第五章煤及煤系

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1、地质学基础中国矿业大学资源与地球科学学院 王继尧王继尧地质学基础煤层：煤层：地壳中由植物遗体转变而成的成层可燃地壳中由植物遗体转变而成的成层可燃沉积矿产，由有机物质和混入的无机矿物质所沉积矿产，由有机物质和混入的无机矿物质所组成。组成。 第一节第一节 煤的形成及物质组成煤的形成及物质组成 第二节第二节 煤层煤层 第三节第三节 煤系煤系第四章 煤及煤系第一节第一节 煤的形成及物质组成煤的形成及物质组成 一、一、 煤的形成过程煤的形成过程 二、二、 成煤的必要条件成煤的必要条件 三、三、 煤的物理性质煤的物理性质 四、宏观煤岩成分与煤岩类型四、宏观煤岩成分与煤岩类型 五、常用的煤质指标五、常用的煤

2、质指标 一、一、 煤的形成过程煤的形成过程 煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转变而形成的。化学作用转变而形成的。 从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化过程过程 成煤作用成煤作用 1 1、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程； 腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物

3、死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程； 腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤 2 2、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程；、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程；、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程；、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程； 成岩作用：成岩作用：成岩作用：成岩作用：从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程； 变质作用：变质作用：变质作用：变质作用：从从从从从褐煤从褐煤从褐煤从褐煤 烟煤烟煤 无烟煤无烟煤；1 1、植物条件、

4、植物条件 物质基础；物质基础；物质基础；物质基础；2 2、气候条件、气候条件 影响植物生长，同时影响植物的分解；影响植物生长，同时影响植物的分解；影响植物生长，同时影响植物的分解；影响植物生长，同时影响植物的分解；3 3、自然地理条件、自然地理条件 植物堆积；植物堆积；植物堆积；植物堆积；4 4、地壳运动条件、地壳运动条件 埋藏条件埋藏条件埋藏条件埋藏条件二、二、 成煤的必要条件成煤的必要条件三、三、 煤的物理性质煤的物理性质 煤煤的的物理性质：光泽、颜色、硬度、脆度、比重、断口、物理性质：光泽、颜色、硬度、脆度、比重、断口、裂隙等方面。裂隙等方面。 1、光泽：、光泽：从土状（褐煤）从土状（褐

5、煤） 从似金属光泽（无烟煤）；从似金属光泽（无烟煤）； 2、颜色：、颜色： 褐色（褐煤）褐色（褐煤） 黑色（烟煤）黑色（烟煤） 钢灰色（烟煤）钢灰色（烟煤） ； 3、硬度：、硬度：中等（褐煤）中等（褐煤） 低（烟煤）低（烟煤） 高（无烟煤）；高（无烟煤）； 4、脆度：、脆度：小（褐煤）小（褐煤） 大（烟煤）大（烟煤） 小（无烟煤）；小（无烟煤）； 5、比重：、比重：随变质程度增加，比重也增加；随变质程度增加，比重也增加； 6、断口：、断口：无烟煤；无烟煤； 7、裂隙：、裂隙：内生裂隙内生裂隙-外生裂隙外生裂隙四、宏观煤岩成分与煤岩类型四、宏观煤岩成分与煤岩类型（一）煤的宏观组成（一）煤的宏观组

6、成（一）煤的宏观组成（一）煤的宏观组成（腐植煤腐植煤腐植煤腐植煤） 1 1）镜煤：）镜煤：）镜煤：）镜煤：乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断 口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙 发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。 2 2）

7、丝炭：）丝炭：）丝炭：）丝炭：外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结 构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻 者性脆，易污手，质重者，被矿物充填。者性脆，易污手，质重者，被矿物充填。者性脆，易污手，质重者，被矿物充填。者性脆，易污手，质重者，被矿物充填。 3 3）亮煤：）亮煤：）亮煤：）亮煤：表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一表面隐约可见微细层理

8、，光泽较强，结构不均一表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一 4 4）暗煤：）暗煤：）暗煤：）暗煤：含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介 质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组 多，成分结构不均一，氧化环境。多，成分结构不均一，氧化环境。多，成分结构不均一，氧化环境。多，成分结构不均一，氧化环境。四

9、、宏观煤岩成分与煤岩类型四、宏观煤岩成分与煤岩类型（二）宏观煤岩类型（二）宏观煤岩类型（二）宏观煤岩类型（二）宏观煤岩类型（腐植煤腐植煤腐植煤腐植煤） 宏观煤岩类型宏观煤岩类型宏观煤岩类型宏观煤岩类型 光泽光泽光泽光泽 镜煤亮煤镜煤亮煤镜煤亮煤镜煤亮煤 光亮型煤光亮型煤光亮型煤光亮型煤 光泽极强光泽极强光泽极强光泽极强 75% 75% 半亮型煤半亮型煤半亮型煤半亮型煤 光泽较强光泽较强光泽较强光泽较强75%-50% 75%-50% 半暗型煤半暗型煤半暗型煤半暗型煤 光泽暗淡光泽暗淡光泽暗淡光泽暗淡50%25 % 50%25 % 暗淡型煤暗淡型煤暗淡型煤暗淡型煤 光泽极暗光泽极暗光泽极暗光泽极暗

