《14其他沉积岩及矿产》由会员分享，可在线阅读，更多相关《14其他沉积岩及矿产（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、沉 积 岩 石 学 Sedimentary petrologySedimentary petrology课程负责人：杨友运课程负责人：杨友运年月年月第十四章第十四章 其他沉积岩及矿产第一节第一节 蒸发岩蒸发岩第二节第二节 硅岩硅岩第三节第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩铁、锰、铝、磷、铜沉积岩第四节第四节 煤及其形成演化煤及其形成演化第五节第五节 油页岩油页岩第一节 蒸发岩海盆或湖盆水体遭受蒸发，其盐分逐渐浓缩以至发生沉淀，这样形成的化学成因的岩石称为“蒸发岩”。它包括氯化物岩、碘酸盐岩、硫酸盐岩、碳酸盐岩和硼酸盐岩等。它们的主要组分都是盐类矿物，所以又称为“盐岩”，其中以氯化物岩和硫酸盐岩分布
2、较广。 第一节 蒸发岩一、蒸发矿物及其形成一、蒸发矿物及其形成1蒸发矿物蒸发矿物蒸发岩的主要矿物成分是钾、钠、钙、镁的氯化物、硫酸盐、碳酸盐，其中尤以石膏(CaS042H2O)、硬石膏(CaSO4)和石盐(NaCl)最重要。粘土是蒸发岩中的常见的混人物，含量多时，可使蒸发岩逐渐过渡为盐质粘土岩或盐质泥灰岩。混入的碎屑物质常见的有绿泥石、云母、长石、石英和副矿物等，有时还有稀有元素矿物以及有机物等混入物。此外，某些混入物还可以使蒸发岩呈各种鲜艳的颜色，如石盐受放射性元素的影响呈蓝色，含赤铁矿混入物的钾盐呈橙黄色或肉红色。第一节 蒸发岩2蒸发岩矿物的形成蒸发岩矿物的形成绝大部分蒸发岩类矿物可以用蒸
3、发浓缩海水的方法得到。归纳起来岩类沉积作用的方式有两种：一种为含盐度较高的溶液或卤水的直接蒸发作用另一种发生在早先形成的沉积物中，在其孔隙中的卤水由蒸发作用产生结晶活动。第一节 蒸发岩二、蒸发岩的结构和构造二、蒸发岩的结构和构造由于盐类矿物易于溶解和沉淀，使得原始沉积物的结构、构造在成岩后生作用中发生了很大的改变，特别是地层中的蒸发岩原始的矿物特征和结构特征几乎完全消失了，常常见到的是一些次生结构，主要有斑状变晶结构、粒状变晶结构、纤维状结构、柱状结构、放射状结构，其次还有经过机械搬运的碎屑结构、应力作用而成的矿物塑性变形等。 第一节 蒸发岩三、蒸发岩主要的岩石类型三、蒸发岩主要的岩石类型蒸发
4、岩常常是有用的矿产，一般是根据主要矿物命名，如石膏岩、石盐岩；有时则用有价值的矿物命名，如钾镁质盐岩中含量多的矿物是石盐，钾镁盐类矿物含量较少。蒸发岩主要可分为以下三大类。1石膏和硬石膏岩2石岩盐或岩盐3钾镁质岩盐第一节 蒸发岩四、蒸发岩的成因环境及演化四、蒸发岩的成因环境及演化蒸发作用发生在长期干旱少雨的地带，水分的蒸发要大于水分的补给，根据这样一个原则，人们最早把蒸发岩的沉积地区划归为大陆盐湖、滨海泻湖等环境。奥克西努斯(Ochsenius，1877)研究了泻湖沉积特征，提出了“砂坝理论” (沙洲说)，这是一种直接的蒸发作用。他认为强烈的蒸发作用可以使泻湖中的卤水达到任意的浓度，而泻湖与广
