地层组的介绍.doc

第一节 地质

    一 地层形成
    本县地层结构属于华北地台的鄂尔多斯台向斜的一部分，本境在中生代以前的地质发展史与华北地台同升降共沉浮。华北地台基底是前震旦系地槽型碎屑沉积，经吕梁运动地槽褶皱抬升，形成了地台的基底。
    从本县双湖峪镇和马岔乡麻湾村两个钻孔地质资料证明，本境自中奥陶系马家沟组灰岩沉积以后，由于早期加里东运动的发生，抬升成陆地。后经过长期风化剥蚀，顶部形成凹凸不平的古地表形态。中石炭纪地壳下沉，为海水淹没，在奥陶系马家沟组石灰岩的侵蚀面上，沉积了中石炭系本溪组地层。由于当时还原介质的存在，氧化界面位置的改变，分别沉积了菱铁矿及黄铁矿。同时因为本区域地体不稳，黄铁矿层受到氧化，加之其它沉积物的破坏，形成铝的酸性溶液，沉积成铝土矿。这时上石炭纪台向斜不稳定，气候温和潮湿，因此发展形成海陆相交互的煤系沉积层，即上石炭系太原组地层。到二迭纪时，特别是后期，经海西运动，以及台向斜四周的山西、六盘山区、秦岭等处地壳相继升起，形成鄂尔多斯台向斜区独立的内陆盆地沉积单元。海水完全退去后，本区脱离海侵，呈河湖相为主的陆相沉积，成为含有煤层、煤线的下二迭系地层。后期又因气候逐渐趋于干热，使上二迭系石千峰组地层为红色岩系。三迭纪时，因秦岭不断上升，湖盆中心不断北移到本区，形成生成石油的有利地带——上三迭系延长群含油岩系。三迭纪末，又受印支运动的影响，发生抬升，经过一段的沉积间断，又开始拗陷下沉，沉积了侏罗系地层。侏罗纪末，燕山运动使地壳升起，发生剥蚀，周围贺兰山、桌子山等区褶皱成山，形成陕北盆地。使在侏罗纪末期的侵蚀面上，普遍沉积了白垩系地层，到下白垩起，又受四川运动的影响，台向斜抬升，结束了内陆湖盆的沉陷历史。因升降运动剧烈，地形高低悬殊，剥蚀作用强盛，堆积了河流相的砂砾岩。由于上白垩纪本区持续上升，因此剥蚀愈强，所以缺失白垩系地层。中生代以后，受燕山运动末期和早期喜马拉雅造山运动的影响，遭受漫长的侵蚀切割，形成以下白垩系及其以前地层为主的基岩低山丘陵，缺失老第三系和中新统地层。到上新世的早期，地壳开始下降，在凹凸不平的古侵蚀面上，沉积了河漫滩相和风化残积层——三趾马红土层。上新世末，地壳略有上升，发育了雏形水系。下更新世初，地壳较为平稳，在低凹处和河谷堆积了砂砾层等。此后随着气候变干变寒，侵蚀减弱，沉积了午城黄土。中更新世早期，地壳又略有上升，侵蚀加强，在低凹处和河谷又堆积了砂砾石等。后来随着地壳的相对稳定，气候以干寒为主，间有多次湿润气候的反复交错，便堆积了含有多层古土壤层的离石黄土和砂砾层等。上更新世末，气候干寒，堆积了风成砂质黄土——马兰黄土。全新统堆积了各种类型的砂砾石、黄土，形成了低阶地、河漫滩。
    二 构 造
    本县处于阴山——天山、秦岭——昆仑两个巨型纬向构造之间的祁吕——贺兰山字型构造伊陕盾地与新华夏系第三沉降带复合部，属华北地台的鄂尔多斯地台向斜一部分，是陕甘宁盆地的东缘陕北斜坡、志丹——米脂——佳县弧形拗陷带。区内构造简单，没有较大的褶皱与断裂，仅本县南部见有小范围、短距离、断距不大的断层，断层为东西走向。为一个倾向正西或北西西的单斜翘曲构造，相对稳定，很少有地震发生，震级一般小于六度。地层产状总体为南西220°～北西350°之间倾向，以北西西为主，倾角1°～5°，局部产状多变。区内砂岩中斜层理、交错层甚为发育，反映了当时水流方向的多变，斜层理倾向一般为向西或北西西、南西西向，区内未见岩浆活动。
    （一）深层构造
    据双湖峪镇“洲1井”所钻地层自下而上为：
    奥陶系
