鄂尔多斯盆地延安组层序地层格架与煤层形成

王东东，邵龙义，李智学，胡一鸿

1.山东科技大学山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室，山东 青岛 266590

2.中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083

3.陕西能源集团公司，西安 710054

鄂尔多斯盆地是我国中新生代重要的能源盆地，蕴藏着丰富的煤炭、石油等资源，其中陕西省盆地内的侏罗纪煤是重要的组成部分。盆地内资源勘探、开发历史悠久，不断更新的地质学新理论、新方法指导着能源地质勘探工作。随着层序地层学研究的不断深入，其应用领域也不断扩展，尤其在能源地质勘探中发挥了越来越重要的作用。随着层序地层学的发展，经典的层序地层学模式被逐渐修订、完善[1-3]，使得层序地层格架真正实现了等时性。层序地层学的研究，特别是可容空间概念的提出，以及其对煤层发育的动态控制作用和聚煤模式[4-5]，成为煤田地质研究的热点。研究等时地层格架下可容空间控制的聚煤模式，为煤田地质研究提供了新的契机，能够更为有效地指导煤田地质勘探。

1 经典层序地层模式的修订

层序地层学自20世纪40年代提出以来，其理论得到了迅速的发展，各种学派、模式也蓬勃发展，特别是Exxon公司提出的经典层序地层学，为广大专家和学者所接受，并由海相环境推广和应用到陆相环境，在能源勘探领域起到了巨大的推动作用。

但是，随着层序地层学的发展和应用，经典的层序地层学理论也逐渐暴露出存在的问题和不足，有待于进一步完善。特别是强迫海退的提出[1]和层序四分法的提出[2]，是对Exxon经典层序地层学的一个修正，使得层序地层模式更具等时性，利于更加准确地指导能源地质勘探。

1.1 强制海退的提出

Posamentier等[1]通过对海退的详细研究，将海退进一步划分为正常海退和强制海退，提出了2种海退发生的条件：1）输入海岸的沉积量超过可容空间的增加量，即ΔVs／Δt＞ΔVa／Δt。其中，Vs为注入海岸的沉积物体积，Va为沉积物作用的现有空间，t为时间。2）相对海平面下降。这2种情况下均会导致海岸线向海迁移[6]。

Hunt等[2]认为，在三级相对海平面下降期，高级别旋回的相对海平面变化可能叠加在总体基准面下降之上，导致三级基准面下降减速或加速：1）在减速下降阶段，高级别层序可能沉积在斜坡上，即滨面准层序，随着三级下降的持续发展，而出现沉积体的废弃、出露或下切；2）在加速下降阶段，斜坡上可能不发育滨面准层序，只发生河道下切，这种相对于海平面下降期的海退称为强制海退。

1.2 经典层序地层模式修订与层序四分法

根据Exxon经典层序的定义，层序边界应在海平面最低点附近形成，那么斜坡上沉积的滨面准层序应位于层序界面之下。但是与之同时期沉积的盆底沉积物（LSF）被划在层序界面之上，那么这个层序界面就出现了相对位置与地质年代之间的互相矛盾，需要出现新的方案修正这种模式。

Hunt等[2]针对Exxon的经典层序模式提出了修改方案：将经典的低水位体系域划分为强制海退楔体系域（FRWST）和低水位进积楔体系域（LPWST），后者与经典层序中的盆底沉积物相对应。将层序边界位置确定在FRWST之上。这样，在海平面最低之后的任何沉积物都位于层序边界之上。这个层序边界才是一个真正的等时界面，它消除了经典模式中与相对海平面下降和低水位有关的矛盾与不确定性[6]。

2 关键的层序地层界面和强制海退的识别

虽然层序地层学是起源于海相环境的层序概念，但是经过必要的修改后，可以应用于完全属于非海相成因的层序，尽管不存在可对比的海相界面。研究区鄂尔多斯盆地中侏罗世延安组沉积期，湖泊范围巨大，与海相的层序地层特征极为类似。

