岩相古地理研究是煤炭资源赋存规律分析、资源潜力评价的基本内容之一，对于古气候适宜古植物生长，且构造相对稳定区，沉积环境和岩相古地理单元控制着煤层的平面展布和厚度[1-4]。前人对华北石炭—二叠纪沉积环境与聚煤规律研究较早、成果较多，总体可分为两类:一类是针对整个华北石炭—二叠纪盆地的区域性研究[5-7]，另一类是华北地区如鄂尔多斯盆地[8-10]、渤海湾盆地[11-12]、南华北[13]以及以主要富煤省份[14-16]等为尺度的局部研究，在一定时期内对认识华北石炭—二叠纪沉积环境、研究聚煤规律和预测煤炭资源[17-19]等起到了指导作用。由于资料丰富程度的差异性或研究对象尺度不同，针对整个华北地区石炭—二叠纪下煤组沉积期岩相古地理[5-6]研究相对较少，或仅将下煤组作为华北晚古生代层序地层格架下某一层序内煤层(含不可采煤层)的一部分[6-7,11,16]。下煤组是华北地区石炭—二叠纪在古风化壳之上经历了填平补齐、并持续海侵后的第一次大规模聚煤作用形成的分布广泛、层位稳定的煤层组合，奠定了华北地区整个晚古生代煤层聚集的初始格架，对于分析华北地区厚煤层形成的平面区域展布、沉积背景下聚煤规律、资源预测与开发等均具有很好地研究价值。下煤组煤炭资源丰富，随着东部地区浅部煤炭资源的枯竭、煤矿开采向深部延伸，埋深较大的下煤组逐渐成为重要的开采对象。笔者在系统收集华北地区各赋煤省份下煤组钻孔和地质剖面的基础上，采用单因素分析综合作图法[20]恢复了下煤组沉积期岩相古地理，分析不同沉积体系下岩相古地理单元对聚煤作用的影响，并在此基础上研究下煤组与奥陶系顶面的空间关系及其岩性组成，以期为下煤组煤炭资源预测、开发及底板奥陶系石灰岩突水防治提供一定地质依据。
1 地质背景
华北石炭—二叠纪盆地是我国一巨型克拉通盆地，其北界为大青山、阴山及长白山东段，南界为秦岭、伏牛山、大别山，西界为贺兰山、六盘山，东临黄海、渤海[6,11]。华北古板块雏形形成较早，早在太古代—早元古代古陆核形成演化阶段，华北地区已经形成了如河淮、鄂尔多斯等较大陆核。在早元古代末，较大陆核逐渐联合增长，形成古元古华北板块。在扩张裂谷构造体制基础上，从中—晚元古代开始华北古板块构造演化逐渐转变为元古大陆板块构造演化阶段，板内构造稳定性逐渐增强。早古生代，华北南北两侧处于板块构造的扩张期，板块内部陆表海环境下形成了以碳酸盐岩为主广布的稳定型沉积建造[6,17]，构造演化及沉积作用一直延续至早古生代晚期。中—晚奥陶世，华北板块由于南北两侧洋壳向华北板内的挤压，华北板块持续抬升[21]，并长期遭受风化剥蚀，形成区域性风化壳，成为晚古生代煤系地层的基底。晚石炭世早期，华北板块开始整体下降，形成巨型沉积盆地，此时鄂尔多斯盆地中部为中央隆起(古陆)[21]，将华北分为东西两个亚盆地，海水由“东西两侧、三方位”入侵;晚石炭世晚期鄂尔多斯盆地中央隆起下沉[21]，中央隆起北部东西两侧海水汇合在一起形成了统一的华北聚煤盆地[18]。晚古生代，华北陆表海沉积盆地在板块构造演化和区域沉积演变背景下，沉积了以“砂-泥-灰-煤”为组合的含煤岩系。晚石炭世，华北地区构造相对稳定，海陆过渡相古地理条件为太原组下部泥炭沼泽长时间发育提供了条件，形成了连续性相对较好、局部厚度较大的下煤组煤层。
2 下煤组煤层分布
2.1 煤层横向对比
