河东煤田离柳矿区寒武-奥陶系地层学特征

郭荣华，宋要斌,*，黄志诚，张盈盈，薛淑萍

(1.吕梁学院矿业工程系，山西吕梁 033001；2.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210093)

河东煤田离柳矿区寒武-奥陶系地层学特征

郭荣华1，宋要斌1,*，黄志诚2，张盈盈1，薛淑萍1

(1.吕梁学院矿业工程系，山西吕梁 033001；2.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210093)

研究区位于鄂尔多斯盆地东部河东煤田离柳矿区离石-中阳向斜，本区出露的寒武系地层包括霍山组∈2、馒头组∈2-3、张夏组∈3、崮山组∈3和三山子组c段-炒米店组∈4，下统缺失；奥陶系出露的地层包括三山子组y段-冶里组O1、三山子组l段-亮甲山组O1和马家沟组O1-2，上统缺失。文章运用野外实测剖面和新的地层划分方法，对该区苏村-毛港剖面寒武-奥陶系沉积地层进行了详细的地层学研究。

离柳矿区；奥陶系；寒武系；地层划分

鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地[1],近年来对于其盆地内寒武-奥陶系碳酸盐岩储层气及影响煤矿生产的奥灰水的研究已日趋得到地质工作者的关注。本次研究的范围为鄂尔多斯盆地东缘离柳矿区的寒武-奥陶系地层，见图1，区域构造上属晋西褶皱带。

图1 鄂尔多斯离柳矿区及研究区位置(修改自文献[2])

1 地质背景

离柳矿区位于山西省西部，河东煤田中段，矿区四周受区域性构造控制，南北分区东西分带[3]，本区下古生界主要出露的地层包括寒武系和奥陶系，志留系缺失。研究选取离柳矿区南区构造带离石-中阳向斜，实测了野外地层剖面，并进行了系统的室内沉积岩石学研究工作，结合国内外近年来对下古生界地层的研究成果，对研究区地层划分提出了新的认识。

2 地层与时代

本研究选择中阳县北部苏村-禅房区域，实测了地层剖面。起点N37°22′56.53′′，E111°15′49.11′′，H：1 340 m；终点：N37°23′31.91′′，E111°13′34.20′′，H：1 192 m。

2.1 寒武系

依据新的寒武纪四分方法[4]，将原来的下寒武统划分为两个统：纽芬兰统和第二统，见表1。寒武系包括纽芬兰统（好运阶-第二阶）、第二统（第三阶-第四阶）、第三统（第五阶-古丈阶）和芙蓉统（排碧阶-第十阶）。本区寒武系地层纽芬兰统缺失，出露的地层自下而上依次为：霍山组∈2、馒头组∈2-3、张夏组∈3、崮山组∈3、三山子组c段（炒米店组）∈4。

2.1.1 霍山组∈2

该组自下而上包括3段，主要以肉红色砾岩、白色石英砂岩及紫红色、青灰色高岭石、伊利石页岩为主，总厚度17 m。岩层具体情况为：

（1）厚层肉红色砾岩，砾石大小1～10 cm，砾石成分以石英岩为主。厚1.5 m。

（2）中层白色石英砂岩，见大型楔状交错层理。厚3.5 m。

表1 华北地区寒武系地层划分简表

（3）下部为薄层含海绿石页岩，中部为青灰色和紫红色铁质粉砂质伊利石页岩与伊利石页岩互层，上部紫红色、青灰色、灰色铁质高岭石、伊利石页岩互层。厚12 m。

2.1.2 馒头组∈2-3

该组自下而上分为3段，主要以粉砂质白云岩、亮晶鮞粒灰岩、微晶灰岩和泥晶灰岩为主，总厚度15 m。岩层具体情况为：

（1）薄层黄色粉砂质白云岩，白云石含量90～92%，多被铁质晕染，粉砂以石英晶屑为主占5～6%，少量铁质不均匀分布，见平行纹层。厚5 m。

（2）薄层灰色含生物屑亮晶鮞粒灰岩与薄层黄色微晶灰岩互层，其中鮞粒结构以正常鮞和薄皮鮞为主，微晶灰岩见薄的平行纹层，生物屑以软体动物、海百合为主占8%。厚5 m。

（3）薄层灰色含生物屑泥晶灰岩，球粒结构占3%，生物屑以软体动物为主，见完整的壳体和碎壳占15%。厚5 m。

2.1.3 张夏组∈3

该组自下而上分为4段，主要以亮晶砾屑灰岩、亮晶鮞粒灰岩、泥质条带微晶灰岩为主，少量细晶白云岩、泥晶灰岩及生物屑泥晶灰岩，总厚度27 m。岩层具体情况为：

（1）下部薄层灰色含生物屑亮晶砾屑灰岩与薄层灰色泥质条带微晶灰岩互层，其中微晶灰岩方解石10～20 μm，占95～98%，白云石占2～5%；砾屑3～25 mm，少量软体动物生物屑占8%；上部薄层灰色泥质条带微晶灰岩，白云石20～50 μm，占5～10%，分布不均匀。厚13 m。