鄂尔多斯盆地延安组的层序地层研究历史已久。有的专家将延安组作为1个三级层序来研究[7-9]；有的学者则将延安组划分为5个层序（准层序组或小层序组）和若干准（小）层序[10-11]；随着研究的不断深入，越来越多的专家将延安组划分为3个三级层序或长周期基准面旋回[12-18]。以往的层序地层研究大多局限于某个地区，缺少全盆地宏观的研究；且采用的理论体系不同、划分标准不同，导致层序的划分因人而异，至今未形成统一的认识。笔者将在识别强迫湖退体系域的基础上，采用层序“四分法”，建立全盆地范围等时的层序地层格架。

2.1 研究区关键的层序地层界面

2.1.1 层序界面（SB）

1）区域不（假）整合面：延安组底部或沉积于早侏罗世富县组之上，或沉积于晚三叠世延长组之上，其间为一不整合面；延安组与上覆直罗组之间的古剥蚀面，为燕山运动I幕造成了延安组强烈剥蚀，均为典型的层序地层界面。

2）河流下切谷及典型的河道冲刷面：基准面下降期间，河道砂体对下伏地层造成强烈的冲刷。这种河道砂体一般厚度较大、分布稳定、延伸范围较广，代表了基准面的剧烈下降，之后代表一个新层序的开始，可对比性强。研究区延安组底部的宝塔山砂岩、延三段中下部的裴庄砂岩、延五段底部的真武洞砂岩和上覆直罗组底部的直罗砂岩等，均为典型的层序界面（图1）。

3）古土壤层：一般形成于河流泛滥盆地的厚层紫红色或杂色泥岩。它们的出现代表了河流泛滥的间歇期，也是地表暴露的一个主要标志，代表一段时间的沉积间断。因而这些古土壤层出现的位置是与河流下切谷或典型河道冲刷面可对比的河道间的层序界面。

4）沉积相转换面：主要是存在于覆水未暴露的地区，由于一直有水体覆盖，无法形成暴露面或冲刷面，但随着湖平面的升降，沉积相也会随之发生转换。如葫芦河剖面，沉积相由滨湖-浅湖-半深湖-滨湖-浅湖-半深湖的转换，其中半深湖-滨湖转换面即代表了层序界面。

5）地层颜色突变界面：也为重要的层序界面。如：考考乌素沟地区下伏富县组与延安组界面，地层颜色由暗红色变为灰白色；陕北地区延安组到上覆直罗组，地层颜色由灰白色变为绿黄色。

6）古生物组合的变化：也在一定程度上反映了层序基准面的升降变化，特别是双壳类化石组合。如：ferganoconcha-sibireconcha组合反映开阔湖环境；margaritifera组合反映前三角洲（或三角洲间湾）环境；unio组合反映分流间湾环境；pesudocardinia？反映了三角洲平原和泛滥平原上的河漫湖泊环境等[19]。

图1 延安组内部典型的河道冲刷层序界面Fig.1 Typical river erosion sequence surfaces of the internal of the Yan’an Formation

图2 鄂尔多斯盆地延安组纵剖面煤层向湖盆延伸程度Fig.2 Extension degree of longitudinal profile through coal seam to the lake basin of Yan’an Formation in Ordos basin

7）煤层一般发育在泥炭沼泽环境：该时期研究区的古气候、古植物和古构造条件均有利于成煤作用的发生，且湖泊外围曲流河、三角洲广泛发育，成煤作用发生的范围广阔。李宝芳等[12]在研究鄂尔多斯盆地延安组聚煤规律时指出，根据湖泊周围成煤作用发生的范围圈定湖岸线，在一定程度上，可以将煤层向湖泊延伸的边界作为湖岸线的位置。

煤层向湖盆或陆地方向的迁移，在一定程度上反映了湖水的进退；煤层向湖／陆延伸范围的周期性变化，反映了延安组湖平面的扩张与退缩。图2中大致反映了3期大的湖平面升降周期：延安组沉积之初湖水开始扩张，到5煤组发育末期湖扩张达到最大，之后湖水开始退缩，直到发育4煤组及上部地层，湖泊萎缩到极限；4煤组上覆的厚层裴庄砂岩可能对下伏地层造成一定程度的冲刷，之后湖水再次扩张，且扩张速度较快，该过程成煤强度较弱，而在湖水缓慢退缩阶段成煤较好，发育了3煤组和2煤组及上部地层，湖水退缩到极限；2煤组上覆的厚层真武洞砂岩对下伏地层造成较强的冲刷，之后湖水整体以萎缩为主，小范围的扩张发育了1煤组的两套厚煤层，上覆的直罗组砂岩对1煤组地层冲刷严重。

