哥伦比亚安第斯山脉东科迪勒拉盆地上白垩统-古近系煤层的煤化模式与热沉积史研究

本研究针对构造活跃区煤化作用与热历史的复杂关系问题，通过地质调查、开放系统热解(Hawk)、有机岩石学和热历史建模等技术，揭示了哥伦比亚安第斯山脉Guaduas组煤层的煤化模式。研究发现随机镜质体反射率(VRr%)达0.46%-1.65%，古地温梯度63.4-94.9°C/km，证实埋藏深度与构造活动共同控制煤层气(CBM)生成潜力，为安第斯造山带能源勘探提供重要理论依据。

　　

在能源需求持续增长的背景下，构造活跃区的煤层气资源评估面临特殊挑战。哥伦比亚安第斯山脉作为南美洲重要的能源富集区，其东科迪勒拉盆地上白垩统-古近系Guaduas组煤层具有厚度大（达1000米）、煤层连续性好（单层厚度>70厘米）的特点，但长期以来对其煤化作用与热演化历史的认识存在空白。传统理论认为煤化程度主要受最大埋深控制，然而在经历多期构造运动的安第斯造山带，构造热事件对有机质成熟度的叠加影响机制尚不明确。

为破解这一科学难题，由哥伦比亚国立师范大学(UPTC)和巴西联邦大学研究人员组成的团队，对Guaduas组煤层开展了系统性研究。研究团队采用地质调查、开放系统热解(Hawk)、有机岩石学分析、热历史数值模拟等综合手段，对118个煤样进行测试，首次建立了该区完整的煤化作用演化模型。论文发表在《Marine and Petroleum Geology》，为造山带煤层气资源评价提供了范式参考。

关键技术包括：1) 基于数字高程模型(DEM)的野外采样定位；2) 开放系统热解测定Tmax(430-494°C)和总有机碳(TOC:19.29-82.73wt%)；3) 随机镜质体反射率(VRr%)测量；4) 解吸法测定煤层气含量(6.01-55.23ft³
/ton)；5) 盆地模拟软件重建埋藏史。样本来源于CLS煤田西部翼部的三个地层分段，以La Guia和La Lajosa砂岩为标志层进行深度校正。

【地质背景】
研究区位于南美板块与纳斯卡板块碰撞带，Guaduas组沉积于晚白垩世-古近纪弧后至前陆盆地转换期。地层划分为含煤的K2E1g1（下段）和K2E1g2（中段），以及非生产性的上段。区域构造演化显示，新生代安第斯隆升导致>4100米沉积盖层遭受剥蚀，这对煤化作用产生深远影响。

【煤质特征】
有机地球化学分析揭示：1) 显微组分以镜质组（特别是均质镜质体）为主，含少量惰质组和壳质组；2) 煤级从亚烟煤A级至烟煤A级(ISO 11760)；3) 发现微亮煤和渗出沥青体等烃类生成标志物。这些特征表明II-III型干酪根在热演化过程中具有良好的生气潜力。

【热历史重建】
关键发现包括：1) 古温度72.5-175.9°C，向北随构造活动增强而升高；2) 古地温梯度63.4-94.9°C/km，显著高于现代地温梯度；3) VRr%垂向变化显示埋藏作用是主要煤化驱动力，但单煤层内的不规则变化反映多期构造变形的热叠加效应。

【讨论与结论】
研究创新性地提出"双阶段煤化模式"：早期深埋阶段（>4100米）导致区域煤化，后期造山运动引发局部热异常。这种认识修正了传统单一埋藏模型，阐明：1) 北部构造活跃区更高的古温度解释VRr%空间变异；2) 烃类生成窗口与安第斯隆升时间耦合；3) 现今煤层气含量分布受控于隆升后的保存条件。该成果不仅指导哥伦比亚CBM勘探，也为全球造山带煤系资源评价建立新框架。

（注：所有数据均源自原文，专业术语如VRr%首次出现时已标注中文解释，作者姓名保留Gomez-Neita等原始拼写格式）