含煤地层与煤层.docx

1、含煤地层与煤层第三章 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

2、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

3、留（图）。（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 860。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860。沂沭断裂带

4、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(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：Linopteris brong- niartii，Neuropteris gigantea，Bergeria等。属晚石炭世。主要矿产有铝土矿、硬质耐火粘土矿、层铝土岩中

5、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、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150180，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820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

6、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68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34，与南部十灰相对比，一、二灰一般为12，一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35，最厚达9），横向分布稳定，富含燧石结核，是最重要的

7、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1315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36，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

8、灰岩)也较稳定，厚度较小，多为13，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35，滕县、陶枣煤田多为510m，在临沂煤田多在10以上，最厚达20；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、

9、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。淄博市昆仑镇东万山剖面（1175600，363150）；淄博市山头镇冯八峪剖面（1175230，362830；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

10、 15.7m整 合太原组 总厚度179.3m23灰色厚度含泥质灰岩（L层灰岩）。产类：Triticites boshanensis， ，Boultonia willsi，Schubertella .，Schwagerina ；腕足类：Choristites pavlovi，Dictyoclostus taiyuanfuensis，Eomarginiferapusilla， ，Brachythyris sp.，Linoproductus ，Rugosochonetes sp.，Schuchertella sp.；珊瑚：Lophocarinophyllum sp.；腹足类：Angyomphalus

11、（）sp. 0.8m22灰色砂质泥岩，底部为一层细砂岩，顶部为一煤线 1.1m21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 27.7m20灰色砂质泥岩，中部夹泥灰岩小凸镜体，顶部为煤线 11.0m19灰深色厚层灰岩（K层灰岩）。产类：Triticites pygmaeus，.， ，Rugosofusulina complicata，Pseudoschwagerina sp.，Schwagerina richthofeni， levidensis（），.longissima，；腕足类：Choristites paulovi，Eomarginifera pusilla， ，Buxt

12、onia sp.；珊瑚： Lophocarinophyllum sp. 2.2m18灰色砂质页岩。产植物：Neuropteris ovata，Sphenophyllum oblongifolium，Cordaites borassifolia，Annularia stellata，Tsriopteris sp.，Sphenopteris sp.，Pecopteris sp.，Calamites sp. 10.3m17黄黄绿色厚层细砂岩，底部为一层含钙很高的钙质砂岩 7.1m16灰灰黑色页岩，下部夹煤线 5.5m15灰色厚层生物灰岩（H层灰岩）。产类：Schwagerina richthofen

13、i ，Quasifusulina cayeuxi，Triticites shandongensis，Schubertella sp.；腕足类：Eomarginifera longispina ；珊瑚：Lophocarinophyllum sp.；头足类：Domatoceras sp. 1.0m14灰深灰色砂质页岩，底部夹煤层。产植物：Neuropteris ovata，Pecopteris hemiterioides，Sphenphyllum oblongifolium，Tingia hamaguchii， sphenopteris sp.，Annularia spp.，Cladophlebi

14、s sp. 10.8m13深灰色厚层灰岩（G层灰岩）。产类：Boultonia sp.，Pseudoschwagerina sp.， Schwagerina expansa， ， speciosa， laxa，Rugosofusulina complicata， ；腕足类：Dictyoclostus taiyuanfuensis，Choristites pavlovi，Derbyia sp.；珊瑚：Lophocarin-ophyllum sp.，Pseudozaphrentoides sp.；腹足类：Bellerophon sp. 1.9m（大昆仑镇东万山剖面） 1.9m12黄灰灰白色薄层细砂

15、岩。产植物：Neuropteris sp. 4.0m11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Annularia stellata，Cordaites schenkii，Neuropteris ，Sphenophyllum sp.，Taeniopteris sp.，Calamites sp. 13.0m10灰色泥岩夹黑色泥岩，顶、底泥质粉砂岩。产植物：Neuropteris ovata，Annularia sp.，Sphenophyllum sp.，Sphenopteris sp.，Calamites sp. 8.6m9浅灰色厚层中粒长石石英砂岩，交错层发育，顶部

16、夹钙质砂岩凸镜体 11.0m8浅灰灰色中厚层细砂岩，交错层理发育 4.0m7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 9.6m6灰浅灰色厚层粉砂岩，钙泥质胶结 1.0m5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：Stigmaria sp. 21.5m4黄黄灰色厚层中粒长石石英砂岩 1.3m3灰色厚层灰岩（南定灰岩）。含类：Fusulina ，()，Pseudostaffella sphaeroidea，Ozawainella turgida；腕足类：Choristites sp. 9.7m2黄灰灰白色泥岩，底部夹一薄层灰岩及一层煤线 6.1m

17、1深灰色含燧石灰岩（徐家庄灰岩）。含类：Fusulina quasicylindrica，Fusulinella pseudobocki，Pseudostaffella sphaeroidea，Ozawainella voxhgalica，Schubertella vozhgalica，Oturida，Schubertella obscura，Taitzehoella taitzehoensis，Millerella sp.；有孔虫：Endothyra sp. 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 5.2m2、山西组（Pys）与太原组为连续沉积，局部可见冲刷接触。主

18、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73136，一般厚100m左右，含煤24层，由新到老为14煤层， 12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

19、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(01.42m)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)(1175520，362730；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

