华北石炭_二叠纪层序_古地理及聚煤规律.docx

第 卷 第 期煤炭学报 年月 邵龙义 ，董 大啸 ，李 明培 ，等 华 北石炭 二叠纪层序 古地理及聚煤规律煤 炭学报 ，（）： ， ，（）：华北石炭二叠纪层序古地理及聚煤规律邵龙义，董大啸，李明培，王海生，王东东，鲁静，郑明泉，程爱国（中 国矿业大学（北 京）地 球 科学与测绘工程学院 ，北 京 ；中 国 矿 业 大 学 （北 京 ）煤炭资源与安全开采国家重点实验室 ，北 京；陕西省煤田地质局勘察研究院 ，陕 西 西安 ；山西省煤炭地质勘查研究院 ，山 西 太原 ；中 国 煤炭地质总局 ，北 京）摘 要：在对露头及钻孔剖面沉积特征研究的基础上 ，建立了华北地台石炭 二叠纪近海型含煤岩 系层序地层格架，恢复了基于三级层序的岩相 古地理 ，并 分析了聚煤规律。 根据区域不整合面、河 流下切谷冲刷面、沉积体系转换面、古土壤及根土岩 、地层颜色突变面、煤层等层序地层关键界面特 征，将华北石炭二叠系划分为个三级层序。通过绘 制各三级层序地层厚度、砂 泥比、石 灰岩含 量等单因素等值线，恢复出各三级层序的岩相古 地理。 利用煤层厚度与岩相古地理平面展布规律 可知，最有利成煤环境为三角洲沉积体系 ，其次 为河流、潮 坪 潟湖沉积体系，聚 煤作用以 （太 原组中上部）和 （山西组）最强，聚 煤中心位于准格尔 、大 同、朔 州、乌 海、峰峰等煤田和京津唐 地区，（下石盒子组）和 （上石盒子组第段）聚煤作用仅限于华北盆地南缘 ，聚 煤中心位于 两淮地区。关键词：层序地层；岩相古地理；聚煤中心；海陆过渡相；华北盆地中图分类号： 文献标志码： 文章编号：（） ， ， ， ， ， （， （）， ，； ， （）， ，； ， ，；，；， ，）：， ， ， ， ， ， ，收稿日期 ：责任编辑 ：韩 晋平基金项目 ：国家科技重大专项资助项目（）；国土资源部地质大调查重大基金资助项目（）作者简介 ：邵 龙义（），男 ，河 南灵宝人 ，教 授 ，博 士生导师。：，：煤炭学报年 第 卷， ， ，（ ）（）， ，（）（） ， ：； ； ；近年来，层序地层学原理与含煤岩系沉积学研究 相结合，为聚煤规律分析提供了一个全新的思路和方 法。等时层序地层格架下厚煤层的分布模式引起了 众多地质学者的兴趣，尤其 是可容空间增加速率 与泥炭堆积速率的比率被用来解释在一个可容空间 周期内泥 炭煤的厚度变化特征，。 目 前 已 认 识 到当可容空间增加速率平衡或者稍微超过有机物的 产出速率时能形成厚而孤立的泥炭 ，这种平衡的时间 选择和厚煤层的位置将进一步依赖于沉积场所的沉 降速率和沉积物供给的变化。 华 北 地 区 石 炭二 叠系蕴藏着丰富的煤炭资源和煤层气资源 ，并伴生有 丰富的油气资源，其中的沁水盆地及鄂尔多斯盆地东 缘地区是近几年以来煤层气勘探开发取得重大突破 的热点地区。研 究该区煤层 （煤 层气储层 ）厚 度分 布规律及控制因素引起许多学者的兴趣 ，前人研究表 明，该区含煤岩系是在河流 三角洲及潟湖潮坪沉 积体系中 形 成，但 是 针 对 华 北 全 区 石 炭二 叠 纪含煤岩系的层序地层及聚煤古地理研究则比较少 见。研究表 明，厚 煤 层 的 分 布 受 区 域 古 地 理 背 景 及海平面变化规律的控制 ，而等时性的层序地层格架 的建立则有助于预测厚煤层的分布规律。 笔者在 进行全国煤炭资源预测研究期间 ，利 用钻孔、露 头等 资料，建 立华北石炭二叠系层序地层格架，绘 制等 时层序地层格架下岩相古地理 ，分析有利聚煤的古地 理单元及其分布，在此基础上对聚煤规律进行总结 。 