[0080] A2B4.地层及矿产赋存边界：矿产资源是含煤系统的主体，没有资源就不可能形成一种有特色和有价值的含煤系统。因此，矿产的赋存边界也是含煤系统边界类型之一。导致矿产赋存边界的形成原因很多，主要有以下几种情况：
[0081] A2B4C12.地层后期剥蚀边界：经历历次构造运动，地层抬升、被剥蚀，而后埋藏保存，剥蚀边界不同于沉积边界，是矿产赋存的直接控制边界。
[0082] A2B4C13.抬升露头及风氧化带：地层抬升后，遭受风化、氧化破坏，在风氧化带内矿产的原有价值损失殆尽，其分布和延伸可以作为含煤系统的边界之一，此外还要参考其他边界特征综合确定。
[0083] A2B4C14.被侵蚀或吞蚀边界：大规模的岩浆侵入或喷发，导致已有的地层格架和矿产赋存模式发生重大改变，尤其是大型岩墙，可以作为含煤系统的边界。这类边界还要参考其他边界的延伸与分布确定。
[0084] A2B4C15.矿产最低可采边界：对于固体矿产而言，矿产厚度是很重要的参数，如煤层厚度，在技术条件方面就有最小可采厚度的规定，小于该厚度值则不作为有价值矿产的边界。但是，这种边界有很大局限性，如可能局部分布等。因此，需要参考构造发育特点及边界确定。
[0085] A2B5.自然地理与人为边界：自然地理也是含煤系统边界确定的依据之一，主要是由于自然地理可能导致矿产开发及地面技术管理系统的改变；在无明显的大型构造而矿产可能在很大区域内分布的地区，根据矿产资源开发与技术条件的特点，可采取人为划定边界的方法确定含煤系统的边界。
[0086] A2B5C16.山脉或其他不可跨越的地理边界：大的山脉和大江大河，在地理上分割成不同的区域，结合矿产赋存形式、资源量等，可作为含煤系统边界的重要参考。
[0087] A2B5C17.由于现实技术水平确定的采矿最大埋藏深度：主要是在矿产赋存很深区域，由于现实开发技术水平的限制，到一定深度后不可能完成矿产的开发利用。但是，对于不同矿产来说，该深度是不同的，如固体矿产开采最大深度要比液态、气态矿产的深度要小。视具体情况而定。
[0088] A3.混合—复杂型边界：在地质及地理条件复杂的地区，含煤系统边界的类型也是很复杂的，可能是几类边界共同存在，构成一种复杂的含煤系统边界。
[0089] A3C18.由构造、矿产及地质体分布边界中两种以上制约条件与标志综合确定的边界：在复杂交织的边界出现时，以构造线作为主要边界标志，参考其他边界标志综合确定含煤系统的边界。
[0090] 确定含煤系统边界的制约标准
[0091] 根据以上18种具有特定含义的边界特点及具体地区边界发育、矿产组合及空间分布条件，选择和确定含煤系统边界。其中，有些特定意义的边界是确定含煤系统边界的必要条件，即最关键的制约因素，那就是不可缺少的条件；有些是可选择的条件，即充分条件，有了该条件对于确定含煤系统边界是有把握的。
[0092] (1)含煤系统边界确定的必要条件
[0093] 作为边界的延伸范围必须等于或大于地层和矿产部分的空间范围，反之，这样的边界可能是系统的内部界面而失去边界的内涵。如A1B1C4.断层主体面或断裂带横向跨越赋矿单元；A1B2C8.褶皱主轴延伸范围超出一般地质单元；A2B3C11.边界延伸范围超出矿产赋存区域范围等。
[0094] (2)含煤系统边界确定的充分条件
[0095] 上述各类型边界确定的特定标志，只要满足一项，就可以确定含煤系统的边界类型，两项及以上条件，确定的边界类型更为可靠，但并不要求所有特征都满足。一个必要条件和一个充分条件就可以确定含煤系统的边界。
[0096] 综上所述，本发明含煤系统边界的确定方法包括以下步骤：首先确定高级边界，主要包括：构造边界、含矿地层及地质体分布边界、混合—复杂型边界等；其次确定主体边界，即是含煤系统分界的主要边界类型，为含煤系统确定的关键边界，为含煤系统划分的主要依据，主要包括：断层或断裂带、大型褶皱或褶皱组合带、沉积边界、地层及矿产赋存边界、自然地理与人为边界等。每个主体边界的确定都有其具有特定意义的界面或界线限定，本发明提供了18类。根据具有特定含义的边界特点及具体地区边界发育、矿产组合及空间分布条件，确定含煤系统边界。其中，有些特定意义的边界是确定含煤系统边界的必要条件，即最关键的制约因素，有些是可选择的条件，即充分条件，当必要条件和充分条件都满足时，可以准确确定含煤系统边界。
