一、区域地质构造背景
该成矿亚系列属于洛安地块矿床成矿系列，分布于河南渑池—义马地区。成矿带东西长约20km，南北宽2～2.5km，面积约100km2。
三叠纪时期，由于地壳上升，使华北地台区内陆上较大的沉积盆地分布范围逐渐缩小，到早侏罗世沉积盆地只限于济源、义马一带。
早—中侏罗世在义马盆地内沉积了以长石石英砂岩、粉砂岩、碳质粘土岩及煤层为主的一套含煤建造，分布在盆地的中部。晚侏罗世，由于本区受燕山运动影响，地壳运动由整体的升降变为局部的坳陷与断陷，此时渑池—义马一带变为较深的坳陷盆地，其间沉积了分选性极差层理不清的块状砾岩夹少许砂岩，沉积环境由早期平静的淡水湖泊相变为山间急流与冲积扇相。
白垩系零星出露在盆地南侧，分布于侏罗系之上。下统主要由粉红色、灰白色凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩及粉砂岩组成。上统为一套红褐色砾岩层，其中夹少量灰绿色厚层泥质粉砂岩。
渑池—义马盆地周边被三叠系所围，其北部、东部出露完整，南部、西部则零星分布。沉积物为一套陆内盆地滨湖相到湖泊－沼泽相碎屑岩系。下统碎屑岩为紫红、灰紫色，由石英砂岩、长石石英砂岩、砂质粘土岩、砂质页岩、粉砂岩等组成；中统下部岩石紫红色为主，中部岩石紫红、紫灰色与黄绿色互层，上部岩石以黄绿、褐黄色为主，该统主要为长石砂岩、粘土岩夹少量页岩，粘土岩中常含有钙质结核，底部有钙质砾岩；上统岩系的下部为黄绿色、米黄色长石石英砂岩、钙质粉砂岩、砂质粘土岩夹薄煤层，上部岩石呈灰黄色、灰绿、灰色，由长石石英砂岩、粉砂质粘土岩、粘土岩及煤线组成。
三叠纪末，受印支运动影响，本区地壳上升，渑池义马一带周边隆起，其后盆地内沉积了早、中侏罗世滨湖－沼泽相含煤建造，构造环境处在平稳的升降运动中，早侏罗世聚煤作用时期，沉积环境更平静，持续时间也较长。到侏罗纪末白垩纪初，受燕山运动影响，断裂构造发育，破坏了侏罗纪沉积盆地的完整性，形成小型断陷、坳陷，沉积了白垩系的一套磨拉石建造。
二、控矿地质条件
（一）地层
煤的形成离不开有利的沉积环境，它赋存在特定的沉积岩系中。因此，地层对煤矿（层）控制作用是显而易见的。
1.义马组
该组属中下侏罗统，为该成矿亚系列之含煤地层。在义马一带发育较好，代表性剖面如（图4-9）。
图4-9 义马露天矿西侧中下侏罗统义马组（J1-2y）剖面图
（据焦作矿业学院，1982年，略有修改）
上覆地层：上第三系（N）砾岩
河南省主要矿产的成矿作用及矿床成矿系列
不整合
中—下侏罗统义马组（J1-2y） 厚124.7m
11.灰白、灰绿及红色粘土层 5.9m
10.黑色致密块状粘土岩夹菱铁矿层。产双壳类：Tutuellasp.及叶肢介、介形虫、鱼鳞片化石 18.3m
9.中层煤夹黑褐色砂岩及粘土岩 4.6m
8.上部灰黑、黑色粘土岩、砂质粘土岩夹灰色厚层粉砂岩及薄煤层，下部灰黑色厚层粉砂岩和砂质粘土岩。含大量动、植物化石碎片 7.8m
7.灰色厚—巨厚层粉砂岩夹黑色薄层砂质粘土岩。顶部为黑色砂质粘土岩及粘土岩。富含植物化石 15.4m
6.土黄色厚层中—细粒长石石英粉砂岩，夹钙质细砂岩 20.7m
