第三章含煤地层及煤层.docx

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第三章含煤地层及煤层

第三章含煤地层与煤层

第一节含煤地层

我省的聚煤时期有四期：

一是石炭二叠纪月门沟群（包括石炭世本溪组、早二叠世太原组、山西组及石盒子组下部地层）；二是早中侏罗世淄博群的坊子组；三是古近纪的五图群和新近纪临朐群的山旺组；四是零星分布的第四纪泥炭层。

现对各时期含煤地层岩石特征和分布规律分述如下：

一、石炭二叠纪含煤地层

图3.1.1山东省石炭系—三叠系露头分布及地层区划图（采用山东岩石地层）

1．月门沟群；2．石盒子组；3．石千峰组；4．二马营组；5．重要断层；6．二级、三级地层分区界线；7．鲁西地层分区；

8．济南—淄博地层小区；9．济宁—临沂地层小区；10．华北平原地层分区；11．鲁东地层分区

我省石炭二叠纪煤系地层在沂沭断裂带以西普遍分布，沂沭断裂带中，仅有零星分布（如莒县）（图3.1.1），断裂带以东未见古生代地层发育。

在鲁西，无论是鲁中隆起区，还是鲁西南坳陷区、鲁西北坳陷区，石炭二叠系均广泛分布，只是后期由于受历次构造运动抬升，而剥蚀作用的强度不一，各地石炭二叠系的保留厚度有很大差别。

其中除淄博、章丘等煤田保留较全外，其它大部分煤田，石盒子组中、上部地层及石千峰群多被剥蚀，石盒子组以下含煤地层，一般都有所保留。

在鲁西北地区，在聊考及齐广断层的作用下，新生界喜山期盖层下陷幅度很大，石炭二叠系埋藏较深，剥蚀和保存的情况还不甚清楚，据胜利油田的钻孔资料分析，在凹陷的某些地区，可能有晚二叠世晚期的地层保留（图3.1.2）。

