鄂爾多斯盆地上古生界本溪—太原組煤系地層劃分特征

許宏杰

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059）

地層系統(tǒng)是地質(zhì)學(xué)，特別是沉積學(xué)研究的基礎(chǔ)，開(kāi)展地質(zhì)學(xué)研究首先要明確研究區(qū)或者目的區(qū)的地層年代。很多學(xué)者對(duì)華北地區(qū)鄂爾多斯盆地上古生界地層的劃分提出過(guò)具體方案。石炭系分為3 個(gè)組，二疊系分為2 個(gè)組的劃分方案被長(zhǎng)期使用[1]。但該方案與國(guó)際上通用的劃分方案有很大不同，限制了華北板塊在全球地層中的研究，影響了華北板塊地層研究在全球?qū)用娴囊饬x。因此，根據(jù)國(guó)際地層劃分方案，結(jié)合地層古生物特征、巖性特征及地層年齡等資料，將二疊系與石炭系的界線(xiàn)劃在本溪組與太原組分界處Pseudoschwagerina（假希氏蜓等帶之下）。將二疊系劃分為太原組、山西組、石盒子組和石千峰組[2]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)期以來(lái)，鄂爾多斯盆地因其獨(dú)特的穩(wěn)定性及含有大量的煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源被地質(zhì)工作者作為研究的重點(diǎn)。鄂爾多斯盆地位于華北板塊西部，晚古生代鄂爾多斯盆地是華北地臺(tái)的次級(jí)單元，如圖1所示，其構(gòu)造演化主要受到興蒙海槽和秦祁海槽的構(gòu)造活動(dòng)的影響[3-4]。

2 地層劃分標(biāo)志

通過(guò)野外剖面和巖心特征對(duì)比發(fā)現(xiàn)，鄂爾多斯盆地上古生界本溪、太原組及上下地層可根據(jù)如下幾個(gè)標(biāo)志進(jìn)行小層劃分[2]，具體如表1 和圖2 所示。

表1 鄂爾多斯盆地上古生界地層劃分表

圖2 盆地東部華北海區(qū)本溪—太原組地層劃分

北岔溝砂巖：是厚層的灰白色粗-中粗粒巖屑石英砂巖，厚度變化較大，相變較明顯，為中煤層的底板，中煤組是識(shí)別北岔溝砂巖的重要輔助標(biāo)志。

東大窯灰?guī)r：主要以砂質(zhì)泥巖和泥晶灰?guī)r互層，位于太原組的上部，橫向上有很大的巖性變化，含有的生物化石含量較多，且比較典型，是地層橫向?qū)Ρ鹊闹匾罁?jù)。

6#煤層：位于東大窯灰?guī)r的下部，測(cè)井曲線(xiàn)特征為尖刀狀大井徑、高自然伽馬及聲波時(shí)差，穩(wěn)定性強(qiáng)，在全盆范圍內(nèi)都有發(fā)育。

橋頭砂巖：處于“廟溝灰?guī)r”和“毛兒溝灰?guī)r”2套灰?guī)r之間，由中-厚層灰白色的細(xì)-粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖組成，其中還夾雜著一些粉砂巖及煤線(xiàn)，為河道沉積。

5#、8#、9#煤層：下煤組由8#、9#煤層組成，煤層厚度大，分布在盆地大部分地區(qū)，較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是煤田工作者和天然氣勘探人員樂(lè)于采用的標(biāo)志層，在測(cè)井曲線(xiàn)上電阻率呈高值，自然伽瑪呈鋸齒狀低值，易于識(shí)別。煤層和碎屑的物源供給是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，且碎屑物質(zhì)經(jīng)搬運(yùn)時(shí)可能會(huì)切割煤層，但是橫向上的煤層發(fā)育具有對(duì)比性。在上古生界構(gòu)造穩(wěn)定和地勢(shì)平緩的沉積條件下，區(qū)域上橫向發(fā)育的煤層具有連續(xù)性，因此，這樣的煤層可以作為層序的邊界。中國(guó)學(xué)者將煤層作為吐哈盆地侏羅系為實(shí)例的準(zhǔn)層序邊界[5]。

晉祠砂巖：是本溪組最典型且最具有特征的砂巖，在鄂爾多斯盆地的北部主要為粗粒-含礫粗粒石英砂巖，南部為細(xì)-中粒石英砂巖，是本溪組主要的含氣層段。

3 地層發(fā)育特征

3.1 本溪組（C2b）

本溪組在鄂爾多斯盆地以平行不整合形態(tài)發(fā)育在奧陶統(tǒng)的上部[2，6]，頂為8#煤層之頂面。在層位上與盆地西緣地區(qū)的羊虎溝組上段一致。根據(jù)沉積序列和巖石組合特征，將本溪組分為本1 段和本2 段。

