宁南煤田含煤地层特征揭示及预测

宁南煤田含煤地层属晋冀鲁豫地层区华北西缘地层分区桌子山—青龙山地层小区。含煤地层有：晚石炭世太原组，早二叠世山西组、下石盒子组，中侏罗世延安组。煤田内主要聚煤时期分为晚石炭世、早二叠世及中侏罗世3个聚煤期。

（一）晚古生代含煤地层

区内晚古生代含煤地层与下伏地层的接触关系较为复杂，含煤地层太原组、山西组、下石盒子组与中奥陶世平凉组呈不整合或假整合接触。

从本区晚古生代各时期含煤地层的沉积特征及发育程度看，聚煤作用的前期始于晚石炭世晚期太原组及早二叠世早期山西组，至早二叠世晚期下石盒子组接近尾声。

晚石炭世晚期沉积盆地由裂陷型转化为宽广的坳陷型，沉降作用明显减弱，并形成使泥炭沼泽持续发育的环境。二叠纪开始，盆地逐渐向隆起转化，早期充填的碎屑体出现了大面积的废弃，形成了广阔利于沼泽发育的泥炭沉积的平原，因而在山西组下段形成了厚煤层。至早二叠世晚期，隆起明显，河流作用急剧加强，气候条件也由湿润向干旱转化，聚煤作用逐渐减弱以至消失。

因钻孔揭露地层倒转，且倾角大，岩相分析方面比较困难，故岩相特征本次评价不做详述，仅对岩性特征根据钻孔所揭露情况做一简述。

1.太原组（CPt）

该组含煤地层主要分布于王洼矿区西边界至青龙山—平凉断裂以东狭条带范围内，随上覆二叠系地层出露于石节子沟。据6、银2、银1等钻孔揭露，其岩性特征与古生物化石为海陆交替相含煤沉积，平均厚196.01m。岩性由灰白、灰、灰黑色各粒级的砂岩、粉砂岩、黑色泥岩、砂质泥岩、灰岩、泥灰岩、煤等组成。依据岩性、岩相组合特征及含煤性变化将本组划分为上、下2段。

下段：底部普遍发育一层灰白色厚层状石英砂岩，向上以黑色泥岩、粉砂岩为主，夹薄层中—细粒砂岩、灰岩、泥灰岩、煤层等，泥岩中产大量植物化石和少量瓣鳃、腕足类化石，灰岩中除富含腕足类化石外，还含有大量䗴科及牙形刺微体化石。在区域上，较稳定的灰岩有2层，灰岩厚度均在1m以下，且质不纯，往往呈泥灰岩或钙质泥岩，在大多数地区为煤层的直接顶板或间接顶板。该段含煤层4～12层，其中全区稳定的煤层有4层，位于本段的中上部，且由下而上单煤层厚度逐渐增加，反映了该段聚煤作用由下而上逐渐增强。

主要动物化石如下：

Choristites cf troutscholdi（分啄石燕）

Dictyoclostus sp.（网格长身贝）

Stencscisma sp.（狭体贝）

Michslinoceras sp.（米契林角石）

Plicotifera sp.（轮皱贝）

Brachythyina cf lata（横展准腕孔贝）

Brachythyina sp.（准腕孔贝）

Domatocerasfalciferum（yin）（镰纹礼饼角石）

Orthotetina sp.（准直形贝）

Chonetespygmea（矮小戟贝）

Chonetes sp.（戟贝）

Pleuronautilus pernodosus Grabau（多瘤肋鹦鹉螺）

Schwogerina sp.（西瓦格䗴属）

Patellclabia sp.（盘蜃螺）

Dunbaralla sp.（盾板海扇）

Ozawainella sp.（小泽䗴属）

Cribrostomum Moller（栋房虫）

Pseudozygopleusa sp.（假轭肋螺）

Aviculapectenlimaf（股海扇）

Edmondiso sp.（卵石蛤）

Astactella adenticulata sakovieu（无齿小花蛤）

Clinopistha sp.（斜齿蛤）

Dunborella cf subpopyrceus（Verneuil）（近纸韦盾海扇）

Posidoniella sp.（小海浪蛤）

Aniculopleten sp.（燕海蛤）

Schizodus affinis heerrick（近裂齿蛤）

主要植物化石如下：

Sphenophyllum emorgiratum（微缺楔叶）

Cordaites prinepalis（首要柯达狄）

上段：较下段有更多的灰白色中—细粒石英砂岩，含有数层薄而稳定的石灰岩，垂向上多由粒度向上变粗的层序组成，煤层总体不发育，一般含2～5层局部可采的薄煤层。该段顶部为一层富含海相动物化石的石灰岩，横向上相变为泥灰岩或钙质泥岩。

