黄陇侏罗纪煤田转角勘查区延安组聚煤规律研究

杨 甫，赵雪娇，马东民，段中会，闫和平，张育平，田 涛，贺 丹

（1.国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，西安 710021；2.陕西省煤田地质有限公司，西安 710021；3.西安科技大学地质与环境学院，西安 710054；4.陕西省一九四煤田地质有限公司，陕西铜川 727000；5.陕西煤田地质勘查研究院有限公司，西安 710021）

黄陇侏罗纪煤田转角勘查区延安组聚煤规律研究

杨 甫1，2，赵雪娇1，5，马东民1，3，段中会1，2，闫和平4，张育平1，2，田 涛1，2，贺 丹1，5

（1.国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，西安 710021；2.陕西省煤田地质有限公司，西安 710021；3.西安科技大学地质与环境学院，西安 710054；4.陕西省一九四煤田地质有限公司，陕西铜川 727000；5.陕西煤田地质勘查研究院有限公司，西安 710021）

依据钻探资料对黄陇侏罗纪煤田焦坪矿区转角勘查区含煤地层分布特征及可采煤层的分布与厚度进行了分析，认为转角勘查区含煤地层为中侏罗统延安组，主采煤层4-2号煤位于第一段。含煤地层及主采煤层的展布特征主要受三叠系顶板构造形态的控制，凹陷区延安组沉积厚度大，煤层较厚，隆起区煤层较薄或缺失。

转角勘查区；延安组；4-2号煤层；聚煤规律

转角勘查区位于陕西省黄陇侏罗纪煤田焦坪矿区西北部，勘查区东西宽6.5～8 km，南北长12.5 km，面积85.63 km2，行政区划属于陕西省旬邑县马栏镇管辖。本文通过对转角勘查区侏罗系延安组含煤地层及可采煤层的厚度变化与分布特征进行了分析，研究了含煤地层形成的基底形态特征，分析认为转角勘查区煤层赋存规律主要受控于三叠系顶面形态的影响。

1 区域地质

鄂尔多斯盆地是在古生代华北克拉通陆表海-滨浅海盆地基础之上叠合发育的中生代内陆河湖相多旋廻沉积盆地[1]，主要经历了盆地西南缘多期次的逆冲推覆-前渊坳陷和盆地东部多旋廻构造抬升及其显生宙以来盆地沉积范围由东向西不断退缩的过程。晚白垩世以来，盆地全面进入了多旋廻差异抬升剥蚀和周缘断陷的后期改造阶段，现今面貌主要受控于盆地及其相邻造山带晚古生代和中-新生代的建造和改造作用，形成了南部隆起、东部掀斜和北侧向北、向西倾斜的构造单元分区面貌。

王双明等将鄂尔多斯盆地分为西缘褶皱冲断带、天环坳陷、伊陕斜坡、渭北隆起、河东断褶带、乌拉山-呼和浩特断陷和汾渭断陷七个构造单元[2]。按成煤时代和地域分布，陕西省主要有陕北石炭-二叠纪、渭北石炭-二叠纪、陕北三叠纪、陕北侏罗纪和黄陇侏罗纪5大煤田。黄陇侏罗纪煤田赋煤构造单元横跨鄂尔多斯盆地渭北隆起、西缘褶皱冲断带和伊陕斜坡（图1）。构造分带性较为明显，西部呈北西向、中部东西向、东部以北东向为主，整体呈现为倾向北西，向东南凸出的平缓单斜，地层倾角一般在10°以下[3]。

图1 黄陇侏罗纪煤田赋煤构造分区位置Figure 1 Huanglong Jurassic coalfield coal hosting structural subarea setting

2 勘查区地质背景

2.1 构造特征

转角勘查区位于陕西省黄陇侏罗纪煤田东部，构造位置属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡南部。区内构造形态简单，为一整体北倾的单斜构造，在此基础上发育宽缓褶皱，包括上轿子向斜、转角背斜、江南站向斜、五沟背斜等，地层倾角一般小于5°（图2），研究区内未见断层及岩浆岩活动。