    奥陶系马家沟组：2444～2663米（距地表深度，以下皆同），厚219米（未穿）。上部以浅灰色粉晶含灰云岩为主，夹薄层灰白色云质石膏岩，顶部为一套缝、洞发育的白云岩。中部厚层含灰云岩与灰白色云质石膏岩，呈不等厚互层。石膏岩累积厚度可达42.2米。底部为厚层灰白色含灰云岩。
    根据岩性特征推断，本期属于干热气候下的潮上低能带沉积。
    石炭系
    石炭系中统本溪组：2429～2444米，厚15米，岩性以浅灰绿色泥岩为主，夹薄层浅灰绿色水云母质泥岩。本组具明显的海陆交互相沉积特点，与下伏奥陶系地层呈假整合接触。
    石炭系上统太原组：2268.5～2429米，厚160.5米。上部地层岩性为：灰白色含砾粗砂岩、浅灰色含粘土中粒石英砂岩、泥质砂岩、褐灰色砂岩与灰黑色泥岩、炭质泥岩及厚煤层。中部为灰黑色含生物碎屑微晶灰岩、深灰色泥岩、灰岩、灰黑色泥岩、黑色炭质泥岩间夹煤层及一厚层深灰色硬砂质细砂岩。下部为深灰色泥晶灰岩、灰黑色泥岩夹薄层炭质泥岩及煤。与下伏本溪组呈整合接触。根据岩性组合，太原组为还原条件下的海陆交互相含煤沉积。
    二迭系
    二迭系下统山西组：2193～2268.5米，厚74.5米。上部地层岩性为深灰色、灰黑色泥岩、深灰色炭质泥岩、浅灰色泥质砂岩及云质细砂岩、灰白色中粒石英砂岩，下部夹一黑色炭质泥岩薄层。底部以厚层黑灰色炭质细粒硬砂岩与太原组呈整合接触。据岩性推断，本组属还原条件下的河流——三角洲相沉积。
    二迭系中下统石盒子组：1920～2193米，厚273米。上石盒子组下段为灰绿色砾状粗砂岩、中砂岩、细砂岩及同色砂质泥岩和杂色泥岩。上段为灰白色含砾不等粒砂岩、棕褐色硬砂质长石细砂岩与棕褐、灰绿色泥岩、砂质泥岩呈不等厚互层。下石盒子组下段为灰白色中——粗粒硬砂质石英砂岩、浅灰色细砂岩、泥质砂岩夹薄层棕褐色、灰绿色细砂岩。由下向上砂岩层逐渐变薄，粒度变细，泥岩层次变多增厚。形成一显著的沉积正旋徊。底部为灰白色中粒硬砂质石英砂岩与下伏山西组呈整合接触。属还原——弱氧化条件下河流——湖泊相沉积，底部砂岩表现出一些河口沙坝的沉积特征。
    二迭系上统石千峰组：1616.5～1920米，厚303.5米。以棕红色、浅灰绿色、灰紫色、褐黑色及杂色泥岩为主。间互灰褐色、棕褐色、浅灰色、灰绿色粉、细砂岩和泥质粉砂岩。底部为灰白色含砾粗砂岩，同下伏石盒子组呈整合接触。本组属干燥、炎热、弱氧化——氧化环境下的河流及湖泊相沉积。
    三迭系
    三迭系下统刘家沟组：1297.5～1616.5米，厚319米。岩性为棕褐色、棕红色、浅灰绿色及杂色泥岩、砂质泥岩同肉红色、棕褐色、灰褐色和杂色细砂岩、泥质砂岩呈不等厚互层，与下伏石千峰组为整合接触。本组属于干燥、炎热、氧化条件下的河流及河漫滩相沉积。
    三迭系下统和尚沟组：1185～1297.5米，厚112.5米。岩性为紫红色、紫褐色、棕红色、棕褐色泥岩、砂质泥岩同浅肉红色、暗紫红色粉、细中粒砂岩呈不等厚互层。根据岩性组合，本组属于干热氧化条件下河流及河漫滩相沉积。
    三迭系中统纸坊组：664～1185米，厚521米。岩性为：上部以杂色、棕褐色泥岩、砂质泥岩为主，间夹肉红色细砂岩。下部为肉红色、浅肉红色、暗紫色细、中、粗砂岩，含砾砂岩同灰褐色、深灰色、暗棕红色、棕褐色及杂色泥岩、砂质泥岩互层。岩相为氧化——弱氧化环境下的河流——湖泊相沉积。
