河?xùn)|煤田離柳礦區(qū)寒武-奧陶系地層學(xué)特征

郭榮華，宋要斌,*，黃志誠，張盈盈，薛淑萍

(1.呂梁學(xué)院礦業(yè)工程系，山西呂梁 033001；2.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210093)

河?xùn)|煤田離柳礦區(qū)寒武-奧陶系地層學(xué)特征

郭榮華1，宋要斌1,*，黃志誠2，張盈盈1，薛淑萍1

(1.呂梁學(xué)院礦業(yè)工程系，山西呂梁 033001；2.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210093)

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地東部河?xùn)|煤田離柳礦區(qū)離石-中陽向斜，本區(qū)出露的寒武系地層包括霍山組∈2、饅頭組∈2-3、張夏組∈3、崮山組∈3和三山子組c段-炒米店組∈4，下統(tǒng)缺失；奧陶系出露的地層包括三山子組y段-冶里組O1、三山子組l段-亮甲山組O1和馬家溝組O1-2，上統(tǒng)缺失。文章運用野外實測剖面和新的地層劃分方法，對該區(qū)蘇村-毛港剖面寒武-奧陶系沉積地層進(jìn)行了詳細(xì)的地層學(xué)研究。

離柳礦區(qū)；奧陶系；寒武系；地層劃分

鄂爾多斯盆地是我國第二大含油氣盆地[1],近年來對于其盆地內(nèi)寒武-奧陶系碳酸鹽巖儲層氣及影響煤礦生產(chǎn)的奧灰水的研究已日趨得到地質(zhì)工作者的關(guān)注。本次研究的范圍為鄂爾多斯盆地東緣離柳礦區(qū)的寒武-奧陶系地層，見圖1，區(qū)域構(gòu)造上屬晉西褶皺帶。

圖1 鄂爾多斯離柳礦區(qū)及研究區(qū)位置(修改自文獻(xiàn)[2])

1 地質(zhì)背景

離柳礦區(qū)位于山西省西部，河?xùn)|煤田中段，礦區(qū)四周受區(qū)域性構(gòu)造控制，南北分區(qū)東西分帶[3]，本區(qū)下古生界主要出露的地層包括寒武系和奧陶系，志留系缺失。研究選取離柳礦區(qū)南區(qū)構(gòu)造帶離石-中陽向斜，實測了野外地層剖面，并進(jìn)行了系統(tǒng)的室內(nèi)沉積巖石學(xué)研究工作，結(jié)合國內(nèi)外近年來對下古生界地層的研究成果，對研究區(qū)地層劃分提出了新的認(rèn)識。

2 地層與時代

本研究選擇中陽縣北部蘇村-禪房區(qū)域，實測了地層剖面。起點N37°22′56.53′′，E111°15′49.11′′，H：1 340 m；終點：N37°23′31.91′′，E111°13′34.20′′，H：1 192 m。

2.1 寒武系

依據(jù)新的寒武紀(jì)四分方法[4]，將原來的下寒武統(tǒng)劃分為兩個統(tǒng)：紐芬蘭統(tǒng)和第二統(tǒng)，見表1。寒武系包括紐芬蘭統(tǒng)（好運階-第二階）、第二統(tǒng)（第三階-第四階）、第三統(tǒng)（第五階-古丈階）和芙蓉統(tǒng)（排碧階-第十階）。本區(qū)寒武系地層紐芬蘭統(tǒng)缺失，出露的地層自下而上依次為：霍山組∈2、饅頭組∈2-3、張夏組∈3、崮山組∈3、三山子組c段（炒米店組）∈4。

2.1.1 霍山組∈2

該組自下而上包括3段，主要以肉紅色礫巖、白色石英砂巖及紫紅色、青灰色高嶺石、伊利石頁巖為主，總厚度17 m。巖層具體情況為：

（1）厚層肉紅色礫巖，礫石大小1～10 cm，礫石成分以石英巖為主。厚1.5 m。

（2）中層白色石英砂巖，見大型楔狀交錯層理。厚3.5 m。

表1 華北地區(qū)寒武系地層劃分簡表

（3）下部為薄層含海綠石頁巖，中部為青灰色和紫紅色鐵質(zhì)粉砂質(zhì)伊利石頁巖與伊利石頁巖互層，上部紫紅色、青灰色、灰色鐵質(zhì)高嶺石、伊利石頁巖互層。厚12 m。

