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文檔簡介

1、成煤沉積環(huán)境地殼上有泥炭沼澤發(fā)育的地貌單元。煤由堆積在沼澤中的植物遺體轉(zhuǎn) 變而成(見成煤植物)。適於植物遺體堆積并轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵康膱鏊钦?澤。沼澤是被水飽和著的土壤區(qū),長年或季節(jié)性地被水所覆蓋,表面 和周圍有植物生長,當(dāng)沼澤中堆積了一定厚度的泥炭層時(shí)稱為泥炭 沼澤。適於泥炭沼澤發(fā)育的沉積環(huán)境,如海濱或湖泊沿岸、三角洲平 原、沖積平原、沖積扇前緣等。沼澤類型根據(jù)水源補(bǔ)給條件,沼澤可分為低位沼澤和高位沼澤。由地下水補(bǔ)給 的低位沼澤,含豐富的礦物質(zhì),有3種基本類型:樹沼或森林沼澤,一般為淡水,覆水淺,有高大喬木和灌木共生,因植物生長繁茂 ,遺體大量堆積,易形成厚的泥炭層。草沼,覆水略深,有水生植物 和

2、草類生長,一般為低位沼澤,分布在海岸附近的為咸水至半咸水,內(nèi)陸環(huán)境的為淡水。漂浮沼澤,分布於湖泊或沼澤中的開闊水域, 是低位沼澤深覆水區(qū)頂部的特殊沼澤類型。漂浮沼澤的表面幾乎全被 沉水植物、特別是菅茅和草類覆蓋,有薄泥炭層形成并浮於水面, 植物根可穿透泥炭層,又稱沼澤湖或顫沼。此外,某些低位沼澤以占 優(yōu)勢(shì)的植物群落命名,如分布在海岸潮間帶半咸水的紅樹林沼澤; 淡水、酸性土壤、有泥炭爵和菅茅生長的泥炭蘚沼澤;淡水、堿性 土壤、以蘆葦為主的蘆葦沼澤等。高位沼澤的地貌景觀不同於低位沼澤,中心凸起呈圓盤狀,周緣地 勢(shì)較低,常由低位沼澤演化而成。沼澤地區(qū)地下水面略低於這類沼澤 的表面,由大氣降水補(bǔ)給,缺

3、乏礦物質(zhì)補(bǔ)充,因此沼澤發(fā)育廢期植 物矮化、屬種單調(diào)。如潛水面不發(fā)生變化,沼澤環(huán)境難以長期持續(xù)。當(dāng)氣候或構(gòu)造等因素引起沼澤水面或地下水潛水面發(fā)生變化時(shí),上 述不同沼澤類型可以發(fā)生互相轉(zhuǎn)化,尤其是低位沼澤發(fā)育到晚期, 常演化成高位沼澤。不同沼澤類型形成不同煤巖類型的煤見煤相)。成煤沉積環(huán)境模式發(fā)育在濱海平原、三角洲平原、沖積平原等不同沉積環(huán)境中的沼澤 ,其空間分布、水介質(zhì)條件、植被類型和泥炭堆積持續(xù)時(shí)間等不同 ,所形成的泥炭層轉(zhuǎn)變成煤彳麥,無論在煤層厚度、含夾矸情況、煤體空間分布形態(tài)和煤的礦物質(zhì)含量、煤巖類型等均有差異。20世紀(jì)1030年代,J.A.厄登(1912)、J.M.威勒爾(1930)和H

4、.R.旺勒斯與威勒爾(1932),先彳麥在美國伊利諾伊盆地賓夕法尼亞系的海 陸交替相煤系中,辨認(rèn)出向上變粗和向上變細(xì)兩種不同的巖石垂向 層序,并將其在剖面中的重復(fù)出現(xiàn)稱為旋回結(jié)構(gòu),認(rèn)為由海水進(jìn)退 和地殼振湯運(yùn)動(dòng)引起(見含煤巖系)。成煤沉積環(huán)境主要有以下幾種。三角洲海岸成煤沉積環(huán)境60年代以來,隨著密西西比河現(xiàn)代三角洲沉積作用研究的進(jìn)展, J.C.弗姆和E.G.威廉姆斯(1963)用三角洲沉積作用的過程解釋上述 煤系旋回結(jié)構(gòu)的成因。弗姆(1974、1975)、J.C.霍恩和弗姆(1978)以 現(xiàn)代密西西比河的沉積作用和海岸沼澤的分布與美國東部石炭紀(jì)煤 系的沉積環(huán)境進(jìn)行模擬對(duì)比,發(fā)現(xiàn)許多煤層的參數(shù)

5、,如厚度、橫向 穩(wěn)定性、頂?shù)装鍘r性、硫和痕量元素含量、灰分等,都與泥炭堆積 時(shí)的沉積環(huán)境及同生構(gòu)造的控制有關(guān),總結(jié)出了從障壁島下三角洲 平原-上三角洲平原-沖積平原的成煤沉積環(huán)境模式。其中,障壁島彳麥 沼澤形成的煤層薄,含硫高,煤層沿障壁沙壩走向延伸;下三角洲 平原的成煤沼澤順分流河道兩側(cè)的天然堤發(fā)育,形成的煤層沿沉積 傾向連續(xù),走向不連續(xù),煤層薄,常見泥質(zhì)夾層;上三角洲平原至 河流沖積平原的泥炭堆積在河道兩側(cè)的氾濫盆地中,煤層呈透鏡體 狀,橫向連續(xù)性差,常為低硫煤;上、下三角洲平原過渡帶泥炭層 發(fā)育在分流間灣被決口沉積物充填而成的廣闊平臺(tái)上,煤層厚度穩(wěn) 定,橫向連續(xù)性也好。此外,沉積速度快的

