含煤沉积体系和相

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1、第八章含煤沉积体系和相煤田地质学煤田地质学1 1 含煤岩系及其旋回特征含煤岩系及其旋回特征第八章第八章 含煤沉积体系和含煤沉积体系和 相相第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征一、含煤岩系及其同义词 1.含煤岩系：指一套在成因上有共生关系并含有 煤层的沉积岩系。同义词有:含煤沉积、含煤地层、含煤建造 、煤系等。含煤岩系的简称即“煤系”。第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征2.属性特点:(1)具有三维空间形态的沉积实体，是特指 含有煤层的一套沉积岩系，是充填于含煤盆地( 含煤盆地与聚煤盆地的区别）的具有共生关系的 沉积总体。(2)含煤岩系的顶

2、底界面不一定是等时性界 面，即可以是等时的也可以不等时的。(3)含煤岩系的形成要求：古构造、古气候 、古植物和古地理。第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征二、煤系及其岩性特征1.颜色:主要以灰色、灰绿色及黑色的沉积岩 组成，含有一定的杂色岩石。主色调:暗色（ 有机质）2.岩石类型:各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥质 岩、碳质泥岩、煤、粘土岩、石灰岩，以及少 量的砾岩等，有的还含有油页岩、硅质岩、火 山碎屑岩等，这些岩石一般交互出现。第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征3.不同地区岩性 差异大:不同时代 、不同地区的含煤 岩系，其岩性组成 差异很

3、大，这主要 取决于含煤岩系沉 积时的古地理和古 构造。 含煤岩系岩性组合特征 -以粗碎屑岩为主;-以细碎屑岩为主;一以 碎屑岩为主夹多层石灰岩;-以石灰岩为主 ;-以火山碎屑岩为主（有玄武岩） 第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征4.火山作用对成煤作用的影响:含煤岩系中 往往含有厚度不等的火山岩及火山碎屑岩，因 为火山作用可为成煤物质繁衍提供大气及土质 条件。5.含植物化石与各种结核:含煤岩系中含有大 量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及 各种结核。如黄铁矿结核、菱铁矿结核等。6.旋回结构清楚：含煤岩系一般具有较好的旋 回结构。因为盆地聚煤作用具有阶段性，煤层

4、一般是在一定的盆地充填阶段形成，煤层就是 一个沉积阶段的产物。第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征三、煤系的旋回结构 1.含煤沉积旋回煤系的旋回结构是煤系的重要特征，它反映了 煤系沉积层序中有共生关系的岩性、岩相等特征有 规律的重复交替现象。 2.旋回的类型反映煤系旋回结构的岩层特征多种多样。例如 ，根据岩石的粒度特征，称粒度旋回，依据岩层的 厚度、层理类型，称为层序旋回，也有的仅依据岩 石类型特征等。综合运用多种岩层特征确定出沉积 相，从而反映出的旋回称为沉积相旋回。第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征3.煤系旋回的划分 传统的美国学派

5、将旋回底 界选定在有冲蚀作用的河道 砂岩之下； 欧洲学派将旋回的底界定 在煤或根土岩与上覆的海相 页岩或石灰岩之间； 三角洲学派则将旋回底界 选定在海相石灰岩和上覆前 积页岩或向上变粗的砂页岩 层序之间不同方法确定旋回界线的比较 1-水道砂岩；2-向上变粗层序；3-含贝壳的页岩 ；4-含贝壳的灰岩；5-煤；6-根土岩；P-前 积相；A-加积相；T-海侵相第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征海进-海退旋回的划分 以海退为旋回起点还是以海侵为起点。对于煤系旋回的划分，以海退为起点还以海 进（侵）为起点划分旋回，要分析煤层的成因特 点与聚煤作用。第八章第八章 1 1 含煤

6、岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征4.煤系旋回结构的成因分析煤系旋回结构形成的原因主要有沉积成因、 构造成因及气候变化成因。沉积作用因素是指在一种沉积体系内部， 其沉积、搬运能量所发生的周期性变化。如：河道的曲流迁移作用所引致的周期变化 ；决口扇沉积中的周期性洪泛变化中；潮汐沉积 中，由于涨落潮所引起的周期性变化；水下重力 流的周期性变化；冲积扇沉积中间歇性水流、脉 冲流等的周期性变化；三角洲沉积中，在进积、 退积中三角洲朵叶的迁移、摆动等周期性变化等 。 第八章第八章 1 1 含煤岩系及其旋含煤岩系及其旋 回特征回特征气候的周期性变化，所形成的旋回结构也 是多样的。如，冰川作用和冰川消融