2.1.2 饅頭組∈2-3

該組自下而上分為3段，主要以粉砂質(zhì)白云巖、亮晶鮞?；?guī)r、微晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r為主，總厚度15 m。巖層具體情況為：

（1）薄層黃色粉砂質(zhì)白云巖，白云石含量90～92%，多被鐵質(zhì)暈染，粉砂以石英晶屑為主占5～6%，少量鐵質(zhì)不均勻分布，見平行紋層。厚5 m。

（2）薄層灰色含生物屑亮晶鮞?；?guī)r與薄層黃色微晶灰?guī)r互層，其中鮞粒結(jié)構(gòu)以正常鮞和薄皮鮞為主，微晶灰?guī)r見薄的平行紋層，生物屑以軟體動物、海百合為主占8%。厚5 m。

（3）薄層灰色含生物屑泥晶灰?guī)r，球粒結(jié)構(gòu)占3%，生物屑以軟體動物為主，見完整的殼體和碎殼占15%。厚5 m。

2.1.3 張夏組∈3

該組自下而上分為4段，主要以亮晶礫屑灰?guī)r、亮晶鮞?；?guī)r、泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r為主，少量細(xì)晶白云巖、泥晶灰?guī)r及生物屑泥晶灰?guī)r，總厚度27 m。巖層具體情況為：

（1）下部薄層灰色含生物屑亮晶礫屑灰?guī)r與薄層灰色泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r互層，其中微晶灰?guī)r方解石10～20 μm，占95～98%，白云石占2～5%；礫屑3～25 mm，少量軟體動物生物屑占8%；上部薄層灰色泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r，白云石20～50 μm，占5～10%，分布不均勻。厚13 m。

（2）下部薄層灰色礫屑亮晶灰?guī)r、薄層灰色細(xì)晶白云巖、薄層灰黃色亮晶鮞?；?guī)r，礫屑3～30 mm，大多10 mm，定向分布，細(xì)晶白云巖具晶粒結(jié)構(gòu)，鮞粒多被白云石交代；上部頁片狀灰黃色生物屑泥晶灰?guī)r、薄層灰色殘余鮞粒亮晶礫屑灰?guī)r與薄層灰白色泥晶灰?guī)r互層，生物屑以軟體動物為主，少量藻類共占10%，鮞粒多為殘余鮞粒占45%，泥晶灰?guī)r見窗格孔構(gòu)造，少量軟體動物占2%。厚6 m。

（3）下部薄層-中層灰色亮晶鮞?；?guī)r互層，正常鮞粒為主，少量薄皮鮞占70～75%，上部灰色生物屑亮晶鮞?；?guī)r和灰色鮞粒亮晶灰?guī)r，生物屑以軟體動物、三葉蟲為主占3%，鮞粒以正常鮞和薄皮鮞，少量復(fù)鮞占75%。厚20 m。

（4）頁片狀灰黃色礫屑生物屑?xì)堄圊b粒亮晶灰?guī)r與薄層含白云石灰色微晶灰?guī)r互層，礫屑3～20 mm，占8%，鮞粒占30%，見軟體動物、海百合和三葉蟲占8%；微晶方解石20～40 μm占86%，白云石占12%，少量軟體動物碎片。厚8 m。

2.1.4 崮山組∈3

該組自下而上分為3段，巖性以微晶灰?guī)r和礫屑亮晶灰?guī)r為主，含少量生物屑、白云石和泥質(zhì)條帶，見少量白云巖，總厚度33 m。巖層具體情況為：

（1）下部薄層灰色礫屑微晶灰?guī)r與薄層灰白色含白云石微晶灰?guī)r互層，礫屑2～15 mm，白云石以粉晶-細(xì)晶為主，不均勻分布占12%，微晶方解石占82～88%；上部薄層灰色泥質(zhì)條帶微晶灰?guī)r與薄層灰白色含白云石微晶灰?guī)r互層，白云石含量8～12%，微晶方解石占87～92%，泥質(zhì)條帶發(fā)育。厚20 m。

（2）薄層灰黑色微晶灰?guī)r、薄層灰白色含鐵質(zhì)微晶灰?guī)r與薄層灰色礫屑亮晶灰?guī)r互層，微晶方解石占88～98%，白云石2～12%；礫屑1～20 mm，占65%，白云石粉晶-細(xì)晶占8%。厚8 m。

