（一）SⅢ2层序（晚石炭世晚期）
晚石炭世晚期含煤盆地的沉积格架见图3-4-16，沉积环境总体表现为在宁东、贺兰山及其以北地区以三角洲沉积为主体；西部香山及宁南银洞沟一带为障壁岛—潮坪—潟湖沉积体系。
图3-4-16 宁夏回族自治区晚石炭世岩相古地理图（SⅢ2层序）
1.相区划分
根据剖面上岩相组合特征和平面上砂体发育等值线所反映的砂体形态特征等，可将三角洲体系及有障壁碎屑海岸体系划分为下列相区。
冲积—上三角洲平原相区：属区，分布于靠近剥蚀区位置的桌子山（卡布其—棋盘井一线以北）地区。主要由山前冲积平原及上三角洲平原沉积组成，砂泥比在40%以上，砂体形态呈带状并由北向南分叉，交错层测定具单向指南的古水流向。煤层累计厚度多变化于5～10m之间，含煤系数3%左右，仅在苏白沟及黑龙带含主煤一层，厚2.0～2.77m，其他地区的煤层多不可采。
过渡性三角洲平原相区：属区，分布于乌达、呼鲁斯太、石炭井、石嘴山及横山堡一带。主要由分流河道、分流间湾、分流河口坝及沼泽相等组成。剖面上底部有少量海滩障壁岛、潟湖沉积，以粒度向上变细层序为主，煤层位于障壁岛砂体顶部或夹于潟湖潮坪沉积之中，煤层层数多，但厚度较少；向上则以三角洲层序为主导，即由底积层—前积层—顶积层多个三角洲旋回构成，粒度总体向上变粗。该相区平均砂泥比在30%～40%之间，煤层累计平均厚度一般为15～20m，局部地区达20m以上，单煤层最大厚度10余米，为本区最富煤地带，并在呼鲁斯太、石炭井、石嘴山等地形成富煤中心。
下三角洲平原—三角洲前缘、前三角洲相区：即区，分布于苏峪口、马莲滩、韦州及以南地区。以三角洲前缘砂质沉积和分流间湾、前三角洲泥质沉积发育为特征，有少量分流河道砂体。剖面上底部仍为障壁岛—潟湖沉积，之上有许多小型向上变粗层序组成。韦州地区以粉砂岩特别发育为特征，看来主要是前三角洲—远端坝及下平原沉积为主体，有时三角洲沉积与潟湖、潮坪沉积交替出现，含煤层数多，但厚度一般不大，浅海或海湾相灰岩、泥灰岩比较发育，多形成煤层直接顶板。该相区平均砂泥比在20%～30%之间，可见细碎屑沉积所占比例较大。煤层累计厚度变化于5～10m之间，局部达15m左右，以韦州、线驮石较富煤。
潟湖—海湾相区：即区，分布于本区南部的青铜峡、中宁、海原、固原、盐池、环县等广大地区。主要由潟湖、潮坪、浅海、海湾相细粒沉积组成，夹少量的海滩、障壁岛砂体。砂泥比在20%左右，煤层累计平均厚度在5m。由于大部分地区因煤埋藏深（>1000m）或因后期抬升剥蚀殆尽而缺乏资料，仅根据个别的石油深井资料，参照邻近相区的展布规律等推断而得，故相区划分比较概略，有待今后作进一步研究。
海滩—障壁岛相区：即区，分布于本区西南部的上、下河沿、梁水园及东南部的庆深2井地区。砂体呈近于平行岸线分布的条带状。剖面上以海滩、障壁岛砂体为主，与潟湖、海湾泥质沉积交互，夹浅海相灰岩薄层及煤层、炭质泥岩层。平均砂泥比在30%～40%之间，煤层累计厚度变化于5～10m范围内，单层煤一般较薄（1m以下），个别厚达3～5m。
2.岩相古地理空间变化及演化规律
晚石炭世晚期早时：这一时期的沉积环境在宁北地区是处于由开始的海滩障壁岛—潟湖海湾向三角洲沉积转化。三角洲沉积总体由北向南推进，剖面上由底积层—前积层—顶积层变化结构明显，并表现为建设期和废弃期的多次交替，晚时出现了较大规模的废弃，因而形成了大面积稳定的厚煤层，最后以区域性的海侵（碳酸盐岩沉积）而中断。在平面上根据垂向组合特征及砂体分布形态由北向南可概括为冲积—上三角洲平原相区过渡性三角洲平原（包括了下平原、前缘乃至边部共生的障壁岛潟湖沉积）相区，前者分布于乌达、老石旦、公乌素以北地区，剖面上河道相粗碎屑岩发育，平均砂泥比在40%，煤层累计厚度变化较大，以处于河间地带的卡布其—滴沥帮乌素一带较厚（0～12m），其他地区在3m左右；后者分布于上述地区以南，剖面上相组合类型多样，但以过渡带组合最为特征，其平均砂泥比在20%～40%之间，煤层累厚多在9m以上，部分地区达15m以上，足见沼泽在该相区是相当发育的。
晚石炭世晚期晚时：该时期的三角洲沉积是在海侵作用广泛而频繁的背景上进行的，剖面上三角洲的建设期和废弃期交替更为频繁，海相灰岩层广泛发育，构成了从灰岩、泥岩到砂岩，粒度总体向上变粗的多旋回变化结构。在废弃相中往往形成薄而稳定、含硫量高的煤层。平面上由北而南可划分出冲积—上三角洲平原相区、下三角洲平原—三角洲前缘、前三角洲相区。前者分布于乌达、老石旦、白云乌素以北地区，沉积特征与晚石炭世早期近同，平均砂泥比在50%，煤层累厚变化于1～4m之间，沼泽相普遍不发育；后者分布于上述相区以南地区，剖面沉积组合中以前缘砂及间湾泥发育为特征，并有稳定的灰岩层分布，平均砂泥比20%～30%，煤层累厚1～4m，以乌达—呼鲁斯太一带相对较厚，沼泽相总体仍不发育，这与该时期出现的几次大规模的海侵有关。
