第8章聚煤沉积古地理及煤聚积规律.ppt

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1、第8章,聚煤沉积古地理及煤聚积规律,煤田地质学,第8章 聚煤沉积古地理及煤聚积规律,1 含煤沉积古地理,1 含煤沉积古地理,一、含煤地层类型及成因标志 含煤地层类型 含煤岩系类型是指含煤岩系本身物质沉积属性的主要类型，即指含有煤层的一套沉积岩系在一定的沉积环境下形成的物质表现，因此是与其形成的古地理类型分不开的。 由于含煤地层在古植物演化的重要时期，是一定的古构造、古地理及古气候条件下的产物，因此，在地质历史上，随着上述四个条件朝着不利于聚煤的方向转化，含煤地层势必在纵向上和横向上过渡为不含煤的沉积岩系。,（1）以我国华北大型聚煤区为例 晚石炭世到早二叠世晚期，含煤地层在全区普遍发育； 中二叠

2、世至晚二叠世早期，仅豫西、淮南一带有含煤地层发育，向北则逐渐过渡为不含煤的、代表半干燥到干燥气候条件的，沉积杂色以至红色的陆相碎屑岩系； 至晚二叠世晚期，豫西、淮南一带的聚煤作用也停止了，全区发育了杂色至红色的碎屑岩系。 可以看出，主要由于古气候条件的变化和华北地区整体构造变化，导致聚煤条件丧失而使含煤地层不发育。,1 含煤沉积古地理,（2）以广东的晚三叠世沉积为例 粤西一带是内陆湖泊相含煤碎屑岩系，粤中至粤北一带是滨海一沼泽(海湾一泻湖)相含煤碎屑岩系，而到了粤东一带则是以浅海相为主的，不含煤而含铁、磷及碳酸盐的碎屑岩系。 可以看出，聚煤古地理条件的变化也是控制含煤地层发育的主要因素。,1

3、含煤沉积古地理,含煤地层的界限： 含煤地层是沉积地层的一个特殊类型，因此含煤地层不是区域性的地层单位，其界限不一定和地层划分相吻合。 有些含煤地层是跨时代的，如我国北方石炭一二叠纪含煤地层，即跨越了两个地质时代。再者，由于含煤地层与非含煤地层之间经常为过渡关系，而聚煤作用往往在盆地的一定位置或范围内，因此严格确定含煤地层的上、下限及其在横向上的界限常是较困难的。,1 含煤沉积古地理,含煤地层的厚度： 含煤地层的概念表明，只要含有煤层就是含煤地层，但是没有对所含的煤层的厚度进行任何规定。 因此，早期的煤地质研究者曾根据地层中煤层是否含最低可采厚度的煤层作为确定含煤岩系及其边界的标准。这种标准不具

4、备统一的对比价值。,1 含煤沉积古地理,无论地层中所含煤层的厚度多大，都代表曾经发生过聚煤作用，其具有的特殊意义非常重要。因此，如果某个沉积岩系在大区域内所含的都是低于可采厚度的煤线，可不作为资源对待，但是其沉积学价值是不能低估的，而所含的煤层无论多薄，在成烃源岩方面也是不能忽视的。 不同类型含煤岩系的颜色： 含煤岩系是潮湿气候条件下的产物，因此，主要由暗色调的岩系组成，即由灰、灰绿及灰黑色的沉积岩组成。,1 含煤沉积古地理,少数情况下，当古气候条件逐渐地由潮湿向干燥转化时，在含煤岩系中也会出现一些杂色的岩石，如带红、紫、绿色斑块的泥质岩及粉砂岩等。 按照含煤岩系形成的区域地质背景和古地理类型

5、分： 浅海型含煤岩系、陆相含煤岩系、海陆交互相含煤岩系、近海型含煤岩系等。,1 含煤沉积古地理,2.成因标志 含煤岩系的成因标志包括诸多方面，如沉积构造、矿物成分和地球化学、古生物等方面的标志。 因为含煤岩系是沉积岩系，沉积构造和矿物成分几乎都可以在含煤岩系中见到，而其颜色、岩性组合和所含的古生物类型则有其独特性。 （1）沉积物颜色：颜色是反映沉积物成因的直观标志，由于煤系多是在潮湿气候条件下形成的，所以组成煤系沉积岩的颜色主要是灰色、灰黑色、黑色和灰绿色，也含有一定数量的杂色沉积。,1 含煤沉积古地理,（2）岩性组合标志：煤系的岩性以各种粒度的陆源碎屑岩和粘土岩为主，夹有石灰岩、燧石层等，也

