聚煤盆地及煤聚积规律讲解课件.ppt

1、第七章第七章 聚煤盆地及煤聚积规律聚煤盆地及煤聚积规律u 聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成条件u 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类u 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化u 含煤沉积古地理含煤沉积古地理u 煤聚积规律煤聚积规律第一节第一节 聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成条件 一、基本概念一、基本概念 1.聚煤盆地聚煤盆地：是地史期聚煤作用广泛发育的沉积：是地史期聚煤作用广泛发育的沉积盆地。盆地。地貌上：盆地积水洼地，适合于植物的繁殖、堆地貌上：盆地积水洼地，适合于植物的繁殖、堆积、形成泥岩层，并最终形成煤层。它是原始含煤沉积、形成泥岩层，并最终形成煤层。它是原始含煤沉积盆地。积盆地。聚煤盆地

2、可以保持其原始沉积盆地的基本面貌，聚煤盆地可以保持其原始沉积盆地的基本面貌，但大多数由于后期构造变动和剥蚀作用而被分割为一但大多数由于后期构造变动和剥蚀作用而被分割为一系列后期构造盆地系列后期构造盆地2.煤盆地煤盆地：是国际上较为通用的术语，其含义比较：是国际上较为通用的术语，其含义比较广泛，广泛，可以指聚煤盆地，也可以指后期构造盆地。可以指聚煤盆地，也可以指后期构造盆地。3.煤田煤田：一般是指在同一地质发展过程中形成的含一般是指在同一地质发展过程中形成的含煤岩系分布的广大地区煤岩系分布的广大地区，虽经后期构造和侵蚀作用的分，虽经后期构造和侵蚀作用的分割，但基本上仍连成一片或可以追踪，常常形成

3、大型煤割，但基本上仍连成一片或可以追踪，常常形成大型煤炭生产基地炭生产基地.4.煤产地煤产地：指煤田内由构造分隔的赋煤构造单元指煤田内由构造分隔的赋煤构造单元，通常可对应于矿井或矿区范围。煤产地这个词已经不经通常可对应于矿井或矿区范围。煤产地这个词已经不经常使用了。常使用了。第一节第一节 聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成条件 二、聚煤盆地的形成条件二、聚煤盆地的形成条件 古气候、古植物、古地理和古构造古气候、古植物、古地理和古构造等地质因素综合作等地质因素综合作用的结果。用的结果。1.1.植物遗体的大量堆积是聚煤作用发生的物质基础。植物遗体的大量堆积是聚煤作用发生的物质基础。地史期植物的演化表

4、现为突变和渐变两种形式地史期植物的演化表现为突变和渐变两种形式:突变期突变期，在较短的地史时期中有大量新旧属种的更，在较短的地史时期中有大量新旧属种的更替，是植物进化的飞跃阶段；替，是植物进化的飞跃阶段；渐变期渐变期，植物属种比较单一，但扩展迅速，茂密成，植物属种比较单一，但扩展迅速，茂密成林，往往是强盛的聚煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向林，往往是强盛的聚煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向前推进。前推进。第一节第一节 聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成条件 2.古气候是植物繁衍、植物残体泥炭化和保存的古气候是植物繁衍、植物残体泥炭化和保存的前提条件。前提条件。（1）湿度：）湿度：地史期的聚煤作用

5、主要发生于温暖潮湿气候地史期的聚煤作用主要发生于温暖潮湿气候带，而湿度是主导的因素。带，而湿度是主导的因素。（2）气候分带和海陆分布：）气候分带和海陆分布：纬度和大气环流形成全球性纬度和大气环流形成全球性的气候分带，使的气候分带，使聚煤带沿着一定的纬度展布聚煤带沿着一定的纬度展布。海陆分布、地貌。海陆分布、地貌等可形成区域性气候区，叠加在全球性气候带的背景上，形成等可形成区域性气候区，叠加在全球性气候带的背景上，形成不同规模的聚煤区。不同规模的聚煤区。（3）聚煤盆地的发育随潮湿气候带的迁移而迁移：）聚煤盆地的发育随潮湿气候带的迁移而迁移：聚煤聚煤盆地形成在潮湿气候带覆盖的地区，随着潮湿气候带的

6、迁移，盆地形成在潮湿气候带覆盖的地区，随着潮湿气候带的迁移，聚煤带和聚煤盆地也相应地发生迁移。聚煤带和聚煤盆地也相应地发生迁移。第一节第一节 聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成条件 3.适宜的沉积古地理环境为沼泽发育、植物繁殖适宜的沉积古地理环境为沼泽发育、植物繁殖和泥炭聚积提供了天然场所。和泥炭聚积提供了天然场所。(1)聚煤作用主要发生的古地理单元聚煤作用主要发生的古地理单元:泥炭沼泽往往分布于剥蚀区至沉积区的过渡地带。泥炭沼泽往往分布于剥蚀区至沉积区的过渡地带。(2)影响因素影响因素:既受到剥蚀区位置、范围、性质、抬升速率和物源供应既受到剥蚀区位置、范围、性质、抬升速率和物源供应的影响，又受