（3）薄層灰色礫屑亮晶灰?guī)r與薄層灰黃色細(xì)晶白云巖互層，礫屑2～24 mm，占50%，生物屑以軟體動物和海百合為主總站5%，少量白云石占8%；細(xì)晶白云石100～200 μm，自形-半自形，有霧心亮邊。厚5 m。

2.1.5 三山子組c段炒米店組∈4

該組自下而上劃分為3段，巖性以細(xì)晶、粉晶和中晶白云巖為主，總厚度30 m。巖層具體情況為：

（1）薄層灰黃色細(xì)晶白云巖與頁片狀灰色細(xì)晶斑塊白云巖互層，白云石100～250 μm，半自形-自形，有塵狀包體，不均勻分布。厚5 m。

（2）灰白色細(xì)粉晶白云巖，細(xì)晶300～500 μm，粉晶100～150 μm，自形，局部細(xì)晶斑塊，少量磷質(zhì)生物屑。厚10 m。

（3）灰白色中晶白云巖，白云石500～700μm，少數(shù)1 000μm，鑲嵌狀，半自形，有塵狀包體。厚15 m。

2.2 奧陶系

根據(jù)國際通用的奧陶紀(jì)三分方法[5-6]，本區(qū)奧陶系地層自下而上包括：下統(tǒng)三山子組y段冶里組（特馬豆克階）O1、三山子組l段亮甲山組（特馬豆克階-弗洛階）O1、中-下統(tǒng)馬家溝組（弗洛階-達(dá)瑞威爾階）O1-2，上統(tǒng)缺失。

2.2.1 三山子組y段冶里組O1

該組自下而上分為3段，巖性以粉晶、細(xì)晶白云巖為主，少量中晶白云巖，總厚度30 m。巖層具體情況為：

（1）薄層灰黃色細(xì)晶白云巖、薄層灰色礫屑細(xì)晶白云巖和灰色殘余鮞粒中晶白云巖互層，細(xì)晶巖中白云石200～300 μm，有霧心亮邊，自形，少量粉晶；礫屑細(xì)晶白云巖中有兩期白云石化，第一期白云石150～300 μm，第二期白云石250～400 μm；殘余鮞粒中晶白云巖中白云石500～1 300 μm，含少量礫屑，多是鮞粒被白云石化。厚10 m。

（2）灰黃色礫屑細(xì)晶白云巖與薄層灰黃色粉晶白云巖互層，細(xì)晶白云巖中礫屑有兩期白云石化，第一期白云石200～300 μm，第二期300～500 μm；粉晶白云巖中白云石150～300 μm，半自形，鑲嵌狀，塵狀包體較多，局部細(xì)晶斑塊。厚10 m。

（3）灰黃色薄層細(xì)晶白云巖與灰白色礫屑細(xì)晶白云巖，細(xì)晶白云巖中白云石100～300 μm，自形、半自形、他形，有塵狀包體和霧心亮邊；礫屑細(xì)晶白云巖中白云石只有一期白云石化，白云石200～300 μm，有霧心亮邊。厚10 m。

2.2.2 三山子組l段亮甲山組O1

該組自下而上分為4段，巖性以細(xì)晶白云巖為主，少量粉晶、中晶白云巖，具礫屑結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)條帶，總厚度78 m。巖層具體情況為：

（1）下部灰白色含方解石細(xì)晶白云巖，白云石150～500 μm，方解石在溶洞中包裹環(huán)帶狀白云石，白云石可見他形晶，有塵狀包體；中部灰白色細(xì)晶白云巖為主夾2層灰白色礫屑細(xì)晶白云巖，細(xì)晶白云巖中白云石200～500 μm，半自形，鑲嵌狀，有塵狀包體；礫屑細(xì)晶白云巖中礫屑被溶解成溶洞，存在兩期白云石化，第一期白云石100～300 μm，第二期200～500 μm；上部薄層灰黃色、灰白色細(xì)晶白云巖，白云石100～300 μm，自形-半自形，鑲嵌狀，見塵狀包體。厚30 m。

（2）下部薄層灰白色含泥質(zhì)條帶礫屑細(xì)-中晶白云巖，含泥質(zhì)條帶和礫屑，溶洞中有石膏，溶解后部分殘留，部分被方解石化；中部灰色細(xì)-粉晶白云巖，粉晶50～100 μm，細(xì)晶100～250 μm，自形，含少量泥質(zhì)；上部灰黃色細(xì)晶白云巖與灰黃色礫屑細(xì)晶白云巖互層，細(xì)晶白云巖中白云石半自形-他形，有塵狀包體；礫屑細(xì)晶白云巖有兩期白云石化，第一期白云石150～200 μm，第二期200～500 μm。厚20 m。