6、有的煤系主要由石灰岩构成；此外，煤系中还常见有铝土矿、耐火粘土、油页岩、菱铁矿、黄铁矿等。 （3）煤系中碎屑岩的矿物成分：决定于陆源区岩性成分和构造环境。煤系中最常见的碎屑岩为石英砂岩、长石石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩，以及粉砂岩、砾岩。不同沉积条件下形成的碎屑岩在成分、结构上差别很大。内陆条件下形成的煤系，以过渡性的砂岩较多；砾岩和粗砂岩多形成近侵蚀区条件下的煤系。 （4）在成煤时期，由于火山作用往往为大量的成煤植物繁衍提供了良好的大气条件及土质条件。,1 含煤沉积古地理,（5）古生物标志：动物化石及其遗迹：由于生物的分布受盆地含盐度及其变化的严格控制，所以，动物化石的种类是判断含煤岩系及沉

7、积相的重要标志。含煤岩系中主要有以下三类动物化石组合：适应海水正常盐度的典型海相动物化石组合；适应变动盐度的海湾、泻湖相动物化石组合；适应淡水环境的动物化石组合。含煤岩系中还含有繁多的动物遗迹，如生物扰动、生物钻孔与潜穴，以及动物爬行遗迹等。其中含煤岩系中的生物扰动最为发育，成为含煤岩系的典型成因标志。,1 含煤沉积古地理,（6）植物化石：煤系中有丰富的植物化石，有的也有动物化石。特别是在煤层的顶底板岩层中，植物化石及其碎屑很发育，是鉴别含煤岩系的主要标志之一。 （7）煤系中还含有各种碳酸盐（特别是菱铁质的）结核和泥质、粉砂质和菱铁矿包体。,1 含煤沉积古地理,二、含煤沉积古地理类型 1. 划

8、分依据 含煤岩系的古地理类型最早是由德国的C.F.Nauman于1854年提出的。当时只划分为近海和内陆两种类型。 但随着煤地质学科的发展，上述分类显得过于笼统和不科学，难于细致地从成因上阐明含煤岩系的许多特点。 含煤岩系古地理分类的主要依据主要是含煤岩系形成的古环境、沉积物、含煤旋回、相组合特点，以及含煤性等。,1 含煤沉积古地理,2.主要类型及其特点 （1）浅海型 这种类型多出现在早古生代，多为开阔的浅海环境。因为那时高等植物尚未发展起来，只有低等植物菌、藻类在浅海环境下繁殖，死亡后在一定条件下形成了石煤。 沉积物以浅海相为主，煤层多形成于泥质沉积之上，而煤层上覆为碳酸盐沉积，旋回结构十分

9、清楚。煤为腐泥煤，有机组分为菌、藻类，含硫分、灰分含量较高。 典型例子是陕南早寒武世含煤岩系、南方分布较广的早古生代含石煤的煤系等。,1 含煤沉积古地理,（2）陆表海型 陆表海是属于海盆地还是近海盆地或过渡型盆地一直存在不同看法。多数学者把陆表海和陆缘海都归属于浅海。 陆表海(或内陆海,陆内海,大陆海)是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡度的、范围广阔的、浅水海洋盆地。陆表海应该属于一种特殊的盆地类型，盆地的基底是陆壳，在发生海侵时属于海洋盆地，而海水退出时则暴露为陆或呈现为适宜植物繁盛的沼泽环境。 在海水进退的高频率变化的过程中发生成煤作用，因此形成海相沉积（如海相石灰岩）与过渡相沉积及陆相沉积

10、等相交互、旋回十分清楚的含有煤层的一套沉积岩系。煤层可能形成于还退过程中，也可能形成于海侵过程中。,1 含煤沉积古地理,（3）近海型 近海型一般指在海岸线附近地区，沉积区比较广阔，地形比较简单，海平面变化对沉积影响很大，是海与陆共同作用的区域。总体上应属于海陆过渡区。其特点是形成的煤系分布广、岩性岩相比较稳定、旋回结构清楚且易于对比、含煤性较好。还可以进一步划分为滨海平原型、滨海三角洲型、障壁泻湖型、滨海-扇三角洲型等。,1 含煤沉积古地理,（4）内陆型 指远离海洋的大陆区和山间区。内陆型的聚煤古地理类型是比较复杂的。其岩性、岩相以及含煤性相差较大，对比也比较困难。还可以进一步划分为内陆盆地型

