香山南麓侏罗系含煤特征分析及沉积背景探讨

赵世军+王磊+魏向成+谢变宁+闫丽佳+李涛

摘 要：香山南麓地区赋存有煤系地层，以往地质工作将其定为中侏罗统延安组，属山间盆地沉积区域。其在沉积岩相、沉积建造、聚煤规律等方面与周边侏罗纪煤系赋存区域有一定的相似性，但也具有独特性。随着近年来勘查工作的不断深入，研究人员对这一区域的沉积演化特征及其与其他区域的沉积关联性也提出了诸多新的见解。拟通过香山南麓地质背景、含煤特征分析探讨其地层归属和盆地沉积背景。

关键词：侏罗系；煤层；含煤特征；沉积背景

中图分类号：P618.13 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.003

寧夏西部香山南麓地区煤炭资源早为前人所开采利用。20世纪50年代以来，石油、地质、煤炭等部门所开展的相关工作将本区含煤岩系确定为中下侏罗统。2005—2007年，宁夏地质局曾在该区域开展过煤炭资源普查工作，但未发现可观资源量。直到2015年，新近完成的普查—勘探工作在香山南麓下流水一带发现了一中型井田，并且在井田外围圈定了一定范围的资源潜力区。

宁夏构造位置处于柴达木—华北板块中南部，地处华北陆块的鄂尔多斯地块西缘、阿拉善微陆块东南部和祁连早古生代造山带交汇地区，经过漫长不同方式的构造变动，形成了较为复杂的构造特征。

如图1所示，香山南麓构造位置处于阿拉善微陆块腾格里增生楔卫宁北山—香山弧形冲断带之香山褶冲带，是一个有独特活动特征的构造带，呈北西—北北西向弧形展布。褶冲带主体为华北陆缘型奥陶系（天景山组、米钵山组、香山群），其次有泥盆系及石炭—二叠系、侏罗系、白垩系和新生界。燕山运动及喜马拉雅运动致使冲断席内部构造变形强烈，发育一系列线状褶皱及次级推覆岩席。

2 香山南麓侏罗系岩性、含煤特征

2.1 岩性、含煤特征

香山南麓延安组岩性在垂向表现为上、下较粗，中间细，剖面上沉积小旋回发育，结构清晰。在已控制的深度范围内，根据岩石成因标志、岩性、物性特征和宏观沉积旋回特征，以沉积间断面或较稳定煤层的顶界面作为划分标志，可将本区延安组划分为5个岩性段，其中Ⅱ，Ⅲ岩段保存或揭露完整，Ⅳ，Ⅴ岩段部分被剥蚀，Ⅰ岩段地层揭露不全。对毎段各含相应的煤层进行自上而下的编号，现将各岩段特征自下而上分述如下。

2.1.1 延安组第I岩段（J2y1）

该段分布较为广泛，以河流相沉积为主，岩性为灰白色中细粒砂岩、灰黑色粉砂岩、黑色泥岩、炭质泥岩、薄煤层和煤线，具有明显的下粗上细的二元结构河流相沉积层序特征。煤层集中于本段的上部，但含煤性差，但仅在西部地区见有分布较为局限的可采煤层1层，其他钻孔均未见到可采煤层。

2.1.2 延安组第Ⅱ岩段（J2y2）

该段为湖泊三角洲相沉积体系，底部为灰白色中厚层状中细粒砂岩，局部可见厚度3～5 m的中砂岩和小于2 m的粗砂岩，

夹薄层状灰黑色泥岩或砂质泥岩；中部砂岩、泥岩、炭质泥岩互层夹薄煤线，上部岩性大致同于中部，但煤层增多。该段分布范围较大，含煤性差，含煤层及煤线5层，局部见有可采煤层1层。

2.1.3 延安组第Ⅲ岩段（J2y3）

该段为河漫滩岸后沼泽相沉积，由两个典型的由下向上变细的河漫滩相—岸后沼泽相—牛轭湖相构成，以岸后沼泽相为主体。底部以厚层状灰白色细粒砂岩为主，局部地段渐变为中粒或粗粒砂岩；中部基本以中厚层状灰色细砂岩与灰色粉砂岩、泥岩呈互层出现；上部以泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩夹煤层组合为特征，多具微波状层理和薄层水平层理；顶部为灰黑色砂质泥岩、泥岩夹煤层，厚度较稳定。该段沉积稳定，聚煤作用相比下部的Ⅰ，Ⅱ段更为强烈，含煤层及煤线10余层，其中较为稳定、全区可采的中厚煤层1层。

2.1.4 延安组第Ⅳ岩段（J2y4）

该段沉积特征属河漫滩岸后沼泽相沉积，下部岩性为灰白色中-厚层状细粒砂岩或粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩夹薄煤层，向西部相变为中粒砂岩；上部为薄层状灰黑色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩和煤，向上逐渐过渡为灰色粉砂岩与灰黑色泥岩互层，局部形成泥炭沼泽沉积。聚煤作用相比下部的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段更趋强烈，含煤层及煤线10余层，局部可采1层（2煤）。