（一）石炭纪含煤地层－本溪组（Cyb）

我省的石炭系与华北其它地区一样，缺失下石炭世地层，只发育上石炭世本溪组。

主要是一套陆表海碳酸盐台地与泻湖、堡岛体系相交替的含煤沉积建造。

沉积厚度差别较大,一般总厚8～60ｍ。

在鲁西广泛分布，多被上覆地层所掩盖，仅有淄博、新汶等地有出露。

现叙述如下：

主要由紫色、黄绿色泥岩、页岩为主，夹铝质页岩、铝土矿，底部常具不规则铁矿层，上部偶夹黄灰色砂岩，局部含薄煤层。

以奥陶系古风化界面为界，与马家沟组平行不整合或（微角度）不整合接触。

同时由于该古风化的剥蚀面凹凸不平，致使本组沉积厚度各地变化较大，有时即使在同一煤田，其厚度也同样不稳定，一般厚为8～60ｍ。

沂沭断裂带以西的本溪组厚度自西向东和向东北、东南有增厚之趋势。

而且本组底部普遍发育有紫色铁质泥岩（山西式铁矿层）、黄灰－灰白色铝土质泥岩、高岭石粘土岩，及青灰－灰白色铝土岩（Ｇ层铝土岩），将这段铁铝岩系称湖田段。

局部地区（枣庄、新汶、沾化一带）湖田段之上的碎屑岩变薄或尖灭，湖田段即相当于本溪组，自南向北时代由老至新。

与下伏马家沟组平行不整合接触，顶以太原组最底部一层稳定分布的灰岩（草埠沟灰岩或徐家庄灰岩）之底为界与之整合接触。

常见植物化石有：

Linopterisbrong-niartii，Neuropterisgigantea，Bergeria等。

属晚石炭世。

主要矿产有铝土矿、硬质耐火粘土矿、Ｇ层铝土岩中伴生镓元素。

（二）二叠纪含煤地层

我省的二叠纪含煤地层有早二叠世太原组、山西组、石盒子组中下部地层。

图3.1.2山东省石炭二叠纪含煤地层

１、太原组（C-Pyt）

为一套海陆交互相含煤地层，横向分布稳定，厚度变化不大，厚约150ｍ～180ｍ，是我省的重要含煤地层。

岩性主要由灰～灰黑色泥岩、粉砂岩夹砂岩、多层灰岩和煤层（或煤线）组成的多个旋回层。

以灰岩为该组主要特征。

底以首次出现的一层稳定分布灰岩（草埠沟灰岩或徐家庄灰岩）底面为界，与下伏本溪组整合接触；顶以最上一层灰岩结束为界，与上覆山西组整合接触。

属石炭－二叠纪，为月门沟群中部地层。

含煤8～20层，多为薄煤层，单层厚度一般小于2m。

石灰岩层数各地不一，所夹岩性也有变化。

在汶泗、蒙山断层以北地区淄博、章丘、黄河北、长清、肥城、莱芜、新汶等煤田及济阳坳陷（胜利油田），太原组灰岩一般6～8层，即草灰（L1）、徐灰（L2-3）、徐上灰（L4）、五灰（L5）、四灰（L6）、三灰（L8）、二灰（L11）、一灰（L13），但各煤田称呼不一。

其中以徐灰、四灰、二灰、一灰较稳定，厚度以四灰最大，一般3～4ｍ，与南部十灰相对比，一、二灰一般为1～2ｍ，一灰可与南部三灰相对比。

最下一层灰岩称草埠沟灰岩（简称“草灰”，编号L1），质不纯，不稳定。

徐家庄灰岩（简称“徐灰”），常分2层：

下分层即为徐灰（L2-3），厚度较大（一般3～5ｍ，最厚达9ｍ），横向分布稳定，富含燧石结核，是最重要的标志层之一；上分层（L4）称“徐上灰”，在淄博地区也有称“无名灰岩”、“南定灰岩”、“万山庄灰岩”的，不含燧石结核，厚度变化大，在小范围内，可由数十厘米增至数米。

在鲁南及鲁西南地区形成煤层和灰岩层数较多，但可采煤层厚度小；鲁中的新汶、莱芜、肥城及淄博、章丘、黄河北等煤田，煤层和灰岩的层数较少，但可采煤层厚度一般较大。

在汶泗、蒙山断层以南的鲁南及鲁西南地区，太原组含灰岩13～15层，以十四灰（L2）、十灰（L6、G层灰岩）、三灰（L13、L层灰岩）最稳定，厚度大，十四灰与北部的“徐灰”大致相当，一般3～6ｍ，是良好的标志层；其次，十二灰（L4）、九灰（L7）、八灰（L8、H层灰岩）、五灰（L11、K层灰岩）也较稳定，厚度较小，多为1～3ｍ，但八灰在某些区域厚度也较大。

最下一层灰岩十五灰（L1），与北部的“草灰”相当,横向不稳定，常沉缺，一般3～5ｍ，滕县、陶枣煤田多为5～10m，在临沂煤田多在10ｍ以上，最厚达20ｍ；十三灰（L3）厚度变化较大，常相变为钙质泥岩，或与其下的十四灰（L2）合并。

其它灰岩，不太稳定，厚度较小，可做为对比的辅助标志。

自东向西，灰岩由少至多，煤层数由多至少，但东部的煤层薄而不稳定，可采性不高，而西部的煤层质地好，是重要煤炭基地。

总的变化趋势是：

灰岩层数越多，泥岩、页岩增多，而砂岩减少，煤层数减少，但单层厚度增加，可采性较高。

下部的灰岩，经镜下鉴定，多为泥晶生物碎屑灰岩，富含蜒、有孔虫、牙形剌、腕足、珊瑚、苔藓虫等多门类动物化石。

在淄博露头剖面的徐灰中，还见有典型的丘状层理和大小不一的各类生物碎屑的混杂堆积。

生物化石非常丰富，既有海相的蜒类、腕足类、珊瑚、头足类、腹足类，又有陆相植物。

据生物组合，该组属晚石炭世达拉期至早二叠世马平期。

该组正层型剖面在山西省太原市西铭七里沟。

山东省太原组次层型由2条剖面组成。

①淄博市昆仑镇东万山剖面（117°56′00″，36°31′50″）；②淄博市山头镇冯八峪剖面（117°52′30″，36°28′30″；山东煤田地质局张志敏、刘汉男等，1975，编著者据牛保祥等1985年资料补充）。

