沁水盆地中北部石炭–二疊紀(jì)煤系構(gòu)造演化特征

林中月，劉 亢，魏迎春

沁水盆地中北部石炭–二疊紀(jì)煤系構(gòu)造演化特征

林中月1,2，劉 亢2,3，魏迎春3

(1. 中國煤炭地質(zhì)總局，北京 100038；2. 中國煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039；3. 中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083)

沁水盆地煤及煤層氣開發(fā)主要集中在盆地兩翼及南部轉(zhuǎn)折端，而對盆地中北部煤系能源礦產(chǎn)及構(gòu)造演化問題略顯不足。通過還原聚煤期古構(gòu)造和沉積環(huán)境，結(jié)合構(gòu)造應(yīng)力場和沉降史恢復(fù)等手段，綜合分析沁水盆地中北部晚古生代煤系形成過程及多期構(gòu)造運動對煤系礦產(chǎn)賦存的影響。認(rèn)為：研究區(qū)石炭–二疊聚煤期以北東向沉積坳陷控制了現(xiàn)今盆地構(gòu)造格局，整體沉積環(huán)境由海陸過渡相向陸相過渡；印支期，盆地接受快速沉降，在深成變質(zhì)作用下，形成煤系氣；燕山期，盆地遭到擠壓破壞，北東向主體向斜形成，煤系抬升，同時受巖漿熱作用，煤化程度提高，向斜兩翼煤及煤系氣遭到剝蝕和散逸；喜馬拉雅期，盆地遭拉張作用疊加破壞，西北部發(fā)育大型裂陷和大量正斷層，煤系氣發(fā)生部分逸散，主要富集在研究區(qū)中東部。

煤系氣；構(gòu)造演化；沉積坳陷；印支期；燕山期；喜馬拉雅期；沁水盆地中北部

我國煤炭行業(yè)發(fā)展須遵循“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針，走與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色煤炭發(fā)展方向。綠色煤炭的方向之一，即由“煤炭礦產(chǎn)”發(fā)展為“煤系礦產(chǎn)”——包括煤系氣、鈾、油頁巖等能源礦產(chǎn)；煤系高嶺土、隱晶質(zhì)石墨等非金屬礦產(chǎn)；鎵、鍺、鋰、稀土等金屬礦產(chǎn)。其中，對煤系氣的共同開采可提高煤系氣資源開發(fā)與利用率，實現(xiàn)合采首先需要研究其不同相態(tài)、不同巖性儲層的煤系[1-4]。沁水盆地蘊藏豐富的煤炭、煤層氣、頁巖氣、致密氣等煤系礦產(chǎn)資源，2017年8月，在沁水盆地中北部武鄉(xiāng)—榆社區(qū)塊，勘探預(yù)測頁巖氣、煤層氣資源總量5 455.51億m3，其中頁巖氣資源總量3 040.95億m3，為超大型氣田[5-6]。前人對盆地內(nèi)煤層氣、頁巖氣、致密氣的構(gòu)造演化地質(zhì)分別開展了研究，但少有學(xué)者將煤系視為整體，從構(gòu)造演化過程探討其對煤系礦產(chǎn)賦存的影響及煤系礦產(chǎn)的連續(xù)性與聚集潛力。因此，針對沁水盆地煤系構(gòu)造演化過程展開討論，對研究盆內(nèi)煤系礦產(chǎn)共生聯(lián)采具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

