煤层围岩的岩性特征 煤储层围岩特征与煤层气聚集
3.1.1 煤层直接顶底板岩性分布
3.1.1.1 3＃煤层
北区直接底以炭质泥岩、砂质泥岩为主，局部为细粒砂岩；直接顶以泥岩、砂质泥岩为主，其次为粉砂岩和砂岩，砂岩主要分布于下峪口井田与燎原井田交界附近，砂体近东西向展布，系后期河流冲刷沉积成因（图3.1）。
图3.1 北区3＃煤层顶板分区及岩相图
1—泥岩；2—砂岩；3—粉砂岩；4—河床砂岩相；5—湖沼粉砂泥岩相；6—钻孔编号
南区煤层直接底多为砂质泥岩、泥岩和粉砂岩等低透气性岩石，岩性稳定；直接顶主要为泥岩、粉砂岩和砂岩（图3.2）。砂岩主要分布于马沟渠井田及象山井田的边浅部，呈北北东向条带状展布，具有明显的后期冲刷沉积特点。
3.1.1.2 11＃煤层
北区直接底多为泥岩，具团块状构造，含黄铁矿结核和大量植物根部化石；直接顶主要为石灰岩、泥灰岩、泥岩和砂质泥岩，局部为石英砂岩（图3.3）。总的来看，从南到北灰岩呈递增趋势，而石英砂岩则呈递减趋势，两者呈现互为消长关系。从侧向岩性变化看，灰岩区几乎无一例外地与石英砂岩区相邻，而泥岩区（包括砂质泥岩、钙质泥岩）多与粉砂岩区相邻，这种共生关系，反映了沉积环境的渐变性。
图3.2 南区3＃煤层直接顶板岩性分区及岩相图
1—泥岩；2—粉砂岩；3—砂岩；4—河床砂岩相；5—湖沼粉砂泥岩相；6—钻孔编号
图3.3 北区11＃煤层直接顶板岩性分区及岩相图
1—泥岩；2—粉砂岩；3—砂岩；4—灰岩；5—河床砂岩相；6—湖沼粉砂泥岩相；7—钻孔编号
南区直接顶以砂质泥岩、钙质泥岩、粉砂岩为主，其次为灰岩与砂岩（图3.4）。与北区相比，石灰岩与石英砂岩明显减少。石英砂岩区多与粉砂岩区相邻，钻孔中多见石英砂岩与粉砂岩互层。说明石英砂岩与粉砂岩系同一流动系统水动力分异的产物。石灰岩呈孤立透镜状分布，多与泥岩（钙质泥岩）区相邻，两者呈过渡关系。
图3.4 南区11＃煤层直接顶板岩性分区及岩相图
1—泥岩；2—粉砂岩；3—砂岩；4—灰岩；5—河床砂岩相；6—湖沼粉砂泥岩相；7—钻孔编号
3.1.2.3 2＃、5＃煤层
2＃煤层主要在矿区北部可采，而5＃煤层则主要在南区可采，北区2＃煤层直接顶以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主，其次为砂岩（图3.5）。各岩性区呈北西－南东向条带状分布。砂岩区主要位于燎原井田中部和桑树坪井田南部，呈明显的河道砂岩形态特征。直接底为低透气性的泥岩。南区象山井田5＃煤层直接顶板多为河床相中细粒长石石英砂岩，集中分布于120、206、153、117、604、40号孔以南，66、英6、英21号孔以北的广大地区。其余为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩等。直接底为低透气性的泥岩。
图3.5 北区2＃煤层直接顶板岩性分区及岩相图
1—泥岩；2—粉砂岩；3—砂岩；4—灰岩；5—河床砂岩相；6—湖沼粉砂泥岩相；7—钻孔编号
区内主要煤层直接顶岩性及分布特征概括于表3.1中，从表中可以看出南、北区差别较大。
表3.1 韩城矿区主要煤层顶板岩性特征一览表
3.1.2 煤层围岩含砂率变化特征
为了深入研究煤层围岩的透气性差异，本次研究分别统计了主采煤层（3＃、5＃、11＃）上下5m、10m和20m层段内的含砂岩比率，并绘制了含砂率等值线图。现就其变化特征，按煤层分述如下。
3.1.2.1 2＃煤层围岩含砂率
2＃煤层只在北区发育，其直接底以泥质岩为主。20m内含砂率平面上变化较大，从5%～75%以上，但底板砂岩系3＃煤层之老顶砂岩，多发育在距煤层底面10m以下。顶板砂岩为河道相砂岩，直接顶岩性分布（图3.5）及20m内含砂率＞50%的高值域在平面上均呈近北北西向展布的条带状。含砂率大于50%的区域集中分布于燎原井田和下峪口井田的东北部。
