鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用

第４ｌ卷第１期　２０１３年２月　文章编号：１００１—１９８６（２０１３）０１－００１４—０６　煤田地质与勘探　Ｃ０ＡＬＧＥＩ＝｝Ｉ　ＧＹ＆ＥＸＰ１０Ｒ　Ｖｂ１．４１　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２Ｏ１３　鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用　王琳琳　，一，姜　波　，－，屈争辉　，　（１．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州２２１１１６；　２．中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室　江苏徐州２２１１１６）　摘要：针对鄂尔多斯盆地东缘不同地区煤层含气量分布不同的特点，通过分析三交一柳林、大宁一　吉县和韩城地区的构造及其各主采煤层含气量分布特征，探讨了鄂尔多斯盆地东缘３个地区煤层　含气量分布的构造控制作用。结果表明，燕山期构造运动是整个鄂尔多斯盆地东缘的关键构造事　件：本区构造作用对煤层含气量分布的控制主要体现为控制煤层赋存状态，而构造部位、构造展　布和构造性质，则控制煤的变质作用以及煤层气的保存条件；三交一柳林地区仅局部单斜构造为煤　层气有利富集区，大宁一吉县地区煤层气赋存构造条件较好，应作为鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开　发的重点区域，韩城东部矿区煤层气赋存较差，且北压南拉的构造格局常造成含气量南低北高。　关键词：鄂尔多斯盆地东缘；主采煤层；含气量；构造控制　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９８．ｉｓｓｎ．１００１—１９８６．２０１３．０１．００３　中图分类号：Ｐ６１８．１ｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｎ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅａｓｔｅｒｎ　ｍａｒｇｉｎ　ｏｆ　０ｒｄｏｓ　ｂａｓｉｎ　ＷＡＮＧ　Ｌｍｌｍ　，ＪＩＡＮＧ　Ｂｏ　’。，Ｑｕ　Ｚｈｅｎｇｈｕｉ　’　（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；　２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＣＢＭＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＲｅｓｅｒｖｏｉｒＦｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｏｔｆ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｒｅａｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅａｓｔｅｒｎ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　Ｏｒｄｏｓ　ｂａｓｉｎ，ｓｔｒｕｃ・　ｔｕｒａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｓａｎｊｉａｏ—Ｌｉｕｌｉｎ，Ｄａｎｉｎｇ－Ｊｉｘｉａｎ　ａｎｄ　Ｈａｎｃｈｅｎｇ　ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｂｙ　ａｎａｌｙｚ・　ｉｎｇ　ｔｈｅｉｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　Ｙａｎｓｈａｎｉａｎ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｅｖｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｔｉｒｅ　ｅａｓｔｅｒｎ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　Ｏｒｄｏｓ　ｂａｓｉｎ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｒｅｇｉｏｎ　ｉｓ　ｓｈｏｗｎ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｅｅ・　ｔｏｎｉｃ　ｈａｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｏａｌ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ａｎｄ　ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｌｏｃａｌ　ｍｏｎｏｃｌｉｎｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｏｎｌｙ　ｆａ－　ｖｏｒａｂｌｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｇａｓ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｓａｎｊｉａｏ－Ｌｉｕｌｉｎ．Ｄａｎｉｎｇ—Ｊｉｘｉａｎ　ｓｈｏｗｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｒｅｂｙ　ｉｓ　ｃｏｎ－　ｓｉｄｅｒｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｅａｓｔｅｒｎ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｈａｎｃｈｅｎｇ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｐｏｏｒ　ｇａｓ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｎｏｒｔｈｅｒｎ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　ａｎｄ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｕｔｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅａｓｔｅｒｎ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｒｄｏｓ　ｂａｓｉｎ；ｍａｉｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ；ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　鄂尔多斯盆地作为我国大型的煤炭基地，煤层气　资源相当丰富，是当前我国煤层气勘探开发的热点地　小，这种相对简单但局部构造较为发育的单斜构造有　利于煤层气的形成、保存及勘探开发，预测１　５００　１ＴＩ以　浅煤层气地质资源量约９×１　０　ｉｒｌ　［６］，具有形成大型煤　层气田的重要条件。然而，在鄂尔多斯盆地东缘，不　同地区构造特征的差异性，使其煤层含气量分布情况　各不同。因此，本文以鄂尔多斯盆地东缘河东煤田的　三交一柳林和大宁一吉县地区，以及渭北煤田东部的韩　区之一。盆地煤层气赋存的地质条件、资源分布和开　发前景已引起越来越多地质学家的广泛关注【１４］。冯　三利等从全盆地角度研究了鄂尔多斯盆地煤层气资源　的开发潜力，认为煤层气开发的有利区块主要沿盆缘　分布，其中河东煤田、渭北煤田和陕北石炭一二叠纪煤　田属于开发最有利的区块Ｌ５Ｊ。　城地区３个煤层气重点勘探开发区为研究对象，在分析　各区构造特征及主采煤层含气量分布特征的基础上，　剖析鄂尔多斯盆地东缘不同地区构造对煤层含气量　鄂尔多斯盆地东缘总体为一向西和北西缓倾的　大型单斜构造，其上发育轻微褶皱，断层较少且规模　收稿日期：２０１ｌ—ｌ０—２６　基金项目：国家科技重大专项项目（２００８ＺＸ０５０３４）；国家重点基础研究发展计划（９７３计划）项目（２００９ＣＢ２１９６０５）　作者简介：王琳琳（１９８４一），女，山东泰安人，博士研究生，从事煤层气地质及构造地质研究．　第１期　王琳琳等：鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用　・ｌ５・　分布的控制机理，以期为本区煤层气的勘探开发提供　帮助。　角一般ｌＯ　３。；周缘活动性较强，褶皱、断裂形迹密集，　岩浆活动较为强烈，地层倾角变陡，可达到１０ｏ－１５　ｏ【　】。　