（2）下部薄层灰色砾屑亮晶灰岩、薄层灰色细晶白云岩、薄层灰黄色亮晶鮞粒灰岩，砾屑3～30 mm，大多10 mm，定向分布，细晶白云岩具晶粒结构，鮞粒多被白云石交代；上部页片状灰黄色生物屑泥晶灰岩、薄层灰色残余鮞粒亮晶砾屑灰岩与薄层灰白色泥晶灰岩互层，生物屑以软体动物为主，少量藻类共占10%，鮞粒多为残余鮞粒占45%，泥晶灰岩见窗格孔构造，少量软体动物占2%。厚6 m。

（3）下部薄层-中层灰色亮晶鮞粒灰岩互层，正常鮞粒为主，少量薄皮鮞占70～75%，上部灰色生物屑亮晶鮞粒灰岩和灰色鮞粒亮晶灰岩，生物屑以软体动物、三叶虫为主占3%，鮞粒以正常鮞和薄皮鮞，少量复鮞占75%。厚20 m。

（4）页片状灰黄色砾屑生物屑残余鮞粒亮晶灰岩与薄层含白云石灰色微晶灰岩互层，砾屑3～20 mm，占8%，鮞粒占30%，见软体动物、海百合和三叶虫占8%；微晶方解石20～40 μm占86%，白云石占12%，少量软体动物碎片。厚8 m。

2.1.4 崮山组∈3

该组自下而上分为3段，岩性以微晶灰岩和砾屑亮晶灰岩为主，含少量生物屑、白云石和泥质条带，见少量白云岩，总厚度33 m。岩层具体情况为：

（1）下部薄层灰色砾屑微晶灰岩与薄层灰白色含白云石微晶灰岩互层，砾屑2～15 mm，白云石以粉晶-细晶为主，不均匀分布占12%，微晶方解石占82～88%；上部薄层灰色泥质条带微晶灰岩与薄层灰白色含白云石微晶灰岩互层，白云石含量8～12%，微晶方解石占87～92%，泥质条带发育。厚20 m。

（2）薄层灰黑色微晶灰岩、薄层灰白色含铁质微晶灰岩与薄层灰色砾屑亮晶灰岩互层，微晶方解石占88～98%，白云石2～12%；砾屑1～20 mm，占65%，白云石粉晶-细晶占8%。厚8 m。

（3）薄层灰色砾屑亮晶灰岩与薄层灰黄色细晶白云岩互层，砾屑2～24 mm，占50%，生物屑以软体动物和海百合为主总站5%，少量白云石占8%；细晶白云石100～200 μm，自形-半自形，有雾心亮边。厚5 m。

2.1.5 三山子组c段炒米店组∈4

该组自下而上划分为3段，岩性以细晶、粉晶和中晶白云岩为主，总厚度30 m。岩层具体情况为：

（1）薄层灰黄色细晶白云岩与页片状灰色细晶斑块白云岩互层，白云石100～250 μm，半自形-自形，有尘状包体，不均匀分布。厚5 m。

（2）灰白色细粉晶白云岩，细晶300～500 μm，粉晶100～150 μm，自形，局部细晶斑块，少量磷质生物屑。厚10 m。

（3）灰白色中晶白云岩，白云石500～700μm，少数1 000μm，镶嵌状，半自形，有尘状包体。厚15 m。

2.2 奥陶系

根据国际通用的奥陶纪三分方法[5-6]，本区奥陶系地层自下而上包括：下统三山子组y段冶里组（特马豆克阶）O1、三山子组l段亮甲山组（特马豆克阶-弗洛阶）O1、中-下统马家沟组（弗洛阶-达瑞威尔阶）O1-2，上统缺失。

2.2.1 三山子组y段冶里组O1

该组自下而上分为3段，岩性以粉晶、细晶白云岩为主，少量中晶白云岩，总厚度30 m。岩层具体情况为：

（1）薄层灰黄色细晶白云岩、薄层灰色砾屑细晶白云岩和灰色残余鮞粒中晶白云岩互层，细晶岩中白云石200～300 μm，有雾心亮边，自形，少量粉晶；砾屑细晶白云岩中有两期白云石化，第一期白云石150～300 μm，第二期白云石250～400 μm；残余鮞粒中晶白云岩中白云石500～1 300 μm，含少量砾屑，多是鮞粒被白云石化。厚10 m。