3.1.2.2 3＃煤层围岩含砂率
3＃煤层含砂率变化特征见图3.6～图3.17及表3.2。其基本特征为：①顶板岩石含砂率＞50%的面积率南区大于北区；②底板岩石含砂率＞50%的面积率北区大于南区；③底板砂岩主要位于距煤层底面10m以下。具体分析对比如下：
图3.6 北区3＃煤顶板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.7 北区3＃煤顶板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.8 北区3＃煤顶板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.9 北区3＃煤底板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.10 北区3＃煤底板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.11 北区3＃煤底板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.12 南区3＃煤底板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.13 南区3＃煤底板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.14 南区3＃煤底板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.15 南区3＃煤顶板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.16 南区3＃煤顶板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.17 南区3＃煤顶板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
（1）顶板岩石含砂率变化
南区含砂率＞50%的面积率远远大于北区，这说明南区3＃煤层顶板岩石中砂岩厚度大于北区。另外，20m内含砂率＞50%的区域形态均为条带状，反映了河床相砂体沉积特征。而5m内＞50%的区域形态多为透镜状，反映了浅水湖泊相砂体特征。
（2）底板岩石含砂率变化
与顶板岩石相反，北区含砂率大于南区，其20m内含砂率＞50%的区域形态均为条带状，反映了
（3）顶底板含砂率对比
南区底板含砂率＞50%的面积率为10%（5m内）～50%（20m内），顶板则为40%（5m内）～60%（20m内）；就20m内含砂率来说顶底板岩石含砂率大体相等。但从表3.2可以看出，底板砂岩主要发育在煤层下10～20m之间，而顶板砂岩则主要发育在煤层上10m之内。故相对而言，底板透气性较差，而顶板透气性较好。
表3.2 韩城矿区3＃煤层顶底板围岩含砂率特征一览表
北区底板含砂率＞50%的面积率为40%（5m内）～70%（20m内）；顶板则为30%（5m内）～40%（20m内），含砂率底板大于顶板，考虑到煤层甲烷趋于向上逸散的特点，加之北区顶板含砂率较南区低，故更利于煤层甲烷的保存。
3.1.2.3 5＃煤层围岩含砂率
前已述及，5＃煤层系湖泊沉积体系，其底板为一套含砂岩透镜体泥岩。仅在S20、114号孔等少数几个区域形成了含砂率＞50%的高值区。
5＃煤顶板系山西组底部砂岩，顶板围岩中含砂率比较高，高值域没有形成明显的中心，系河道稳定侧向移动形成的带状砂体。另外，含砂率＜50%的低值域在168、136、165号孔之间成一扇形区，系顶板沉积期非河床流经位置（图3.18和图3.19）。