2.1.2 最大湖泛面（Mfs）

研究区最大湖泛面主要有两种类型。一种是在湖盆滨岸坡折带外侧的泛滥平原或三角洲平原上发育的厚煤层的顶界面。由于延安组沉积期，鄂尔多斯盆地是一个大型陆相的坳陷盆地，主要发育河流-三角洲-湖泊沉积。在湖泊的滨岸处势必存在一个滨岸坡折带，在坡折带靠近湖泊一侧坡度相对较大，而坡折带外部靠近陆地一侧，特别是盆地北部榆林-东胜等广大地区，地势极为平缓（坡度＜1°），随着湖水的不断扩张，滨岸坡折带外侧平坦的泛滥平原或三角洲平原上广泛发生成煤作用，当达到最大湖泛期时，湖水淹没大部分的泥炭沼泽，进而成煤作用终止。该时期形成的厚煤层的顶面可认为是等时的，即代表了最大湖泛面（图3），这些厚煤层顶界面代表了基准面上升晚期到下降初期的转折，且厚煤层区域稳定性好，是层序地层区域追踪对比的一个重要标志。另一种是湖盆坡折带内侧水体相对较深的区域厚层泥岩的中部。这些区域一般不发育煤层，而泥岩凝缩层的发育代表了最大湖泛面，一般位于厚层泥岩的中部，在测井曲线上表现为高GR值和低电阻率值，即俗称的“泥脖子”段顶部。

图3 泛滥平原／三角洲平原区煤层顶界面作为最大湖泛面Fig.3 Coal roof interface as maximum flooding surface in flood／delta plain area

2.2 强制湖退体系域的识别

在延安组层序地层格架中，高位正常湖退之后，基准面正常为负值，陆地区表现为地层的剥蚀，而在湖区则沉积了一套粒度较粗的强迫湖退沉积物。由于该时期湖平面下降较快，这套沉积物与下伏地层在沉积相上表现为突变特征。图4中强迫湖退沉积之前主要为浅湖泥岩沉积，之后突然变为粒度较粗的滨湖滩坝沉积或水下河道沉积。在测井曲线上，最高位正常海退表现为测井曲线向上呈渐变状态，而强制湖退沉积物的测井表现为与下伏地层测井曲线呈突变接触。

在盆地东缘延安组平剖面上，以层序Ⅰ为例，可以看到（图5）：低位正常湖退期，基准面增加速率逐渐增大到与沉积物堆积速率相等，以发育砂岩沉积为主；在湖侵期，基准面增加速率大于沉积物堆积速率，砂体逐渐向北部陆地区退积；在高位正常湖退期，基准面增加速率开始与沉积物堆积速率相等，之后逐渐减小至0，砂体逐渐向湖区进积；高水位期之后，相对湖平面下降，基准面增加速率为负值，北部陆地区（ZK459，考考乌素沟）开始出现剥蚀；向南部湖域区，随着湖平面的下降，逐渐在湖区浅湖泥（ZK2337，大理河、延水河）、半深湖泥（葫芦河）沉积的上部沉积了粒度较大的水下河道沉积（ZK2337，大理河、延水河）、滨岸滩坝（葫芦河）沉积，表现为较深水沉积物上直接覆盖较浅水沉积物，沉积物特征的突变反映了湖平面的快速沉降；而这些粒度较粗的较浅水沉积物，即为强制湖退阶段发育的沉积物，代表了基准面（湖平面）下降到最低阶段的产物，为一个层序的结束阶段；之后，基准面（湖平面）再次上升，则进入了下一个层序沉积期，开始发育低位正常湖退沉积。

图4 延安组强制湖退体系域在垂向上的测井相和沉积相变化Fig.4 Vertical change of logging facies and sedimentary facies of forced regressive system tracts of Yan’an Formation

图5 鄂尔多斯盆地东缘延安组层序I层序地层发育断面图Fig.5 Sequence stratigraphy section of SQI of Yan’an Formation strata eastern margin in Ordos basin