图2 研究区构造特征Figure 2 Study area structural features

（1）上轿子向斜。轴向沿Z21、Z6号孔连线向北方向延伸，长度约6.0 km，南翼倾角3°～4°，北翼倾角1°～2°。

（2）转角背斜。位于转角村一带，轴向沿Z17、Z16、Z15孔连线呈北西方向延伸，长度约7.0 km，南翼倾角3°～5°，北翼倾角3°～4°。背斜轴部无可采煤层，将勘查区分为南北两个聚煤区。

（3）江南站向斜。位于江南站附近，该向斜为复式向斜，轴向沿1-2、5-5、9-4、Z14号孔连线呈北西方向延伸，长度约7.0 km，南翼倾角1°～2°，北翼倾角3°～5°。向斜轴部部位是勘查区内主要聚煤区。

（4）五沟背斜。在勘查区南部Z2、Pu15号钻孔连线向北东方向延伸，长度约5.0 km，两翼倾角约3°～4°。受三叠纪顶面构造形态影响，煤层变薄。

图3 研究区地层综合柱状图Figure 3 Study area comprehensive stratigraphic column

2.2 地层特征

据地表露头及以往钻孔钻遇地层（图3），研究区中新生代地层发育齐全，包括三叠系（未穿），侏罗系下统富县组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）和安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）和华池组（K1h），第四系上更新统马兰组（Q3m）及全新统冲-洪积层（Q4al）。含煤地层为中侏罗统延安组。

3 含煤地层及煤层特征

3.1 含煤地层

中侏罗统延安组（J2y）为本区含煤地层，依据其岩性特征和沉积规律分为三段五个旋廻，与下伏地层假整合接触。据钻孔揭露并与矿区对比，本区大部分地段仅保留第一、二段，局部地段保留有第三段下部。

第一段。第一旋廻，主要由灰黑色、深灰色砂质泥岩、粉砂岩、4-2号煤（4-2号煤局部分岔有4-2下号煤）及泥岩组成，具波状层理，常见植物化石及碎片。该段在本区向东逐渐变厚，向西变薄至缺失；向斜轴部厚，背斜轴部薄，本段厚度为0～48.4 m，平均厚度为20.85 m。

第二段。第二、三旋廻，局部地段见有第四旋廻。主要由灰黑色粉砂岩、深灰色、灰色砂质泥岩及2、3号煤层组成，夹泥岩及细粒砂岩薄层。该段在勘查区内东厚西薄，常见植物化石碎片，厚度为0～74.5 m，平均厚度为32.75 m。

第三段。第五旋廻，主要由深灰色粉砂岩、细-中粒砂岩组成，夹薄层灰黑色泥岩及砂质泥岩，具水平层理。泥岩中常见植物化石碎片。区内大部分缺失，仅个别钻孔见到，厚度为0～41.9 m，平均厚度为15.54 m。

3.2 煤层特征

转角勘查区的煤层为3、4-2、4-2下号煤层，其中4-2号煤层为大部可采煤层的主要可采煤层（表1），3号和4-2下号煤层为次要可采煤层。

表1 研究区可采煤层综合特征Table 1 Study area mineable coal seams integrated features

3.2.1 4-2号煤层

4-2号煤层位于延安组第一段中下部，上与3号煤层间距2.86～53.25 m，平均20.10 m，下与4-2下号煤层间距0.80～11.80 m，平均2.99 m，勘查区4-2号煤层可采部分为南北两块，中部Z15、Z16、Z17、13-5号钻孔一带由于三叠系地层抬升，致使侏罗系中统延安组受冲刷剥蚀变薄，形成了一条狭长的西北-东南向的煤层不可采带，由这条不可采带将勘查区内4-2号煤层可采范围分为南北两块。北部C9、Z6、Z20、Z21、6-8、9-6、3-3号钻孔一带煤层可采；南部煤层最厚处集中Z22、10-3号钻孔一带，由这一带向四周煤层逐渐变薄，勘查区内4-2号煤层分布面积75.91 km2，可采面积46.35 km2，勘查区内大部可采（表1，图4）。