10、25% 25% 煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比，煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比，煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比，煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比， 新鲜面，不考虑具体光泽；新鲜面，不考虑具体光泽；新鲜面，不考虑具体光泽；新鲜面，不考虑具体光泽； 相同煤层中光泽最强的煤岩成分条带（镜煤）相同煤层中光泽最强的煤岩成分条带（镜煤）相同煤层中光泽最强的煤岩成分条带（镜煤）相同煤层中光泽最强的煤岩成分条带（镜煤） 为参考标准，相对光泽；为参考标准，相对光泽；为参考标准，相对光泽；为参考标准，相对光泽； 最小分层厚度为最小分层厚度为最小分层厚度为最小分层厚度为310c

11、m310cm，视煤层厚度而定；视煤层厚度而定；视煤层厚度而定；视煤层厚度而定； 每一种光泽类型，据构造、结构再分。每一种光泽类型，据构造、结构再分。每一种光泽类型，据构造、结构再分。每一种光泽类型，据构造、结构再分。 五、常用的煤质指标五、常用的煤质指标（一）煤的元素成分：（一）煤的元素成分：（一）煤的元素成分：（一）煤的元素成分： 主要：主要：主要：主要：C C、HH、OO、NN； 有害元素：有害元素：有害元素：有害元素：S S、P P、AsAs。；。；。；。； S S的成因：单质硫的成因：单质硫的成因：单质硫的成因：单质硫 有机硫有机硫有机硫有机硫 无机硫无机硫无机硫无机硫 煤中全硫煤中全

12、硫煤中全硫煤中全硫（ S St,dt,d % %）的分级的分级的分级的分级 特低硫煤特低硫煤特低硫煤特低硫煤 低硫煤低硫煤低硫煤低硫煤 中硫煤中硫煤中硫煤中硫煤 富硫煤富硫煤富硫煤富硫煤 高硫煤高硫煤高硫煤高硫煤 4.04.0 稀有元素：稀有元素：稀有元素：稀有元素：GaGa、GeGe、U U； （二）煤质指标：（二）煤质指标： 1 1、水分（、水分（、水分（、水分（WW） 水分的来源：水分的来源：水分的来源：水分的来源：植物本身水，泥炭堆积吸水，煤化脱水，地植物本身水，泥炭堆积吸水，煤化脱水，地植物本身水，泥炭堆积吸水，煤化脱水，地植物本身水，泥炭堆积吸水，煤化脱水，地下水，开采、运输中掺入

13、；下水，开采、运输中掺入；下水，开采、运输中掺入；下水，开采、运输中掺入； 存在状态：存在状态：存在状态：存在状态： 外在水分（外在水分（外在水分（外在水分（M M M Mf f f f）: : 大毛细管（大毛细管（大毛细管（大毛细管（d200nmd200nm）中的游中的游中的游中的游离水；离水；离水；离水； 内在水分（内在水分（内在水分（内在水分（MMinhinh）: : 存在存在存在存在d200nmd200nm中的吸附水中的吸附水中的吸附水中的吸附水MMinhinhMMadad（空气干燥基水分）；空气干燥基水分）；空气干燥基水分）；空气干燥基水分）； 结晶水（化合水）：以分子或离子形式参加

14、矿物结晶水（化合水）：以分子或离子形式参加矿物结晶水（化合水）：以分子或离子形式参加矿物结晶水（化合水）：以分子或离子形式参加矿物晶格构造的水分。晶格构造的水分。晶格构造的水分。晶格构造的水分。 如：如：如：如： CaSOCaSO4 42H2H2 2OO、AlAl2 2OO3 3 SiOSiO2 2 2H 2H2 2OO （二）煤质指标：（二）煤质指标： 2 2、煤的灰分（、煤的灰分（、煤的灰分（、煤的灰分（A A） 指煤完全燃烧后其中矿物质的固体残余；指煤完全燃烧后其中矿物质的固体残余；指煤完全燃烧后其中矿物质的固体残余；指煤完全燃烧后其中矿物质的固体残余； 灰分划分等级（灰分划分等级（灰分

15、划分等级（灰分划分等级（A%A% ） 特低灰煤特低灰煤特低灰煤特低灰煤 低灰煤低灰煤低灰煤低灰煤 中灰煤中灰煤中灰煤中灰煤 富灰煤富灰煤富灰煤富灰煤 高灰煤高灰煤高灰煤高灰煤 40%40% 3 3、挥发分（、挥发分（、挥发分（、挥发分（V V） 粒级粒级粒级粒级 0.2mm8m 巨厚煤层巨厚煤层按倾角分按倾角分45 急倾斜煤层急倾斜煤层稳定煤层：均稳定煤层：均可采厚度，煤层厚度变化有一定规律性；可采厚度，煤层厚度变化有一定规律性；较稳定煤层：煤厚有相当变化，大多可采，局部不可采；较稳定煤层：煤厚有相当变化，大多可采，局部不可采；不稳定煤层：煤厚变化大，分岔、尖灭、增厚、变薄时有出现；不稳定煤层