沁水盆地煤系礦產(chǎn)勘探與開發(fā)受構(gòu)造作用控制，不同規(guī)模尺度的擠壓推覆、拉張伸展構(gòu)造組合樣式在盆地內(nèi)廣泛發(fā)育[7-8]，目前，煤及煤層氣勘探開發(fā)主要集中在盆地主體向斜兩翼及南部轉(zhuǎn)折端淺部地區(qū)，本文以沁水盆地中北部為例，在結(jié)合前人對沁水盆地構(gòu)造格局認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用野外調(diào)查、二維地震、鉆探、煤礦揭露等數(shù)據(jù)，通過聚煤古構(gòu)造和沉積環(huán)境恢復(fù)、構(gòu)造應(yīng)力場恢復(fù)、沉降史分析、綜合解釋等手段，分析晚古生代含煤地層的形成過程及多期構(gòu)造運動對煤系能源礦產(chǎn)賦存的影響，探討沁水盆地中北部構(gòu)造演化歷史。本文所述煤系能源礦產(chǎn)指石炭–二疊紀(jì)煤炭及該時代地層作為烴源巖或儲層的煤層氣、頁巖氣、致密氣資源。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)為沁水盆地中北部，北為五臺山隆起，西南為霍山隆起，東為太行山隆起，南部為沁水盆地腹地，區(qū)內(nèi)主要控制性構(gòu)造除沁水復(fù)向斜本身外，包括東部的晉獲斷裂帶和西部的晉中裂陷盆地(圖1)。晉獲斷裂表現(xiàn)為擠壓性質(zhì)，斷裂逆沖將晚古生代及更老的地層推至地表遭到剝蝕。晉中裂陷盆地作為汾渭裂陷帶的一部分控制了研究區(qū)西部構(gòu)造格局，表現(xiàn)為疊瓦狀鏟式正斷層，尺度達(dá)到地殼底部，晚古生代煤系被巨厚新生代沉積物所覆蓋，晉中裂陷兩側(cè)拉張作用形成的塹壘形式正斷層組合在西山向斜和沁水向斜西翼北部密集分布，控制了煤及煤系氣資源的賦存。

圖1 沁水盆地中北部構(gòu)造綱要

研究區(qū)及周緣賦存的地層有太古界，元古界，古生界的寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生代三疊系及新生代新近系、第四系。缺失奧陶系上統(tǒng)、志留系、泥盆系、石炭系下統(tǒng)、侏羅系、白堊系。盆地中部出露主要為三疊系和新生界地層，其中在部分塹壘結(jié)構(gòu)中保留有少量侏羅紀(jì)地層，向斜東西兩翼有石炭–二疊系含煤地層出露。沁水盆地石炭–二疊系是在奧陶系古風(fēng)化殼之上發(fā)育的一套海陸交互相至濱海瀉湖沼澤相含煤建造，在其中的本溪組、太原組、山西組和下石盒子組底部發(fā)育大量暗色泥頁巖、砂質(zhì)泥巖和煤層，是煤與煤系氣資源賦存的主要層位[9-12]，含煤地層總厚度186.5 m，其中太原組平均厚度為70.0 m，煤層厚度平均6.36 m，山西組平均厚度52.3 m，煤層厚度平均4.3 m。

2 聚煤期古地理古構(gòu)造環(huán)境

對研究區(qū)鉆孔、露頭、煤礦等48組地層數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計目標(biāo)地層厚度、礫巖厚度及層數(shù)、煤及炭質(zhì)泥巖厚度、砂巖厚度及比例、灰?guī)r厚度及比例、泥巖厚度及比例等?；謴?fù)研究區(qū)該地層沉積時代的隆起、凹陷和盆地輪廓，以及物源方向、海河湖等沉積相分布等聚煤期古地理和古構(gòu)造特征。

2.1 煤系礦產(chǎn)沉積基底特征

本區(qū)基底為太古界及元古界的變質(zhì)巖，根據(jù)磁場異常分析，本區(qū)存在3個異常構(gòu)造帶，反應(yīng)出前寒武構(gòu)造格局為：北部離石–太原–陽泉異常帶，是沁水古基底與北部阜平穩(wěn)定基底的構(gòu)造過渡帶；東側(cè)為左權(quán)–長治古裂陷異常帶；西南方為中條古構(gòu)造異常帶，中間為沁水古陸基底。在加里東階段，整個華北不存在加里東褶皺，早古生代地層沉積具有明顯的繼承性，中奧陶世之后華北地層整體抬升，經(jīng)過100 Ma的風(fēng)化夷平，形成相對穩(wěn)定的盆內(nèi)構(gòu)造，為晚古生代大規(guī)模的煤炭聚集提供極好的環(huán)境[13-14]。