（二）SⅢ3层序（早二叠世早期）
早二叠世早期含煤沉积，伴随晚石炭世含煤沉积广泛分布于宁北、宁东地区，向南于平凉一带，超覆于老地层之上。西部香山煤田，除线驮石等地山西组保存较完整外，其他地区残缺不全或剥蚀殆尽，早二叠世晚期的大黄沟组直接与太原组平行不整合接触。(www.xing528.com)
该时期的岩相古地理面貌，见图3-4-17，基本上继承了晚石炭世轮廓，普遍接受了较稳定的以海退层序为特征的三角洲相沉积。晚石炭世以后，区内表现为稳定抬升，河流作用明显增强，但海水的影响并未完全消失，这从山西组沉积中发现腕足类化石碎片和海绿石、镁鲕绿石等海相矿物得到证实。
图3-4-17 宁夏回族自治区早二叠世早期岩相古地理图（SⅢ3层序）
1.相区划分
到早二叠世晚期，海水的影响基本消失，区内逐渐转化为陆相河流体系。剖面上自下而上可划分为上三角洲平原相组合—冲积平原组合，平面上据前述的相区划分原则可划分为冲积—分流河道亚相区和泛滥平原亚相区。
冲积—分流河道亚区：即分布于桌子山、贺兰山煤田广大地区，向南经横山堡、线驮石、银洞沟等地，总体呈南北向带状展布。剖面上为充填河道的粗粒沉积与泛滥细粒沉积交互，并以前者为特征，粒度向上变细，煤层位于旋回顶部。该相区平均砂泥比在40%，煤层累计厚度多为9～15m，局部达15m以上，以乌达、呼鲁斯太、石炭井、石嘴山、横山堡、线驮石等地含煤性最好。
泛滥平原亚相区：即区。分布于上述冲积—分流河道亚相区两侧。以泛滥细粒沉积发育为特征，平均砂泥比在30%以下，煤层累计平均厚度1～3m。
2.岩相古地理空间变化规律
早二叠世早期早时：这一时期的三角洲沉积继晚石炭世之后发展为海退序列（进积型）的上三角洲平原沉积组合，早期三角洲朵体的不断迁移废弃，建造了宽广的浅水平台，为沼泽大面积持续发育提供了有利条件。在平面上根据剖面相组合特征及砂体分布形态，可划分出分流河道亚相区（区）及泛滥平原亚相区（区）。前者主体位置在乌达北部到李家沟经黑龙贵沟到马莲滩一带，砂体形态呈由北向南的分叉状。该相区平均砂泥比达50%，煤层累计平均厚度为3m，个别地区达6～9m，沼泽相相对不发育；后者分布于上述分流河道间地带，以泛滥细粒沉积为主，平均砂泥比为20%，煤层累计平均厚度在北部的卡布其、滴沥帮乌素、阿尔巴斯等地较薄，一般为3m左右，而在贺兰山北段的呼鲁斯太、石炭井、石嘴山一带厚度较大，一般为6～9m，最厚达15m以上。
早二叠世早期晚时：该时期沉积环境已由上述三角洲沉积体系逐渐演变为陆相河流体系。剖面上岩性明显变粗，含煤性亦变差，平面上据相组合及砂体形态特征可进一步划分为冲积河道亚相区及泛滥盆地亚相区。前者分布于卡布其—乌达—石炭井一带和黑龙贵沟—老石旦—石嘴山一带，总体呈NE向带状伸展。剖面岩性相组合为中厚层状河道砂体与泛滥沉积的粉细砂岩、泥岩及煤层互层。该相区平均砂泥比在60%，煤层累计平均厚1～2m，含煤性差；后者分布于冲积河道相区两侧，以细粒沉积为主，砂泥比在60%以下，煤层累厚不足2m，含煤性亦差。
（三）古地理环境的演化
鄂尔多斯地块自晚奥陶世抬升后，长期遭受剥蚀，至早石炭世晚期整体下沉，西缘表现为强烈沉陷，充填了厚达3000余米的土坡组滨浅海碎屑岩沉积，充填物的一个重要特征是受到潮汐作用的强烈改造，总体为高潮能海湾型盆地充填。沉积环境类型以障壁岛—潟湖为主体，包括海滩障壁岛、潟湖海湾、潮坪潮道、河口湾，滨浅海细碎屑岩和碳酸盐岩沉积以及潮汐作用为主的三角洲沉积。
晚石炭世盆地的下沉速度明显减弱，沉积范围扩大，沉积环境类型在西南部以障壁岛—潟湖为主体，在东北部以三角洲为主体，并从晚石炭世到早二叠世早期总体经历了由障壁岛、潟湖—三角洲—河流的环境演变过程。其中三角洲沉积由早到晚又经历了不同演化过程，总体来看，晚石炭世早期在区域性海退为主的背景下形成了进积型的三角洲沉积序列，并且前缘砂受到波浪作用的标志较为明显；晚石炭世中期在区域性海侵作用为主的背景下形成了退覆型的三角洲沉积序列，前缘砂及分流河道砂体受到潮汐作用的标志较为明显；晚石炭世晚期到早二叠世早期又转化为进积型三角洲沉积序列，并且河流作用不断加强，到早二叠世早期晚时以后，逐渐演变为河流体系。
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