（山头镇冯八峪剖面）

上覆地层：

山西组深灰—黑灰色砂质泥岩、泥岩，含菱铁矿结核15.7m

——————整合——————

太原组

总厚度179.3m

23．灰色厚度含泥质灰岩（L层灰岩）。

产

类：

Triticitesboshanensis，T.subnathorsti，T.parvulus，Boultoniawillsi，B.sp.nov.，Schubertellasp.nov.，Schwagerinacf.leei；腕足类：

Choristitespavlovi，Dictyoclostustaiyuanfuensis，D.uralicus，Eomarginiferapusilla，E.longisipinavar.lobbata，Brachythyrissp.，Linoproductuscf.simenensis，Rugosochonetessp.，Schuchertellasp.；珊瑚：

Lophocarinophyllumsp.；腹足类：

Angyomphalus（?

）sp.

0.8m

22．灰色砂质泥岩，底部为一层细砂岩，顶部为一煤线

1.1m

21．下部为深灰色砂质泥岩夹煤线，中、上部为灰—深灰色泥质粉砂岩

27.7m

20．灰色砂质泥岩，中部夹泥灰岩小凸镜体，顶部为煤线

11.0m

19．灰—深色厚层灰岩（K层灰岩）。

产

类：

Triticitespygmaeus，T.sp.，T.cf.subnathofeni，T.subnathorsti，Rugosofusulinacomplicata，R.intermedia，R.complicata，Pseudoschwagerinasp.，P.gerontica，Schwagerinarichthofeni，S.verneuililevidensis（?

），S.expansa，S.exiqua，S.pseudopointeli，Quasifusulinacf.arca，Q.cayeuxi，.longissima，Q.arca；腕足类：

Choristitespaulovi，Eomarginiferapusilla，E.longispinavar.lobata，Buxtoniasp.；珊瑚：

Lophocarinophyllumsp.

2.2m

18．灰色砂质页岩。

产植物：

Neuropterisovata，Sphenophyllumoblongifolium，Cordaitesborassifolia，C.principalis，Annulariastellata，Tsriopterissp.，Sphenopterissp.，Pecopterissp.，Calamitessp.

10.3m

17．黄—黄绿色厚层细砂岩，底部为一层含钙很高的钙质砂岩

7.1m

16．灰—灰黑色页岩，下部夹煤线

5.5m

15．灰色厚层生物灰岩（H层灰岩）。

产

类：

Schwagerinarichthofenivar.speciosa，S.cf.nathorsti，S.leei，S.japonica，S.nathorsti，Quasifusulinacayeuxi，Triticitesshandongensis，Schubertellasp.；腕足类：

Eomarginiferalongispinavar.lobata；珊瑚：

Lophocarinophyllumsp.；头足类：

Domatocerassp.

1.0m

14．灰—深灰色砂质页岩，底部夹—煤层。

产植物：

Neuropterisovata，Pecopterishemiterioides，Sphenphyllumoblongifolium，S.cf.thonii，Tingiahamaguchii，sphenopterissp.，Annulariaspp.，Cladophlebissp.

10.8m

13．深灰色厚层灰岩（G层灰岩）。

产

类：

Boultoniasp.，Pseudoschwagerinasp.，P.uddeniSchwagerinaexpansa，S.vulgarisvar.fusiformis，S.hangzhouensis，S.pseudocervicalis，S.richthofenispeciosa，S.leei，S.nathorstilaxa，Rugosofusulinacomplicata，R.cf.sparivoluta，R.valida；腕足类：

Dictyoclostustaiyuanfuensis，D.uralicus，Choristitespavlovi，Derbyiasp.；珊瑚：

Lophocarin-ophyllumsp.，Pseudozaphrentoidessp.；腹足类：

Bellerophonsp.

1.9m

（大昆仑镇东万山剖面）

1.9m

12．黄灰—灰白色薄层细砂岩。

产植物：

Neuropterissp

.4.0m

11．下部为黄灰色泥岩，中部为紫灰色页岩夹细砂岩，上部为黄灰色页岩。

产植物Annulariastellata，Cordaitesschenkii，Neuropteriscf.ovata，Sphenophyllumsp.，Taeniopterissp.，Calamitessp.