图3.18 南区5＃煤顶板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.19 南区5＃煤顶板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
3.1.2.4 11＃煤层围岩含砂率
11＃煤层顶底板岩石的形成环境属两种截然不同的系统，其底板为漫滩相砂岩和岸后沼泽相泥岩、砂质泥岩；而其顶板则系海相泥岩、粉砂岩、灰岩和石英砂岩。此处含砂率统计将石英砂岩和灰岩归于一类，即顶板含砂率实际上是顶板含砂岩＋灰岩的比率。
该煤层围岩含砂率特征见图3.20～图3.31。总的来讲，含砂率较低，但相对而言，①北区顶板岩石含砂率大于南区；②北区底板岩石含砂率小于南区；③南北区底板砂岩多位于煤层底面10m以下。
图3.20 北区11＃煤顶板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.21 北区11＃煤顶板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.22 北区11＃煤顶板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.23 北区11＃煤底板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.24 北区11＃煤底板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.25 北区11＃煤底板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.26 南区11＃煤顶板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.27 南区11＃煤顶板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.28 南区11＃煤顶板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.29 南区11＃煤底板20m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.30 南区11＃煤底板10m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
图3.31 南区11＃煤底板5m内砂岩厚度等值线图
单位为m，余为钻孔编号
（1）煤层顶板围岩含砂率特征
从图3.20～图3.22、图3.26～图3.28和表3.3可以看出，北区11＃煤层顶板含砂率大于南区。煤层顶面以上5m与10m层段内南北区含砂率相差一倍以上。含砂率＞50%的分布区域形态均为带状，反映了浅海相沉积特点。南区顶板砂（灰）岩主要赋存于11＃煤层顶面上10～20m之间，而北区煤层顶板砂（灰）岩含量在5m内、10m内和20m内基本一致。
表3.3 韩城矿区11＃煤层顶板含砂率特征一览表
（2）底板围岩含砂率特征
11＃煤层底板围岩含砂率变化比较简单。如图3.23～图3.25和图3.29～图3.31所示，总的来看含砂率比较低，南区在163、165、114号孔附近形成一个近东西向高值区，20m内含砂率＞50%的高值区面积率为30%，10m内为20%，5m内为20%。由此可以看出砂岩多位于距煤层底面10m以下。北区则在桑树坪井田110号孔和下峪口井田P18号孔以北形成二个近东西向的含砂率＞50%的高值条带，20m内含砂率＞50%之面积率为30%；10m内为5%，5m内为3%。
纵观3＃、5＃、11＃煤层顶底板岩石含砂率变化特征可见：①由于三个煤层顶板岩石形成环境不同，故含砂率的平面变化特征不同，11＃煤层顶底板含砂率变化较小，而3＃、5＃煤层顶板含砂率呈条带状高低相间分布；②三个煤层中除个别地区外顶板岩石含砂率均大于底板，一般相差一倍；③煤层底板中砂岩主要位于距煤层底面10m以下。所以可以认为各煤层底板均为煤层甲烷之屏蔽层。