研究区位于鄂尔多斯盆地东部的边缘地区，以离　１　地质背景　古生代和中生代早期，鄂尔多斯盆地是华北克拉　通盆地的一部分，并未形成独立的沉积盆地，印支运　石大断裂为其东界与山西断隆相接。区域构造上，三　交一柳林和大宁一吉县地区属于晋西挠褶带中南部，韩　城地区位于渭北隆起的东缘，总体上表现为一向西或　北西倾斜的大型单斜构造。研究区地层为典型的华北　地区地层，含煤地层主要为上古生界石炭一二叠系，包　括上石炭统本溪组（ｃ２ｂ）、上石炭一下二叠统太原组　动后，中国大陆进入板内构造体制阶段，形成了鄂尔　多斯地块之上的侏罗一白垩纪沉积盆地［　。盆地以东为　山西断隆，将鄂尔多斯盆地与沁水盆地分割开来。鄂　尔多斯盆地为一级向斜构造，可划分为６个次级构造　（Ｃ２－Ｐｌ１）及下二叠统山西组（Ｐｌ。）。主采煤层发育于山西　单元，分别为伊盟隆起、西缘逆冲带、天环坳陷、伊　组和太原组；煤层较稳定；煤级高，主要为中高变质　陕斜坡、晋西挠褶带和渭北隆起（图１ａ）。盆地内部较　的烟煤和无烟煤；煤层含气量大，是煤层气勘探开发　稳定，以隆起、坳陷、宽缓褶皱为主要形式，地层倾　的重点层位。　（ａ）　（ｂ）　口一回　曰一困　固一园一日…层　园向斜园背斜日　曰　口　篓线因涧位置　图１　鄂尔多斯盆地构造单元划分（ａ）（修改，赵靖舟等，２０１０）及研究区构造略图（ｂ）　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｕｎｉｔｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｏｒｄｏｓ　ｂａｓｉｎ（ａ）（ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｆｒｏｍ　Ｚｈａｏ，ｅｔ　ａ１．２０１０）ａｎｄ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｏｕｔｌｉｎｅ　ｏｆｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｒｅｇｉｏｎ（ｂ）　２构造特征　方向的挤压力，形成ＮＥ—ＮＮＥ向的构造，同时，受吕　梁山隆升推挤的影响，近ＮＳ走向的晋西挠褶带形成，　鄂尔多斯盆地的形成与演化总体上经历了３次主　由此形成了盆地东缘的基本构造形态；喜马拉雅运动　要构造应力场的作用。三叠纪末的印支运动，鄂尔多　时期，以印度板块与欧亚大陆的碰撞作用为主而产生　斯盆地受到近ＳＮ向的挤压应力，　差异运动明显，呈　的ＮＥ—ＳＷ向挤压力，使盆地构造发生了负反转，盆　现东升西降的构造格局；燕山运动使盆地受到ＮＷ—ＳＥ　地周边普遍发生断陷作用［９。　。　・１６・　煤田地质与勘探　作用有关。　第４ｌ卷　多期不同性质的板缘构造活动，形成了鄂尔多斯　盆地东缘总体呈向西、北西缓倾斜的大型单斜构造，　属于具有过渡性质的盆缘构造区。构造发育具有明显　的分带性，在东西方向上，盆缘以断层及伴生的挠褶　为主，中部发育宽缓的褶皱，向西逐渐过渡为比较平　大宁一吉县地区位于晋西挠褶带南部，构造总体　较为简单，为向西或北西倾斜的单斜构造，其间被一　系列宽缓次级褶皱或挠曲复杂化（图２，剖面ＢＢ’），　断层较少发育。由褶皱轴迹及断层线的展布方向可　知，本区处于由北部近ＳＮ向构造向南部ＮＥ向构造　的过渡区。　缓的单斜构造［】　；而南北方向上，北部构造总体呈南　北向展布，以离石断裂带为主要构造形式，南部构造形　迹转为ＮＥ向，表现为ＮＥＥ－ＮＥ向的乡宁断挠带（图ｌｂ）。　三交一柳林地区位于晋西挠褶带中部，构造相对复　杂，东部为宽缓的离石一中阳向斜和王家会背斜，伴生　断层较为发育，向西过渡为三交一柳林单斜（图２，剖　面Ａ　）。主要褶皱的轴迹及断层线在平面上由北向南　呈现ＮＥ—ＮＷ向交替变化。本区亦见东西向构造，柳　韩城地区位于渭北隆起的东北部，亦为倾向ＮＷ　的单斜构造（图２，剖面ＣＣ’）。本区构造变形南强北弱，　东强西弱，浅部复杂，中深部简单，北区挤压构造形　迹发育较多，南区拉伸构造形迹占据主导［１钔。东南边　浅部构造最为发育，以ＮＥ向展布的韩城大断层（Ｆ１）为　主干，旁侧发育以正断层为主的次级断层，南部受盆　地南缘构造活动及渭北Ｅｗ向隆起的影响，次级断层由　ＮＥ向变为ＮＥＥ向或近于ＥＷ向展布，呈“入”字形与Ｆｌ　相交。总体上，韩城地区构造发育程度中等，强于大　宁一吉县地区，而弱于三交一柳林地区。　林一吴堡地区，地层向西缓倾形成鼻状构造，同时发育　有近东西向的张性聚财塔断层组成的地堑。