5、海之间的半封闭式通道可以使广海的海水与泻湖中的卤水时通时隔。另外金氏(King，1947)在研究了二叠纪卡斯蒂尔组厚层石膏沉积后，在砂坝理论的基础上提出了“回流说”。许靖华提出了“干化盆地说” 第一节 蒸发岩五、蒸发岩的分布规律及其与油气关系五、蒸发岩的分布规律及其与油气关系1含油、盐岩系分布规律含油、盐岩系分布规律蒸发岩尤其是盐岩与油气层的分布规律，蒸发岩尤其是盐岩与油气层的分布规律，对研究含油与含盐岩系的成因及指导油盐对研究含油与含盐岩系的成因及指导油盐勘探有重要的经济意义。勘探有重要的经济意义。根据统计资料，在油、盐共生的盆地中，根据统计资料，在油、盐共生的盆地中，有有46%的盆地的油气
6、层产于盐系地层之下，的盆地的油气层产于盐系地层之下，41%的盆地的油气的盆地的油气 层产于盐系地层之上，层产于盐系地层之上，13%的盆地的油气层产于盐系地层之间。的盆地的油气层产于盐系地层之间。这表明油气产于盐系地层的下部或上部是这表明油气产于盐系地层的下部或上部是主要的。主要的。 第一节 蒸发岩2蒸发岩与油气的关系蒸发岩与油气的关系(1)蒸发岩与油气生成蒸发岩与油气生成蒸发岩的排烃作用可能与下述因素有关：1)压实作用使石膏转变为硬石膏时排出大量的水，这可能是烃类从潜在油源岩运移，至储集层的主要驱动力；2)当地温处于150180范围时，硬石膏发生转化流动，可促使烃从硫酸盐岩中运移出来。(2)蒸
7、发岩对油气运移的影响蒸发岩对油气运移的影响在盐盆地中，随着卤水的浓缩，卤水相对密度逐渐增大。当相对密度大的卤水下沉并渗入沉积物中时，将排出烃并促使其运移进入孔隙层中。位于孔隙层之上的蒸发盐岩盖层则控制着油气的二次运移，使其只能作侧向运移。只有当盐层发生断裂或溶解时，才能发生垂直运移。第一节 蒸发岩(3)蒸发岩对油气储集层的封隔及储集性的影响蒸发岩对油气储集层的封隔及储集性的影响 盐岩与石膏岩是油气的良好封隔层已为大家所熟知，此外，蒸发岩对油气储集层的储集性能也有一定的影响，主要表现在以下两个方面： 1)与储集层伴生的蒸发岩，遭受溶解后可以胶结物形式再充填沉淀于储集层孔隙之中或交代碳酸盐，从而降
8、低储集层的孔隙性；2)充填储集层中原生孔隙或交代基质的石膏，若被后期孔隙水所溶解，将产生板状及条状等形态的铸模孔隙，从而有助于储集层储集性能的改善。(4)蒸发岩对油气圈闭的影响蒸发岩对油气圈闭的影响蒸发岩具有极强的塑性，当沉积厚度较大和承受了巨大的不均衡压力时，就要发生塑性流动。所以，在蒸发岩沉积厚度大的地区，由于差异性压实，岩石可以发生塑性向上流动，改变上覆岩层的产状，从而形成各种类型的构造圈闭 第二节 硅岩硅岩是由70%90%自生硅质矿物所组成的沉积岩，但不包括富含二氧化硅他生成因的岩石，如石英砂岩和沉积石英岩。关于该类岩石的形成作用和沉积方式，研究结果认为，不仅受化学及生物化学作用的控制
9、，特别在沉积方式上也明显受机械作用的影响。因而福克(1959，1962)所提出的碳酸盐岩成因和分类原则都可以引进硅岩中。此外，对长期争论的层状燧石岩的成因问题，由于在岩石中不断发现有生命遗迹，如菌藻类的球状体、原核细胞和真核细胞等，已偏向于有机成因的结论。近年来随着对前寒武系硅岩的生命起源、作用机理及现代海湖硅质沉积物等研究，有力地推动了硅岩的进一步发展。第二节 硅岩一、基本特征及分类一、基本特征及分类1成分特征硅岩的主要矿物成分为蛋白石、玉髓和石英2结构、构造和颜色特征硅岩具有非晶质结构、隐微晶结构、生物结构、纤维状结构、碎屑结构、鲕状结构、隐藻结构以及交代结构第二节 硅岩华东石油学院通过对
