（一）沁水盆地地质构造特征 中国沁水盆地南部
沁水盆地是华北古生代克拉通盆地经期后改造变形在山西隆起背景上形成的沉积构造盆地。石炭、二叠系发育有含煤岩系，形成石炭、二叠纪含煤盆地。
华北陆块结晶基底为太古宇—古元古界深变质及浅变质岩系，中元古代至震旦纪前拗裂槽发育，形成滨海、浅海相碎屑岩、碳酸盐岩沉积建造。震旦纪至古生代是陆缘发展阶段，亦是克拉通盆地形成和发展的时期。震旦纪呈现非均衡性升降，陆块第一次大部隆升为陆，陆块东部为正常海相沉积，南部及西部为冰碛岩沉积。早古生代陆块处于构造稳定阶段，寒武系平行不整合于震旦系之上，陆块整体下沉为浅海陆棚沉积，局部出现差异升降，晚奥陶世除西部贺兰山外华北陆块大部在中奥陶世末第二次隆升为陆，整个陆块缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统沉积。震旦纪至早古生代为海相碳酸盐岩、碎屑岩沉积，形成早期克拉通盆地。具有广泛造陆性质的加里东运动，使华北陆块整体隆升剥蚀夷平，亦为晚古生代华北含煤盆地的形成准备了古构造、古地理条件。石炭纪构造环境稳定，上石炭统超伏于下古生界地层之上，形成了滨海—浅海相、海陆交替相含煤沉积。华力西期末至印支晚期，华北板块与南、北相邻板块对接，华北陆块第三次抬升为陆，普遍接受了陆源碎屑沉积，从此结束了华北克拉通盆地发育历史。
早、中三叠世，贺兰山以东的整个华北陆块，呈现为北高南低的丘陵山地地貌，三叠系与二叠系为平行不整合或连续沉积，沉积了陆内河流湖泊相砂泥岩，沉积岩层自北而南增厚。晚三叠世，太行山断裂带以东的陆块相对抬升遭受剥蚀，太行山断裂以西及西南部沉积了内陆河湖相砂泥岩。燕山运动是一次强烈的陆内造山运动，来自库拉-太平洋板块对亚洲大陆的推挤，左旋扭压应力形成一系列北北东向断裂带，华北陆块的郯庐断裂带、太行山断裂带将陆块分割为几个块体，自东而西为胶辽隆起带、华北沉降带、山西隆起带、鄂尔多斯沉降带、阿拉善隆起地块。太行山断裂以西的鄂尔多斯盆地及山西隆起带在早、中侏罗世继续沉积了陆相河湖砂泥岩，由于盆地东部抬升沉降中心移至西部，太行山断裂以东形成一系列断陷盆地，并发育了大规模的火山喷发岩和中酸性侵入岩。三叠纪晚期开始抬升的山西隆起，在挤压应力作用下周缘的前三叠纪沉积岩层隆升翘起遭受剥蚀，中部拗折下陷，核部保留了三叠系沉积地层，经变形改造石炭系地层形成圈闭，形成大型复式向斜，构成沁水沉积构造盆地，在其北部同时形成大同、宁武—静乐等小型构造盆地。在喜马拉雅期，受滨太平洋构造域的影响，断块活动仍然剧烈，燕山期初具雏形的下辽河、渤海、华北坳陷，在新生代形成大型坳陷盆地，北北东向的汾渭地堑从沁水盆地西翼切过叠置其上。
沁水盆地位于山西隆起南部，盆地似椭圆形，长轴沿北北东方向延伸，南北长300 km，东西宽150 km，面积4.2×104 km2。沁水盆地为一北北东向复式向斜，两翼不完全对称，西翼较陡10°～20°，东翼较缓10°左右，复向斜轴线位于榆社—沁县—沁水一线，构造较为简单，断裂不甚发育，东西两侧似对称状，南北两端翘起呈箕状斜坡，边侧下古生界出露区为倾角较大的向盆内倾向的单斜，外围较陡向盆内逐变平缓，褶皱比较发育，褶曲幅度不大，面积较小。盆地西部、西北部被汾渭新生代地堑所叠置，中部双头—襄垣断裂呈北东东向横切盆地中南部。
沁水盆地地层分布具有典型复式向斜特征，边缘出露老地层，盆内出露新地层，下古生界地层在盆地四周出露地表，向盆地内部依次出露上古生界、中生界地层，盆地中部大面积出露三叠系地层，侏罗系地层仅在太谷一带出露。石炭系上统下部本溪组为黑、灰黑色铝质泥岩、粉砂岩、细砂岩夹薄层煤及灰岩，底部铝质岩、铝质泥岩，厚0～75m，北、中部厚，南部薄。上统上部太原组为灰、灰白色砂岩，灰、灰黑色粉砂岩，砂质泥岩、泥岩夹煤层及石灰岩，含1～4层煤，底部为晋祠砂岩，厚61～150 m，南厚北薄，下部煤层发育。