鄂尔多斯煤炭是怎么发现的（鄂尔多斯的煤主要分布在哪里）

本文目录一览：

• 1、（一）鄂尔多斯盆地煤层气勘探概况
• 2、鄂尔多斯的煤矿是什么时候开始开发的?
• 3、鄂尔多斯盆地东北缘准格尔煤田煤中超常富集勃姆石的发现
• 4、（一）鄂尔多斯石炭二叠纪含煤盆地的形成及演化
• 5、鄂尔多斯市具有储量丰富的优质煤炭资源，煤炭是该市的主要支柱产业，形成这些煤的植物类群主要是古代的

（一）鄂尔多斯盆地煤层气勘探概况

鄂尔多斯石炭二叠纪含煤盆地范围广阔，面积28×104km2。盆地开展煤层气勘探较早，集中在盆地东缘晋西挠褶带。20世纪90年代初，地矿系统和煤炭工业部门即以石炭、二叠系含煤岩系为目标层位在盆地东缘进行煤层气勘探。地矿部华北石油地质局1993年至1996年实施“深层煤层气勘探”项目（UNDP），取得柳林煤层气勘探开发试验区7口井井网的排采成功。华晋焦煤公司与美国安然公司（ENRON）合作在三交开展煤层气勘探，施钻数口勘探井。90年代中期，华北石油局与澳大利亚路威尔公司（LOWEII）合作在柳林勘探区施钻HWL1、L1B、HWL2 三口勘探井，在渭北勘探区施钻澄合1井，同时与安然、阿莫科（AMOCO）（美国）、阿科（ARCO）（美国）公司合作在晋西挠褶带中南部施钻多口勘探井。中国石油集团在吴堡施钻吴试1井。华北石油局与阿莫科公司合作于1995—1996年在晋西挠褶带南部蒲县施钻HDW1、2 二口勘探井。90年代后期中国石油集团在吉县施钻5口试验井。1997年至1998年中国煤炭集团与美国菲利普斯公司（PHILIPS）在晋西挠褶带北部兴县施钻煤层气勘探井4口。90年代后期至21世纪初，中联煤层气公司及中国新星石油公司华北石油局、中国煤炭集团华晋公司与阿科公司合作，包括早期合作勘探井共施钻26口勘探、试验井，形成了由9口井组成的三交林家坪试验区和5口井组成的碛口试验区。至此，鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带及南缘的渭北隆起带上共施钻煤层气勘探、试验井52口，形成3个煤层气勘探开发试验区。

鄂尔多斯盆地以石炭、二叠系含煤岩系为目标层位的煤层气勘探，集中在盆地东缘晋西挠褶带及盆地南缘渭北隆起带东部，在晋西挠褶带北段保德-临县构造带兴县一带施钻煤层气勘探井达10口。在晋西挠褶带中段柳林构造带离石鼻状隆起的南翼柳林杨家坪试验区，施钻了7口试验井（ML1—7）取得了小井网排采成功，单井最高产气量达7050 m3/d。在鼻状隆起北翼碛口试验区，施钻了5口试验井（SJ14、SJ16—19），试获单井最高产量5500 m3/d；在鼻状隆起北翼三交林家坪试验区，施钻了9口试验井（SJ5—13），试获单井最高产量7000 m3/d。在晋西挠褶带中南段石楼—大宁构造带，施钻了7口（SH1—7）勘探井，试获单井最高产量1260 m3/d。在晋西挠褶带南段大宁-乡宁构造带，曾在蒲县施钻2口煤层气勘探井（HDW1—2），吉县又施钻了5口煤层气试验井（吉试1—5），取得一些新的认识。在鄂尔多斯盆地南缘渭北隆起带，仅在其东段合阳北施钻澄合1井，韩城施钻韩试1—3井煤层气试验井。通过鄂尔多斯盆地石炭、二叠系含煤岩系煤层气赋存条件的初步勘探，基本证实了鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发的前景。

参见《中国煤层气盆地图集》“鄂尔多斯盆地煤层气勘探程度图”。

鄂尔多斯的煤矿是什么时候开始开发的?

鄂市的煤矿从1985年起步。鄂尔多斯市煤炭资源的大规模开发开始于1990年代中期，2000年全市煤炭产量仅5600万吨，2000年前后，鄂尔多斯的煤炭，忽然变成抢手货，2004年达到1．17亿吨，成为中国第一个年产过亿吨的煤城。2005年全市煤炭产量达到1．5亿吨，占中国煤炭全年产量的约1／13。

鄂尔多斯盆地东北缘准格尔煤田煤中超常富集勃姆石的发现

摘 要 运用 X 射线衍射分析( XRD) 、带能谱仪的扫描电镜( SEM-EDX) 和光学显微镜等技术，首次在鄂尔多斯盆地东北缘准格尔矿区6 号巨厚煤层中发现了超常富集的勃姆石及其特殊的矿物组合，勃姆石含量可高达13. 1%，与勃姆石伴生的矿物有磷锶铝石、锆石、金红石、菱铁矿、方铅矿、硒铅矿和硒方铅矿。重矿物的组合特征与华北地区本溪组铝土矿中的重矿物组合特征相似，高含量的勃姆石主要来源于聚煤盆地北偏东方向本溪组风化壳铝土矿，三水铝石以胶体溶液的形式从铝土矿中被短距离带入泥炭沼泽中，在泥炭聚积阶段和成岩作用早期经压实作用脱水凝聚而形成勃姆石。

