鄂爾多斯是我國(guó)煤層氣資源最為豐富的盆地，盆地改造過(guò)程和多種能源成藏響應(yīng)研究引起了地質(zhì)學(xué)家的重視（劉池洋等，2006；馮三立等，2002；Zhang et al.，2002）。目前的煤層氣勘探開(kāi)發(fā)集中在盆地東緣，沿黃河呈南北向分布，南北長(zhǎng)逾560 km，東西寬50~200 km，面積約8×104 km2，埋深1500 m以淺的煤層氣地質(zhì)資源量約9×1012 m3（接銘訓(xùn)，2010）。盆地東緣是一條復(fù)雜的構(gòu)造-地貌邊界帶，分隔了西側(cè)鄂爾多斯塊體和東側(cè)山西斷隆。通常，將NS向離石斷裂作為盆地的東緣邊界斷裂。構(gòu)造變形是影響煤層氣成藏的重要因素（Jiang et al.，2010），不同性質(zhì)、不同類(lèi)型的構(gòu)造對(duì)煤層氣的生成、運(yùn)移和保存具有不同的控制作用（姜波等，2005），地層和構(gòu)造決定了煤層的形態(tài)、連續(xù)性和滲透性（Pashin，1998；Frodsham and Gayer，1999）。因此，構(gòu)造演化及其特征的研究，有助于深刻揭示煤層氣運(yùn)移和賦存規(guī)律及構(gòu)造-水文地質(zhì)條件的控制作用，為煤層氣勘探與開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

 

  1 煤儲(chǔ)層及其物性特征

 

  研究區(qū)主要包括河?xùn)|煤田和韓城煤田

 

  1）。河?xùn)|煤田位于山西省西部的黃河?xùn)|岸，呂梁山脈貫穿南北，構(gòu)成山西西部高原的脊梁，屬石炭—二疊紀(jì)含煤巖系；韓城煤田位于渭北煤田東部韓城市境內(nèi)，東以黃河與河?xùn)|煤田隔河相望。

 

  1.1 含煤地層及煤層

 

  鄂爾多斯盆地晚古生代含煤地層包括上石炭統(tǒng)本溪組、上石炭—下二疊統(tǒng)太原組及下二疊統(tǒng)山西組。含煤地層厚度137.05~193.21 m，平均161.26 m。含煤21層，煤層平均厚度12.63 m，其中可采煤層平均厚度10.30 m。山西組一般含煤9層，可采煤層2~3層；太原組含煤10~13層，可采煤層3~5層；本溪組普遍含煤，但多為薄煤層或煤線，僅局部地區(qū)發(fā)育一層可采煤層。山西組煤層自上而下編號(hào)為1~5號(hào)煤層，其中4號(hào)、5號(hào)為主要煤層；太原組自上而下編號(hào)6上~10號(hào)煤層，其中8號(hào)、9號(hào)為主要煤層。

 

  1.2 儲(chǔ)層物性特征

 

  構(gòu)造、熱演化、煤巖組分、灰分產(chǎn)率以及圍巖、水動(dòng)力條件等的差異，導(dǎo)致5號(hào)和8號(hào)煤層物性具有各自的特征?，F(xiàn)以大寧—吉縣地區(qū)為例，分析這兩個(gè)主煤層的物性特征。

 

  1.2.1 煤層孔隙性及滲透性

 

  1）5號(hào)煤層

 

  5號(hào)煤層厚度2~7 m，復(fù)雜結(jié)構(gòu)，含矸率一般大于5%。煤巖類(lèi)型主要為半亮—半暗煤、半暗煤和光亮煤，鏡質(zhì)組反射率1.2%~2.0%，平均灰分產(chǎn)率為9.62%。

 