10、华北震旦亚界硅岩石学的研究，根据硅岩的形成阶段、结构特征及结构组分，对硅岩进行了划分岩类类种属原生的生物的藻叠层硅岩、藻细胞硅岩等机械的球粒硅岩、鲕粒硅岩、内碎屑硅岩、藻粒屑硅岩等化学的隐一微硅岩（层纹状、条带状、结核状、团块状）次生的硅化硅化藻白云岩、硅化粒屑白云岩、硅化隐一微白云岩等重结晶细一粗晶灰岩第二节 硅岩二、主要岩石类型二、主要岩石类型1生物成因的硅质岩(1)硅藻岩(硅藻土) (2)海绵岩(3)放射虫岩(4)藻细胞硅岩(藻细胞燧石岩) 2化学及生物化学成因的硅岩 (1)藻叠层硅岩(层状藻叠层燧石岩) (2)藻粒硅岩(藻粒燧石岩) 3机械成因的硅岩类(1)鲕粒硅岩(鲕粒燧石岩) (2
11、)内碎屑硅岩(内碎屑燧石岩)4主要化学成因的硅岩类属纯化学成因的硅岩，可能主要是蒸发型和火山型的硅岩，如碧玉岩、硅质板岩及硅华等。碧玉岩和硅质板岩主要由自生石英和玉髓组成，还可有方解石、菱锰矿、黄铁矿、绿泥石、氧化铁、粘土矿物、云母、有机质等混入。 几种典型硅质岩的显微结构几种典型硅质岩的显微结构 A-玉髓硅质岩（正交偏光），四川峨眉山二叠系；B-硅藻岩（单交偏光），美国加利福尼亚中生界；C-海绵岩（单交偏光），美国德克萨斯泥盆系；D-放射虫岩（单交偏光），广西钦州泥盆系第二节 硅岩三、成因及演化三、成因及演化硅质的成因长期以来一直是沉积学家、岩石学家关注、讨论较多的问题之一。1二氧化硅的来源
12、问题赫西(Hesse.R，1988)总结有三种来源：生物硅质介壳和骨骼、来自大陆的母岩风化产物、由海底火山喷发及深层热液物质。 2硅质岩的形成机理硅质岩的形成机理问题，尽管众说纷纭，但归纳起来不外有两种：一种为生物和生物化学作用方式(有机成因)，另一种为化学作用方式(无机成因)。后者包括交代成因方式。(1)生物和生物化学作用方式(2)化学作用方式(3)交代成因方式第二节 硅岩3演化斯特拉霍夫(1949)认为，硅岩在前寒武纪分布极广，均属化学沉积物，并与硅铁岩建造有密切关系；寒武纪以后，硅质沉积与有机物才逐步建立密切关系；中生代以后，SiO2才主要以生物方式沉积，并完全取代了化学沉积方式。四、硅
13、质岩的成岩后生变化四、硅质岩的成岩后生变化 从成岩早期至后生作用阶段，在酸性介质条件下，易发生硅化作用；在碱性介质条件下，易发生去硅化作用。而在整个变化过程中，也是由早至晚，由弱至强，由简单到复杂的连续过程，并与岩石性质、埋藏深度、地温变化、循环水性质等因素有密切关系。第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩一、铁沉积岩及沉积铁矿一、铁沉积岩及沉积铁矿1一般特征可把铁矿物含量大于50%的沉积岩称为铁沉积岩，也可简称为铁岩；铁矿物含量为50%25%的沉积岩，可称为铁质沉积岩或铁质岩；矿物含量小于25%的沉积岩，可称为含铁沉积岩或含铁岩。2主要类型根据沉积铁矿的矿石成分可分为：1)氧化铁类型：主要由赤铁矿
