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第八章 含煤沉积体系和相

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第八章含煤沉积体系和相煤田地质学§ 1 含煤岩系及其旋回特征第八章 含煤沉积体系和相第八章 § 1 含煤岩系及其旋回特征一、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 § 1 (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 § 1 含煤岩系及其旋回特征二、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)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 § 1 不同时代、不同地区的含煤岩系,其岩性组成差异很大,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Ⅰ Ⅱ Ⅲ 一以碎屑岩为主夹多层石灰岩 ;Ⅳ Ⅴ 玄武岩)第八章 § 1 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。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。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 § 1 含煤岩系及其旋回特征三、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。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 § 1 统的美国学派将旋回底界选定在有冲蚀作用的 河道砂岩 之下;②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 ;③三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A 4A 4A 3A 2E 5E 4E 3E 2E 1D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1123456相美国学派欧洲学派三角洲学派不同方法确定旋回界线的比较12356 1 含煤岩系及其旋回特征④ 海进 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 § 1 造成因及气候变化成因。①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 § 1 含煤岩系及其旋回特征② 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。③ 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 含煤沉积体系和相§ 2 煤层第八章 § 2 煤层一、煤层及其形成(一)煤层: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 § 2 ①植物的大量繁殖 沼泽水位的逐步抬升 碎屑沉积物的贫乏 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 § 2 煤层(二)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 § 2 降速率>堆积速率 :欠沉降速率<堆积速率 :过沉降速率=堆积速率 :均衡 2 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 § 2 煤层二、煤层的结构和顶、底板(一)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煤层。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 § 2 煤层(二)煤层顶板、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。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 § 2 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 § 2 煤层三、煤层中的结核、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。煤层中还发现动物化石,例如,我国山西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 § 2 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。