    三迭系上统延长群：9～664米，厚655米。岩性上部泥岩以深灰色、灰黑色为主，下部见棕褐芭或杂色泥岩。砂岩以浅灰绿色、浅灰色为主，下部砂岩多呈肉红色。本群地层在县境露头较多，在区域王对比较好。根据岩性、岩相组合，本群可分为10个沉积旋徊层。岩相为河流——湖泊相（交互相），与下伏纸坊组呈不整合接触。
    第四系
    第四系黄土层，厚5.2米，与下伏延长群呈不整合接触。
    （二）地表构造
    从本县岩系出露情况来看，主要有上三迭系延长群第四段和第五段及部分侏罗系、第三系、第四系地层。现将其由老至新分述如下：
    1、三迭系上统延长群第四段（T3Y4，相当于永坪组）：出露于本县东部地区，主要分布在马蹄沟镇的薛家崖及驼耳巷乡老龙王庙沟至老君殿南北一线的以东地区。以一套灰绿、黄绿色厚层、块状中粒长石砂岩为主，夹兰灰、灰绿色泥岩、泥质粉砂岩。
    2、三迭系上统延长群第五段(T3Y5，相当于瓦窑堡组)：出露在本县中西部广大地区，主要为一套含有可采煤层或煤线的砂岩、粉砂岩、泥岩。又可分为五个岩性段。
    第一段(T3Y15)：分布在本县中东部，主要由一个完整的沉积韵律组成。其下部为一套粗粒砂质沉积。岩性以黄绿色粗粒长石砂岩为主，局部夹有不稳定的细粒石英砂岩，斜层理，交错层发育。上部为细砂岩、粉砂岩、泥岩互层。细砂岩、粉砂岩一般为暗绿色、褐黄色、泥岩、页岩为深灰色或灰黑色。
    第二段(T3Y25)分布在中部，由北向南出露广泛，为一套夹有煤线的砂岩、泥岩互层，由3个韵律组成。下部韵律层为浅灰色、灰绿色、黄绿色块状中粗粒长石砂岩，其中夹细粒薄层或透镜体石英砂岩，含泥砾砂岩、泥质粉砂岩等。上部灰色细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹煤线。中部韵律层：下部为黄绿色厚层块状长石石英砂岩、黑云母石英砂岩。一般为钙质胶结，含有黄铁矿结核，交错层发育，底部含有下伏地层砾石，上部为细砂岩、泥岩互层，夹煤线。上部韵律层：为一套粒度较细的粉砂岩、泥岩互层，夹有数条煤线，顶部煤线较厚。
    第三段(T3Y35)：主要分布在中部周家——赵家坪、大堡岔——芹园、王家坪——石窑峁、西庄乡一带，为一套夹煤线（或煤层）的砂泥岩互层。其下部为中粒长石砂岩、长石石英砂岩；上部为夹有巨大的长石砂岩透镜体的砂泥岩互层，顶部泥岩中可见菱铁矿薄层或结核。第三段与下伏第二段为冲刷面接触。
    第四段(T3Y45)：分布在本县西部和北部。本段不稳定，在电市一带无沉积。下部为含岩屑的中、细粒黑云母长石砂岩，呈厚层、块状，含有石英砂岩椭球体，交错层、斜层理发育，横向上岩性及厚度，时薄时厚，甚至尖灭。中部为一套细砂岩，炭质泥岩，夹煤线数条。上部为黄绿色中、细粒长石砂岩，夹有泥岩和煤线。第四段与下伏第三段呈不整合接触。
    第五段与侏罗系(T3Y55——J)：出露于西部冯家渠——马石畔、槐树岔、电市附近及北部侯石畔一带第五段与侏罗系在本区域不易划分。此地层底部为石英砾层、油页岩和白色粘土岩互层。本层主要为一套石英砾岩与砂泥岩互层，局部地段夹油页岩、煤层或煤线。石英砾岩的成份主要为石英、燧石、长石、砾岩等，胶结物为砂质。砾石大小不一，砾岩厚度不稳定，一般为0.2——2米，个别地方达20米左右。砂泥岩互层中夹有数条煤线，上部有薄层透镜体菱铁矿或铁质砂岩。
    3、第三系(R)：此地层境内分布广泛，不整合于延长群第五段与侏罗系地层之上。其下部为一套成份复杂的砂岩、砂砾岩，上部为红土层。在红土层底部含有大量钙质结核（料姜石）。
    4、第四系(Q)：第四系黄土层县境内到处可见。
    三 矿 藏