图4 研究区4-2号煤层厚度等值线Figure 4 Isogram of study area coal No.4-2thickness

4-2号煤层埋深为380～560 m，煤层厚度为0～14.25m，平均厚度为5.81 m，属薄-厚煤层。勘查区内煤层一般含1～2层夹矸，仅在个别钻孔中见到3层夹矸，单层夹矸厚度一般厚0.05～0.40 m，岩性以泥岩、粉砂岩为主，煤层结构简单。煤层顶板岩性大多为灰黑色粉砂岩及细粒砂岩，煤层老顶为中-细粒砂岩（小街砂岩）。

3.2.2 3号煤层

3号煤层主要分布于勘查区北部和中西部，连片钻孔主要分布在勘查区北部，3号煤层位于延安组第二段的中上部，上与2号煤层为2.20～32.46 m，平均9.21 m，下与4-2号煤层为2.86～52.25 m，平均20.1 m。勘查区内3号煤层分布面积42.68 km2，可采面积13.43 km2（表1，图5）。

3号煤层底板标高650～910 m，煤层埋深340～600 m。煤层夹矸为1～2层，个别点含夹矸3层，夹矸厚0.2～0.7 m，夹矸岩性为泥岩，结构简单。煤层厚度0.2～5.55 m，平均厚度为1.18 m，属薄煤层。煤层顶板岩性大多以灰色粉砂岩和泥岩为主。

图5 研究区3号煤层厚度等值线Figure 5 Isogram of study area coal No.3 thickness

3.2.3 4-2下号煤层

4-2下号煤层位于延安组第一段中下部，属于4-2号煤层下分叉，与4-2号煤层的间距为0.80～11.80 m，平均2.99 m。可采范围主要分布于勘查区中东部，可采面积7.44 km2，局部可采（表1，图6）。厚度0.2～7.6 m，平均厚度为3.59 m，可采厚度1.25～7.45 m，平均厚度为4.13 m[4]。

图6 研究区4-2下号煤层厚度等值线Figure 6 Isogram of study area coal No.4-2Lthickness

4-2下号煤层底板标高为700～820 m，煤层埋深在430～550 m。煤层夹矸一般为1层，仅1个钻孔中含夹矸4层，夹矸厚0.1～0.6 m。夹矸岩性为泥岩，煤层结构简单。煤层顶板岩性为粉砂岩，底板多为粉砂岩、泥质粉砂岩（图7）。

图7 研究区三叠系顶板标高等值线Figure 7 Isogram of study area Triassic top surface elevation

4 聚煤规律

在三叠纪末期发育的印支运动，在三叠纪顶部形成长期、广泛、明显的侵蚀地貌，对其上的侏罗系的沉积展布特征起到决定性作用。侏罗纪成煤时期，受三叠系基底形态的控制，在经过早期的充填沉积之后成为泥炭均衡补偿沉积，沉积速度变慢，煤层较为发育[5]。

转角勘查区含煤地层的含煤性总体表现为含煤层数多，可采煤层少，勘查区内主要可采煤层共有一层，为4-2号煤。勘查区边缘地带煤层最薄或尖灭，中部受到风化剥蚀，将勘查区内主要可采煤层分为南北两个聚煤区；整体上北部煤层发育较差，煤层较薄，由东北向西南方向煤层逐渐变厚；南部区域中，由于中间部位凸起，在两侧形成凹陷区，泥炭沼泽最为发育的部位，形成富煤区，在西南部位的煤层最厚。勘查区南部煤层厚度的分布特征与聚煤期同沉积凹陷具有良好的一致性，凹陷的部位煤层增厚，凸出的部位煤层相对减薄。

4.1 平面变化规律

勘查区整体上煤层呈现南厚北薄，边缘带煤层变薄或尖灭的特点，由东北向西南方向煤层呈递增的关系，煤厚变化较大，这种差异性主要与沉积中心位置有关，勘查区南部靠近深水区，沉降快地下水位浅，易于泥炭沼泽环境的发育，而北部距深水区远，地下水位深沉降慢，不易于泥炭沼泽发育，因而形成勘查区内煤层分布不均的特点。

4.2 垂向变化规律

勘查区含煤地层由下往上整体表现为含煤性变差、层数增多、煤层变薄的特点。前期形成煤层少但厚度大且分布稳定，后期形成煤层多，但煤层均较薄，而且稳定性差的特点。这种变化规律与河湖沉积体系的特点一样，在含煤地层下段，泥炭沼泽在湖泊滨岸上大量发育，沉积了稳定较厚的煤层，且煤层少，在含煤地层上段，在废弃湖泊三角洲上河流相和泥炭沼泽交替出现，成煤期短，形成了较薄且不稳定的煤层。

