中国矿业大学博士研究生入学考试试题

《能源地质学》加试题

姓名＿＿＿＿（考试时间：180分钟）

一、论述能源资源聚集的控制因素？（25分）

二、论述油气运移的驱动力（25分）

三、论述冲积扇沉积体系的特征及其与能源矿床聚集的关系？（25分）

四、从盆地沉降与沉积补偿关系来分析煤矿产的形成（25分）

一、

含能源资源的沉积往往仅出现于沉积盆地演化的一定阶段和一定部位，在时序和空间上可以过渡为含其它沉积矿产的沉积岩系，组成可燃有机岩沉积序列或沉积矿产序列。任何能源资源的聚集作用有时在整个沉积盆地范围内发生，有时只发育于大型沉积盆地的边缘地带，有时聚集层段和聚集带在盆地范围内发生时空迁移，含能源资源的层序和其它层序在时间和空间上相互交替，共同构成盆地的地层格架。因此，研究能源资源时不仅应当从盆地的多重含义出发，而且应当把整个沉积盆地作为一个整体，才能全面地阐述能源资源的聚积、分布和迁移的规律。

首先,植物遗体的大量堆积是聚煤作用发生的物质基础,也是含煤盆地形成的物质基础之一。丰富的有机质为含油母质的形成与聚集提供了基础,它构成了含油气盆地不同于其他沉积盆地的特征。

其次,古气候是各类生物繁衍、及其残体转化为能源资源和保存的前提条件。地史期的聚煤作用主要发生于温暖潮湿气候带，而湿度是主导的因素。聚煤盆地形成必然在潮湿气候带覆盖的地区。对于油气盆地来说大量有机质的富集更是依赖于盆地形成时的古气候特征。

适宜的沉积古地理环境为沼泽发育、植物繁殖和泥炭聚积提供了天然场所。从总体上看，泥炭沼泽往往分布于剥蚀区至沉积区的过渡地带，既受到剥蚀区位置、范围、性质、抬升速率和物源供应的影响，又受到沉积区位置、范围、沉降速率、稳定水体及其水动力条件的影响。

能源资源聚集盆地的重要特征是其形成时的特殊的构造环境。古构造是作用于能源盆地诸因素中的主导因素，地壳的缓慢沉降是泥炭层堆积和保存的先决条件，含煤岩系由煤层和以浅水环境为主的碎屑沉积物组成，也是地壳边沉降、边堆积的结果。

地壳的沉降范围、幅度、时期和速度，决定了聚煤盆地的范围、岩系厚度、沉积补偿及沉积相的组成和分布。地史时期的聚煤作用常常出现于一场剧烈的地壳运动之后，聚煤盆地也往往分布于稳定陆块的前缘活动带，或隆起造山带的前缘拗陷带，形成巨厚的含煤岩系。聚煤盆地也常见于克拉通内部的活化拗陷区域或断陷带。因此可以说，聚煤盆地的形成与地壳一定程度的活动性有关，是地壳运动过程的产物。油气盆地的形成更是离不开一个稳定持续沉降的大地构造条件。一方面它提供了巨厚的沉积物和丰富的有机质，同时它不断地提供了有机质迅速埋藏和逐渐转化为石油的物理化学条件。更由于构造运动的作用还为油气的的转化和运移与富集创造了条件。

二、

油气作为一种流体已具备发生运移的条件，但如果没有外力的作用，油气也是不可能发生运移的。

油气运移的主要驱动力有以下几种：

1）构造运动力

构造运动所产生的应力，不仅可以改变地壳岩石的各种形变和质变，而且可以使处于应力场内的流体发生运移。构造运动使不同地区发生隆升和沉降，使岩层发生断裂和褶皱，改变了原有的构造

格局和应力分布。

2）水动力

水动力作用是指地下水流动时对油气的携带作用。主要包括在生油层内由于某种原因使水从生油层内被排出所发生的的携带作用；此外，还有沿孔隙介质流动所发生的携带作用。

3）浮力

油、气、水的密度是各不相同的，浮力的作用使油气在垂向上的分布出现分异，浮力的方向是垂直向上的，浮力分力的大小显然是与油、气、水的密度差、岩层的产状以及油滴的体积大小有直接的