3.1.3 煤层围岩岩石组合特征
上述煤层直接顶、底板岩性分布与含砂率大小及其变化，可以从宏观上反映顶底板岩石统计学特征。但是不同时代与不同成因的砂岩组合，具有截然不同的透气性特点，仅用含砂率不能完全反映煤层围岩所造成的综合性透气特点。因此有必要对围岩的岩石类型和岩石组合特征作进一步分析。
3.1.3.1 煤层围岩剖面结构
从图3.32可以看出，煤层直接底板除3＃煤层在下峪口和桑树坪井田的局部地段为砂岩而显示异地成煤的特点外，全矿区各煤层直接底板均为透气性较差的根土岩。
区内顶板围岩剖面结构一般为：砂岩型、泥岩＋砂岩型和灰岩型等，彼此呈复杂的相变关系，现分述如下。
图3.32 韩城矿区煤层围岩剖面结构示意图
（1）2＃煤层
下峪口井田：顶板岩石叠置以泥岩（下）＋砂岩（上）为主，在不可采区和薄煤带，则为砂岩型顶板。单一砂岩型顶板系河道冲刷煤层的产物。
桑树坪井田：除井田深部和12勘探线以北地带为砂岩型外，区内均为泥岩＋砂岩型。
马沟渠井田：井田中部为砂岩型顶板，余者均为泥岩＋砂岩型顶板。
（2）3＃煤层
下峪口井田：均为泥岩＋砂岩型顶板。
桑树坪井田：均为泥岩＋砂岩型顶板。
马沟渠井田：3＃煤层受古河床冲刷，除井田北部及中央、北一采区和深部外，均为河床相砂岩。可采区顶板剖面结构以砂岩型为主，北一采区则为泥岩型。
象山井田：除65、167、20、127、132等孔周围，51、156、S26、116、211、215等孔周围，111、252、150、61等孔周围，煤层顶板围岩为单一砂岩型外，其余广大地区均为泥岩＋砂岩型。
（3）5＃煤层
象山井田内5＃煤层顶板主要为砂岩型，集中分布于120、206、153、117、604、40号孔以南，66、英6、英22号孔以北的广大地区。局部为泥岩＋砂岩型。
（4）11＃煤层
下峪口井田：顶板岩石结构复杂，灰岩型、砂岩型、泥岩＋砂岩型均有，并相互过渡，彼此替代，呈穿插交错分布，系同期异相的产物。
桑树坪井田：顶板岩石剖面结构特征与下峪口井田相似。但区内相变有一定的规律。在井田内19、79、111、B36号孔以北和118、Y2、S6、69、P16号孔以南的大范围区内，顶板为灰岩型，以上两区域之间则为砂岩型。
马沟渠井田：顶板岩石剖面结构比较特殊，为粉细砂岩互层＋灰岩或石英砂岩。粉、细砂岩互层段厚4m左右。
象山井田、以泥岩＋砂岩型为主，其次为灰岩型或砂岩型。
综上所述，区内2＃煤层顶板以砂岩型为主，次为泥岩＋砂岩型；3＃煤层顶板北区均为泥岩＋砂岩型，而南区则有较多的砂岩型；11＃煤层顶板相变关系复杂，类型多样。
3.1.3.2 煤层围岩的岩石学特征
区内煤系地层中砂岩的类型、胶结状态、粒度和物质成分各不相同，其渗透率必然有差异，有必要进一步研究区内围岩的岩石学特征。
（1）煤层围岩的基本类型
从表3.4可以看出，区内太原组地层岩石类型较多，兼具海洋和陆地二个沉积系统的特征。山西组则相对较简单。
表3.4 韩城矿区煤系地层岩石基本类型一览表
（2）各主要岩类基本特征
1）泥质岩类：石炭系泥质岩为含高岭石粘土岩，水云母粘土岩或二者的混含物。炭质泥岩多系煤层之直接底和伪顶底，厚度几cm到1～2m不等，呈薄层状，含大量植物化石，形成所谓根土岩。砂质泥岩多位于各沉积旋回之中上部和煤层顶板，颜色一般较深，发育水平层理，系湖泊相、闭流盆地相沉积。
2）砂岩类：从表3.4可以看出，区内山西组砂岩和太原组砂岩差别很大，相比之下：①山西组砂岩颗粒成分以石英、燧石为主，含较多的长石和泥质岩屑，层面含大量的云母。其底部为石英杂砂岩，上部为白云母长石石英杂砂岩。太原组砂岩以石英为主，长石和岩屑较少（表3.5）。②胶结物（或杂基）成分与胶结类型：山西组砂岩填隙物以粘土杂基为主，偶见钙质胶结物，胶结类型为基底式—孔隙式。太原组砂岩胶结物以硅质为主，次为钙质，有少量粘土杂基，胶结类型主要为孔隙式。