14、及褐铁矿(常为针铁矿)组成，常呈鲕粒结构或豆粒结构，色红或褐红。第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩2)碳酸铁类型：主要由菱铁矿组成，常与燧石共生，从而成为燧石碳酸铁矿。另外，菱铁矿也可在石灰岩中呈鲕粒或其他形式产出，也可呈结核在陆源岩中产出，也可以基质形式出现并还常交代其周围的颗粒(如鲕粒或生物碎屑等)。3)硅酸铁类型：主要由鲕粒泥石组成，常有赤铁矿或菱铁矿混入物，常呈鲕粒结构，色暗灰或灰绿。4)硫化铁类型：主要由黄铁矿及白铁矿组成。通常情况下，这些硫化铁矿物只是岩石中的少量组分；但有时其含量也甚大，如黑色页岩、黑色板岩、黑色石灰岩类型。黄铁矿一般常呈颗粒、鲕粒、结核产出。多呈黑色。第三节 铁、
15、锰、铝、磷、铜沉积岩二、锰沉积岩及沉积锰矿二、锰沉积岩及沉积锰矿1一般特征一般特征可把锰矿物含量大于50%的沉积岩可称为锰沉积岩，也可简称为锰岩；锰矿物含量为50%25%的沉积岩，可称为锰质沉积岩或锰质岩；锰矿物含量小于25%的沉积岩，可称为含锰沉积岩或含锰岩。有经济价值的锰沉积岩、锰质沉积岩、含锰沉积岩，称为沉积锰矿。沉积锰矿是最重要的锰矿类型，世界上的锰矿主要来自沉积锰矿。 2主要类型主要类型根据与锰沉积岩及沉积锰矿共生的岩石类型，可把其分为碎屑岩型、粘土岩型、碳酸盐岩型、硅岩型等。其中，碎屑岩型及碳酸盐岩型是主要的。3成因成因沉积锰矿的成因与沉积铁矿颇为相似，但是锰在地壳中的含量远少于铁
16、，而且又多呈分散状态。据统计，每吨岩石中的Fe/Mn比率约为4060。因此，要形成沉积锰矿就需要更为有利的地质条件。第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩三、铝土岩及铝土矿三、铝土岩及铝土矿1一般特征富含氢氧化铝矿物的沉积岩称为铝土岩；如果铝土岩的Al2O3含量大于40%，其Al2O3：SiO22：1，则称为铝土矿 2主要类型及其成因通常，都把铝土岩或铝土矿划分为风化残余型和沉积型两大类。风化残余型的铝土矿主要是铝硅酸盐岩石，是在湿热气候条件下化学风化作用的产物。母岩中的铝硅酸盐矿物(主要是长石)，在长期化学风化作用下，将最终形成铝土矿物。由于与风化残余型的铝土矿物共生的还常有褐铁矿，故常使铝土矿呈
17、红色，所以这一风化残余型的铝土矿也常称为红土型铝土矿。第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩四、沉积磷酸盐岩及沉积磷矿四、沉积磷酸盐岩及沉积磷矿把磷酸盐矿物(主要是磷灰石)含量大于50%(相当于P2O5含量大于19%)的沉积岩，称为沉积磷酸盐岩，也可称为磷酸盐岩、磷灰岩、磷沉积岩、沉积磷岩、磷岩等。也有把磷酸盐岩称为磷块岩的。把磷酸盐矿物含量为50%25%( P2O5含量19%10%)的沉积岩，称为磷酸盐质沉积岩，也可简称为磷质沉积岩或磷质岩。 第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩五、铜沉积岩及沉积铜矿五、铜沉积岩及沉积铜矿1一般特征含铜矿物在岩石中极少见到，也不能构成沉积物的主要成分。由于人们对铜的重