16、：煤厚变化大，分岔、尖灭、增厚、变薄时有出现；极不稳定煤层：常呈透镜状、断续分布、仅局部可采。极不稳定煤层：常呈透镜状、断续分布、仅局部可采。按稳定性分按稳定性分 煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。煤层厚度煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。煤层厚度级不同，采煤方法亦不同。级不同，采煤方法亦不同。 煤层发生分岔、变薄、尖灭等厚度变化，则直接影响煤炭储量平衡煤层发生分岔、变薄、尖灭等厚度变化，则直接影响煤炭储量平衡和煤矿正常生产。和煤矿正常生产。 三、煤层厚度变化三、煤层厚度变化 引起煤厚变化的地质因素：引起煤厚变化的地质因素：原生变化原生变化和和后生变化后生变化。

17、 影响煤层形态和煤层厚度变化的因素有许多，常见的有：影响煤层形态和煤层厚度变化的因素有许多，常见的有： 1、泥炭沼泽基底不平影响煤层形态和厚度的变化、泥炭沼泽基底不平影响煤层形态和厚度的变化 、煤层底板或基底岩层界面呈凹凸起伏而、煤层底板或基底岩层界面呈凹凸起伏而 顶板界面却比较平整，即顶板界面却比较平整，即“顶平底不平顶平底不平”。、往往在含煤岩系的底部或下部的煤层煤、往往在含煤岩系的底部或下部的煤层煤 厚变化极为不规则。厚变化极为不规则。、基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部、基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部 位尖灭变薄。其分层和层理多为下伏的位尖灭变薄。其分层和层理多为下伏的 基底岩层界

18、面所截切，呈现超覆样式。基底岩层界面所截切，呈现超覆样式。 湖北早二叠世梁山组煤层展布湖北早二叠世梁山组煤层展布辽宁阜新盆地泥炭基辽宁阜新盆地泥炭基底不平特征底不平特征 2、影响煤层形态和厚度变化的沉积因素、影响煤层形态和厚度变化的沉积因素 煤层形成时期的沉积环境对煤层的形态和煤层厚度有直接的关系。煤层形成时期的沉积环境对煤层的形态和煤层厚度有直接的关系。（1 1）、沉积体系和煤层厚度、形态变化的关系；）、沉积体系和煤层厚度、形态变化的关系； 冲积扇、河流、湖泊、三角洲、障壁岛、和碳酸盐台地等沉积冲积扇、河流、湖泊、三角洲、障壁岛、和碳酸盐台地等沉积体系中各种成煤模式，来确定沉积环境和煤层特征

19、的关系。体系中各种成煤模式，来确定沉积环境和煤层特征的关系。 （2 2）、对煤层分岔类型的影响）、对煤层分岔类型的影响 ； 煤层减薄或增厚的主要方式是煤层分岔。煤层减薄或增厚的主要方式是煤层分岔。由单一煤层分岔为两个（多个）煤分层或独由单一煤层分岔为两个（多个）煤分层或独立煤层；立煤层； 煤层分岔类型煤层分岔类型山东煤田山东煤田煤分岔煤分岔 3、同沉积构造对煤层形态和煤厚变化的影响、同沉积构造对煤层形态和煤厚变化的影响 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皱和断

20、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。产生深刻的影响。（1 1）、基底断裂系控制的煤层分带）、基底断裂系控制的煤层分带阜新煤盆地为例阜新煤盆地为例 、无无煤煤带位位于于东南南盆盆缘断断裂裂内内侧的的边缘地地带，煤煤层分分叉叉尖尖灭，被被冲冲积扇扇砾岩所代替。煤岩所代替。煤层与扇与扇砾岩互岩互为消消长、指状交、指状交错； 、分岔煤层带位于尖灭煤层带的内侧，煤层向盆缘断裂方向多次分岔、分岔煤层带位于尖灭煤层带的内侧，煤层向盆缘断裂方向多次分岔形成马尾状分岔样式。形成马尾状分岔样式。 、聚结煤层、聚结煤层带位于盆地中央带位于盆地中央地带，煤层密集地带，煤层密集或合并，单

21、层厚或合并，单层厚度达到最大值，度达到最大值，而层间距最小。而层间距最小。 阜新煤盆地为例 海洲组横向沉积断面图海洲组横向沉积断面图（2 2）、盆内次）、盆内次级同沉同沉积褶褶皱对煤煤层形形态和煤厚和煤厚变化的影响化的影响 聚煤盆地内部往往发育次级隆起和拗陷或次级同沉积褶皱，它聚煤盆地内部往往发育次级隆起和拗陷或次级同沉积褶皱，它们对煤层形态和煤层厚度具有不同程度的控制作用。由于构造分异们对煤层形态和煤层厚度具有不同程度的控制作用。由于构造分异和沉积补偿之间的不同状态，煤层的发育状况是多样的。和沉积补偿之间的不同状态，煤层的发育状况是多样的。 一般情况下，盆地内的次级隆起、同沉积背斜构成蓄水盆

