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

（成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059）

地層系統是地質學，特別是沉積學研究的基礎，開展地質學研究首先要明確研究區或者目的區的地層年代。很多學者對華北地區鄂爾多斯盆地上古生界地層的劃分提出過具體方案。石炭系分為3 個組，二疊系分為2 個組的劃分方案被長期使用[1]。但該方案與國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層面的意義。因此，根據國際地層劃分方案，結合地層古生物特征、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 區域地質背景

長期以來，鄂爾多斯盆地因其獨特的穩定性及含有大量的煤炭、石油、天然氣等礦產資源被地質工作者作為研究的重點。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的次級單元，如圖1所示，其構造演化主要受到興蒙海槽和秦祁海槽的構造活動的影響[3-4]。

2 地層劃分標志

通過野外剖面和巖心特征對比發現，鄂爾多斯盆地上古生界本溪、太原組及上下地層可根據如下幾個標志進行小層劃分[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，中煤組是識別北岔溝砂巖的重要輔助標志。

東大窯灰巖：主要以砂質泥巖和泥晶灰巖互層，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，是地層橫向對比的重要依據。

6#煤層：位于東大窯灰巖的下部，測井曲線特征為尖刀狀大井徑、高自然伽馬及聲波時差，穩定性強，在全盆范圍內都有發育。

橋頭砂巖：處于“廟溝灰巖”和“毛兒溝灰巖”2套灰巖之間，由中-厚層灰白色的細-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，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，較穩定，結構簡單，是煤田工作者和天然氣勘探人員樂于采用的標志層，在測井曲線上電阻率呈高值，自然伽瑪呈鋸齒狀低值，易于識別。煤層和碎屑的物源供給是此消彼長的關系，且碎屑物質經搬運時可能會切割煤層，但是橫向上的煤層發育具有對比性。在上古生界構造穩定和地勢平緩的沉積條件下，區域上橫向發育的煤層具有連續性，因此，這樣的煤層可以作為層序的邊界。中國學者將煤層作為吐哈盆地侏羅系為實例的準層序邊界[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-中粒石英砂巖，是本溪組主要的含氣層段。

3 地層發育特征

3.1 本溪組（C2b）

本溪組在鄂爾多斯盆地以平行不整合形態發育在奧陶統的上部[2，6]，頂為8#煤層之頂面。在層位上與盆地西緣地區的羊虎溝組上段一致。根據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。巖性由泥巖、粉砂巖、細-粗粒砂巖及煤層組成，局部夾雜薄層的灰巖，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）主要由灰白色鋁質泥巖及泥巖組成，從電測曲線呈現出的結果可以看出自然伽瑪值異常高，在全盆范圍內基本不發育，只是在極少數地區局部育發；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巖。華北海區域本溪組厚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-粗砂巖、石灰巖，灰巖層自下而上有廟溝灰巖（L1）、毛兒溝灰巖（L2-3）、斜道灰巖（L4）、東大窯灰巖（L5）。根據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 段的巖性發育幾乎相同，地層在全盆范圍內均有發育。石炭紀存在的古隆起淹沒于水下，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，以石嘴山地區最厚，大于100 m，中央古隆起地區厚度小于30 m。自東向西層數減少、厚度變薄，向南、北盆緣地區尖滅。砂巖主要分布在盆地中北部，巖石類型以各粒級石英砂巖類為主，自盆地北緣向盆內粒度變細，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，巖性組成較為復雜，發育有泥巖、粉砂巖、生物碎屑灰巖及薄煤層，部分地區發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—府谷以東地區較厚，大于40 m，向盆地中部減薄。盆地西部地區厚度較厚，為40～100 m，以石嘴山地區最厚，煤層發育。

4 結論

本溪組地層內部自下往上可識別為鐵鋁巖層、畔溝灰巖、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。

太原組地層內部自下往上可識別為廟溝灰巖、7#煤層、6#煤層、東大窯灰巖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、廟溝灰巖及北岔溝砂巖，太1 段和太2 段的界限為7#煤層與斜道灰巖。

［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層控制因素研究［D］.成都：成都理工大學，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律研究［D］.西安：西北大學，2007.

［3］董淼，王文.鄂爾多斯盆地油氣與煤資源重疊區協調開采研究［J］.能源與環保，2017（2）：101-104.

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

［5］吳因業.煤層：一種陸相盆地中的成因層序邊界［J］.石油學報，1996（4）：28-35.

［6］劉鴻允，董育塏，應思淮.太原西山上古生代含煤地層研究［J］.科學通報，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分布規律［D］.成都：成都理工大學，2011.