2024年5月15日发(作者：仇涵阳)
沁水盆地东南缘二叠系上石盒子组地层特征研究
孙 杰
（山西省地质调查院，山西 太原 030006）
摘要：从地层分区上来看，沁水盆地隶属于山西地层分区，沁水盆地北部属太行山中段地层小区，沁水
盆地南部属太行山南段地层小区。两个小区在划分下石盒子和上石盒子组地层时采用的方案一样，以岩石地
层划分标准为依据，以下石盒子组顶部出现“桃花泥岩”为特征来划分上下石盒子组。左权和和顺一线以北
的广大地区，上石盒子组总体以紫色为主，其次为黄绿色。其中，阳泉、盂县一带含有一定数量的杏黄色岩
层。从颜色反映出，左权和和顺一线以北地区在晚二叠世气候环境以氧化环境为主，并且潮湿气候居多。和
顺—左权—襄垣往南至长治—晋城—阳城—沁水，这一带岩层以醒目的杏黄色为主，黄绿色次之，紫色较
少。说明晚二叠世这一带气候环境多变，主要介于弱氧化—弱还原过渡环境，气候相对干旱。
关键词：上石盒子组；桃花泥岩；气候环境
中图分类号：P535 文献标识码：A
文章编号：1672-7487（2018）03-27-3
1 区域地质背景
沁水盆地位于山西省东南部，北纬35°-38°，东经
111°00＇-113°50＇，总体呈北北东向延伸，中间窄，呈
哑铃状。盆地东西宽约120km，南北长约330km，总面积逾
3×10
4
km
2
。古构造带上属于华北地台中带，是在燕山期剪切
挤压不断增强、隆升不断扩大的背景下形成的残余构造盆
地。燕山期，华北地区剪切挤压应力作用不断增强，早-中侏
罗世的大华北盆地逐渐向鄂尔多斯地区退缩，至晚侏罗-早白
垩世的燕山运动中期山西地区已成为隆升区，位于其上规模
最大的复式向斜型沁水盆地最终成型（陈刚等，1998）。
沁水盆地石炭-二叠系的地层平行不整合于奥陶系之
上，自下而上包括湖田段、太原组、山西组、下石盒子组、
上石盒子组、孙家沟组。湖田段为奥陶系灰岩侵蚀面之上一
套铁铝岩层的组合。太原组和山西组为主要含煤岩系，太原
组主要以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩
为主，厚44.9-193.48m，含多层可采煤层，煤层总厚0-
16.89m，平均7.19m。山西组以砂岩、粉砂岩和泥岩为主，
厚18.6-213.25m，含可采煤层1-2层，总厚0-10m，平均
4.2m。太原组的15号煤层和山西组的3号煤层在全区广泛分
布，横向分布稳定，厚度较大，是该区的主采煤层和煤层气
储层。石盒子组以砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，全
组厚度400-600m，分为5个岩性段，即骆驼脖子段，化客头
段，天龙寺段，神岩段、平顶山段，纵向上底部夹有煤线和
薄煤层，下部主要为黄、绿色砂岩夹泥、页岩，中部以杏黄
图1 沁水盆地位置示意图（图中实线为剖面位置）
色夹紫红色泥页岩为主，上部杏黄色与紫色、巧克力色泥岩
互层或以后者为主，顶部为黄绿色、灰黄色、灰白色砂岩为
主夹杂色泥岩。孙家沟组为石千峰群下部地层，主要由红
色、砖红色泥岩，粉砂质泥岩夹长石砂岩组成。
作者简介：孙杰（1981—），男，山西临汾人，助理工程师，本科，毕业于中国地质大学（北京），研究方
向：资源勘查工程。（邮箱）451092054@
华北地台作为华北盆地的一部分，在晚古生带主要是海
陆交互的古地理背景（彭格林等，1999），在湖田段—太
原组沉积期主要为障壁-泻湖及滨外碳酸盐陆棚沉积体系，
在山西组和下石盒子组沉积期为三角洲沉积体系，在上石