22、地内一般情况下，盆地内的次级隆起、同沉积背斜构成蓄水盆地内的浅水地带，沼泽持续发育，的浅水地带，沼泽持续发育，出现厚煤层或聚结煤层带出现厚煤层或聚结煤层带，煤层向拗，煤层向拗陷部位陷部位分岔、尖灭分岔、尖灭；但也有相反的情况，即盆地内的次级拗陷部位，；但也有相反的情况，即盆地内的次级拗陷部位，湖沼相持续发育，而隆起部位冲积相发育，有频繁的层序间断。湖沼相持续发育，而隆起部位冲积相发育，有频繁的层序间断。 （3 3）、盆内同沉）、盆内同沉积断裂活断裂活动对煤煤层形形态和煤厚的影响和煤厚的影响 聚煤盆地边缘和内聚煤盆地边缘和内部的同沉积断裂活动可部的同沉积断裂活动可以造成含煤岩系厚度和以造成含煤岩

23、系厚度和岩相的显著变化，导致岩相的显著变化，导致煤层形态和厚度的突变。煤层形态和厚度的突变。 德国下莱因德国下莱因第三纪褐煤同沉积断裂第三纪褐煤同沉积断裂 4 4、煤、煤层的冲的冲蚀 煤层的冲蚀是指泥炭堆积过程中或泥炭层被沉积物覆盖以煤层的冲蚀是指泥炭堆积过程中或泥炭层被沉积物覆盖以后河流等对煤层的冲刷剥蚀。后河流等对煤层的冲刷剥蚀。同生冲蚀同生冲蚀河流冲蚀：河流冲蚀：泥炭沼泽邻近同期发育的河道时，河泥炭沼泽邻近同期发育的河道时，河道及其支流可能注入泥炭沼泽，河流充填物与泥炭道及其支流可能注入泥炭沼泽，河流充填物与泥炭层之间表现为冲蚀接触和逐渐过渡两种关系；层之间表现为冲蚀接触和逐渐过渡两种关

24、系； 海水冲蚀：海水冲蚀：煤层形成灰岩为顶板；煤层形成灰岩为顶板；河流后生冲蚀：河流后生冲蚀：煤层形成以后，煤层和含煤岩系常常遭受河流的煤层形成以后，煤层和含煤岩系常常遭受河流的切剥蚀，对煤层的破坏作用可以达到很大的规模，以致形成宽几十切剥蚀，对煤层的破坏作用可以达到很大的规模，以致形成宽几十米、几百米，长数公里的薄煤带和无煤带。米、几百米，长数公里的薄煤带和无煤带。 河流同生冲刷河流同生冲刷淮南某矿淮南某矿特点：特点：1、河道沉积物：砂、河道沉积物：砂岩、粉砂岩。，岩、粉砂岩。，沉积物内有煤屑；沉积物内有煤屑；2、冲蚀范围较小；、冲蚀范围较小；3、冲刷带不易查明；、冲刷带不易查明；4、在冲刷

25、带附近，、在冲刷带附近，煤质明显变差；灰分煤质明显变差；灰分增加，煤的光泽变暗；增加，煤的光泽变暗；5、煤层与河流冲刷、煤层与河流冲刷沉积物具有同样的顶沉积物具有同样的顶板；板；河流后生冲刷河流后生冲刷四川某矿河流的四川某矿河流的后生冲刷作用后生冲刷作用特点：特点：1、冲蚀填积的沉积岩体以河流相砂岩为主，其底部常常含有砾石、泥质包体、冲蚀填积的沉积岩体以河流相砂岩为主，其底部常常含有砾石、泥质包体、煤屑和炭化树干等滞留沉积物，有时显示定向排列；煤屑和炭化树干等滞留沉积物，有时显示定向排列；2 2、煤的光泽暗淡，后生裂隙发育，常见方解石、石膏等矿物次生充填，煤的灰、煤的光泽暗淡，后生裂隙发育，常

26、见方解石、石膏等矿物次生充填，煤的灰分亦相应增高；分亦相应增高；3 3、煤层遭受河流冲蚀部分，直接顶板为细砾岩、粗砂岩，切割煤层正常顶板和、煤层遭受河流冲蚀部分，直接顶板为细砾岩、粗砂岩，切割煤层正常顶板和部分煤层，出现薄煤带和无煤带；部分煤层，出现薄煤带和无煤带；4 4、冲刷的规律性较好，相对较易差明。、冲刷的规律性较好，相对较易差明。 5 5、后期构造变动引起煤厚变化后期构造变动引起煤厚变化 特点：特点：1、有煤被挤入顶、底板裂隙中；、有煤被挤入顶、底板裂隙中；2、在煤层的增厚、减薄带，煤的原始结构被破坏；、在煤层的增厚、减薄带，煤的原始结构被破坏；3、煤中灰分增高；、煤中灰分增高；4、煤