第八章 § 2 煤层四、煤层厚度、煤层形态及其控制因素(一)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;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 第八章 § 2 煤层: 煤厚 厚煤层: 煤厚 煤层: 煤厚 厚煤层: 大于 8层厚度第八章 § 2 煤层(二)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 § 2 煤层泥岩灰岩 砂岩 灰岩C 2 2 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 § 2 煤层14 0+13 0+12 0+11 0+10 0B B ′(a)B′(b)(c)24351图 4- 3 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110辽宁阜新煤盆地泥炭沼泽 基底不平图示(a)(b)、 (c)23453)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 § 2 煤层(三)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 § 2 煤层(c )(b )(a )图 4 煤层分岔类型(据 Br it te n, 1 97 5 )透镜状连续分枝之字型煤层分岔类型第八章 § 2 - 5 下斯托克顿煤层剖面图1— 砂岩; 2— 煤;3 —页岩(据Ho we 1 98 0)下斯托克顿煤层剖面图123 2 煤层山西组太原组煤煤33上下1灰4煤200 3 4 5 6 7 8 91234567铁矿结核; 9 2 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 § 2 煤层含煤岩系各煤组 由盆缘断裂内侧向盆地中部 可大体划分为以下三个带:1)无煤带 位于东南盆缘断裂内侧的边缘地带,煤层分支尖灭,被冲积扇砾岩所代替。2)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。煤层层数增多,间距加大,并向扇带逐渐过渡,单层逐渐变薄,分岔位置在垂向上不完全一致。3)聚结煤层带 位于盆地中央地带,煤层密集或合并,单层厚度达到最大值,而层间距最小。各层段的聚结煤层带在垂向上不一定重合,与盆缘冲积扇向盆地推进程度有关。第八章 § 2 煤层孙家湾段中间段太平段00 200 300 3 4图 4新新丘区海州组横向沉积断面图1— 煤层; 2 —泥岩、粉砂岩; 3 —砂岩; 4 —砾岩(据李思田等,19 88 )阜新新丘区海州组横向沉积断面图(分为三个带)12砂岩; 34 2 煤层2.盆内次级隆起和拗陷所引起的煤厚变化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)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,煤层的发育状况亦多种多样。第八章 § 2 煤层①一般情况下,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,出现厚煤层或聚结煤层带,煤层向拗陷部位分岔、尖灭;②也可出现相反的情况,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,并存在频繁的层序间断。图 4辽宁田师傅早、中侏罗世煤系第四含煤岩相积相;2- 冲积及沼泽相;3 沼泽相;4 - 岩相界线;5 - 等厚线,m ; 6 - 煤厚1 - 2 m; 8 - 同沉积褶皱轴线(据《煤田地质学》,四川矿业学院等,1 9 7 4 )1 23 45 6 7 8侏罗世煤系第四含煤段岩相-厚度图12345m; 6m; 7- 2m; 8 2 煤层3. 盆内同沉积断裂活动引起的煤厚变化( 1) 聚煤盆地内的同沉积断裂活动可以造成含煤岩系厚度和岩相的显著变化 , 导致煤层形态和厚度的突变 。 在 泥炭堆积最有利的地段 ,可以形成厚煤带 。( 2) 厚煤带沿断层走向延伸 , 横越断层则迅速变薄 , 分岔或尖灭 。( 3) 由于断层的不断生成 , 已形成的泥炭层又被切割 , 两盘煤层层位 、 厚度难以对接 。第八章 § 2 煤层1 2 3 4 5 9 德国下莱因地区第三纪褐煤层的同沉积断裂1- 黄土;(据Ju ng ha 19 85 )050100土; 3- 阶地; 4- 砂; 5- 褐煤德国下莱茵地区第三纪褐煤层的同沉积断裂12345 2 煤层(五)煤层的冲蚀和顶凸构造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。 习惯上将前者称为 同生冲蚀 ;将后者称为 后生冲蚀 。