Question

地层及煤层

Answer 1

（一）地层

研究区地层见图1-1。各时代出露地层自下而上分述如下。

1.前寒武系

本区前寒武系包括太古宇和元古宇，是华北地台沉积的基底，厚度巨大。区内该套地层露头主要见于太岳山隆起区古县至洪山一带，呈北北东向长条状展布，在南部边缘和西部边缘也有零星出露。

2.下古生界

区内下古生界包括寒武系和奥陶系，与前寒武系呈不整合接触（局部为整合接触），发育程度不一，缺失志留系。

寒武系与上覆奥陶系之间为整合接触，露头主要分布于吕梁山地区，地层厚度为217～540m。寒武系下部以紫色泥页岩发育为特征，中上部以灰岩和白云岩为主。

奥陶系和华北地区相同，仅发育下统和中统，自下而上为下奥陶统的冶里组、亮甲山组、下马家沟组、上马家沟组和中奥陶统的峰峰组，地层厚度为509～670m，主要出露于吕梁山地区。下部主要为白云岩、含燧石白云岩，上部主要由灰岩、含蠕虫状和豹皮状白云质细条痕灰岩以及泥灰岩组成。

3.上古生界

本区上古生界由石炭系和二叠系组成，缺失泥盆系。

石炭系仅发育上统的本溪组和太原组，与下伏地层呈不整合接触，是一套海陆交互相的重要含煤地层。本溪组底部为山西式铁矿，下部是含铁铝土岩、铝土岩和铝土质页岩，夹1～2层铁矿，上部为页岩、碳质页岩夹煤线和1～2层灰岩，总厚度为10～30m。太原组连续沉积于本溪组之上，为一套海陆交互相沉积。主要岩性为砂岩、灰岩、泥岩、砂质泥岩、碳质页岩、铝土质页岩或粘土夹煤线、煤层，形成数次的海侵海退旋回结构，厚度约50～135m。其底界以K₁砂岩为分界标志，顶界位于K₇层位底部。

图1-1　研究区东部沁水盆地地层综合柱状图

二叠系在区内广泛出露，包括下统的山西组和下石盒子组以及上统的上石盒子组和石千峰组，总厚度为470～1065m。山西组自K₇砂岩底部至K₈砂岩底部，地层厚度为20～86m，岩性以砂岩、砂质泥岩和煤层为主。下石盒子组整合于山西组之上，从K₈砂岩底到K₁₀砂岩底，以黄绿、灰绿、杏黄砂岩和泥岩为主，顶部为紫色砂岩、泥岩，厚度差别较大，变化于60～160m之间，但沉积相序相似。上石盒子组包括K₁₀砂岩至K₁₄砂岩底之间的地层，以一套湖相和河流相沉积的砂岩为主，厚度为300～644m。石千峰组是二叠系顶部地层，为一套干旱气候条件下的开阔湖相沉积，岩性较简单，全区稳定，由紫红、砖红色泥岩夹黄绿色、紫红色砂岩、陆相泥灰岩和灰质泥岩组成，厚90～175m。

4.中生界

本区中生界仅见到三叠系和侏罗系，其中前者分布广泛，后者仅有零星赋存。

三叠系自下而上包括下三叠统的刘家沟组及和尚沟组、中三叠统的二马营组和铜川组以及上三叠系的延长组，最大厚度超过2300m（表1-1）。三叠系在区内出露不全，其顶部与侏罗系呈不整合接触，底界与二叠系整合接触。刘家沟组以砂岩为主，厚338～585m；和尚沟组以紫红色—砖红色砂质泥岩和泥岩为主，厚度为193～272m；二马营组由灰绿、黄绿、灰白色长石砂岩、砂质泥岩和泥岩组成，厚度为488～669m；铜川组由灰黄、浅灰红色长石砂岩及砂泥岩、页岩组成，厚度为414～634m；延长组由黄绿、灰绿、灰黄中厚层中细粒长石砂岩夹灰绿、黄绿、灰黑色砂岩泥岩组成，由于受到强烈的剥蚀，残余厚度变化较大，厚30～477m。

表1-1　山西南部部分地区三叠系厚度分布

据区调资料，区内尚有中侏罗统残存，不整合于三叠系之上，主要分布于临汾、古县、榆社等地。在临汾、古县一带发现中侏罗统云岗组出露（图1-2），在榆社一带见到中侏罗统天河组，其层位高于云岗组，岩性主要为黄绿色、紫红色砂岩和砂质泥岩，两组残留厚度大于750m。

图1-2　临汾贺家庄中侏罗统地层剖面图（据徐志斌等，1996）

5.新生界

本区新生界主要见有第三系上新统和第四系，分布于新生代断陷盆地、黄土丘陵地带和山间小盆地中，厚度不等；在大多数地区分布零星，仅在临汾盆地其厚度较大，达1500～2000m。

（二）煤层

太原组和山西组是本区的主要含煤地层，平均总厚度为146m，含煤10余层，煤层平均总厚度为10.43m，含煤系数为7.51%。

研究区东、西部煤层的发育特征有所差异，煤层编号亦有所不同。太原组主采煤层在东部的沁水盆地称为3号煤层，在西部的霍西煤田称为2号煤层；山西组主采煤层在东、西部分别为15号煤层和9～11号煤层。为叙述方便，本文采用中国矿业大学资源与环境学院煤层气研究中心的煤岩层对比成果（1996），将研究区太原组和山西组的主采煤层分别统称为上主煤层和下主煤层。

上主煤层厚1.0～7.0m，煤厚变化总趋势是东南部厚而向西北方向变薄。在东南部的晋城、阳城、潞安一带以及西北角的介休附近大于5m，在西北部的灵石、中部的古县和安泽、西南部的洪洞和临汾等地一般为1～2m，煤层顶板多为泥岩，少数为砂质泥岩、粉砂岩和细砂岩。

下主煤层厚1.0～6.8m，南北厚，中部薄，煤厚分带呈近东西向展布。煤层厚度在中带一般小于3m，在南、北带均在3m以上。煤层直接顶板在大部分地区为灰岩，在西北部及其它局部地区出现泥岩和砂岩分布区。

上、下主煤层在全区分布，其中煤层气预测资源量占研究区煤层气总资源量的85%，是本区煤层气勘探开发的主要目的煤层。