13.0m

10．灰色泥岩夹黑色泥岩，顶、底泥质粉砂岩。

产植物：

Neuropterisovata，Annulariasp.，Sphenophyllumsp.，Sphenopterissp.，Calamitessp.

8.6m

9．浅灰色厚层中粒长石石英砂岩，交错层发育，顶部夹钙质砂岩凸镜体

11.0m

8．浅灰—灰色中厚层细砂岩，交错层理发育

4.0m

7．下部为黑灰色砂质页岩；上部为灰色砂质泥岩，含菱铁质结核。

顶、底各夹一煤线

9.6m

6．灰—浅灰色厚层粉砂岩，钙泥质胶结

1.0m

5．灰、黄灰色砂质泥岩、泥岩，含菱铁质结核，顶部夹一煤线。

产植物：

Stigmariasp.

21.5m

4．黄—黄灰色厚层中粒长石石英砂岩

1.3m

3．灰色厚层灰岩（南定灰岩）。

含

类：

Fusulinacf.konnoi，F.konnoi（?

），F.uitinensis，Pseudostaffellasphaeroidea，P.cuboides，P.khtunensis，Ozawainellaturgida；腕足类：

Choristitessp.

9.7m

2．黄灰—灰白色泥岩，底部夹一薄层灰岩及一层煤线

6.1m

1．深灰色含燧石灰岩（徐家庄灰岩）。

含

类：

Fusulinaquasicylindrica，F.pseudokonnoilonga，F.pseudonytvica，F.bocki，F.cylindrica，F.panouensis，F.paseudokonnoi，F.konnoi，F.ulitinensis，F.quasifusulinoides，F.rauserae，Fusulinellapseudobocki，F.provecta，Pseudostaffellasphaeroidea，P.cuboides，P.sphaeroidea，P.khotunensis，P.subquadrata，P.kremsi，Ozawainellavoxhgalica，O.angulata，O.turgida，O.magna，O.stellae，O.tingiminima，Schubertellavozhgalica，O.angulata，Oturida，O.magna，O.stellae，O.tingiminima，Schubertellaobscura，S.elongata，S.lataelliptica，Taitzehoellataitzehoensis，Millerellasp.；有孔虫：

Endothyrasp.9.2m

——————整合——————

下伏地层：

本溪组黄灰色钙质泥岩，见有大量钙质结核5.2m

2、山西组（Pys）

与太原组为连续沉积，局部可见冲刷接触。

主要为灰到灰黑色粉砂岩、泥岩和灰白、灰黄、黄绿色砂岩组成的以陆相沉积为主的含煤地层，厚度73～136ｍ，一般厚100m左右，含煤2～4层，由新到老为1～4煤层，1～2层达可采厚度，即2煤层和3煤层（新汶、莱芜称4煤层），是晚古生带最重要的含煤地层之一。

底以太原组顶部灰岩顶面为界，顶以泥岩基本结束、黄绿色长石石英砂岩大量出现为界，与下伏太原组、上覆石盒子组均为整合接触。

为月门沟群上部地层。

属早二叠世栖霞期。

山西组上部以泥岩、粉砂岩为主，夹中、细砂岩，局部有灰绿色粗砂岩，含不稳定的薄煤层（1煤）；中、下部以中、细砂岩为主，夹薄层泥岩、粉砂岩，以交错层理为主，次为斜层理、水平层理、波状层理，常有泥岩、粉砂岩包裹体，含2、3（3上、3下）煤层,2煤层在各煤田为不稳定的局部可采煤层；3煤层属稳定、较稳定的中厚～厚煤层，分布广、厚度大，除北部的淄博、章丘、黄河北煤田东部较薄（0～1.42m）外，往南逐渐变厚，到鲁西南的巨野、兖州、济宁煤田最大厚度达到9.43～17.95m，是我省最主要的可采煤层。

3煤层底部至山西组底部，岩石颗粒变细、泥质增多,具波状、混浊状层理,见底栖动物通道，属海退沉积。

设组正层型剖面在山西省太原市晋祠柳子沟北岔沟。

山东省该组次层型位于淄博市八陡镇东黑山（即黑山）（117°55′20″，36°27′30″；据山东煤田地质局张志敏、刘汉男等，1974）。

上覆地层：

石盒子组黑山段黄绿色厚—巨厚层粗粒长石石英砂岩6.6m

——————整合——————

山西组总厚度136.3m

20．灰—灰黑色泥岩，顶、底均夹煤线。

产植物：

Emplectopteridiumalatum，Callipteridium（?