华北石炭二叠纪聚煤盆地的形成背景石炭二叠纪含煤岩系在华北广泛发育 ，自晚石 炭世始形成广阔的聚煤坳陷 ，其 北界为阴山、燕 山及 长白山东段；南界 为秦岭、伏 牛山、大别山及张八岭 ； 西界 为 贺 兰 山、六 盘 山；东 临 黄 海、渤 海。 大 地 构 造 上，华 北盆地位于塔里木中朝板块的东北部，塔 里 木中朝板块北与西伯利亚板块接壤 ，东与太平洋板 块毗邻，南与华南 板块相连 ，它们在 地质历史演化的 不同阶段相互作用、相 互影响，尤其 是北部的西伯利 亚板块与塔里木中朝板块作用形成的南北向挤压 应力场及东部的太平洋板块与塔里木中朝板块作 用形成的北西南东向挤压应力场，控制了本区的地 层展布、沉积建造，形 成了本区北部以东西向构造为 主，南部以北东向 构造占主导的构造格局 ，是 本区构 造演化的主要动力来源。我国分布于中朝准地台范围的石炭二 叠 纪 煤 田形成于同一聚煤盆地 ，聚煤期后的中生代构造运动 才使其逐渐分开。华北 石炭二叠系聚煤盆地即 为这个巨型的克拉通盆地的一部分 ，盆 地面积约 。在 现代板块格局中 ，该 盆 地 位 于 华 北 古 板块内，盆地 北面为阴山古陆，南 面为秦岭大别古 陆。晚石炭世早期，乌 兰格尔古隆起为古陆，将 华北 聚煤盆地分为东西两个亚盆地 ，海水由东西两个方向 入侵；晚石炭世晚 期乌兰格尔古陆下沉 ，两 股海水汇 合在一起形成了统一的华北聚煤盆地。华北石炭二叠纪盆地沉积地层包括本溪组 、太 原组、山西组、下 石盒子组、上石盒子组及石千峰组 ， 其中太原组、山西组是主要含煤岩系 。太原组以石灰 岩、泥岩、粉砂岩、粉 砂质泥岩及砂岩为主，含 多层可 采煤层；山西组以 砂岩、粉 砂岩、泥 岩为主，石 灰岩仅 在局部地区见到，亦含多层可采煤层。下石盒子组和 上石盒子组的可采煤层主要分布于华北南部河南及 两淮地区。华北石炭二叠纪聚煤盆地主要发育海 陆交互相的古地理背景，在华北地区石炭 二 叠系发育冲积扇、河流、湖泊、三角洲、潟湖潮坪、碳 酸盐台地等沉积体系 ，其 中，陆 相的沉积体系多分布 在北华北地区，海陆过渡相沉积体系主要分布在中华 北和南华北地区，碳酸盐台地沉积主要在中华北和南 华北的本溪组太原组。 华北石炭二叠纪聚煤盆地的层序地层格 架 关键层序界面识别层序地层的关键界面是指层序界面 、海侵面和最第 期邵龙义等 ：华 北石炭 二叠纪层序 古地理及聚煤规律 大海泛面等，这些关键界面的识别对于层序划分有着 极其重要的意义。 层序界面的识别标志（）区域不整合面。古构造运动形成的不整合面 是一等时面。如中奥陶世石灰岩顶面作为一区域不 整合面在全区普遍发育且易于识别对比 ，是很好的层 序界面。（）下切谷冲刷面。区内一些大规模分布的砂岩 体一般为低位期的下切谷充填沉积 ，其底面是一种侵 蚀不整合面，可作为三级层序界面。如太原组底部的 晋祠砂岩 、山西 组底部的北岔沟砂岩 、下 石盒 子组底部的 骆 驼 脖 子 砂 岩、上 石盒子组下段底部砂 岩、上石盒子组中段底部砂岩以及石千峰组底部砂岩 等。这些砂岩底界面常为河道强烈下切作用形成的 区域性冲刷面，其上下沉积环境、古生物组合、陆源碎 屑成分及微量元素组成等一般都有明显变化。（）海侵方向的转换面。研究区在太原组下部煤 层（沁水盆地的号煤）沉积时，在同生构造控制下 ， 华北地台由“南升北降”变为“北升南降”，南部地势变 低，海侵方向由原 来的北东方向变为南东方向 ，这 一 界面已经通过区域古地理分析被识别出来 ，它代表着 新的沉积事件的开始。