18、视，对那些明显含有铜矿物的沉积岩则称为铜质岩。铜矿物常常作为次要矿物附生于砂岩、页岩、泥灰岩及碳酸盐岩中，因而许多文献又称其为附生岩类，其矿床则称为层状铜矿床。2铜沉积岩的分类和主要类型对铜质岩和其矿床的分类，人们有着不同的意见，根据它所依附的母岩，库洛克斯(Cuillowx，1974)分为以下几种：1)黄铁矿型沉积铜矿床与火山岩伴生，如日本的黑矿；2)含铜页岩和含铜泥灰岩；3)含铜砂岩(红层铜矿)。第三节 铁、锰、铝、磷、铜沉积岩3铜沉积岩的咸因形成铜质岩的地质环境很多，并非都有铜质岩存在，因此常归因于要有特殊的铜质来源。铜质来源可能不是单源的，一般认为铜质可以来自：海水中或上升的洋流、海底
19、火山活动、富铜母岩的风化、热泉水等。铜的搬运可能有以下两种方式：1)氧化条件下铜是一种易溶元素，可呈真溶液搬运，如Cu5O4；2)呈胶体溶液或机械悬浮形式，可能后者是一种主要的方式。第四节 煤及其形成演化一、煤岩组分及其特征一、煤岩组分及其特征1煤岩组分及煤的光泽类型对于烟煤和无烟煤，可以用肉眼区分出煤的基本组成单位，即煤岩组分。有四种煤岩组分，即镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。镜煤和丝炭均只有一种显微成分组分，可与无机岩中的造岩矿物相当；亮煤和暗煤则由两种或两种以上的显微成分组成，可与无机岩中的岩屑相当。2煤的物理性质煤的物理性质是鉴别各种煤类型尤其是各种变质煤类型的重要依据，兹简述如下。颜色：骤然
20、一看，煤都是黑色的，其实不尽如此。褐煤是褐黑色或暗黑色；低变质烟煤呈蓝黑色，并带有淡褐色的色调；中变质烟煤呈黑色；高变质烟煤呈黑色，并带钢灰色色彩；无烟煤呈钢灰色；腐泥煤颜色多变，有深灰、浅黄、褐、灰绿、黑色不等，但通常为黑色。第四节 煤及其形成演化粉色(条痕色)：褐煤为褐色；低变质烟煤和中变质烟煤为深褐到褐黑色；高变质烟煤为黑色，微带褐色；无烟煤为深黑、深灰色；腐泥煤有时为黄色，有时为褐色。光泽：烟煤变质程度愈高，光泽则愈强。低变质烟煤往往具暗淡的沥青状光泽或弱玻璃光泽；中变质烟煤呈玻璃光泽；高变质烟煤呈强玻璃光泽；无烟煤呈金属光泽或似金属光泽；褐煤一般无光泽或呈蜡状光泽；腐泥煤一般也无光泽
21、或光泽暗淡。相对密度：煤的相对密度变化很大，这与煤的类型、杂质含量等因素有关。褐煤一般小于1.3；烟煤多为1.31.4；无烟煤多为1.41.9；腐泥煤相对密度最小，一般仅为1.1。所以有时根据相对密度，就可以大体把腐泥煤与腐植煤区分开。硬度：以矿物学上的摩氏硬度为准，泥炭和褐煤的硬度最小，约为22.5；无烟煤的硬度最大，接近4。断口：腐泥煤和无烟煤比较均一，常呈贝壳状断口；其他的烟煤多呈不平坦状、阶梯状、棱角状断口等。第四节 煤及其形成演化3煤的化学性质煤的化学性质主要由工业分析方法和元素分析方法测得。工业分析主要是测定煤的水分、灰分、挥发分、固定碳这四种化学组分，有时也测定煤的粘结性、发热量