7、到沉积区位置、范围、沉降速率、稳定水体及其的影响，又受到沉积区位置、范围、沉降速率、稳定水体及其水动力条件的影响。因此，聚煤古地理环境是一个非常敏感的水动力条件的影响。因此，聚煤古地理环境是一个非常敏感的动态环境。动态环境。4.古构造是作用于聚煤盆地诸因素中的主导因素。古构造是作用于聚煤盆地诸因素中的主导因素。（1）从构造观点出发，可以把聚煤盆地看作一种特殊的）从构造观点出发，可以把聚煤盆地看作一种特殊的构造形迹，构造形迹，即是说聚煤盆地在大地构造格架中占据一定部位，即是说聚煤盆地在大地构造格架中占据一定部位，具有一定的几何形态和构造样式，与周围的其它各种构造形迹具有一定的几何形态和构造样式，

8、与周围的其它各种构造形迹有着成生联系，可以归入某种有着成生联系，可以归入某种构造体系。构造体系。聚煤盆地是特定的区聚煤盆地是特定的区域构造应力场的产物，具有一定的域构造应力场的产物，具有一定的地球动力背景。地球动力背景。（2）地壳的沉降范围、幅度、时期和速度，）地壳的沉降范围、幅度、时期和速度，决定了聚煤决定了聚煤盆地的范围、岩系厚度、沉积补偿及沉积相的组成和分布。因盆地的范围、岩系厚度、沉积补偿及沉积相的组成和分布。因此可以说，此可以说，聚煤盆地的形成与地壳的活动性有关，是地壳运动聚煤盆地的形成与地壳的活动性有关，是地壳运动过程的产物。过程的产物。四个因素的辨证关系：四个因素的辨证关系：古气

9、候、古植物、古地理和古构造等因素，在一定地区古气候、古植物、古地理和古构造等因素，在一定地区或一定条件下都可能成为聚煤作用的决定性因素。或一定条件下都可能成为聚煤作用的决定性因素。一般来说，一般来说，古气候、古植物条件提供了聚煤作用的物质古气候、古植物条件提供了聚煤作用的物质基础，基础，常作为聚煤盆地形成的区域背景来考虑；而常作为聚煤盆地形成的区域背景来考虑；而古地理和古古地理和古构造则是具体聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。构造则是具体聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。沉积盆地沉积盆地是沉积物搬运和沉积的活动舞台，形成各种各样的是沉积物搬运和沉积的活动舞台，形成各种各样的沉积环境和沉积环境和

10、沉积体系沉积体系。第一节第一节 聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成条件 按聚煤盆地的动力学条件分：按聚煤盆地的动力学条件分：拗陷型、断陷型和构造拗陷型、断陷型和构造侵蚀型侵蚀型等三种基本类型聚煤盆地等三种基本类型聚煤盆地。（一）拗陷型聚煤盆地（一）拗陷型聚煤盆地（亦称波状拗陷盆地）（亦称波状拗陷盆地）盆地的基底特征：盆地的基底特征：基本上为一连续界面，聚煤期地壳基本上为一连续界面，聚煤期地壳运动以运动以宽缓开阔的波状隆起和拗陷为主，宽缓开阔的波状隆起和拗陷为主，含煤岩系就形成含煤岩系就形成于波状拗陷内。于波状拗陷内。1、成因：、成因：波状拗陷可能是波状拗陷可能是 地壳薄化引起的区域沉降；地壳薄化

11、引起的区域沉降；壳下物质活动引起的热沉降；壳下物质活动引起的热沉降；或区域构造应力场造成的地壳波状变形。或区域构造应力场造成的地壳波状变形。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 2、盆地基底界面特征、盆地基底界面特征：聚煤盆地的基底界面可：聚煤盆地的基底界面可以是连续沉积界面，也可以是遭受长期风化剥以是连续沉积界面，也可以是遭受长期风化剥蚀的间断面。在盆地形成演化过程中，蚀的间断面。在盆地形成演化过程中，基底脆性断基底脆性断裂变形不明显。裂变形不明显。3、盆地形态特点：、盆地形态特点：拗陷型盆地的几何形态多拗陷型盆地的几何形态多呈圆形、椭圆形或湾口形，其横剖面有些是对称呈圆形、椭圆形或湾

12、口形，其横剖面有些是对称的，有些则不对称。盆地的规模可大可小，大者的，有些则不对称。盆地的规模可大可小，大者可达数十万平方公里。可达数十万平方公里。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 4、沉积充填及成煤特征：、沉积充填及成煤特征：沉陷中心一般位于盆地的中部；沉陷中心一般位于盆地的中部；盆地中部距陆源区较远，往往出现欠补偿环境；盆地中部距陆源区较远，往往出现欠补偿环境；盆地的沉积中心与沉降中心可能不一致；盆地的沉积中心与沉降中心可能不一致；拗陷型聚煤盆地含煤岩系的岩性岩相和含煤性比较稳拗陷型聚煤盆地含煤岩系的岩性岩相和含煤性比较稳定；定；沉积物成熟度高；沉积物成熟度高；旋回结构清晰；旋回