华北石炭—二叠纪盆地面积超过150万km2。在宽阔的经纬带上，盆地不同区域受到的构造挤压不同，不同区域所处的“古构造背景、古地理环境、古气候条件分异明显”[6]，导致煤层的横向延伸具有较大的不确定性，各产煤区在煤层编号上也有明显差异。下煤组为华北地区太原组下部形成的近等时或等时的、区域性分布的煤层或多煤层的统称，形成于阿瑟尔期早期。华北晚石炭世本溪组和太原组下部发育多层石灰岩及砂岩等标志层，均可以作为区域地层对比标志层。
(1)区域连续分布标志层。
石灰岩标志层富含古生物化石，石灰岩标志层的对比具有一定的时间属性。下煤组主要位于太原西山剖面吴家峪灰岩和庙沟灰岩及相当层位之间。太原西山吴家峪灰岩及相当层位，以筳类化石Montiparus带和Triticites带的大量出现为底界，分布于山西、河北唐山、内蒙古准格尔、山东、安徽等地，可与河北峰峰下架灰岩、山东淄博“四灰”、安徽淮北“十二灰”等层位进行对比[6,16,22]，形成于格舍尔期晚期。太原西山庙沟灰岩及其相当层位，以筳类化石Pseudofusulina，Pseudoschwagerina始现为底界[6,14-15]，以Pseudofusulina，Rugosofusulina，Schwagerina等大量出现为主要特征，与吴家峪灰岩Montiparus带和Triticites带区别明显，可与山东淄博“三灰”、 河南禹州L1灰岩、河北峰峰的大青灰岩[14]等层位进行对比，形成于阿瑟尔期早期—中期。因此，从煤层顶底标志层对比可知，下煤组形成具有近等时或等时性。
(2)区域次连续分布标志层。
下煤组下部太原西山晋祠砂岩、半沟灰岩等分别用来确定太原组底界和本溪组顶界，可作为区域次连续标志层协助对比主采煤层。晋祠砂岩位于太原组底部，形成于卡西莫夫期—格舍尔期，在华北中西部地区均可见，可与河南禹州地区的碎屑岩段对比，向河北峰峰相变为铁铝岩。半沟灰岩位于晋祠砂岩的之下，形成于莫斯科期，主要分布在陕西东部、山西一带，连续性较好。
通过对华北地区535个钻孔和剖面资料太原组煤层和标志层的大数据分析，研究认为陕西渭北、府谷石炭—二叠纪煤田10，11煤、陕北吴堡石炭—二叠纪煤田
煤(t1煤局部分岔)、山西河东煤田8，9煤(保德、兴县为13，14煤)、太原西山8，9煤、山西阳泉15煤、河南禹州—平顶山—鹤壁一1、一2煤、河北峰峰8，9煤、山东淄博—兖州16，17，18煤、内蒙古桌子山15，16煤、内蒙古准格尔9，10煤、宁夏贺兰山8，9煤和京西M6，M7煤等煤组可进行横向对比。图1为太原组下煤组煤层对比结果。
图1 太原组下煤组煤层对比
Fig.1 Comparison of lower coal group in Taiyuan Formation
2.2 煤层分布
通过统计华北地区535个钻孔和剖面资料下煤组煤层厚度数据，研究绘制下煤组煤层累计厚度等值线(图2)，可知下煤组分布面积广，总厚度为0～21 m，平均厚度3.19 m;华北地区中北部煤层相对较厚，平均厚度4.34 m，河北东北部、辽宁等地下煤组不可采;华北地区南部煤层相对较薄，平均厚度1.57 m。煤层厚度平面分布具有明显的分带性，大致以38°N线为界，至40°N左右，鄂尔多斯盆地东北部、山西北部和河北苏8井一带3个聚煤中心呈带状展布，煤层厚度较大，其中鄂尔多斯盆地深部伊14井下煤组厚度为18.50 m、宁武煤田原平小立石剖面下煤组厚度为18.26 m、河北苏8井下煤组厚度为21.00 m;38°N向南至南华北沉积边界，煤层厚度相对较小，聚煤中心位于河南东部—淮北一带，最大厚度10.40 m(表1)。
图2 太原组下煤组煤层累计厚度等值线
Fig.2 Cumulative thickness of lower coal group in Taiyuan Formation in North China
