香山南麓侏羅系含煤特征分析及沉積背景探討

趙世軍+王磊+魏向成+謝變寧+閆麗佳+李濤

摘 要：香山南麓地區賦存有煤系地層，以往地質工作將其定為中侏羅統延安組，屬山間盆地沉積區域。其在沉積巖相、沉積建造、聚煤規律等方面與周邊侏羅紀煤系賦存區域有一定的相似性，但也具有獨特性。隨著近年來勘查工作的不斷深入，研究人員對這一區域的沉積演化特征及其與其他區域的沉積關聯性也提出了諸多新的見解。擬通過香山南麓地質背景、含煤特征分析探討其地層歸屬和盆地沉積背景。

關鍵詞：侏羅系；煤層；含煤特征；沉積背景

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.003

寧夏西部香山南麓地區煤炭資源早為前人所開采利用。20世紀50年代以來，石油、地質、煤炭等部門所開展的相關工作將本區含煤巖系確定為中下侏羅統。2005—2007年，寧夏地質局曾在該區域開展過煤炭資源普查工作，但未發現可觀資源量。直到2015年，新近完成的普查—勘探工作在香山南麓下流水一帶發現了一中型井田，并且在井田外圍圈定了一定范圍的資源潛力區。

寧夏構造位置處于柴達木—華北板塊中南部，地處華北陸塊的鄂爾多斯地塊西緣、阿拉善微陸塊東南部和祁連早古生代造山帶交匯地區，經過漫長不同方式的構造變動，形成了較為復雜的構造特征。

如圖1所示，香山南麓構造位置處于阿拉善微陸塊騰格里增生楔衛寧北山—香山弧形沖斷帶之香山褶沖帶，是一個有獨特活動特征的構造帶，呈北西—北北西向弧形展布。褶沖帶主體為華北陸緣型奧陶系（天景山組、米缽山組、香山群），其次有泥盆系及石炭—二疊系、侏羅系、白堊系和新生界。燕山運動及喜馬拉雅運動致使沖斷席內部構造變形強烈，發育一系列線狀褶皺及次級推覆巖席。

2 香山南麓侏羅系巖性、含煤特征

2.1 巖性、含煤特征

香山南麓延安組巖性在垂向表現為上、下較粗，中間細，剖面上沉積小旋回發育，結構清晰。在已控制的深度范圍內，根據巖石成因標志、巖性、物性特征和宏觀沉積旋回特征，以沉積間斷面或較穩定煤層的頂界面作為劃分標志，可將本區延安組劃分為5個巖性段，其中Ⅱ，Ⅲ巖段保存或揭露完整，Ⅳ，Ⅴ巖段部分被剝蝕，Ⅰ巖段地層揭露不全。對毎段各含相應的煤層進行自上而下的編號，現將各巖段特征自下而上分述如下。

2.1.1 延安組第I巖段（J2y1）

該段分布較為廣泛，以河流相沉積為主，巖性為灰白色中細粒砂巖、灰黑色粉砂巖、黑色泥巖、炭質泥巖、薄煤層和煤線，具有明顯的下粗上細的二元結構河流相沉積層序特征。煤層集中于本段的上部，但含煤性差，但僅在西部地區見有分布較為局限的可采煤層1層，其他鉆孔均未見到可采煤層。

2.1.2 延安組第Ⅱ巖段（J2y2）

該段為湖泊三角洲相沉積體系，底部為灰白色中厚層狀中細粒砂巖，局部可見厚度3～5 m的中砂巖和小于2 m的粗砂巖，

夾薄層狀灰黑色泥巖或砂質泥巖；中部砂巖、泥巖、炭質泥巖互層夾薄煤線，上部巖性大致同于中部，但煤層增多。該段分布范圍較大，含煤性差，含煤層及煤線5層，局部見有可采煤層1層。

2.1.3 延安組第Ⅲ巖段（J2y3）

該段為河漫灘岸后沼澤相沉積，由兩個典型的由下向上變細的河漫灘相—岸后沼澤相—牛軛湖相構成，以岸后沼澤相為主體。底部以厚層狀灰白色細粒砂巖為主，局部地段漸變為中粒或粗粒砂巖；中部基本以中厚層狀灰色細砂巖與灰色粉砂巖、泥巖呈互層出現；上部以泥巖、粉砂質泥巖、炭質泥巖夾煤層組合為特征，多具微波狀層理和薄層水平層理；頂部為灰黑色砂質泥巖、泥巖夾煤層，厚度較穩定。該段沉積穩定，聚煤作用相比下部的Ⅰ，Ⅱ段更為強烈，含煤層及煤線10余層，其中較為穩定、全區可采的中厚煤層1層。

2.1.4 延安組第Ⅳ巖段（J2y4）

該段沉積特征屬河漫灘岸后沼澤相沉積，下部巖性為灰白色中-厚層狀細粒砂巖或粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖夾薄煤層，向西部相變為中粒砂巖；上部為薄層狀灰黑色粉砂巖、泥巖、砂質泥巖和煤，向上逐漸過渡為灰色粉砂巖與灰黑色泥巖互層，局部形成泥炭沼澤沉積。聚煤作用相比下部的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段更趨強烈，含煤層及煤線10余層，局部可采1層（2煤）。