二叠系下统山西组为灰、灰白色长石石英砂岩、石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩夹煤层，中下部含煤2～7层，底部为北岔沟砂岩，厚50～90 m，北厚南薄。下统下石盒子组为黄绿、黄紫色页岩、砂质页岩夹黄绿色中细长石、石英砂岩及煤线，底部为骆驼脖子砂岩，厚93～194 m。二叠系上统上石盒子组、石千峰组，厚326～644 m及66～186 m，为黄、黄绿、紫红杂色长石、石英砂岩及少量泥灰岩、泥质灰岩、燧石层。三叠系下统刘家沟组、和尚沟组为灰白、灰绿色石英、长石砂岩，灰紫、紫红色砂岩、粉砂岩、砂质页岩及砾岩，厚505～912 m。中统二马营组、纸坊组为白、黄绿色砂岩、杂色砂岩、紫色砂质泥岩、泥岩，厚799～1134 m。上统延长组为灰黄、黄绿色砂岩夹杂色泥岩，厚38～123 m。侏罗系仅见中统，下部云岗组为杂色砂岩与紫色砂质泥岩、泥岩互层，厚0～750 m，与下伏延长组假整合。上部天池河组为紫色砂岩夹砂质泥岩，厚0～500 m，与上覆上第三系不整合。
沁水盆地含煤岩系沉积环境包括浅海沉积体系、三角洲沉积体系、滨海潮坪沉积体系。太原期沉积环境为浅海沉积体系，包括海湾潟湖、滨海潮坪泥岩、砂岩、泥灰岩沉积，半封闭海湾碳酸盐岩沉积，三角洲水下砂、泥岩和远砂坝沉积，全区发育有泥炭沼泽沉积。山西期沉积环境为有利聚煤的河流、三角洲沉积体系，包括三角洲平原沉积，分流河道、堤岸、决口扇及泛滥盆地沉积，下三角洲平原沉积，水上、水下型分流河道、分流间湾及潟湖海湾沉积，全区发育有泥炭沼泽沉积。
本溪期末开始浅海碳酸盐岩沉积后，海水向北退出，太原早期海侵自下而上形成潮坪砂坝（晋祠砂岩）—潟湖—局限海碳酸盐岩（吴家峪灰岩）—淡化潟湖—沼泽、泥炭沼泽沉积组合。吴家峪灰岩沉积之后，华北陆块由南升北降转为北升南降，出现相对平静时期和准平原化，全区沉积了15煤可采煤层，局部受潮汐和洪水期河流决口扇短期影响煤层分叉，聚煤中心位于阳泉一带。太原期后期，15煤沉积后海水自南、东南和西北方向侵入，结束了聚煤沉积，形成浅海碳酸盐岩—潮坪泥岩—沼泽、泥炭沼泽沉积，间夹潮坪砂坝、三角洲分流河道、间湾沉积。此期海侵规模大，北岸线可达大同一带。海水退出后出现滨海泥坪，海水淡化后开始了沼泽、泥炭沼泽沉积。在泥炭沼泽沉积后又发生了一次规模最大的海侵，沉积了厚度较大的斜道灰岩，形成浅海碳酸盐岩—浅海泥岩—滨海泥坪—沼泽、泥炭沼泽沉积，其中间夹有潮坪薄层砂体、三角洲前缘砂体或砂坝沉积。在泥炭沼泽之后又开始正常浅海沉积，形成灰岩、泥灰岩、泥岩—潟湖海湾泥岩沉积组合。太原期末无聚煤沉积，东大窑灰岩亦较薄，海相泥岩沉积后即是滨海砂岩（北岔沟砂岩）沉积，沉积组合比较稳定。
山西早期承袭了太原期末滨海潮坪和潟湖沉积环境，逐渐递变为三角洲、湖泊、河流沉积体系。在横向上自北而南由上三角洲平原过渡到下三角洲平原，晋东南一带为潟湖海湾沉积。山西早期为滨海潮坪砂体沉积，间夹两层泥岩，向上为滨海湖泊沉积，后期海水淡化，形成沼泽、泥炭沼泽沉积。山西中期泥炭沼泽沉积后，形成潟湖海湾泥岩或灰岩，海水淡化后演变为沼泽和泥炭沼泽沉积，形成发育稳定的3煤层。山西晚期底部为潟湖、滨海湖泊沉积—三角洲分流河道、分流间湾、洪泛盆地沉积。建设型三角洲使砂体南进，形成范围局限的泥炭沼泽沉积，煤层结构复杂，厚度变化大，末期形成湖相泥岩沉积。山西组沉积岩相上部较下部变化大，总体较太原组沉积岩相变化大。
沁水盆地太原组15煤和山西组3煤是盆地内发育稳定的主采煤层，煤层厚度大，发育在高位体系域充填后期，是在海侵体系域垂向间隔较长时间形成的，最后被海侵体系域所覆盖，当海侵体系域出现频繁时煤层变薄。在横向上，富煤带多出现在海侵体系域上倾方向的三角洲体系或河流体系中。太原期主煤层发育在滨海三角洲平原区，南部为浅海碳酸盐岩沉积，煤层厚度北厚南薄，由北向南变薄，北部发育好，南部较差。盆地北部为高位体系域充填区，有利于煤层堆积，盆地南部为海侵体系域，不利于聚煤。山西期聚煤作用北部差而南部较好，当时三角洲已推移至晋南一带，三角洲南侧为海侵体系域沉积，煤层发育最好部位是三角洲北侧，而在盆地北部处于快速堆积河流沉积体系，泥炭沼泽沉积时间短暂不利于成煤，盆地东北部阳泉含煤较差。