（）古土壤及根土岩。煤层底板的发育植物根的 泥岩 相 当 于 现 代 的 潮 湿 气 候 下 的 淋 溶 土 （ ）和潜 育 土 （），是 地 表 暴 露 的 一 个 主 要 标 志， 代表了一段时间的沉积间断 ，其中与下切谷河道共生 的河道间的古土壤层可作为缺少下切谷砂体的情况 下的河道间层序界面。 海侵面和最大海泛面的识别标志海侵面主要发育于下切谷充填沉积的砂体之上 的第个海泛面，经常是薄煤层、灰色泥岩等，这些薄 煤层和泥岩常常共生有古土壤层。 在没有河道发育 的地带，海侵面与 层序界面重合 ，海 侵面直接覆盖在 河道间层序界面处的古土壤层上。最大海泛面是一个层序中代表海侵范围最大的 一个界面，也 是 反 映 当 时 水 体 最 深的岩石单元的底 面。在河流体系中可以是向上变厚的最厚的一层煤 层的底面，在多个向上变粗的序 列 （准 层序 ）中 泥 岩最为发育的序列（准层序）的底面，有时直接为含菱 铁矿结核的泥岩底面。在碳酸盐台地沉积背景下 ，最大海泛面可以是向 陆地延伸最远的一层石灰岩的底面。 在山西省境内太原组 沉 积 期 的 海 侵 记 录 以 含 蜓带的灰岩为代表，在 太原西山，该 蜓带又被划分为 个亚带，分别以庙沟灰岩、毛 儿沟灰岩、斜 道灰岩和 东大窑灰岩标志层为标志。就海侵规模来看 ，庙沟灰 岩向西北方向尖灭于河东煤田的桥头镇 ，毛儿沟灰岩 分布范围扩大而最终尖灭于准格尔煤田南部巨厚的 号煤层中，斜 道 灰 岩 分 布 变 小，其 北 界 位 于 原 平 宁武附近，东大窑灰岩在太原以北相变为泥灰岩或海 相泥岩，至宁武附 近尖灭。 上述 期海侵，以 毛儿沟 灰岩所代表的海侵范围最大，。在华北地区 上 石 盒 子 组 发 育 层 硅 质 海 绵 岩，含有丰富的海绵骨针 ，在研究区内分布稳定，特别 是两淮、冀 鲁豫及太原等地 都 有 发 育。 硅 质 海 绵 岩的形成于海侵关系密切 ，表明晚二叠世也发生过多 次海侵事件，可作为最大海泛面。 华北地区石炭二叠纪层序地层格架根据华北地台石炭二叠系层序地层界 面 的 识 别，并结合前人对该区层序地层的 认识，同 时参 考华北各省区域地质志以及中国地层典相关资料 ，可 将石炭二叠系划分为一个盆地级层序 ，早期主要为 陆表海障壁海岸体系 ，晚期为近海河流、三角洲、湖泊 沉积体系，总体表 现为海平面下降、盆地进积的沉积 层序。根据区域不整合面和区域的构造应力转换面 将研究区划分为个二级构造层序：第个二级层序 时间为晚石炭世至早二叠世早期 （相 当 于 太 原 组 顶 界），该层序为盆地转换层序 ，即陆表海沉积转换为河 流、三角洲、湖 泊 沉 积；第 个 二 级 层 序 为 早 二 叠 世（相当于山西组 底界）至 晚二叠世。 二级构造层序可 进一步划分为个三级层序（图）。图 华北地区石炭 二叠纪三级层序划分 煤炭学报年 第 卷构造层序包含 ，：三 级层序 的底 界面为奥陶系顶部的风化面之底 ，顶界面为太原西山 的煤底、南华 北的一 煤之底、山 东 地 区 为 煤 之 底等，时间范围为 晚石炭世巴什基尔期至阿瑟尔期；为 的顶 界面至 山 西 组 北 岔 沟 砂 岩 之 底 界， 时间为阿瑟尔期至亚丁斯克期早期。 