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。第八章 § 2 煤层00直古河床边缘的沉积剖面图 1—页岩; 2—粉砂岩; 3—砂岩; 4—煤层(据Ta yl 1 98 1)垂直古河床边缘的沉积剖面图1234 2 煤层淮南矿区 层 冲 蚀 变 薄 带采空区4《中国煤田地质学》,19 79 )图 4 淮南矿区B 11 煤层河流冲蚀特点: 1、河道沉积物:砂岩、粉砂岩;沉积物内有煤屑; 2、冲蚀范围较小; 3、冲刷带不易查明; 4、在冲刷带附近,煤质明显变差;灰分增加,煤的光泽变暗; 5、煤层与河流冲刷沉积物具有同样的顶板;第八章 § 2 果上覆层系为小型河流砂质填积体,在荷载作用下,顶板砂质物便会突入未固结的松软泥炭层,形成一种负载构造,又称顶凸构造。图 4 伊利诺斯盆地煤层中的顶凸构造(据19 79 )断层(伸张和压实)页岩煤尾部碎屑流动(块流体)伊利诺斯盆地煤层中的顶凸构造第八章 § 2 煤层特点: 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、煤屑和炭化树干等滞留沉积物,有时显示定向排列;图 4 - 1 3 四 川永荣矿区河流冲蚀素描图1— 中粒砂岩; 2— 细粒砂岩; 3— 泥岩包体; 4— 炭屑; 5— 粉砂岩; 6— 炭质泥岩; 7— 泥岩; 8— 煤层1 2 3 4 5 6 7 8四川永荣矿区河流冲蚀素描图12345678 2 煤层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,煤的灰分亦相应增高;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部分煤层,出现薄煤带和无煤带;4、冲刷的规律性较好,相对较易查明。支Ⅲ号断层号断层Ⅳ3323332111 2 3 4 5 6 7 8 9图 4 —14 唐 山矿5煤 层顶板岩相图5— 岩相界线; 6 —煤层等厚线; 7 —河流流向;8— 断层线;9 —已回采区边界(据开滦科技协会资料,1 9 6 4 )唐山矿 5煤层顶板岩相图1-河流砂砾沉积物相; 2-湖泊砂质沉积物相; 3-湖泊泥质粉砂质沉积物相; 4-煤层不可采带;5-岩相界线; 6-煤层等厚线 ,m; 7-河流流向; 8-断层线; 9-已回采区边界第八章 § 2 煤层(六)后期构造变动引起的煤厚变化后期构造变动可 改变煤层的原始产状 ,也可引起 煤层形态和厚度的变化。特点:1、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;3、煤中灰分增高;4、煤层的增厚、减薄在平面上有一定的方向性,厚 — 薄相间出现;5、挤压强烈之处,成串珠状、藕节状;第八章 § 2 煤层褶皱作用引起的煤厚变化,一般在褶曲的轴部增厚,而在翼部减薄或尖灭。 煤层由于产生塑性流动,原生结构和构造遭到破坏,形成构造煤。较大规模的褶皱引起的煤层加厚和减薄带在平面上 沿褶曲轴方向延伸 ,煤层加厚和减薄带相伴出现,与主压应力方向垂直。 Ⅱ′ⅢⅢ′Ⅲ—Ⅲ′Ⅱ—Ⅱ′I— I ′0 10 20 3 4 5 6图 4 建天湖山矿褶皱作用引起的煤厚变化1— 加厚带; 2— 变薄带; 3— 煤层; 4— 背斜轴;5— 到转产状; 6— 巷道(据李金锁资料绘制,1 9 7 4 )福建天湖山矿褶皱作用引起的煤厚变化1-加厚带; 2-变薄带; 3-煤层;4-背斜轴; 5-倒转产状; 6-巷道第八章 § 2 煤层伴随 纵弯褶皱作用 而产生的层间滑动可以派生层间牵引褶皱,规模虽小,但常成组出现,造成煤层顶底板波状起伏,使煤层局部压薄或增厚,煤层呈串珠状或断续透镜体 。湖南永耒矿区溜煤上山剖面图0 5 10 湖 南永耒矿区溜煤上山剖面图(据湖南煤田地质勘探公司资料,19 74 )第八章 § 2 煤层(七)岩浆侵入对煤层的影响我国东部中、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。特点:1、岩浆侵入煤层,使煤层形态和煤层厚度、煤层结构、煤质都发生变化,有时煤层变为天然焦或被吞食,从而丧失工业价值;2、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、天然焦、火成岩体和围岩俘虏体混杂在一起,严重影响生产的正常进行。第八章 § 2 煤层12354670 1东坊子矿闪长玢岩侵入煤层素描图1—闪 长玢岩;2— 天然焦;3—煤 层;4— 炭质泥岩;5 —细砂岩;6 —泥岩;7— 烘烤泥岩山东坊子矿闪长玢岩侵入煤层素描图1-闪长玢岩 ; 2-天然焦 ; 3-煤层 ; 4-炭质泥岩 ; 5-细砂岩 ; 6-泥岩 ; 7-烘烤泥岩第八章 § 2 煤层(八)岩溶作用形成的无煤陷落柱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。