关系。

4）毛细管力

由于油、水与岩石接触中的表面张力不同造成对岩石的湿润程度差别，在油水曲界面上产生一个压力差，它的大小与油、水界面张力及油水曲界面和孔壁之间的夹角成正比，而和毛细管孔隙的半径

成反比，作用力的方向是指向湿润性小的一方。

5）地静压力

在一个沉积盆地内，不同部位的沉积物厚度和岩性等方面的差别，造成岩性和厚度不同地带的静压力差，总的特点是从粗到细、由凹向隆形成地静压力降，在这种压差的作用下，油气由凹陷的生油

区向盆地边缘或隆起区运移。

6）热动力

地温随埋深的增加而增高，地温的升高一方面直接增加油气的热动力条件，提高流体的活动性，促使油气运移。另一方面还可以引起周边的介质条件发生变化，由热能转化为压力，引起油气的运移。

三、

冲积扇从山地峡谷向开阔平原转变地带上的一种河流沉积体系。是陆地上最靠近物源区的沉积体系，粒度粗，分选差，沉积速率高。

1）沉积亚相：扇顶近源相、中扇中段相、扇尾远端相

2）沉积特征：粒度、分选性、层理、泥石流、水流搬运、垂向结构

3）与能源矿产的关系

在含煤冲积扇沉积体系中,有利于成煤的部位主要有扇间洼地、中扇朵叶体间洼地、扇尾地带和扇前缘外侧与河、湖、海环境的过渡地带。

扇间洼地由于地势低洼及缺少碎屑物的充分供应，并易于汇水，因而往往形成有利于成煤泥炭沼泽持续发育的场所，可以形成较厚的煤层，但侧向连续性差。

在扇中朵叶体间的洼地上，有利于成煤。当活动的扇叶迁移而改变位置后，废弃的扇朵叶体上，可以出现不甚持久的成煤条件，并形成薄煤层。

砂质远端扇的扇尾地带，河道沉积边侧的洪泛沉积上，可在洪水的间隔期发育大量的植被；如果间隔时间较长，在条件有利时也能形成薄煤及可采煤层，这是由于地下水的溢出往往为成煤提供了条件。

扇顶近源相、中扇中段相的砂、砾岩组合可构成良好的油气储层。

四

能源矿产的控制因素有古构造、古地理、古气候和古生物。其形成与泥炭的堆积密切相关。

泥炭的堆积必须具备下列条件：首先是植物的大量繁殖，这是泥炭的物质来源；其次是沼泽水位的逐步抬升，以避免有机质的氧化分解；再次，在沼泽生存的过程中碎屑沉积物的注入必须是贫乏的，以保证泥炭的质量。

只有当泥炭层堆积界面的增高和沼泽水面的抬升保持均衡，泥炭层才会不断增厚。这种均衡状态一旦遭到被坏，泥炭的堆积过程就随之终止了。植物遗体堆积速度和沼泽水面上升速度之间可能出现以下三种不同的补偿方式：

1）沼泽水面上升速度小于植物遗体的堆积速度时，称为过度补偿。过度补偿状态持续发展，沼泽供水条件越来越困难，植物遗体或泥炭层将遭受氧化分解和风化剥蚀，难以保存成较厚的煤层。

2）沼泽水面上升速度与植物遗体堆积速度大体一致时，称为均衡补偿。在均衡补偿条件下，泥炭层不断增厚，这种相对均衡状态保持的时期越长，则形成的煤层越厚。

3）沼泽水面上升速度大于植物堆积的速度时，称为欠补偿。在欠补偿的条件下，植物遗体供应不足，沼泽不断充水，进而演变为覆水环境，于是变为不利于高等陆生植物的繁殖和堆积；变成水生植物的繁衍，最终泥炭堆积过程逐渐被泥、砂质沉积物取代，形成煤层的顶板或夹石。

由于各种地质因素的影响，沼泽水面抬升和植物遗体堆积增厚之间的平衡状态是有条件的、相对的和暂时的。泥炭堆积的整个过程中，往往是不同补偿方式的反复交替，因而形成不同成因的煤层、不同形态和煤层结构。