7、作用的交替，影响 大区域或全球的海面升降变化，因而造成滨岸沉 积的旋回层序。地壳运动因素引起的旋回结构往往分布范 围较广，规模较大。与造陆运动的不同周期升降有关。水平方向 的地壳构造运动也可引起沉积作用的周期性变化 。 第八章第八章 含煤沉积体系和相含煤沉积体系和相2 2 煤层煤层第八章第八章 2 2 煤层煤层 一、煤层及其形成（一）煤层：1.煤层是一种特殊的沉积岩层：由泥炭层经 过成煤作用和沉积作用转化而来，为层状矿 床，具有一定的层位和分布空间。第八章第八章 2 2 煤层煤层 2.泥炭的堆积保存必须具备的条件：植物 的大量繁殖-这是泥炭的物质来源，沼泽 水位的逐步抬升-以避免有机质的氧化分

8、解 ，碎屑沉积物的贫乏-以保证泥炭质量。只有泥炭层堆积界面的增高和沼泽水面 的抬升保持均衡，泥炭层才能不断增厚。这 种均衡状态一旦遭到破坏，泥炭的堆积过程 就随之终止。 第八章第八章 2 2 煤层煤层 （二）煤层的形成1.煤层形成的条件：必须具备泥炭堆积的条 件，同时又必须具备泥炭层保存的条件。这 就是说当泥炭层堆积之后，只有在地壳沉降 的构造背景下，泥炭层才会被上覆沉积物掩 埋而保存下来。第八章第八章 2 2 煤层煤层 2.植物遗体堆积速率与沼泽水面上升速率的关 系-补偿关系也可以用泥炭沼泽基底或盆地基底的沉降速 率与泥炭堆积速率的关系论述。沉降速率堆积速率:欠沉降速率堆积速率:过沉降速率堆

9、积速率:均衡-可以形成厚煤层第八章第八章 2 2 煤层煤层 3.煤层形成不是单一作用，而是复杂的作用 过程：由于各种地质因素的影响，沼泽水面抬升 和植物遗体堆积加厚之间的平衡状态是有条件 的、相对的和暂时的。泥炭堆积的整个过程中 ，往往是不同补偿方式的反复交替，因而形成 不同的煤层形态和煤层结构。厚煤层和巨厚煤层形成的地质条件是一个 值得研究的重要课题。第八章第八章 2 2 煤层煤层 二、煤层的结构和顶、底板 （一）煤层的结构 1.煤层结构：煤层中是否含有其他岩性层或结核 层。（1）简单结构：煤层包含煤分层和岩石夹层 ，不含夹石层者称为简单结构煤层；（2）复杂结构：含有夹石层者则称为复杂结 构

10、煤层。2.煤层中的夹石层：煤层中的岩石夹层俗称夹矸 。粘土岩、炭质泥岩或粉砂岩，有时为石灰岩 、硅质岩、油页岩、细砂岩或砾岩。第八章第八章 2 2 煤层煤层 （二）煤层顶板、底板1.概念在正常地层层序情况下，直接位于煤层之下的岩层 ，称为煤层底板；而煤层的直接上覆岩层，称为煤层顶 板。2.顶板与底板岩性特征煤层底板以泥岩、粘土岩最为常见，富含植物根茎 化石和不规则滑面，俗称根土岩。但并非所有煤层之下 都有根土岩，可能与异地堆积有关。煤层顶板的岩石类型多种多样，最常见的是泥岩、 粉砂岩、砂岩和石灰岩，这主要取决于泥炭沼泽所处的 沉积环境。 第八章第八章 2 2 煤层煤层 3.煤层与顶板的接触关系

11、（1）明显接触：明显接触是指煤层与顶板接 触界限分明，界面平整，反映了沉积环境的迅 速变化（如：灰岩）。（2）过渡接触：过渡接触是指顶板和煤层之 间夹有薄层炭质泥岩、泥岩，或炭质泥岩与煤 薄层的互层（俗称伪顶），反映了泥炭沼泽向 覆水盆地的逐渐演。（3）冲蚀接触：冲蚀接触通常表现为冲积相 砂砾岩对下伏煤层的冲蚀（如：冲积河道）。 第八章第八章 2 2 煤层煤层 三、煤层中的结核、包体和化石 1.煤核：煤层中常常含有各种不同矿物成分的 结核，亦称煤核。煤核的形态、大小不一，基 质成分也各不相同，主要是钙质、黄铁矿质浸 入植物（或动物）残体内部而成。2.化石：煤层中还发现动物化石，例如，我国 山西