图 4- 18 山西阳泉矿陷落柱素描图(据山西阳泉矿资料,19 74 )山西阳泉矿陷落柱素描图第八章 § 2 煤层小节: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,以指导地质勘探和生产实践。§ 3 含煤沉积体系及成煤特征第八章 含煤沉积体系和相第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征一、 冲积扇是一种河流沉积体,它的表面相似于一段锥形面,从河流离开山区处向下坡辐射开 ” 。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征(a)(b)图5- 2 美国第三纪瓦萨组金兹勃瑞与蒙克利夫段(垂向、侧向及平面)相模式图面图;b - 剖面图(据Fl or W ar wi 1 98 4 )美国第三纪瓦萨茨组金兹勃瑞与蒙克利夫段(垂向、侧向及平面)相模式图(a)-平面图; (b)-剖面图第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征控制因素 :冲积扇的出现、分布特征,以及其内部结构都受许多因素控制,其中构造条件的控制最直接明显。冲积扇大量分布在构造活动地区,如各种断陷盆地、拉分盆地的边缘, 我国东北中生代煤系及东北与西南地区的新生代煤系中都有冲积扇体系。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征类型 :1、旱地扇:气候条件对沉积扇的形成和发育也有影响。现代的冲积扇大多见于干旱气候带,这种类型的扇体称为旱地扇。2、湿地扇:在潮湿气候带也有许多冲积扇形成和发育,称为湿地扇,成煤的冲积扇体系都属于这种类型。3、扇三角洲冲积扇常在下坡前缘与主干河道或宽阔的冲积平原衔接,因而冲积扇体系常与河流体系共存。 有时冲积扇直接与大陆上的湖泊水体或海水接壤,这种冲积扇称为扇三角洲。第八章 § 3 煤的聚集往往集中于特定的部位 , 这主要决定于控制泥炭沼泽形成和发育的自然地理条件 。在冲积扇体系分布的范围内 , 有利于成煤的部位主要有扇间洼地 、 中扇朵叶体间洼地 、扇尾地带和扇前缘外侧与河 、 湖 、 海环境的过渡地带 。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征41325图 5 冲 积扇沉积体系有利成煤部位示意图1- 扇间洼地; 2- 中扇朵体间洼地; 3- 扇尾地带; 4、 5- 扇前缘外侧与河湖海的过渡地带冲积扇沉积体系有利成煤部位示意图1234、 5 3 含煤沉积体系及成煤特征① 扇间洼地: 地势低洼,碎屑物供应较少,并易于汇水,因而往往形成有利于成煤泥炭沼泽持续发育,可形成 较厚煤层, 但是连续性较差。②扇中朵叶体间: 扇叶是不断迁移的,在原来废弃的扇朵叶体上,可以出现不甚持久的成煤条件,形成薄煤层;扇叶的形态控制煤层的分布,最厚的煤层都位于扇朵叶体之间。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征奥维多20253040a )1. 21. 1. 21. 图5- 6 玛丽亚煤与下伏拉沃兹砂等厚图图中箭头表示古流向a—拉沃兹砂等厚图,单位m ;b —玛丽亚煤等厚图,单位m(据Fe rn an de 9 8 8 )(b )玛丽亚煤与下伏拉沃兹砂等厚图图中箭头表示古流向(a)-拉沃兹砂等厚图,单位 m; (b)-玛丽亚煤等厚图,单位 3 含煤沉积体系及成煤特征③ 远端扇的扇尾地带: 河道沉积边侧的洪泛沉积上,可在洪水的间隔期形成薄煤层。④扇尾地带的外侧: 与其它沉积体系相接触的过渡地带,是最有利的成煤场所。我国东北晚中生代断陷盆地聚煤模式中有在上述条件下成煤。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征二、煤的聚集创造着成煤的场所和条件;另一方面作为一种改造性的地质营力,侵蚀和破坏着泥炭层或煤层。河道的 几何形态 反映了河流多种参数的变化,如河流的坡降、横截面特征、流量、沉积负载的特征及流速等。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征类型 :通常依据 河道的平面形态, 将河流分为顺直河、辫状河、曲流河、网结河。①顺直河: 一般少见,仅出现于某些河流的局部河段。②辫状河: 坡降大,河身不固定,迁移甚快,多呈交叉状,其主要特征是河床内河心滩极发育,河道较直且弯度低,大多出现于山麓地带及三角洲平原上。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征③ 曲流河: 河床坡降较小,河身较稳定;由于侧向迁移作用,河流弯曲度大,易出现截弯取直的袭夺现象,形成牛轭湖、废弃河道,其最主要的特征是边滩发育,沉积物搬运量较为稳定,大多出现于河系的中下游地带。④网结河: 河道交织呈网状,分支河道之间为湿地和植被极为发育的地带,河道位置稳定,不易迁移;河道形态较为复杂,从高弯度至弯度极低的顺直河段,河道坡度低。