11、、山间盆地型、山间谷地型、冲积扇型和扇三角洲型等。,1 含煤沉积古地理,2 煤聚积规律研究,第8章 聚煤沉积古地理及煤聚积规律,聚煤规律是指在古植物、古气候、古地理和古构造等有利的条件下，泥炭聚集而最终形成煤矿床的作用。聚煤规律（或称煤聚积规律）则是指的是由于古植物发育与演化、古气候、古地理和古构造的综合作用和影响，聚煤作用总是在盆地的一定部位发生，在时空上表现出的规律性特征。,2 煤聚积规律研究,一、富煤带、富煤中心 富煤带是指同一煤炭剖面中煤层发育较好、相对富集的块段，在空间上呈带状分布的特点。即是说的是出现于一定的古地理、古构造部位的煤层相对富集带。 富煤中心是指在富煤带内煤层总厚较大的

12、部位或聚煤作用长期持续发育的部位，也称富煤带最富的部位。,2 煤聚积规律研究,二、富煤单元 在富煤带研究的基础上发育而来。指同一层煤层相对较厚而稳定分布部位，在空间上具有一定的形态和方向性。亦即：指含煤盆地发展演化的某一阶段，古地理、古构造最有利于泥炭堆积而形成较厚的部位。 富煤单元单个煤层煤的评价（不是煤系中总和），它比富煤带更精确，而且可与现成沉积学、地层学的新理论、新方法结合起来（如层序地层学）。,2 煤聚积规律研究,三、富煤带（中心、单元）的形成条件 （一）富煤带形成的沉积学特点 1）泥炭沼泽环境在盆地某一部位的长期保持，或均位于补偿状态持续时间较长：说明古气候、古地理景观在较长时间没

13、有重大变化，泥炭堆积速度等于地壳下沉速度。 2）多煤层发育地层：尽管每次成煤环境相对短，但有利的成煤环境仅重复在同一部位出现，说明盆地总的古构造格局、总的古地理环境相对稳定。,2 煤聚积规律研究,（二）富煤带（中心、单元）的相对性 富煤带（中心或单元）具有相对性，就是说它不可能在一个统一的尺度内进行衡量，它只反映聚煤作用强度的强弱，没有绝对数值限定，不同煤田、不同地区富煤带（中心、单元）的圈定边界值可以不同。也可以说富煤带（中心、单元）在不同盆地、煤田是没有可比性的。 富煤带（中心、单元）还有时代限定的要求，即对比富煤带（中心、单元）的特征要在某一时代的煤系或者相同层序中对比，不同时代不能一起

14、圈定富煤带（中心、单元）的范围。 富煤带（中心、单元）可以采用单层厚度，也可以采用群层累积厚度。,2 煤聚积规律研究,（三）富煤带的形成条件 富煤带（或富煤中心、单元）需要一定的地质条件，在地貌上或者地理特征上，要具备有利于植物的生长和泥炭堆积，以及有利于泥炭保存的条件，而且这种条件要有相当的时间延续，相对于整个泥炭沼泽来说是最有利于泥炭形成和堆积的地理条件。 在盆地演化的整个过程中，要有构造条件以保持地貌条件持续存在或反复出现，达到均衡补偿状态。在这些条件中，古植物、古气候为“先决条件”；古地理、古构造为“主控因素”。,2 煤聚积规律研究,四、富煤带（中心、单元）的展布特点 富煤带（或富煤中

15、心、单元）的空间展布形式或样式多种多样。一般地，大型盆地富煤带（中心、单元）的展布样式呈似圆形、椭圆形。 富煤带（中心、单元）有方向性，因其受地质构造控制，如呈现长条形，即其展布与主构造线延展方向一致。 由于聚煤盆地的大小、所在的大地构造位置，特别是板块构造的部位不同，富煤带还有其他形式。如发育于构造相对活动区的聚煤盆地，或者发育于板块边缘的一些聚煤盆地，其富煤带的展布样式是很复杂的。 因此，富煤带或富煤单元的空间展布形式是与盆地形态、控制因素密切关系的。,2 煤聚积规律研究,图示三角洲湖泊沉积体系砂体与富煤单元的对应 。,2 煤聚积规律研究,2 煤聚积规律研究,图示潮汐三角洲富煤单元和相应单元砂体的对比,山东济宁煤田潮汐三角洲体系砂体（A）与富煤单元对应图（B）,