12、太原西山煤田太原组、浙江长兴煤田龙潭 组的煤层中都发现了珊瑚、腕足类和有孔虫化 石，是海水内侵泥炭沼泽的证据。第八章第八章 2 2 煤层煤层 对以上三个问题的思考：必须考虑煤层形成时的环境条件和 泥炭堆积的几个学说。考虑顶板、底板 沉积环境与煤层沉积环境的连续解释。-即原地煤与异地煤的形成问题 。第八章第八章 2 2 煤层煤层 四、煤层厚度、煤层形态及其控制因素 （一）煤层厚度 1.煤层厚度：厚度是指煤层顶、底板岩层之间 的垂直距离。依据煤层结构，可将煤层分为总厚度、有益厚 度和可采厚度。煤层总厚度是煤层顶、底板之间各煤分层和夹 石层厚度的总和；有益厚度是指煤层顶、底板之间各煤分层厚度 的总和

13、；可采厚度是指在现代经济技术条件下适于开采 的煤层厚度（目前，我国规定可采厚度为0.7m） 。第八章第八章 2 2 煤层煤层 2.煤层厚度分级极薄煤层：0.30.5m；薄煤层：煤厚0.511.3m；中厚煤层：煤厚1.313.5m；厚煤层：煤厚3.68.0m；巨厚煤层：大于8m者为。 煤层厚度第八章第八章 2 2 煤层煤层 （二）泥炭沼泽基底不平对煤层形态和厚度的影 响1.成因：当泥炭沼泽发育在古侵蚀基准面 上时，首先在低洼处生长和堆积了植物质形成 的泥炭层，且相互隔离；随着区域性沉降或地下水位抬升，隔离的 泥炭沼泽逐渐连成一体，泥炭层才在盆地范围 内堆积。第八章第八章 2 2 煤层煤层 湖北早

14、二叠世梁山组煤体形态 第八章第八章 2 2 煤层煤层 2.识别标志：（1）煤层底板或基底岩层界面呈不规则 起伏，而煤层顶板界面比较平整，即“顶平 底不平”。（2）煤层厚度变化急剧而不规则，且通 常位于含煤岩系剖面的底部或下部。第八章第八章 2 2 煤层煤层 辽宁阜新煤盆地泥炭沼泽 基底不平图示 (a)-平面图；(b)、(c)-剖面图1-泥岩；2-砂岩；3-砾岩；4-巷道；5-煤层底板等高线 （3）基底古地形低 洼处煤层增厚，向 凸起部位变薄或尖 灭。煤层的分层或 层理被下伏基底岩 层界面所截，上下 分层呈超覆关系。第八章第八章 2 2 煤层煤层 （三）煤层形态和厚度变化的沉积控制1.煤层分岔与

15、尖灭由于楔形碎屑沉积体的插入，有机质的堆 积暂时被碎屑沉积所代替，碎屑注入一旦停止 植被重新繁殖，泥炭再次沉积，煤层由单一煤 层分岔为两个或以上煤分层或独立的煤层。煤层分岔可以表现为多种样式： 单一分岔；多个分岔；单方向分岔；分岔又合并。第八章第八章 2 2 煤层煤层 透镜状连续分枝之字型煤层分岔类 型第八章第八章 2 2 煤层煤层 下斯托克顿煤层剖面图1-砂岩，2-煤；3-页岩第八章第八章 2 2 煤层煤层 山 西 组太 原 组煤煤33上下1灰4煤200m01234567891-灰岩；2-泥质及根土岩；3-灰质泥岩；4-煤层；5-粉砂岩；6-细砂岩；7-中砂岩； 8-黄铁矿、菱铁矿结核；9-植物化石山东腾县煤田煤层分岔示意图第八章第八章 2 2 煤层煤层 （四）煤层形态和煤厚变化的同沉积构造控制聚煤盆地基底的不均衡沉降，如基底断块差 异性沉陷、同沉积褶皱和断裂等，通过对沉积环 境的控制，能够对煤层形态和煤层变化产生深刻 的影响。1基底断裂系控制的煤层分带盆缘一侧常常发育正断裂，是控制盆地形成 和演化的主干基底断裂。盆地基底又往往被走向 和横向断裂所切割，形成基底断裂网络。因此， 整个含煤岩系形成过程中，基底断块的不均衡沉 降控制了沉积环境的配置和演变，相应地煤层形 态和煤层厚度显示出沿倾向的分带性和沿走向的 分区性。 第八章第八章