（2）灰黄色砾屑细晶白云岩与薄层灰黄色粉晶白云岩互层，细晶白云岩中砾屑有两期白云石化，第一期白云石200～300 μm，第二期300～500 μm；粉晶白云岩中白云石150～300 μm，半自形，镶嵌状，尘状包体较多，局部细晶斑块。厚10 m。

（3）灰黄色薄层细晶白云岩与灰白色砾屑细晶白云岩，细晶白云岩中白云石100～300 μm，自形、半自形、他形，有尘状包体和雾心亮边；砾屑细晶白云岩中白云石只有一期白云石化，白云石200～300 μm，有雾心亮边。厚10 m。

2.2.2 三山子组l段亮甲山组O1

该组自下而上分为4段，岩性以细晶白云岩为主，少量粉晶、中晶白云岩，具砾屑结构或泥质条带，总厚度78 m。岩层具体情况为：

（1）下部灰白色含方解石细晶白云岩，白云石150～500 μm，方解石在溶洞中包裹环带状白云石，白云石可见他形晶，有尘状包体；中部灰白色细晶白云岩为主夹2层灰白色砾屑细晶白云岩，细晶白云岩中白云石200～500 μm，半自形，镶嵌状，有尘状包体；砾屑细晶白云岩中砾屑被溶解成溶洞，存在两期白云石化，第一期白云石100～300 μm，第二期200～500 μm；上部薄层灰黄色、灰白色细晶白云岩，白云石100～300 μm，自形-半自形，镶嵌状，见尘状包体。厚30 m。

（2）下部薄层灰白色含泥质条带砾屑细-中晶白云岩，含泥质条带和砾屑，溶洞中有石膏，溶解后部分残留，部分被方解石化；中部灰色细-粉晶白云岩，粉晶50～100 μm，细晶100～250 μm，自形，含少量泥质；上部灰黄色细晶白云岩与灰黄色砾屑细晶白云岩互层，细晶白云岩中白云石半自形-他形，有尘状包体；砾屑细晶白云岩有两期白云石化，第一期白云石150～200 μm，第二期200～500 μm。厚20 m。

（3）下部灰黄色细晶白云岩与薄层灰黄色泥质细-粉晶白云岩互层，细晶白云岩中白云石自形-半自形，镶嵌状，有尘状包体，条带不均匀分布；泥质细-粉晶白云岩中白云石多自形；中部灰白色细晶白云岩，白云石部分有雾心亮边；上部薄层灰白色砾屑细晶白云岩与灰白色细晶白云岩互层，砾屑细晶白云岩边界不清楚，白云石呈镶嵌状，半自形-他形晶，300～600 μm；细晶白云岩白云石200～250 μm，半自形-他形，有尘状包体。厚21 m。

（4）下部灰色含石膏结核粉晶白云岩，粉晶50～100 μm，镶嵌状，他形晶，石膏呈透镜状团块占5%；上部灰色细-中晶白云岩，白云石400～500 μm，自形-半自形，有尘状包体。厚7 m。

2.2.3 马家沟组O1-2

该组自下而上分为6段，总厚度157 m。岩层具体情况为：

（1）马家沟组1段：下部薄层灰白色细-中晶白云岩与薄层灰色细-粉晶白云岩互层，白云石他形，镶嵌状，粉晶白云岩为条纹状，残留石膏假象；中部薄层灰黑色含石膏假晶泥晶灰岩与灰黑色薄层白云质微晶灰岩互层，泥晶灰岩含石膏13%，微晶灰岩含白云石30%；上部薄层灰黑色、灰白色含白云石泥晶灰岩、含铁方解石微晶白云岩，泥晶灰岩含白云石10～15%，微晶白云岩含铁方解石15%。厚27 m。

（2）马家沟组2段：下部灰色、灰黑色含白云石、石膏假晶泥晶灰岩，白云石8～15%，石膏12%；中部灰白色微晶灰岩，含白云石8%，有窗格孔构造；上部灰色、灰黑色含生物屑、含白云石、石膏假晶泥晶灰岩，生物屑见海百合、软体动物、有孔虫、藻类、腕足，占15～30%，白云石8～10%，石膏占10%。厚38 m。

（3）马家沟组3段：下部灰色含生物屑白云质泥晶灰岩与灰白色白云质泥晶灰岩，生物屑见藻类、软体动物和海百合，占15%，白云石分布不均匀，局部集中占25～30%；中部薄层灰白色含生物屑白云质泥晶灰岩，生物屑见藻类、有孔虫、腕足、海百合占10%，白云石占25%；上部薄层灰白色泥晶白云岩，石膏假晶占8%。厚22 m。

（4）马家沟组4段：下部薄层-中层灰色、灰黑色含石膏假晶、含生物屑泥晶灰岩，石膏假晶占8～15%，生物屑以软体动物、藻类和有孔虫为主占8%；中部灰白色含白云石泥晶灰岩，白云石占8%；上部灰色、灰白色、灰黑色薄层-中层含生物屑、含白云石泥晶灰岩，生物屑见有孔虫、海百合、腕足、海绵骨针，占18%，白云石2～8%。厚43 m。