表1 华北不同区域太原组下煤组煤层累计厚度分布
Table 1 Cumulative thickness distribution of lower coal group in Taiyuan Formation in North China
区域华北西部内蒙古西部华北西部鄂尔多斯盆地北部东部南部华北中—北部山西北部山西中—南部河北中—南部河北北部、京津华北南部豫西豫东—淮北—鲁西南山东济南—淄博—莱芜下煤组累计厚度/m0～6.870～18.50～11.180～2.930～18.260～6.930～210～5.50～3.260～10.40～4.97典型煤田/矿区桌子山、贺兰山准格尔、府谷河东、吴堡渭北大同、宁武西山、霍西、沁水大城、峰峰京西、宝坻、开滦焦作、新密、禹州、平顶山永夏、淮北、兖州、临沂淄博、黄河北、莱芜
3 下煤组聚煤期沉积环境
根据华北石炭—二叠纪下煤组野外露头剖面和钻孔资料揭露，下煤组聚煤期沉积环境可划分为陆相冲积扇沉积体系、河流沉积体系，海陆过渡相三角洲沉积体系和陆表海障壁-潟湖-潮坪沉积体系、碳酸盐台地沉积体系(表2)。其中，有利于下煤组沉积的是三角洲、障壁-潟湖-潮坪沉积体系;不利于下煤组沉积的是河流和碳酸盐台地沉积体系。
3.1 陆相河流沉积体系
主要发育于华北北部，阴山古陆为主要物源区。河床亚相发育河床滞留沉积微相和边滩微相，中—厚层状砂体具大型板状、槽状、楔状等交错层理，可见硅化木化石。堤岸亚相发育天然堤微相和决口扇微相。河漫亚相发育河漫滩微相、河漫湖泊微相和河漫沼泽微相。
表2 华北石炭—二叠纪下煤组沉积期沉积体系分类
Table 2 Classification of sedimentary systems of lower coal group of Carboniferous-Permian in North China
沉积环境沉积体系沉积亚相微相陆相河流冲积扇[6]河床滞留沉积、边滩堤岸天然堤、决口扇河漫河漫滩、河漫湖泊、河漫湖泊扇根、扇中、扇端 海陆过渡相三角洲三角洲平原分流河道、天然堤、决口扇、分流间湾、泛滥盆地三角洲前缘河口坝、远砂坝前三角洲前三角洲泥陆表海障壁-潟湖-潮坪碳酸盐台地障壁砂坝障壁砂坝潮坪砂坪、泥坪、混合坪、潮汐水道、泥炭坪潟湖潟湖泥、沼泽冲越扇冲越扇砂体滨外泥质陆棚陆棚泥局限台地、开阔台地局限台地、开阔台地
3.2 海陆过渡三角洲相
划分为三角洲平原、三角洲前缘亚相，由于陆表海水体侵蚀，前三角洲亚相不甚发育。三角洲相主要发育于华北北部河流沉积体系与陆表海过渡地带，以内蒙古准格尔—河东—陕北一带三角洲规模最大。三角洲平原亚相发育分流河道微相、天然堤微相、决口扇微相、分流间湾微相和泛滥盆地微相，分流河道砂体发育板状、平行、槽状交错层理和块状层理等。三角洲前缘亚相发育河口坝微相和远砂坝微相，具块状层理、板状、楔状、槽状交错层理以及生物扰动构造。三角洲平原分流间湾是太原组下煤组的主要成煤环境之一，形成的煤层厚度大，分布稳定(图3，4)。图3(a)太原西山七里沟剖面太原组下部8，9号煤形成于三角洲平原环境，向下逐渐过渡为三角洲前缘、潟湖和潮坪，潟湖成煤作用明显次于三角洲平原;图3(b)内蒙古桌子山煤田老石旦剖面9号煤形成于潮坪环境;图3(c)河南登封蹬槽剖面太原组下部以潟湖-潮坪-碳酸盐台地沉积环境为主，煤层位于碳酸盐岩层之间，成煤较差;图3(d)内蒙古准格尔煤田6-4孔巨厚层9号煤形成于三角洲平原分流间湾之上的沼泽;图3(e)陕西渭北煤田CH4孔10号煤形成于潟湖环境，煤层厚度较薄，局限台地发育是泥炭堆积的终止动力;图3(f)山西河东煤田GS7孔8，9号煤分别形成于潮坪和局限台地，局限台地成煤作用明显变弱。