（3）下部灰黃色細(xì)晶白云巖與薄層灰黃色泥質(zhì)細(xì)-粉晶白云巖互層，細(xì)晶白云巖中白云石自形-半自形，鑲嵌狀，有塵狀包體，條帶不均勻分布；泥質(zhì)細(xì)-粉晶白云巖中白云石多自形；中部灰白色細(xì)晶白云巖，白云石部分有霧心亮邊；上部薄層灰白色礫屑細(xì)晶白云巖與灰白色細(xì)晶白云巖互層，礫屑細(xì)晶白云巖邊界不清楚，白云石呈鑲嵌狀，半自形-他形晶，300～600 μm；細(xì)晶白云巖白云石200～250 μm，半自形-他形，有塵狀包體。厚21 m。

（4）下部灰色含石膏結(jié)核粉晶白云巖，粉晶50～100 μm，鑲嵌狀，他形晶，石膏呈透鏡狀團(tuán)塊占5%；上部灰色細(xì)-中晶白云巖，白云石400～500 μm，自形-半自形，有塵狀包體。厚7 m。

2.2.3 馬家溝組O1-2

該組自下而上分為6段，總厚度157 m。巖層具體情況為：

（1）馬家溝組1段：下部薄層灰白色細(xì)-中晶白云巖與薄層灰色細(xì)-粉晶白云巖互層，白云石他形，鑲嵌狀，粉晶白云巖為條紋狀，殘留石膏假象；中部薄層灰黑色含石膏假晶泥晶灰?guī)r與灰黑色薄層白云質(zhì)微晶灰?guī)r互層，泥晶灰?guī)r含石膏13%，微晶灰?guī)r含白云石30%；上部薄層灰黑色、灰白色含白云石泥晶灰?guī)r、含鐵方解石微晶白云巖，泥晶灰?guī)r含白云石10～15%，微晶白云巖含鐵方解石15%。厚27 m。

（2）馬家溝組2段：下部灰色、灰黑色含白云石、石膏假晶泥晶灰?guī)r，白云石8～15%，石膏12%；中部灰白色微晶灰?guī)r，含白云石8%，有窗格孔構(gòu)造；上部灰色、灰黑色含生物屑、含白云石、石膏假晶泥晶灰?guī)r，生物屑見海百合、軟體動物、有孔蟲、藻類、腕足，占15～30%，白云石8～10%，石膏占10%。厚38 m。

（3）馬家溝組3段：下部灰色含生物屑白云質(zhì)泥晶灰?guī)r與灰白色白云質(zhì)泥晶灰?guī)r，生物屑見藻類、軟體動物和海百合，占15%，白云石分布不均勻，局部集中占25～30%；中部薄層灰白色含生物屑白云質(zhì)泥晶灰?guī)r，生物屑見藻類、有孔蟲、腕足、海百合占10%，白云石占25%；上部薄層灰白色泥晶白云巖，石膏假晶占8%。厚22 m。

（4）馬家溝組4段：下部薄層-中層灰色、灰黑色含石膏假晶、含生物屑泥晶灰?guī)r，石膏假晶占8～15%，生物屑以軟體動物、藻類和有孔蟲為主占8%；中部灰白色含白云石泥晶灰?guī)r，白云石占8%；上部灰色、灰白色、灰黑色薄層-中層含生物屑、含白云石泥晶灰?guī)r，生物屑見有孔蟲、海百合、腕足、海綿骨針，占18%，白云石2～8%。厚43 m。

（5）馬家溝組5段：下部灰白色泥質(zhì)微晶白云巖，白云石10～20 μm；中部灰黑色、灰白色含生物屑、含白云石、礫屑泥晶、微晶灰?guī)r，生物屑見海百合、藻類和有孔蟲占8～12%，白云石占8～10%，礫屑占20%，見窗格孔構(gòu)造；微晶方解石10～20 μm；上部灰黑色、灰白色微晶、細(xì)-粉晶白云巖，微晶白云巖20～50 μm，兩期白云石化，早期微晶白云石化，后期重結(jié)晶；粉晶50～100 μm，半自形-自形。厚18 m。