）sp.，Pecopteriscf.arcuata，Lepidostrobophyllumsp.，Lepidostrobussp.，Carpolithussp.1.3m

19．黄绿色粉砂岩，底部为细砂岩4.6m

18．黄绿色厚层粗粒石英砂岩，颗粒下粗上细3.1m

17．黄绿色粉砂岩夹少量泥岩，底部与细砂岩互层。

顶部有一薄层碳质泥岩。

产植物：

Pecopterisfeminaeformis，Sphenophyllumverticilatum，Fascipterisrobusta8.8m

16．灰色泥岩，内夹三条煤线1.9m

15．黄绿色厚层中粒长石石英砂岩4.2m

14．黄绿色细砂岩与泥质粉砂岩不等厚互层5.4m

13．灰、灰绿色砂质页岩夹粉砂岩及细砂岩透镜体。

产植物：

Emplectopteristriangularis，?

Emplectopteridiumalatum，Lobatannularia（?

）sinensis，Pecopterissinobaltannetii20.9m

12．黄绿、灰绿色厚层—巨厚层中粒长石石英砂岩，具交错层理12.5m

11．黄绿色泥质粉砂岩，顶部为深灰色细砂岩。

产植物：

Alethopterisnorinii，Taeniopterismultinervis，Sphenopterisoblongifolium，Calamitessp.7.7m

10．灰、灰绿色粉砂岩及细砂岩，中部夹泥岩及煤线5.8m

9．深灰—黑灰色泥岩，夹菱铁质结核和条带，底为一煤线5.2m

8．黄绿色、灰色细砂岩及粉砂岩4.9m

7．深灰—黑灰色泥岩，含菱铁质结核8.8m

6．灰黑色页岩，底部夹煤线，顶为一层中粒砂岩。

产植物：

Calamitescf.cistii2.9m

5．暗灰色砂质页岩2.3m

4．灰绿色细砂岩。

产植物：

Cathaysiopteriswhitei，Annulariastellata，Cordaitesschenkii，C.principalis，Alethopterissp.，Calamitessp.3.9m

3．灰黑色、灰色粉砂岩与砂质泥岩互层10.2m

2．灰一灰黑色厚层中粒长石石英砂岩（北岔沟砂岩），底部层面凹凸不平，具冲刷构造6.2m

1．深灰—灰黑色砂质泥岩、泥岩，含菱铁矿结核，产腕足类：

Dictyoclostustaiyuanfuensis；双壳类：

Streblochondriasp.15.7m

——————整合——————

下伏地层：

太原组灰色厚层含泥质灰岩0.8m

3、石盒子组（Ps）

石盒子组在岩性上主要是一套以黄绿、灰绿色砂岩、紫红、灰紫色泥岩夹铝土岩、灰黑色页岩及煤线组成。

底以泥岩基本结束，黄绿色砂岩大量出现为界，与下伏山西组为连续沉积，与之整合接触，顶以石千峰群底部紫色砂砾岩底面为界，与之平行不整合、局部不整合接触。

各地发育不均匀，鲁中北部的淄博、章丘一带发育最全，是当时的沉降中心，厚度最大，为588ｍ，向四周遭受剥蚀，新汶剥蚀最严重，最大残厚仅55ｍ。

其他地区遭受剥蚀，一般只保存到万山段，厚度变化较大、相差悬殊。

黄河北及鲁中的莱芜等煤田，厚度多在100ｍ以上；鲁南及鲁西南诸煤田较薄，一般150ｍ左右，有时可达160ｍ。

具有东北厚、向西南变薄的趋势，其厚度变化主要受山西组砂岩，尤其是3下煤与3上煤之间砂岩及3上煤顶板砂岩的制约，若该砂体增厚，则山西组厚度增大，而石盒子组厚度变薄；反之，山西组厚度变薄，石盒子组厚度增大，这也说明山西组与石盒子组的分界面，是一种穿时的界面。