盒子组沉积期主要为冲积平原沉积体系，在孙家沟组沉积
期以湖泊沉积体系为主。
本次工作主要针对沁水盆地东南缘上石盒子组的地层特
征进行研究。
2 地层基本特征
从地层分区上来看，沁水盆地隶属于山西地层分区，沁
水盆地北部属太行山中段地层小区，沁水盆地南部属太行山
南段地层小区。两个小区在划分下石盒子和上石盒子组地层
时采用的方案一样，以岩石地层划分标准为依据，以下石盒
子组顶部出现“桃花泥岩”为特征来划分上下石盒子组。
图2 山西省地层分区图
本次在沁水盆地上共选取了5个地层剖面，来对比上石盒
子组地层特征。太行山中段地层小区选取了平定县索簧剖
面，和顺县狐凹村剖面，武乡县墨镫剖面3个剖面，太行山南
段地层小区选取了高平市野川剖面，沁水杏峪剖面2个剖面。
1）厚度变化
5个剖面上石盒子组的厚度从北东向南西一线依次为：
索簧496.56m，狐凹村326.95m，墨镫517.57m，野川
523.4m，杏峪525.30m。其中，和顺县狐凹村最薄，向两侧
依次增厚，向南西到杏峪逐渐增厚到525.30m。
上石盒子组分三个岩性段：石盒子组三段（P
3
3
sh），
石盒子组四段（P
4
3
sh），石盒子组五段（P
3
sh
5
）。其中，
狐凹村三段最薄仅为276.90m，向北东到平定索簧厚度变为
407.83m，向南西墨镫厚度为363.19m，野川厚度为
392.50m，杏峪厚度为397.00m。三段厚度从狐凹村到杏峪
有逐渐增厚的趋势。
其中四段以狐凹村最薄，仅为38.80m，向南西到武乡墨
镫厚度变为136.54m，为剖面中厚度最大的，野川为
91.30m，杏峪为78.3m，向北东到索簧厚度为54.34m。四段
厚度从墨镫到杏峪有逐渐减薄的趋势。从墨镫—野川—杏
峪，石盒子组三、四段厚度出现此消彼长的特点，三段逐
渐增厚，四段逐渐减薄。
五段以狐凹村最薄，厚度为11.25m，向南西到墨镫为
17.84m，野川为39.60m，杏峪为50.00m，有逐渐增厚的趋
势，向北东到索簧为34.39m。
图3 剖面横向对比图
2）标志层对比
上下石盒子组划分，以出现“桃花页岩”来划分。“桃
花页岩”名称是原山西煤田地区勘探局一一四队霍东普查
区在沁源以西之柏子镇至王和镇一带工作中获得的认识，
总体的特征为“含有鲕状结构的铝土页岩，有时变为铝土
矿（薄层）”，其颜色有时为桃花红色，故名桃花页岩。
所谓“桃花页岩”是1-3层紫红色、杂色、褐黄色、桃
红色或少量黄绿色的含锰铁质鲕粒的铝土页岩。有时鲕粒
被风化脱落留下小圆孔洞，锰铁质亦可沿裂隙或节理淋滤
构成褐红、紫褐色的网脉状构造，也可使岩石具铁锰质皮
壳。局部地区出现的含锰铁矿层或透镜体往往与鲕状锰铁
(下转第31页)
40°至40°以及70°至80°的25-40m的范围内，推断为
低阻充水区。
4 结论
从本次探测现场采集的数据并结合地质资料综合分析：
在探测位置顶板出现的低电阻异常（高电压异常）区推测
为煤岩层富水所致；顺层出现的低电阻异常（高电压异
常）推测为采空区积水或煤岩层富水所致；底板未出现低
电阻异常推测为煤岩层未富水。后期矿方本着有疑必探的
原则，在掘进之前对划定的异常区进行钻探验证，放出
5m
3
水，充分说明矿井瞬变电磁法应用PROTEM47CM仪器探测
井下掘进头能取得很好的效果。
参考文献：
[1] 李云波,李好.矿井瞬变电磁法富水体超前探测原理及
图5 俯角45°探测拟视电阻率断面图
图5看出由近到远均匀变化，分层良好，推断煤层底板
向下无异常反应。
应用研究[J].矿业安全与环保,2013,40(2)： 69-72.