22、等性质。煤中都含有水。水有外在水、内在水、结晶水之分。水分对煤的储存、运输、加工利用等都是不利的。煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下来的残渣，它主要是由煤中的各种矿物质组成的。灰分当然是影响煤质量的不利成分，对炼焦及化工用煤都很不利。第四节 煤及其形成演化二、煤的沉积环境及演化二、煤的沉积环境及演化1咸煤环境成煤的物质基础是泥炭，而这需要一定的条件，首先需要大量植物的持续繁殖，其次是植物遗体不被全部氧化分解，能够保存下来并转化为泥炭，具备这样条件的场所就是沼泽。按照水分的补给来源，沼泽可划分为以下三种类型：1)低位沼泽：由地下水补给，潜水面较高，其地下水面的高度几乎与沼泽表面相等，高等植物繁盛，易形
23、成森林沼泽；2)高位沼泽：主要以大气降水为补给来源，其地下水面经常低于凸起的沼泽表面，常常只有苔藓植物分布；3)有低位、高位特点的沼泽，为中位沼泽或过渡型沼泽，具有混生的植物群落。第四节 煤及其形成演化湖沼堆积作用的发展过程，大致可分为四个阶段。第一阶段水体较深，飘浮着藻类及浮游生物死亡以后沉于水底，遵循着“腐泥化作用”的道路，形成腐泥；与此同时，湖泊边缘的浅水地带及沼泽地带的高等植物，则遵循着“泥炭化作用”的道路，形成泥炭第二阶段，位于湖泊中央部分的腐泥堆积逐渐增厚，湖水也随之日益变浅；与此同时，湖泊边缘地带的沼泽植物和泥炭层，也逐渐向湖泊中央推进，因此湖泊面积就逐渐缩小 第三阶段，湖泊变得
24、更浅、更小了，沼泽的高等植物大量繁殖，泥炭分布面积日益扩大，以致与湖泊中央的腐泥相接触，甚至两者相互交错地堆积 第四阶段，由于植物大量繁殖和堆积的结果，原来是湖泊的地方，都变成了沼泽甚至陆地，因此就只有高等植物生长和泥炭的形成了 第四节 煤及其形成演化2煤的形成演化及分类成煤的原始物质主要是植物。植物分高等植物和低等植物。高等植物的构造比较复杂，是成煤的主体，有根、茎、叶之分，主要由木质素和纤维素组成，还有树脂、角质层、果壳、孢子、花粉等稳定组分，它们多生长在陆地上或浅水沼泽地带。低等植物主要是各种藻类，构造简单，主要由脂肪及蛋白质组成，多繁殖于较深水的沼泽、湖泊以及浅海环境中。成煤原始物质虽
25、然不同，但是煤的作用(成煤作用)过程是相同的，大致可以分为以下三个阶段：1)成煤的原始物质、成煤环境及成煤作用的第一阶段为泥炭化作用；2)成煤作用的第二阶段为泥炭的成岩作用阶段；3)成煤作用的第三阶段为变质作用阶段。第四节 煤及其形成演化 1泥炭化、残植化、腐泥化作用阶段 繁殖在沼泽地带的高等植物，在其死亡以后，就在有水覆盖的沼泽中堆积起来。如沼泽的水流闭塞，细菌不能充分地分解这些植物遗体，植物中的主要组成部分，如木质素和纤维素就会保存下来，在生物化学作用下转变为泥炭。这一作用过程叫“泥炭化作用泥炭化作用”。泥炭化作用是腐植煤形成的第一阶段。 如在水流畅通的活水沼泽，细菌就会迅速繁殖起来，菌解
26、作用很强烈，高等植物的主要组成部分木质素和纤维素可能几乎全部消耗掉。只有那些最稳定的组分，如角质层、孢子、花粉等才可保存下来，进一步就形成了另一类型的煤残植煤残植煤。 繁殖在湖泊中的低等植物（藻类）及其它浮游生物死亡以后，遗体沉入水底，由于水的隔绝，水底氧气不充足，为还原环境，生物遗体得以保存。在细菌的参与下，这些生物体腐烂分解，形成“腐泥”。人们常把低等植物转变为腐泥的过程，称为“腐腐泥泥化化作作用用”。这是腐泥煤类形成的第一阶段。如果腐泥煤中的矿物质或灰分含量很高（可达70%以上），而且又具有页状层理构造，这就是通常所说的“油页岩”。因此，可以根据成煤的原始物质和形成环境，对煤进行成因分类