主要动物化石如下：

Aclinsina sp.（直柱螺）

Acosarina sp.（阿柯贝）

Chonetes sp.（戟贝）

Palaeoeila cf anthraconeiloides（卵古尼罗蛤）

Streblopteria sp.（扭翼海扇）

Dictyoclostus sp.（网格长身贝）

Edmondia sp.（卵石蛤）(www.xing528.com)

Schizodus sp.（裂齿蛤）

Plicotifera sp.（轮皱贝）

Schizophoria sp.（裂线贝）

Schwogerina sp.（西瓦格䗴）

Quasifusulina sp.（似纺锤䗴）

2.山西组（P1s）

本组含煤地层的分析和太原组基本一致，唯青铜峡固原断裂以西被不含煤的大黄沟群代替。岩性主要为灰白色粗粒砂岩、灰绿、灰黄色细粒砂岩和粉砂岩，以及灰黑色泥岩夹煤层。本组属陆相沉积，主要可采煤层一般位于中、下部，层数不多，但厚度较大，是本区主要含煤地层之一。自上而下含薄煤5层，有益总厚度2.91m，大部分不可采，全组平均厚度83.29m，与下伏太原组连续沉积。

主要动物化石如下：

Cordaites sp.（柯达狄）

Tingia sp.（齿叶）

Pecopteris sp.（栉羊齿）

Carpolithus sp.（石籽）

3.下石盒子组

分布范围较小，仅零星分布于罗洼至王洼一带的青龙山—固原断裂附近。上部以紫红、黄褐、浅灰色中、粗粒长石，石英砂岩与灰、深灰色间夹灰绿色砂泥岩为主，中夹同色薄层粉、细砂岩，含少量植物化石碎片，炭屑及煤线。厚27.04m。下部深灰色粉砂岩、砂泥岩与细砂岩互层，夹薄层泥岩与中砂岩，含炭屑、煤线与植物化石碎片，局部见动物化石。底为薄层炭泥岩与中、粗砂岩，厚39.36m。全组总厚66.40m，连续沉积于下伏山西组地层上。

4.上石盒子组

分布范围同下石盒子组，上部为紫红、灰绿、灰白色厚层粗粒石英砂岩，夹紫红、灰紫、灰色薄层砂泥岩与粉砂岩，含菱铁矿结核，厚29.10m；下部为暗紫、棕红、黄褐色砂砾岩，砾石为次圆状石英，粒径最大3.5mm，夹同色砾岩与粗粒石英砂岩，厚13.05m。揭露总厚42.15m，连续沉积于下石盒子组地层上。

（二）中生代含煤地层

本区从中三叠世开始，已由近海陆相盆地进入新的完全与海分隔的陆相盆地沉积时期；三叠纪末的印支运动，全区抬升，发生沉积间断后，直到中侏罗早期，在固原地区的王洼、炭山等地也发生下陷，形成新的断陷盆地，在寒武系、震旦系、奥陶系等老地层的基础上，接受延安组的沉积。

宁南煤田王洼矿区属鄂尔多斯盆地的西缘，属大型内陆盆地型沉积，沉积环境与古地理和宁东煤田基本一致，但煤系地层厚度变薄、含煤性较好，延安组含煤地层在垂向上可划分出5个旋回，主要煤层均位于旋回的中部；炭山矿区属山间盆地及断陷盆地型沉积，由于地壳震荡运动频繁，含煤地层厚度大，沉积物较粗，含煤性差。

1.延安组（J2y）

本区延安组含煤地层主要分布于炭山和王洼矿区。由于侏罗世含煤建造成因类型不同，因而各沉积盆地的煤系地层特征及分布规律等都有一定的差异。

主要植物化石如下：

Pagiophyllum sp.（坚叶杉）

Cladophlebis sp.（枝脉蕨）

Neocalamites sp.（新芦木）

Coniopteris sp.（锥叶蕨）

Ginkgoites sp.（似银杏）

Eguisetites sp.（似木贼）

Hausmannia cf ussvriensis（荷叶蕨）

Baiera cf furcata（拜拉）

主要动物化石如下：

Spherium selenginese（mart）（色楞格球蚬）

Cyrena sp.（仙人蛤）

该组主要分为三段。

第一段：自延安组沉积底界至含砾砂岩与鲕状结构泥岩（K6）底界，由于基底不平，沉积不连续，该段缺失较多，残留物以灰至灰绿色含砾粉砂岩与鲕状结构泥岩为主，含棱角状石英砾石，具紫斑。