6、阿巴拉契亞南部,煤層穩(wěn) 定性差,含硫低;北部沉降速度慢,煤系厚度小,煤層分布穩(wěn)定, 含硫高。弗姆和G.A.懷森弗魯(1989)指出,向上變粗垂直層序厚度的 差異主要是由於盆地深部同沉積斷裂活動(dòng)引起?;壮两捣容^大的 一側(cè)(下降盤)在地表造成負(fù)地形,易形成疊置的河流沙體;而相對(duì)沉降較緩的一側(cè)(上升盤)則易形成較厚的煤層,厚煤層向疊置的河 流砂體的方向分叉、變薄以至尖滅。A.C.唐納森(1974)根據(jù)淺水三角洲與深水三角洲沙體幾何形態(tài)的不 同,將美國西弗吉尼亞晚石炭世煤系的沉積環(huán)境與現(xiàn)代河流作用占 優(yōu)勢(shì)、淺水的瓜達(dá)羅普三角洲對(duì)比,認(rèn)為在廢棄的淺水三角洲朵體 的沙質(zhì)平臺(tái)上成煤環(huán)境頗佳。與深水三角洲

7、不同,淺水三角洲的前 三角洲泥質(zhì)沉積相和三角洲前緣沙質(zhì)、粉沙質(zhì)沉積相厚度一般不大 ,而以三角洲平原相占優(yōu)勢(shì),成煤的泥炭沼澤相是三角洲平原沿積 的組成部分,因此,淺水三角洲模式與成煤作用關(guān)系更為密切。中國 華北南部晚古生代石盒子群的成煤環(huán)境屬此類型。非三角洲碎屑海岸成煤沉積環(huán)境非三角洲環(huán)境的濱海平原也是沼澤發(fā)育的有利場所。障壁島廢潟湖潮 坪上發(fā)育的泥炭層薄,含硫高的情況僅限於小潮海岸(潮差小於2米) ,因障壁島連續(xù)性好,潟湖水體深,水域面積大,環(huán)境比較閉塞。中 潮海岸(潮差介於24米之間)障壁島彳主彳主被入潮口切割而不連續(xù), 潟湖水域小而淺,封閉性差,潮道、潮坪大面積發(fā)育,在潮坪沙泥互層沉積物上

8、發(fā)育的成煤沼澤面積廣,障壁沙壩阻擋了海水的侵襲,因而可以形成厚的低硫煤。華北南部山西組的主要煤層即形成於中 潮海岸障壁廢潮坪、潮道沉積物形成的濱海平原上。碳酸鹽海岸成煤沉積環(huán)境碳酸鹽海岸也有成煤作用發(fā)生,典型實(shí)例為廣西合山上二疊統(tǒng)的煤 系,碳酸鹽巖在煤系中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),僅煤層底板有含植物根系的泥 巖存在,泥巖中甚至含腕足類等淺海動(dòng)物化石碎片。煤層厚度不大, 橫向穩(wěn)定,煤質(zhì)含硫高。河流成煤沉積環(huán)境一般認(rèn)為河流沉積物有3種相模式:辮狀河模式,河道淺而寬,橫 向擺動(dòng)頻繁,保存下來的常是洪水期粗碎屑沉積物,不利於成煤沼 澤的發(fā)育;曲流河模式,河道彎度大,兩側(cè)的漫灘沼澤、牛軛湖是 有利的成煤場所,但形成的

9、煤層橫向連續(xù)性差,網(wǎng)結(jié)河模式,河道 被分支河道間富泥質(zhì)的植被島所限,不易發(fā)生橫向擺動(dòng),泥炭得以 在植物島內(nèi)持續(xù)堆積,但橫向被砂質(zhì)河道充填物所截切,成煤環(huán)境 多與中部凸起的高位沼澤有關(guān)。與河流環(huán)境有關(guān)的煤均為低硫煤。沖積扇、扇三角洲成煤沉積環(huán)境與沖積扇和扇三角洲有關(guān) 的成煤沼澤常見於斷陷盆地近邊部,沿扇前地下水溢出帶發(fā)育。由於 盆緣同沉積斷裂的活動(dòng),厚煤層自盆內(nèi)向盆緣同沉積斷裂方向分叉變薄,煤質(zhì)含硫也低,但灰分相對(duì)偏高。湖泊一湖三角洲成煤沉積環(huán)境與大型湖泊一湖三角洲環(huán)境有關(guān)的煤,形成於湖三角洲被廢棄的朵 體或湖灣被決口沉積物充填的淺水平臺(tái)上。與陸表海相似的大型湖泊 常分布在波狀坳陷的構(gòu)造背景下,水域面積可以相當(dāng)大,但一般不 深,容易被多源河流帶來的沉積物充填淤淺而沼澤化成煤,因淡水 介質(zhì),形成的煤含硫低,如鄂爾多斯中侏羅世早期湖三角洲平原和 湖濱平原,形成低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量、儲(chǔ)量巨大的優(yōu)質(zhì)煤,向深水區(qū)過渡煤層變薄,尖滅,煤質(zhì)灰分和硫分也相應(yīng)增加。斷陷成因的湖泊經(jīng)常為窄長形,沿?cái)嗔炎呦虬l(fā)育,水深可達(dá)數(shù)十至 數(shù)百米,當(dāng)被沖積扇碎屑物充填淤淺彳麥,在扇三角洲朵體之間或廢 棄的扇三角洲朵體之上始

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