任德贻煤岩学和煤地球化学论文选辑

煤中矿物是煤的重要组成部分。从成因角度来看，煤中矿物的成分和特征，既反映聚煤环境的地质背景，有时又反映煤层形成后所经历的各种地质作用过程，有助于阐明煤层的成因、煤化作用、区域地质历史演化等基本理论问题( Ward，2002) 。从煤的利用角度看，煤中矿物含量直接影响煤发热量的高低和煤的加工利用特性( 韩德馨，1996) ，也是在炼焦冶金过程中造成磨损、腐蚀、污染的主要来源。另外，煤中大部分微量有害元素的含量、存在形式及其对环境的污染也与煤中矿物有关( Vassilev et al. ，1994) ，矿物是煤中微量元素的主要载体( 唐修义等，2004) 。Gupta 等( 1999) 认为，煤利用过程中大部分问题是煤中矿物引起的，而不是煤中的有机显微组分。另一方面，煤中所富集的达到工业品位要求的稀有元素、放射性元素是伴生的有用矿产，有的矿物在煤炭利用加工过程中能起催化作用，提高了煤的经济技术价值。因此，对煤中矿物的成分、含量、成因和赋存状态的研究，具有重要的理论和现实意义。

一、煤中发现的矿物

煤中矿物主要有石英、黏土矿物( 主要是高岭石、伊利石、伊利石/蒙脱石混层矿物) 、碳酸盐矿物( 菱铁矿、方解石、白云石) 、硫化物矿物( 如黄铁矿) ( Ward，1978，2002; Harvey et al. ，1986; Palmer et al. ，1996) 。国内外学者对煤中矿物，特别是这 4 大类矿物的赋存特征和地质成因进行了较为广泛的研究( Martinez-Tarazona et al. ，1992; Patterson et al. ，1994; 黄文辉等，1999; Hower et al. ，2001; Ward，2002; Dai et al. ，2003) ，并运用低温灰化、X 射线衍射、带能谱仪的扫描电镜等方法发现了煤中许多痕量矿物，如独居石、锆石、纤磷钙铝石、水绿矾、胶磷矿、铬铅矿等( Querol et al. ，1997; Rao et al. ，1997; Ward，1989; Dill et al. ，1999; Vassilevet al. ，1998; Li et al. ，2001; 丁振华等，2002) 。根据 Finkelman( 1981) 的资料，煤中已鉴定出的矿物达 125 种以上; Bouka 等( 2000) 认为煤中可能存在 145 种矿物; 唐修义等( 2004) 汇总了国内外文献报道，列出了煤中可以鉴定出的 201 种晶体矿物。

根据前人的研究资料，煤中发现的氢氧化物矿物有: 褐铁矿、铝土矿、针铁矿、纤铁矿、硬水铝石、三水铝石、勃姆石、黑锌锰矿、水镁石，羟钙石。其中褐铁矿、铝土矿、针铁矿在煤中常见，对其成因也有较多的研究( Dill et al. ，1999) ; 纤铁矿在煤中较少见，主要存在于泥炭中( Bouka et al. ，1997) ; 硬水铝石在煤中含量较低，主要存在于有火山灰层夹矸的煤层中，且主要在火山灰层夹矸中( Burger et al. ，1971) ; 三水铝石在煤中少见( Bouka et al. ，2000) ; 勃姆石、黑锌锰矿、水镁石和羟钙石等矿物在煤中偶见或罕见( Ward，1978; Bouka etal. ，2000; 唐修义等，2004) 。

值得关注的是，虽然勃姆石可以存在于某些煤系地层的黏土岩夹矸中，并对其进行了一些研究工作( Maoyuan et al. ，1994; 梁绍暹等，1997; 刘钦甫等，1997) ，但是对煤中勃姆石的赋存、成因在国内外尚未见公开报道的资料，其主要原因就是它在煤中较为罕见。Bouka等( 2000) 认为勃姆石在煤中是非常稀少的; Ward( 1977，1984，2002) 认为在个别煤中可以存在痕量的勃姆石，但高含量的勃姆石在煤中是非同寻常的。Goodarzi 等( 1985) 、Harvey 等( 1986) 、Patterson 等( 1994) 、Vassilev( 1994) 等分别对加拿大、澳大利亚、美国、保加利亚的煤中矿物进行了研究，未发现勃姆石。Tatsuo 等( 1993，1996) ，Tatsuo( 1998) 在日本北海道的石狩湾煤田古近纪煤的低温灰化产物中发现了含量很少的勃姆石( 在所采集的 85 个煤样品中，仅 8 个样品的低温灰化产物中有勃姆石，并且其最高含量仅占低温灰化产物中矿物总量的 2. 5%) 。除此之外，国内外对煤中勃姆石的研究再无公开报道。

二、地质背景和实验方法

准格尔煤田地处鄂尔多斯盆地的东北缘，煤田南北长 65km，东西宽 26km，面积1700km2，已探明的煤炭地质储量为 268 亿吨。它是鄂尔多斯盆地煤层最富集的地带，也是沉积相变最明显的地带，石灰岩在煤田内全部尖灭，逐渐相变为陆源碎屑岩。准格尔煤田的含煤岩系包括上石炭统本溪组、太原组和下二叠统山西组，含煤岩系总厚 110 ～160 m，煤系地层的底板为中奥陶统石灰岩，其上覆地层为下石盒子组、上石盒子组、石千峰组、刘家沟组等非含煤地层。该区主采煤层6 号煤位于太原组的顶部，厚度一般在2. 7 ～35 m 之间，平均厚度为 30m，最厚可达 50 m，是在三角洲沉积体系的背景下形成的一巨厚煤层( 刘钦甫等，1997) 。

按照 GB 482-1995 和 MT 262-91 的采样规范和矿区煤层开采的实际情况，对准格尔矿区黑岱沟矿6 号煤层煤样进行了分层样品的采集。样品的编号、厚度及特征如图 1 所示。煤层自上而下的编号为 ZG6-1、ZG6-2、ZG6-3、ZG6-4、ZG6-5、ZG6-6 和 ZG6-7。用 X 射线衍射分析( XRD) 对该煤层进行了矿物组成研究，用带能谱仪的扫描电镜( SEM-EDX) 和 MPV-Ⅲ显微镜光度计对矿物的形貌特征进行观察。按照 GB 8899-88 对煤的显微组分和矿物进行了定量统计，测试结果的单位为体积百分数( vol. %) ，两次测试结果的允许差小于4. 5% 。