三交一柳林　地区相对复杂的构造特征与东部山西地块隆升造成的　向西推挤力，以及鄂尔多斯盆地北部板块边缘的相互　图２鄂尔多斯东缘构造剖面图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅａｓｔｅｒｎ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｒｄｏｓ　ｂａｓｉｎ　３构造对煤层含气量的控制　鄂尔多斯盆地东缘属于过渡性质的盆缘构造类　型，这种相对稳定的构造特征对煤层气的形成和保存　至关重要。在研究区，因不同地区的构造发育程度和　构造类型不同，其煤层含气量也不同。　３．１三交一柳林地区　３．１．１构造对煤层赋存状态的控制　本区总体上构造较为发育，煤层破坏严重，赋存　较浅，含气量往往较低。印支期以来，鄂尔多斯盆地　东缘总体处于相对隆升的状态，三交一柳林地区构造活　动性较强，地层隆升剥蚀最为强烈，太古宙一寒武纪地　第１期　王琳琳等：鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用　・１７・　层出露广泛，石炭一二叠纪含煤地层分布较为局限，近　盆地边缘已剥蚀殆尽，仅见于中阳一离石向斜及三交一　柳林单斜，构成了煤层气形成的物质基础。其中，三　交一柳林单斜地区是本区煤层气勘探开发的较有利区。　三交一柳林单斜地区构造相对简单，含煤地层分　布广泛，可分为青龙城、沙曲和三交３个评价单元。太　原组８号煤层为其全区可采的稳定煤层，其煤厚　０．７９～ｌ０．３３　ＩＩ１，平均３．９１　ｍ。在三交单元的东北部及　沙曲单元的东南部，８号煤层与９号煤层合并，局部厚　得不协调，表现为靠近聚财塔地堑含气量减小。这主　要是因为，中部发育东西向吴堡一柳林鼻状构造，岩层　东部翘起，向Ｗ、ＮＷ、ＳＷ等３个方向倾斜，可视　为非常宽缓的向西倾伏的背斜构造，在背斜轴部发育　由两条正断层组成的聚财塔地堑，两翼见规模较小的　次级褶曲。背斜构造及张性地堑的发育使聚财塔周围　地区含气量降低，而远离地堑区含气量增加。据煤矿　实际资料，靠近聚财塔南断层的董家山煤矿相对瓦斯　涌出量为２．７　ｍ　／（ｔ・ｄ），向南柳林矿瓦斯相对涌出量则　度变大，可达８～１０　ｍ，其他地区一般厚４～６　ｍ。受单　斜构造的控制，煤层埋藏深度向盆地内部逐渐变大。　８号煤层含气量多为５～ｌ　５　ｍ　／ｔ，由东到西，随煤层埋　深的增加，含气量逐渐增大。如煤层埋深较浅的青龙　城单元含气量一般为５～１０　ｍ　Ｉｔ；沙曲单元煤层埋深为　３００～６００　ｍ，煤厚为２．９５～５．３９　ｍ，含气量高达１　０～２０　ｍ　／ｔ；三交单元区域较广，由东到西含气量由５　ｍ　／ｔ　增为２０　ｍ　／ｔ，但总体上多为５～１５　ｍ　／ｔ，含气量大于１５　ｍ　／ｔ的地区分布范围较小（图３）。　田回　圈圈圈　三替系石炭一二香系太古字一奥陶系正断层　逆断层　园园　团囫固　向斜　背斜　地层界线含气量等值线单元界线　图３　三交一柳林地区８号煤含气量等值线及构造略图　Ｆｉｇ－３　Ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓｏｌｉｎｅ　ｏｆ　ｓｅａｍ　Ｎｏ．８　ａｎｄ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｏｕｔｌｉｎｅ　ｉｎ　Ｓａｎｊｉａｏ—Ｌｉｕｌｉｎ　３．１．２构造类型对煤层含气量分布的控制　三交一柳林单斜地区，８号煤层含气量等值线总体　上由北到南呈ＮＥ—ＳＮ—ＮＷ向展布，与本区构造线展　布方向一致，而中部聚财塔地堑周曲含气量等值线变　达到６．１４　ｍ　／（ｔ・ｄ），反映了含气量分布受局部东西向　构造发育的控制比较明显。　３．１．３　构造对煤变质作用的控制　三交一柳林地区煤变质作用，是以深成变质作用为　背景，叠加了岩浆热变质作用。鄂东地区经历了自中　奥陶世以来的长期剥蚀后，于中石炭世开始沉降接受　沉积，三叠纪末期，煤层经历了深成变质作用，确定　了鄂东地区煤级分布的总趋势。煤级按照三叠系沉积　厚度增大，由ＮＥ向ＳＷ，朝盆地沉降中心的指向上　增高［】　。但此时，三交一柳林地区煤变质程度并不深，　镜质组反射率为０．５７％～１．１０％，煤类相当于长烟煤至　肥煤［　】，而现今８号煤镜质组反射率为１．Ｏ％～１．９％，　煤级以焦煤为主，瘦煤次之。这主要是因燕山期本区　的吴堡、柳林及离石一带出现岩浆活动，高热流促使　煤发生变质作用，并使煤层开始二次生烃，产生大量　煤层气。在三交一柳林单斜地区，８号煤层含气量总体　表现为中部高于南、北部，且含气量等值线出现“鞍　部”，这是因为中部靠近岩浆岩体，煤变质程度加深，　致使生气量增加的结果。　３．１．４构造对煤层气保存条件的控制　本区构造活动强烈，煤系地层出露于地表，煤层　气沿露头向地表散失，且受地下水影响，含气量由深　部向浅部逐渐降低。