[2] 刘树才,岳建华,刘志新.煤矿水文物探技术与应用[M].
徐州:中国矿业大学出版社,2006.
(上接第28页)
质岩石共生或呈上下层位关系。（肖素珍等，1982，山西
的二叠系）。
从剖面标志层对比来看，“桃花页岩”标志层并不是各
地一样的，也存在着差别，索簧和杏峪剖面为含锰铁质粘土
层，鲕粒少或不发育，狐凹村剖面为杂色的粘土岩，含铝土
质，鲕粒少或不发育，墨镫和野川剖面为典型的桃花页岩。
沁水盆地“桃花页岩”最发育的地区在阳城县町店公社
义城—银匠山一带，厚约5米，鲕粒粗大，直径为3-
3.5mm，并有锰铁质结核层（近2米）。本次工作未收集到
相应资料，仅在文字中予以说明。
3）岩层色调及其变化
沉积岩的颜色主要决定于岩石的成分，即决定于岩石中
所含的染色物质-色素，含量仅百分之几，或小于1%，但决
定了整个岩石的主体颜色。
暗色（灰色、灰黑、黑色）：有机质（炭质、沥青质）或
分散状硫化铁（黄铁矿、白铁矿）。形成于还原-强还原环境。
红色（红、紫、紫红色）：铁的氧化物或氢氧化物（赤
铁矿、褐铁矿）、氧化锰等，红色常见于炎热潮湿气候条
件下的陆相或海陆过渡相沉积物中，也可见于海相沉积物
中。形成于强氧化环境。
过渡色（绿、黄绿、黄色）：绿色：多数是由于含低铁
的矿物，如海绿石，鲕绿泥石等。少数是由于含铜的化合
物，如孔雀石。有时是由于含有绿色的碎屑矿物，如角闪
石、阳起石等。其中黄色常见于炎热干燥气候条件下的陆
相沉积物中。形成于弱氧化-弱还原的过渡环境。
还需要注意一点的是，颜色的不同与含铁总量无关，而
与Fe
3+
与Fe
2+
比值有关。
参考文献：
[1] 邵龙义,等.沁水盆地石炭-二叠系含煤岩系高分辨率层
序地层及聚煤模式[J].地质科学，2008（10）.
[2] 萧素珍,等.山西的二叠系[M].山西省地质局区域地质
调查队,1982.
[3] 武铁山,等.山西省岩石地层[M].中国地质大学出版社，
1997.
[4] 姜在兴.沉积学（第二版）[M].石油工业出版社，2010.
[5] 山西省1:25万侯马市测区区域地质报告[R].2007.
[6] 山西省1:5万昔阳测区区域地质报告[R].2015.
[7] 山西省1:25万长治市测区区域地质报告[R].2008.