图3 下煤组典型沉积剖面及环境分析
Fig.3 Typical sedimentary profiles and environmental analysis of lower coal group
图4 下煤组聚煤期沉积断面
Fig.4 Cross sections showing depositional environment of lower coal group from Bashkirian to Gzhelian
3.3 陆表海障壁-潟湖-潮坪沉积体系
该沉积体系位于海陆过渡区，共同组成一个综合的沉积体系。
障壁砂坝主要发育于本溪组和太原组中，向上过渡为潟湖或潮坪相。沉积构造发育楔形、板状、双向以及波痕交错层理等。常与潟湖相、潮坪相、局限台地相等共生。
潟湖相主要分布在北部三角洲与潮坪过渡地带、鄂尔多斯盆地中央隆起东部和南缘古隆起与潮坪之间，呈带状分布。岩性以灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩为主，具动藻迹、蠕虫迹、垂直-水平潜穴等生物扰动构造。层理类型以水平层理为主，反映水体比较平静，偶尔发育透镜状层理(图3)。
潮坪相是华北盆地另一主要聚煤环境，位于华北中东部和鄂尔多斯盆地中部潟湖与碳酸盐台地之间，发育透镜状、波状层理、砂泥岩互层层理、潮汐层理、沙纹层理等，可见生物潜穴和生物扰动构造。潮坪中泥炭坪(泥炭沼泽)相是太原组下煤组的主要成煤环境，形成的煤层层位稳定，分布范围广，但是厚度变化大(图3，4)。
3.4 陆表海碳酸盐台地沉积体系
碳酸盐岩台地沉积体系在本溪组和太原组十分发育，形成多层稳定的厚层石灰岩，是泥炭堆积终止的主要动力(图3)。主要分布在华北西部宁夏以西、华北中东部晋东南—豫北—山东—冀东和辽东半岛、华北南部豫东南—淮北一带(图4)。可划分为开阔台地、局限台地等亚相，生物碎屑化石较多，发育动藻迹及各种生物潜穴。开阔台地亚相岩性以生物碎屑灰岩为主，具波状层理、块状层理或丘状交错层理，含硅质及黄铁矿结核。局限台地亚相分布在开阔台地向陆一侧，距陆源碎屑物源较近，有较多陆源碎屑介入。岩性以泥晶灰岩、生物碎屑泥晶灰岩及含生屑泥晶灰岩为主，并夹少量泥灰岩，具块状层理，也见有波状层理。
4 下煤组聚煤期岩相古地理
本次研究以下煤组底板(分岔时以下分层底板为界)至奥陶系顶面地层为作图单元，代表的是区域性分布煤层底面至不整合面之上的近等时地层单元，时间范围为晚石炭世巴什基尔期至格舍尔期之间。通过统计研究区内535个钻孔和地质剖面数据，以地层厚度、砂泥岩之比、石灰岩含量、煤层厚度等值线为主要依据，以单因素分析综合作图法指导[20]，综合考虑下煤组聚煤期沉积环境(图3，4)、沉积模式[18,22-23]确定下煤组聚煤期古地理单元边界，编制了华北下煤组聚煤期岩相古地理图。
4.1 单因素分析
砂泥岩之比主要反映岩性的分布特征，是划分沉积相带的主要依据。下煤组聚煤期，华北晚古生代沉积盆地砂泥比高值区主要集中在北部及北缘地区，反映的是物源区，鄂尔多斯盆地北部和东部扒楼沟剖面均超过1.2，京西潭柘寺、八大处、河北承德等地也超过1.0，为陆源物源区。华北南部晋城、焦作等地局部超过了1.2，说明华北南部秦岭—大别造山带北缘隆起区[24-26]、鄂尔多斯盆地中央隆起也能提供一定的陆源碎屑。但总体来看，华北南部物源相对匮乏，主要以细粒碎屑物为主。华北中南部和东部砂泥比基本在0.4以内，陆源碎屑较少，仅有局部岛状分布区超过0.4(图5)，可将砂泥比>0.8区域划分为障壁砂坝区。