沁水盆地含煤地层为太原组和山西组，含煤6～11层，单层厚度大于0.5 m，分布稳定的煤层为太原组8、9、15煤层，累厚3～10 m，盆地北部、东部最厚，累厚大于7 m，中部、南部厚5 m左右。山西组为2、3煤层，厚2～6 m，盆地东南部、北部厚度较大，厚4～6 m。其中太原组15煤和山西组3煤为分布稳定单层厚度最大的可采煤层。太原组15煤分布在阳泉、潞安、晋城、阳城一带，西山称为8煤，霍西、汾西称为10煤。山西组3煤分布在盆地东部，西部称为2煤。
沁水盆地含煤地层埋深沿向斜边缘向盆地中部增大，石炭系底面埋深0～5000 m，其中西北部晋中断陷煤层埋深最大达2000～5000 m，向斜轴部沁县一带煤层埋深2000～3000 m，埋深小于1000 m的地区分布于盆地边部，面积达14750 km2，占总含煤面积的52%。煤层埋深1000～2000 m含煤环带面积9950 km2，占总含煤面积35%，盆地中南部、东北部分布面积较大。
参见《中国煤层气盆地图集》“沁水盆地地质图”、“沁水盆地煤层气勘探程度图”、“沁水盆地晚石炭世本溪期岩相古地理图”、“沁水盆地晚石炭世太原期岩相古地理图”、“沁水盆地早二叠世山西期岩相古地理图”、“沁水盆地早二叠世下石盒子期岩相古地理图”、“沁水盆地晚二叠世上石盒子期岩相古地理图”、“沁水盆地石炭、二叠系煤层厚度图”、“沁水盆地太原组煤层厚度及煤岩变质程度图”、“沁水盆地山西组煤层厚度及煤岩变质程度图”、“沁水盆地煤系水文地质图”。
沁水盆地~
沁水盆地是当今我国煤层气勘探开发程度最高的盆地，含煤地层主要是上石炭统太原组和下二叠统山西组；煤层厚度大、分布稳定，热演化程度高，生气量大；煤储层割理发育，构造线交汇部位裂隙发育，煤层气产出条件好；煤层上覆有效厚度较大，水动力条件好，煤层气保存条件有利；盆地煤层气地质资源量为39 500.42×108m3，可采资源量为11 216.22×108m3,Ⅰ类和Ⅱ类资源分别为盆地地质资源量的近50%。
（一）概况
沁水盆地位于山西省东南部，北纬约35°～38°，东经约112°00′～113°50′，总体呈长轴沿北北东向延伸的椭圆状，其东西宽约120km，南北长约330km，总面积约3万多平方公里。盆地周边为太行、王屋山、中条山及太岳山等山脉，海拔高程多在700 m以上，地形起伏较大，多为切割显著的黄土地貌。
沁水盆地是当今我国煤层气勘探开发程度最高的盆地，自20世纪90年代开始，有中国煤田地质总局、中美合资晋丹能源研究开发公司、中联公司、中国石油、亚美大陆煤炭公司等多家单位先后在此进行煤层气勘探试验，到目前为止，共完成各类煤层气井350余口，取得了重大的勘探成果。纵观沁水盆地的煤层气勘探历史，可将其划分为两个阶段，即勘探评价先导性试验阶段和开发利用试验阶段。
（二）煤层、煤岩和煤质特征
1.煤层特征
沁水盆地晚古生代受华北地台聚煤坳陷盆地沉降控制，沉积演化过程中，在太原期、山西期发生了多次聚煤过程，为煤层气的生成和储集奠定了较为雄厚的物质基础。沁水盆地含煤地层主要是上石炭统太原组和下二叠统山西组。本溪组和下石盒子组均只含薄煤层或煤线，无煤层气评价意义。
太原组以K1砂岩为底，K7砂岩之底为其上界，总体上呈北厚南薄的特点。含煤4～14层，由下至上计有16号、15号、13号、12号、11号、10号、9号、8号、7号及6号煤层。下部15号煤厚度大，横向稳定，是区内的最主要的煤层之一。全组煤层厚0.4～19.4m，平均6.36m。
山西组以K7灰岩与太原组分界，上界为K8砂岩之底。厚度变化趋势为北厚南薄。含煤2～7层，由下至上有5号、4号、3号、2号及1号煤层，3号为主煤层。本组煤层总厚0.25～11.51m，平均4.94m。
