煤地质学进展结课论文

1中国的聚煤作用及其规律研究地史上聚煤盆地的形成和聚煤作用的发生，受聚煤期古构造、古地理、古气候和古植物诸因素的综合影响，因而各时代聚煤作用的发育程度是不均衡的。中国的煤炭资源非常丰富，成煤期多，储量大，分布广泛，煤种齐全。但在地域分布上却具有不均衡性。因此，我国的聚煤作用及其规律的研究，意义非常重大。1.中国主要聚煤期、含煤地层及含煤盆地构造1.1中国主要聚煤期从早古生代腐泥煤类的石煤至第四纪煤炭，共14个聚煤期，其中最重要的聚煤期是：南方早石炭世，华北石炭—二叠纪，华南二叠纪，华南晚三叠世，西北早中侏罗世，东北晚侏罗—早白垩世，以及东北、西南和沿海古近—新近纪，共7个主要聚煤期。早、中侏罗世聚煤期煤炭资源占全国总量的60％，华北石炭—二叠纪聚煤期资源量占我国煤炭资源总量的26％。1.2中国的含煤地层中国含煤地层的时间分布与全球聚煤期基本一致。聚煤作用较强的时期是：早寒武世，早石炭世，晚石炭世—早二叠世，晚二叠世，晚三叠世，早、中侏罗世，早白垩世，早石炭世，古近—新近纪。由于煤盆地构造特征和含煤性的差异，中国含煤地层的空间分布形成了东北、西北、华北、西南、华南五大聚煤区（图1.1）。就各时期主要含煤地层分布的地域来看，早寒武世、早石炭世含煤地层主要分布在华南，晚石炭世—早二叠世含煤地层主要分布在华北，晚二叠世、晚三叠世含煤地层主要分布在东北，古近纪含煤地层主要分布在东北及华北东部，新近纪含煤地层则主要分布在华南西部及东部。1.3中国的含煤盆地构造中国煤盆地构造类型和构造特征的差异，决定于不同地壳演化阶段的大地构造事件和构造古地理背景，也决定于成盆期的构造事件和盆地的基底性质。不同的大地构造运动阶段以及各构造阶段构造演化的差异，决定了晚古生代、中生代、新生代三大聚煤阶段聚煤盆地类型和聚煤特征的差别。实际上，聚煤盆地的形成、演化、分布就是地质构造发展演化的阶段性产物(图1.2）。2图1.1中国聚煤区划分示意图I—东北聚煤区；II—西北聚煤区；III—华北聚煤区；Ⅳ—西南聚煤区；Ⅴ—华南聚煤区（1）早海西期，中国境内由北而南存在古亚洲洋和古特提斯南、北分支以及由此分隔的西伯利亚—蒙古、塔里木—华北、华南、冈瓦纳4个聚煤域，属于板块发展阶段。该期聚煤盆地主要有克拉通、裂陷、主动和被动陆缘等盆地类型，分别以华北、桂湘、扬子西缘盆地为代表，其中以前二者更为重要。晚海西期，伴随古亚洲洋的封闭和西伯利亚—蒙古、塔里木一华北两大聚煤域的拼合，形成了规模宏大的中国北部大陆，使存在于古亚洲洋南、北两岸的与活动大陆边缘相关的陆缘盆地消失而代之以山间盆地。华南聚煤盆地基底的差异和构造分异作用，可进一步划分为扬子克拉通、华南裂陷亚盆地。（2）印支期，古特提斯洋的最终消失，中国大陆的初步形成。除西南之外，中国大陆进人统一的板内活动阶段，陆内造山活动强烈，并占主导地位，与此同时，太平洋—库拉板块开始向欧亚大陆俯冲，燕山运动期，太平洋板块向欧亚大陆俯冲作用加强，中国大陆地台裂解，东部进人西太平洋构造演化阶段，形成NE、NNE向构造带及其大型走滑断层。聚煤盆地以前陆—克拉通复合盆地和前陆、山间、伸展断陷盆地为主，以鄂尔多斯、川滇、吐哈盆地和东北盆地群为代表。3图1.2中国大陆大地构造格架与聚煤盆地分布图1—聚煤盆地；2—中间盆地；3—构造单元边界；4—断裂；I—准噶尔盆地；II—伊利地块；III—阿拉善地块；Ⅳ—松辽地块；Ⅴ—佳木斯地块；VI—柴达木地块；VII—羌北-昌都地块；VIII—羌南-保山地块；IX—拉萨-腾冲地块；X—兰坪-思茅地块；XI—琼中地块（3）喜马拉雅期，新特提斯洋的封闭形成中国统一大陆，奠定了现今中国大陆的基本面貌，该期以发育为数众多的小型断陷、坳陷和走滑拉分聚煤盆地为特点，主要分布于东北及西南一带。纵观中国聚煤盆地的演化，不难看出，盆地规模由大变小，沉积充填由海相到陆相，构造样式由简单到复杂的过程。总之，大地构造的演化决定了聚煤盆地类型及其演化规律2.