2.2 本溪期古構(gòu)造古地理格局

晚石炭世本溪期，沁水盆地構(gòu)造格局以陽泉—榆次一帶NE向沉積坳陷為主，海侵從東北部順該坳陷進(jìn)入盆地，該時期沉積地層最大厚度61 m，是盆地和周邊地區(qū)的最大沉積厚度，同時南部長治—晉城一帶地層變薄，存在NNE向的隆起構(gòu)造。該時期的沉積環(huán)境以東北部的碳酸鹽陸棚相向西南潟湖和潮坪相逐漸過渡為特征，有利于煤及炭質(zhì)泥巖的發(fā)育，但沉積時間短，不利于大規(guī)模聚煤作用發(fā)生。本溪期的NE向構(gòu)造沉積環(huán)境奠定了該地區(qū)晚古生代古構(gòu)造形跡以NE向分布格局的基礎(chǔ)(圖2a)。

2.3 太原期古構(gòu)造古地理格局

太原期古構(gòu)造格局繼承了本溪期，地勢北高南低，以NE向坳陷為主，沉積中心為陽泉–左權(quán)–霍州一帶，最大厚度138.5 m，即現(xiàn)今沁水盆地中部及北部一帶，反映沉積盆地有向南遷移的趨勢，研究區(qū)總體隆起與坳陷幅度很小，沉積環(huán)境以碳酸鹽陸棚、潟湖、潮坪、三角洲平原為主，整個區(qū)域處于下降沉積的過程，有利于聚煤作用的發(fā)生。同時，由于北部陰山古隆起的幅度和范圍不斷擴(kuò)大并向南推進(jìn)，陸相沉積環(huán)境開始向南過渡，沁水盆地以北忻州–朔州–大同一線逐漸過渡為三角洲與河流相沉積環(huán)境，由海相向陸相沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變的區(qū)域構(gòu)造條件已逐步形成(圖2b)。

圖2 沁水盆地北部晚石炭世—早二疊世聚煤古構(gòu)造地理環(huán)境

2.4 山西期古構(gòu)造古地理格局

早二疊世山西期盆地以北的陰山古陸持續(xù)隆起，并繼續(xù)向南推進(jìn)，陸相沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。研究區(qū)及周邊存在太原—祁縣、左權(quán)—長治兩處NE向沉積坳陷和臨汾—霍州NE向隆起，地層厚度為40~60 m，厚度差已沒有前兩期明顯，沉積相以潟湖、潮坪、三角洲前緣、三角洲平原為主，是北東向構(gòu)造格局下相對穩(wěn)定的聚煤沉積環(huán)境(圖2c)。

早二疊世末海水全部退出，結(jié)束了海陸交互沉積，僅在下石盒子組底部發(fā)育煤線，進(jìn)入中二疊世，開始了純陸相沉積，聚煤作用也由此而告終。

3 古構(gòu)造應(yīng)力場分析

研究區(qū)內(nèi)各時代地層中節(jié)理廣泛發(fā)育，且多以共軛剪節(jié)理形式出現(xiàn)，甚至同一觀測點出現(xiàn)多組節(jié)理共存、相互切割的現(xiàn)象。根據(jù)區(qū)內(nèi)小構(gòu)造發(fā)育的特征，通過野外構(gòu)造數(shù)據(jù)采集，確定了以共軛剪節(jié)理統(tǒng)計為主，縱彎小褶皺、小斷層分析為輔的方法模擬古構(gòu)造應(yīng)力場。共完成46組共軛剪節(jié)理的應(yīng)力狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，8個地區(qū)的縱彎小褶皺、斷層分析，可將研究區(qū)自中生代以來所經(jīng)歷的古構(gòu)造應(yīng)力場分為3個期次。

第一期構(gòu)造應(yīng)力場在本區(qū)內(nèi)最為發(fā)育，主壓應(yīng)力為SEE—NWW向，統(tǒng)計平均值為120°∠10°，發(fā)生于燕山期的中晚期(圖3a)。在本期NWW—SEE向的擠壓應(yīng)力下，沁水坳陷形成NNE向緩和開闊的沁水復(fù)向斜，局部地區(qū)褶皺較緊閉。研究區(qū)東側(cè)的晉獲斷裂帶在燕山期活化，由西向東逆沖變形，使研究區(qū)東部地層翹起，遭受強(qiáng)烈的抬升剝蝕。該期應(yīng)力場造成沁水盆地中北部石炭–二疊煤系形成以來最明顯的一次構(gòu)造擠壓變形，形成NNE向壓性構(gòu)造和NW向、NEE向共軛剪切構(gòu)造，由此奠定了研究區(qū)構(gòu)造的基本格架。

