神府南区直罗组下段古河道冲刷带水动力条件的定量表征

摘要

古河道冲刷带是造成煤炭开采过程中水害的关键地质因素,然而,目前国内外对古河道带冲刷带的古水动力条件量化表征方面的研究很少,限制了对含煤岩系中河道冲刷带形成过程的深入理解和精准预测。以鄂尔多斯盆地东北部神府南区直罗组下段古河道冲刷带为例,通过粒度分析方法量化表征了古河道冲刷带形成的古水动力条件。研究发现,直罗组下段从下往上可识别出a,b,c,d四个沉积旋回,从a旋回到d旋回,直方图中粒径逐渐分布集中;概率累积曲线以两段式为主,悬浮总体含量逐渐增多;颗粒粒径(M_(z))表现为以细砂为主,含少量极细砂、粗砂;标准偏差(σ)集中在0.50~1.16,指示分选性呈中等~较好;偏度(S_(k))以对称和正偏为主;峰度(K_(g))主要表现为中等到尖锐;在C-M图上对应为PQ和QR段。a旋回到c旋回为辨状河三角洲平原分流河道沉积,而d旋回为曲流河三角洲平原分流河道沉积。以粒度参数及沉积环境为约束计算古水动力条件显示,a旋回底部砾石沉积的平均起动流速为1.78 m/s,弗劳德数为1.05,属于高流态河道搬运,而a旋回到d旋回中砂岩沉积的起动流速分别为0.27,0.26,0.25,0.25 m/s,弗劳德数为0.16,0.15,0.14,0.14,属于低流态河道搬运。直罗组下段底部砾岩沉积时期是形成河道冲刷带形态的关键时期,而其中砂岩沉积时期为对早期形成的古河谷的充填作用。