左权和和顺一线以北的广大地区，上石盒子组总体以紫
色为主，其次为黄绿色。其中，阳泉、盂县一带含有一定数
量的杏黄色岩层。从颜色反映出，左权和和顺一线以北地区
在晚二叠世气候环境以氧化环境为主，并且潮湿气候居多。
和顺—左权—襄垣往南至长治—晋城—阳城—沁水，在
这一带岩层以醒目的杏黄色为主，黄绿色次之，紫色较
少。说明晚二叠世这一带气候环境多变，主要介于弱氧
化—弱还原过渡环境，并且气候相对干旱。
2024年5月15日发(作者：仇涵阳)
沁水盆地东南缘二叠系上石盒子组地层特征研究
孙 杰
（山西省地质调查院，山西 太原 030006）
摘要：从地层分区上来看，沁水盆地隶属于山西地层分区，沁水盆地北部属太行山中段地层小区，沁水
盆地南部属太行山南段地层小区。两个小区在划分下石盒子和上石盒子组地层时采用的方案一样，以岩石地
层划分标准为依据，以下石盒子组顶部出现“桃花泥岩”为特征来划分上下石盒子组。左权和和顺一线以北
的广大地区，上石盒子组总体以紫色为主，其次为黄绿色。其中，阳泉、盂县一带含有一定数量的杏黄色岩
层。从颜色反映出，左权和和顺一线以北地区在晚二叠世气候环境以氧化环境为主，并且潮湿气候居多。和
顺—左权—襄垣往南至长治—晋城—阳城—沁水，这一带岩层以醒目的杏黄色为主，黄绿色次之，紫色较
少。说明晚二叠世这一带气候环境多变，主要介于弱氧化—弱还原过渡环境，气候相对干旱。
关键词：上石盒子组；桃花泥岩；气候环境
中图分类号：P535 文献标识码：A
文章编号：1672-7487（2018）03-27-3
1 区域地质背景
沁水盆地位于山西省东南部，北纬35°-38°，东经
111°00＇-113°50＇，总体呈北北东向延伸，中间窄，呈
哑铃状。盆地东西宽约120km，南北长约330km，总面积逾
3×10
4
km
2
。古构造带上属于华北地台中带，是在燕山期剪切
挤压不断增强、隆升不断扩大的背景下形成的残余构造盆
地。燕山期，华北地区剪切挤压应力作用不断增强，早-中侏
罗世的大华北盆地逐渐向鄂尔多斯地区退缩，至晚侏罗-早白
垩世的燕山运动中期山西地区已成为隆升区，位于其上规模
最大的复式向斜型沁水盆地最终成型（陈刚等，1998）。
沁水盆地石炭-二叠系的地层平行不整合于奥陶系之
上，自下而上包括湖田段、太原组、山西组、下石盒子组、
上石盒子组、孙家沟组。湖田段为奥陶系灰岩侵蚀面之上一
套铁铝岩层的组合。太原组和山西组为主要含煤岩系，太原
组主要以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩
为主，厚44.9-193.48m，含多层可采煤层，煤层总厚0-
16.89m，平均7.19m。山西组以砂岩、粉砂岩和泥岩为主，
厚18.6-213.25m，含可采煤层1-2层，总厚0-10m，平均
4.2m。太原组的15号煤层和山西组的3号煤层在全区广泛分
布，横向分布稳定，厚度较大，是该区的主采煤层和煤层气
储层。石盒子组以砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，全
组厚度400-600m，分为5个岩性段，即骆驼脖子段，化客头
段，天龙寺段，神岩段、平顶山段，纵向上底部夹有煤线和
薄煤层，下部主要为黄、绿色砂岩夹泥、页岩，中部以杏黄
图1 沁水盆地位置示意图（图中实线为剖面位置）
色夹紫红色泥页岩为主，上部杏黄色与紫色、巧克力色泥岩
互层或以后者为主，顶部为黄绿色、灰黄色、灰白色砂岩为
主夹杂色泥岩。孙家沟组为石千峰群下部地层，主要由红
色、砖红色泥岩，粉砂质泥岩夹长石砂岩组成。
作者简介：孙杰（1981—），男，山西临汾人，助理工程师，本科，毕业于中国地质大学（北京），研究方
向：资源勘查工程。（邮箱）451092054@