构造层序 包 含 ： 的底界面为北岔 沟 砂 岩 之 底 ，顶 界面为骆驼脖子砂岩底界 ，时限为亚丁斯克期中期至 空谷期中期；底 界面为骆驼脖子砂岩之底 ，其 顶 界为桃花泥岩之顶，相当于中二叠世早期下石盒子组 沉积地层； 的 顶 界 面 为 上 石 盒 子 组 中 部 的 下 切 谷砂体（太原西山为 砂 岩），时 间相当于中二叠世 晚期； 顶 界 为 石 千 峰 组 底 部 砂 岩 之 底，时 间 为 ，即 吴家坪期，为二叠系上部沉积 ； 相 当 于 石 千 峰 组 （孙 家 沟 组 ），顶 界 为 三 叠 系 之 底，为二叠系顶部沉积，时间与长兴期对应 。 层序地层格架下的岩相古地理在上述层序地层格架建立的基础上 ，笔者以三级 层序为作图单元，绘 制了各层序的岩相古地理图 （图 ）。岩相古地理研 究主要是在详细分析钻孔和露头 剖面沉积环境分析的基础上 ，统计出各种能反映沉积 环境的参数，作出能独立反映沉积环境特征的单因素 图，再通过各单因 素图的叠加和综合判断 ，最 终编制 出岩相古地 理 图。 本 次 研 究 筛 选、统 计 了 百 余 个钻孔和露头剖面，绘制出地层厚度、砂泥岩比、石灰 岩厚度、煤层总厚 度等参数的等值线图 ，作 图单元为 三级层序。古地理单元边界的确定需要综合考虑沉 积相、古生物、单因素特征等。 层序 岩相古地理的底界 面 为 奥 陶 系 顶 部 的 风 化 面 、本 溪 组 之底，顶界面为太原西山的煤底、南 华北的一 煤之 底、山东地区为煤之底等，时间范围为晚石炭世巴 什基尔期至 阿 瑟 尔 期。 总 厚 度 较 小，一 般 不 超 过 ，仅 在 辽 东 半 岛 复 州 湾 剖面附近最厚超过 。总 体表现为北部较厚，北 缘 和 南 缘 相 对 变 薄，辽东复州湾、鄂尔多斯盆地西 北部 、北 京、山 西离 石北部、豫 东 皖 西 等 地 为 主 要 的 沉 积 中 心。 主 要沉积中心为 辽 东 复 州 湾，沉 积 厚 度 达 到 以 上，次要沉积中心位于鄂尔多斯盆地西北部杭锦旗 鄂托克旗之间、北 京、离 石北部、豫 东淮北一带，地 层厚度为 。 砂岩不甚发 育，主 要 有 两 个高值区：鄂尔多斯盆部西北部一 般 ，几 乎 马一线和豫东、安徽等地广泛发育碳酸盐台地沉积体 系。西部石嘴山、银川等地仍以碳酸盐台地沉积体系 为主。华北东北部的辽东半岛以碳酸盐台地沉积体 系为主，向北过渡为 潟湖 潮坪与河流、三 角洲沉积 体系。秦岭中条古陆此时已开始提供少量物源 ，西南全部为砂岩和少量砾岩、京西为 ，其 他地区 砂岩总厚度均较小，多 在 以内。 泥岩厚度普遍 较高，一般在 以内，全 区平均厚度 ，豫 西 平顶山、洛阳、三门 峡和鄂尔多斯盆地南部渭北煤田 的泥岩厚度明显低于平均水平。晚石炭世 时 期，华 北 盆 地 北 部 以 河 流 三 角 洲沉积体系 为 主，发 育 三 角 洲 平 原 相 和 三 角 洲 前 缘 相，向南过渡为潟湖 、潮坪沉积体系，发育若干砂质潮 汐浅滩，在潮坪与碳酸盐台地之间起到一定的障壁作 用（图（）。 北 部 承 德 一 带 发 育 冲 积 扇 沉 积 体 系。 西部石嘴山、银川 等地以碳酸盐台地沉积体系为主， 由于鄂尔多斯盆地中央隆起的影响 ，乌审旗以南的碳 酸盐台地与西缘碳酸盐台地被潮坪分开。 华北东北 部的辽东半岛以碳酸盐台地沉积体系为主 ，向北过渡 为潮坪与河流、三角洲沉积体系 。 南部豫东、皖 南亦 以碳酸盐台地沉积体系为主 ，向 西 北 方 向 过 渡 为 潟 湖、潮坪沉积体系。 层序 岩相古地理为 的顶界面至山西组北 岔沟砂岩之底 界之间的地层，时 间为阿瑟尔期至亚丁斯克期早期。 总厚度较 厚，一般 在 ，平 均厚度 约为，天津附近新葛井厚度超过。