2.1.5 延安組第Ⅴ巖段（J2y5）

本段為本區延安組頂部，河流沉積體系發育，泥炭沼澤相減少，標志著含煤巖系趨于結束，巖性特征為下部粉細砂巖與砂質泥巖、泥巖互層夾薄煤層，中上部以淺灰色—黃褐色粉砂巖和黑色炭質泥巖互層，局部可見細砂巖和煤線。

2.2 聚煤規律

香山南麓地區延安組的沉積環境可劃分為河流相沉積體系和湖泊三角洲沉積體系兩大類，并以前者占絕對優勢。在沉積初期，受古地貌環境影響，河流對沉積基底沖刷較為強烈，底部存在較粗的滯留沉積，并且具有向上變細的垂向層序，頂部過渡為細的泛濫盆地沉積。河道變遷幅度較大，后期趨于穩定，并且隨著河道的遷移，漫灘沼澤隨之擴展和延續，形成了具有開采價值的不穩定煤層。隨著沉積作用的持續，早期的河流沉積體系演變為湖泊-三角洲體系，在穩定廣闊的泥炭沼澤形成前的三角洲平原建設時期于分流間洼地局部即出現泥炭沼澤環境，形成局限的中厚煤層。

3 香山南麓侏羅紀煤系沉積背景探討

香山南麓與周邊較為分散的侏羅系沉積區域以及鄂爾多斯盆地西緣侏羅系在沉積特征方面存在許多相似之處，但也具有各自不同的特點：①在該區域目前尚未發現延安組頂底界面，但是根據已有鉆探成果，其最大沉積厚度逾1 000 m；而鄂爾多斯盆地西緣侏羅系延安組最大厚度在500 m左右。②根據鉆探控制的情況所劃分的五個沉積旋回，與鄂爾多斯盆地延安組五個巖性段存在明顯差異，并且標志層不明顯。③香山南麓延安組產Clathropteris meniscidodes，Cycadocarpidiumerdmanni，Neocalamites carrerei和N.cf.carcinoides，它們都是我國晚三疊世南方型Dictyophyllum-Clathropteris植物群的代表屬種，顯示了較古老的色彩（據寧夏地質調查院，2014）。④香山南麓區延安組煤層多而薄，與窯山、炭山地區較為相似，而鄂爾多斯盆地西緣煤層單層厚度普遍較大。

以往工作將香山南麓侏羅系及窯山、炭山等定為山間盆地沉積，但盤探3井、海參1井證實了侏羅系沉積范圍較大，而且從地層厚度來看山間盆地也難以形成如此大的沉積規模。近年來，許多學者也認為三疊紀至中侏羅世寧南-六盤山地區（包括香山南麓）及北部的賀蘭山地區與之東鄂爾多斯盆地屬同一沉積域。因含煤地層及煤層沉積特征和賦存規律受古構造、古基底、古地理環境、古氣候條件、盆地邊緣古地形坡度和后期改造等多種因素所控制，而鄂爾多斯盆地及其西部諸多侏羅系分布區域處于多個構造帶交匯部位，復雜的構造變形史決定了復雜的構造特征，特別是深大斷裂的展布可能是控制這一區域侏羅紀沉積格局的主要因素，如圖2所示。

對于香山南麓一帶延安組的沉積，筆者認為存在以下兩種可能：①香山南麓及六盤山盆地中心、窯山、炭山與鄂爾多斯盆地為同一沉積體系，并且香山南麓—海原一帶更為接近盆地沉積中心，沉積厚度較大。②在延安組沉積初期，香山南麓、炭山、窯山地區均為小型山間盆地，以河流相沉積為主，物源補給較為充足，而寧夏東部一帶存在的古隆起區將鄂爾多斯盆地與區內其他山間盆地分隔，東西兩側沉積特征存在一定差異。隨著后期沉積作用的持續進行，沉積區域逐漸擴大，鄂爾多斯盆地成為巨型湖盆，并且形成多個沉積中心，香山南麓—海原一帶即為其中一個。

4 討論

鄂爾多斯盆地西緣和寧夏境內的侏羅系是我國能源礦產的主要產出層位，蘊含著大量的煤炭、油氣、油頁巖、砂巖型鈾礦和頁巖氣等資源。目前寧夏境內針對侏羅系含煤地層勘查程度較高，但是受各種因素影響，近年來地質工作忽略了對于基礎地質問題的深入研究，特別是對于侏羅系含煤地層的對比和劃分，仍然存在諸多疑點和不確定性，需要通過一定的技術方法探討其沉積關聯性，這對于我們更加深入地認識中國西部侏羅紀沉積特征和能源地質勘查突破具有較大的意義，同時也為我們進一步研究侏羅紀以后中國地質的演化提供一定的依據。

參考文獻

[1]寧夏回族自治區地質礦產局.寧夏回族自治區區域地質志[M].北京：地質出版社，1990.

[2]郭佩.寧南—六盤山地區延安期原盆恢復[D].西安：西北大學，2015.

[3]李菊花，譚志偉，關保國.靖遠煤田寶積山-紅會礦區外圍賦煤特征及勘查方向研究[J].中國煤炭地質，2012，24（7）.

〔編輯：王霞〕