含水层受到单斜构造及吴堡一柳林　鼻状构造的控制，地下水从东部边缘补给，沿地层下　倾方向向西流向盆地内部，并形成高地层压力。这对　提高深部煤层气含量，以及促进煤层气藏圈闭的形成　有一定作用。但太原组８号主采煤层顶板以灰岩为主，　局部为砂质泥岩，因灰岩的局部构造裂隙和岩溶较发　育，顶板含水层对煤层充水较为充足，对煤层气成藏　造成破坏，使含气量在横向上分布不均匀。　３．２大宁一吉县地区　３．２．１构造对煤层赋存状态的控制　大宁一吉县地区总体构造相对简单，构造活动性较　三交一柳林地区弱，主采山西组、太原组煤层分布广，　埋深大，有利于煤层气的形成和保存。该区太原组８号　煤可与三交一柳林地区追踪对比，但煤层埋深较大，为　・　ｌ８・　煤田地质与勘探　第４１卷　１５０￣１　６００　ｍ，因此含气量也略高，一般为１０～１５　ｒｎ３／ｔ。　山西组５号煤含气量多变化于１０－２０　ｍ　／ｔ，含气量　小于１０　ｍ　／ｔ的地区分布较为局限（图４）。本区东部、东　南部近盆缘断裂处，构造活动性较强，正断层较为发　育，且煤层埋深浅（一般为７００　ｍ以浅），煤层气易被　破坏散失，含气量普遍较低，多低于１０　ｍ　／ｔ。本区　中一中西部，构造活动相对较弱，断层不发育，仅为　次级褶曲或挠曲复杂化的单斜构造，煤层埋深可达　７００～１　０００　ｍ，煤厚一般为３￣６　ｒｌｌ，形成ＮＥ向展布的厚　煤带；沿午城一窑渠褶皱带及蒲县一明珠一带，含气量较　高，往往大于１５　ｍ３／ｔ，形成与厚煤带展布一致的ＮＥ向　高含气带。本区西北部煤层埋深达到ｌ　０００～１　５００　ｍ，　但含气量却小于１０　ｍ　／ｔ，这主要是因为西北部的煤层　较薄所致。　图４大宁一吉县地区５号煤含气量等值线及构造略图　Ｆｉｇ．４　Ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓｏｌｉｎｅ　ｏｆ　ｓｅａｍ　Ｎｏ．５　ａｎｄ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｏｕｔｌｉｎｅ　ｉｎ　Ｄａｎｉｎｇ—Ｊｉｘｉａｎ　３．２．２构造展布对煤层含气量分布的控制　５号（主采）煤层含气量分布受构造展布的影响较　明显，表现出一定的规律性。含气量等值线总体呈ＮＥ　向，表明本区煤层气分布主要受燕山期形成的ＮＥ向　构造所控制；而等值线展布在局部地区随构造迹线展　布方向的变化有所调整，如本区东北部断层展布方向　由北到南的变化趋势为近ＮＳ—ＮＮＷ一近ＮＳ向，东南　部断层走向为ＮＥ向，含气量等值线则始终保持与断　层线近似平行的状态，说明总体上相对简单的构造背　景下，局部构造的发育对煤层气赋存的影响较大。　３．２．３构造对煤变质作用的控制　三叠纪末构造抬升之前，鄂东地区普遍经历了最　大埋藏阶段，煤发生深成变质作用，大宁一吉县地区煤　级亦表现为由ＮＥ向ＳＷ增高的趋势，且此时煤变质　程度较三交一柳林地区高。燕山期构造热事件中，本区　发现规模不大的侵入岩和火山岩ｌ　”，煤变质程度有所　升高，但由于起点煤级较高，二次生烃强度不大，煤　层生气主期为三叠纪的深成变质作用。燕山期后，随　着盆地边缘隆升，盆地向西退缩，煤级分带相应作顺　时针方向的旋转调整［　】，即由东向西，由ＳＥ向ＮＷ，　煤级逐渐升高，致使煤层含气量向西、北西逐渐增大。　３．２．４构造对煤层气保存条件的控制　本区构造稳定，总体为向西倾斜的单斜构造，断　层较少，地层倾角平缓，上覆三叠系发育较为完整，　煤层保存条件较三交一柳林地区好。此外，受构造特征　的控制，本区地下水径流方向为自ＳＥ向Ｎｗ，且径流　强度逐渐减弱，煤系地层水矿化度由低于１　５００　ｍｇ／Ｌ，　增加到８　０００　ｍｇ／Ｌ以上，于大宁地区西北部形成相对　滞留区，有效地阻止了煤层气向上扩散。　８号煤埋深较大，且同一地区或同一井点的镜煤　反射率比５号煤高０．１％～０．２％，但含气性却不如５号　煤，这主要是由于５号煤顶板多为泥岩，８号煤顶板　岩石多为封盖能力较低的灰岩，且８号煤距奥陶系风　化壳垂向距离较近，受奥灰水的影响，含气量不高。　３．３韩城地区　３．３．１构造对煤层赋存状态的控制　韩城地区位于渭北煤田，其煤层与河东煤田的三　交一柳林、大宁一吉县地区同属于一个沉积体系。太原　组ｌｌ号煤在东部矿区为全区可采的较稳定煤层，煤厚　一般为３～５　Ｉｎ，局部厚度增加，可达到６Ｎ８　Ｉｎ，煤层　埋深多浅于６００　ｎＩ，受单斜构造的控制，总体上向Ｎｗ　埋深增大。　韩城地区虽然总体构造发育中等，但是东部矿区　距盆缘断裂带较近，构造较为发育，煤层破坏严重，煤　层含气量不高。１１号煤在东部矿区含气量为２～１６　ｍ　／ｔ，　多数变化于２～１０　ｍ　／ｔ（图５）。