本1 段：本溪組上段，指“晉祠砂巖”之底至8#煤層頂部的巖層，與原“太原組”下段相當(dāng)。巖性由泥巖、粉砂巖、細(xì)-粗粒砂巖及煤層組成，局部夾雜薄層的灰?guī)r，是上古生界主要烴源巖系之一。

本2 段：包括鐵鋁巖段（湖田段）和畔溝段。鐵鋁巖段（湖田段）主要由灰白色鋁質(zhì)泥巖及泥巖組成，從電測(cè)曲線(xiàn)呈現(xiàn)出的結(jié)果可以看出自然伽瑪值異常高，在全盆范圍內(nèi)基本不發(fā)育，只是在極少數(shù)地區(qū)局部育發(fā)；畔溝段由灰黑色泥巖、粉砂巖組成，局部夾薄層砂巖和畔溝灰?guī)r。華北海區(qū)域本溪組厚0～70 m，向西變薄至尖滅。

3.2 太原組（P1t）

太原組指8#煤層的頂部至山西組底部的“北岔溝砂巖”的地層，等同于原“太原組”上段[7]。巖性為灰黑色泥巖、粉砂巖、煤層夾灰白色細(xì)-粗砂巖、石灰?guī)r，灰?guī)r層自下而上有廟溝灰?guī)r（L1）、毛兒溝灰?guī)r（L2-3）、斜道灰?guī)r（L4）、東大窯灰?guī)r（L5）。根據(jù)沉積序列和巖石組合特征，將太原組劃分為太1 段和太2 段。

太1 段（東大窯段）：位于L4 底部到山西組“北岔溝砂巖”底部的巖層，與太2 段的巖性發(fā)育幾乎相同，地層在全盆范圍內(nèi)均有發(fā)育。石炭紀(jì)存在的古隆起淹沒(méi)于水下，表征華北海與西部祁連海全面貫通、匯合。地層厚度東薄西厚，東部厚20～50 m，北部興縣最厚，西部厚40～80 m，以石嘴山地區(qū)最厚，大于100 m，中央古隆起地區(qū)厚度小于30 m。自東向西層數(shù)減少、厚度變薄，向南、北盆緣地區(qū)尖滅。砂巖主要分布在盆地中北部，巖石類(lèi)型以各粒級(jí)石英砂巖類(lèi)為主，自盆地北緣向盆內(nèi)粒度變細(xì)，厚度減薄，含煤3～4 層。

太2 段（毛兒溝段）：位于8#煤層的頂部至L4底部的巖層，巖性組成較為復(fù)雜，發(fā)育有泥巖、粉砂巖、生物碎屑灰?guī)r及薄煤層，部分地區(qū)發(fā)育有石英砂巖透鏡體。毛兒溝段厚度東西差異較大，東部地層厚10～50 m，石樓—綏德—佳縣—府谷以東地區(qū)較厚，大于40 m，向盆地中部減薄。盆地西部地區(qū)厚度較厚，為40～100 m，以石嘴山地區(qū)最厚，煤層發(fā)育。

4 結(jié)論

本溪組地層內(nèi)部自下往上可識(shí)別為鐵鋁巖層、畔溝灰?guī)r、晉祠砂巖及8#、9#煤等地層，明確了本溪組界限是8#煤層與鐵鋁巖層，本1 段和本2 段的界限是晉祠砂巖。

太原組地層內(nèi)部自下往上可識(shí)別為廟溝灰?guī)r、7#煤層、6#煤層、東大窯灰?guī)r和山西組的北岔溝砂巖等地層，明確了太原組界限是8#煤層、廟溝灰?guī)r及北岔溝砂巖，太1 段和太2 段的界限為7#煤層與斜道灰?guī)r。

［1］李明瑞.鄂爾多斯盆地北部上古生界主要含氣砂體沉積特征及儲(chǔ)層控制因素研究［D］.成都：成都理工大學(xué)，2011.

［2］陳全紅.鄂爾多斯盆地上古生界沉積體系及油氣富集規(guī)律研究［D］.西安：西北大學(xué)，2007.

［3］董淼，王文.鄂爾多斯盆地油氣與煤資源重疊區(qū)協(xié)調(diào)開(kāi)采研究［J］.能源與環(huán)保，2017（2）：101-104.

［4］劉銳娥，黃月明，衛(wèi)孝鋒，等.鄂爾多斯盆地北部晚古生代物源區(qū)分析及其地質(zhì)意義［J］.礦物巖石，2003（3）：82-86.

［5］吳因業(yè).煤層：一種陸相盆地中的成因?qū)有蜻吔纾跩］.石油學(xué)報(bào)，1996（4）：28-35.

［6］劉鴻允，董育塏，應(yīng)思淮.太原西山上古生代含煤地層研究［J］.科學(xué)通報(bào)，1957（11）：339-340.

［7］李潔.晚古生代鄂爾多斯盆地沉積—層序充填特征與物質(zhì)分布規(guī)律［D］.成都：成都理工大學(xué)，2011.