图 1 研究区 6 号煤层柱状及分层矿物组成

三、勃姆石及其特殊矿物组合的发现和赋存特征

在矿物组成上，准格尔 6 号煤层 d 剖面自上而下明显分成 4 段，第 1 段由 ZG6-1 组成，第 2 段由 ZG6-2、ZG6-3 和 ZG6-4 组成，第 3 段由 ZG6-5 组成，第 4 段由 ZG6-6 和 ZG6-7 组成。这 4 段的矿物组成有很大差别( 图 1) 。自上而下的特征如下:

( 1) X 射线衍射分析( 图 2a) 和光学显微镜下测定 ZG6-1 分层的矿物组成以石英为主，含量高达 16. 4%( 表 1) ，呈分散状( 图版Ⅰ-1) ，石英造成煤的矿化现象比较严重( 图版Ⅰ-2) 。从石英形态特征来看，其边缘棱角明显，粒度均匀，大多为 5 ～ 10μm ( 图版Ⅰ-3) ，主要分布在基质镜质体中，也存在于同生黏土矿物中，在均质镜质体中也有分布。黏土矿物( 主要是高岭石) 的含量为5. 5%( 表1) 。该分层的石英和黏土矿物的 SEM-EDX 测试结果如表2 所示。

表 1 准格尔煤田 6 煤层的煤岩组成

注: bdl 为低于检测极限。

图 2 研究区 6 号煤层分层样品的 XRD 图

( 2) ZG6-2、ZG6-3、ZG6-4 的组成以超常富集的勃姆石为主，其含量分别为 11. 9% 、13. 1% 和 11% ( 图 2b、c、d; 表 1) ，如此高含量的勃姆石存在于煤中，在国内外尚无报道。另外，这 3 个分层中高岭石含量分别为 4. 3%、3. 6%和 4. 4%。勃姆石在该煤层中呈隐晶状产出，其赋存状态多样，但主要以团块状分布于基质镜质体中，有的以单独的团块状或不规则的团块状出现( 图版Ⅰ-4 ～6) ，有的以连续的团块状或串珠状出现，也有的充填在成煤植物的胞腔中( 图版Ⅰ-7) 。呈团块状分布的勃姆石的粒度差别很大，为 1 ～ 300μm。在偏光显微镜下，勃姆石与黏土矿物的区别主要是: 勃姆石致密，而黏土矿物比较松散( 图版Ⅰ-8) ，勃姆石的反射色比黏土矿物浅，并且勃姆石的突起较高( 图版Ⅰ-6) ，黏土矿物不显突起( 图版Ⅰ-8) 。在这些勃姆石富集的煤层中，与勃姆石伴生的矿物组合也较特殊，这些矿物包括金红石、磷锶铝石、锆石、菱铁矿、方铅矿、硒铅矿和硒方铅矿。在 ZG6-2 中，有较高含量的金红石( 1. 6%) ，金红石以单晶或膝状双晶形式出现，并有环带结构的现象( 图版Ⅱ-1，2) 。在ZG6-2 和 ZG6-3 中有磷锶铝石，磷锶铝石主要充填在丝质体的胞腔中，呈圆粒状出现，粒度为1 ～2μm( 图版Ⅰ-7，图版Ⅱ-3) 。在 ZG6-3 中有方铅矿、硒铅矿和硒方铅矿，这3 种矿物呈浑圆状产出( 图版Ⅱ-4) ，其内部结构比较特殊，有许多孔洞，似明显的菌藻类等低等生物矿化的迹象( 图版Ⅱ-5) 。在 ZG6-2 和 ZG6-3 中，有锆石，其破碎的痕迹表明来源于物源区( 图版Ⅱ-6，7) 。此外，在勃姆石富集的层位还有少量的菱铁矿( 图版Ⅱ-8) 。由于金红石、磷锶铝石、锆石和菱铁矿的含量不高，X 射线衍射分析未能检测出，主要是通过偏光显微镜和带能谱仪的扫描电镜( SEM-EDX) 所观察的晶体形态和物质成分加以鉴定。

( 3) ZG6-5 的矿物组成以高岭石为主，含量为 11. 4% ，含少量勃姆石( 3. 3% ) 及痕量的黄铁矿。

( 4) ZG6-6 和 ZG6-7 的矿物以高岭石为主，含量分别为 22% 和 19. 5% ，有痕量的黄铁矿、石英和方解石，未见勃姆石( 图 2e、f) 。

四、勃姆石及其伴生矿物成因初探

勃姆石是硅酸盐岩石的风化产物，常与三水铝石、硬水铝石、高岭石、迪开石、玉髓、铵云母等矿物共生，此外，还可能是低温热液产物，与泡沸石共生( Kondakov et al. ，1975; Hrinko，1986; 梁绍暹等，1997; Banerji，1998; 程东等，2001) 。但在勃姆石富集的煤层中，除高岭石外，没有发现上述共生矿物，也没有发现任何低温热液矿物或热液活动的证据。

