7 聚煤盆地及煤聚积规律

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第七章 聚煤盆地及煤聚积规律 聚煤盆地的形成条件 聚煤盆地的分类
聚煤盆地的发展与演化
含煤沉积古地理 煤聚积规律
第一节 聚煤盆地的形成条件 一、基本概念
1. 聚煤盆地:是地史期聚煤作用广泛发育的沉积 盆地。
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 积盆地。
第七章 §1 聚煤盆地特征
4. 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 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, 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 有着成生联系,可以归入某种构造体系。聚煤盆地是特定的区 域构造应力场的产物,具有一定的地球动力背景。 ( 2)地壳的沉降范围、幅度、时期和速度,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 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 过程的产物。
第二节 聚煤盆地的分类
4、沉积充填及成煤特征:
①沉陷中心一般位于盆地的中部; ②盆地中部距陆源区较远,往往出现欠补偿环境; ③盆地的沉积中心与沉降中心可能不一致; ④拗陷型聚煤盆地含煤岩系的岩性岩相和含煤性比较稳
定;
⑤沉积物成熟度高; ⑥旋回结构清晰; ⑦煤层发育比较广泛、稳定,易于对比; ⑧陆源区和含煤沉积区相对高差不大; ⑨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 聚煤盆地的分类
我国华北石炭—二叠纪聚煤盆地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、北侧分别以秦岭-大别和阴山 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。盆地基底为 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—二叠纪煤系由一个完整的海侵-海退旋回组成。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,以稳 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, 煤层易于对比。 晚石炭世中晚期,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 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。
第二节 聚煤盆地的分类
105° 110° 115° 120° 125° 130°
50
沈阳
呼和浩特 4 150
50
20
银川
0
50 70
50
天津
1 2 3
100
100
太原
70
50 0 20 10 1
200
100
中卫
石家庄
0 15
济南
延安
70
4 5 6
35°
平凉
100 70 50
4、盆地的超覆扩张和退缩分化:断陷型聚煤盆地在演
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 断裂一侧向盆地单斜基底一侧超覆。
第二节 聚煤盆地的分类
5、盆地沉积充填和成煤特征:
①由于主干断裂的间歇性活动和基底断块的差异沉陷,形成 极其复杂的构造—岩相样式 ; ②含煤岩系向盆缘断裂一侧倾斜和增厚; ③盆地的充填序列一般为双层结构,划分为下、上含煤组, 分别代表断陷聚煤盆地的不同演化阶段; ④靠近盆缘断裂的内侧发育粗碎屑冲积扇; ⑤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 ; ⑥断陷型聚煤盆地中常形成巨厚煤层 ; ⑦含煤岩系的岩性岩相变化剧烈,对比困难;
第二节 聚煤盆地的分类
3、形态特征: ①盆地一般呈狭长几何形态,其延伸方向
与控制性断裂的展布方向相一致;②盆地的横剖面一般不对称, 沉降中心靠近主盆缘断裂一侧。③单个盆地的范围有限,但常常 按一定方位和组合型式成群成带出现,构成盆地群,且具有相当 可观的规模和煤炭储量。④含煤岩系的形成,主要受断裂作用及 基底断块旋转、沉陷的控制。
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。
0
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 1~3 层,层厚0.3~1.0m,局部可达 10m。煤层发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。
第二节 聚煤盆地的分类
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 常见各种过渡类型,特别是拗陷型和断陷型的过渡类型,称
4.煤产地: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 常使用了。
第一节 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、古地理和古构造等地质因素综合作 用的结果。 1.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现为突变和渐变两种形式:
第二节 聚煤盆地的分类
(二)断陷型聚煤盆地
断陷型聚煤盆地的基底为不连续界面,成盆期地壳运 动以块状断裂运动为主。
1、成因: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 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。 2、盆地的基底界面一般为不整合构造-剥蚀面,并被先 成断裂系所切割。
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,
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。
第三节 聚煤盆地的发展与演化
聚煤盆地从形成到结束是一个动态过程,由于古 植物、古气候、古地理和古构造等多种因素的影响,盆 地不断地发生时-空演化。 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 层也卷入了地壳的形变过程,形成具有一定特征的沉积 -构造层次。不同的沉积-构造层次组成整个盆地的层 次结构。