西北部构造不发育，煤　层埋深大破坏弱，煤层气赋存条件有利，可推测西北　部１１号煤含气量应较高，可大于１６　ｍ　／ｔ，但总体上不　如构造相对稳定的大宁一吉县地区高。　３．３．２构造性质对煤层含气量的控制　１　Ｉ号煤含气量等值线总体为ＮＥ向展布，反映了　燕山期构造运动也是影响本区构造发育和煤层含气量　分布的主控因素。含气量大小除了东低西高外，还表　现为南低北高，这主要是由北区以挤压为主、南区以　第１期　王琳琳等：鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用　・１９・　图５韩城地区１　１号煤含气量等值线及构造略图　Ｆｉｇ．５　Ｇａｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓｏｌｉｎｅ　ｏｆ　ｓｅａｍ　Ｎｏ．１　１　ａｎｄ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｏｕｔｌｉｎｅ　ｉｎ　Ｈａｎｃｈｅｎｇ　拉张为主的构造格局决定的。以中部的文家岭隆起为　界，将韩城地区分为南北两区。南区的马沟渠煤矿和　象山煤矿，由于处于拉伸应力环境，张性断裂发育，　含气量较低，小于８　ｍ　／ｔ。北区的下峪口煤矿和桑树　坪煤矿处于挤压构造环境，含气量较大，等值线较为　密集。下峪口煤矿北山子向斜附近煤层受挤压破坏较　为严重，多发育碎粒煤和糜棱煤，其展布方向与向斜　轴向一致¨刖，含气量大于１６　ｍ　／ｔ，极易发生煤与瓦斯　突出。下峪口煤矿为韩城矿区煤与瓦斯突出最严重的　矿井，几乎所有的突出均发生于北山子向斜轴部煤层　受强烈破坏的区域＿Ｊ　。　３．３．３　构造对煤变质作用的控制　韩城地区构造作用对煤变质及生气演化的控制，　具有与大宁一吉县地区相似的特点，即三叠纪的深成变　质作用时期，煤变质程度较高，生气量显著，燕山期　及以后的构造热事件对本区影响不大。煤级随煤层的　埋深向西和北西方向逐渐升高，煤层生气量及吸附气　体的能力逐渐增大，煤层含气量亦增大。　３．３．４构造对煤层气保存条件的控制　韩城地区地下水由ＮＷ向ＳＥ排向黄河，各水文　地质参数都大于河东煤田，地下水动力条件较强，煤　层气保存条件较差。矿区东南侧的Ｆ１断层附近，碳　酸岩层受到多次的压扭、张扭破坏，形成断褶破碎带，　沿断层展布的狭长区域，地下水补径排路线较短，水　动力场较强。单斜构造由急倾斜变成缓倾斜的转折部　位，由于构造破坏，上下含水层相互联系，形成地下　水径流区，对煤层气破坏较为严重。在西北大部分区　域，煤系水的径流条件较差，总体沿地层倾斜方向，　承压水沿岩层面或裂隙向深部排泄，随着含水层埋深　的增加，由强烈交替带变为缓慢交替带，以至变为交　替停滞带，煤层气赋存较好。　太原组１　１号（主采）煤层顶板多为石灰岩，其次　为钙质泥岩、粉砂岩；底板为泥岩、铝质泥岩。由于　顶板灰岩岩溶、构造裂隙的发育，与太原组灰岩含水　层沟通，且底板距奥灰水较近，可认为是透气层【２…。　因此，围岩封闭性差也是１１号煤含气量不高的重要　原因。　４　结论　ａ．通过分析鄂尔多斯盆地东缘构造及煤层含气　量等值线特征认为，燕山期构造运动是影响该区构造　发育和含气量分布的关键构造事件。　ｂ．研究区构造作用对煤层含气量分布的控制主　要体现为控制煤层赋存状态，而构造部位、构造展布　和构造性质则控制煤的变质作用以及煤层气的保存　条件。　ｃ．三交一柳林地区构造活动强烈，煤层破坏严重，　燕山期构造一热事件中虽二次生烃显著，但煤层气保存　条件不好，仅三交一柳林单斜是该区煤层气有利富集　区；大宁一吉县地区构造热生气作用不明显，但构造稳　定，煤层气保存条件较好，５号（主采）煤层受褶皱带影　响形成ＮＥ向高含气带；韩城东部矿区构造活动较强　烈，二次生烃强度不大，地下水动力条件强，含气量　较低，且北压南拉的构造格局常造成含气量南低北高。　因此，大宁一吉县地区应作为本区煤层气勘探开发的重　点区域。　参考文献　［１】ＷＥＩ　Ｃｈｏｎｇｔａｏ，ＱｒＮ　Ｙｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｇｅｏｆｆ　Ｇｕｏｘｉｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｄｉｓｓｉＦ｝ａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ＳＥ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　Ｏｒｄｏｓ　Ｂａｓｉｎ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］ｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，２０１０．