聚煤古植物的控煤规律中国聚煤作用的发生与地史时期古构造、古地理、古气候和古植物等因素密切相关，聚煤盆地则是各种成煤控制因素综合作用的结果。聚煤盆地中不同沉积阶段、不同沉积地区聚煤作用的强弱，对形成的煤层层数、厚度、形态都会发生程度不同的变化，这种变化主要受古构造和古地理环境的控制，而古植物是聚煤4作用的物质基础。2.1从时间上分析植物的控煤规律我国最早的陆生植物自早泥盆世晚期开始出现，但以草本植物为主，未形成可采煤层。晚泥盆世陆相或滨海地层中，在扬子板块的一些地方不断有石松纲、真蕨纲植物的发现，虽偶见“煤线”，但未形成可采煤层。晚古生代是近海型蕨类植物成煤阶段，石炭、二叠纪是真蕨、种子蕨、石松等纲植物及部分裸子植物（主要为科达纲）繁衍的时代，在适宜的近海古地理条件下，可形成煤层，这在我国非常明显，故晚古生代是我国近海型蕨类植物的成煤阶段。由于晚古生代后的中国大陆板块基本拼合在一起，古地形分异加剧，陆地面积增加，以及全球干旱气候的不断形成，使得更多地依赖水体生存的植物相继衰落。进入中生代，远离海水的内陆地区繁衍的裸子植物占据主要地位，故中生代是远海型裸子植物的成煤阶段。新生代我国大陆板块内大面积长期为干早气候所笼罩，地形分异较中生代又进一步加剧，陆地面积大大增加。由于植物对地区的适应性亦随之增加，故植物生存范围十分广泛，远离大海的高山区同样亦有大量植物群落生存，仅在东北、南方、东海海域及台湾等地就形成一定规模的聚煤盆地，故新生代为远海型被子植物的成煤阶段。始新世中、晚期特提斯海封闭，印度和马来西亚一些植物迁移到中国东南部。晚古近纪，中国东、西部植物分区更趋明显，大致以大兴安岭—太行山—雪峰山一线为界，东部为季风阔叶植物区系，西北部为内陆森林、草本植物区系，西南部为青藏栋桦及灌丛植物系。上新世以后，由于青藏高原进一步隆起，这种分区更加明显和增强。2.2从空间上分析植物的控煤规律聚煤期古构造、古地理环境的总体格局，制约着古植物的生长发育及分布。华北、塔里木板块北缘的阴山—天山构造带南北两侧，晚古生代、特别是二叠纪，分布着两个明显的植物群；南侧是华夏植物群，北侧为安格拉植物群。安格拉植物群生活于季节性较强的北温带，含煤沉积是潮湿气候区的产物。安格拉植物群，以具小型大羽片的各种美羊齿、匙羊齿、掌羊齿、异羊齿，以及各种匙叶为其特征；南侧是华夏植物群，石炭纪为热带—亚热带气候，但晚期转为潮湿气候，二叠纪晚期为亚热带半干燥气候转为干燥气候。植物以大羽羊齿、单网羊齿、瓣轮叶、齿叶等为代表。阴山—天山构造带不仅在我国是华夏植物群和安加拉植物群5的明显分界带，它的东、西延展地段，也是国外这两个植物群的明显分界。我国境内，在这一构造带上或它紧邻的南、北两侧，也发生过一些这两个植物群的混生现象，但它们都出现在这一构造带明显受其他构造体系所干扰的部位，或是出现在这一构造带内有巨大规模的北东或北西向扭裂面和近南北向张裂面的部位。秦岭—昆仑构造带的南北两侧，晚三叠世发育着两个明显的植物群；北侧以延长群及其相当地层所产的植物群为代表，以产温带气候的各类植物和明显缺乏热带、亚热带的双翅科植物为其显著特点；南侧以一平浪、安源群及其相当地层的植物群为代表，以盛产热带、亚热带的双翅蕨科及较多的种子蕨植物，与华北植物群明显不同。侏罗纪，特别是中侏罗世，秦岭—昆仑构造带的南北两侧同样发育着两个不同的植物群。北方代表内陆环境的锥叶蕨—凤尾银杏植物群。南方是代表滨海环境的毛羽叶—锥叶蕨植物群。青藏地区由北而南展布的金沙江、怒江、雅鲁藏布江三条缝合线由此分割而成的昌都、拉萨、藏南等板片，构成了西藏板块构造的基本格局。由于自石炭纪以来各板片漂移变化的范围大体都在北纬30º到南纬30º之间，多属热带—亚热带及暖温带的湿热环境，虽给各时代成煤植物的生长发育提供了良好的气候条件，但由于古代大洋的隔档和陆壳长期的海侵环境，使各时代的植物生长不但时间比较短暂、范围比较狭小，而且在地理分布上也各不相同。