石盒子组底部砂岩，为河流相沉积，横向极不稳定，因此，各地区石盒子组底界砂岩，都是一系列穿时的砂体，其底界面大致由北或东北向西南抬升。

由下向上沉积物粒度愈来愈细，紫色愈来愈多。

总体上可分为砂岩→粉砂岩与泥岩互层→砂岩→泥岩夹粉砂岩两大沉积旋回，主要是河湖相沉积，但孝妇河段的中上部夹有十多米深灰色至黑色泥岩，含腕足类化石（Lingulasp.），应属于海湾沉积。

含丰富的植物化石，不含可采煤层，仅见有薄煤线。

仅在鲁南的滕县、韩台、陶枣、临沂等煤田，下部万山段含1～3层薄的柴煤，局部达可采，因变质程度低故称“柴煤”，有铝土岩可供开采利用。

据生物组合对比，该组为早二叠世茅口期至晚二叠世龙潭期。

根据岩性，由老而新分为黑山段、万山段、奎山段、孝妇河段4个段。

（１）黑山段（Psh）

由黄绿、灰绿色砂岩、粉砂岩和杂色粘土岩组成，局部夹灰黑色泥岩和煤线或薄煤层，不含可采煤层。

底以泥岩基本结束、黄绿色砂岩大量出现为界，顶以灰、白、紫等杂色铁铝质泥岩之底面为界。

北部淄博、章丘、肥城等地砂岩含量高，粘土岩含量少；南部济宁、枣庄一带，粘土岩含量增加，碎屑岩以细砂岩、粉砂岩为主。

以黄绿、灰绿色为主，上部开始出现紫色。

地层厚度变化较大，济南－淄博地层小区厚20～100ｍ，自西向东厚度增加，济宁－临沂地层小区厚43～86ｍ，厚度小于章丘、淄博等地。

含丰富的植物化石，主要有：

Pecopteristaiyuannsis，P.arcuata，Tingiapartita，Emplectopteristriangularis,Taeniopteris等。

据生物组合，属早二叠世茅口期。

（2）万山段（Psw）

主要由黄绿、灰白色厚层粗粒长石石英砂岩、石英砂岩为主，夹黄绿、紫色泥质粉砂岩、泥岩及铝土岩，下部夹煤线或不稳定薄的柴煤层。

以杂色泥岩增多而区别于上、下以砂岩为特征的两个段。

底以杂色泥（页）岩底面为界，顶以奎山段灰白色厚层粗粒石英砂岩底面为界。

地层厚度变化较大。

鲁中北部淄博、章丘等煤田较厚为140～250ｍ，向南逐渐变薄，到滕县、枣庄、临沂煤田，一般为40～50ｍ，新汶、莱芜一带遭受剥蚀，残厚20～55ｍ。

鲁中及鲁西南的大部分煤田，一般不含煤，只夹不稳定煤线，而鲁南的韩台、陶枣、临沂和鲁西南的滕县煤田，含柴煤1～3层，局部达可采。

鲁中诸煤田以碎屑岩为主，而鲁南、鲁西南各煤田，则以泥质岩类为主。

该段底部杂色铁铝质泥岩和铝土岩，在区域上常相变为紫红色铁铝质泥岩。

该层铝土岩呈青灰色或鸭蛋绿色，风化后为褐黄色，致密较坚硬，偶见鲕状结构，横向很稳定，厚度变化较大，淄博煤田较纯而厚，可达6ｍ多，到鲁西南和鲁南地区，较纯铝土岩很少，而且很薄，多变为铝质泥岩，其岩芯很难肉眼识别，但物性特征仍很明显，物探测井解释能确定其厚度及层位，因此，该铝土岩层位稳定，是区域划分对比的良好标志层，具有较好的等时含义。

据前人研究，此铝土岩属湖相沉积，在淄博最发育，称“Ｂ层”铝土岩，在山西省为紫斑铝土质页岩，又称桃花页岩。

淄博、莱芜、章丘等煤田，在该段上部有一层铝土质页岩，在区域上则称“Ａ0层”铝土岩，厚1～3ｍ，质不纯，含泥质、铁质较高，风化后，外表结一层深褐色铁质壳。

区域上不稳定，可作为小范围对比标志层。

除鲁中北部的淄博、章丘、莱芜煤田有分布外，其它煤田均相变为铝质泥岩。

因此，只能做为地区