总体 趋势表现为东部地层总厚度大于西部 ，北京、天津、唐 山、沧州、石家庄一 带和临沂、济 宁、菏泽一带厚度较 大，平均厚度 ，西 部鄂尔多斯盆地由于海 侵作 用不断加强，中部中央隆起对海水的阻碍作用不再明 显，两侧的沉积建 造趋于一致 ，两侧地层厚度也趋于 一致且较鄂尔多斯盆地中部厚 ，厚 度一般在 ，平均为 。另外盆地中部的山西、河 北西部地层厚度也较为均匀 ，一 般为 ，平 均 。 由此可见 时 期华北 盆地两个沉积中心 ，一 个 即 为京津唐、沧州、石 家庄一带，另 一个为鲁西南、皖 北 一带。时期砂岩 不甚发育，主要有两个高值区 ： 鄂尔多斯盆部北部杭锦旗 、准格尔旗等地一般为 ，承德、京西等地砂岩厚度为 ，其 他 地区砂岩总厚度均较小。泥岩厚度普遍较高，一般在 以 内，主 要 有 河 北 德 州 （泥 岩 总 厚 度 为 ），鲁西南（平均厚度 ）两个沉积中心。早二叠世早 期 时 期，华 北 盆 地 北 部 以 河 流 三角洲沉积体系为主 ，向 南过渡为潟湖、潮 坪沉积体 系，发育若干砂质潮汐浅滩 。中部石嘴山榆林离 石阳泉衡水滨 州东 营 一 线 以 南 至 庆 阳侯鄂尔多斯盆地南部平凉 、铜川与豫西三门峡等地发育 河流三角洲沉积体系（图（）。 层序 岩相古地理的底界面为 北岔沟砂岩之底，顶 界面为骆驼 脖 子 砂 岩 底 界，时 限为 亚丁斯克期中期至空谷 期。第 期邵龙义等 ：华 北石炭 二叠纪层序 古地理及聚煤规律 图 华北盆地 岩 相古地理 煤炭学报年 第 卷总厚度较 厚，一般在，平均厚度约 为，地层厚度等值线图上反映为个沉积中心：第 个为天津宝坻、沧 州以及渤海湾一带至鹤壁、安 阳、 濮阳一带地层总厚度达到；第个为泰安、 济宁、临沂、徐州一带，地层总厚度为；第个为鄂尔多斯盆地榆林、定 边、志 丹、延 安、大 宁、柳 林 一带，为。总体趋势表现为东部和西部 地 层较厚，中部以山西大部（河 东煤田除外）相 对较薄为特征。砂 岩 较 发 育，全区 砂岩总厚度厚度值为 ，除 豫 西、大 宁延 安志 丹定 边吉 县庆阳以北砂岩较薄以外 ，全区均较厚。泥岩厚度 普遍较高，为 ，平 均厚度 ，沉 积中心的 分布于地层厚度沉积中心的分布基本一致。早二叠世 时 期，华 北 盆 地 主 要 以 河 流 三 角 洲沉积体系为主，鄂尔多盆地志丹延安大宁吉 县一带存在大规模的湖泊沉积体系 ，东 南部淄博、济 南、鹤壁、晋城一 带向南过渡为潟湖 、潮 坪沉积体系。 南部秦岭中条古陆继续提供物源 ，渭 北煤田、豫 东三 门峡等地依然为河流三角洲沉积体系（图（）。 层序 岩相古地理底界面 为 骆 驼 脖 子 砂 岩 之 底 ，其 顶 界 为 桃花泥岩之顶，相当于中二叠世早期下石盒子组沉积地 层。地层总厚 度较厚，一 般 为 ，平 均 厚度约为 ，地层厚度等值线图 上反映为 个沉 积中心：第 个 为 唐 山天 津 宝 坻 之 间，厚 度 为 ，第 个为德州邯郸鹤壁焦作周口 等一个狭长地带，地 层 厚 度 变 化 小，为 ， 平均约 为 ；第 个 为 鄂 尔 多 斯 盆 地 大 宁吉 县延安定边志 丹庆 阳 一 带，沉 积 厚 度 为 ，与 前 两 个 沉 积 中 心 相 比 较 薄。 另 外 鲁 西 南、临 沂、徐 州、两 淮一带和铜川、韩 城、临 汾、长 治一 带地层厚度较薄，一 般不 超 过 。 砂 岩 总 厚 度 分 布规律与第和第个地层沉积中心分布基本一致， 为 ，西 部 鄂 尔 多 斯 盆 地砂岩厚度较为均 匀，平均为 。 东 部 鲁 西 南、两 淮 由 于 地 层 较 薄， 砂岩总厚度亦较薄，与其他地区对比性不强 。