5.浅灰色薄层中—细粒砂岩，夹灰色粉砂岩。底部为灰白色中厚层细粒钙质石英砂岩 6.8m
4.浅灰色厚层细粒石英砂岩，夹薄层灰色砂质粘土岩 17.7m
3.灰色中厚层粉砂岩。含植物化石 9.5m
2.底层煤，夹碳质粘土岩、粉砂岩及碳质菱铁矿薄层 13.0m
1.砂、砾岩层，常相变为含砾粘土岩或砾岩与砂岩、粘土岩互层 5.0m
平行不整合
下伏地层：上三叠统谭庄组（T3t)
2.马凹组
该组属中侏罗统，下段为灰黄、灰绿及紫红、灰白色砂质粘土及粘土岩，夹砂岩及砾岩，底部为厚层砾岩。上段为砖红色砂质粘土岩夹灰绿、灰黄色砂质粘土及砾岩。沉积厚度156～196m。以湖泊相沉积为主。
3.上侏罗统
该统下部为红色砾岩夹砂岩及粘土岩，上部为褐、灰色厚层砾岩夹砂砾岩。属一套冲积扇砾岩。厚度393～446m。
从侏罗系沉积岩石组合，岩性特征表明，成煤作用主要发生在早侏罗世，煤矿受控于中、下侏罗统义马组地层。
（二）岩相古地理特征
本区侏罗纪的沉积大致继承了晚三叠世的沉积环境，由于华北地台持续上升，湖盆的范围进一步缩小，到早侏罗世只剩下渑池—义马和济源两个小盆地。渑池—义马盆地在侏罗纪早期从沉积的岩石组合及岩性特征看，沉积环境属滨湖—沼泽相。义马组中含有大量植物化石，主要为蕨类和裸子植物，动物化石主要有双壳类及叶肢介、介形虫等。煤是在弱还原和还原条件下形成的，中、晚侏罗世时期，盆地内沉积物为湖泊相和山间冲积扇相，已不利于煤的生成。
（三）古气候特征
晚二叠世时华北地台气候转变为炎热干燥、少雨，石炭二叠纪聚煤期终止。这一气候特征一直延续到中三叠世。中三叠世之后，气候又逐渐转向温暖、潮湿、多雨，有利于植物生长和繁殖，到早侏罗世晚期以后，再次转向炎热干旱气候，从石炭—二叠纪及侏罗纪煤的生成，说明气候对煤的生成起着重要的作用。
（四）控矿构造
在成岩成矿过程中，地质构造和地质建造总是相辅相成的。盆地内沉积物岩性特征及不同类型岩石组合，往往能反映出成岩成矿时的地质构造环境。
印支运动使渑池义马地区周边基底隆起，形成了侏罗纪内陆湖泊盆地，为煤的聚集提供了场所。从义马组沉积岩系组合特征可知，在早侏罗世时期湖盆处在平稳的升降运动中，沉积相属湖泊—沼泽相，腐殖质物堆积速度和盆地下沉速度基本一致，使聚煤作用持续时间较长，成为均衡补偿盆地，为煤的生成和聚集提供了良好的地质构造条件。到中晚侏罗世，地壳升降运动较频繁。构造环境已处于不稳定状态，加之气候变化，聚煤期终止。侏罗纪末，因受燕山运动影响，本区断裂构造较发育，对煤层具有破坏作用。
三、成矿特征
（一）含煤岩系
区内含煤地层为中下侏罗统义马组。该组底部为砂、砾岩层，由青灰色、灰白色中—粗粒砂岩，含石英岩、石英砂岩砾石组成。厚度0.9～59m；下部为灰色粉砂岩、中细粒长石石英砂岩夹碳质粘土岩及厚煤层（煤1—煤2）；上部为灰黑色粘土岩夹砂质粘土岩及粉砂岩，含中层煤和上层煤1—煤2，煤田东部上层煤及铝土质粘土岩常被剥蚀无存。含煤地层厚度在26～136m之间。
煤系地层出露于渑池向斜轴部，分布于千秋、常村、义马、杨村、耿村等地，走向近东西，倾向南，倾角10°～25°。
（二）煤层产出特征及空间变化
含煤岩系中含煤层2～5层，煤层总厚约21m，含煤系数28.26%。各煤层自下而上为：