根据钻孔揭露，研究区内存在北西-南东方向的背斜和向斜构造，形成多个凹陷与隆起相间的地形地貌特征(图7)，这些隆起与凹陷控制了侏罗系延安组沉积范围及沉积厚度，呈现从凹陷中心向边部逐渐变薄，在隆起区延安组含煤沉积地层较凹陷区薄，厚煤区与薄煤层呈波状分布，煤层厚度与含煤地层沉积厚度呈正相关性(图8)，在凹陷中心含煤地层厚度最大，煤层厚度也大。

5 结论

前期煤炭勘查资料表明，转角勘查区侏罗系延安组含煤地层的赋存主要受控于侏罗系基底形态，并控制了含煤地层的分布范围和厚度。在研究区内部凹陷区煤层厚度大，相反在隆起区煤层较薄。

4-2号煤层在勘查区内层位稳定、大部可采、厚度变化较大，但规律明显，结构较简单、煤类较单一，属较稳定型煤层；3号煤层在勘查区内层位不稳定、局部可采、结构简单、厚度有一定变化，煤类单一，属不稳定型煤层。4-2下号煤层局部分布，在分分布内层位较稳定、分叉区内全部可采、结构简单、厚度有一定变化，煤类较单一，属较稳定型煤层。

[1]杨俊杰.鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律[M].北京：石油工业出版社，2002：1-228.

[2]王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价[M].北京：煤炭工业出版社，1996：1-547.

[3]贺丹，李智学.黄陇侏罗纪煤田控煤构造研究[J].中国煤炭地质，2011，23（10）：14-18.

[4]闫和平，等.陕西省黄陇侏罗纪煤田焦坪矿区转角勘查区详查地质报告[R].陕西铜川：陕西省一九四煤田地质有限公司，2012.

[5]李增学，李江涛，韩美莲，等.鄂尔多斯盆地中生界聚煤规律及对多能源共存富集的贡献[J].山东科技大学学报：自然科学版，2006，25（2）：1-5.

Study on Yan'an Coal Accumulation Pattern in Zhuanjiao Exploration Area,Huanglong Jurassic Coalfield

Yang Fu1,2,Zhao Xuejiao1,5,Ma Dongmin1,3,Duan Zhonghui1,2,Yan Heping4,Zhang Yuping1,2,Tian Tao1,2and He Dan1,5
(1.Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization,Ministry of Land and Resources,Xi'an,Shaanxi 710021;2.Shaanxi Coal Geology Group Co.Ltd.,Xi'an Shaanxi 710021;3.Department of Geology and Environmental Engineering,Xi 'an University of Science and Technology,Xi'an Shaanxi 710054;4.Shaanxi Provincial No.194 Coal Geological Exploration Co.Ltd., Tongchuan,Shaanxi 727000;5.Shaanxi Provincial Coal Geological Exploration Research Institute Co.Ltd.,Xi'an,Shaanxi 710021)

Zhuanjiao exploration area;Yan'an Formation;coal No.4-2;coal accumulation pattern

Based on drilling data have carried out analysis on coal-bearing strata distribution features,mineable coal seams distribution and thickness variation in the Zhuanjiao exploration area,Jiaoping mine area,Huanglong Jurassic coalfield.The result has considered that the coal-bearing strata in Zhuanjiao exploration area belong to the Yan'an Formation;main mineable coal seam is coal No.4-2.The extending features of coal-bearing strata and main mineable coal seams are mainly controlled by Triassic top surface structural form.In the depression region,Yan'an Formation has large thickness with thicker coal seams;while in the uplift region has thinner coal seams or hiatus.

陕西省工业科技攻关项目(2016GY-187)和国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室自主课题(ZZ2015-2)共同资助

杨甫(1986—)，男，陕西户县人，2015年毕业于西北大学，工程师，从事盆地分析与非常规天然气地质工作。

2016-06-17

责任编辑：宋博辇

P618.1

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.01.02

1674-1803(2017)01-0006-05