27、层的增厚、减薄在平面上有一定的方向性，厚、煤层的增厚、减薄在平面上有一定的方向性，厚薄相间出现；薄相间出现；5、挤压强烈之处，成串珠状、藕节状；、挤压强烈之处，成串珠状、藕节状；构造挤压构造挤压 6 6、岩浆侵入岩浆侵入 我国东部中、新生代岩浆活动十分强烈，岩浆侵入煤系和煤层是十我国东部中、新生代岩浆活动十分强烈，岩浆侵入煤系和煤层是十分常见的地质现象。分常见的地质现象。 特点：特点：1 1、岩浆侵入煤层，使煤层形态和、岩浆侵入煤层，使煤层形态和煤层厚度、煤层结构、煤质都发煤层厚度、煤层结构、煤质都发生变化，有时煤层变为天然焦或生变化，有时煤层变为天然焦或被吞食，从而丧失工业价值；被吞食，从而

28、丧失工业价值；2 2、顺层侵入的不规则岩体形态、顺层侵入的不规则岩体形态、厚度和结构产生极不规则，煤层、厚度和结构产生极不规则，煤层、天然焦、火成岩体和围岩俘虏体天然焦、火成岩体和围岩俘虏体混杂在一起，严重影响生产的正混杂在一起，严重影响生产的正常进行。常进行。 陶庄陶庄煤矿煤矿坊子坊子煤矿煤矿特点：特点：3 3、煤层中出现的岩浆岩主要有：花岗斑岩、石英斑岩、细晶岩、正长斑、煤层中出现的岩浆岩主要有：花岗斑岩、石英斑岩、细晶岩、正长斑岩、微晶闪长岩、闪长玢岩、煌斑岩和辉绿岩；岩、微晶闪长岩、闪长玢岩、煌斑岩和辉绿岩；研究研究研究岩浆岩在煤层中分布范围与规律：研究岩浆岩在煤层中分布范围与规律：大

29、量观察研究大量观察研究 与构造关系与构造关系 通道通道 侵入方向，规模侵入方向，规模 7 7、岩溶陷落柱的影响岩溶陷落柱的影响 含煤地层下伏岩系如果为可溶性岩石，如石灰岩、白云岩、石膏层等，含煤地层下伏岩系如果为可溶性岩石，如石灰岩、白云岩、石膏层等，在地下水的溶蚀作用下可以形成岩溶洞穴，随着洞穴规模的扩大，在上覆在地下水的溶蚀作用下可以形成岩溶洞穴，随着洞穴规模的扩大，在上覆岩系的重力荷载下，煤层及其围岩逐渐跨落，可形成环形柱状陷落。岩系的重力荷载下，煤层及其围岩逐渐跨落，可形成环形柱状陷落。 目前，目前，岩溶陷落柱研究是一难点、也是热点。岩溶陷落柱研究是一难点、也是热点。总之，煤层厚度变化

30、有两大类型总之，煤层厚度变化有两大类型1 1 1 1、原生变化、原生变化、原生变化、原生变化 指在泥炭堆积过程中，指在泥炭堆积过程中，指在泥炭堆积过程中，指在泥炭堆积过程中，由于各种地质作用而引起由于各种地质作用而引起由于各种地质作用而引起由于各种地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的的煤层形态和煤层厚度的的煤层形态和煤层厚度的的煤层形态和煤层厚度的变化。变化。变化。变化。2 2 2 2、后生变化、后生变化、后生变化、后生变化 指泥炭层被新的沉积指泥炭层被新的沉积指泥炭层被新的沉积指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，由于构造变物覆盖以后，由于构造变物覆盖以后，由于构造变物覆盖以后，由于构造变动、河流冲

31、蚀等后期地质动、河流冲蚀等后期地质动、河流冲蚀等后期地质动、河流冲蚀等后期地质作用所引起的煤层形态和作用所引起的煤层形态和作用所引起的煤层形态和作用所引起的煤层形态和煤层厚度的变化。煤层厚度的变化。煤层厚度的变化。煤层厚度的变化。 原始原始基底不平基底不平原始原始沉积沉积同生冲刷同生冲刷沉积体系沉积体系同沉积褶皱同沉积褶皱同沉积断层同沉积断层河流河流海水海水构造变动构造变动岩浆侵入岩浆侵入后生冲刷后生冲刷 河流河流岩溶陷落柱岩溶陷落柱煤矿煤矿煤层厚度和煤层形态的变化煤层厚度和煤层形态的变化 往往是多种地质因素联合、叠加的结果。在研究往往是多种地质因素联合、叠加的结果。在研究煤厚变化和煤层形态时

32、，要善于分析各种地质因素煤厚变化和煤层形态时，要善于分析各种地质因素的表现形式和对煤层的影响程度、范围的特征，追的表现形式和对煤层的影响程度、范围的特征，追索各种地质因素的内在联系，并从中找出主导因素，索各种地质因素的内在联系，并从中找出主导因素，以指导地质煤矿生产实践。以指导地质煤矿生产实践。 四、煤层对比四、煤层对比 煤层对比是一项十分重要的工作，特别是多煤层地区，煤层间距小，煤层对比是一项十分重要的工作，特别是多煤层地区，煤层间距小，岩性变化较大。对于中、小型构造特别复杂的地区，尤为重要。岩性变化较大。对于中、小型构造特别复杂的地区，尤为重要。主要对比方法：主要对比方法： 1、标志层对比