20、 6.6m整 合山西组 总厚度136.3m20灰灰黑色泥岩，顶、底均夹煤线。产植物：Emplectopteridium alatum，Callipteridium()sp.，Pecopteris ，Lepidostrobophyllum sp.，Lepidostrobus sp.，Carpolithus sp. 1.3m19黄绿色粉砂岩，底部为细砂岩 4.6m18黄绿色厚层粗粒石英砂岩，颗粒下粗上细 3.1m17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：Pecopteris feminaeformis，Sphenophyllum verticilatum，Fasc

21、ipteris robusta 8.8m16灰色泥岩，内夹三条煤线 1.9m15黄绿色厚层中粒长石石英砂岩 4.2m14黄绿色细砂岩与泥质粉砂岩不等厚互层 5.4m13灰、灰绿色砂质页岩夹粉砂岩及细砂岩透镜体。产植物：Emplectopteris triangularis，Emplectopteridium alatum，Lobatannularia()sinensis，Pecopteris sinobaltannetii 20.9m12黄绿、灰绿色厚层巨厚层中粒长石石英砂岩，具交错层理 12.5m11黄绿色泥质粉砂岩，顶部为深灰色细砂岩。产植物：Alethopteris norinii，Ta

22、eniopteris multinervis，Sphenopteris oblongifolium，Calamites sp. 7.7m10灰、灰绿色粉砂岩及细砂岩，中部夹泥岩及煤线 5.8m9深灰黑灰色泥岩，夹菱铁质结核和条带，底为一煤线 5.2m8黄绿色、灰色细砂岩及粉砂岩 4.9m7深灰黑灰色泥岩，含菱铁质结核 8.8m6灰黑色页岩，底部夹煤线，顶为一层中粒砂岩。产植物：Calamites 2.9m5暗灰色砂质页岩 2.3m4灰绿色细砂岩。产植物：Cathaysiopteris whitei，Annularia stellata，Cordaites schenkii，Alethopter

23、is sp.，Calamites sp. 3.9m3灰黑色、灰色粉砂岩与砂质泥岩互层 10.2m2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 6.2m1深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩，含菱铁矿结核，产腕足类：Dictyoclostus taiyuanfuensis；双壳类：Streblochondria sp. 15.7m整 合下伏地层：太原组 灰色厚层含泥质灰岩 0.8m3、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

24、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588，向四周遭受剥蚀，新汶剥蚀最严重，最大残厚仅55。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100以上；鲁南及鲁西南诸煤田较薄，一般150左右，有时可达160。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，

25、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(Lingula sp.)，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13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

26、。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。（）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20100，自西向东厚度增加，济宁临沂地层小区厚4386，厚度小于章丘、淄博等地。含丰富的植物化石，主要有：Pecopteris taiyuannsis，

27、Tingia partita，Emplectopteris triangularis ,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140250，向南逐渐变薄，到滕县、枣庄、临沂煤田，一般为4050，新汶、莱芜一带遭受剥蚀，残厚2055。鲁中及鲁西南的大部分煤田，一般不含煤

28、，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13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6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“

29、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“0层”铝土岩，厚13，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，只能做为地区性辅助标志。它可与河北唐山、开平等煤田的层铝土岩进行层位对比，与山西的桃花泥岩、河南的大紫泥岩层位相当。故将上部的这层铝土岩，统称“层”铝土岩。含丰富植物化石，与黑山段有着明显的不同，主要表现在大羽羊齿类的发育，裸子植物银杏类Rhipidopsis，Psygmophyllum等

30、出现，主要有Pecopteris orientalis，Lepido- strobophyllum sp.，Gigantoptris nicotianaefolia等，是华北晚二叠世常见分子。据生物组合对比，该段属晚二叠世龙潭期。（3）奎山段(Psk)奎山段的标准地层，位于淄博剖面。主要为灰白（略带肉红色）灰黄色粗粒长石石英砂岩及杂色砂岩，局部有石英砂岩，厚层状、质地坚硬，称“奎山砂岩”。该砂岩厚度大，厚2365。分布在淄博、章丘一带，形成单面山山顶，以其独特岩性特征及地貌特征易于分界，横向分布较为稳定，全省各煤田基本上都有其赋存，是较好的区域性砂岩对比标志。“奎山砂岩”的石英含量较高，局部含

31、细砾，板状、槽状交错层理、斜层理较为发育，是河流相沉积环境。做为对比标志，各煤田的“奎山砂岩”不一定是同一层砂岩，而是层位大致相当、且厚度较大的不同砂体。事实上各地的砂体结构及成分多有所不同，但由于层位大致相当，厚度较大，标志性明显，因此，可视为较好的标志层加以对比。据上、下层位所含化石分析，该段属晚二叠世龙潭期。（4）孝妇河段(Psx)孝妇河段属石盒子组顶部，以紫红、紫、黄绿、深灰色泥岩为主，夹砂砾岩和砂岩岩石组合。底以奎山段厚层石英砂岩顶面为界，顶以石千峰群底部灰紫色砂砾岩底面为界，与上覆石千峰群平行不整合、局部不整合接触。各煤田内大部分已被剥蚀，局部残留也不多，仅淄博、章丘煤田保留较完整，但地面出露不全。据钻孔揭露，上部为紫、黄等杂色砂质泥岩、页岩夹灰黄色含砾砂岩，厚度为60135；下部为紫红色、黄绿色砂质泥岩、泥岩及粉细砂岩。因含铁质较多，呈暗紫色，且上部夹黄绿色砂岩，区别是其上紫红色泥岩为特征的石千峰群孙家沟组。主要为河流、湖泊相的沉积。但中、上部夹有十余米深灰至灰黑色泥岩，含腕足