根据王双明等( 1996) 的研究表明，在准格尔煤田 6 号煤层的形成初期( 对应的煤层编号为 ZG6-7 和 ZG6-6) ，准格尔煤田北偏西方向地势高，而南偏东地势低，陆源碎屑物质主要来自北西方向的阴山古陆广泛分布的中元古代钾长花岗岩，因此在 ZG6-7 和 ZG6-6 分层中所形成的矿物和鄂尔多斯盆地其他地区煤的矿物组成差别不大，以陆缘碎屑的黏土矿物为主。在煤层形成的中期( 相对应的煤层编号为 ZG6-5、ZG6-4、ZG6-3 和 ZG6-2) ，煤田的北东部开始隆起，并有本溪组铝土矿出露，煤田处于北偏西的阴山古陆和北偏东本溪组隆起的低洼地区，聚煤作用持续进行，古河流的方向为北偏东( 王双明等，1996) ，表明陆源碎屑主要来自北偏东的隆起。根据石炭纪石灰岩氧、碳同位素值代表的环境意义，得出石炭纪石灰岩是在正常海相环境中形成的，并计算出太原组形成期古水温平均为 29 ～ 32℃，说明当时该地区气候为炎热( 刘焕杰等，1991; 程东等，2001) 。根据林万智( 1984) 和程东等( 2001) 对该区石炭纪古地磁研究推测，准格尔煤田晚石炭世的古纬度在北纬 14°左右。这种热带湿热气候有利于本溪组风化壳三水铝石的形成( 程东等，2001) 。三水铝石为氧化的开放环境的产物。三水铝石以及少量的黏土矿物在水流的作用下，以胶体的形式经过短距离的搬运到准格尔泥炭沼泽中。根据王双明等( 1996) 的研究，准格尔煤田距离风化壳仅为50km 左右。随着泥炭的持续聚积，到对应的煤层为 ZG6-1 时，北偏东方向的本溪组隆起下降，陆源碎屑的供给又转变为北偏西方向的阴山古陆的中元古代钾长花岗岩，除在 ZG6-1分层中的大量石英外，主要为黏土矿物。在泥炭聚积和成岩作用早期阶段，ZG6-5、ZG6-4、ZG6-3 和 ZG6-2 分层中三水铝石胶体溶液在上覆沉积物的压实作用下，发生脱水作用形成勃姆石。从勃姆石的赋存形态来看，大部分勃姆石呈絮凝状，也反映了它的胶体成因的特点。刘长龄等( 1985) 认为，勃姆石形成主要与成岩阶段的弱酸性与弱氧化至弱还原的介质环境有关，勃姆石在泥炭沼泽中更易形成。山西河曲本溪组铝土矿富含勃姆石，山西和河南铝土矿的重矿物组成有锆石、金红石、方铅矿等，和富勃姆石煤层中的重矿物组合相似( 刘长龄等，1985) ，也是 6 号煤层中勃姆石来源于本溪组铝土矿的佐证。6 号煤中高含量勃姆石的形成与含煤岩系高岭岩中的勃姆石或勃姆石岩的形成不同，刘钦甫等( 1997) 的研究表明，含煤岩系高岭岩中的勃姆石或勃姆石岩中勃姆石的形成主要是高岭石在介质的酸度( pH 5) 增大时脱硅形成的，并且具有高岭石的假象。而在该煤层中的勃姆石没有交代高岭石的现象。

表2 勃姆石及其伴生矿物的SEM-EDX 测试结果

注: Min 为最小值; Max 为最大值; AM 为算术均值; bdl 为低于检测极限。

研究区晚古生代煤中高含量勃姆石的出现并不是一个简单、孤立的地质事件，它独特的赋存状态、成因、伴生矿物组合关系与其周围的地质体、煤层的形成演化、煤层形成时的古地理和古气候具有不可分割的联系。

致谢: 感谢中国科学院地质与地球物理研究所曾荣树研究员和中国石油大学( 北京) 钟宁宁教授给予的悉心指导和大力帮助。

参 考 文 献

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Ward C R. 2002. Analysis and significance of mineral matter in coal seams. International Journal of Coal Geology，50:135 ～ 168

图版说明

图版Ⅰ

1. ZG6-1 中的石英( SEM ) 。

2. ZG6-1 中的石英，矿化现象严重( 油浸，反射单偏光，320 × ) 。

3. ZG6-1 中的石英，棱角明显，粒度均匀( SEM ) 。

4. ZG6-2 中规则的团块状勃姆石( SEM ) 。

5. ZG6-2 中不规则团块状勃姆石( SEM ) 。

6. ZG6-3 中不规则团块状勃姆石，突起高( 油浸，反射单偏光，320 × ) 。

7. ZG6-3 中充填于丝质体胞腔的勃姆石和磷锶铝石( SEM ) 。

8. ZG6-5 中黏土矿物，不显突起( 油浸，反射单偏光，320 × ) 。

图版Ⅱ

1. ZG6-2 中的金红石晶体( 油浸，反射单偏光，320 × ) 。

2. ZG6-2 中金红石的膝状双晶( SEM ) 。

3. ZG6-3 中充填于胞腔的磷锶铝石( SEM ) 。

4. ZG6-3 中呈浑圆状产出的硒方铅矿( SEM ) 。

5. ZG6-3 中硒铅矿的内部结构( SEM ) 。

6. ZG6-2 中的锆石( SEM ) 。

7. ZG6-3 中的锆石( SEM ) 。

8. ZG6-3 中的菱铁矿( SEM ) 。

代世峰等: 鄂尔多斯盆地东北缘准格尔煤田煤中超常富集勃姆石的发现

图版Ⅰ

任德贻煤岩学和煤地球化学论文选辑

代世峰等: 鄂尔多斯盆地东北缘准格尔煤田煤中超常富集勃姆石的发现

图版Ⅱ

任德贻煤岩学和煤地球化学论文选辑

A discovery of extremely-enriched boehmite from coal in the Junger coalfield，the northeastern Ordos Basin.