13、结构清晰；煤层发育比较广泛、稳定，易于对比；煤层发育比较广泛、稳定，易于对比；陆源区和含煤沉积区相对高差不大；陆源区和含煤沉积区相对高差不大；大型拗陷聚煤盆地内部常常发育次一级隆起和拗陷。大型拗陷聚煤盆地内部常常发育次一级隆起和拗陷。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 我国华北石炭我国华北石炭二叠纪聚煤盆地二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状拗陷型聚煤盆是一个比较典型的波状拗陷型聚煤盆地、也是一个克拉通内沉积盆地。盆地南、北侧分别地、也是一个克拉通内沉积盆地。盆地南、北侧分别以秦岭大别和阴山以秦岭大别和阴山活动构造带活动构造带为界，总体为一个由西北向东南缓倾的箕状盆地。为界，总体为一个由

14、西北向东南缓倾的箕状盆地。盆地基底盆地基底为为中奥陶统侵蚀界面，盆缘局部地段为寒武系或震旦系。中奥陶统侵蚀界面，盆缘局部地段为寒武系或震旦系。华北石炭华北石炭二叠纪煤系由一个完整的二叠纪煤系由一个完整的海侵海退旋回海侵海退旋回组成。在海域不断组成。在海域不断扩张的总趋势下形成以泻湖、潮坪障壁体系为主的早期聚煤环境，以扩张的总趋势下形成以泻湖、潮坪障壁体系为主的早期聚煤环境，以稳稳定的薄中厚煤层和浅水碳酸盐岩层定的薄中厚煤层和浅水碳酸盐岩层的广泛发育为特征，旋回结构清晰，的广泛发育为特征，旋回结构清晰，煤层易于对比。煤层易于对比。晚石炭世中晚期晚石炭世中晚期，海域范围最大，在盆地北缘山前地带发育

15、厚煤层，大，海域范围最大，在盆地北缘山前地带发育厚煤层，大约自晚石炭世晚期，由于内蒙大兴安岭海槽渐趋封闭，盆缘隆起带多河约自晚石炭世晚期，由于内蒙大兴安岭海槽渐趋封闭，盆缘隆起带多河系携带的大量陆源碎屑注入盆地，开始了系携带的大量陆源碎屑注入盆地，开始了盆地范围的海退期盆地范围的海退期。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 沈阳北京呼和浩特太原石家庄济南郑州徐州淮南合肥南京上海西安平凉中卫延安银川天津50501001505010012050501001207010015015010020010050701002002007010050701009108761234580080160km1

16、051101151201251304035第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 在海退的总趋势下，形成以在海退的总趋势下，形成以浅水进积三角洲为主体的晚期聚浅水进积三角洲为主体的晚期聚煤环境煤环境。中。中-厚煤层广泛发育，煤层稳定性较差，常见沉积间断厚煤层广泛发育，煤层稳定性较差，常见沉积间断和河流冲蚀现象。整个聚煤盆地内含煤岩系的岩性岩相和富煤层和河流冲蚀现象。整个聚煤盆地内含煤岩系的岩性岩相和富煤层段、聚煤带呈现规律性变化，大体呈段、聚煤带呈现规律性变化，大体呈“东西向成带，南北向迁移东西向成带，南北向迁移”的总格局。的总格局。-OS Pt1N80m80km0O O2C3C2O2P1

17、1234567图6-1 华北石炭二叠纪煤盆地沉积构造剖面示意图1泻湖滨海铁铝质沉积；2泻湖障壁含煤沉积；3海湾、潮坪含煤沉积；4浅水三角洲含煤沉积；5沉积扇河流含煤沉积；6煤层；7断陷盆地华北石炭-二叠纪煤盆地沉积-构造剖面示意图1-泻湖-滨海铁铝质沉积；2-泻湖-障壁含煤沉积；3-海湾-潮坪含煤沉积；4-浅水三角洲含煤沉积；5-冲积扇-河流含煤沉积；6-煤层；7-断陷盆地 第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 （二）断陷型聚煤盆地（二）断陷型聚煤盆地 断陷型聚煤盆地的基底为断陷型聚煤盆地的基底为不连续界面，不连续界面，成盆期地壳运成盆期地壳运动动以块状断裂运动为主。以块状断裂运动为主。

18、1、成因：、成因：断陷盆地可以是由地幔隆起诱发的表层引张断陷盆地可以是由地幔隆起诱发的表层引张作用而产生的地堑型盆地，也可以是由伸展作用所产生的正作用而产生的地堑型盆地，也可以是由伸展作用所产生的正断层系而形成的半地堑型盆地，或者是由走向滑动断层所派断层系而形成的半地堑型盆地，或者是由走向滑动断层所派生的垂向分量而形成的拉分盆地。生的垂向分量而形成的拉分盆地。2、盆地的基底界面、盆地的基底界面一般为不整合构造一般为不整合构造-剥蚀面，并被先剥蚀面，并被先成断裂系所切割。成断裂系所切割。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 3、形态特征：、形态特征：盆地一般呈狭长几何形态，其延伸方向盆地一