  據(jù)區(qū)內(nèi)14口煤層氣探井孔隙度測(cè)井解釋成果，5號(hào)煤層孔隙度在1.91%~4.01%之間，具中-低孔隙特征。該煤層孔隙度受構(gòu)造、埋深等條件的顯著影響，孔隙度>4%的區(qū)域主要位于古驛—窯渠、明珠—蒲縣以東地區(qū)。古驛—窯渠北東一線為一局部隆起的背斜構(gòu)造，煤層埋深相對(duì)較淺；明珠—蒲縣以東是東部邊緣的翹起端，5號(hào)煤層埋深在400~800 m之間，孔隙度較高?？傮w來(lái)看，5號(hào)煤層孔隙度西低東高，古驛—窯渠構(gòu)造軸部高、翼部低。

 

  據(jù)試井資料，煤層滲透率介于（0.12~42.86）×10-3μm2之間，大于10×10-3μm2地區(qū)主要集中分布在古驛—曹井一線，預(yù)測(cè)向東隨煤層埋深變淺，滲透率將大于5×10-3μm2。

 

  2）8號(hào)煤層

 

  8號(hào)煤層在研究區(qū)南部厚度為2~10 m，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含矸率一般在5%左右。煤巖類(lèi)型以半亮—半暗煤占優(yōu)勢(shì)，其次為半暗煤和暗淡煤，平均灰分產(chǎn)率為13.24%。

 

  該煤層孔隙度在1.64%~4.81%之間。午城地區(qū)位于鼻狀隆起構(gòu)造部位，隆起幅度20~30 m，導(dǎo)致午試1-2井8號(hào)煤層孔隙度高達(dá)4.81％。從平面分布來(lái)看，8號(hào)煤層孔隙度多數(shù)略低于5號(hào)煤層，但仍然有西低東高、古驛—窯渠構(gòu)造軸部高、東西部低的分布趨勢(shì)。自明珠向東，該煤層孔隙度隨埋深變淺可能增高。煤層滲透率介于（0.1~3.87）×10-3μm2之間，明顯低于5號(hào)煤層。

 

  1.2.2 煤層含氣性

 

  一般認(rèn)為，煤層含氣量與埋深呈正比。在研究區(qū)南部的大寧—吉縣地區(qū)，5號(hào)煤層在埋深700~1000 m范圍，含氣量為17.8 m3/t，梯度為0.059m3/m；從平面上看，5號(hào)煤層含氣量等值線呈NE向展布，含氣量大于15 m3/t的地區(qū)主要集中在窯渠和午城東（圖2a）。8號(hào)煤層埋藏比5號(hào)煤層深50~70m，含氣量應(yīng)高于5號(hào)煤層，但實(shí)測(cè)資料揭示的情況恰好相反。究其原因，可能在于5號(hào)煤層頂?shù)装鍡l件比8號(hào)煤層優(yōu)越，多為泥巖，封蓋能力強(qiáng)，煤層氣保存條件較好；8號(hào)煤層頂板多為灰?guī)r，封蓋能力相對(duì)較差，尤其是構(gòu)造發(fā)育區(qū)的灰?guī)r裂隙發(fā)育，對(duì)氣體的封蓋能力變差，導(dǎo)致煤層含氣量降低。

 

  主煤層的孔隙性、滲透性、含氣性等均具有NE向帶狀展布的規(guī)律，表明燕山運(yùn)動(dòng)的NEESWW向構(gòu)造擠壓作用是控制區(qū)域煤層氣成藏特征的關(guān)鍵地質(zhì)條件。不同區(qū)域構(gòu)造發(fā)育特征的不同，對(duì)煤層氣保存的圍巖和水動(dòng)力等條件具有差異影響，導(dǎo)致煤層氣成藏特征的復(fù)雜化。

 

  2 構(gòu)造變形及其分區(qū)特征

 

  研究區(qū)構(gòu)造變形的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在東部邊界變形較強(qiáng)，近NS向的壓性斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育，向盆地內(nèi)部褶皺逐漸減弱，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，褶皺以寬緩開(kāi)闊型為主，具有明顯的分區(qū)性。

 

  2.1 構(gòu)造變形特征

 

  研究區(qū)構(gòu)造總體上為NWW向傾斜的單斜構(gòu)造，局部疊加寬緩褶皺，斷裂構(gòu)造發(fā)育較弱。

 

  1）褶皺構(gòu)造

 