33、法；、标志层对比法； 特殊岩性段特殊岩性段 2、古生物对比法；、古生物对比法； 标准化石、化石组合标准化石、化石组合 3、岩矿特征对比法；、岩矿特征对比法； 矿物成分、颜色、包裹体、重矿物组合矿物成分、颜色、包裹体、重矿物组合 4、层间距对比法；、层间距对比法； 沉积较稳定区，煤层间距较稳定，便于对比沉积较稳定区，煤层间距较稳定，便于对比 5、地球化学特征对比法、地球化学特征对比法 如：弱还原环境如：弱还原环境菱铁矿；强还原菱铁矿；强还原黄铁矿。黄铁矿。 6、地球物理测井对比法、地球物理测井对比法 7、同位素测年对比、同位素测年对比第三节第三节 煤系煤系 一、一、 煤系的概念煤系的概念 二、二

34、、 煤系的特征煤系的特征 三、三、 煤盆地煤盆地 一、一、 煤系的概念煤系的概念 系指在一定地质时间内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含系指在一定地质时间内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含煤岩系。煤岩系。（一）基本特征（一）基本特征 1、一定在一套岩层系统中含有煤层；、一定在一套岩层系统中含有煤层； 2、主要由沉积岩组成，在地壳运动剧烈的地区，可能含有火山岩和、主要由沉积岩组成，在地壳运动剧烈的地区，可能含有火山岩和火山碎屑岩；火山碎屑岩； 3、含有大量的植物化石。、含有大量的植物化石。（二）沉积特征（二）沉积特征 1、岩性特征：主要由灰、灰绿及灰黑色的沉积岩组成；、岩性特征：主要由

35、灰、灰绿及灰黑色的沉积岩组成； 主要由砾岩、各种粒度的砂岩、粉砂岩、粘土岩、碳质泥岩和主要由砾岩、各种粒度的砂岩、粉砂岩、粘土岩、碳质泥岩和煤组成，也常见石灰岩；煤组成，也常见石灰岩； 2、岩相特征：主要沉积环境滨海地区、内陆湖泊、沼泽或山间盆地；、岩相特征：主要沉积环境滨海地区、内陆湖泊、沼泽或山间盆地； 沼泽相和泥炭沼泽相的存在是煤系的主要标志；沼泽相和泥炭沼泽相的存在是煤系的主要标志；3、化石特征：大量的植物化石，有时也有海相化石；、化石特征：大量的植物化石，有时也有海相化石；4、旋回结构：常见现象，在剖面上，有共生关系的岩性、岩相按一定规律、旋回结构：常见现象，在剖面上，有共生关系的岩

36、性、岩相按一定规律交替出现的现象。交替出现的现象。内陆型煤系内陆型煤系旋回结构旋回结构近海型煤系近海型煤系旋回结构旋回结构二、二、 煤系的特征煤系的特征 煤系在地壳以沉降运动为主的振荡过程中形成的。煤系在地壳以沉降运动为主的振荡过程中形成的。由于振荡运动的性质与幅度不同，以及地理环境和范由于振荡运动的性质与幅度不同，以及地理环境和范围的差异性，指使煤系的特点各不相同。围的差异性，指使煤系的特点各不相同。 1、近海型煤系；、近海型煤系； 2、内陆型煤系；、内陆型煤系； 3、浅海型煤系。、浅海型煤系。1、近海型煤系、近海型煤系 该煤系往往是滨海平原或海边的泻湖，海湾以及浅海。由于地壳的该煤系往往是

37、滨海平原或海边的泻湖，海湾以及浅海。由于地壳的小型振荡运动，有时为海水侵入所淹，或为浅海，时而成为陆地，发育小型振荡运动，有时为海水侵入所淹，或为浅海，时而成为陆地，发育广阔的沼泽。广阔的沼泽。 主要特点：主要特点： 1）、分布面积一般较广；）、分布面积一般较广； 2）、岩性、岩相均比较稳定；）、岩性、岩相均比较稳定； 3）、标志层较多；）、标志层较多； 4）、旋回结构非常清楚；）、旋回结构非常清楚； 5）、对比较易；）、对比较易； 6）、煤层厚度较为稳定，但多数为薄）、煤层厚度较为稳定，但多数为薄中厚煤层；中厚煤层； 7）、煤层一般含硫量较高）、煤层一般含硫量较高 8）、含有大量的植物化石和