第二段：自含砾砂岩与鲕状结构泥岩（K6）至二2煤顶界。钻孔揭露段厚43.45～181.21m，平均段厚88.79m，变化趋势为北厚南薄。

该段从下至上发育3部分。下部为含砾砂岩与鲕状结构泥岩（K6）至二1煤底界，为浅灰至灰白色富含炭屑与大块煤包体的粗粒砂岩，零星分布砂砾岩。中部为二1煤层至K4砂岩底界，以二1煤层和灰黑色沥青质泥岩（K5）为主。其中二1煤层在王洼矿区可分为上、中、下3个分层，上、中2个分层较普遍可采，下分层局部可采。上部为K4砂岩至二2煤层顶为界，以粗粒砂岩为主，上段为泥岩与粉砂岩互层，中间薄煤层和炭质泥岩，厚度变化比较大，由北向南有变厚的趋势。其中二2煤层从北至南变化较大，主要为由特厚变为不可采，结构由简单变为极复杂。

第 三 段：自 二2煤 层 顶 至 三2煤 顶，中 夹K3砂 岩，钻 孔 揭 露 段 厚106.08～257.04m，平均段厚174.47m，变化趋势无明显规律。

该段从下至上发育2部分。下部为二2煤层顶至K3砂岩底界，深灰色、灰黑色泥岩、深灰色粉砂岩夹灰色细粒砂岩条带，岩性与厚度变化大，局部夹炭质泥岩与不稳定的灰白至棕黄色、厚层细粒砂岩至粗粒砂岩，含炭包体、铁质与黄铁矿，具断续缓波状层理。主要发育三1煤层，从北向南逐渐变厚，在炭山矿区和王洼矿区北部有分叉，向南与三2煤层间距逐渐变小。上部为K3砂岩至三2煤顶，其上为深灰色粉砂岩夹灰至灰白色细粒砂岩至中粒砂岩，或为灰至深灰色泥岩与粉砂岩，含晶粒状黄铁矿。主要发育三2煤层，该煤层在王洼矿区F2断层以北有分叉。

第 四 段：自 三2煤 顶 至K1砂 岩 底，中 夹K2砂 岩，钻 孔 揭 露 段 厚93.09～190.14m，平均段厚130.93m，变化趋势无明显规律。

该段从下至上发育2部分。下部底段为深灰至灰色泥岩、粉砂岩，北部厚度大，夹中厚层灰至灰黑色细粒砂岩、中粒砂岩，硅质胶结，坚硬，含炭屑，局部夹薄层菱铁矿，发育四2、四3煤层；中段为灰色炭质泥岩、泥岩或深灰色粉砂岩，局部夹沥青质泥岩、薄煤层，含黄铁矿结核，发育薄煤层；顶段为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩，偶夹薄煤层，局部夹薄至中厚层，浅灰色细粒砂岩至中粒砂岩，含黄铁矿，发育薄煤层。上部底段为灰黑色沥青质泥岩与深灰色、富含炭屑、滚圆状石英砾、泥质胶结、疏松的K2砂岩，次为深灰色泥岩、粉砂岩并夹细粒砂岩薄层，发育薄煤层；上段为浅灰至灰白色夹淡黄色中粒砂岩至深灰色泥岩、粉砂岩或紫红色至灰白色黏土岩互层，向西南相变为巨厚层状河床相含砾粗粒砂岩，发育1～3层薄煤层。

第五段：K1砂岩至延安组顶界，为紫红至灰紫、灰白、深灰色泥岩、粉砂岩或为黄绿色黏土岩，底段偶含1～3层薄煤层。钻孔揭露段厚15.13～131.35m，平均段71.41m，变化趋势无明显规律。

2.直罗组（J2z）

本区直罗组的分布范围大体与延安组一致，其岩性上部以浅灰、灰白色含砾粗砂岩为主，夹紫色黏土岩和细粒砂岩；中部以浅灰绿色黏土岩及泥岩为主，夹薄层细、粗砂岩；下部以一厚层灰白、黄褐或红色含砾粗砂岩为主，俗称“七里镇砂岩”，夹中、细砂岩及泥岩，砂岩的成熟度较低，分选性差，孔隙式胶结为主，胶结疏松，多具孔洞，底部泥岩中偶含少量植物化石碎片。钻孔揭露平均厚375.19m，钻孔揭露最厚点位于王洼矿区1003号钻孔附近，揭露最大残留厚度416.25m，地层厚度由西向东有增厚趋势。与下伏延安组含煤地层呈平行不整合接触。

由上述岩性特征可以看出，本区中生代聚煤作用至中侏罗晚期已结束，直罗组总体为半干旱及干旱气候条件下形成的河流—湖泊相沉积，仅底部的局部地段有泥炭沼泽相沉积。

该组地层中除含有少量的瓣鳃类外，含有大量的孢粉，蕨类植物孢子中主要成分是小桫椤孢，裸子植物花粉中，以松柏类花粉为主，其次是掌鳞杉科的环沟粉等。