2.煤岩煤质特征
沁水盆地的宏观煤岩类型划分为四类：光亮型、半亮型、半暗型和暗淡型，其中山西组煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主，太原组煤层以半亮和光亮型为主。在横向上山西组和太原组主要煤层由北向南光亮型、半光亮型煤含量增高，半暗淡型煤含量逐渐降低。
沁水盆地山西组镜质组含量在45%～70%之间，惰质组含量20%～36%；太原组镜质组含量在65%～80%之间，惰质组含量16%～30%。山西组煤层挥发分在7.03%～38.92%之间（个别地区较高），平均为17.23%；太原组各主要煤层的挥发分一般在8.98%～21.39%之间，平均值为14.36%。太原组煤的灰分在4.8～25.49%，平均为13.26%，而以霍县、沁源等地最高，西山煤田15JHJ煤最低。山西组煤的灰分一般在2.6%～24.15%，平均11.11%，略低于太原组，灰分总的变化趋势是西高东低。
沁水盆地的煤种比较齐全，从气煤到无烟煤都有，但以变质烟煤和无烟煤为主，是华北石炭—二叠系高变质煤的重要地区，无烟煤储量最多，分布面积最大。从整个盆地煤种平面分布来看，西部以焦煤和气煤为主，东部以瘦煤和贫煤为主，北部以瘦煤、贫煤和无烟煤为主，而南部基本上为无烟煤。
（三）含气性特征
沁水盆地山西组和太原组煤层的含气量总体变化特征是，从盆地周边向盆地内部含气量逐渐增高，由盆地边缘的6m3/t左右逐渐增高到盆地轴部26～30m3/t，反映高煤级背景下，含气量随上覆有效地层厚度增加而提高（图6-10、图6-11、图6-12）。煤变质程度对含气性的控制作用也很明显，煤级越高含气量越高，如屯留井田、寿阳矿区韩庄井田和阳城矿区，前两个地区分别为瘦煤（Rom axl.73%）和贫煤（Rom ax1.8%～2.4%），阳城矿区为无烟煤（Romax4.1%），在煤层上覆有效地层厚度相同，均为500m的条件下，最高含气量前两个地区为16.5～17m3/t，阳城矿区为38m3/t。
图6-10 寿阳矿区韩庄井田上覆有效厚度与含气量关系图
图6-11 潞安矿区屯留井田山西组3号煤上覆有效厚度与含气量关系图
图6-12 晋城潘庄井田煤层上覆有效厚度与含气量关系图
（四）煤层气成藏条件
1.煤层厚度大、分布稳定，热演化程度高，生气量大，含气量高
煤层总厚度大多在5m 以上，区内煤层气勘探主要目的层石炭—二叠系山西组3号和太原组9号煤厚度稳定，在盆地内分布广。沁水盆地煤的变质程度普遍较高，Ro值一般在1.5%～4.5%之间，煤阶主要为无烟煤Ⅲ号、贫煤和瘦煤。据热模拟实验结果，煤由褐煤热演化至瘦煤阶段时，产气量已经达到14m3/t，至无烟煤Ⅲ号时，产气率已达280m3/t，已远远超出煤层自身的吸附能力。
2.煤储层割理发育，构造线交汇部位裂隙发育，煤层气产出条件有利
盆地内煤层普遍发育两组割理，3号煤面割理走向在N15°～66°E之间，端割理走向N5°～84°W 之间；15号煤面割理走向在N20°～30°E之间，端割理走向N3b～88bW之间；割理密度：3号煤介于173～604条/m 之间，区域分布规律是由北往南割理变发育；15号煤介于530～580条/m 之间，盆地范围内割理密集，分布较均匀。
煤层渗透性还与构造裂隙发育程度有关，在盆地范围内发育三组构造线，即北北东向、近南北和北东东向，它们代表着不同时期的构造运动。在不同期次构造线的交汇部位，形成了裂缝发育带，大大改善了煤储层的渗透性。
在煤层割理和构造裂隙发育区，煤层渗透性得到很大程度的改善，形成高渗区，有利于煤层气产出。在盆地南部潘庄井田，煤层试井渗透率为1.53m D，局部地区高达3～5mD。
3.煤层上覆有效厚度较大，水动力条件好，煤层气保存条件有利
由于燕山和喜山期的构造运动未使区内发生强烈构造变形，风化剥蚀作用并不强烈，在盆地周边和盆地中心仍保留了较厚的煤层上覆有效厚度，特别是樊庄区块，3号煤直接泥岩盖层厚度达50余米，因此现今的含气量仍然较高。