19、般呈狭长几何形态，其延伸方向与控制性断裂的展布方向相一致；盆地的横剖面一般不对称，与控制性断裂的展布方向相一致；盆地的横剖面一般不对称，沉降中心靠近主盆缘断裂一侧。单个盆地的范围有限，但常常沉降中心靠近主盆缘断裂一侧。单个盆地的范围有限，但常常按一定方位和组合型式按一定方位和组合型式成群成带出现成群成带出现，构成盆地群，且具有相当，构成盆地群，且具有相当可观的规模和煤炭储量。含煤岩系的形成，主要可观的规模和煤炭储量。含煤岩系的形成，主要受断裂作用及受断裂作用及基底断块旋转、沉陷的控制基底断块旋转、沉陷的控制。4、盆地的超覆扩张和退缩分化：、盆地的超覆扩张和退缩分化：断陷型聚煤盆地在演断陷型聚煤

20、盆地在演化过程中，常常发生超覆扩张和退缩分化。通常，表现为由盆缘化过程中，常常发生超覆扩张和退缩分化。通常，表现为由盆缘断裂一侧向盆地单斜基底一侧超覆。断裂一侧向盆地单斜基底一侧超覆。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 5 5、盆地沉积充填和成煤特征：、盆地沉积充填和成煤特征：由于主干断裂的间歇性活动和基底断块的差异沉陷，形成由于主干断裂的间歇性活动和基底断块的差异沉陷，形成极其复杂的极其复杂的构造构造岩相样式岩相样式 ；含煤岩系向盆缘断裂一侧倾斜和增厚含煤岩系向盆缘断裂一侧倾斜和增厚；盆地的充填序列一般为盆地的充填序列一般为双层结构双层结构，划分为下、上含煤组，划分为下、上含煤组，分

21、别代表断陷聚煤盆地的不同演化阶段分别代表断陷聚煤盆地的不同演化阶段；靠近盆缘断裂的内侧发育粗碎屑冲积扇靠近盆缘断裂的内侧发育粗碎屑冲积扇；煤层和煤层组沿走向形成富煤带，沿倾向与盆缘冲积扇带煤层和煤层组沿走向形成富煤带，沿倾向与盆缘冲积扇带呈犬牙交错呈犬牙交错 ；断陷型聚煤盆地中常断陷型聚煤盆地中常形成巨厚煤层形成巨厚煤层 ；含煤岩系的岩性岩相变化剧烈，对比困难；含煤岩系的岩性岩相变化剧烈，对比困难；第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 我国内蒙古霍林河煤盆地是一个半地堑聚煤盆地，盆地沿北东向延伸。晚中生代含煤岩系与下伏火山岩系为假整合接触，基底为石炭二叠纪浅变质岩系，盆地西北缘为盆缘主断

22、裂。盆地自下而上可划分为六个岩段，由冲积扇粗碎屑岩深湖泥质岩冲积、湖泊含煤岩组构成一个大型沉积旋回。含煤岩系总厚1600m，由东南向西北增厚，粗碎屑岩主要分布于西北翼盆缘断裂内侧。煤层最大厚度位于盆地中部；向西北翼煤层层间距加大，分岔、变薄和尖灭，与粗碎屑岩楔形交错，向东南翼煤层有合并现象，煤层层间距减小，层数减少。富煤带与岩相带一致，平行盆地长轴方向延展。01km图6-2 内蒙霍林河下含煤段沉积断面图（据李思田等，1988）35NW0100200300400500600m213361551477349737 63148SEF1K1h3J3k1K1h2K1h1内蒙霍林河含煤段沉积断面图第二节第

23、二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 （三）构造（三）构造-侵蚀型聚煤盆地侵蚀型聚煤盆地 地质外营力地质外营力(如河流、冰川、风等如河流、冰川、风等)的侵蚀和溶蚀作用形成的的侵蚀和溶蚀作用形成的地形洼地，称为地形洼地，称为侵蚀盆地侵蚀盆地。在适宜的气候、水文条件下，洼地可。在适宜的气候、水文条件下，洼地可以沼泽化而堆积泥炭。以沼泽化而堆积泥炭。堆积作用堆积作用主要是将侵蚀或溶蚀洼地填平补主要是将侵蚀或溶蚀洼地填平补齐，含煤沉积厚度仅数米至数十米。沉积于沉积间断和剥蚀面上齐，含煤沉积厚度仅数米至数十米。沉积于沉积间断和剥蚀面上的含煤岩系，其底部层段和煤层常常具有这种填积特征。的含煤岩系，其底部层段

24、和煤层常常具有这种填积特征。侵蚀盆地内含煤岩系的不断堆积必须以区域性沉陷为构造侵蚀盆地内含煤岩系的不断堆积必须以区域性沉陷为构造背景。背景。流水侵蚀和溶蚀流水侵蚀和溶蚀是盆地形成和扩展的直接动力，提供了聚是盆地形成和扩展的直接动力，提供了聚煤作用的场所，且煤作用的场所，且流水体系流水体系是盆地覆水程度和泥炭沼泽发育的重是盆地覆水程度和泥炭沼泽发育的重要控制因素。要控制因素。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 我国云南东部的宜良、沾益等地的早石炭世含煤岩系直接超覆于泥盆系侵蚀面上，煤系厚度很薄，一般为数米至数十米。煤层赋存于剖面下部，含煤13层，层厚0.31.0m，局部可达10m。煤层发