第八章 § 3 间冲积平原, 还是大型陆表海周边充填的开阔 冲积平原都是成煤的重要场所。 冲积平原形成中,主要为曲流河沉积体系。曲流河沉积体系的成煤模式是建立较早的模式之一。曲流河冲积平原上,以 岸后沼泽和废弃河道充填沼泽是最有利的成煤场所。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征岸后沼泽环境有利于形成厚煤层 , 主要是由于反复出现洪泛和由此而产生的天然堤的垂向增高 , 对 洪泛盆地和岸后泥炭沼泽起着障壁作用 , 因此在堤的外侧直至洪泛盆地内部就成为成煤的最重要场所 。不利: 但由于洪泛加剧等原因而造成的决口扇沉积 , 还会侵入到这种成煤地带 , 从而干扰或破坏已形成的泥炭堆积 。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征河道边缘地带的沼泽化,按照 与地下水位的关系 可分为 泄水好的沼泽 及 泄水差的沼泽 ,它们往往沿河道外侧成带分布。泄水好的沼泽 位于洪泛盆地近河道的边侧,地势略高。 当河水上涨,地下水位抬高时,就被水侵漫;当枯水期水位下降时,地下水位也随之下降,侵漫的水易于排泄出去。这种通畅的泄水条件使得沼泽内的氧化分解作用增强,因而 对成煤不利 。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征排水差的沼泽排水好的沼泽河道决口扇湖泊曲流沙坝图 5 - 1 1 河道边缘沼泽地分带图(据19 79 )河道边缘沼泽地分带图泄水条件差的沼泽 位于洪泛盆地的低洼处,多位于远离河道的低洼地带。 由于不易受决口扇的影响,停滞水占据优势,这就易于出现长期为水浸漫的 泥炭沼泽 。在适宜的条件下,有的泄水条件差的沼泽地带可扩展到整个洪泛盆地。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征1983)曾研究美国西部第三纪波德河( 地汤河段的沉积环境,认为曲流河冲积平原中岸后沼泽内厚煤层形成的条件是: 首先河道的填积长期限于一些固定的地带;其次岸后洪泛盆地的沉积物多为细碎屑,因而在成岩的差异压实作用下,能保持长时间的不断沉降。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征0 10 0k °3 0 ′N= 14 515 %10 6 °沃尔煤层 ′C′ ′天然焦 ′分岔线45 °15 ′A 60A′0404006060600 15 k 美国波德河盆地曲流河道砂体与沃尔煤层厚度变化平面和剖面图实线代表河道复合砂体等厚线,单位英尺;虚线代表煤层等厚线,单位英尺;玫瑰图中表示交错层方位,N = 观测数(据Fl or 1 9 8 3 )美国波德河盆地曲流河道砂体与沃尔煤层厚度变化平面和剖面图实线代表河道复合砂体等厚线,单位英尺;虚线代表煤层等厚线,单位英尺;玫瑰图中表示交错层方位, N=观测数第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征 35 64图 5 - 1 3 阜新盆地海洲组中间层段的网结河沉积体系古环境图1;2;3角洲;4;5;6河(据杨式恭,1988)阜新盆地海州组中间层段的网结河沉积体系古环境图123456积盆地的沉降作用,八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征布莱克煤层形成前后沉积环境示意图垂直线条表示受到冲刷的泥炭,其上覆盖着草本和木本的植被,辫状河流展示了水流方向(箭头)在网结河道间或网结河与扇前辫状水系之间,会出现长期发育的沼泽或泥炭沼泽,可形成巨厚的煤层。500 布 菜克煤层形成前后沉积环境示意图垂直线条表示受到冲刷的泥炭,其上覆盖着草本和木本的植被,辫状河流展示了水流方向(箭头)( 据 ,1987 )第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征三、为陆源碎屑充填的滨海或内陆湖泊。湖泊体系: 一些大型的内陆湖泊或各类断陷盆地内的湖泊 , 都往往形成独立的沉积体系 。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征特点: 湖泊与其它水体不同之处主要在于它是一种 闭合的水盆地, 周围的陆源碎屑物质大部分都将搬运到盆地中,因此湖泊的碎屑沉积速度比海盆要快,湖水波浪的影响范围要小;此外,湖泊对气候因素的影响反应较快,易于使湖水的水温和成分发生变化,最终影响湖面的变化。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征湖泊三角洲: 湖泊沉积体系中,有时也具有其它沉积体系中的类似沉积环境。由于这些伴生的环境与湖泊的沉积作用有成因关系,所以也常带有自己的特征,如湖泊三角洲环境、湖滨岸环境等。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征湖泊沉积速率快,在其演化中,都以逐渐填积淤浅、退缩、填满而告终。