表3.5 太原组与山西组砂岩特征对比表
3）碳酸盐岩类：灰岩主要产于太原组，岩性特征为黑灰色、含海相生物骨粒，生物碎屑集中地段成生物碎屑灰岩，大多数情况为含生物碎屑泥晶灰岩。菱铁矿质岩石主要分布在太原组顶部5＃煤层底板层位，多在砂岩中呈斑点状或结核状分布，局部可成菱铁矿层，系湖泊相沉积物。
3.1.3.3 不同岩石的成岩作用
区内煤系地层中煤层围岩主要岩石类型为砂岩和泥岩，其次是灰岩。它们经历了不同的成岩作用。
（1）石英砂岩
石英砂岩的成岩作用可分为同生期、成岩期和后生期三个阶段，并在各期形成特征的自生矿物（表3.6）。
表3.6 石英砂岩中自生矿物形成顺序表
其成岩作用有压实作用、化学胶结作用和极弱的溶蚀作用，压实作用对石英砂岩影响较小，但随着埋深增加，石英颗粒发生破裂及压溶作用，进而形成再生石英，使区内石英砂岩普遍发育次生加大现象。化学胶结物主要为硅质和钙质，是成岩期孔隙溶液化学沉淀物。总之，石英砂岩成分成熟度和结构成熟度均高，岩石致密坚硬，次生孔隙不发育。
（2）含长石石英杂砂岩
含长石石英杂砂岩成岩作用以压实作用为主，其次是胶结作用和溶蚀作用。压实作用在成岩期表现最为强烈，是砂质沉积物原始孔隙减少的主要原因，由于压实作用，砂岩中的柔性组分多发生塑性变形，如云母的弯折变形，泥质岩屑被挤入到硬碎屑之间变成“假杂基”，而碎屑颗粒则常见缝合接触。
（3）泥岩
区内煤系地层主要岩石组合形式为砂岩、泥岩互层。压实作用是泥岩最重要的成岩作用，它不仅使沉积物固结，而且使岩石的成分、结构和物性都发生了变化。泥岩是区内煤层甲烷气藏的主要屏蔽岩层。
（4）灰岩
其成岩作用主要为早期的生物钻孔泥晶化作用与重结晶作用，次生溶孔、溶洞主要发育在后期构造破坏区带。
煤储层围岩物性特征~
西北地区煤储层围岩主要构成煤层气的盖层，包括八道湾组、西山窑组内的局部性和区域性盖层，以及三工河组、头屯河组和齐古组多套区域性盖层。在沉积旋回上，侏罗系整个煤系地层沉积以互旋回为特征，在每个层组各正旋回沉积的上部，以灰、深灰色泥岩盖层为主，厚度一般为5～30 m（准噶尔盆地最厚达120 m左右），以八道湾组中部和头屯河组上部较为发育，尤其是八道湾组中部不仅厚度大，且分布范围也较广泛。
围岩岩性主要为构成煤层顶底板的较致密性砂泥岩，以及位于煤层顶底板上下的岩石。如准噶尔盆地马桥凸起，据钻井、录井和测井资料，其盖层岩性为灰色、深灰色质纯泥岩、粉砂质泥岩与浅褐、灰色细砂岩互层，泥岩质纯，硬脆，富钙质团块，泥岩最大累计厚度238 m，单层最大厚度95 m（莫2井），厚层泥岩明显起着封闭作用。细砂岩胶结物多为钙质、硅质、泥质和铁质，部分为菱铁矿胶结，含量大于24%。因此致密砂质岩和泥岩层联合封闭是煤层气封隔层形成的岩性因素。
伊犁盆地侏罗系煤储层围岩主要为砂岩、粉砂岩及泥岩，西山窑组砂岩和粉砂岩的孔隙度介于19.15%～19.21%，渗透率介于（59.86～269.13）×10-3μm2，孔渗性较好至中等，而下侏罗统八道湾组和三工河组砂岩、粉砂岩的孔隙度介于6.18%～18.72%，渗透率介于（0.32～148.72）×10-3μm2，孔渗性差（表4-42）。而作为煤层顶板的岩性以粉砂岩、细砂岩及泥岩为主，底板岩性为页岩和粉砂岩，一般具低或特低孔、特低渗的物性特点，具有较强的封盖能力（文志刚，1997）。在尼勒克、昭苏等处，盖层泥岩单层厚度大、横向延伸稳定，且盖层压实程度很高，具备较强的封闭能力。