华北地台作为华北盆地的一部分，在晚古生带主要是海
陆交互的古地理背景（彭格林等，1999），在湖田段—太
原组沉积期主要为障壁-泻湖及滨外碳酸盐陆棚沉积体系，
在山西组和下石盒子组沉积期为三角洲沉积体系，在上石
盒子组沉积期主要为冲积平原沉积体系，在孙家沟组沉积
期以湖泊沉积体系为主。
本次工作主要针对沁水盆地东南缘上石盒子组的地层特
征进行研究。
2 地层基本特征
从地层分区上来看，沁水盆地隶属于山西地层分区，沁
水盆地北部属太行山中段地层小区，沁水盆地南部属太行山
南段地层小区。两个小区在划分下石盒子和上石盒子组地层
时采用的方案一样，以岩石地层划分标准为依据，以下石盒
子组顶部出现“桃花泥岩”为特征来划分上下石盒子组。
图2 山西省地层分区图
本次在沁水盆地上共选取了5个地层剖面，来对比上石盒
子组地层特征。太行山中段地层小区选取了平定县索簧剖
面，和顺县狐凹村剖面，武乡县墨镫剖面3个剖面，太行山南
段地层小区选取了高平市野川剖面，沁水杏峪剖面2个剖面。
1）厚度变化
5个剖面上石盒子组的厚度从北东向南西一线依次为：
索簧496.56m，狐凹村326.95m，墨镫517.57m，野川
523.4m，杏峪525.30m。其中，和顺县狐凹村最薄，向两侧
依次增厚，向南西到杏峪逐渐增厚到525.30m。
上石盒子组分三个岩性段：石盒子组三段（P
3
3
sh），
石盒子组四段（P
4
3
sh），石盒子组五段（P
3
sh
5
）。其中，
狐凹村三段最薄仅为276.90m，向北东到平定索簧厚度变为
407.83m，向南西墨镫厚度为363.19m，野川厚度为
392.50m，杏峪厚度为397.00m。三段厚度从狐凹村到杏峪
有逐渐增厚的趋势。
其中四段以狐凹村最薄，仅为38.80m，向南西到武乡墨
镫厚度变为136.54m，为剖面中厚度最大的，野川为
91.30m，杏峪为78.3m，向北东到索簧厚度为54.34m。四段
厚度从墨镫到杏峪有逐渐减薄的趋势。从墨镫—野川—杏
峪，石盒子组三、四段厚度出现此消彼长的特点，三段逐
渐增厚，四段逐渐减薄。
五段以狐凹村最薄，厚度为11.25m，向南西到墨镫为
17.84m，野川为39.60m，杏峪为50.00m，有逐渐增厚的趋
势，向北东到索簧为34.39m。
图3 剖面横向对比图
2）标志层对比
上下石盒子组划分，以出现“桃花页岩”来划分。“桃
花页岩”名称是原山西煤田地区勘探局一一四队霍东普查
区在沁源以西之柏子镇至王和镇一带工作中获得的认识，
总体的特征为“含有鲕状结构的铝土页岩，有时变为铝土
矿（薄层）”，其颜色有时为桃花红色，故名桃花页岩。
所谓“桃花页岩”是1-3层紫红色、杂色、褐黄色、桃
红色或少量黄绿色的含锰铁质鲕粒的铝土页岩。有时鲕粒
被风化脱落留下小圆孔洞，锰铁质亦可沿裂隙或节理淋滤
构成褐红、紫褐色的网脉状构造，也可使岩石具铁锰质皮
壳。局部地区出现的含锰铁矿层或透镜体往往与鲕状锰铁
(下转第31页)
40°至40°以及70°至80°的25-40m的范围内，推断为
低阻充水区。
4 结论
从本次探测现场采集的数据并结合地质资料综合分析：
在探测位置顶板出现的低电阻异常（高电压异常）区推测
为煤岩层富水所致；顺层出现的低电阻异常（高电压异
常）推测为采空区积水或煤岩层富水所致；底板未出现低
电阻异常推测为煤岩层未富水。后期矿方本着有疑必探的
原则，在掘进之前对划定的异常区进行钻探验证，放出
5m
3
水，充分说明矿井瞬变电磁法应用PROTEM47CM仪器探测
井下掘进头能取得很好的效果。
参考文献：
[1] 李云波,李好.矿井瞬变电磁法富水体超前探测原理及
图5 俯角45°探测拟视电阻率断面图
图5看出由近到远均匀变化，分层良好，推断煤层底板
向下无异常反应。
应用研究[J].矿业安全与环保,2013,40(2)： 69-72.