38、海生动物化石；）、含有大量的植物化石和海生动物化石； 如：华北的石炭系煤系地层；华南二叠系煤系地层如：华北的石炭系煤系地层；华南二叠系煤系地层2、内陆型煤系、内陆型煤系 该煤系的沉积全部位于陆地上，常见内陆盆地、山间盆地及山前盆该煤系的沉积全部位于陆地上，常见内陆盆地、山间盆地及山前盆地。在沉积过程中未曾发生海水侵入，煤系全部由陆相沉积物组成。地。在沉积过程中未曾发生海水侵入，煤系全部由陆相沉积物组成。 主要特点：主要特点： 1）、煤系厚度一般较大，分布面积一般较小，岩性、岩相变化也大，）、煤系厚度一般较大，分布面积一般较小，岩性、岩相变化也大，煤层不易对比；煤层不易对比； 2）、煤层厚度大，

39、层数多，厚度变化大，分岔、尖灭时有出现；）、煤层厚度大，层数多，厚度变化大，分岔、尖灭时有出现； 3）、煤系结构复杂，含硫较低；）、煤系结构复杂，含硫较低； 4）、煤系岩石成分复杂，富含大量的植物化石和淡水动物化石；）、煤系岩石成分复杂，富含大量的植物化石和淡水动物化石； 5）、某些地壳运动强烈的地方，煤系地层中可出现火山岩及火山碎）、某些地壳运动强烈的地方，煤系地层中可出现火山岩及火山碎屑岩；屑岩； 3、浅海型煤系、浅海型煤系三、三、 煤盆地的概念煤盆地的概念 煤盆地：煤盆地：在地质历史时期中，有聚煤作用广泛连续发生的在地质历史时期中，有聚煤作用广泛连续发生的广大地区，即同一地质发展过程中所

40、形成的含煤岩系分布的广大地区，即同一地质发展过程中所形成的含煤岩系分布的范围；范围； 煤田：煤田：系指受后期构造作用而被分割的含煤区域；系指受后期构造作用而被分割的含煤区域； 煤产地：煤产地：煤炭的产出地；煤炭的产出地； 煤盆地分类：煤盆地分类：拗陷型拗陷型 断陷型断陷型构造一侵蚀型构造一侵蚀型基基本本类类型型 还存在着各种过渡类型还存在着各种过渡类型 四、四、 中国主要聚煤区中国主要聚煤区（一）主要聚煤期（或成煤期）：（一）主要聚煤期（或成煤期）： 地史上聚煤盆地的形成受成煤作用、聚煤古构造、古地地史上聚煤盆地的形成受成煤作用、聚煤古构造、古地理、古气候和古植物的综合影响。理、古气候和古植物

41、的综合影响。 C-P；J-K；E-N（二）中国主要聚煤区二）中国主要聚煤区1、东北聚煤区、东北聚煤区2、西北聚煤区、西北聚煤区3、华北聚煤区、华北聚煤区5、华南聚煤区、华南聚煤区6、西藏、西藏-滇西聚煤区滇西聚煤区7、台湾聚煤区、台湾聚煤区我国煤炭资源的自然地理分布我国煤炭资源的自然地理分布 极不均衡极不均衡煤田地质工作方针煤田地质工作方针: :实行煤炭、实行煤炭、煤层气、水资源并举煤层气、水资源并举成煤成煤时时代代 地域地域煤煤类类 J J39.80%39.80%新疆新疆 34.4%34.4%HMHM12.68%12.68%CPCP华华北北38.04%38.04%内蒙古内蒙古26.0%26.

42、0%低低变质变质烟烟煤煤42.45%42.45%K K11.91%11.91%山西山西11.5%11.5%P P华华南南7.54%7.54%陕陕西西6.4%6.4%中中变质变质烟烟煤煤27.58%27.58%R R2.27%2.27%贵贵州州4.3%4.3%T T0.44%0.44%宁夏宁夏3.6%3.6%PM+WYPM+WY17.28%17.28%本章本章结束结束青海湖布哈河现代三角洲（远眺）青海湖布哈河现代三角洲（远眺）青海湖布哈河现代三角洲（远眺）青海湖布哈河现代三角洲（远眺） 三角洲体系是由各种亚环境组成的复合体，泥炭沼泽发育于支流间三角洲体系是由各种亚环境组成的复合体，泥炭沼泽发育于

43、支流间泛滥盆地、间湾和废弃的分流河道和叶体上。泥炭堆积环境差异较大，泛滥盆地、间湾和废弃的分流河道和叶体上。泥炭堆积环境差异较大，一般煤厚变化较大，煤层延伸方向与沉积倾向平行。下三角洲平原的煤一般煤厚变化较大，煤层延伸方向与沉积倾向平行。下三角洲平原的煤层侧向较稳定，但成层较薄，河流一上三角洲平原的煤层侧向不稳定，层侧向较稳定，但成层较薄，河流一上三角洲平原的煤层侧向不稳定，局部可出现厚煤层；最厚最稳定的煤层一般赋存于下三角洲平原和上三局部可出现厚煤层；最厚最稳定的煤层一般赋存于下三角洲平原和上三角洲平原的过渡带。角洲平原的过渡带。 拗陷型聚煤盆地拗陷型聚煤盆地 波状拗陷盆地波状拗陷盆地 主要