在柴北缘及祁连地区侏罗纪煤层顶板岩性一般为细至中粒砂岩、粉砂岩、页岩（或砂质页岩），部分顶板为含砾砂岩或砂砾岩。但各矿区差异悬殊，情况有所不同。例如大通矿区可采煤层直接顶、底板岩石为泥岩、粉砂岩。热水矿区煤层直接顶、底板以泥岩、炭质泥岩为主，多与粗砂岩接触，一井田东段煤的直接顶板为致密坚硬粗砂岩，岩性致密坚硬，裂隙发育，局部岩层遇水后松散。西部鱼卡矿区3＃煤直接顶板为灰、灰黑色泥岩、炭质泥岩，平均厚2.50 m，顶板以上为粗中粒砂岩，较致密坚硬；4＃煤顶板均为厚层灰白色中细粒砂岩，胶结中等，属Ⅳ-a级较硬岩石；5＃煤直接顶板为细中粒砂岩，胶结坚硬，部分为泥岩，普氏岩石分类为Ⅳ级，属较硬岩石；6＃、7＃煤直接顶板为泥质细粒砂岩或中粗粒砂岩，较稳固。海德尔露天矿煤层底板，为致密坚硬的硅质砂砾岩。
表4-42 伊犁盆地煤储层顶底板孔渗特征
泥岩局部性盖层的封盖能力在纵向上的变化具有三工河组区域性盖层的相同特点。由前人盖层封闭效果资料分析，泥质岩盖层当泥质含量和结构近似、矿物成分以蒙脱石、伊利石和高岭石为主时具有较强的封闭能力；当绿泥石含量大于20%时，封闭能力较差，这是由于前3种矿物吸水膨胀性强，堵塞孔隙及喉道，使封闭能力增强，而绿泥石性脆易产生微裂隙，降低了岩石的封闭能力。从准噶尔盆地侏罗系各层系粘土矿物成分统计分析，除腹部莫索湾地区以外，其绿泥石含量大都小于20%，说明盆地泥质岩盖层具有较强的封盖能力。
盖层孔隙结构以微孔为主，在饱和盐水条件下渗透率在1×10-6～1×10-11 μm2，以1×10-8～1×10-9 μm2为主，对油气为有效封盖，个别渗透率小于1×10-9 μm2为最有效封盖。对煤层气储层的封盖也为有效。依照这一盖层评价标准分析，在准噶尔盆地周边齐古组与头屯河组泥岩为低效-无效盖层；腹部头屯河组泥岩为低效-有效盖层；陆梁隆起与阜东斜坡区西山窑组泥岩为低效-有效盖层，马桥与白家海凸起为低效盖层；三工河组与八道湾组泥岩在盆地周边多为低效-有效盖层，腹部为有效-最有效盖层。
1.顶板岩性对煤层气保存的影响
韩城矿区顶、底板岩性分布如表5-2所示，其中3号煤层、11号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩和粘土岩，底板为细-粉砂岩、泥岩，均属于低渗透型隔挡层，透气性差，有利于煤层气的保存。该区煤的内、外生裂隙发育，虽然煤层风化深度可达200～250 m，但由于顶板岩石的封盖能力强，韩城一带煤层的含气量在鄂尔多斯盆地属于最高的地段。
表5-2 韩城矿区煤层顶底板岩性统计表
2.沉积作用对封盖层控制
沉积环境在控制含煤建造赋煤规律的同时也控制了封盖层的类型和发育特征。不同的沉积环境形成不同的含煤建造及岩性组合，由于岩性及组成的不同，其封闭能力也各不相同。鄂尔多斯盆地与聚煤相关的主要沉积相类型有冲积相、河流相、三角洲相、湖泊相、滨浅湖、滨海相和浅海相等。各种沉积相岩性特征、相模式及封盖条件不同，湖泊相、下三角洲平原相、滨浅湖及浅海相泥质岩沉积区分布广，分布稳定，易于形成良好的封盖层，而河流相、冲积相、上三角洲平原相及滨浅海相砂岩沉积区及滨浅海相灰岩区封盖能力相对较差。
西北侏罗系聚煤湖泊沉积体系中沉积相带往往呈环带状展布，湖泊三角洲和滨湖三角洲平原是聚煤作用最有利场所，煤层由陆向湖泊方向变薄、分岔尖灭。煤层顶板多为沼泽相或湖相细粒沉积，对煤储层的封盖能力较强。在西北地区小型陆相湖盆中深湖相巨厚油页岩直接覆盖在煤层之上或与煤层过渡，一方面形成封盖能力极强的煤层顶板，另一方面油页岩形成的天然气输入煤层而成为煤层气的气源之一，如西北民和窑街矿区。
在准噶尔早中侏罗世盆地的周缘，冲积扇沿下倾方向过渡为河流区，扇顶区为含砾粗砂岩沉积，扇中区朵体间、废弃扇体间湾地带和扇尾区（冲积扇前缘）为聚煤场所，煤层沿倾向方向连续性好，但分岔十分普遍，在垂向上由细-粗碎屑岩夹煤层组成，具煤层气运移通道，围岩封盖能力总体上较差。
3.封盖层类型与煤层气聚集
根据聚煤规律和沉积环境分析可知，西北地区煤层顶底板岩性发育类型主要有5类：泥质岩、砂岩、砂泥岩互层、灰岩及油页岩。它们的封盖性能有所不同。