27、。第四节 煤及其形成演化表表1 煤的成因分类煤的成因分类 成因类型成因类型原始物质原始物质形成环境形成环境形成作用形成作用腐植煤类腐植煤类腐植煤腐植煤高等植物的木质素和纤维高等植物的木质素和纤维素为主素为主滞留沼泽滞留沼泽泥炭化作用泥炭化作用残植煤残植煤高等植物的稳定组分为主高等植物的稳定组分为主活水沼泽活水沼泽残植化作用残植化作用腐泥煤类腐泥煤类腐泥煤腐泥煤低等植物为主低等植物为主,原有结构原有结构保存保存较深水沼泽、湖较深水沼泽、湖泊、浅海泊、浅海腐泥化作用腐泥化作用胶泥煤胶泥煤低等植物为主低等植物为主,原有结构原有结构消失消失第四节 煤及其形成演化2煤化作用阶段l这一阶段需经历整个地质时
28、期，可延续数百万年至数千万年，甚至更长。l泥炭（腐植煤和腐泥煤的统称）堆积下来以后，在上覆沉积物的压力下，所含的水分被挤出，体积逐渐缩小，性质趋于致密。在化学成分上，腐植酸含量逐渐减少，碳含量逐渐增多。经过这些变化后，泥炭就变成了褐煤。煤田地质学家通常把泥炭转变为褐煤的作用称为泥炭的“成岩作用”。l泥炭变为褐煤，是在温度较低（70C）和压力较小的条件下进行的。若温度、压力继续增大，褐煤要进一步发生变化：结构更加紧密，相对密度加大（1.261.35），产生了粘结性，出现了光泽，于是转化为烟煤。烟煤外表呈黑色、灰黑色，条痕为黑色，光泽较强，质地致密，硬度较高，性脆而易碎，具明显的层状构造。煤田地质
29、学家常把由褐煤向烟煤的变化称为煤的“变质作用”。l烟煤进一步变化就成为无烟煤。无烟煤色黑而具金属光泽，质地更加致密，结构渐趋均一，硬度大，相对密度高（大于1.36），外表无层状构造。l因此，可以根据煤的变质程度对煤进行分类。因此，可以根据煤的变质程度对煤进行分类。第四节 煤及其形成演化按变质程度划分的煤类型按变质程度划分的煤类型 变质程度变质程度类型类型未变质煤未变质煤褐褐 煤煤低变质煤低变质煤长焰煤长焰煤烟煤烟煤气煤气煤中变质煤中变质煤肥煤肥煤焦煤焦煤高变质煤高变质煤肥煤肥煤焦煤焦煤无无 烟烟 煤煤第四节 煤及其形成演化三、主要聚煤期及煤系三、主要聚煤期及煤系植物的大量繁殖是成煤的先决条件。
30、因此，煤在地质历史中的分布也首先取决于植物在地史中的发展、演化与富集。从元古代到早泥盆世，是菌藻植物时代。以藻类等低等植物遗体为原始物质的古老煤，在我国称为“石煤”。从志留纪末期到早、中泥盆世，以裸蕨植物为主，这是目前所知的世界上最古老的陆生植物群，这一时期可称为裸蕨植物时代。植物从水域扩大到陆地上，这在聚煤历史上是件大事。从晚泥盆世到晚二叠世，是蕨类、种子蕨类植物时代。这一时期，像鳞木、封印木、芦木、苛达树等已达全盛时期。这些植物可高达几十米，在广大的森林沼泽地区十分繁茂。这就为石炭纪二叠纪时期的造煤作用提供了丰富的物质基础。从晚二叠世到中生代早期，气候变得较为干旱，石炭纪二叠纪的植物群开始