DAI Shifeng1，2，REN Deyi1，2，LI Shengsheng2，Chen Lin CHOU3

( 1. Key Laboratory of Coal Resources of CUMT，Beijing，100083; 2. Department of Resources and Earth Science， China University of Mining and Technology，Beijing，100083; 3. Illinois State Geological Survey，IL61820，USA)

Abstract: The authors found an extremely-enriched boehmite and its associated minerals for the first time in the super-thick No. 6 coal seam from the Junger Coalfield in the northeastern Ordos Basin by using technologies including the X-ray diffraction analysis ( XRD ) ，scanning electron microscope equipped w ith an energy dispersive X-ray spectrometer，and optical micro- scope. The content of boehmite is as high as 13. 1% ，and the associated minerals are goyazite， zircon，rutile，goethite，galena，clausthalite，and selenio-galena. The heavy minerals assem- blage is similar to that in the bauxite of the Benxi Formation from North China. The high boehmite in coal is mainly from w eathering crust bauxite of the Benxi Formation from the north- eastern coal-accumulation basin. The gibbsite colloidstone solution w as removed from bauxite to the peat mire，and boehmite w as formed via compaction and dehydration of gibbsite colloid- stone solution in the period of peat accumulation and early period of diagenesis.

Key words: coal; boehmite; Late Paleozoic period; Junger Coalfield

( 本文由代世峰、任德贻、李生盛合著，原载《地质学报》，2006 年第 80 卷第 2 期)

（一）鄂尔多斯石炭二叠纪含煤盆地的形成及演化

鄂尔多斯盆地是燕山运动形成的中生代前陆坳陷盆地与被后期构造运动改造变形的华北古生代克拉通盆地相叠置形成的沉积构造盆地。石炭纪、二叠纪及三叠纪、侏罗纪发育了含煤岩系，形成石炭二叠纪及三叠、侏罗纪含煤盆地。

鄂尔多斯盆地位于华北陆块西部，是长期发育的大型稳定沉积盆地，与华北陆块共同经历了陆核形成、陆块发展、陆缘增生和滨太平洋特提斯几个发展阶段。

太古宙至新元古代早期是鄂尔多斯盆地基底形成时期，即陆核、陆块形成发展时期。盆地结晶基底由太古宇变质岩系组成。古太古代陆核形成阶段，陆核位于盆地北部鄂克托旗以北至包头以南（杭锦旗），向东延伸断续分布于华北陆块北缘带，陆核由迁安群深变质麻粒岩、混合岩组成。新太古代陆核发展时期，以盆地北部陆核为核心呈不对称形向盆地南部增生，为乌拉山群、界河口群、涑水群、太华群基性—超基性岩、中基性火山岩和磁铁石英岩、大理岩等浅变质岩系。新太古代盆地基底形成时期，亦是结晶基底第一次克拉通化时期。

古元古代至中元古代早期是陆块发展早期阶段，鄂尔多斯地块古元古代吕梁群为优地槽型酸性—基性火山岩及复理石建造，呈北东向展布斜切太古宙东西向构造线。中元古代早期岚河群、野鸡山群为冒地槽型浅变质岩和碎屑岩建造，与吕梁群一体呈北东向展布。陆块发展的早期亦是华北陆块第二次克拉通化时期。

中元古代华北陆块发育了两个地堑型海槽，即北东部的燕山-太行北东向拗裂槽和西南部熊耳-西阳河北北西向拗裂槽。熊耳-西阳河拗裂槽西至兰州、西宁以西，东至合肥以南。鄂尔多斯中元古代拗裂槽是熊耳-西阳河拗裂槽的组成部分，自长城纪晚期—蓟县纪早期拗裂槽开裂，随着地幔上隆在宽阔的夷平面上形成裂谷，有大量火山岩喷发。在断陷发育阶段，海水进侵形成滨海—浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩建造。蓟县纪晚期地幔隆起消散，形成区域性挠曲，沉积岩系向断陷西侧超覆。鄂尔多斯中元古代发育的拗裂槽，分布在地块的东西两侧，西侧为近北北西向银川-彬县拗裂槽，东侧为近北北东向临县-彬县拗裂槽，鄂尔多斯地块主体为一台地。与华北陆块大部一样，鄂尔多斯缺失新元古代早期青白口纪沉积，中元古代末期完成了陆块第三次克拉通化。

震旦纪至早古生代是鄂尔多斯古生代克拉通拗陷发育早期阶段。震旦纪在鄂尔多斯西缘和南缘发育了厚度不大的滨、浅海相砂砾岩为主的碎屑岩沉积，与下伏蓟县系或更老地层及上覆上寒武系平行不整合接触。

寒武纪自辛集期开始海侵，中期海侵范围扩大，除乌兰格尔隆起外遍及全区，晚寒武世庆阳隆升为陆，海水退缩变浅，形成海进—海退陆表海沉积旋回，沉积厚度200～400 m，最厚600 m。早寒武世鄂尔多斯为北高南低，中部为乌审旗隆起带，东西两侧是坳陷。晚寒武世为南北高，中间低，北部和南部为乌兰格尔隆起和环县—庆阳隆起，中部是盐池、米脂坳陷。

奥陶纪初始，鄂尔多斯地块整体隆升为陆，海水进一步退缩，冶里—亮甲山组仅分布在地块四周，为数十米至200 m厚的含燧石结核或条带白云岩夹灰岩。马家沟期是早古生代又一次海进，广泛沉积遍布全区，怀远运动使马家沟组与亮甲山组间形成明显的沉积构造界面。马家沟组沉积岩相和厚度的差异较寒武系明显，在隆起部位厚0～400 m，在坳陷内厚500～800 m，蒸发台地相沉积发育在隆起部位，局限台地和开阔台地相发育在坳陷内。早奥陶世古构造格局在北部为乌兰格尔隆起，南部为环县—庆阳水下隆起，在盐池坳陷和米脂坳陷间形成一个鞍部。