泥岩总 厚度为 ，平 均值为 ，泥 岩沉 积 中 心 与 地层的沉积中心一致 ，唐山天津宝坻一带泥岩总厚 度为 ，部 分钻井 中 可 见 深 色 泥 质 灰 岩 ；德 州邯郸鹤壁焦作周口一带为 ，平 均厚度为 ，为 全 区 泥 岩 沉 积 厚 度 最 大 处；鄂 尔多斯 盆 地 大 宁吉 县延 安定 边志 丹庆 阳 一带泥岩厚度为 ，平均厚度为 。中二叠世 时 期，华 北 盆 地 主 要 以 河 流 沉 积 体系为主，河道及冲积平原、泛滥盆地十分发育 ，其次为湖泊沉积体系、三角洲沉积体系。鄂尔多斯盆地中 部定 边、延 安、志 丹、大 宁、吉 县 以 及 榆 林 南 部 和 天 津沧州一带以湖泊沉积体系 ，湖泊向外渐变为湖泊三角洲平原和前缘相 ，一 般少有泥炭堆积；华 北盆地 南部济宁、鹤壁、焦作、郑州、漯河、驻马店一带以南地 区发育河流三角洲沉积体系 ，形成具有工业价值的煤 层；华北盆地大部 分地区则为河流沉积体系 ，发 育河 道、冲积平原、泛滥盆地等沉积相单元（图（）。 层序 岩相古地理的顶界面以上 石盒子组中部的下切谷砂体（太原西 山 为 砂 岩 ）为 界，底界为下石盒子组之 顶，时间相 当 于 中 二 叠 世 晚 期。 地 层 总 厚 度 南 北不均一，全区地 层厚度 变 化 范 围 为 ，平 均为 ，地层沉积中心位于 东南方向徐州两淮 地区。北部地层一般偏薄，一 般为 以内，东 南 方向较厚，为 ，淮南淮北 地区平均厚度为 ，西部鄂尔 多斯盆地 厚 度 较 均 一 ，一 般 为 ，平均值为 。全区砂岩分布比较均一 ，厚 度变化不大，一 般为 ，平 均 厚 度 。 砂 岩最厚区域位于山西保德扒楼沟剖面 ，为 ，其 次为东南部徐州两淮钻孔显示为 ，河 北邯郸南 部沙坝沟剖面为 ，大 宁、吉县附近砂岩总 厚度 为 ，其他地区明显 偏薄，平 均值约为 。 泥 岩总厚度为 ，平 均值为 ，泥 岩 沉 积 中 心位于徐州、两 淮 地 区，一 般 为 ，平 均 值 为 ，另 外 河北邯郸 南部沙坝沟剖面 、大 宁吉 县一带泥岩总厚度也较大 ，总体上与地层总厚度和砂 岩总厚度的沉积中心趋于一致 ，其他地区泥岩厚度一 般在 。中晚二叠世 时 期，华 北 盆 地 主 要 以 河 流 沉 积体系为主，河道、冲 积平原、泛 滥盆地异常发育，其次为湖泊沉积体系 、三角洲沉积体系。鄂尔多斯盆地 中部定边、延安、志 丹以及榆林南部和辽东半岛南部 发育湖泊沉积体系 ，湖泊四周渐变为泛滥盆地相及河 道相，华北东部东营滨州济南济宁临沂一带 以东地区亦发育湖泊沉积体系 ，伴 有湖泊三角洲，但 一般不成煤，华北东南部豫东和徐州及两淮等地以南 则发育河流三角洲沉积体系 ，三角洲平原和三角洲前 缘发育，泥炭堆积形成具有工业价值的煤层 。华北其 他大部分地区则以河流沉积体系为主 ，河 道、冲 积平 原、泛 滥盆地相发育，杭 锦旗鄂尔多斯一带有大规 模的泛滥盆地相发育（图（）。 层序 岩相古地理顶界为石千峰组底 部砂岩之底 ，时 间为 ，即吴家坪 期，为 二叠系上部沉积。 地层 总厚度较大，全区地层厚度为，平均为 ，总体趋势为北薄南厚，地 层沉积中心主要有 个： 第个为淄博济宁商丘淮南以东一带，地层沉 积厚度为 ，平均 厚度 ，为 主要沉积 中心；第 个 沉 积 中 心 位 于 大 宁吉 县运 城晋 城长治邯郸太原离石一带，地 层厚度为 第 期邵龙义等 ：华 北石炭 二叠纪层序 古地理及聚煤规律 ，平均为 ，为次要沉积中心。全区砂岩 分布比 较 均 一，一 般 为 ，平 均 厚 度 。 