８２（３／４）：１４７—１５９．　【２］ＹＡＯ　Ｙａｎｂｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｄａｍｅｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｄａｚｈｅｎ，ｅｔ　ａ１．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｗｅｉｂｅｉ　Ｃｏａｌｉｆｅｌｄ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎ　Ｏｒｄｏｓ　Ｂａｓｉｎ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ】＿Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００９，　７８（１）：１－１５．　［３］ＳＵ　Ｘｉａｎｂｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｌｉｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｒｕｉｌｉｎ．Ｔｈｅ　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｐｒｅｓ—　ｓｕｒｅ　ｒｅｇｉｍｅ　ｏｆ　ｈｔｅ　Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａｎ　Ｎｏ．８　ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｉｎ　Ｌｉｕｌｉｎ—Ｗｕｐｕ　Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｅａｓｔｅｒｎ　Ｏｒｄｏｓ　Ｂａｓｉｎ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｍａ—　ｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００３，５３（４）：２２７—２３９．　［４］刘新社，席胜利，周焕顺．鄂尔多斯盆地东部上古生界煤层气　储层特征［Ｊ】．煤田地质与勘探，２００７，３５（１）：３７　０．　（下转第２４页）　・２４・　煤田地质与勘探　和煤岩类型限制，有很好的应用前景。　第４１卷　与计算。　ｃ．由于在煤层气钻井施工过程采用的钻井液体　系、密度和添加剂不同于油井施工，因此应开展相关　实验研究，确定逸散系数。一般情况下，密度和固相　参考文献　［１】杨兆彪，秦勇，王兆丰，等．钻井液条件下煤心煤层气解吸扩　散行为及其影响［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００９，３８（５）：６２４－４５２８．　［２］曾社教，马东民，王鹏刚．温度变化对煤层气解吸效果的影响　［Ｊ］．西安科技大学学报，２００９，２９ｆ４）：４４９＿＿４５３．　［３】邓泽，刘洪林，康永尚．煤层含气量测试中损失气量的估算方　法［Ｊ］．天然气工业，２００８，２８（３）：８５—８７　含量越低的钻井液的逸散系数越高，即煤层气井钻井　液逸散系数应高于１．４８。　ｄ．由于在气测录井过程中只能分析氢气和二氧　化碳两类非烃类气体，不能分析氮气。因此，煤层中　氮气含量的高低将影响损失气量的计算，氮气浓度越　高，结果偏差越大。　ｅ．在欠平衡钻井施工过程中，当煤层中含有较　多的溶解气和游离气时，进入钻井液的压差气会增　【４】王宝玉．对煤的最大含气量问题的讨论［Ｊ］．西安科技大学学　报，２００８，２８（４）：６７４　７７．　［５］连承波，赵永军，李汉林，等．煤层含气量的主控因素及定量　预测［Ｊ］．煤炭学报，２００５，３０（６）：７２６－７２９．　［６】ＨＩＤＥＮＢＲＡＮＤ　Ａ，ＫＲＯＯＳＳ　Ｂ　Ｍ，ＢＵＳＣＨ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍｓ　ａｓ　ａ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｕｒｉａｌ　加，此时计算的损失气量会偏大。