鄂尔多斯早古生代克拉通盆地早期在北、南和西部发育了边缘坳陷。北部边缘坳陷呈东西向位于乌兰格尔隆起与“内蒙地轴”之间，下古生界厚度400～600 m，是稳定陆表海沉积。在“内蒙地轴”北缘断裂有早古生代中晚期内蒙洋壳向鄂尔多斯地块的俯冲，导致寒武纪末、中奥陶世后地块整体隆升。南部边缘坳陷位于秦岭褶皱带北缘洛南断裂以北，自北而南下古生界厚度1000～5000 m，寒武纪至早奥陶世为障壁岛潮间、潮下陆缘碎屑岩沉积，中奥陶世水体加深自陆缘向外为台地边缘生物礁、滩、斜坡及盆地相，并有火山沉积岩发育。晚奥陶世为陆缘浅海盆地与残留海槽沉积。早古生代鄂尔多斯克拉通盆地南缘坳陷是秦岭海槽沟-弧-盆系的活动大陆边缘，具有边缘海盆和弧后盆地特征，克拉通内坳陷和边缘坳陷是陆壳扩张的产物，早古生代的两次海进与海退和克拉通及边缘的隆升与沉降都是洋壳俯冲与陆壳扩张的结果。西部边缘坳陷位于阿拉善隆起地块与鄂尔多斯地块之间，呈南北向展布。在中、新元古代拗裂槽基础上，寒武纪沉积了厚500～1400 m潮间—潮下带陆缘碎屑沉积，南段沉积了厚达3500 m的深海硅质岩、火山岩、复理石。早奥陶世早期仍为坳陷沉积，早奥陶世晚期至中奥陶世断陷沉积了2000 m类复理石及火山凝灰岩，晚奥陶世断陷转为坳陷，形成以碳酸盐岩为主的台地相沉积，末期隆升为陆。鄂尔多斯西缘坳陷是北部祁连海槽对阿拉善地块和秦岭洋壳对鄂尔多斯地块不均衡俯冲和拉张作用在克拉通边缘形成的剪切-张性裂谷。

加里东运动是一次广泛的造陆运动，华北陆块于中奥陶世末隆升遭受剥蚀，位于陆块西部的鄂尔多斯与整个陆块连为一体亦隆升为陆，仅有西部邻近贺兰拗裂槽及南部克拉通周边的残留海槽尚有晚奥陶世沉积。加里东期后，鄂尔多斯古构造轮廓呈现北高南低向东缓缓倾斜的古构造格架，东与华北陆块连为一体，北与“内蒙地轴”相邻，南邻秦岭褶皱带，西以贺兰拗裂槽与阿拉善隆起地块相隔。鄂尔多斯地块主体，北部为伊克昭盟（杭锦旗）隆起，其南为吴审旗穹隆、离石穹隆和位于西南拗裂槽边沿的庆阳肩部隆起。加里东运动对华北陆块整体为造陆性质，但在鄂尔多斯西缘，因邻区褶皱带的影响，对陆块形成自外向内逐减的压、扭应力，产生了强度不同的褶皱构造。

晚古生代是华北克拉通盆地发展后期。加里东运动使华北陆块整体隆升，除鄂尔多斯西缘外均缺失上奥陶统、志留系、泥盆系及下石炭统沉积，漫长的地史时期使陆块剥蚀夷平准平原化，为后期含煤盆地的形成提供了古构造和古地理条件。早石炭世，鄂尔多斯与华北陆块大部处于被剥蚀状态，鄂尔多斯西缘贺兰坳陷带中北段发育了前黑山组、臭牛沟组、靖远组海相沉积地层。晚石炭世鄂尔多斯地块海水来自东西，由西向东与由东向西超覆在下古生界地层之上，西部为羊虎沟组、太原组，东部与华北陆块相同，为本溪组和太原组。晚石炭世海侵范围扩大，东西两侧海水沟通，生物种属亦已趋同，除西缘中北段沉积厚度大外，一般较薄，仅有数米至数十米厚。沉积岩相亦为潮坪沉积潮间、潮下相带，与华北陆块大多地域相类同。鄂尔多斯伊克昭盟北部（杭锦旗）隆起地势相对较高，被纵横断裂复杂化形成局部凸起与凹陷，晚石炭世沉积厚度不大，分布不均，仅在断凹中有沉积。晚古生代继承了早古生代克拉通盆地特征，位于华北陆块西部的鄂尔多斯是陆块抬升翘倾部位，南北被古陆、隆起所围限，掀斜作用在西缘坳陷的东侧形成肩部隆起。由于北祁连褶皱带的形成和西缘秦岭华力西海槽的关闭，区域性挤压应力造成局部张裂陷落，形成具裂谷性质的贺兰坳陷带，随着挤压应力的消失，坳陷过渡为正常沉积。

山西组与太原组都是鄂尔多斯盆地主要含煤岩系，早二叠世山西期与晚石炭世太原期的沉积范围、沉积特征十分相似。山西期鄂尔多斯南北均有陆地分布，整体呈北西高、南东低的地势，形成向东、东南倾斜的滨海三角洲冲积平原，河流相沉积仅分布于陆缘带。太原以北为陆相沉积，太原一带为过渡相沉积，晋东南为海相沉积。山西组沉积范围与晚石炭世相当，厚度为数米至百米，石炭纪厚度在贺兰坳陷带亦仅130 m。含煤岩系为砂泥岩、炭质页岩、煤层，含煤地层形成于泥炭沼泽沉积环境，厚度稳定。

二叠纪石盒子期是晚古生代以来气候转变时期，由潮湿转变为干旱气候，同时亦由海相沉积转变为陆内沉积，形成半干旱气候条件以河流相为主的复杂岩性沉积。下二叠统下石盒子组沉积厚度大于山西组，岩性变化大，为陆内盆地河流相沉积。上二叠统上石盒子组为干旱气候环境陆内河流相沉积。晚二叠世石千峰期，陆内湖泊沉积更加明显，为厚100～200 m的红色碎屑岩组合，海相沉积仅分布在鄂尔多斯南缘的西段岐山、铜川一带，反映当时北高南低的古地貌，水体可能曾与秦岭海槽相连。