3 研究区层序组成样式与层序地层划分

3.1 内陆盆地层序地层组成样式

鄂尔多斯盆地延安组的层序组成，以平均滨岸线为界，向湖方向和向陆方向有所不同。向陆方向包括3个体系域，即低位正常海退体系域、湖侵体系域和高位正常湖退体系域；而向湖方向则主要在此基础上，在顶部还发育一个强迫湖退体系域（图6）。关键的层序地层界面是陆表不整合面、可对比整合面、最大湖泛面和最大湖退面，其中最易于识别的是陆表不整合面和最大湖泛面。由于区内延安组的标志层较为发育，包括砂岩标志层、泥岩标志层和煤层标志层，区域可对比性强，使得层序地层格架的划分和对比相对比较清楚（表1）。

3.2 延安组层序地层划分方案

图6 鄂尔多斯盆地延安组层序内部结构Fig.6 Sequence internal structure of Yan’an Formation in Ordos basin

表1 鄂尔多斯盆地延安组层序地层划分方案Table1 Sequence stratigraphic division scheme of the Yan’an Formation in Ordos basin

根据各标志层及其对应的层位，延安组可以划分为3个层序、9个体系域（陆上）或11个体系域（湖区）（表1）。

层序I底界面为延安组与下伏富县组或延长组的界面，也为延一段底部宝塔山砂岩底界面及其对应界面；顶界面为延三段中、下部裴庄砂岩底界面及其对应界面，大致与延一段、延二段和延三段底部相对应。在近盆缘一侧以5-1煤的顶界面作为最大湖泛面，大范围的湖侵导致成煤作用的结束；在近湖心的一侧，最大湖泛面应在5-1煤上部的泥岩段中，可根据岩性粒度变化、充填序列、准层序的叠置样式或测井曲线等辅助识别；在湖区没有煤层发育的地区，最大湖泛面一般存在于厚层泥岩的中部，也是根据前述的方法识别。强制湖退体系域，在测井曲线上表现为高位正常湖退体系域上部测井曲线突变的粗碎屑岩段，缺少测井曲线的情况下，则主要根据岩性的突变来识别。例如，层序I中湖层序顶部与下伏地层呈突变接触的粗砂岩段，可以认为是强迫湖退体系域沉积。层序Ⅱ的底界面为延三段中、下部裴庄砂岩底界面及其对应界面，顶界面为延五段底部的真武洞砂岩及其对应界面相对应，基本与延三段中、上部以及延四段相对应。在近盆缘一侧以3-1煤的顶界面作为最大湖泛面；在靠近湖泊的一侧，最大湖泛面一般在3-1煤的下部。由于延三段湖扩张达到鼎盛时期，近湖心一侧水体相对较深，在最大湖泛期之后湖水逐渐变浅的情况下，才能够大范围地发育煤层；在湖区不发育煤层的地区，最大湖泛面一般发育在厚层泥岩中；强制湖退体系域仍为湖区内层序顶部发育的与下伏地层突变接触的粗碎屑岩沉积。层序Ⅲ底界面为延五段底部真武洞砂岩的底界面及其对应界面，顶界面为延安组与直罗组之间的界面，直罗组底部一般发育厚度较大、粒度较粗的直罗砂岩，颜色也与延安组有许多不同，因此，此界面易于识别。该层序内发育两套厚度较大的砂岩，下部的真武洞砂岩和上部的卫星砂岩，每套砂岩上部发育泥岩、煤层沉积，以真武洞砂岩上部的1-2煤（东胜地区称2-2煤）的顶界面或与之对应的厚层泥岩段中部为最大湖泛面，有测井曲线的地区可以根据测井曲线进行识别，主要表现为极高的伽马值，俗称的“泥脖子”。该时期湖泊强烈萎缩为数个范围不大的局限湖泊，因此该时期基本不发育强制湖退体系域。