另外，目前空气泡　沫钻井中样品采集仍面临许多困难，无法进行损失气　量计算［”］。　６　结论　ａ．利用全脱分析法计算煤层气损失气量，尽管目　前还处在探索阶段，但在理论和技术上是可行的，它　ｈｉｓｔｏｒｙ’—＿ａ　ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　Ｃａｍｐｉｎｅ　Ｂａｓｉｎ，ＮＥ　Ｂｅｌｇｉｕｍ［Ｊ］．　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００６，６６：１７９—２０３．　［７］王勃，巢海燕，郑贵强，等．高低煤阶煤层气藏地质特征及控　气作用差异性研究［Ｊ］．地质学报，２００８，８２（１０）：１３９６－１４０１．　［８】连承波，钟建华，李汉林，等．基于气测资料的储层含油气性　灰色关联识￣ＪＪ［Ｊ］．西南石油大学学报，２００７，２９（６）：６８—７０．　［９９］　肖秋生．苏北盆地气测资料特征及其解释应用［Ｊ］．石油天然气　学报，２００７，２９（６）：６６－６８．　不仅可以有效地解决目前煤层含气量测试中无法计算　溶解气和游离气含量的问题，同时也可以消除损失时　间的影响。　【１Ｏ】梅基席，金兴明，冷云飞，等．石油钻探录井工程［Ｍ］．兰州：　兰州大学出版社，２００９：１６６－１９８．　［１１］柳成志，许承武，张曙光，等．钻井液体系及黏度对气测录井　的影Ｉ１￣１［Ｊ］．大庆石油学院学报，２００４，２８（３）：２０－２１．　ｂ．通过对沁水盆地枣园区块３口井３号煤层损失　气量的计算表明，用全脱分析法计算的煤层气损失气　量是常规方法的１．５－４．５倍，可能更加接近真实情况。　ｃ．全脱分析法不仅可以计算整个煤层的损失气　量，还可以有针对性地计算煤层不同部位的损失气量。　该方法所需数据容易采集，计算过程简单，不受煤级　（上接第１９页）　ｆ５】冯三利，叶建平，张遂安．鄂尔多斯盆地煤层气资源及开发潜　力分析［Ｊ】．地质通报，２００２，２ｌ（１）：６５８－－６６２．　［６１接铭训．鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发前景［Ｊ】．天然气工　业，２０１０，３Ｏ（６）：１　．　［１２】郎东升，岳兴举，赵洪权，等．油气水层定量评价录井新技术　【Ｍ］．北京：石油工业出版社，２００４，１２４－１４９．　［１３】许小琼，刘嗥．欠平衡钻井条件下气体采集与解释评价［Ｊ］．录　井工程，２００７，１８（３）：２６－２８．　【１３］桂学智．河东煤田晚古生代聚煤规律与煤炭资源评价［Ｍ】．山　西：科学技术出版社，１９９３．　［１４］王生全．韩城矿区煤层气的构造控制［Ｊ］＿煤田地质与勘探，　２００２，３０（１）：２１－２５．　［７】张泓，白清昭，张笑薇，等．鄂尔多斯聚煤盆地的形成及构造　环境［Ｊ】．煤田地质与勘探，１９９５，２３（３）：１－９．　［８】赵靖舟，王力，孙兵华，等．鄂尔多斯盆地东部构造演化对上　古生界大气田形成的控制作用［Ｊ】．天然气地球科学，２０１０，　２１（６）：８７５—８８１．　【１５】汤达祯，王激流，张君峰，等．鄂尔多斯盆地东缘煤的二次生　烃作用与煤层气的富集［Ｊ］．石油实验地质，２０００，２２（２）：　ｌ３９－１４４．　【１６】张延庆，焦岩．山西省河东煤田三交矿区地质特征与煤层甲烷　赋存规律的探讨【Ｊ］＿中国煤田地质，１９９６，８（２）：６６＿６７．　［９】王锡勇，张庆龙，王良书，等．鄂尔多斯盆地东缘中一新生代　构造特征及构造应力场分析［Ｊ］．地质通报，２０１０，２９（８）：　ｌ１６８－１ｌ７６．　ｆ１７】杨兴科，晁会霞，张哲峰．鄂尔多斯盆地东部紫金山岩体特征　与形成的动力学环境——盆地热力一岩浆活动的深部作用典型　实例剖析【Ｊ】．大地构造与成矿学，２０１０，３４（２）：２６９－２８１．　［１８】陈练武．模糊综合评判在韩城矿区煤层气评价中的应用［Ｊ］．西　安地质学院学报，１９９７，１９（１）：５２—５６．　【１９】陈练武．韩城矿区北区破坏煤特征及影响因素分析［Ｊ］．西安地　质学院学报，１９９７，１９（增刊１：１９－２２．　［１Ｏ】张泓，孟召平，何宗莲．鄂尔多斯煤盆地构造应力场研究［Ｊ】．煤　炭学报，２０００，２５（增刊）：１－５．　［１１】何自新．鄂尔多斯盆地演化与油气［Ｍ］．北京：石油工业出版　社，２００３．　［１２】杨俊杰．鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律【Ｍ】．北京：石　油工业出版社，２００２．　【２０】端木合顺．韩城矿区煤层围岩封闭性类型及其控制因素研究【Ｊ］　西北地质，１９９７，１８（４）：６６＿６９．