    子洲县境内现初步查明主要矿藏资源有：煤、石英、粘土矿、料姜石、铁矿、油页岩、卤水、红砂、天然气、磷矿等。其中以煤为主要矿种，特点是煤层多、厚度小、分布广、开采历史长。现将各矿藏分述于下：
    （一）煤
    主要见于三迭系延长群瓦窑堡组(T3Y5)和侏罗系延安组地层中，含煤建造古地理为内陆盆地形。主要为一套河、湖、沼泽相地层，此地层中含煤层次多，煤线、煤层多达30～40层，煤层薄、分布广、不稳定。可采煤层共划分为8层，即Ⅰ～Ⅷ号。煤层（线）厚度差别大，薄的只有几厘米，最厚达1.5米，而一般多为10厘米左右，其中以Ⅰ、Ⅳ、Ⅷ号煤层厚度较大，为本县主要可采煤层。本县煤质按煤岩成份划分为亮煤、镜煤、暗煤，低硫份，煤的工业类型属长焰烟煤，煤种为1号、2号气煤。各主要煤层的特点及开采情况如下：
    Ⅰ号煤 见于T3Y15层上部。由2～3层煤组成，总厚度一般不超过1米，比较稳定，为本县主要开采煤层。分布在马蹄沟、三眼泉、驼耳巷、三川口等乡镇。Ⅰ号煤较薄，一般厚度为7～30厘米，在三眼泉和何家集局部地带厚80厘米左右。何家集的储量有千余万吨，三眼泉也有300多万吨。开采井深一般在30～60米之间，煤层底板标高在海拔930～970米之间。
    Ⅱ、Ⅲ号煤 见于T3Y25地层的中下部，Ⅱ号煤由3～4条煤线组成，Ⅲ号煤由1～2条煤线组成。Ⅱ、Ⅲ号煤很不稳定，厚度在2～15厘米之间，Ⅱ号煤局部厚达20～25厘米，只有电市乡李孝家河乡开采。
    Ⅳ号煤 见于T3Y25地层上部，由2～3条煤线组成，一般单煤层厚度为10～20厘米，有益厚度为20～45厘米，分布在周家镇大理河两岸，为此地主要开采煤层。煤层较稳定，在阳庄一带以平洞巷道开采，煤层底板标高大致在海拔1000米左右。
    Ⅴ、Ⅵ号煤 V号煤见于T3Y35地层下部，Ⅵ号煤见于T3Y35中上部。V号煤由5～6条煤线组成，一般厚度5～10厘米，最厚达20厘米，主要分布在周家镇西部。有的地带5条煤线一起开，有益厚度也只有25～30厘米。Ⅵ号煤由3～6条煤线组成，一般厚度5～15厘米，在砖庙乡李家河可采厚度达58厘米。
    Ⅶ号煤 为本县主要开采煤层，见于T3Y45地层中上部，分布在槐树岔乡、高家坪乡、砖庙乡、西庄乡侯石畔等地。由3～6条煤线（层）组成，又分上、中、下三层。Ⅶ中、Ⅶ上为主要开采煤层，可采煤层单层厚度25～88厘米。Ⅶ中Ⅶ上间距变化大，由90厘米至15米，一般厚度2～4米。Ⅶ上煤层底板标高在槐树岔地区为986～1020米之间；侯石畔地区在1046～1064米之间。Ⅶ号煤在槐树岔～高家坪地区储量有2000万吨左右，在侯石畔地区储量匡算在500万吨以上。
    Ⅷ号煤 见于T3Y55～J地层底部油页岩之下，主要分布在电市乡——水地湾乡小理河两岸，由1～2条煤线（层）组成，厚度变化大，由6～7厘米至60厘米，一般厚度10厘米左右，可采有益厚度30厘米左右。小理河两岸开采煤井较多，井深为30～60米。
    除此而外，在石炭系太原组地层中蕴藏有8个煤层，单层最大厚度3米，最小1.5米，总厚16米左右。但因埋藏太深（均在2200米以下），目前开采甚难。据有关部门勘探分析，三迭纪煤田主要赋存于子洲、米脂西北，面积约100平方公里，预测储量14.6亿吨，地层构造简单，矿井无涌水现象，瓦斯含量低，煤层顶底板岩性比较好，但煤层较薄。
    （二）石英