第二期最大擠壓應(yīng)力方向為NNE—SSW向，統(tǒng)計平均方位28°∠7°，發(fā)生于新生代早期(圖3b)。在NNE—SSW向擠壓應(yīng)力作用下，沿最小應(yīng)力方向發(fā)生應(yīng)力松弛，導(dǎo)致清交斷層等新生代正斷層的產(chǎn)生，形成晉中裂陷的雛形。該期應(yīng)力場對研究區(qū)的影響沒有第一期構(gòu)造應(yīng)力場強(qiáng)烈，但擠壓應(yīng)力作用使研究區(qū)繼燕山期后持續(xù)抬升遭受剝蝕，普遍缺失白堊系、古近系。

圖3 沁水盆地中北部古構(gòu)造應(yīng)力場最大主壓應(yīng)力軸跡線

第三期應(yīng)力場主要以NNW—SSE向伸展作用為主，并輔以NEE—SWW向的擠壓，最大擠壓應(yīng)力平均方位為73°∠11°，發(fā)生于喜馬拉雅期(圖3c)。在此之前，沁水盆地中北部與整個山西斷塊一起處于隆升遭受剝蝕的狀態(tài)。中新世至上新世，由于受西太平洋板塊俯沖、中國西南部印度板塊和歐亞板塊碰撞作用的共同影響，形成了山西地塹系。研究區(qū)西北部的晉中裂陷形成于此次拉張應(yīng)力，導(dǎo)致研究區(qū)西北部NE—NEE向的高角度正斷層密集發(fā)育，形成了研究區(qū)現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

4 沉降史分析

在研究區(qū)選取12個鉆孔數(shù)據(jù)，采用回剝分析法，劃分5個地區(qū)進(jìn)行沉降史模擬研究，恢復(fù)盆地中北部沉降過程(圖4)。地層年齡依據(jù)2015年發(fā)布的國際年代地層表。因晚古生代以來本區(qū)古水深變化較小，未在模擬中計算。剝蝕量的恢復(fù)采用區(qū)域地質(zhì)綜合分析法，根據(jù)本區(qū)地層殘余厚度及地表出露情況，結(jié)合鄰區(qū)地層厚度進(jìn)行分析，估算被剝蝕的地層厚度。

①段 晚石炭世—中二疊世，曲線下降，斜率較小。研究區(qū)沉降速率緩慢，沉降量不斷加大，本溪組、太原組、山西組煤系發(fā)育并被沉降埋藏。

圖4 沁水盆地中北部沉降曲線綜合模式

②段 晚二疊世—早三疊世，曲線下降，斜率較大。本區(qū)受印支運動影響不大，以快速、大幅度繼承性沉降為主，煤系埋深不斷增加。

③段 中三疊世至晚三疊世，曲線下降。中三疊世開始，沁水坳陷東部逐漸抬起，西部緩慢沉降。晚三疊世沉降速率減緩，為燕山運動做準(zhǔn)備。

④段 侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)，曲線上升。在燕山運動SEE—NWW向強(qiáng)烈的擠壓下，研究區(qū)全面隆起遭受剝蝕，改造了煤系賦存狀況。東部地層抬升剝蝕幅度大于1 000 m，普遍缺失侏羅系、白堊系，僅在本區(qū)西北部有少量中侏羅統(tǒng)出露。

⑤段 新生代，曲線上升。受NNE—SSW向擠壓應(yīng)力作用，研究區(qū)繼燕山期后仍處于隆升剝蝕狀態(tài)，表現(xiàn)為多旋回的抬升改造，普遍缺失白堊系和古近系。

⑥段 新近紀(jì)，曲線下降。喜馬拉雅運動NNW—SSE向拉張使研究區(qū)轉(zhuǎn)為沉降狀態(tài)，完成了沁水盆地中北部現(xiàn)今構(gòu)造格局。受西北部晉中裂陷的影響，研究區(qū)西北部沉降量大，覆蓋了較厚的第四系。