根据钻孔抽水试验数据，沁水煤田不同层段水文地质情况存在较大差别。由各主要含水层计算的静水压力梯度看出：煤系含水层静水压力梯度为0.21～0.62MPa/hm，平均为0.35～0.48MPa/hm；上石盒子组含水层静水压力梯度平均为0.62MPa/hm，第四系松散含水层的静水压力梯度平均为0.82MPa/hm。这些不同的数据表明，盆地各含水层之间没有形成明显的水力联系，煤系为一个近似独立封闭的水文系统，对煤层气的保存有利（表6-12）。
表6-12 沁水盆地含水层压力统计表（张培河，2002）
（五）煤层气资源量
沁水盆地风化带至煤层埋深2 000m以浅区煤层气地质资源量为39 500.42×108m3，资源丰度为1.46×108m3/km2，可采资源量为11 216.22×108m3。其中上石炭统太原组和下二叠统山西组煤层气地质资源量分别为23 397.99×108m3、16 102.43×108m3，占地质资源总量的59.23%和40.77%。
按区带统计，沁水、霍西和西山含气区带煤层气地质资源量分别为36 171.39×108m3、2 535.30×108m3和793.73×108m3，占地质资源总量的91.57%、6.42%和2.01%；沁水、霍西和西山含气区带煤层气可采资源量分别为9 677.54×108m3、1 042.59×108m3和496.10×108m3，占可采资源总量的86.28%、9.30%和4.42%。
按深度统计，煤层埋深1 000m以浅、1 000～1 500m和1 500～2 000m区，煤层气地质资源量分别为20 808.87×108m3、9 950.51×108m3和8 741.04×108m3，占地质资源总量的52.68%、25.19%和22.13%；埋深1 000m以浅与1 000～1 500m煤层气可采资源量分别为6 219.14×108m3、4 997.08×108m3，占可采资源总量的55.45%与44.55%。
该含气盆地群Ⅰ类资源量为18 467.38×108m3，占地质资源总量的46.75%；Ⅱ类资源量为20 503.22×108m3，占地质资源总量的51.91%；Ⅲ类资源量为529.81×108m3，占地质资源总量的1.34%（表6-13、表6-14）。
表6-13 沁水盆地煤层气资源量计算汇总表
表6-14 沁水盆地各含气区带煤层气资源类别表
沁水盆地南部煤变质程度高，煤层主要为高煤阶无烟煤，Ro在2.2%～4.0%之间，煤层气主要为热成因，为典型的高煤阶煤层气藏。
(一)地层
沁水盆地地层展布具有向斜盆地的典型特征，盆地边缘出露地层老，盆内出露较新地层。沁水盆地南部地区地层由老至新包括下古生界奥陶系中统峰峰组(O2f)、上古生界石炭系中统本溪组(C2b)、上石炭统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、中统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)、中生界三叠系(T)、新生界新近系和古近系(N)、第四系(Q)(图4－39)。其中煤层气勘探主要目的层山西组、太原组在本地区广泛分布，保存完整。
图4－39沁水盆地南部地层综合柱状图
太原组为一套海陆交互相沉积，地层厚度59～125m，平均70m左右，岩性为中－细粒砂岩、粉砂岩与泥岩、灰岩和煤互层，其中浅海相石灰岩全区稳定分布，并含有丰富的类，珊瑚、腕足类化石，是地层对比的主要标志层。
山西组为发育于陆表海沉积背景之上的三角洲沉积，一般以三角洲河口砂坝、支流间湾开始过渡到三角洲平原相，地层厚度8～90m，平均50m左右，岩性为灰色、深灰色砂岩、粉砂岩为主夹泥岩、粉砂质泥岩和煤层。其中底界K7砂岩分布稳定，特征明显，是地层对比的主要标志层。