（1）泥质岩盖层
泥质岩是最常见的一种盖层，通常具有较低的渗透性和较高的突破压力，封闭性能好。我国气储量大于100亿m3的16个大气田中有81%为泥质岩盖层。对于煤层气田来讲，泥质岩亦为良好的封盖岩类。泥质岩的均质程度越高，封盖性能越好。从沉积环境上看，稳定环境下缓慢沉积形成的泥质岩质纯，封盖性好；而快速混杂堆积区的泥质岩非均质程度严重，封盖性能相对低些。三角洲前缘、滨湖海湾、潮坪、沉降型湖盆等沉积的泥质岩往往质纯，厚度大、分布面积广，易形成良好的封盖层。
在滨海相含煤建造旋回中，泥岩盖层主要发育在滨海泥岩相、滨海-浅海粘土岩相区，如柳林、吴堡等矿区煤层盖层均发育这类泥岩。泥质岩的封盖性能，除了受沉积因素影响外，还受成岩历史的影响，时代较早的泥质岩多具良好的封盖性能。
泥岩的封闭性能还与泥岩的有机质有关（表5-3）。有机质含量高，泥岩吸附量就高，原因是植物残体组织形成的炭屑吸附量大大高于粘土矿物，同时生气条件也好。这样可以形成较低甲烷浓度差，能减缓和阻止煤层气的扩散散失。
表5-3 鄂尔多斯盆地吴试1井煤层底板泥岩封盖性能
（2）砂岩盖层
这种煤层顶板砂岩盖层横向上多不太稳定，其封闭能力差（表5-4）。多是在滨海平原基础上发育起来的，如山西组属于这一类型，以粗中砂岩为主，岩相以冲积相为主，常有冲刷面，煤层稳定，灰分较高，硫较低，煤层顶板多为粉砂岩及砂质泥岩，部分见粗砂岩，封闭能力较差。但致密的粉、细砂岩亦可成为煤层气的盖层。
河东煤田下石盒子组粉、细砂岩渗透率（0.009～0.16）×10-3μm2，平均为0.055×10-3μm2，突破压力0.5～7.0 MPa，平均为3.5 MPa，具较好的封盖性能。
西北地区塔里木、准噶尔、吐哈等盆地，下中侏罗统砂岩往往就是天然气储层，根本不具备封盖能力，常常造成煤层靠近顶底板处含气量明显降低，如乌鲁木齐老君庙，同一煤层的上部含气量往往低于煤层下部。然而，西北地区侏罗系巨厚煤层本身就具有较好的封闭性能，这是该地区巨厚煤层具有较高含气量的原因。
表5-4 西北地区煤储层顶底板砂岩平均孔渗数据
（3）砂泥岩互层
细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩互层是煤储层常见的顶底板组合类型。按泥岩在互层组合中所占比例分为非均质围岩和较均质围岩，前者泥岩含量＜50%，后者泥岩含量50%～75%。泥质含量通过对岩石结构的影响控制互层类围岩的渗透性。较均质围岩的封盖能力要比非均质围岩强。
（4）灰岩盖层
石灰岩出现于煤系中的主要是生物碎屑泥晶灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩及泥灰岩，鄂尔多斯盆地东缘石炭—二叠纪煤层之上一般发育4～6层灰岩。柳林-吴堡地区灰岩孔隙度0.27%～0.89%，渗透率小于（0.01～0.21）×10-3μm2，突破压力0.01～15.0 MPa，表现出较好的封闭性能。
（5）油页岩盖层
油页岩致密性好、韧性大、裂隙不发育，含水高，孔隙度和渗透率低，是煤储层理想的封盖层，如西北地区民和窑街矿区。
综上所述，良好的封盖层应具备下述条件：① 平面分布稳定，厚度较大；②具良好的毛细封闭能力，突破压力在2 MPa以上，能够维持吸附气、溶解气和游离3种相态的平衡关系，保持最大的吸附量；③能够有效地阻止地层水的垂向交替作用，减少地层水交替的影响；④封闭性能稳定，不易产生微裂缝，不易溶蚀。
矿体的产出特征
答：1)矿体产出特征:均分布在不同岩性、岩层的接触面上,显示顺层产出特征。在矿体中或与围岩的接触面附近均有方解石脉存在。方解石细脉往往与黑色的含炭质硅质页岩呈细层状交互排列,并伴有浸染状或细条带状的黄铁矿矿化。矿体上、下围岩均发生了硅化。在75号矿体的下盘可见明显的宽约40～60cm的黑色块状硅质岩,同时在...