图5 砂泥岩之比等值线
Fig.5 Isopach map of sandstone/mudsoil ratio
石灰岩含量变化规律指示海侵的范围以及碳酸盐台地的分布范围。下煤组聚煤期华北地区开始发生大规模的海侵事件[5,27-28]，形成多层厚薄不一的石灰岩层。晚石炭世，华北地区东西两侧共有3个海侵方向:第1个为古亚洲洋从辽东半岛向西南方向侵入，辽东半岛首先发生海侵，进而至华北中东部;第2个为祁连海从华北西缘向内陆海侵，至鄂尔多斯盆地西部，这2个为主要海侵方向;第3个由安徽东部向内陆海侵，为次要海侵方向。石灰岩含量等值线变化规律与海侵方向基本一致，高值区主要集中在华北西部、鄂尔多斯盆地西北部、辽东半岛、安徽等地，最高可达到60%，华北中东部地区含量一般在15%～35%之间，分布连续，范围大;北缘石灰岩含量一般不超过5%，说明海侵作用对该地区的影响非常小(图6)。石灰岩含量为0区域应为陆域区，大于0的区域根据海陆变迁，可以划分出海陆过渡区和海域;石灰岩含量大于20%区域为碳酸盐台地优势相区。
图6 石灰岩含量等值线
Fig.6 Isopach map of limestone content
4.2 岩相古地理
通过砂泥岩之比、石灰岩含量等值线分布规律可知，下煤组聚煤期，华北盆地北部以河流、三角洲沉积体系为主，发育三角洲平原和三角洲前缘，前三角洲不发育;北部承德—兴隆一带发育冲积扇沉积体系[6]，向南过渡为冲积平原;向南过渡为障壁-潟湖-潮坪沉积体系，发育若干障壁砂坝，在潟湖、潮坪与碳酸盐台地之间起到关键的障壁作用。华北西部宁夏以西以碳酸盐台地沉积体系为主，由于鄂尔多斯盆地中央隆起的影响，乌审旗东南部小型碳酸盐台地与西缘碳酸盐台地被潮坪分开。华北东北部的辽东半岛以碳酸盐台地沉积体系为主，向北过渡为潮坪与河流沉积体系。华北南部豫东、皖南亦以碳酸盐台地沉积体系为主，向西北方向过渡为潮坪沉积体系(图7)。
4.3 下煤组聚煤特征
4.3.1 聚煤特征与古地理单元分布
由图2，7可知，下煤组煤层总厚度与沉积期岩相古地理单元分布有较大的相关性。以38°N为界，北部下煤组主要分布为华北北部三角洲平原-潟湖-潮坪过渡地带，该一系列岩相古地理单元为成煤作用提供了最有利的场所，厚煤层主要形成于三角洲平原、潟湖-潮坪过渡地带，煤层累计厚度大。38°N以南，华北南部下煤组主要形成于潮坪及其与潟湖过渡地带，其次为碳酸盐台古地理单元，潮坪古地理单元为聚煤作用发生提供了相对较好的成煤环境，煤层厚度薄至中厚，厚度和连续性均不及北部。华北西部及东部碳酸盐岩台地古地理单元，仅在海退水体变浅时期，为泥炭堆积提供一定的场所，形成厚度较小，层数较多，连续性相对较差的薄煤层(图4)。
图7 下煤组聚煤期岩相古地理
Fig.7 Lithofacies palaeogeographic map of lower coal group from Bashkirian to Gzhelian
4.3.2 聚煤特征与垂向沉积序列