3.3 层序地层的区域发育特征

3.3.1 延安组南北向层序地层特征

鄂尔多斯盆地延安组在南北方向上（图7），地层发育表现为北部厚、向南部减薄的特征；南部地层薄的原因除了沉积早期地势较高、构造沉降较弱外，还受到后期强烈剥蚀，导致延安组上部地层保存较差。从层序的发育和保存程序来看：盆地中北部地区3个层序发育较为齐全，且各层序的体系域发育较齐全；向盆地南部层序保存程度明显变差；盆地中南部葫芦河地区，层序Ⅲ基本没有保存；盆地南部焦坪地区，层组Ⅱ保存不完整，顶部受到一定程度剥蚀，且层序I不发育低位体系域。

层序的组成在最大湖退期湖岸线两侧有所不同：在层序I和层序Ⅱ发育期，在非湖泊沉积区，即盆地的南部和北部地区，每个层序由低位正常湖退、湖侵和高位正常湖退3个体系域组成；而在湖泊沉积区，即盆地中部湖域区，在陆地方向发育的3个体系域的上部还发育一个强迫湖退体系域，该体系域为最大湖退期在湖泊区的沉积产物，一般沉积物粒度较粗且与下伏地层明显接触。层序Ⅲ沉积期，研究区主要发育河流体系，范围广阔的的湖泊几乎消失，仅发育一些范围较小的河漫湖泊，全盆地范围均不发育强迫湖退体系域。

在层序格架中，煤层主要发育在盆地南部和北部地区，中部湖区不发育煤层。盆地北部地势平缓，在湖侵和高位正常湖退体系域发育了厚度中等、分布稳定的数层煤层；盆地南部地势相对凹凸不平，湖侵期在地势低洼处发育了厚度巨大的煤层，但煤层稳定性较差，分布范围有限。

3.3.2 延安组东西向层序地层特征

鄂尔多斯盆地延安组在东西方向上的层序特征与南北方向相似，地层发育整体表现为中部厚、西部次之、东部最薄的特点，地层大都保存不全，缺失延五段，仅在中西部和中部地层保存较全。

从层序的发育和保存层序来看：层序Ⅰ、Ⅱ保存较全，各层序地层厚度仍为中部厚、西部次之、东部最薄；层序Ⅲ在中西部和中部地层保存较全，发育3个体系域，在西部和东部地区，已经剥蚀殆尽。

层序Ⅰ和Ⅱ发育期，在向陆一侧，即盆地的西部地区，每个层序由低位正常湖退、湖侵和高位正常湖退3个体系域组成；而在向湖一侧，即盆地东湖域区，在陆地方向发育的3个体系域的上部还发育一个强迫湖退体系域。层序Ⅲ沉积期，研究区主要发育河流体系，全盆地范围均不发育强迫湖退体系域。

在层序格架中，煤层主要发育在盆地中西部地区、层序的湖侵和高位正常湖退体系域；盆地西部坳陷速度较快，沉积地层厚度较大，发育的煤层层数较多，单煤层厚度薄-中等，煤层累积厚度较大，仅次于盆地南部华亭地区的巨厚煤层厚度，但大于盆地北部地区的煤累计厚度。

4 层序格架下的聚煤特征与聚煤模式

4.1 层序地层格架下的聚煤特征

通过对研究区内众多钻孔，特别是典型钻孔和典型连孔剖面进行分析发现：煤层主要发育在层序I和层序Ⅱ的湖侵体系域中期和晚期、高位正常湖退体系域的中期和晚期，这两个体系域的早期也有少量煤层发育；层序Ⅲ中煤层主要发育在湖侵体系域的晚期，在高位正常湖退体系域的中晚期也有部分煤层发育（表2）。此外，厚度较大的煤层一般发育在体系域的晚期，局部地区厚煤层也发育在层序Ⅰ湖侵体系域的早、中期。

研究发现，控制煤层发育的并非三级基准面升降，而是更高级别的四级基准面升降。因此，三级层序中煤层在各体系域中发育的位置，是四级基准面升降和三级基准面升降叠加后的结果。在三级层序内，煤层可以发育在三级层序的湖侵或高位体系域，因为它叠加了更高级别的基准面升降；但就煤层的成因层序单元而言，煤层主要发育在基准面上升期间，也就是湖侵体系域。

