第一节　沁东南地区地层与含煤地层

沁水盆地位于秦岭构造带和阴山构造带两个巨型纬向构造带之间，属中朝准地台的组成部分。沁水盆地东南部的研究区位于其二级构造单元——太行山隆起区的西部。主要受燕山期构造运动控制，处于太行复式背斜隆起、霍山南北向背斜隆起之间的沁水复式向斜坳陷南段。

研究区在寒武纪至中奥陶世时，地壳稳定沉降，在古老结晶基底上形成了浅海相碳酸盐为主的沉积［165］。中奥陶世以后，加里东地壳运动使华北地台整体隆起遭受剥蚀，缺失了晚奥陶世至早石炭世的沉积。到中石炭世，海西运动使本区地壳再次沉降，沉积了石炭二叠纪海陆交互相含煤地层，奠定了形成煤层气的物质基础。

一、沁东南地区主要地层

研究区发育前寒武系、下古生界寒武系和奥陶系、上古生界石炭系和二叠系、中生界三叠系以及新生界第三系和第四系。沁东南地区地层简表见表2-1。其中前寒武系包括太古界和元古界，是华北地台古老基底，厚度巨大。

寒武系（∈）：为一套海相碳酸岩沉积，厚215～415m，奥陶系仅发育下统和中统下部地层。

下、中奥陶统（O1-2）：由灰岩和含燧石灰岩组成的浅海碳酸岩沉积，局部夹石膏层，与下伏寒武系呈整合接触。地层厚度450～700m。

中石炭统本溪组（C2b）：由铝质泥岩、灰色泥岩和少量砂岩组成，夹1～2层薄层石灰岩及煤线，底部含不稳定的山西式铁矿层，与下伏奥陶系呈不整合接触。地层厚度0～35m，平均厚约14m，东部、东北部较厚，向南、西南厚度渐薄。

上石炭统太原组（C3t）：由浅灰色砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩和3～6层石灰岩及数层到十余层煤层组成。与本溪组呈整合接触。厚度51～143m，平均厚108m。

下二叠统山西组（P1s）：由浅灰-深灰色砂岩、粉砂岩、泥岩和3～4层煤组成，与太原组呈整合接触。厚度20～116m，平均厚56m。

下二叠统下石盒子组（P1x）：底部为灰色砂岩，即标志层K8砂岩。下部为灰色砂岩、泥岩，夹煤线。中上部为灰色泥岩和中、细粒砂岩，含铁锰质结核。顶部为含鲕粒紫红色铝质泥岩。与山西组呈整合接触。厚度53～128m，平均厚86m。

上二叠统上石盒子组（P2s）：底部为灰绿色砂岩，下部为黄绿色砂质泥岩、紫红色泥岩，中部为杂色砂质泥岩夹多层黄绿色含砾砂岩及少量灰色泥岩，上部为杂色砂、泥岩，顶部为黄绿色砂岩与紫红色泥岩互层。与下石盒子组呈整合接触。厚度106～580m，厚度变化较大。

上二叠统石千峰组（P2sh）：底部为黄绿色厚层状，中、粗粒砂岩与紫红色泥岩互层，上部夹灰岩和薄层石膏。与上石盒子组呈整合接触。在研究区的南部几乎缺失，在北部部分地区存在。厚度0～203m。

三叠系中、下统（T1-2）：主要为下统刘家沟组、和尚沟组、中统二马营组。岩性主要为紫红色砂岩与泥岩互层，夹有粉砂岩和砾岩。与石千峰组呈整合接触。厚度0～1160m。

新第三系（N）、第四系（Q）：分布厚度不一，其中新第三系厚0～180m，第四系厚0～240m。

二、沁东南地区含煤地层与煤层

沁东南地区含煤地层为上石炭系太原组和下二叠系山西组，它是在奥陶系古风化壳之上发育的一套近海-海陆交互相含煤沉积。其中15#煤层和3#煤层分布稳定，是煤层气开发的主要目的煤层，部分地区9#煤层分布也较稳定。本溪组和下石盒子组仅含数层薄煤层或煤线［166，167］，为不可采煤层。沁水盆地东南部含煤地层柱状如图2-1所示。

1.上石炭系太原组（C3t）

由一套中细粒长石石英砂岩、粉砂质泥岩、泥岩和煤层组成。地层总厚度为51～143m，平均为108.23m。含煤12层，自上而下依次编号为5号、6号、7号、8号、9号、10号、11号、12号、13号、14号、15号、16号煤层，煤层总厚度为4.5～11.9m，含煤系数为6.92％。总体呈现出“北厚南薄”，在北部呈“东厚西薄”的特点，沁东南地区太原组煤厚等值线图如图2-2所示。

其中15#煤层厚度大，一般在2.26～6.5m之间，总体上呈“北厚南薄”的趋势。15#煤层位于K2灰岩之下，常以K2灰岩为其顶板。煤层结构较复杂，含1～5层夹矸，分叉现象较普遍。

2.下二叠系山西组（P1s）

由一套中细粒长石石英砂岩、粉砂质泥岩、泥岩和煤层组成。地层总厚度为20.34～116.00m，平均为56.18m。含煤1～4层，自上而下依次编号为1号、2号、3号、4号煤层，煤层总厚为5.2～10.2m，平均为7.08m，含煤系数为13.86％。以K7砂岩与太原组分界，上界为K8砂岩之底。K7、K8与煤层一起构成了盆内重要标志层。沁东南地区山西组煤厚等值线图如图2-3所示。其中3#煤厚度大，一般在3.69～9.95m之间，整体分布稳定，厚度变化较小。