（6）馬家溝組6段：下部灰黃色粉晶灰?guī)r，粉晶20～50 μm；中部灰色細(xì)晶灰?guī)r，細(xì)晶方解石200～1 100 μm，重結(jié)晶，方解石交代白云石，見白云石的解理和殘余的菱形晶體；上部灰色微晶、泥晶灰?guī)r與砂屑亮晶灰?guī)r，砂屑見滲流粉砂結(jié)構(gòu)。厚9 m。

3 結(jié)論

在實測野外地質(zhì)剖面的基礎(chǔ)上，對鄂爾多斯盆地東緣河?xùn)|煤田離柳礦區(qū)離石-中陽向斜寒武-奧陶系進(jìn)行了詳細(xì)的沉積地層學(xué)研究。通過系統(tǒng)的野外和室內(nèi)工作，本文采用新的寒武系四分、奧陶系三分的地層劃分方法，對研究區(qū)寒武-奧陶系地層進(jìn)行了新的系統(tǒng)劃分。本區(qū)寒武系地層紐芬蘭統(tǒng)缺失，出露的地層自下而上依次為：霍山組∈2、饅頭組∈2-3、張夏組∈3、崮山組∈3、三山子組c段（炒米店組）∈4，共26層，厚122 m；奧陶系包括下統(tǒng)三山子組y段冶里組O1、三山子組l段亮甲山組O1、中-下統(tǒng)馬家溝組O1-2，上統(tǒng)缺失，共56層，厚度超過387 m。通過研究，進(jìn)一步劃分對比鄂爾多斯盆地東緣寒武-奧陶系沉積體系，為研究區(qū)碳酸鹽巖天然氣儲層及奧灰水的探尋提供了重要基礎(chǔ)。研究區(qū)生物地層學(xué)對比標(biāo)志的佐證研究有待進(jìn)一步開展。

致謝：在野外工作中得到李根威、柳晶老師及王志芳、李鵬飛、白浩、高恒亮同學(xué)的幫助，在此一并感謝。

[1]李斌.鄂爾多斯盆地下古生界層序地層及巖相古地理研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2009.

[2]Wei Chongtao,Qin Yong,Wang G X Geoff,et al.Numerical simulation of coalbed methane generation,dissipation and retention in SE edge of Ordos Basin,China[J].International Journal of Coal Geology,2010,82:147-159.

[3]黃建中.離柳礦區(qū)瓦斯賦存規(guī)律及影響因素分析[J].山西建筑，2012，38(34)：78-80.

[4]陳旭.中國海相地層巖石地層單元對比表（暫行方案）及簡要說明[R].中國科學(xué)院南京古生物研究所,2007.

[5]山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局.山西省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2008.

[6]王鴻楨，李廣岑.國際地層時代對比表[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.

[7]項禮文.中國的寒武系，中國地層（4）[M].北京：地質(zhì)出版社，1981.

〔責(zé)任編輯 王東〕

Stratigraphy Characteristics of the Cambrian-Ordovian in Liliu District,Hedong Coalfield

GUO Rong-hua1,SONG Yao-bin1,*,HUANG Zhi-cheng2,ZHANG Ying-ying1,XUE Shu-ping1
（1.Department of Mining Engineering,Lvliang University,Lvliang Shanxi,033001;2.School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing Jiangsu,210093)

The research area locates in the Hedong Coalfield of East Ordos basin,the occurrence of Cambrian stratigraphy in?clude the Huoshan Formation∈2,Mantou Formation∈2-3,Zhangxia Formation∈3,Gushan Rormation∈3and Chaomidian Formation∈4,the lower Cambrian is missing;while the Ordovician stratigraphy contain the Lower Yeli FormationO1,the Lower Liangjiashan FormationO1and the Middle-Lower Majiagou FormationO1-2,lack of the Upper Ordovician,we explore the detailed stratigraphy research in Sucun-Chanfang section from Cambrian to Ordovician by using field reconnaissance and the new stratigraphic classification method.

liliu district;cambrian;ordovician;stratigraphy

P613

A

1674-0874(2015)03-0067-05

2015-02-12

呂梁市科技創(chuàng)新項目[GY-2012074-1]；呂梁學(xué)院校內(nèi)自然科學(xué)基金項目[XNZR2013002]

郭榮華（1988-），女，河南安陽人，碩士，助教，研究方向：沉積巖石學(xué)；*宋要斌，男，副教授，通信作者。