31、衰退，适应能力更强的苏铁纲、银杏纲、松柏纲的植物繁盛，于是进入裸子植物时代，侏罗纪和早白垩世的煤就主要是由这些植物形成的。从早白垩世晚期开始，植物进入被子植物时代。第三纪的煤主要是由这种植物造成的。第四节 煤及其形成演化含煤岩系含煤岩系是指一套连续沉积的含有煤或煤层的沉积岩层或地层，也简称为煤系。其特征如下：1)主要由碎屑岩及粘土岩组成，有时也含有石灰岩、火山碎屑岩、铝土岩、油页岩等；含有煤层，但不一定都具有工业价值。 2)整个岩系多呈灰色、灰黑色。3)植物化石丰富。4)旋回性及韵律性发育。5)沼泽相发育。此外，还常有河流相、湖泊相、海陆过渡相以及海相等。但几乎总是不存在沙漠相、冰川相、蒸发岩
32、相等。第四节 煤及其形成演化按含煤岩系形成时的古地理条件，可将煤系分为以下三种类型：1)浅海型含煤岩系：形成于浅海陆架环境，陆相及海陆过渡相地层不发育。仅含腐泥煤层，岩性岩相侧向稳定。例如我国南方早古生代的含煤岩系。2)近海型含煤岩系：形成于海岸带附近，煤系中可以有海陆过渡相地层，也可以有陆相及浅海相地层。煤层层数多，厚度常较小，岩性岩相侧向上较为稳定。3)内陆型含煤岩系：形成于古陆内部，与海洋完全隔绝，在煤系中无海相及海陆过渡相地层。煤层层数较少，煤层厚度变化大，分叉变薄及尖灭现象普遍，但往往有厚煤层发育。岩性岩相侧向变化大。第五节 油 页 岩油页岩又称为油母页岩，是指主要由藻类及一部分低等
33、生物的遗体经腐泥化作用和煤化作用而形成的一种高灰分的低变质的腐泥煤。油页岩含有一定的沥青物质或油母物质，通过加热(干馏)可从中提取原油。因此，油页岩是一种石油资源。此外，油页岩也是一种化工原料，从中可以提取硫酸铵、吡啶等多种化工产品。油页岩的有机成分有碳、氢、氧、氮、硫等。与煤不同的是它的碳氢比低(10)，含油率高，氮、硫含量也较高。油页岩的无机成分一般为粘土和粉砂，有时也出现碳酸盐矿物和黄铁矿等。评价油页岩最重要的工艺指标是含油率和发热量，一般工业要求含油率要大于4%。第五节 油 页 岩油页岩的页状层理发育，甚至可呈极薄的纸状层理；有时，外表看起来也呈块状，但一经风化，其页理就呈现出来了。油
34、页岩的颜色很多样，有暗褐、浅黄、黄褐、褐黑、灰黑、深绿、黑色不等。条痕有褐至黑色不等。一般是含油率愈高，其颜色愈暗。风化后，颜色常变浅。相对密度为1.42.3，比一般的页岩轻；干燥的油页岩相对密度更小。 油页岩的生成环境与腐泥煤的生成环境近似，主要为水流闭塞的湖泊环境。内陆淡水湖泊、滨海的时有海水注入的半咸水湖泊、泻湖，甚至海湾，都是形成油页岩的良好环境。正常海洋环境生成的油页岩不常见 第五节 油 页 岩以地质时代而论，油页岩主要为：1)石炭纪：石炭纪的油页岩为目前我国已知的时代最老的油页岩，如广西桂林附近的油页岩。2)二叠纪：二叠纪的油页岩见于新疆乌鲁木齐、山西浑源、江西安远、湖南邵阳等地。3)侏罗纪：侏罗纪为我国油页岩最发育的时期之一，油页岩多位于含煤岩系中，分布极广，如陕西的延安、横山、子长、永寿，甘肃的永登、华亭，吉林的桦甸，四川的乐山、犍为、资中等地的油页岩。4)白垩纪：如吉林的和龙、四川的屏山、甘肃的隆德等地的油页岩。5)第三纪：第三纪油页岩是我国目前最有经济价值的油页岩，如辽宁的抚顺，广东的茂名、电白，广西的宁明、田阳，湖南的湘潭、武岗等地的油页岩。