围岩对矽卡岩矿床的控制
答：矽卡岩矿床的形成，需要一定的对成矿有利的围岩。通过对我国384个已知矽卡岩矿床产出地质条件和成矿特征的分析和统计(表5－1)，使我们对矽卡岩矿床的控矿围岩岩性、地层时代和金属矿化组合等特征有了一个较全面的了解。我国矽卡岩矿床的围岩主要是灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩，其次是泥灰...
各地质时代形成油页岩矿区的岩石组合特征
答：矿区油页岩矿层及围岩、盖层、基底特点如下: 计军屯组的主要岩性为坚硬致密的油页岩,厚为48～190m,为油页岩矿层。计军屯组之下的古城子组及古城子统,岩性由煤层夹黑色页岩、炭质页岩、泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩组成;下白垩统由泥岩、页岩组成,之上的西露天组、耿家街组,岩性为页岩、泥岩。这些地层可认为是油...
阿希矿区火山岩
答：(一)火山岩基本特点 吐拉苏断陷火山盆地的盖层为下石炭统大哈拉军山组陆相中性、中酸性火山岩、火山碎屑岩。根据漆树基等(1994)和毋瑞身等(1995)研究,大哈拉军山组火山旋回的厚度约为1500m,自下而上分为5 个岩性段,即石英霏细斑岩段:主要由酸性火山岩和火山碎屑岩组成,该类火山岩规模不大,范围较小,主要分布...
与成矿有关的岩体特征
答：（5）围岩蚀变 岩体的围岩蚀变十分发育，主要为矽卡岩化、钾化、硅化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化，尤其是矽卡岩化最为发育，围岩常有宽几十米至几百米的矽卡岩化带和大理岩化带，同时伴有黄铁矿化和黄铜矿化。（6）岩性变化 岩体的岩性变化较大，常呈杂岩体，反映了岩浆多次活动的特点，...
影像岩石-地层单元特征
答：岩性为:中—厚层状大理岩、亮晶砂屑灰岩。TM影像图上呈浅红褐色,夹杂灰褐色,发育斑状色调,条块状纹理发育,显示岩层产状较为平缓。与相邻地层界线较为清楚,主要为断层接触,影像特征显示第四系沉积物不整合覆盖于地层之上。 图6-9 中新统唢呐湖组(N1s)及其与下伏地层不整合界线影像 图6-10 车道山—带下古生界...
近水平顺层剪切流动变形的构造要素组合
答：多数条带或脉体与围岩的岩性层是平行一致,所以这些条带也称为顺层条带。如果条带是沿着局部剪切面贯入的,就与岩性层呈一定角度斜交。 条带之间的基质中,片状、柱状矿物强烈定向形成强变形叶理,叶理密集平直,在宏观上显示出明显流动变形特点。在微观上,麻粒岩和钙硅酸盐岩中的紫苏辉石、透辉石强烈定向拉长形成...
深层水现代化学的主要特点及其形成的概述
答：(1)深层水含盐量(TDS)的大小与其赋存的围岩岩性组合特征及其含盐度存在一定的相关性，在盐类沉积层深层水中尤为显著。但在通常情况下，深层水TDS(宏量组分含量和离子比值等)或增高或降低，出现背离和超越这种相关性的地球化学现象和事件众多，甚至具有普遍性。(2)海相沉积层深层水TDS通常比陆相相同岩性...
(四)沉积岩中的层状铜矿床——山西省垣曲县胡家峪铜矿
答：胡篦型矿床主成矿阶段形成于深水盆地的沉积环境,并受古陆边缘带内次级张性构造盆地控制,矿床的形成与海底盆地的高温热卤水热液沉积有关,与岩浆热液关系较小,不与火山活动伴生,矿体的产出严格受地层岩性控制,矿床形成后受变质影响;容矿主岩为喷流岩,矿体与喷流岩呈似层状与围岩整合接触,具有明显的同沉积特点,表明成...
福建龙岩马坑铁矿床
答：本区铁、多金属矿床的产出,受地层和围岩岩性控制十分明显,集中赋存在两套碳酸盐岩建造,即黄龙组—栖霞组厚层灰岩与白云质灰岩,和大隆组(P2d)—溪口组(T1x)粉砂岩夹灰岩,而以前者为主。在其他厚层碎屑岩中,还未发现铁矿。这说明,碳酸盐岩围岩或钙质地层的存在,是矽卡岩矿床不可缺少的条件之一。 3.侵入岩...