聚煤作用强度不仅与古地理单元平面展布有关，也与成煤期垂向沉积序列有关系。图3分别为三角洲平原(图3(a)，(d))、潮坪(图3(b)，(f))、潟湖(图3(e))和碳酸盐台地(图3(c)，(f))垂向沉积序列。三角洲平原沉积聚煤作用最强，下煤组煤层厚度最大，鄂尔多斯盆地伊14井下煤组累计厚度达18.50 m、准格尔煤田下煤组累计可采厚度最大为14.00 m(6-4孔)，七里沟剖面8，9号煤厚度分别为2.6 m和2.8 m。潮坪沉积聚煤作用次之，下煤组煤层厚度较三角洲平原薄，桌子山一带累计可采厚度达1.15～6.87 m。碳酸盐台地沉积聚煤作用最差，下煤组厚度较小，一般不超过1 m，横向具有一定的连续性，垂向上与生物碎屑灰岩、海相泥岩等互层，随着海侵的持续加强，泥炭堆积逐渐减弱至停止。河流沉积环境因碎屑供给充足，河漫沼泽容易受到河流冲刷破坏，煤层仅分布在鄂尔多斯盆地北部和京西等地，可采范围小，横向连续性较差。
4.3.3 聚煤作用机理分析
总体来看，泥炭的聚集作用与基准面和可容空间的变化速率[18-19]有关系(图8)，处于海陆过渡环境的三角洲沉积体系三角洲平原相区分流间湾地带泥炭供给充分，泥炭堆积速率大于或与基准面变化速率持平，在最大海泛面处容易形成厚度较大的下煤组煤层，且煤层分叉较少，主要发育于鄂尔多斯盆地北部和山西西北部38°N～40°N一带。潮坪相区泥炭堆积与基准面的变化关系与三角洲平原相区基本一致，但是控制煤层厚度的主要因素为泥炭堆积速率，泥炭为原地或微异地堆积，供给量较三角洲平原少。潟湖相区泥炭的堆积速率与基准面变化速率不平衡，基准面变化速率较大，初始海泛面处容易形成一定规模的薄～中厚煤层。由于下煤组聚煤期，华北地区海侵作用持续加强，因此潟湖相区煤层普遍发育较差，易分岔，主要发育于鄂尔多斯盆地南部渭北煤田一带。而碳酸盐台地相区泥炭的堆积速率与基准面变化速率极不平衡，泥炭供给较少，仅在周期性海退期，发育小规模的泥炭沼泽，形成不可采—局部可采的薄煤层，厚度稳定性较差，主要位于河南登封东南部和鲁西南一带。
图8 不同可容空间下煤层厚度变化规律[19]
Fig.8 A model showing variation of coal seam thickness in different accommodation space[19]
5 下煤组与奥陶系顶面空间关系
下煤组与奥陶系顶面的空间关系即为两者之间垂直距离关系。华北型煤田下煤组开采区，煤层开采中巷道、工作面等时有底板奥陶系灰岩突水事故发生[29]。奥陶系灰岩突水与水压、采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角和距断层距离等多种因素有关[30]，其中隔水层的变量信息包含厚度、砂岩含量和泥岩含量，因此，有必要从地质赋存角度[31]，摸清华北型煤田下煤组与奥陶系空间关系，为防治煤层底板奥陶系灰岩突水提供区域数据支撑。
图9为下煤组底板与奥陶系顶面距离等值线，表3为下煤组可采煤层累计厚度、下煤组与奥陶系灰岩顶面距离、砂泥岩之比、泥岩厚度、泥岩含量统计表。下煤组底板距奥陶系顶面的距离一般不超过100 m，仅在辽东半岛复州湾剖面附近最厚超过130 m，可采区一般为10～80 m。华北北缘下煤组基本不可采，泥岩厚度一般小于10 m，含量40%以上;南缘下煤组可采区，两者距离一般在30 m以内，泥岩厚度10～20 m，含量60%左右。华北北部鄂尔多斯盆地的北部、冀北—京津地区、山西河东和太原西山等地两者距离较大，为50～80 m，泥岩含量一般为40%～80%。南部豫东—淮北—鲁西南一带两者距离为30～60 m，泥岩厚度10～40 m，含量20%～72%。山东济南—淄博—莱芜两者距离为30～50 m，泥岩厚度20～30 m，含量60%～80%。需要说明的是，宁夏宁东煤田和贺兰山煤田及其以西区域，为祁连海槽沉积区，下煤组之下发育上石炭统羊虎沟组、下石炭统靖远组、臭牛沟组和前黑山组等地层，厚度普遍在数百米之上，未在图9中详细表示。