在层序格架中，煤层的发育来源于早期泥炭的堆积，而泥炭的堆积需要有保存的空间。在层序地层格架中，只有基准面的增加速率适宜，能够提供适宜的空间堆积泥炭，才可能发育煤层；如果可容空间增加速率与泥炭堆积速率达到某种平衡，且这种平衡能够维持泥炭堆积速率达较长的时间，那么就可以堆积巨厚层泥炭，进而发育为厚煤层。当可容空间增加速率过快或过慢，或者速率适宜但持续时间较短时，均不利于厚煤层的发育。

在层序Ⅰ和层序Ⅱ中，研究区内发育湖泊、三角洲和内陆河流沉积，泥炭堆积与可容空间增加之间的平衡在靠近湖泊一侧的滨岸区和靠近陆地一侧的内陆区有所不同。在湖侵过程中，湖侵的发生导致可容空间增大的区域首先出现在湖区。滨岸区，在湖侵期间，基准面上升幅度大、速率快，可容空间增加速率较快，在湖侵的早、中期可容空间的增加速率可能与泥炭堆积速率达到平衡，即达到了均衡补偿，进而发育厚度较大的煤层，该地区厚煤层大都位于湖侵体系域的中下部；而靠近内陆区则为过度补偿，发育煤层厚度不大；随着湖侵的继续，滨岸区的基准面上升过快，可容空间增加速率明显大于泥炭堆积速率，即出现泥炭堆积的欠补偿状态，且湖平面的上升不利于植物的生长，成煤作用逐渐减弱或终止；然而在内陆区，基准面增加速率逐渐增大，泥炭由过度补偿逐渐向平衡补偿转变，并在最大湖泛期达到均衡补偿或最接近均衡补偿，所以该时期内陆地区发育的煤层最厚，该地区厚煤层大都位于湖侵体系域上部，即随着湖水的不断向陆扩张，富煤带也随之向陆地迁移。

层序Ⅲ发育期间，湖泊大范围萎缩为局限性河漫湖泊，研究区内以河流体系为主。煤层主要发育在河流泛滥平原的沼泽和河漫湖泊环境，成煤机理与前两个层序基本一致；但由于没有范围较大的湖泊发育，泥炭堆积难以达到欠补偿，而以过度补偿和均衡补偿为主，即在最大湖泛面附近达到或最接近均衡补偿，所以厚煤层一般发育在湖侵体系域晚期的最大湖泛面附近。

4.2 可容空间控制的聚煤模式

坳陷型盆地与被动大陆边缘的近海型含煤岩系类似，其中大面积分布的煤层亦主要形成于可容空间增加速率与泥炭堆积速率保持平衡或略高于泥炭堆积速率时[20]。由于陆相含煤盆地影响可容空间的因素（如古气候、基底沉降、湖平面变化等）远比海相地层复杂，煤层在层序格架内的发育也具有多样性[21-22]。鄂尔多斯盆地延安组含煤岩系，从曲流河冲积平原到三角洲平原再到湖泊环境，层序与煤层的发育呈有规律变化（图8）。

在曲流河冲积平原（图8a），三级层序主要由多个四级层序基准面上升半旋回低位体系域和湖侵体系域叠置组成，自下而上四级层序低位体系域砂岩层数和厚度减少、减小，而湖侵体系域煤层和粉砂岩等细碎屑岩较少，总体它们构成三级层序基准面上升半旋回的湖侵体系域。此时，煤层发育于四级层序的湖侵体系域，自下而上煤层厚度减小趋势明显，厚煤层靠近上部最大湖泛面发育。

表2 研究区典型钻孔煤层在层序地层格架中的位置Table2 Coal beds location in sequence framework of typical boreholes of study area

图8 鄂尔多斯盆地延安组含煤岩系层序格架内煤层发育特征Fig.8 Map showing the characteristics of coal accumulation in the sequence framework of the Yan’an Formation coal measures in Ordos basin

在曲流河三角洲平原（图8b），三级层序主要由多个基本对称的四级层序基准面旋回叠置组成，但自下而上四级层序低位体系域砂岩层数和厚度增加、增厚，而湖侵体系域煤层和粉砂岩等细碎屑岩减少、减薄，总体构成三级层序的高位正常湖退体系域，而三级层序高位正常湖退体系域发育较差。此时，煤层也主要发育于四级层序的湖侵体系域。