2.1.5 延安组第Ⅴ岩段（J2y5）

本段为本区延安组顶部，河流沉积体系发育，泥炭沼泽相减少，标志着含煤岩系趋于结束，岩性特征为下部粉细砂岩与砂质泥岩、泥岩互层夹薄煤层，中上部以浅灰色—黄褐色粉砂岩和黑色炭质泥岩互层，局部可见细砂岩和煤线。

2.2 聚煤规律

香山南麓地区延安组的沉积环境可划分为河流相沉积体系和湖泊三角洲沉积体系两大类，并以前者占绝对优势。在沉积初期，受古地貌环境影响，河流对沉积基底冲刷较为强烈，底部存在较粗的滞留沉积，并且具有向上变细的垂向层序，顶部过渡为细的泛滥盆地沉积。河道变迁幅度较大，后期趋于稳定，并且随着河道的迁移，漫滩沼泽随之扩展和延续，形成了具有开采价值的不稳定煤层。随着沉积作用的持续，早期的河流沉积体系演变为湖泊-三角洲体系，在稳定广阔的泥炭沼泽形成前的三角洲平原建设时期于分流间洼地局部即出现泥炭沼泽环境，形成局限的中厚煤层。

3 香山南麓侏罗纪煤系沉积背景探讨

香山南麓与周边较为分散的侏罗系沉积区域以及鄂尔多斯盆地西缘侏罗系在沉积特征方面存在许多相似之处，但也具有各自不同的特点：①在该区域目前尚未发现延安组顶底界面，但是根据已有钻探成果，其最大沉积厚度逾1 000 m；而鄂尔多斯盆地西缘侏罗系延安组最大厚度在500 m左右。②根据钻探控制的情况所划分的五个沉积旋回，与鄂尔多斯盆地延安组五个岩性段存在明显差异，并且标志层不明显。③香山南麓延安组产Clathropteris meniscidodes，Cycadocarpidiumerdmanni，Neocalamites carrerei和N.cf.carcinoides，它们都是我国晚三叠世南方型Dictyophyllum-Clathropteris植物群的代表属种，显示了较古老的色彩（据宁夏地质调查院，2014）。④香山南麓区延安组煤层多而薄，与窑山、炭山地区较为相似，而鄂尔多斯盆地西缘煤层单层厚度普遍较大。

以往工作将香山南麓侏罗系及窑山、炭山等定为山间盆地沉积，但盘探3井、海参1井证实了侏罗系沉积范围较大，而且从地层厚度来看山间盆地也难以形成如此大的沉积规模。近年来，许多学者也认为三疊纪至中侏罗世宁南-六盘山地区（包括香山南麓）及北部的贺兰山地区与之东鄂尔多斯盆地属同一沉积域。因含煤地层及煤层沉积特征和赋存规律受古构造、古基底、古地理环境、古气候条件、盆地边缘古地形坡度和后期改造等多种因素所控制，而鄂尔多斯盆地及其西部诸多侏罗系分布区域处于多个构造带交汇部位，复杂的构造变形史决定了复杂的构造特征，特别是深大断裂的展布可能是控制这一区域侏罗纪沉积格局的主要因素，如图2所示。

对于香山南麓一带延安组的沉积，笔者认为存在以下两种可能：①香山南麓及六盘山盆地中心、窑山、炭山与鄂尔多斯盆地为同一沉积体系，并且香山南麓—海原一带更为接近盆地沉积中心，沉积厚度较大。②在延安组沉积初期，香山南麓、炭山、窑山地区均为小型山间盆地，以河流相沉积为主，物源补给较为充足，而宁夏东部一带存在的古隆起区将鄂尔多斯盆地与区内其他山间盆地分隔，东西两侧沉积特征存在一定差异。随着后期沉积作用的持续进行，沉积区域逐渐扩大，鄂尔多斯盆地成为巨型湖盆，并且形成多个沉积中心，香山南麓—海原一带即为其中一个。

4 讨论

鄂尔多斯盆地西缘和宁夏境内的侏罗系是我国能源矿产的主要产出层位，蕴含着大量的煤炭、油气、油页岩、砂岩型铀矿和页岩气等资源。目前宁夏境内针对侏罗系含煤地层勘查程度较高，但是受各种因素影响，近年来地质工作忽略了对于基础地质问题的深入研究，特别是对于侏罗系含煤地层的对比和划分，仍然存在诸多疑点和不确定性，需要通过一定的技术方法探讨其沉积关联性，这对于我们更加深入地认识中国西部侏罗纪沉积特征和能源地质勘查突破具有较大的意义，同时也为我们进一步研究侏罗纪以后中国地质的演化提供一定的依据。

参考文献

[1]宁夏回族自治区地质矿产局.宁夏回族自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1990.

[2]郭佩.宁南—六盘山地区延安期原盆恢复[D].西安：西北大学，2015.

[3]李菊花，谭志伟，关保国.靖远煤田宝积山-红会矿区外围赋煤特征及勘查方向研究[J].中国煤炭地质，2012，24（7）.

〔编辑：王霞〕