    见于T3Y55～J地层底部及第三系下部，可作玻璃原料，远景储量328E万吨。石英砾岩，主要分布在槐树岔、电市水地湾等乡。砾岩层厚度一般为1～2米，水地湾乡局部地段厚达20米左右。砾岩成份以石英、燧石、长石为主，砾石大小不一，一般为3～4厘米，滚圆度较好。石英砾岩质量较好。第三系下部砾岩层，在马蹄沟的曹峁水库附近出露较厚，一般为1～2米，最厚达4～5米。砾石大小不等，滚圆度差，杂乱堆积。砾石成分复杂，有石英、砂岩、泥岩等，石英质砾石含量较小，作为玻璃原料利用率不高。
    （三）粘土矿
    在T3Y15地层上部、T3Y35地层中上部及T3Y55～J地层下部泥岩中，含有粘土矿，其中包括铝钒土、澎润土及高岭土等，可作为陶瓷原料。粘土矿分布广，在槐树岔、高家坪、冯家渠、车家沟、三皇峁、驼耳巷、赵寨子、水地湾、艾新庄等地均有。厚度由40～50厘米至3～4米。质量差别大，含粉砂质各地不同。水地湾粘土矿见于T3Y55～J地层下部，厚为1.3米，下部粘土矿含粉砂质少，为灰色、灰白色，质量较好，冯家渠粘土矿与水地湾粘土矿属于同一地层，厚度3米左右，含粉砂质较多。这两处矿厚度较大，面积较广，储量较多，驼耳巷——老山峁Ⅰ号煤层上部有50～60厘米厚的粘土矿，为灰白色、细腻、质量较高，可作为细瓷原料。全县粘土矿地质总储量约三、四百万吨。
    （四）料姜石
    是烧制石灰的主要原料，见于第三系红土层下部及第四系黄土层底部，是一层钙质结核。它在县内分布较广，主要在马蹄沟镇的清水沟、三眼泉乡的吴家湾、电市、水地湾、三川口、砖庙乡的羊圈山、瓜园则湾、裴家湾乡的谷卜峪、槐树岔乡的芹园等地。厚度一般为1～2米，但钙质结核层上部覆盖厚，且土层松软，所以开采难度较大。远景储量29840万吨。
    （五）铁矿
    在T3Y45、T3Y55～J地层的泥岩及砂岩中含有薄层或透镜状菱铁矿，厚度一般只有几厘米至十几厘米，较厚者也只有30～40厘米。在槐树岔乡的十垧坪、马岔乡的牛家沟、砖庙乡的羊圈山有出露，并已褐铁矿化。由于铁矿厚度薄，品位低（一般均小于17%），分布面积小，虽总储量约2688万吨，尚难开采利用。
    （六）油页岩
    在T3Y55～J地层下部，含有油页岩，分布在槐树岔、马岔乡新窑上、电市等地，厚度为0.5～3米，由薄层组成，单层厚度由几毫米到3～4厘米，为灰黑色，一般含粉砂质，光泽较暗，韧性较小，含油质不丰富。局部地段（如马岔乡新窑上）含油率较高，使油页岩显油黑光泽，韧性较大，俗名黑炭，又有“墨玉”之称，可制作工艺品，但由于分布局限、储量不大（约3000万吨），加上含油率仅4%左右，所以工业利用价值很小。
    （七）磷矿
    主要分布在马蹄沟镇的三皇峁、四旗里，稳定矿体有两个，呈透镜状，长约325～820米，厚度0.24～143米，远景储量约405万吨。
    （八）卤水
    T3Y15地层中赋存卤水。本县马蹄沟、三皇峁、三眼泉双庙湾、三川口、王家岔、盐淋圪堵等地以此卤水制取食盐（同时还有卤冰），一般每百公斤卤水可晒制食盐1公斤，总储量约134800万吨。
    （九）天然气
    在二迭系山西组地层中，有较丰富的天然气，天然气主要成分是甲烷，控制储量约50亿立方米。境内现钻井7口，口口有气，“麒参一井”日产3.3万立方米，“洲3井”日产13.05万立方米。
    （十）石油
    在三迭系地层中含有石油。本县南部和西部约800平方公里范围内均有储藏，主要集中在何家集、砖庙、高家坪、马家沟岔、槐树岔等5个乡的240平方公里范围内，储量尚未探明。
    （十一）红砂
    在第三系地层中，夹有红砂层，全县分布较广，是本县建筑用砂的主要来源
    （十二）砂岩
    可分为石板和料石两种，全县分布极广泛。石板以老君殿、砖庙、何家集等地为优。