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。流水侵蚀和溶蚀是盆地形成和扩展的直接动力,提供了聚 煤作用的场所,且流水体系是盆地覆水程度和泥炭沼泽发育的重 要控制因素。
第二节 聚煤盆地的分类
50m 100m 1 2 3 4 5
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 聚煤盆地的分类
2、盆地基底界面特征:聚煤盆地的基底界面可 以是①连续沉积界面,也可以是②遭受长期风化剥 蚀的间断面。在盆地形成演化过程中,基底脆性断 裂变形不明显。
3、盆地形态特点:①拗陷型盆地的几何形态多 呈圆形、椭圆形或湾口形,②其横剖面有些是对称 的,有些则不对称。③盆地的规模可大可小,大者 可达数十万平方公里。
S P1
1
N
∈--O Pt ∈—O O2 C2 C3 80m 1 2 3 4 5 6 7 80km 0 O2
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; 图6-1 华北石炭二叠纪煤盆地沉积—构造剖面示意图 5-冲积扇-河流含煤沉积;6-煤层;7-断陷盆地 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
沉积体系。
第二节 聚煤盆地的分类
按聚煤盆地的动力学条件分:拗陷型、断陷型和构造 -侵蚀型等三种基本类型聚煤盆地 。 (一)拗陷型聚煤盆地(亦称波状拗陷盆地) 盆地的基底特征:基本上为一连续界面,聚煤期地壳 运动以宽缓开阔的波状隆起和拗陷为主,含煤岩系就形成 于波状拗陷内。 1、成因:波状拗陷可能是 ①地壳薄化引起的区域沉降; ②壳下物质活动引起的热沉降; ③或区域构造应力场造成的地壳波状变形。
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 系列后期构造盆地
第一节 聚煤盆地的形成条件
2. 煤盆地:是国际上较为通用的术语,其含义比较 广泛,可以指聚煤盆地,也可以指后期构造盆地。
3.煤田: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,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,常常形成大型煤 炭生产基地.
第七章 §1 聚煤盆地特征
3.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。
(1)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。 (2)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 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 动态环境。
西安
100 150
郑州
0 20
7 徐州 8 淮南 100 合肥 9 10
80
0
80
160km
南京
上海
第二节 聚煤盆地的分类
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 煤环境。中-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 段、聚煤带呈现规律性变化,大体呈“东西向成带,南北向迁移” 的总格局。
第二节 聚煤盆地的分类
(三)构造-侵蚀型聚煤盆地
地质外营力(如河流、冰川、风等)的侵蚀和溶蚀作用形成的 地形洼地,称为侵蚀盆地。在适宜的气候、水文条件下,洼地可 以沼泽化而堆积泥炭。堆积作用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 的含煤岩系,其底部层段和煤层常常具有这种填积特征。
第三节 聚煤盆地的发展与演化
断陷聚煤盆地往往具有明显的层次结构:
(1)盆地发育早期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 缘断裂和冲积扇带,构成底部沉积-构造层次。
(2)随着裂陷作用的持续,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 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,构成沉积-构造类型比较复杂 的过渡层次。 (3)盆地发育的后期,发生了构造型式的转化,由早期的 裂陷作用为主,转化为晚期的荷载调整性沉降或热沉降。
第二节 聚煤盆地的分类
NW 0 100 K1h 3 200 300 400 500 0 600 m F1 1km J3k 1 K1h2 K1h1 14 35 2 13 36 15 5 1 4 77 34 8 9 7 37 6 3 SE
图6-2 内蒙霍林河下含煤段沉积断面图
(据李思田等,1988)
内蒙霍林河含煤段沉积断面图
第一节 聚煤盆地的形成条件
四个因素的辨证关系:
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。 一般来说,古气候、古植物条件提供了聚煤作用的物质 基础,常作为聚煤盆地形成的区域背景来考虑;而古地理和古 构造则是具体聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。沉积盆地 是沉积物搬运和沉积的活动舞台,形成各种各样的沉积环境和
突变期,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;
渐变期,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 前推进。
第一节 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 前提条件。
(1)湿度: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。 (2)气候分带和海陆分布:纬度和大气环流形成全球性 的气候分带,使聚煤带沿着一定的纬度展布。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 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。
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