图9 下煤组底板距奥陶系顶面距离等值线
Fig.9 Contour map of the distance between lower coal group and upper surface of Ordovician System
表3 下煤组与奥陶系顶面距离和隔水层信息分区统计
Table 3 Distance and aquifer informations between lower coal group and upper surface of Ordovician System
区域华北西部内蒙古西部华北西部鄂尔多斯盆地北部东部南部华北中—北部山西北部山西中—南部河北中—南部河北北部、京津华北南部豫西豫东—淮北—鲁西南济南—淄博—莱芜下煤组累计厚度/m0.80～6.870.80～18.50.80～11.180.80～2.930.80～18.260.80～6.930.8～21.00.8～5.50.80～3.260.8～10.40.80～4.97底板距奥灰顶面距离/m30～数百米20～6030～70≤2030～4020～6030～6050～70<2030～6030～50砂泥岩之比0.4～1.20.8～3.20.4～1.2<0.4<0.4<0.4≤0.40.4～1.20～2.00.4～1.6≤0.4泥岩总厚度/m≥20≤1020～5010～1720～3010～5020～4010～3010～2010～4020～30泥岩含量/%44～8840～10060～9060～9280～9040～80>6029～8060～10020～7260～80典型煤田/矿区桌子山、贺兰山准格尔、府谷河东、吴堡渭北大同、宁武西山、霍西、沁水峰峰、大城京西、宝坻、开滦焦作、新密、禹州、平顶山永夏、淮北、兖州、临沂淄博、黄河北、莱芜
6 结 论
(1)依据岩石标志层、古生物地层并在前人研究基础上，利用大量钻孔资料，研究理清了华北石炭—二叠纪太原组下煤组的分布范围、厚度，主要聚煤中心位于38°N～40°N，下煤组煤层累计厚度大;38°N以南，聚煤中心位于河南东部、淮北一带，煤层累计厚度相对较小。
(2)在等时地层格架下，恢复了下煤组聚煤期岩相古地理，华北北部以河流、三角洲沉积为主，发育河流冲积平原、三角洲平原、三角洲前缘古地理单元，北部承德—兴隆一带发育冲积扇;中部以障壁—潟湖—潮坪沉积为主，发育障壁砂坝、潟湖、潮坪等古地理单元;辽东半岛、华北中东部、华北东南部、华北西部宁夏以西以碳酸盐台地沉积为主，发育碳酸盐台地古地理单元。
(3)不同可容空间和泥炭堆积速率变化背景下，三角洲平原古地理单元泥炭堆积速率大于或等于可容空间变化速率，聚煤作用最强，尤其是三角洲平原分流间湾带，煤层厚度大，其次为潮坪古地理单元，再次为潟湖古地理单元，最差为碳酸盐台地古地理单元，泥炭堆积速率与可容空间变化速率极不平衡，仅在周期性海退水体变浅时形成连续性较差的不可采—局部可采的薄煤层。不同沉积环境下聚煤作用强度由强至弱，煤层层数亦逐渐增加。
(4)绘制了下煤组与奥陶系顶面的空间距离等值线图，分区统计华北下煤组底板与奥陶系顶面空间距离、可采煤层累计厚度、砂泥岩之比、泥岩厚度和含量，为防治煤层底板奥陶系灰岩突水提供区域性大数据支撑。
致谢 中煤科工集团西安研究院有限公司张群研究员在论文撰写思路上提出了宝贵意见，并对成文进行了悉心指导，在此表示衷心的感谢。
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