山西组、太原组含煤层段共发育煤层8～16层，其中山西组3#煤、太原组15#煤单层厚度大、分布稳定，是煤层气勘探的主要目的层。
(二)含煤岩系沉积环境及古地理
根据沉积特点，沁水盆地南部主要成煤时期的沉积环境类型为一套陆表海碳酸盐岩台地沉积体系及陆表海浅水三角洲沉积体系。
1.碳酸盐岩台地体系
主要分布于本溪组和太原组，包括开阔台地相及局限台地相两种。本区K1—K5灰岩多属开阔台地相沉积，开阔台地相海水流通性较好，岩石类型主要为生物碎屑泥晶灰岩(刘焕杰，1998)，泥晶生物碎屑灰岩。局限台地相位于开阔台地相靠陆一方，主要为泥晶灰岩，生物碎屑泥晶灰岩及泥灰岩，附城灰岩以及山垢灰岩多属局限台地相沉积。
2.陆表海浅水三角洲体系
主要发育在本区山西组含煤岩系中。由于陆表海海底地形平坦，坡度小、水浅，以河流作用为主的浅水三角洲的整体形状常呈朵叶状(刘焕杰，1998)。垂向上，三角洲平原相占优势，其中分流河道相又占主要地位，三角洲前缘相及前三角洲相不发育。泥炭沼泽相是三角洲平原上的成煤环境、聚煤条件较好，煤层分布连续但厚度变化较大，也常因分流河道冲刷面变薄或尖灭。
(三)构造特征
沁水盆地为NNE向复向斜构造，介于太行和吕梁隆起带之间，构造相对比较简单，断层不甚发育。总体来看，西部以中生代褶皱和新生代正断层相叠加为特征(曹代勇，1996)，东北部和南部以中生代东西向、北东向褶皱为主，盆地中部NNE—NE向褶皱发育为主。
本区位于沁水复向斜盆地南部，东临太行山隆起，西临霍山凸起，南为中条山隆起，北部以北纬线36°为界连接沁水盆地腹部，面积约3260km2，是以石炭系—二叠系含煤沉积为主的富煤区，煤层埋藏深度大多小于1500m，煤层煤质好、生气量大、含气饱和度高、煤层气资源丰富，是煤层气勘探有利地区。
区域总体构造形态为一完整的马蹄形斜坡带，地层宽阔平缓，地层倾角平均只有4°左右，断层不发育(图4－40)，仅南部有一组北东—东西向正断层组成的弧形断裂带。区内低缓平行褶皱普遍发育，展布方向以北北东向和近南北向为主，褶皱的面积和幅度都很小，背斜幅度一般小于50m，面积小于5km2，延伸长度多在数百至上千米之间，呈典型的长轴线型褶皱，这一构造特征有利于煤层气的吸附保存。
图4－40沁南地区晋试6井－2101孔构造剖面图
(四)煤储层物性
研究表明潘庄－樊庄地区煤的变质成因以区域热变质为主(王红岩，2005)。在潘庄－樊庄地区，煤层变质程度普遍较高，煤阶达到贫煤和Ⅲ号无烟煤，Ro介于1.9%～5.25%之间。由于煤层是以区域热变质作用为主，在高温和相对低压环境下，煤层孔隙和裂隙仍较发育，孔隙度可达2.98%～7.69%(表4－15)，孔隙以微孔和过渡孔为主。
表4－15潘庄－樊庄地区煤层孔隙参数分布表(Ⅲ号无烟煤)
(据陈振宏，2007)
这一孔隙特征导致煤的孔表面积大，吸附能力强，煤层孔隙具有一定的连通性。煤样鉴定结果表明，潘庄一樊庄地区煤岩宏观类型为亮煤、半亮煤，显微组分以镜质组为主，煤层割理发育，密度可达条，裂隙充填不明显，改善了孔隙的连通性。
沁水盆地在石炭－二叠系地层沉积以后，经受了燕山早期、燕山中期、燕山晚期－喜马拉雅期三期不同方向的构造作用，导致煤层裂缝发育。在潘庄、樊庄一带，发育有4组裂缝，其方位为NE30°～40°、NE65°～85°、NW20°～50°、NW60°～85°其中NE65°～85°、NW20°～50°方位裂缝最为发育(陈振宏，2007)。
(五)煤层气保存条件
1.盖层
沁南地区3#煤顶板主要为泥岩、粉砂质泥岩，局部为中细砂岩，底板以粉砂质泥岩为主，其次为粉细砂岩，顶板泥岩厚度一般都超过5m以上，东部樊庄—潘庄区块顶板泥岩厚达24～55m，泥岩裂隙不发育，封盖能力较强。
15#煤顶板为区域上分布稳定的浅海相灰岩(K2灰岩)，由于裂隙发育程度不同，封盖能力差异较大，以寺头－后城腰断层为界，东部樊庄－潘庄区块灰岩裂隙不发育，封盖性能好，西部裂隙较发育，封盖能力差，断裂带内及其附近灰岩裂隙十分发育，为透气层。