[2] 刘树才,岳建华,刘志新.煤矿水文物探技术与应用[M].
徐州:中国矿业大学出版社,2006.
(上接第28页)
质岩石共生或呈上下层位关系。（肖素珍等，1982，山西
的二叠系）。
从剖面标志层对比来看，“桃花页岩”标志层并不是各
地一样的，也存在着差别，索簧和杏峪剖面为含锰铁质粘土
层，鲕粒少或不发育，狐凹村剖面为杂色的粘土岩，含铝土
质，鲕粒少或不发育，墨镫和野川剖面为典型的桃花页岩。
沁水盆地“桃花页岩”最发育的地区在阳城县町店公社
义城—银匠山一带，厚约5米，鲕粒粗大，直径为3-
3.5mm，并有锰铁质结核层（近2米）。本次工作未收集到
相应资料，仅在文字中予以说明。
3）岩层色调及其变化
沉积岩的颜色主要决定于岩石的成分，即决定于岩石中
所含的染色物质-色素，含量仅百分之几，或小于1%，但决
定了整个岩石的主体颜色。
暗色（灰色、灰黑、黑色）：有机质（炭质、沥青质）或
分散状硫化铁（黄铁矿、白铁矿）。形成于还原-强还原环境。
红色（红、紫、紫红色）：铁的氧化物或氢氧化物（赤
铁矿、褐铁矿）、氧化锰等，红色常见于炎热潮湿气候条
件下的陆相或海陆过渡相沉积物中，也可见于海相沉积物
中。形成于强氧化环境。
过渡色（绿、黄绿、黄色）：绿色：多数是由于含低铁
的矿物，如海绿石，鲕绿泥石等。少数是由于含铜的化合
物，如孔雀石。有时是由于含有绿色的碎屑矿物，如角闪
石、阳起石等。其中黄色常见于炎热干燥气候条件下的陆
相沉积物中。形成于弱氧化-弱还原的过渡环境。
还需要注意一点的是，颜色的不同与含铁总量无关，而
与Fe
3+
与Fe
2+
比值有关。
参考文献：
[1] 邵龙义,等.沁水盆地石炭-二叠系含煤岩系高分辨率层
序地层及聚煤模式[J].地质科学，2008（10）.
[2] 萧素珍,等.山西的二叠系[M].山西省地质局区域地质
调查队,1982.
[3] 武铁山,等.山西省岩石地层[M].中国地质大学出版社，
1997.
[4] 姜在兴.沉积学（第二版）[M].石油工业出版社，2010.
[5] 山西省1:25万侯马市测区区域地质报告[R].2007.
[6] 山西省1:5万昔阳测区区域地质报告[R].2015.
[7] 山西省1:25万长治市测区区域地质报告[R].2008.
左权和和顺一线以北的广大地区，上石盒子组总体以紫
色为主，其次为黄绿色。其中，阳泉、盂县一带含有一定数
量的杏黄色岩层。从颜色反映出，左权和和顺一线以北地区
在晚二叠世气候环境以氧化环境为主，并且潮湿气候居多。
和顺—左权—襄垣往南至长治—晋城—阳城—沁水，在
这一带岩层以醒目的杏黄色为主，黄绿色次之，紫色较
少。说明晚二叠世这一带气候环境多变，主要介于弱氧
化—弱还原过渡环境，并且气候相对干旱。