在滨湖平原（图8c），三级层序以高位体系域为主，其次为湖侵体系域和低位体系域。高位体系域中、后期由多个四级层序基准面上升半旋回湖侵体系域和基准面下降半旋回高位体系域叠置而成，煤层发育于每个四级层序湖侵体系域下部，煤层底板为四级层序初始湖泛面。自下而上，煤层厚度减薄，煤层间距也逐渐缩小。

鄂尔多斯盆地延安组沉积期表现为“北缓、南陡、中部坳陷、坳中有隆”的地形特征：盆地南部地区为相对狭窄的斜坡带，地势较高，沉积开始较晚，地层厚度变化较大，受到后期剥蚀严重，煤层主要发育在古地貌的洼陷区，煤层厚度大但稳定性差；北部为宽缓的斜坡带，且构造稳定，沉积的地层厚度变化不大且保存较好，发育的煤层（组）稳定性较好；中部为湖域区，沉积中心位于凹陷中南部，北部为次级沉积中心，中北部砂岩较发育，为相对隆起区。

盆地南部和北部斜坡带的层序构成包括3个体系域，即低位正常湖退、湖侵和高位正常湖退体系域。南部斜坡在延安组沉积早期，由于地势较高，仅在河道沉积区发育低位体系域，其余地区一般不发育低位体系域；北部斜坡层序的构成较齐全。中部湖区，在湖水退却、陆上区域已经不再接受沉积甚至发生剥蚀的时候，在湖区仍沉积了一套粒度较粗的沉积物，为强迫湖退沉积。自盆地边缘向中部坳陷区，盆地基底的构造沉降速率逐渐增加，在中南部沉积中心达到最大，北部次级沉积中心次之，坳陷内隆起沉降速率相对较低。沉积物充填速率在南北部斜坡带速率较大，向两个沉积中心沉积速率明显减小，坳陷内隆起的充填速率相对较大。该时期可容空间的增加速率，从南北斜坡向中部坳陷区明显增大，南部斜坡高于北部斜坡，坳陷内隆起相对较小。聚煤作用强度从盆地边缘向南北部斜坡逐渐增大，向中部坳陷区逐渐减小为0；沉积早期南部的聚煤强度最大，单煤层厚度较大，晚期聚煤强度较小；北部斜坡发育多个煤组，整体聚煤强度较大（图9）。从盆地边缘到沉积中心等时地层格架下岩相、沉积相和聚煤作用有规律地迁移，为断陷盆地煤矿区深部和矿区外围煤炭资源勘探提供了科学依据和指导。

5 结论

图9 鄂尔多盆地延安组残存区东部南北向层序发育及可容空间控制的聚煤模式图Fig.9 North-south profiles sequence and coal accumulating model controlled by accommodation room diagram of the remnants of strata at the eastern of Yan’an Formation in Ordos basin

通过对鄂尔多斯盆地延安组含煤地层的层序地层分析以及层序格架下煤层的发育和聚集特征分析，得到如下结论：

1）延安组含煤地层可以划分为3个三级层序，自下而上依次为层序I、层序Ⅱ和层序Ⅲ，并在湖区识别出了强迫湖退体系域。层序I和层序Ⅱ发育期，盆地内大范围地发育湖泊，以平均湖岸线为界：向陆一侧层序由低位正常湖退、湖侵和高位正常湖退3个体系域组成；向湖盆一侧，层序由4个体系域组成，在层序的顶部还发育一个强迫湖退体系域。在层序Ⅲ沉积期，大的湖泊基本消失，主要发育河流体系，全盆地范围内均不发育强迫湖退体系域。

2）在层序地层格架中，煤层主要发育在层序I、层序Ⅱ的湖侵和高位正常湖退体系域的中、晚期和层序Ⅲ的湖侵体系域晚期。盆地北部地势较为平坦，发育中等厚度的煤层，煤层区域稳定性较好，分布范围广；盆地南部发育巨厚煤层，但煤层的稳定性较差，分布较局限。从滨湖平原再到三角洲平原到河流泛滥平原，厚煤层从位于四级基准面上升半旋回的底部逐渐过渡到中上部；不同沉积区可容空间增加速率与泥炭堆积速率达到平衡的位置不同，厚煤层主要发育在二者近似处于平衡状态的位置。

（References）：

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