根据3#、15#煤盖层类型及分布情况，同时考虑构造形态、裂隙分布等情况分析，认为寺头－后城腰断裂带以东，盖层的封盖性能好，其中15#煤优于3#煤，断裂带以西，盖层的封盖性较差，3#煤封盖条件优于15#煤(陈振宏，2007)。
2.水文地质条件
沁南地区东西南3个方向都是隆起区，石炭纪－二叠纪地层出露地表，接受地表水和大气降水，在地层下倾方向形成承压水区，有利于形成承压水封闭的煤层气藏，又因为石炭系－二叠系含水层为致密砂岩和煤层，渗透性很低，含水性和水的可流动性都很弱(陈振宏，2007)，避免了水流动对煤层的冲刷，也有利于煤层气的保存。
(六)煤层气资源分布特点
1.煤层展布规律
(1)煤层埋藏深度:总体上看，沁水盆地煤层向盆地中央埋藏深度逐渐增大，沁水向斜轴部地区煤层埋藏深度超过2000m。埋深2000m以浅地区约占盆地总面积的四分之三，煤层埋深梯度变化在盆地周边大，向深部逐渐变小西部大，东部小。
沁南地区煤层埋藏深度总体变化是北深南浅，中部深东西浅。3#煤层最大埋深1000m，潘庄区块、沁水区块煤层埋深相对较浅，一般200～500m，樊庄区块、郑庄区块埋藏深度中等，变化于500～800m之间，后腰断层与寺头断层之间埋藏较深，局部可达1000m;15#煤层埋深总体变化趋势与3#煤层相似，平均埋深比3#煤层深100m左右。晋城大部分地区煤层埋深在200～1000m之间，这一深度范围适合煤层气的勘探。
(2)山西组主煤层厚度分布特征:山西组3#煤层厚度变化于0.7～7.25m，平均3.25m。总体趋势为东厚西薄，东部潘庄区块、樊庄区块及中部郑庄区块厚度较大，一般5～7m，西部沁水县城南厚度也较大，可达3～5m，西南地区煤层厚度最小。3#煤层横向基本连续，有时冲刷变薄，局部出现尖灭现象，煤层结构相对稳定，无明显分岔现象。
(3)太原组主煤层厚度分布特征:太原组主煤层厚度变化于0～8m间。其平面展布规律与山西组主煤层变化呈现出相反的趋势，总体表现为北厚南薄。在西山地区煤层厚度一般在2～4m，阳泉区2～6.75m，汾西区3.1m，霍州区2m左右，潞安区1～2m，长子区3～4m，晋城—阳城区3m左右，在翼城一带一般小于1m。从上述煤厚变化情况看，区内尚有东厚西薄的趋势。
2.煤层含气量分布特征
沁南地区煤层含气量主要受埋藏深度控制，其平面分布特征与煤层埋藏深度变化相关，表现为自盆地周边煤层露头线向盆地腹地，煤层含气量增大(图4－41)。
图4－41沁南地区3#煤层含气量等值线图
潘庄区块:3#煤含气量最大值27.64m3/t，，最小6m3/t，平均15m3/t。中部含气量高，含气量在14～27.6m3/t之间;15#煤含气量最大值35m3/t，最小值9m3/t，平均18m3/t。本区中部为高值区，含气量在12～35m3/t之间。
樊庄区块:3#煤含气量最大值23m3/t，最小8m3/t，平均15m3/t，总体呈南高北低趋势。南部存在一较大范围的高值区，含气量在12～23m3/t之间;15#煤含气量最大值16m3/t，最小值7m3/t，平均13m3/t，分布特点是北高南低，中部高东西低。
(七)煤层气资源量
沁南地区煤层气风化带埋深约为200～300m左右，初步确定有利于煤层气勘探的煤层埋深为300～1500m，在这一深度范围内，含煤面积为1696km2，煤炭资源量348×108t，煤层含气量以13m3/t平均值计算，得出沁南地区煤层气资源量为4500×108m3。截至2006年年底，中国石油和中联煤层气公司在该地区的累计探明储量达1130×108m3。
沁水盆地南部煤体变形特征及成因
答：通过大量野外观测、结合室内扫描电镜、光学显微镜及原子力显微镜探测,研究了沁水盆地南部煤层气藏储层变形特征及空间展布,探讨了构造形迹、煤体变形程度与岩体结构之间的内在关系,并揭示了其成因。研究结果认为,沁南地区煤体宏观变形以脆性变形为主,割理大部分被方解石充填,对储层渗透性贡献不大;煤岩体变形取决于岩体...