25、育明显地受古地形的影响，煤体呈透镜状，延伸不远便变薄、尖灭。12345100m50m0云南沾益天生坝煤矿含煤沉积剖面1石英砂岩；2泥岩；3煤层；4泥灰岩；5白云岩（D2）（据中国煤田地质学，韩德馨等，1980）第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 过渡类型：过渡类型：除上述三种聚煤盆地基本类型是一个连续系列外，还除上述三种聚煤盆地基本类型是一个连续系列外，还常见各种过渡类型，特别是拗陷型和断陷型的过渡类型，称常见各种过渡类型，特别是拗陷型和断陷型的过渡类型，称断拗型聚煤盆地断拗型聚煤盆地。随着近代深层地震探测技术的应用和发展，。随着近代深层地震探测技术的应用和发展，证实基底断裂和地壳、岩

26、石圈断裂是很多沉积盆地形成的控证实基底断裂和地壳、岩石圈断裂是很多沉积盆地形成的控制性构造，这是在探讨聚煤盆地类型时值得注意的动向。制性构造，这是在探讨聚煤盆地类型时值得注意的动向。第二节第二节 聚煤盆地的分类聚煤盆地的分类 聚煤盆地从形成到结束是一个聚煤盆地从形成到结束是一个动态过程动态过程，由于古，由于古植物、古气候、古地理和古构造等多种因素的影响，盆植物、古气候、古地理和古构造等多种因素的影响，盆地不断地发生地不断地发生时空演化时空演化。一、盆地的层次结构一、盆地的层次结构随着区域构造和盆地基底构造的演变，盆地充填盖随着区域构造和盆地基底构造的演变，盆地充填盖层也卷入了地壳的形变过程，形

27、成层也卷入了地壳的形变过程，形成具有一定特征的沉积具有一定特征的沉积构造层次构造层次。不同的沉积构造层次组成整个盆地的层。不同的沉积构造层次组成整个盆地的层次结构。次结构。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 断陷聚煤盆地往往具有明显的断陷聚煤盆地往往具有明显的层次结构层次结构：（1 1）盆地发育）盆地发育早期早期表现出显著的裂陷性质，下落断块组成表现出显著的裂陷性质，下落断块组成一系列半地堑或地堑盆地系，各个亚盆地相互分隔，各自具有盆一系列半地堑或地堑盆地系，各个亚盆地相互分隔，各自具有盆缘断裂和冲积扇带，构成缘断裂和冲积扇带，构成底部沉积构造层次底部沉积构造层次。（2 2

28、）随着裂陷作用的）随着裂陷作用的持续持续，各个亚盆地被上覆沉积广泛覆，各个亚盆地被上覆沉积广泛覆盖，形成统一的沉积盆地，下伏基底断块的显著差异性沉降，引盖，形成统一的沉积盆地，下伏基底断块的显著差异性沉降，引起盖层岩性岩相和厚度的变化，某些基底断裂可能延伸至上覆盖起盖层岩性岩相和厚度的变化，某些基底断裂可能延伸至上覆盖层，也可能产生重力滑脱断层系，构成层，也可能产生重力滑脱断层系，构成沉积构造类型比较复杂沉积构造类型比较复杂的过渡层次的过渡层次。（3 3）盆地发育的）盆地发育的后期后期，发生了构造型式的转化，由早期的，发生了构造型式的转化，由早期的裂陷作用为主，转化为晚期的裂陷作用为主，转化为

29、晚期的荷载调整性沉降或热沉降荷载调整性沉降或热沉降。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 NWTrK22K21K13K14K15K21K11JC-PSW海 拔/m0-1000-2000-3000-4000-5000-6000-7000松辽盆地沉积-构造剖面图（据中国煤田地质学，韩德馨等，1980）东北松辽盆地东北松辽盆地，晚侏罗早白垩世火山岩晚侏罗早白垩世火山岩系和含煤碎屑岩系填积在系和含煤碎屑岩系填积在北东向基底断裂北东向基底断裂构成的半构成的半地堑盆地内，组成底部亚地堑盆地内，组成底部亚盆地系。早白垩世沉积范盆地系。早白垩世沉积范围扩大，围扩大，超覆超覆不整合于石不整合于

30、石炭炭二叠系变质岩系或海二叠系变质岩系或海西期花岗岩基底之上，早西期花岗岩基底之上，早白垩世晚期盆地主要表现白垩世晚期盆地主要表现为为拗陷性质拗陷性质，沉积层由盆，沉积层由盆地中部向两翼逐渐变薄，地中部向两翼逐渐变薄，在盆缘地带仍受到基底断在盆缘地带仍受到基底断裂影响。裂影响。第三系第三系沉积范围沉积范围明显缩小，退缩于盆地西明显缩小，退缩于盆地西缘。缘。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 盆地古构造应力场和动力活动方式的转化是盆地沉盆地古构造应力场和动力活动方式的转化是盆地沉积构造演化的积构造演化的重要制导因素重要制导因素，相应地出现不同的沉积，相应地出现不同的沉积构造层