鄂尔多斯是华北古生代克拉通盆地的组成部分，晚古生代继承了早古生代克拉通盆地特征。鄂尔多斯具有刚性较强的结晶基底，以整体差异升降为特征，加里东运动使早古生代沉积地层隆升剥蚀夷平，形成西高东低、北高南低的古斜坡，晚古生代沉积速率低，横向变化小，地层厚度稳定，后期沉积差异近于趋同。地块整体升降纵向沉积岩相交替迅速，反映地壳频繁震荡，横向沉积岩相宽缓展布，相带难以划分。晚古生代石炭、二叠纪组成一个完整的海进与海退旋回，气候亦经由潮湿—半潮湿—干旱的变迁，生物种群随之演变，太原期至山西期植物繁生有利于成煤，在古构造、古地理和沉积岩相诸条件适宜的条件下形成了含煤岩系。

晚古生代鄂尔多斯克拉通盆地内部沉积厚度薄、分布广、变化小。上石炭统厚500～1500 m，二叠系厚400～820 m，反映了加里东侵蚀面经受长期风化剥蚀后相当平坦，克拉通盆地整体稳定沉降。但盆地西缘坳陷沉积厚度大、分布窄、变化快。上石炭统厚500～1500 m，最厚达4000 m；二叠系700～980 m。沉积岩相由海相过渡为陆相，上石炭统为潮坪、潟湖亚相，下二叠统山西组为潮坪、三角洲亚相，下石盒子组为河流相，上二叠统上石盒子组为湖泊相，石千峰组为陆缘近海湖泊相。沉积相带的展布随坳陷盆地主体方向变化，晚石炭世为近南北向，二叠纪为近东西向。

晚石炭世至二叠纪是华北古生代克拉通盆地发育的后期，位于华北陆块西部的鄂尔多斯地块仍以古亚洲构造域南北挤压应力为特征，北部活动边缘受内蒙海槽向南俯冲，华力西期末形成弧-陆、陆-陆碰撞，二叠纪末期华北板块与西伯利亚板块对接；南部活动边缘自西向东迟至印支期发生弧-陆碰撞，至三叠纪完成华南、华北板块的对接。晚古生代初期，鄂尔多斯盆地古构造继承了早古生代南、北两隆，东、西两坳，中间为鞍部的构造格局，石炭纪两个东、西分割的坳陷于晚石炭世海侵时自鞍部沟通。由于南北挤压应力作用，使克拉通坳陷后期强化了隆坳构造东西走向，形成乌兰格尔隆起带、盐池-米脂坳陷带、定边-吴堡东西构造带、麟游隆起带。东、西两个坳陷初期沉降幅度及活动性差异较大，二叠纪后逐渐形成统一的坳陷。西缘坳陷是早古生代形成的剪切-张性裂谷，由于自南而北的不均衡俯冲、碰撞形成张性裂谷带。

三叠—白垩纪是鄂尔多斯中生代坳陷盆地形成时期。晚二叠纪石千峰组沉积后，整个华北陆块呈现为北高南低的丘陵地貌，鄂尔多斯盆地早、中三叠世连续沉积了下三叠统刘家沟组、和尚沟组和中三叠统纸坊组陆相地层。刘家沟组为陆内河湖相砂泥岩沉积，岩性为紫红色长石石英砂岩。和尚沟组亦为陆内河湖相棕红色泥岩、砂质泥岩夹薄层灰绿色页岩。在盆地东南和东北部为河流相、湖泊相紫灰色砂岩夹粉砂岩、砂质泥岩、砾岩，厚528 m。纸坊组为陆内河湖相长石砂岩、砂质泥岩，厚1600 m。

晚三叠世延长群为河流湖泊相砂泥岩沉积，最厚达1700 m。自下而上为胡家村组、永坪组和瓦窑堡组。胡家村组下段为灰绿、浅红色长石砂岩夹紫色砂页泥岩、泥质砂岩，厚数十米至300 m，属河流相为主的半干旱—潮湿气候环境沉积。上段下部为紫红、灰绿色砂质页岩、泥岩夹长石砂岩，顶部一层薄层黑色页岩（李家畔页岩）；上部为肉红、灰绿色块状中细砂岩、粉砂岩、页岩互层，顶部为油页岩、黑色页岩（张家滩页岩），厚200～400 m。在下段沉积后地壳开始缓慢下沉，当上段沉积时湖盆扩大并加深成为延长期最大湖侵期。永坪组沉积时地壳开始缓慢上升，湖盆缩小，河流相发育，晚期湖水更浅，边缘局部沼泽化，形成南细北粗、南厚北薄的沉积特征，厚150～550 m。瓦窑堡组下段沉积时仅西南部为浅水湖泊，盆地大部为河流相沉积，以灰白、灰绿、黄绿色中细砂岩为主，厚100～200 m；上段沉积时地壳进一步抬升，盆地北部以河流相沉积为主，为灰绿、黄绿、灰白色含砾中粗砂岩，南部为残留浅水湖泊相沉积，为含煤沼泽相沉积，煤层发育。

在鄂尔多斯盆地西缘，延长群沉积相对较粗，厚度增大，为补偿性坳陷。盆地内部延长群为一完整沉积旋回，沉积中心位于西南侧。整个盆地呈现明显不对称箕状，东北翼宽缓，西南翼陡窄。晚三叠世末，盆地抬升边缘遭受强烈剥蚀，延长群地层保存不完整，西南部剥蚀的幅度达700 m，被侏罗系地层超覆在胡家村组之上。