盆地结构特征
答：2.双断型凹陷（洼槽）结构特征 双断型凹陷两侧均以同生正断层为界，沉积上沿湖盆两岸主要分布有水下扇群，中央为湖区，相带清晰。一般为不对称式的双断型凹陷，如海拉尔盆地呼伦湖凹陷等。双断型凹陷又分为双断地堑式和双断地垒式凹陷（图1-3）。（1）双断地堑式凹陷（洼槽）：即两侧边界均为...
(一)盆地类型及特征
答：1.走滑拉张盆地 走滑拉张盆地是在走滑和拉张共同作用下形成的盆地，它具有张性盆地特征和走滑盆地特征，控盆边界断裂以正断层为主，并显示强烈的走滑运动特征。它可以发育在多种板块构造背景中，包括转换、离散与汇聚板块边缘、远离强烈变形区域的板块内部等。走滑拉张盆地几何形态一般呈狭长的带状，其长轴...
盆地地质结构及其演化
答：(二)盆地环境的演变 在地质历史时期,地质环境的变化是以地壳的运动和古气候变化为主导因素的。构造运动与气候变化应是地质环境演化的主要驱动力(张宗祜,2001)。根据盆地沉积特征及燕山运动以来构造运动的发展和古气候的变化,大同盆地分为以下几个发展阶段。见表2-8。 表2-8 大同盆地演化阶段和古气候演变 1.湖泊...
(一)盆地类型及特征
答：构造特征:发育铲式正断层和刺穿构造。 其他特征:具有热流值高达90～180mW/m的高热流。 红海盆地是典型的陆间裂谷盆地,其特点是在盆地演化的各个阶段均有火山岩发育,在渐新世拱起阶段的河流、湖泊相沉积中伴有碱性玄武岩;早中新世-中中新世裂谷期受堑-垒构造加强的影响,以底部砂岩为代表的广泛海侵后,发育了一套2～...
沁水盆地南部煤层气开发示范工程潘河先导性试验项目的进展和启示_百度...
答：本文主要对潘河项目第一期第一阶段40口井的工程进行简要的技术总结,包括地质和储层特征、井网部署、钻井、压裂技术、排采生产、地面建设工程,交流经验,以飨读者。 1 地质和储层特征 潘河项目位于沁水盆地南部潘庄区块。本区地质构造简单,地层平缓,倾角5°～15°。次级背向斜发育,呈近南北向展布。区内发育郑庄背...
石炭系—三叠系
答：根据上述思路,在已有工作的基础上(汪曾荫,1996),建立了渤海湾盆地石炭系—二叠系地层系统(图1-3-40)。 石炭系—二叠系沉积后的晚海西构造运动,使部分地区抬升剥蚀,产生平行不整合,但多数地区与三叠系呈连续沉积关系,所以本项目将下中三叠统与石炭系—二叠系划归同一构造层研究。 (一)岩石地层特征 岩石地层单位不...
(三)中国含煤盆地(原型)分类
答：在研究沉积盆地过程中,不同构造地质学派研究盆地特征时都试图深入探讨盆地的成因机理,并对沉积盆地进行分类。板块构造学从地球动力学角度对沉积盆地分类,一般都按沉积盆地所处的离散、会聚和转换(走滑)构造背景将盆地分为三大类。含煤盆地或含油气盆地都是含有机矿藏的特定类型沉积盆地,其形成时代均是显生宙以近,含煤...
含煤盆地构造类型
答：据此方案划分的我国主要含煤盆地（群）见表3-4。由上述不同构造类型含煤盆地的煤层气地质意义不难看出，稳定型与弱改造型叠合的盆地，对煤层气形成、保存和开发最为有利，而活动型与强改造型叠合的盆地，基本上不存在煤层气开发前景。表3-4 煤盆地构造类型特征表（张新民等，2002）
郑庄区块煤层气富集主控地质因素及开发前景分析
答：本文从沉积环境、水文地质条件及地质构造三个方面,对沁水盆地南部郑庄区块山西组 3#和太原组 15#煤层气富集规律进行了分析。结果表明: ( 1) 区块内 3#煤层顶板以厚层泥岩为主,15#煤层顶板为一大套碳酸盐岩沉积,两类顶板封盖性好,有利于煤层气保存; ( 2) 区块位于滞水洼地附近,水力封闭作用有利于煤层气富集;...