  區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀較為平緩，發(fā)育寬緩褶皺和撓曲。寬緩型褶皺中背斜較為發(fā)育，有些褶皺在野外露頭較好、直觀，另有一些規(guī)模相對(duì)較大的褶皺則需要通過(guò)巖層產(chǎn)狀測(cè)量才能確定。如，在窯街西一背斜由中三疊統(tǒng)二馬營(yíng)組（T2er）中厚層砂巖夾薄層砂巖構(gòu)成。背斜NW翼產(chǎn)狀323°∠23°，SE翼產(chǎn)狀155°∠14°，為NW翼陡、SW翼緩的不對(duì)稱背斜構(gòu)造，轉(zhuǎn)折端處巖層產(chǎn)狀254°∠4°，表明該背斜略向SW方向傾伏（圖3）。

 

  該區(qū)褶皺構(gòu)造的另一個(gè)特點(diǎn)是撓曲較為發(fā)育，表現(xiàn)為巖層產(chǎn)狀的急劇變化，常由近水平產(chǎn)狀突變?yōu)槎竷A斜巖層，主要見(jiàn)于鄉(xiāng)寧縣管頭鎮(zhèn)上善村、吉縣半山、茨溝和龐家疙瘩等地。茨溝撓曲構(gòu)造位于茨溝寬緩背斜西約500 m處，核部地層為二馬營(yíng)組中厚層砂巖，SE翼為陡傾翼，產(chǎn)狀290°∠42°，NW翼緩，產(chǎn)狀為274°∠10°，撓曲軸向?yàn)镹NE向。

 

  2）斷裂構(gòu)造

 

  鄂爾多斯盆地東緣斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅局部見(jiàn)規(guī)模較小的斷層，但研究區(qū)東部及南部斷層相對(duì)發(fā)育。斷層走向以NNE向?yàn)橹?，多具有逆斷層性質(zhì)。

 

  東部邊緣彩疙瘩溝斷層發(fā)育于中奧陶統(tǒng)馬家溝組薄層灰?guī)r中，走向NNE，傾向NWW，上盤(pán)巖層在斷層逆沖作用過(guò)程中產(chǎn)生彎曲，形成牽引構(gòu)造，近斷裂處巖層傾角較大，可達(dá)50°以上，隨著漸離斷層傾角逐漸變緩，于斷層上盤(pán)形成了牽引背斜構(gòu)造。盆地內(nèi)部?jī)H局部可見(jiàn)發(fā)育于三疊系中的小型逆沖斷層，斷距一般較小，僅數(shù)米。如發(fā)育于中三疊統(tǒng)二馬營(yíng)組紫色泥質(zhì)砂巖和薄層灰黃色砂巖中的古驛逆斷層，斷距僅1.2 m，斷層產(chǎn)狀185°∠51°，斷裂面緊閉、光滑，在傾向上具有緩波狀幾何形態(tài)，顯示了逆斷層的典型特點(diǎn)。

 

  褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育特征反映了區(qū)域NWWSEE方向擠壓應(yīng)力作用。結(jié)合卷入變形的巖層和區(qū)域構(gòu)造背景分析，本區(qū)擠壓構(gòu)造形跡主要形成于中侏羅世末期至晚侏羅世時(shí)期，對(duì)應(yīng)中國(guó)東部燕山運(yùn)動(dòng)主幕（董樹(shù)文等，2000；趙越等，2004）。鄂爾多斯盆地三期構(gòu)造擠壓應(yīng)力事件主要發(fā)生在中侏羅世末期至晚侏羅世時(shí)期（張?jiān)罉虻龋?006）。持續(xù)的構(gòu)造擠壓作用，不僅改造了煤層的賦存狀態(tài)，并對(duì)煤層氣成藏特征起到重要的控制作用，褶皺和逆斷層的發(fā)育有利于煤層氣保存，也是導(dǎo)致本區(qū)煤層氣成藏條件具有EW分帶性的重要構(gòu)造動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

 

  2.2 構(gòu)造分區(qū)性特征

 