31、次。构造层次。拉伸盆地受到与伸张作用方向相反的挤压作用，沿拉伸盆地受到与伸张作用方向相反的挤压作用，沿近于直立的近于直立的基底断裂基底断裂便产生走向滑动，可以在上覆沉积便产生走向滑动，可以在上覆沉积盖层中形成盖层中形成花状构造或重力滑脱构造花状构造或重力滑脱构造，在一定层段表现，在一定层段表现为为同沉积褶皱和断裂系同沉积褶皱和断裂系。由于动力作用方式的改变，在不同层位也可以出现由于动力作用方式的改变，在不同层位也可以出现不同方向和不同排列方式的不同方向和不同排列方式的断层系断层系。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 我国华北裂谷系中的一个我国华北裂谷系中的一个半地堑盆地半地

32、堑盆地，以边缘断裂为主，以边缘断裂为主干发育一系列掀斜断块，不同层次和不同尺度的铲式断层，干发育一系列掀斜断块，不同层次和不同尺度的铲式断层，分别属于分别属于两个裂陷幕两个裂陷幕，具有相反的方向，表明随时间发展而，具有相反的方向，表明随时间发展而改变了掀斜方向。改变了掀斜方向。0.01.02.03.04.05.0SES3ES1ES1ES3ES4J1J1ES4JAnZQ+NmEdES1ES3ES4ES3EdES1ES2Q+NmNCAnZES1E华北裂谷系中的一个半地堑盆地剖面图（垂直比例尺，每秒大致相当3-40nm）（据马杏垣，1983）第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 二

33、、盆地的超覆扩张和退缩分化二、盆地的超覆扩张和退缩分化盆地的超覆扩张和退缩分化是盆地演化的盆地的超覆扩张和退缩分化是盆地演化的空间表现空间表现。地表地表侵蚀、沉积充填、海面升降和盆地基底升降侵蚀、沉积充填、海面升降和盆地基底升降等，都可引起盆地等，都可引起盆地范围的扩张或退缩。由于盆地基底沉降而出现聚煤盆地的超覆范围的扩张或退缩。由于盆地基底沉降而出现聚煤盆地的超覆扩张是极为常见的现象。伴随盆地的超覆扩张扩张是极为常见的现象。伴随盆地的超覆扩张岩相带和聚煤带岩相带和聚煤带亦相应迁移。亦相应迁移。（1）聚煤盆地形成初期往往是一些相互分隔的聚煤盆地形成初期往往是一些相互分隔的地形洼地、地形洼地、小

34、型断陷或拗陷盆地小型断陷或拗陷盆地，随着盆地基底不断沉降而发生盆地范围，随着盆地基底不断沉降而发生盆地范围的超覆，形成一个统一的沉积盆地，的超覆，形成一个统一的沉积盆地，岩性岩相和厚度岩性岩相和厚度显示规律显示规律性变化，可以进行盆地范围的对比。性变化，可以进行盆地范围的对比。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 我国云南小龙潭第三我国云南小龙潭第三纪褐煤盆地的基底为可溶性纪褐煤盆地的基底为可溶性碳酸盐岩，填积作用首先发碳酸盐岩，填积作用首先发生在溶蚀洼地内。生在溶蚀洼地内。含煤岩系含煤岩系剖面三分明显剖面三分明显即：即：下段下段以坡以坡积洪积相砂砾岩填积为主；积洪积相砂砾岩

35、填积为主；中段中段为湖沼相沉积，伴随盆为湖沼相沉积，伴随盆地基底沉降；地基底沉降；上段上段以湖泊相以湖泊相泥灰岩为主。小龙潭煤盆地泥灰岩为主。小龙潭煤盆地充填序列，在充填序列，在纵向上或横向纵向上或横向上都呈现出明显的超覆扩张上都呈现出明显的超覆扩张。2 图 6-1 5 云 南 小 龙 潭 煤 盆 地 沉 积 剖 面 图1-湖 泊 相 泥 灰 岩；2-褐 煤 层；3-湖 沼 相 碎 屑 岩；4-坡 积-洪 积 相 沙 砾 岩2341云南小龙潭煤盆地年沉积剖面图1湖泊相泥灰岩；2褐煤层；3湖沼相碎屑岩；4坡积相砂砾岩第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 （2 2）大型拗陷聚煤盆

36、地的）大型拗陷聚煤盆地的基底界面基底界面往往是经受长往往是经受长期风化剥蚀作用的夷平面，界面坡降很小。期风化剥蚀作用的夷平面，界面坡降很小。随着基底的缓慢沉降，由初始沉降中心向外侧随着基底的缓慢沉降，由初始沉降中心向外侧超覆超覆扩张扩张，并表现出，并表现出“大跨度大跨度”超覆特征，只有在大范围内超覆特征，只有在大范围内进行地层划分和对比才能识别。进行地层划分和对比才能识别。伴随盆地的超覆扩张，岩相带发生迁移，形成伴随盆地的超覆扩张，岩相带发生迁移，形成水进水进型充填序列型充填序列。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 20060010001400180022002600m12