因此,湖泊沉积体系的垂向层序都是 自波基面以下的细粒沉积 开始,向上渐变为浅湖、滨岸、三角洲和河流等较粗粒沉积。有湖泊三角洲发育的地区,其底积、前积和顶积层层序明显,无三角洲沉积的湖泊层序,自下而上依次为深湖沉积、浅湖沉积及滨岸沉积。第八章 § 3 常, 湖泊沉积体系中湖泊三角洲地带和滨湖地带都是成煤的良好场所。盆地中泥炭的聚积主要与 浅湖三角洲及滨湖洼地 有关,最有利的成煤部位位于扇前浅水湖盆环境,煤层厚度大,分布面积广,稳定性好。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征陡坡边缘(扇、扇三角洲带) 大面积浅湖泊沼泽化缓坡边缘(小型三角洲带)图5 前和扇间浅水湖盆聚煤模式图(据李思田等,1 9 8 8 )扇前和扇间浅水湖盆聚煤模式图第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征四、、湖)中的 陆上和水下连续的沉积体 ,称为三角洲。通常是将河流入海的许多分道中, 第一个分支以下的河流沉积地带 ,称为三角洲。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征类型:1969)依据: 海洋能量(波浪、潮汐和沿岸流)的类型和大小与沉积物注入量的相互消长关系1.高建设型三角洲: 河流作用不断地向海盆输送沉积物,不断地向海盆推进,建设为主。( 1)朵状;( 2)鸟足状2.高破坏型三角洲: 海洋作用主要破坏、改造和再分配河流带来的沉积物。( 1)浪控三角洲;( 2)潮控三角洲第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征依据: 沉积物的沉积速度和构造下沉速度的关系( 1)浅水三角洲( 2)深水三角洲第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征三角洲的沉积作用是 一种动态的变化过程 。在三角洲的建设中, 一方面 河流携带泥沙入海,使河口不断分叉、延伸,海岸线向海推进; 另一方面 ,由于决口扇的发展,又使三角洲平原区域性地扩展,但分流河道向海推进过程不是无限制地发展,当河道延伸到一定长度后,其纵向比降减低到一定临界条件,河道末端就会出现改道,寻找新的入海口,被废弃的河口由于沉积物源的终断或减少而出现了三角洲的破坏时期。第八章 § 3 以河流作用为主的三角洲体系往往为成煤提供了更有利的条件。 在不断推进的 三角洲平原及三角洲前缘滨岸地带, 都是泥炭沼泽发育的良好场所。 三角洲朵叶废弃之后, 低平的地势也成为良好的成煤场所。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征河流三角洲环境 洪泛盆地、湾环境 河流三角洲环境图 5 - 2 4 河流- 三角洲及洪泛盆地- 湾体系的沉积环境1砂、天然堤砂、决口扇砂、海侵沙岛、沙坝、沙嘴、沙滩(据 97 9)下三角洲2堆积 3湾及湖泊和潮汐平原上三角洲平原、 洪泛盆地、湾环境冲积和 洪泛平原上潮汐平原三角洲 平原下三角洲平原1 2 3974),974,1979)等,根据现代及古代成煤三角洲环境的研究,进一步将河成三角洲平原划分为 上三角洲平原、下三角洲平原及其过渡带。河流-三角洲及洪泛盆地-湾体系的沉积环境1-河道砂、天然堤砂、决口扇砂、海侵沙岛、沙坝、沙嘴、沙滩; 2-泥炭堆积; 3-海水湾及湖泊第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征(一)上三角洲平原成煤特点1、沉积特点向河系的上源方向过渡为冲积和洪泛平原。以呈线带状伸展的透镜状砂体占优势,砂岩成分较复杂,粒度向上变细,有冲蚀界面,具明显的交错层。因此, 本带显示了高能量河流作用特征,河道侧向迁移,明显多形成较宽的砂岩条带。 与其共生的可以有 煤层、根土岩、泥岩、粉砂岩等天然堤、岸后沼泽、洪泛盆地及淡水灰岩等湖泊沉积。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征2、成煤特点( 1)泥炭堆积的范围不甚广泛,但环境较为稳定,以淡水环境为主,因而往往有利于森林泥炭沼泽的形成与发育;( 2)可以形成较厚的煤层、煤层在河道间低洼处厚,短距离内变薄,沿沉积倾向 (即平行河道方向 )煤层连续性好;( 3)由于决口扇沉积而出现煤层分岔;( 4)灰分高、低硫;( 5)若分流河道的废弃,则泥炭沼泽的扩展,有利成煤。第八章 § 3 含煤沉积体系及成煤特征(二)下三角洲平原成煤特点1、沉积特点河道显著分支、分流间湾发育,海水及潮汐水影响显
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本文标题:第八章 含煤沉积体系和相
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