5 聚煤期后盆地構(gòu)造演化模式

5.1 晚古生代煤系氣賦存階段

海西期，整個華北開始接受沉積，晚石炭世—早二疊世，本區(qū)在海水進(jìn)退過程中形成了太原組和山西組。印支運動期間，中國的南北板塊進(jìn)行拼接，研究區(qū)遭受南北向弱擠壓，但在研究區(qū)內(nèi)部含煤地層?xùn)|西向構(gòu)造痕跡較少，研究區(qū)繼承性沉降，早期以快速、大幅度沉降為特點，沉降速率平均達(dá)115 m/Ma。晚期，沉降速率降至18 m/Ma，但總沉降量近3 000 m，使煤系埋深不斷增加，隨著壓力和溫度的提高，煤的變質(zhì)程度增加，同時也為煤系氣形成提供了必要條件。

5.2 中生代構(gòu)造成盆階段

燕山運動早期，構(gòu)造運動強(qiáng)度相對較弱，盆地內(nèi)部水平擠壓和垂向抬升幅度小，向斜核部仍沉積了部分侏羅紀(jì)地層，所以該時期研究區(qū)為中心接受沉積，兩側(cè)隆升剝蝕的狀態(tài)，剝蝕由盆地兩側(cè)向中心遞減。由于基底在水平上的不均一性，燕山運動造成的NWW—SEE向擠壓在沁水盆地以復(fù)式向斜表現(xiàn)，在沁水盆地西北部發(fā)育次級向斜，軸部中心在清徐—交城以西一帶，向斜的一部分為現(xiàn)今西山向斜的雛形(圖5a)，剖面位置如圖1所示。

燕山運動后期，構(gòu)造活動劇烈，地層垂向變動強(qiáng)度增大，全區(qū)整體處于隆起抬升狀態(tài)，普遍缺失J3—K的地層[15]。盆地東側(cè)太行山強(qiáng)烈隆起，在盆地東翼逆沖性質(zhì)的晉獲斷裂將元古代地層推至古生代之上，受其影響，武鄉(xiāng)南、榆社東南地區(qū)抬升速度和剝蝕量都大于其他地區(qū)。同時，西北部祁縣一帶巖漿巖活動劇烈，并在狐偃山噴出地表，西山次級向斜抬升幅度大于沁水盆地主體部分，并在清徐東一帶含煤地層被抬升至地表遭到剝蝕，沁水盆地構(gòu)造形態(tài)基本形成(圖5b)。

SEE—NWW向的擠壓應(yīng)力在華北中部地區(qū)普遍存在，是晚古生代煤系形成以來所經(jīng)歷的最明顯的一次構(gòu)造擠壓變形。首先，本期次全區(qū)剝蝕幅度平均800 m，東部超過1 000 m，導(dǎo)致煤系抬升埋藏變淺，煤的深成變質(zhì)環(huán)境發(fā)生了變化，同時由于巖漿活動作用，全區(qū)大部分煤系疊加了區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用，有機(jī)質(zhì)熱演化程度提高，煤級達(dá)到貧煤、無煙煤；另外，向斜兩翼的構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)改變了煤系的構(gòu)造賦存狀態(tài)，導(dǎo)致煤系被抬升剝蝕，煤系氣從露頭和斷裂處散逸。

5.3 新生代疊加破壞階段

新生代早期，區(qū)域應(yīng)力場以NNE—SSW向擠壓為主，在沁水盆地西北側(cè)體現(xiàn)為NWW—SEE向拉張環(huán)境，發(fā)育大量正斷層，西山向斜與沁水主向斜仍為一體相連，整個沁水盆地處于抬升狀態(tài)，該期地層無沉積，侏羅紀(jì)地層幾乎完全剝蝕[16-17]，僅在西北側(cè)部分塹壘結(jié)構(gòu)中殘留(圖5c)。