印支末期，盆地强烈隆升在三叠系与侏罗系间形成假整合，早侏罗世早期沉积缺失，侏罗纪沉积地层为下统富县组，中统延安组、直罗组、安定组，上统芬芳河组。富县组沉积时，由于西高东低、北高南低丘陵地貌，沉积地层仅分布在盆地中南部，以洪、坡、残积及河道、湖泊红层沉积为主，岩性变化大，厚数米至百米。延安组下部为河流相中粗长石砂岩（宝塔山砂岩）及细砂岩和泥页岩，含煤层，分布于盆地东北及南部。宝塔山砂岩沉积后，盆地内地势逐渐平缓，气候转为潮湿，河流沉积转为暗色砂泥岩为主的湖泊沉积，厚数米至160 m。延安组沉积晚期，沉积环境与中期相似，仍以湖相沉积为主，至末期沉积环境有所变化，温湿气候转为干旱，沉积地层顶部出现杂色层，顶部并有残留侵蚀面。直罗组沉积遍及全盆，以河流相杂色砂泥岩为主，厚150～200 m。安定组为红色砂泥岩、泥灰岩，局部有油页岩，厚140～300 m。盆地中南部为湖泊沉积，盆地西缘为厚300 m含煤沉积。上侏罗统芬芳河组为山麓洪积相棕红色砂砾岩沉积，分布在盆地西缘及南缘西部，盆地其它地区缺失沉积，厚度变化大，百米至3000 m，与安定组为区域性平行不整合。下白垩统志丹群分布广泛，沉积范围在盆地内自下而上逐渐变小，与下伏侏罗系平行不整合，盆地边缘以角度不整合超覆于前白垩纪地层之上。白垩系沉积中心与沉降中心一致，位于盆地西部，湖水自东、南超覆，由西、北退出，从而结束了鄂尔多斯盆地中生代沉积发育史。

印支期是鄂尔多斯盆地地球动力机制转折时期，古生代是以古亚洲构造域为主导，导引了以南北挤压应力作用形成的洋壳俯冲、陆块碰撞及陆块拉张，中生代后转为滨太平洋、特提斯构造域联合作用，发生了来自南部的印度板块对亚洲古陆块的俯冲碰撞和来自东部的太平洋板块对亚洲古陆块俯冲挤压和旋扭。印支期亦是盆地沉积建造的转折期，完成了由海相—过渡相—陆相沉积的转变，结束了古生代以来以海相沉积为主的克拉通坳陷沉积历史，开始了大型陆内坳陷沉积。至晚三叠世，华北陆块尚未完全解体，沉积地层几乎遍及整个陆块，沉积坳陷呈北西、北西西向展布，沉降中心位于陆块西南部铜川—济源一带，沉积厚达2300 m。燕山期，华北陆块在太平洋板块俯冲推挤和左旋扭压作用下使整个陆块分异，自东而西形成胶辽隆起带、华北沉降带、山西隆起带、鄂尔多斯沉降带和阿拉善隆起地块。印支晚期后太行断裂带复活，山西隆起带不断隆升，由于华北陆块结晶基底刚性较强，受太平洋板块推挤隆升的山西隆起使鄂尔多斯地块掀斜，形成西倾的鄂尔多斯向斜宽缓东翼——伊陕斜坡带、晋西挠褶带。侏罗纪时期，沉积边界逐渐向西退缩，燕山晚期晋西挠褶带以东隆升后遭受剥蚀，整个盆地继续下降，自延长群至上侏罗统形成西厚东薄不对称箕状坳陷（前陆坳陷），至白垩纪沉积中心移至盆地西缘，白垩系地层超覆在下伏老地层之上。

鄂尔多斯西缘构造带介于阿拉善隆起地块与鄂尔多斯盆地之间，沉积构造发育史具有明显的继承性。中新元古生代发育的拗裂槽形成巨厚的沉积，早、晚古生代西缘坳陷带沉积厚度亦较大，晚三叠世至侏罗纪沉积厚度大于盆地内部。在印支—燕山期，来自北部天山—赤峰活动带对阿拉善地块的向南挤压，以及南部北秦岭活动带和北祁连褶皱带北东向的推挤，形成对鄂尔多斯地块向东的挤压应力，与来自东部太平洋板块对亚洲大陆的向西挤压应力相持衡，印支中晚期至燕山期构造变形明显，在天池-环县坳陷带的西侧形成一系列断面西倾沿南北走向的褶皱冲断、滑脱掩冲断裂，构成逆冲推覆带，形成前陆坳陷盆地，西缘坳陷沉降中心亦由老至新依次向东迁移，说明逆冲推覆带逐步加强并向盆内推进。

鄂尔多斯盆地南缘以秦岭活动带为邻，由于北秦岭活动带向北逆冲形成盆地南缘逆冲推覆带，古老变质岩系自南而北逆掩盖覆在白垩系红层之上，或是太华群与寒武、奥陶系呈断裂接触。与此相悖，秦岭活动带内逆冲推覆断裂呈叠瓦状排列自北向南逆冲，为自北而南的巨型铲状逆冲推覆滑脱构造，说明盆地南缘中浅层次逆冲推覆构造是受控于深层次推覆滑脱构造的派生产物。

燕山期华北陆块受库拉-太平洋板块和西伯利亚板块的影响，发生了明显的陆内造山运动，同时经受了太平洋西侧的弧后扩张，发生了显著的伸展作用，基底差异升降形成隆起和沉降带，在沉降带内发育了大型陆内盆地。进入新生代，华北陆块拉张作用持续进行，叠加在早白垩世晚期的华北断陷之上，形成了老第三纪地堑、半地堑型盆地，至新第三纪又整体下沉，形成了统一的坳陷盆地。在陆块的西部鄂尔多斯盆地的北缘、西缘、东南缘，以及山西隆起，发育了河套、银川、渭河、汾河断陷，断陷呈内超外断半地堑型，说明其形成与外缘山系的隆升密切相关。秦岭褶皱带新生代以来显示由剪切平移至断块隆升的特点，同方向的渭河断陷新第三纪沉降幅度远大于老第三纪，可能与先剪切平移后强烈沉陷相关。银川断陷下、上第三系沉积厚度均为2000 m，可能是与西部构造一直处于剪切作用下的应力状况有关。

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