  研究區(qū)構(gòu)造變形在北部微弱，南部較為強(qiáng)烈，據(jù)此可分成北部、中部和南部三個(gè)構(gòu)造分區(qū)。在此框架下，依據(jù)EW方向的構(gòu)造差異，每個(gè)構(gòu)造分區(qū)從盆緣到盆內(nèi)進(jìn)一步劃分為盆緣斷坳、斜坡凹隆及緩坡三個(gè)構(gòu)造帶。韓城礦區(qū)位于黃河以西，單獨(dú)作為一個(gè)構(gòu)造分區(qū)。本文研究區(qū)主要為中部、南部和韓城構(gòu)造分區(qū)。

 

  2.2.1 中部構(gòu)造分區(qū)

 

  中部構(gòu)造分區(qū)位于離石—柳林EW構(gòu)造帶。在走向NS的呂梁復(fù)背斜西翼基礎(chǔ)上，NS向次級(jí)褶皺較發(fā)育，加之EW向隆起與其復(fù)合，形成了特有的短軸背、向斜，進(jìn)一步劃分為離石向斜、王家會(huì)背斜和柳林—吳堡鼻狀構(gòu)造三個(gè)構(gòu)造帶。

 

  離石向斜為呂梁復(fù)背斜西翼的次級(jí)NS向構(gòu)造單元，長(zhǎng)約40 km，寬約4 km，中部較寬，約16km；東翼地層傾角平緩，一般小于10°；西翼構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，發(fā)育次級(jí)小型NS向褶皺，斷層稀少且均為正斷層。王家會(huì)背斜為軸向近NS、東翼較陡、西翼較緩的不對(duì)稱背斜，構(gòu)成離石向斜與柳林—吳堡鼻狀構(gòu)造的分界。柳林—吳堡鼻狀構(gòu)造向東部翹起，地層分別向NW，W和SW方向傾斜，傾角一般5°~10°，主要出露上石炭統(tǒng)和二疊系。

 

  在柳林地垅堡南至聚財(cái)塔一帶，次級(jí)EW向構(gòu)造發(fā)育，由一系列短軸背、向斜組成，在鼻狀構(gòu)造軸部有低序次的縱張斷層組成的地塹構(gòu)造。

 

  2.2.2 南部構(gòu)造分區(qū)

 

  南部構(gòu)造分區(qū)北起柳林南部的裴溝—張家莊

 

  一線，南至鄉(xiāng)寧—河津一帶，東以離石大斷裂南段紫荊山斷裂為界，西抵黃河，NS長(zhǎng)170 km。主要構(gòu)造線呈向W突出的弧形展布，在隰縣以北為NS向，向S逐漸過(guò)渡為NNE向及NE向，從東向西依次分布中奧陶統(tǒng)—三疊系銅川組等地層。依據(jù)構(gòu)造變形特征的差異，分為盆緣斷坳帶、斜坡凹隆帶和緩坡帶三個(gè)構(gòu)造帶。

 

  盆緣斷坳帶構(gòu)造變形最為強(qiáng)烈，發(fā)育一系列壓性斷層、撓曲及其伴生構(gòu)造，包括紫荊山斷裂帶及旁側(cè)的蒲縣—暖泉向斜和鄉(xiāng)寧撓褶帶等。

 

  斜坡凹隆帶位于盆緣斷坳帶西側(cè)，西界為吉縣至永和東城鎮(zhèn)一線，北段地層傾向W，傾角5°~10°，次級(jí)褶皺較為發(fā)育，中段傾向NNW，傾角5°~15°，南段傾向NW，傾角5°~15°。帶內(nèi)以隆凹相間的褶皺構(gòu)造為主，伴有小型斷層，褶皺主要有石樓至隰縣之間的褶皺群及薛關(guān)—窯渠褶皺帶。緩坡帶僅為中部靠近黃河的一小部分，向西進(jìn)入陜西境內(nèi)，地層傾向W，傾角很小，一般1°~5°，甚至水平；雖有少量的波狀起伏，但幅度很小，基本屬緩傾單斜構(gòu)造。

 

  2.2.3 韓城構(gòu)造分區(qū)

 