圖5 聚煤期后沁水盆構(gòu)造演化過程示意

喜馬拉雅運動在印度板塊對歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞的背景環(huán)境下，NEE—SWW向的強(qiáng)擠壓在華北地區(qū)表現(xiàn)為NNW—SSE向拉張，形成斜貫整個華北的汾渭地塹系。研究區(qū)內(nèi)，SW向擠壓與北向阻撓的疊加，南北向表現(xiàn)為順時針的剪切作用，東西向表現(xiàn)為拉張。在清徐—交城一帶拉張作用最為強(qiáng)烈，并沿早期發(fā)育的正斷層繼續(xù)形成規(guī)模尺度巨大的犁狀正斷層組合，地塹內(nèi)快速沉積巨厚N—Q地層，形成晉中新裂陷盆地。此時，西山向斜從沁水盆地主向斜分割出去，沁水盆地北部的現(xiàn)今構(gòu)造格局形成(圖5d)。本階段是對沁水盆地的構(gòu)造疊加破壞階段，大部分煤系繼續(xù)抬升，裂陷盆地內(nèi)則被巨厚新生代地層覆蓋，同時西北部地區(qū)發(fā)育的大量正斷層破壞了煤系氣的賦存條件，煤系氣有利聚集區(qū)轉(zhuǎn)移至沁縣—武鄉(xiāng)—榆社一帶。

6 結(jié)論

a.沁水盆地中北部石炭–二疊紀(jì)聚煤期以NE向沉積坳陷為主的古構(gòu)造環(huán)境奠定了現(xiàn)今構(gòu)造格局基礎(chǔ)。其中，本溪期在祁縣–榆次–陽泉一帶、太原期在武鄉(xiāng)–左權(quán)一帶、山西期在祁縣–太原和長治–左權(quán)一帶發(fā)育沉積坳陷，整體沉積環(huán)境由海陸過渡相向陸相過渡。

b. 印支運動期間，盆地接受沉降，煤系受構(gòu)造運動破壞較小，在深成變質(zhì)作用下煤變質(zhì)程度提高，煤系氣資源生成并賦存于煤系中。

c.燕山運動期間，盆地遭到SEE—NWW向擠壓破壞，NE向向斜形成，煤系抬升，同時受到巖漿熱接觸作用，煤化程度提高，向斜兩翼煤及煤系氣資源遭到剝蝕或散逸。

d.喜馬拉雅運動期間，盆地遭到疊加破壞，NWW—SEE向拉張作用由東向西增強(qiáng)，盆地西北部發(fā)育大型裂陷盆地和大量正斷層，煤系氣資源主要在研究區(qū)中東部聚集。

e.沁縣–武鄉(xiāng)–榆社一帶在石炭–二疊紀(jì)聚煤期泥頁巖廣泛發(fā)育，泥頁巖累計厚度大，全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定；在印支期該區(qū)沉降埋深加大，煤變質(zhì)程度高，形成煤系氣；在燕山期、喜馬拉雅期該區(qū)遭受擠壓拉伸破壞影響較小，是煤系氣資源的有利區(qū)。

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[1] 曹代勇，魏迎春，寧樹正. 綠色煤炭基礎(chǔ)地質(zhì)工作框架芻議[J].煤田地質(zhì)與勘探，2018，46(3)：1–5. CAO Daiyong，WEI Yingchun，NING Shuzheng. The framework of basic geological works for green coal[J]. Coal Geology & Exploration，2018，46(3)：1–5.

[2] 秦勇，吳建光，申建，等. 煤系氣合采地質(zhì)技術(shù)前緣性探索[J].煤炭學(xué)報，2018，43(6)：1504–1516. QIN Yong，WU Jianguang，SHEN Jian，et al. Frontier research of geological technology for coal measure gas joint-mining[J]. Journal of China Coal Society，2018，43(6)：1504–1516.

[3] 魏迎春，曹代勇，寧樹正，等. 鄂爾多斯盆地煤系礦產(chǎn)資源賦存規(guī)律研究進(jìn)展[J]. 中國煤炭地質(zhì)，2018，30(6)：14–20. WEI Yingchun，CAO Daiyong，NING Shuzheng，et al. Research progress of coal measures mineral resource hosting patterns in Ordos basin[J]. Coal Geology of China，2018，30(6)：14–20.