37、34567891011121314J1zT3UT3xjT3kT3k龙泉山断层T2龙泉山断层T21234567891011剖面位置图040 80km1大邑成都2 3 苗阳45遂宁678邪水91011121314石柱N 图 6-16 四川盆地大邑-石柱晚二叠世含煤地层对比图1-煤层；2-炭质泥岩；3-泥岩；4-粉砂岩；5-细砂岩；6-中砂岩；7-粗砂岩；8-含砾砂岩 9-泥灰岩；10-灰岩；11-白云岩 （据中国煤田地质学，1980；修改）龙门山隆起自流井组 四川盆地大邑石柱晚二叠世含煤地层对比图1-煤层；2炭质泥岩；3泥岩；4粉砂岩；5细砂岩；6中砂岩；7粗砂岩；8含砾砂岩；9泥灰岩；10灰岩；

38、11白云岩（据中国煤田地质学，韩德馨等，1980；修改）四川晚三叠世聚煤盆四川晚三叠世聚煤盆地的横剖面呈地的横剖面呈显著的不对称显著的不对称几何形态几何形态，沉降中心位于，沉降中心位于龙龙门山前缘断裂带门山前缘断裂带，层序全，层序全，厚度大，上三叠统总厚可达厚度大，上三叠统总厚可达3000m。随着盆地向东超覆，。随着盆地向东超覆，岩系厚度递次变薄，缺失下岩系厚度递次变薄，缺失下部层序，至盆地东缘厚仅百部层序，至盆地东缘厚仅百余米。侏罗纪沉积盆地进一余米。侏罗纪沉积盆地进一步扩展，转化为步扩展，转化为大型内陆湖大型内陆湖盆盆，并在盆地范围内沉积了，并在盆地范围内沉积了稳定的淡水灰岩。稳定的淡水灰

39、岩。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 （3）沉积盆地的超覆扩张和退缩分化往往反映）沉积盆地的超覆扩张和退缩分化往往反映了一个完整的了一个完整的构造旋回构造旋回。盆地的盆地的退缩分化退缩分化主要是由于盆地基底沉降减缓、主要是由于盆地基底沉降减缓、分异或停止，沉积物大量充填所造成的，一般表现为分异或停止，沉积物大量充填所造成的，一般表现为退覆沉积序列退覆沉积序列。盆地演化的后期，由于构造分异作用增强，一个盆地演化的后期，由于构造分异作用增强，一个大型聚煤拗陷可能分化为一系列小型聚煤盆地。断陷大型聚煤拗陷可能分化为一系列小型聚煤盆地。断陷聚煤盆地的沉降和沉积聚煤盆地的沉降和沉积

40、中心中心往往退缩于盆缘断裂内侧，往往退缩于盆缘断裂内侧，而而另一侧另一侧则处于剥蚀状态，因此盆地的退覆沉积序列则处于剥蚀状态，因此盆地的退覆沉积序列保存不完整。保存不完整。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 三、盆地的侧向迁移三、盆地的侧向迁移聚煤盆地的侧向迁移是指不同聚煤期聚煤盆地在聚煤盆地的侧向迁移是指不同聚煤期聚煤盆地在空间空间上的转移和上的转移和盆地内部盆地内部沉降中心的侧向迁移沉降中心的侧向迁移。不同聚煤期聚煤盆地在空间上的转移主要是由于不同聚煤期聚煤盆地在空间上的转移主要是由于地壳地壳运动、气候带变化和海水进退运动、气候带变化和海水进退等因素引起的。沉积盆地是等

41、因素引起的。沉积盆地是地壳形变的产物，随着地壳运动体制的演变，不同期的聚地壳形变的产物，随着地壳运动体制的演变，不同期的聚煤盆地便呈现出煤盆地便呈现出规律性的空间转移规律性的空间转移。第三节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 盆地的轴向盆地的轴向为北东向为北东向，主干断裂位于，主干断裂位于盆地的西北缘盆地的西北缘，横断裂沿轴向，横断裂沿轴向将盆地分划为将盆地分划为相对断隆和断陷相对断隆和断陷。底部扇积粗碎屑岩段、下部湖相泥岩段和。底部扇积粗碎屑岩段、下部湖相泥岩段和下部含煤段的沉积中心位于煤盆地的东北部（下部含煤段的沉积中心位于煤盆地的东北部（一露天区一露天区）；上部湖相泥岩）；

42、上部湖相泥岩段的沉积中心已迁移至盆地的中部（段的沉积中心已迁移至盆地的中部（二露天区二露天区）；上部含煤段的沉积中心）；上部含煤段的沉积中心则移至盆地的西南区，显示了沉积中心则移至盆地的西南区，显示了沉积中心由北东向南西沿盆地轴向迁移的趋由北东向南西沿盆地轴向迁移的趋势势。西 南 区二 露 天 区一 露 天 区东 北 区SWNE1000600200 0mK1h1K1h3K1h2K1h2K1h3J3k1K1h3K1h1J3k10510kmF8K1h3K1h4图 6-19 内 蒙 霍 林 河 走 向 构 造 剖 面 图 （据 李 思 田，1988）K1h5K1h5内蒙古霍林河盆地走向构造剖面 第三