仅在大宁吉县、邯 郸等地有较厚的砂岩沉积 ，前 者最厚达 ，后者为 。 全区其他地区厚度差 别不大，一般为 ，平 均为 。 全区泥岩较 厚，平均为 ，表现为个沉积 中心，第 个位于 辽东半岛本 溪 附 近 的 蚂 蚁 村 剖 面 ，泥岩总厚度达到 ，为 全 区 最 厚 处，以 泥 岩 为 主 间 或 夹 杂 细 粒 砂岩，第个位于 东南方向临沂 、济 宁、徐 州、两 淮一 带，平均值为 ，第 个 沉 积 中 心 位 于 离 石柳 林一带，平均厚度 。晚二叠世 时 期，华 北 盆 地 主 要 以 河 流 沉 积 为主，河道、冲积平 原、泛 滥盆地发育，其 次为湖泊沉 积（图（）。 华 北 东 北部辽东 半岛本溪以南地区、 东部及南 部 的 沧 州德 州菏 泽漯 河阜 阳 以 东 的 地 区、西 部 鄂 托 克 旗石 嘴 山定 边志 丹延 安离石等地发育大规模的湖泊沉积 ，晋城焦作 洛阳一带发育小型湖泊沉积 ，湖泊四周渐变为泛滥盆 地相及河道相，华北其他地区则为河流沉积 ，河道、冲 积平原、泛 滥盆地十分发育，华 北北部鄂尔多斯准 格尔旗朔州保德一带、铜川以西部分地区均发育 不同规模的泛滥盆地相 。 沉积期物源来自于北 缘阴山古陆和南部秦岭中条古陆 ，湖侵方向以南部两 淮由东南向西北方向。 层序 岩相古地理相当于 石 千 峰 组 （孙 家 沟 组 ），顶 界 为 三 叠 系之底，为二叠 系顶部沉积 ，时间与长兴期对应 。 华 北晚二叠世 地 层 为 一 套 陆 相 红 色 沉 积 ，气 候 温 暖 湿 润，全区处于氧化环境，地层总厚度较大，全区地层厚 度变化范围为 ，平 均为 。 西部鄂尔多斯盆地地层厚度变化较为均一 ，变 化范围为 ，平均厚 度为 。 华北南 部 豫 西 洛 阳郑 州一 带 地 层 较 厚，其 中 瑶 玲 剖 面 地 层 厚 度 达 到 ，为 个沉积中心。 全区砂岩分布东西不均一，西 部地区一般较厚，特 别是鄂尔多斯盆地 ，变 化范围为 ，平 均 厚 度 ，东部地区变化范围为 ，平均值为 ，明显低于西部，南部仅豫为北厚南薄，北部煤层平均厚度为 ，煤 层最厚处 位于内蒙古准格尔煤田 ，其次为大同、平朔矿区、京西 煤田、天 津沧 州 一 带。 南 部 煤 层 平 均 厚 度 为 ，薄于北部聚煤区。该时期 聚煤中心主要有内蒙古 准格尔煤田、大 同、平 朔、京 西、天 津沧州 个聚煤 中心，另外 还 有 乌 达、邯 郸、渭 北等多个次要聚煤中 心。煤层在横向及纵向上连续性较好 ，多层煤层可以 进行全区 对 比。 时 期 华北 盆 地煤层发育较好， 总体表现为北部煤层厚度和赋存条件均优于南部。时期，华 北 盆地大部分地区发育河流三角 洲沉积体系，聚煤 作用依然较强，全 区除北缘和南缘 西洛阳一 带 砂 岩 较 厚 ，平 均 为 。 全 区 泥 岩 较 厚，平均为 ，沉积中心分布不 明显，主 要位于鄂 尔多斯盆地和豫西洛阳一带 ，鄂尔多斯盆地内部泥岩 厚度为 ，平 均厚度 为 ；另 外 豫 西 洛 阳一带瑶玲剖面泥岩厚度也较大为 ，其 他地区 泥岩厚度均低于上述两地。晚二叠世 时期，华北 盆地主要以河流沉积、 湖泊沉积环 境 为 主 ，河 道、冲 积 平 原、泛 滥 盆 地 发 育（图（）。华北东北部 辽东半岛本溪丹东以南地 区、东部及南部淄博 德州邯郸长治晋城焦 作商丘阜阳合肥以东地区、西部鄂尔多斯盆地 中部定边志丹榆林延安一带等地发育大 规模 的湖泊沉积，湖泊 向外逐渐过渡为泛滥盆地及河流， 其他地区则发育河流沉积 ，河道、冲积平原、泛滥盆地 相十分发育，华北 杭锦旗、鄂 尔多斯、鄂 托克以南、大同以东的地 区 均 发 育 不 同 规 模 的 泛 滥 盆 地 相。 