[4] 秦國紅，曹代勇，魏迎春，等. 基于綜合勘查的煤系礦產(chǎn)資源組合類型研究[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2018，46(5)：97–101. QIN Guohong，CAO Daiyong，WEI Yingchun，et al. Combination relationship of mineral resources in coal measures for comprehensive exploration[J]. Coal Geology & Exploration，2018，46(5)：97–101.

[5] 李俊，張定宇，李大華，等. 沁水盆地煤系非常規(guī)天然氣共生聚集機(jī)制[J]. 煤炭學(xué)報，2018，43(6)：1533–1546. LI Jun，ZHANG Dingyu，LI Dahua，et al. Co-accumulating mechanisms of unconventional gas in the coal measure of the Qinshui basin[J]. Journal of China Coal Society，2018，43(6)：1533–1546.

[6] 田忠斌，董銀萍，王建青，等. 沁水盆地榆社—武鄉(xiāng)深部煤層地震相控反演及煤層氣甜點預(yù)測[J]. 煤炭學(xué)報，2018，43(6)：1605–1613.TIAN Zhongbin，DONG Yinping，WANG Jianqing，et al. Seismic facies controlled inversion and CBM sweet spot prediction in deep coal seam of Yushe-Wuxiang block in Qinshui basin[J]. Journal of China Coal Society，2018，43(6)：1605–1613.

[7] 曹代勇，郭愛軍，陳利敏，等. 煤田構(gòu)造演化新解：從成煤盆地到賦煤構(gòu)造單元[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2016，44(1)：1–8. CAO Daiyong，GUO Aijun，CHEN Limin，et al. New interpretation of coalfield tectonic evolution：From coal-forming basins to coal-bearing tectonic units[J]. Coal Geology & Exploration，2016，44(1)：1–8.

[8] 林中月. 華北賦煤區(qū)煤田構(gòu)造與構(gòu)造控煤作用研究[D]. 北京：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，2012. LIN Zhongyue. Coalfield structural and tectonic coal controlling of North China coal hosting area[D]. Beijing：China University of Mining and Technology(Beijing)，2012.

[9] 郗兆棟，唐書恒，李俊，等. 沁水盆地中東部海陸過渡相頁巖孔隙結(jié)構(gòu)及分形特征[J]. 天然氣地球科學(xué)，2017，28(3)：366–376. XI Zhaodong，TANG Shuheng，LI Jun，et al. Investigation of pore structure and fractal characteristics of marine-continental transitional shale in the east-central of Qinshui basin[J]. Natural Gas Geoscience，2017，28(3)：366–376.

[10] 陳晶，黃文輝，陳燕萍，等. 沁水盆地煤系地層頁巖儲層評價及其影響因素[J]. 煤炭學(xué)報，2017，42(增刊1)：215–224. CHEN Jing，HUANG Wenhui，CHEN Yanping，et al. Evaluation of shale reservoir and its influencing factors in coal-bearing strata of Qinshui basin[J]. Journal of China Coal Society，2017，42(S1)：215–224.

[11] 程鳴，傅雪海，張苗，等. 沁水盆地古縣區(qū)塊煤系“三氣”儲層覆壓孔滲實驗對比研究[J]. 天然氣地球科學(xué)，2018，29(8)：1163–1171. CHENG Ming，F(xiàn)U Xuehai，ZHANG Miao，et al. Comparative study on porosity and permeability in net confining stress of three natural gases in coal series reservoirs in Guxian County，Qinshui basin[J]. Natural Gas Geoscience，2018，29(8)：1163–1171.

[12] 張學(xué)敏，尹帥，史長林. 沁水盆地南部山西組致密砂巖裂縫發(fā)育特征及控制因素[J]. 海相油氣地質(zhì)，2018，23(3)：43–52. ZHANG Xuemin，YIN Shuai，SHI Changlin. Developmental characteristics and controlling factors of fractures in tight sandstone of Shanxi Formation，southern Qinshui basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology，2018，23(3)：43–52.