43、节第三节 聚煤盆地的发展与演化聚煤盆地的发展与演化 盆地的沉积中心和沉降中心沿轴向方向迁移：盆地的沉积中心和沉降中心沿轴向方向迁移：一、含煤地层类型及成因标志一、含煤地层类型及成因标志1.1.含煤地层类型含煤地层类型含煤岩系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型，即指含有煤层的一套沉积岩系沉积岩系在一定的在一定的沉积环境沉积环境下形成的下形成的物质表现，因此是与其形成的古地理类型分不开的。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，是一定的由于含煤地层在古植物演化的重要时期，是一定的

44、古构古构造、古地理及古气候条件造、古地理及古气候条件下的产物，因此，在地质历史上，随下的产物，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纵向上和横向上过渡为不含煤的沉积岩系。过渡为不含煤的沉积岩系。第四节第四节 含煤沉积古地理含煤沉积古地理（1 1）以我国华北大型聚煤区为例以我国华北大型聚煤区为例晚石炭世到早二叠世晚期晚石炭世到早二叠世晚期，含煤地层在全区普遍发育；，含煤地层在全区普遍发育；中二叠世至晚二叠世早期中二叠世至晚二叠世早期，仅豫西、淮南一带有含煤地，仅豫西、淮南一带有含煤地层发育，

45、向北则逐渐过渡为不含煤的、代表半干燥到干燥气候层发育，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；条件的，沉积杂色以至红色的陆相碎屑岩系；至晚二叠世晚期至晚二叠世晚期，豫西、淮南一带的聚煤作用也停止了，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。全区发育了杂色至红色的碎屑岩系。可以看出，主要由于可以看出，主要由于古气候条件的变化和华北地区整体古气候条件的变化和华北地区整体构造构造变化，导致聚煤条件丧失而使含煤地层不发育。变化，导致聚煤条件丧失而使含煤地层不发育。第四节第四节 含煤沉积古地理含煤沉积古地理（2 2）以广东的晚三叠世沉

46、积为例以广东的晚三叠世沉积为例粤西一带粤西一带是内陆湖泊相含煤碎屑岩系，粤中至粤北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是滨海一沼泽(海湾一泻湖海湾一泻湖)相含煤碎屑岩系，而到了相含煤碎屑岩系，而到了粤东一带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。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，可以看出，聚煤古地理条件的变化聚煤古地理条件的变化也是控制含煤地层发也是控制含煤地层发育的主要因素。育的主要因素。第四节第四节 含煤沉积古地理含煤沉积古地理含煤地层的界限：含煤地层的界限：含煤地层是沉积地层的一个特殊类型，因此含煤地层含煤地层是

47、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，其不是区域性的地层单位，其界限不一定和地层划分相吻合。界限不一定和地层划分相吻合。有些含煤地层是有些含煤地层是跨时代的跨时代的，如我国北方石炭一二叠纪，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非含煤地层之间经常为过渡关系过渡关系，而聚煤作用往往在盆地的，而聚煤作用往往在盆地的一定位置或范围内，因此一定位置或范围内，因此严格确定含煤地层的上、下限及其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在横向上的界限常是较困难的。第

48、四节第四节 含煤沉积古地理含煤沉积古地理含煤地层的厚度：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，含煤地层的概念表明，只要含有煤层就是含煤地层，但是但是没有对所含的煤层的厚度进行任何规定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。准。这种标准不具备统一的对比价值这种标准不具备统一的对比价值。第四节第四节 含煤沉积古地理含煤沉积古地理 无论地层中所含煤层的厚度多大，都代表曾经发生过聚无论地层中所含煤

49、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，但是其资源对待，但是其沉积学价值沉积学价值是不能低估的，而所含的煤层是不能低估的，而所含的煤层无论多薄，在无论多薄，在成烃源岩方面成烃源岩方面也是不能忽视的。也是不能忽视的。不同类型含煤岩系的颜色：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，含煤岩系是潮湿气候条件下的产物，因此，主要由暗色调主要由暗色调的岩系组成的岩系组成，即由灰

50、、灰绿及灰黑色的沉积岩组成。，即由灰、灰绿及灰黑色的沉积岩组成。第四节第四节 含煤沉积古地理含煤沉积古地理少数情况下，当古气候条件逐渐地少数情况下，当古气候条件逐渐地由潮湿向干燥转由潮湿向干燥转化化时，在含煤岩系中也会时，在含煤岩系中也会出现一些杂色的岩石出现一些杂色的岩石，如带红、，如带红、紫、绿色斑块的泥质岩及粉砂岩等。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分按照含煤岩系形成的区域地质背景和古地理类型分：浅海型含煤岩系、陆相含煤岩系、海陆交互相含煤浅海型含煤岩系、陆相含煤岩系、海陆交互相含煤岩系、近海型含煤岩系岩系、近海型含煤岩系等。等。第四节第四节 含