  韓城構(gòu)造分區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南緣，地層走向NE，傾向NW，傾角淺部陡、深部緩，地層傾角一般8°左右，總體上為一單斜構(gòu)造。構(gòu)造變形程度南強(qiáng)北弱，東強(qiáng)西弱，淺部復(fù)雜，中深部簡(jiǎn)單。南北分區(qū)性明顯，北區(qū)擠壓構(gòu)造較為發(fā)育，南區(qū)以拉伸構(gòu)造形跡占據(jù)主導(dǎo)，主要斷裂構(gòu)造發(fā)育于東南邊緣地帶。煤層構(gòu)造以中型褶皺及落差5 m以下的中小型斷層為主。

 

  3 構(gòu)造-水文地質(zhì)條件及其控氣特征

 

  區(qū)域構(gòu)造演化及其發(fā)育特征對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)條件具有顯著的控制作用，構(gòu)造發(fā)育的差異性控制了區(qū)域水文地質(zhì)邊界及不同區(qū)域水文地質(zhì)特征。

 

  3.1 區(qū)域水文地質(zhì)邊界

 

  北部邊界以近EW向構(gòu)造發(fā)育為特征，為一系列近EW走向的正斷層及由其組成的地塹、地壘構(gòu)造，其中最大的一條向西延伸穿過(guò)黃河，與陜西境內(nèi)的東西向斷裂相接。區(qū)域中部的聚財(cái)塔地塹由兩條近東西走向的正斷層組成，寬約450 m（圖7），區(qū)內(nèi)鉆孔揭露該斷層為阻水?dāng)鄬?，斷層南、北?a href="http://m.zxkjjt.com/t/水文地質(zhì).html" >水文地質(zhì)條件存在一定的差異。

 

  東界為近NS向斷裂帶，北段為離石斷裂帶，發(fā)育于王家會(huì)背斜東翼，主要由炭窯溝斷層、棗林?jǐn)鄬雍椭旒业陻鄬咏M成，主體延伸方向?yàn)榻麼S向。斷層傾角較大，傾向時(shí)東時(shí)西，總體表現(xiàn)為西盤(pán)上升、東盤(pán)下降的壓性構(gòu)造帶。中段和南段為紫荊山斷裂帶，由一系列近NS走向平行或斜列的壓性斷層及褶曲組成，并伴有走向NE，NW及EW向、落差不大、延伸不遠(yuǎn)的平移正斷層；主斷層面向東傾，傾角較大，在60°~80°之間，東盤(pán)為太古界基底雜巖與寒武—奧陶系灰?guī)r，西盤(pán)為晚古生代煤系及中生代地層，南段斷裂帶內(nèi)巖層陡立，局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)，拖曳褶皺發(fā)育，塑性巖層揉皺現(xiàn)象明顯。研究區(qū)東南為馬頭山斷裂帶，北起羅云山以北，向SW延伸，直達(dá)韓城附近，與鄉(xiāng)寧NE向斷撓帶相交。

 

  南界為鄉(xiāng)寧NE向斷撓帶，從臨汾市河底鎮(zhèn)起，向SW延伸，至河津禹門(mén)口切過(guò)黃河延入陜西境內(nèi)，長(zhǎng)約80 km。東段由一系列壓性斷層組成，主斷面傾向SE，上盤(pán)向NW逆沖；中段長(zhǎng)達(dá)40km，形成一個(gè)規(guī)模巨大的膝狀撓曲，地層在1 km范圍內(nèi)由近水平變?yōu)橹绷⑸踔恋罐D(zhuǎn)再變?yōu)榻綘顟B(tài)；西段以逆沖斷裂為特征，SE盤(pán)太古界涑水群基底雜巖仰沖在早古生界之上。斷撓組合構(gòu)成南部隔水邊界。

 

  西部邊界北段以黃河為界，各水文地質(zhì)單元的地表水和地下水最終流入黃河；西南部韓城地區(qū)的西南部以愛(ài)帖溝逆斷層為代表，構(gòu)成奧灰水阻水邊界；西北部為奧灰水深循環(huán)滯流帶，是地下水的自然邊界或阻水邊界。

 

  3.2 水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐旨捌涮卣?/div>