44、特征：主要特征：1、盆地的基底基本上为一盆地的基底基本上为一连续界面连续界面，聚煤期地壳运动以宽缓开阔的波状，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；隆起和拗陷为主，含煤岩系就形成于波状拗陷内；2 2、在盆地形成演化在盆地形成演化过程中，基底脆性程中，基底脆性断裂断裂变形不明形不明显；3 3、几何形几何形态多呈多呈圆形、形、椭圆形或湾口形形或湾口形，其横剖面有些是，其横剖面有些是对称的称的，有些，有些则不不对称称；4 4、含煤岩系的形成主要受含煤岩系的形成主要受缓慢沉降慢沉降过程所控制，程所控制，沉降中心一般位于盆地沉降中心一般位于盆地的中部的中部；5 5、盆

45、地中部距盆地中部距陆源区源区较远，往往出，往往出现欠欠补偿环境境，可能，可能过渡渡为含煤含煤层序序与碳酸与碳酸盐或深水泥或深水泥质岩岩层序的交替，呈序的交替，呈现大体大体对称的旋回称的旋回结构构；6 6、含煤岩系的岩性岩相和含煤性含煤岩系的岩性岩相和含煤性比比较稳定定，并沿走向和，并沿走向和倾向作有向作有规律的律的渐变；7 7、煤煤层发育比育比较广泛、广泛、稳定，定，易于易于对比比；8 8、大型的拗陷聚煤盆地内部常常大型的拗陷聚煤盆地内部常常发育次一育次一级隆起和拗陷，隆起和拗陷，对沉沉积岩相、岩相、沉沉积厚度和聚煤作用有厚度和聚煤作用有显著影响著影响 。 华北石炭二叠纪煤系由一个完整的海侵一

46、海退旋回组成。在海域不断扩华北石炭二叠纪煤系由一个完整的海侵一海退旋回组成。在海域不断扩张的总趋势下形成以泻湖、潮坪一障壁体系为主的早期聚煤环境，以稳定的张的总趋势下形成以泻湖、潮坪一障壁体系为主的早期聚煤环境，以稳定的薄一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，煤层易薄一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。于对比。 在富煤在富煤层段、聚煤段、聚煤带呈呈现规律性律性变化，大体化，大体为“东西向成西向成带，南北向迁，南北向迁移移”的的总格局格局。 华北石炭二叠纪聚煤盆地示意剖面图华北石炭二叠纪聚煤盆地示意剖面图断陷型聚煤盆地断陷型聚煤盆地 主要特

47、征：主要特征：1、断陷型聚煤盆地的基底断陷型聚煤盆地的基底为不不连续界面界面，成盆期地壳运，成盆期地壳运动以以块状断裂运状断裂运动为主主 ；2 2、盆地的基底界面一般盆地的基底界面一般为不整合构造一剥不整合构造一剥蚀面面，并被先成断裂系所切割，并被先成断裂系所切割 ；3 3、盆地一般呈盆地一般呈狭狭长几何形几何形态，其延伸方向与控制性断裂的展布方向相一，其延伸方向与控制性断裂的展布方向相一致致；盆地的横剖面一般不盆地的横剖面一般不对称，沉降中心靠近主盆称，沉降中心靠近主盆缘断裂一断裂一侧 ；4 4、含煤岩系向盆含煤岩系向盆缘断裂断裂一一侧倾斜和增厚斜和增厚，盆地内部的基底断裂系，盆地内部的基底

48、断裂系对沉沉积岩相、厚度有明岩相、厚度有明显控制作用，尤以盆地控制作用，尤以盆地发育的早期育的早期阶段最段最为显著著 ；5 5、靠近盆靠近盆缘断裂的内断裂的内侧发育粗碎屑冲育粗碎屑冲积扇，煤扇，煤层和煤和煤层组沿走向形成富沿走向形成富煤煤带，沿，沿倾向与盆向与盆缘冲冲积扇扇带呈犬牙交呈犬牙交错，急，急剧分岔、分岔、变薄、尖薄、尖灭 ；构造一侵构造一侵蚀型聚煤盆地型聚煤盆地 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；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；在适宜的气候、

49、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。常常具有这种填积特征。 如：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如：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，含煤剖面下部，含煤1 1

50、3 3层，层厚层，层厚0 03 31.0m1.0m，局部可达局部可达10m10m。煤层发育明显煤层发育明显地受古地形的影响，煤体呈透镜状，延伸不远即行变薄、尖灭，侵蚀盆地受古地形的影响，煤体呈透镜状，延伸不远即行变薄、尖灭，侵蚀盆地内含煤岩系的不断堆积必须以区域性沉降为构造背景。地内含煤岩系的不断堆积必须以区域性沉降为构造背景。 流水侵蚀和溶蚀是盆地形成和扩展的直接动力，并提供了聚煤作用流水侵蚀和溶蚀是盆地形成和扩展的直接动力，并提供了聚煤作用的场所，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。的场所，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。 区域性的缓慢沉降，提供了含煤岩系堆积、加厚的构造条件，即所区域性的缓慢沉降，提供了含煤岩系堆积、加厚的构造条件，即所谓构造一侵蚀盆地。谓构造一侵蚀盆地。