（5）马家沟组5段：下部灰白色泥质微晶白云岩，白云石10～20 μm；中部灰黑色、灰白色含生物屑、含白云石、砾屑泥晶、微晶灰岩，生物屑见海百合、藻类和有孔虫占8～12%，白云石占8～10%，砾屑占20%，见窗格孔构造；微晶方解石10～20 μm；上部灰黑色、灰白色微晶、细-粉晶白云岩，微晶白云岩20～50 μm，两期白云石化，早期微晶白云石化，后期重结晶；粉晶50～100 μm，半自形-自形。厚18 m。

（6）马家沟组6段：下部灰黄色粉晶灰岩，粉晶20～50 μm；中部灰色细晶灰岩，细晶方解石200～1 100 μm，重结晶，方解石交代白云石，见白云石的解理和残余的菱形晶体；上部灰色微晶、泥晶灰岩与砂屑亮晶灰岩，砂屑见渗流粉砂结构。厚9 m。

3 结论

在实测野外地质剖面的基础上，对鄂尔多斯盆地东缘河东煤田离柳矿区离石-中阳向斜寒武-奥陶系进行了详细的沉积地层学研究。通过系统的野外和室内工作，本文采用新的寒武系四分、奥陶系三分的地层划分方法，对研究区寒武-奥陶系地层进行了新的系统划分。本区寒武系地层纽芬兰统缺失，出露的地层自下而上依次为：霍山组∈2、馒头组∈2-3、张夏组∈3、崮山组∈3、三山子组c段（炒米店组）∈4，共26层，厚122 m；奥陶系包括下统三山子组y段冶里组O1、三山子组l段亮甲山组O1、中-下统马家沟组O1-2，上统缺失，共56层，厚度超过387 m。通过研究，进一步划分对比鄂尔多斯盆地东缘寒武-奥陶系沉积体系，为研究区碳酸盐岩天然气储层及奥灰水的探寻提供了重要基础。研究区生物地层学对比标志的佐证研究有待进一步开展。

致谢：在野外工作中得到李根威、柳晶老师及王志芳、李鹏飞、白浩、高恒亮同学的帮助，在此一并感谢。

[1]李斌.鄂尔多斯盆地下古生界层序地层及岩相古地理研究[D].北京：中国地质大学，2009.

[2]Wei Chongtao,Qin Yong,Wang G X Geoff,et al.Numerical simulation of coalbed methane generation,dissipation and retention in SE edge of Ordos Basin,China[J].International Journal of Coal Geology,2010,82:147-159.

[3]黄建中.离柳矿区瓦斯赋存规律及影响因素分析[J].山西建筑，2012，38(34)：78-80.

[4]陈旭.中国海相地层岩石地层单元对比表（暂行方案）及简要说明[R].中国科学院南京古生物研究所,2007.

[5]山西省地质矿产局.山西省岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，2008.

[6]王鸿桢，李广岑.国际地层时代对比表[M].北京：地质出版社，1990.

[7]项礼文.中国的寒武系，中国地层（4）[M].北京：地质出版社，1981.

〔责任编辑 王东〕

Stratigraphy Characteristics of the Cambrian-Ordovian in Liliu District,Hedong Coalfield

GUO Rong-hua1,SONG Yao-bin1,*,HUANG Zhi-cheng2,ZHANG Ying-ying1,XUE Shu-ping1
（1.Department of Mining Engineering,Lvliang University,Lvliang Shanxi,033001;2.School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing Jiangsu,210093)

The research area locates in the Hedong Coalfield of East Ordos basin,the occurrence of Cambrian stratigraphy in⁃clude the Huoshan Formation∈2,Mantou Formation∈2-3,Zhangxia Formation∈3,Gushan Rormation∈3and Chaomidian Formation∈4,the lower Cambrian is missing;while the Ordovician stratigraphy contain the Lower Yeli FormationO1,the Lower Liangjiashan FormationO1and the Middle-Lower Majiagou FormationO1-2,lack of the Upper Ordovician,we explore the detailed stratigraphy research in Sucun-Chanfang section from Cambrian to Ordovician by using field reconnaissance and the new stratigraphic classification method.

liliu district;cambrian;ordovician;stratigraphy

P613

A

1674-0874(2015)03-0067-05

2015-02-12

吕梁市科技创新项目[GY-2012074-1]；吕梁学院校内自然科学基金项目[XNZR2013002]

郭荣华（1988-），女，河南安阳人，硕士，助教，研究方向：沉积岩石学；*宋要斌，男，副教授，通信作者。