除藏南板块因紧靠冈瓦纳古陆，在二叠纪生长了少量与大陆冰川有关、反映寒冷气候条件、同冈瓦纳大陆关系密切的舌羊齿植物群外，早石炭世的鳞木、楔叶、似心羊齿、古芦木等植物群外，晚二叠世的大羽羊齿植物群，晚三叠世的网叶蕨—格脉蕨植物外，全都发育在昌都板片上；早白垩世的威契塞蕨、拟金粉蕨、枝脉蕨植物群，晚白垩世的连香树、葱木、似胡桃植物群，仅仅生长于拉萨板片中。反映青藏板块构造演化进程的上述植物群展布变迁特点，决定了西藏石炭纪，二叠纪、三叠纪成煤带全部分布于北部昌都板片内；晚侏罗世、早晚白垩世、古近纪成煤带主要分布在中部拉萨板片之中，藏南板片只有中侏罗世及新近纪成煤带产出，并使西藏在成煤时代和聚煤中心上，自老至新，总体具有由北往南依次迁移的特点。由于聚煤作用要求具有较为稳定的成煤环境，为此昌都板片成煤条件相对较好，成为青藏地区主要的找煤远景区。3.聚煤古构造的控煤规律控制我国华北石炭二叠纪煤田展布的构造带为阴山—天山构造带及大别山6—秦岭—昆仑构造带，石炭二叠纪华北板块是一个大规模的聚煤盆地，为一个呈东西向展布的大型克拉通聚煤坳盆地，正是这个大型聚煤盆地为我国北方石炭二叠纪煤田的形成提供了广阔、稳定的聚煤场所。同时，上述两条板块碰撞带所构成的广阔地带，也是我国部分晚三叠世及早、中侏罗世聚煤盆地的分布区，这是一些中生代聚煤盆地叠置在古生代克拉通聚煤盆地上的复合聚煤盆地，如塔里木聚煤盆地、柴达木聚煤盆地、鄂尔多斯聚煤盆地、大同聚煤盆地等。北东向的地壳厚度剧变带、深大断裂带，以及古坳拉槽带控制我国主要中生代大型含煤盆地的情况亦很普遍，如大兴安岭—太行山地壳厚度剧变带，自北而南依次控制了大兴安岭西侧晚侏罗世聚煤盆地群的展布。还有银川裂谷及龙门山断裂带(即地壳厚度剧变带)自北而南控制了鄂尔多斯晚三叠世及早、中侏罗世大型聚煤盆地，以及四川晚三叠世大型聚煤盆地，构成了一个斜贯我国东北、内蒙古到大西南地区的大规模的构造控煤带。郯庐断裂带及其两侧的NNE、NE向构造带控制了松辽盆地及其南北两缘晚侏罗世至早白垩世聚煤盆地群的展布，而一些将其分割成数十个盆地的东西向构造为盆地的基底构造，使盆地的含煤建造及层位由南而北逐渐抬高，火山岩从无到有。由于不同聚煤期的具体地质条件不尽相同，即使同一聚煤期也因不同地域的地质背景各异，因而控煤构造的表现形式也颇不一致。华北及扬子晚古生代大型聚煤盆地虽都形成于近海、滨海、陆表海条件下的广阔坳陷，但华北大型聚煤盆地同扬子大型聚煤盆地在含煤岩系的序列上又不相同，前者主要为海退式，后者主要为海进式。前者又受基底东西向构造的控制，如早二叠世晚期，华北海岸线南移，成煤环境仅限于丰沛隆起以南，且越往南聚煤作用越好，聚煤中心在淮南；后者早石炭世晚期测水组含煤建造为海陆交互相，由于湘中泻湖海湾地区处于北东向和东西向构造的复合带，成为扬子地台的富煤带。该区早二叠世早期含煤建造仅分布在扬子聚煤盆地的西北部，富煤带受古构造控制，含煤较好的地段多位于台隆边缘。我国东北、内蒙古、云贵等地的大批中、新生代单面断陷盆地内普遍发育着两条同沉积向斜，在盆地中段与盆缘相交，呈“K”形，即K形构造。而K形构造既控制了含煤地层的展布，又控制了富煤带的赋存，还颇具规律，以霍林河含煤盆地为例，同沉积背斜的轴部和盆地两端发育了厚煤层，而在同沉积向斜轴部，煤层则分叉变薄。煤层分布的这种特点，表明在沉积过程中，由于同沉积向斜处在逐渐下陷过程中，交替接受泥炭及泥砂的沉积，造成煤层变薄，层数增多7的特点，而在同沉积背斜处，由于沉积环境未发生较大变化，生炭环境稳定，易形成厚煤层，而盆地两端缓坡处的生炭环境也类似于同沉积背斜，因而也易生成厚煤层。若以控煤构造的类型来分，主要有挤压收敛及拉张走滑等，如我国中生代以来由于印度板块向北推移，为此先后发生过四期碰撞、对接和四次造山运动，对应有四个成盆期和改造期。挤压敛合是中国西部盆地演化的主导因素，而间歇性拉张和走滑变位的调整，地壳流变、蠕散所形成的盆地占居次要地位。山前盆地及山间盆地占统治地位，特别在克拉通山间复合盆地，因多期逆冲、拆离，致使中新生代