沉积期物源来自于北缘阴山古 陆 、南 部 秦 岭 中 条 古 陆、伏 牛古陆以及西南部平凉庆阳一带，湖 侵方向 以南部两淮由东南向西北方向。该时期华北盆地完全转变为陆相河流湖泊沉积 体系，气 候温暖潮湿，但 是与此前 时期相 比，氧化环境占绝 对优势 ，不 利于成煤植物死亡后的 保存，沉积物以红色为主 ，聚煤作用结束。 华北石炭二叠纪聚煤规律分析时期，华 北盆地聚煤作用较差 ，全 区 形 成 个聚煤 中 心：渭 北 煤 田 铜 川韩 城 矿 区，保 德 扒 楼 沟山西七里沟朔州原平轩一带，豫东周口两淮 以西，鄂尔多斯盆 地子洲，鄂 尔多斯盆地鄂托克旗以 南伊苏井一 带 （图 （），以 上 个聚煤中 心在横向及纵向上连续性差。除渭北煤田以外，其他 地区煤层赋存条件均较差。时期，华北盆 地北部发育河流三角洲体系， 中南部发育潟湖 潮坪体系，该时期聚煤作用较强 ， 全区形成大规模的可采煤层 ，全 区煤层总厚度为 ，平均厚度 为 （图 （）。 总 体 分 布 趋 势以外基本都有 煤 层 赋 存，但 是 规 模 和 厚 度 比 时 期略差。全区 煤 层 总 厚 度 为 ，平 均 厚 度 为 （图（）。总体分 布趋势为北厚南薄，北 部煤 层平均厚度为 ，煤层最厚 处位于天津沧州中 间地带的石油钻井庄古井处，为 ，其 次为沧州 西南方向石油钻井泊古井处，为 ，鄂 尔多斯 盆地东缘府谷保德一带和西部桌子山鄂 托 克 旗 一带煤层也较厚，前 者平 均 厚 度 为 ，后 者 平 均 厚度为 。其他地区煤层厚度较为均一 ，一 般为 。 此 时，两淮地区亦有较大规模的煤层 富 集。煤炭学报年 第 卷图 华北盆地 煤层厚度等值线 时期华 北 盆 地 以 河 流 沉 积 体 系 、湖 泊 沉 积 体系为主，三 角 洲 沉 积 体 系 为 辅，盆 地 南 部 河 南、山 东、江苏、安徽部 分地区发育三角洲沉积体系。 受潮 湿气候带南移的影响 ，聚 煤区域进一步缩小，仅 在德 州石 家 庄阳 泉离 石延 安三 门 峡平 顶 山 一线 以 南 有 聚 煤 作 用，厚 煤 层 主 要 集 中 于 徐 州商 丘郑州洛阳平顶山驻马店以南的区域 ，聚煤 中心位于淮南以南的区域，煤 层总厚度达 以上（图（）。煤层主要形成 于三角洲平原相和三角洲前缘相，研究区中北部的河流相 、冲积平原相、泛滥盆 地相、湖泊相的聚 煤作用十分微弱 ，不足以形成大规 模的厚煤层。时期，华北盆 地主要以河流沉积体系为主， 河道、冲积平原、泛滥盆地异常发育，其次为湖泊沉积 体系、三角洲沉积体系 。聚煤作用仅发生在临沂菏 泽焦作三门峡平 顶 山 一 线 以 南 地 区。 聚 煤 中 心位于阜阳淮南一带，煤层向四周逐渐变 薄，淮 南 矿区丁集、顾桥、谢家集等矿区煤层 总厚度可达 第 期邵龙义等 ：华 北石炭 二叠纪层序 古地理及聚煤规律 以上（图（）。时期 华北盆地以河流沉积体系 和湖泊沉积体系为主 ，三 角洲沉积体系为辅，仅 在盆 地南部河南、江苏、安徽部分地区发 育三角洲沉积体 系，煤层主要形成 于三角洲平原相和三角洲前缘相， 河流相、冲积平原相、泛滥盆地相、湖泊相的聚煤作用 十分微弱，不足以形成大规模的厚煤层 。晚二叠世 和 时期，华 北盆地主要以河 流沉积为主，河道、冲 积平原、泛 滥盆地发育，其 次为 湖泊沉积。因为气候变得干燥 ，基本没有聚煤作用发 生。综