1.底层煤1
位于含煤岩系底砾岩之上。顶板为细砂岩、粉砂岩，底板为粘土岩及碳质粘土岩，局部直接见底砾岩。煤层主要发育于成矿带西部浅部和中深部，延至深部则与底煤2合并，煤层结构较复杂，含夹矸一般6～7层，最多可达12层，夹矸厚度一般为0.01～1.72m，岩性多为粘土岩和碳质泥岩。该煤层厚度一般变化在0.24～21.76m之间，平均厚8.51m，局部厚度达31m，煤层沿走向不稳定，属局部开采煤层。
2.底层煤2
位于含煤岩系下部，顶底板均为粘土岩。煤层在成矿带内分布稳定，煤厚变化在0.39～7.56m之间，具普遍可采性。煤层结构复杂，一般含夹矸2～6层，最多达19层，夹矸厚0.03～1.85m。
3.中层煤
位于含煤岩系中部。煤层厚一般4m，煤层基本稳定，大部地段可采。顶底板为粘土岩或泥岩，局部地段底板为细砂岩。煤层结构简单，夹矸一般为2～3层，单层夹矸厚0.03～1.42m。
4.上层煤
位于含煤岩系上部，距中煤层12～18m。顶底板均为粘土岩。该煤层仅发育于矿田的西部，常分叉为两层煤，相距2m左右，上层煤1厚0.09～8.93m，平均厚2.12m，不稳定，局部可采；上层煤2厚0.82～2.84m，均厚1.85m，结构复杂，局部可采。
从含煤岩系中煤层在不同部位发育程度、空间分布、煤层结构等特征可以看出：聚煤作用从早到晚有由强变弱的演化趋势，且具成煤厚度由大到小；煤层厚度变化大、多不稳定、煤层分支、归并现象及结构复杂，夹矸层多的特点。
（三）煤质特征
不同层位的煤层，煤质也不相同。底层煤为中灰、低硫、低磷长焰煤。呈块状及碎粒状，易碎，易风化，易自燃。煤岩组分以亮煤为主，次为半暗及暗煤，属半亮型及光亮型。发热量较低。中层煤属低—中灰、富硫褐煤—长焰煤，半亮型。上层煤为低—中灰、中—富硫的褐煤，属半亮型。各煤层煤质组分变化见表4-5。
表4-5 义马煤田各煤层煤质分析结果表
从表中可以看出，随着煤层层位的升高，煤的变质程度和发热量降低；煤的灰分、硫含量有逐渐增大的趋势。与石炭—二叠系煤质相比，其变质程度、发热量相对较低，挥发分含量普遍较高，一般高出15%～20%。
（四）成矿机理及成矿模式
义马式煤矿生成于早中侏罗世，分布于渑池—义马中生代沉积盆地中部。成煤作用与晚石炭—二叠纪的煤形成机理基本相同，只是成矿背景和时代不同。义马式煤形成于内陆湖泊—沼泽环境，在早侏罗世气候温暖、湿润、雨水充足，沼泽内植物茂密生长和繁殖，为煤的生成提供了丰富的物质。但植物遗体要逐步转变成煤，尚需经历两个阶段，即泥炭化作用阶段和煤化作用阶段。从含煤岩系义马组岩石组合及煤层特征看，聚煤期盆地构造条件有利煤的形成，沼泽下降速度与泥炭堆积的速度保持均衡状态时间较长，早侏罗世到中侏罗世，这种均衡补偿性有逐渐变弱的趋势，致使煤层厚度由下而上变薄。整个盆地处于平稳的沉降运动中。泥炭化作用使地表沼泽的植物遗体转化成腐植质（泥炭）；泥炭层随着盆地基底下降，沉入深部，同时上部覆盖着厚厚的沉积物和地表水，在上覆沉积物的压力和深部温度等因素影响下，泥炭（腐泥）层发生煤化作用，逐渐固结成褐煤、长焰煤等。
综上所述，义马式煤矿（床）成矿模式流程如下：
河南省主要矿产的成矿作用及矿床成矿系列