[13] 邵龍義，鄭明泉，侯海海，等.山西省石炭–二疊紀(jì)含煤巖系層序–古地理與聚煤特征[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46(2)：1–8. SHAO Longyi，ZHENG Mingquan，HOU Haihai，et al. Characteristics sequence-palaeogeography and coal accumulation of Permo-Carboniferous coal measures in Shanxi Province[J]. Coal Science and Technology，2018，46(2)：1–8.

[14] 邵龍義，王學(xué)天，魯靜，等. 再論中國含煤巖系沉積學(xué)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J]. 沉積學(xué)報，2017，35(5)：1016–1031. SHAO Longyi，WANG Xuetian，LU Jing，et al. A reappraisal on development and prospect of coal sedimentology in China[J]. Acta Sedimentologica Sinica，2017，35(5)：1016–1031.

[15] 劉亢，曹代勇，林中月，等. 沁水盆地中北部沉降史分析[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2013，41(2)：8–11. LIU Kang，CAO Daiyong，LIN Zhongyue，et al. Subsidence history of central-northern Qinshui basin[J]. Coal Geology & Exploration，2013，41(2)：8–11.

[16] 王瑩，張慶龍，朱文斌，等. 沁水盆地北端中生代構(gòu)造變形與構(gòu)造應(yīng)力場特征[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2014，42(1)：8–12. WANG Ying，ZHANG Qinglong，ZHU Wenbin，et al. Mesozoic structural deformation and tectonic stress field characteristics in the north of Qinshui basin[J]. Coal Geology & Exploration，2014，42(1)：8–12.

[17] 房璐，王碩，徐珂，等. 山西沁水盆地現(xiàn)今地應(yīng)力特征[J]. 斷塊油氣田，2018，25(4)：413–418. FANG Lu，WANG Shuo，XU Ke，et al. Characteristics of current in-situ stress of Qinshui basin[J]. Fault-Block Oil & Gas Field，2018，25(4)：413–418.

Characteristics of tectonic evolution of Carboniferous-Permian coal measures in the north-central Qinshui basin

LIN Zhongyue1,2, LIU Kang2,3, WEI Yingchun3

(1. China National Administration of Coal Geology, Beijing 100038, China; 2. General Prospecting Institute, China National Administration of Coal Geology, Beijing 100039, China; 3.College of Geoscience and Surveying Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 100083, China)

By restoring the paleo-tectonic and sedimentary environment of coal accumulation period, combining with the tectonic stress field and subsidence history, the formation process of Late Paleozoic coal measures in the North-central Qinshui basin and the influence of multi-stage tectonic movement on the occurrence of coal measures minerals were comprehensively analyzed. It is considered that during the C-P coal-accumulating period, the NE-trending sedimentary depression controlled the present tectonic framework of the basin. During Indosinian period, the basin underwent rapid subsidence and formed coal measures gas under the action of deep metamorphism. During Yanshanian period, the basin was destroyed by compression, the NE-trending main syncline formed, and the coal measures strata were uplifted. At the same time, due to magmatic heat, the degree of coalification increased, and the coal and coal measures gas on both sides of syncline were dissipated due to denudation. During Himalayan period, the basin was destroyed by the superimposition of tension. Large-scale rifts and a large number of normal faults developed in the northwest of the basin. Coal measures gas was partially evaporated and mainly enriched in the middle and eastern part of the study area.

coal series gas; tectonic evolution; sedimetary depression; Indosinian period; Yanshanian period; Himalayan period; the middle and the north of Qinshui basin

P618.11

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2020.02.014

1001-1986(2020)02-0085-07

2019-08-20；

2019-11-23

國家自然科學(xué)基金項目(41972174)

National Natural Science Foundation of China(41972174)

林中月，1982年生，男，內(nèi)蒙赤峰人，博士，高級工程師，從事煤田地質(zhì)科技工作.E-mail：linyue_1982@163.com

林中月，劉亢，魏迎春. 沁水盆地中北部石炭–二疊紀(jì)煤系構(gòu)造演化特征[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2020，48(2)：85–91.

LIN Zhongyue，LIU Kang，WEI Yingchun.Characteristics of tectonic evolution of Carboniferous-Permian coal measures in the north-central Qinshui basin[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(2)：85–91.

(責(zé)任編輯 范章群)