3.3.3.1 地层及沉积特征
从天津宝坻水文观察孔水3共钻遇石炭系—二叠系593.92m，按当地的地层划分，开平组（相当于本溪组）42.28m，唐山组和赵各庄组（相当于太原组）151.53m，大苗庄组（相当于山西组）79.41m，唐家庄组（相当于下石盒子组）261.7m，古冶组（相当于上石盒子组）不全，仅钻遇59m。石炭系—二叠系顶、底均为不整合面（河北煤田地质公司，1991）。
天津宝坻在晚石炭世—早二叠世早期发生了多次的海侵，形成多套厚度不一的石灰岩（K1～K6），而每套石灰岩都对应着一次海平面的上升。在晚石炭世早期（本溪组沉积时期），该地发育障壁砂坝和泥坪，随着海平面的上升，障壁砂坝被向海一侧发育的潮坪沉积所覆盖，形成泥坪和海侵性障壁砂坝组成的正旋回。随后发生了两次小规模的海侵，形成了两套由灰岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩和煤层组成的反旋回，沉积环境为滨外碳酸盐岩陆棚、滨外泥质陆棚、障壁砂坝、障后沼泽（泥坪），其中障壁砂坝为海侵之后的海退过程形成的。早二叠世初发生了大规模的海侵，形成巨厚的石灰岩和巨厚碎屑岩陆棚沉积的粉砂岩。之后尽管又发生了几次小规模的海侵，但总体上海平面区域回落，沉积了以粉砂岩为主，夹煤层和薄层灰岩的一套地层，其沉积环境滨外碳酸盐岩陆棚与滨外碎屑岩陆棚的间互出现。早二叠世晚期（山西组沉积时期），开始发育下切河谷，形成了两套总厚度近40m的叠置河道砂岩，并在该套河道沉积之上形成了三角洲间湾沉积的巨厚12＃煤层。从此，沉积环境开始向下三角洲平原演化，并在下三角洲平原中形成了粉砂岩夹煤层、泥岩的一套灰色、深灰色地层，沉积环境以岸后沼泽、分流河道为主。中二叠世早期（下石盒子组沉积时期），沉积环境已经演变为曲流河环境，在初期发育三套垂向叠置的巨厚河道砂岩，且在下两套河道砂岩顶部都发育了薄煤层。因此，所发育的河道相对稳定。随后河流开始泛滥，形成大套以粉砂岩为主的泛滥盆地沉积。晚二叠世早期（上石盒子组沉积时期）也是以河流沉积为主，沉积物主要为中、细砂岩和粉砂岩，但由于所保留地层较少，难见其全貌。
3.3.3.2 高分辨率层序地层分析
与河北南部的地层相比，宝坻的地层特征与其差别较大，唐山组（相当于本溪组）主要是滨外泥质陆棚和障壁砂坝沉积，开平组（相当于太原组下段）由于多次海侵，有滨外碳酸盐岩陆棚、滨外碎屑岩陆棚和潟湖沼泽沉积。自此，海水已经完全退出该区，赵各庄组（相当于太原组上段）发育下切河道之后，转而发育下三角洲平原，其后为大苗庄组（相当于山西组）的上三角洲平原沉积，唐家庄组（相当于下石盒子组）和古冶组（相当于上石盒子组）沉积时就完全演变为陆相沉积了。从沉积环境的演化及相变特征分析，以河道冲刷面、相转换面以及沉积旋回结构为石炭系—二叠系内部的四级层序界面，从上古生界中可划分出了21个四级层序或相当的准层序（S1～S21），组合为11个层序组、5个复合层序（图3.9）。下面按三级复合层序分述各层序的特征。
复合层序Ⅰ。主要由相当于河北南部本溪组的唐山组组成，包括四级层序S1、S2和S3，这三个四级层序分别为向上变浅的正旋回，实际上，它们相当于三个准层序，即三个四级准层序，其中S1组成低位层序组，S2和S3组成海侵层序组，其厚度分布见图3.10。沉积环境逐渐由早期的滨外泥质陆棚经过一次海平面下降后沉积了向上变粗的障壁砂坝，随后海平面又开始上升，发育泥坪沉积和碳酸盐岩陆棚沉积，在此次海退过程中再次形成小型障壁砂坝，并发育障后沼泽。之后海平面再次上升，形成第二套石灰岩和第三套障壁砂坝。从整体上看，复合层序Ⅰ发育时期，发生的三次海侵，规模在不断扩大。因此，不发育高位层序组。
复合层序Ⅱ。主要由相当于河北南部太原组下段的开平组组成，包括四级层序S4、S5、S6，其中S4组成海侵层序组，S5、S6组成高位层序组。其中S4发育海侵体系域和高位体系域；S5仅发育高位体系域；S6发育较全，低位、海侵和高位体系域都发育，其厚度分布有向上变薄又再增厚的趋势（图3.10）。在S4、S5发育时期，该区被海水所占据，发育滨外碎屑岩陆棚和滨外碳酸盐岩陆棚，无煤层发育；S6沉积发育时期海水已经有所退却，只间或海侵时才被海水淹没，因此，主要发育障壁砂坝和障后沼泽。由于S4发育时快速的海侵迅速覆盖整个地区，使得未来得及发育低位层序组，即已开始了海侵层序组的发育。
复合层序Ⅲ。主要由相当于河北南部太原组上段的赵各庄组和相当于山西组的大苗庄组组成。包括四级层序S7～S13组成，其中两套正旋回河道沉积组成的S7、S8叠置成低位层序组，S9、S10组成了海侵层序组，S11～S13组成高位层序组。S7仅发育低位体系域；S8发育低位体系域和海侵体系域；S9仅发育由一套巨厚煤层（12#）和黑灰色河漫滩粉砂岩组成的高位体系域；S10发育海侵和高位体系域，主要为河漫沼泽和河漫滩组成；S11仅发育高位体系域，为一套向上变粗的反旋回；S12也仅发育高位体系域，由两套厚煤层（4＃、5#）和黑灰色河漫滩粉砂岩组成；S13则为小型河流沉积，由低位体系域和海侵体系域的组成。因此，总体上，复合层序Ⅲ主要为三角洲平原沉积，但存在基准面抬升的趋势。各四级层序厚度的分布见图3.10。
图3.9 天津宝坻水3孔石炭系—二叠系层序地层综合柱状图Fig.3.9 Permo-Carboniferous sequence stratigraphical column of the borehole Shui 3 in the Baodi area of Tianjin
（原始资料据河北煤田地质勘探公司，1991）
图3.10 天津宝坻水3孔石炭系—二叠系四级层序厚度分布图（Ⅰ～Ⅴ为复合层序）Fig.3.10 Thickness of the fourth-order sequences of the Perm o-Carboniferous of boreholes-3 in BaodiTianjin
复合层序ⅠV。主要由相当于河北南部下石盒子组的唐家庄组组成。包括四级层序S14～S20，其中S14、S15组成低位层序组，S16和S17组成海侵层序组，S18、S19和S20组成高位层序组。S14和S15为河流沉积，由低位体系域和海侵体系域的组成；S16和S17主要为决口扇中、细砂岩和河漫滩粉砂岩组成，发育低位体系域和海侵体系域；S18由河道、河漫滩和决口扇沉积组成，可划分出低位体系域、海侵体系域和高位体系域；S19和S20则由河道和河漫滩沉积组成，发育低位体系域和海侵体系域。总体上来说，该复合层序上部和下部都有河道沉积，中部主要为河泛滥形成的河漫滩沉积，基准面具有小幅的下降、上升再下降的运动过程。各四级层序厚度的分布见图3.10。