煤地質(zhì)學進展課件

1、煤地質(zhì)學進展理論到方法李增學 陸相成煤作用或水退成煤作用 機制支撐點1：成煤作用發(fā)生在一個水進水退旋回中的水退期，聚煤盆地演化具有階段性，在這一階段的后期，沉積體系中活動碎屑系統(tǒng)廢棄而使盆地范圍內(nèi)大部或全部沼澤化，進而泥炭沼澤化。 機制支撐點2：盆地沉降不能停止，要在整個泥炭生成范圍內(nèi)發(fā)生沉降，甚至向盆地方向沉降幅度更大。煤地質(zhì)學進展一、傳統(tǒng)的煤地質(zhì)學成煤作用理論陸相成煤作用或水退成煤作用-結(jié)果 （1）泥炭堆積速率與沉降容納速率保持平衡-形成厚度大而穩(wěn)定分布的煤層。 （2）正常情況下，在整個海退期泥炭聚積作用將持續(xù)進行，直到盆地演化的下一階段活動碎屑體系（如沖積體系發(fā)育）復活而使泥炭沼澤發(fā)育中

2、止。 （3）在一個旋回中，煤層位于旋回的頂部，代表一個沉積旋回的結(jié)束或盆地演化階段的結(jié)束。煤地質(zhì)學進展二、海侵過程成煤機制與模式Q單位時間內(nèi)進入沉積場所的碎屑物的數(shù)量；R接受值，D散失系數(shù)（沉積基準面以下不能容納的那個部分）。 位于浪基面以上，由于地下水面較低，植物遺體碎屑因氧化或侵蝕作用而不能保存。不利于成煤 。海面的持續(xù)上升使濱海濕地向陸發(fā)展，只要植物生長速率與海面上升速率一致，泥炭就可持續(xù)形成。隨著更進一步海侵可容空間R增大不能被植物的堆積所充填。 泥炭由于覆水過深而停止發(fā)育。在廣闊平坦的地帶（如三角洲平原）致使大面積內(nèi)形成煤層。煤層底板發(fā)育根土巖，頂板為湖泊或瀉湖沉積。D和E概括了海退

3、前、海退過程中及海退后的煤系形成條件。到E階段就是海退成煤。其結(jié)果是導致煤層分叉。C所示的模式表明了海侵煤層兩個環(huán)境的重要區(qū)別：中部和右側(cè)區(qū)煤層為海相頂板；左側(cè)泥炭也形成于海侵期間，無海相頂板的海侵煤層。 煤地質(zhì)學進展海侵過程成煤模式煤地質(zhì)學進展煤地質(zhì)學進展具有海相頂板煤層的煤巖學實體并非與其它煤層不同，但煤巖組分的富集程度不同，尤其是在煤層剖面的上部，其煤巖結(jié)構(gòu)中暗色煤巖類型較為豐富。 被海相沉積物直接覆蓋，向上鏡質(zhì)組反射率減?。ˋ），鏡質(zhì)體熒光性增強（B）、（C）特別顯著。這些變化表明厭氧細菌的活動能力向上增強。別的特征包括一般較高的黃鐵礦（G）和鏡質(zhì)組含量向上增加（E）。三、幕式成煤作用

4、 中國礦業(yè)大學張鵬飛與教授邵龍義（1992）研究中國南方石炭、二疊系時在海侵過程成煤理論的基礎(chǔ)上提出來幕式成煤作用機制或理論。 支撐點支撐點一：海陸交互相環(huán)境中的一些厚煤層橫跨不同相區(qū)呈大面積分布（數(shù)百至數(shù)千平方公里）； 支撐點二：有些大面積連續(xù)展布的煤層的形成環(huán)境與煤層下伏沉積物的沉積環(huán)境并沒有必然的聯(lián)系。煤地質(zhì)學進展理論要點（1）幕式成煤作用理論可以解釋橫跨不同相區(qū)的大面積的聚煤作用機制。 （2）在海泛期可能形成一個沉積旋回中分布最廣泛的煤層，而且在最大海泛期可能形成沉積旋回中最厚的煤層或灰?guī)r層。 （3）大范圍的聚煤作用是由區(qū)域性的甚至全球性的海平面(基準面)變化引起的，它可以跨越不同的亞

5、環(huán)境、不同的沉積相帶甚至不同的盆地。強調(diào)海平面幕式上升期間濱岸平原環(huán)境的聚煤作用和幕式聚煤作用的同期性。 煤地質(zhì)學進展煤地質(zhì)學進展四、海侵事件成煤理論與模式支撐點（1）災(zāi)變或突變在盆地沉積動力機制中也是比較重要的現(xiàn)象。在聚煤盆地和成煤作用發(fā)生過程中也存在事件沉積。（2）盆地背景與性質(zhì)：大型陸表海盆地，盆地地勢平坦，坡度不大，盆地沉積受海平面變化影響或控制。（3）沉積相序的不連續(xù)性不是時間間斷所導致：煤地質(zhì)學進展支撐點 時間上的連續(xù)性和沉積相序上的不連續(xù)性：經(jīng)常見到海陸相頻繁交替，而其間并無侵蝕間斷； 也常見形成深度不同的沉積物直接接觸； 海相層一般為單一的同性相，分布面積廣，橫向穩(wěn)定，除底部地

6、形起伏引起的相變外，一般無明顯相變； 海侵層在時間上具有極好的等時性，既是同性相，又是等時相，因此可以作為地層對比的標志層。煤地質(zhì)學進展海侵事件成煤模式或理論要點（1）成煤作用過程建立在海侵過程的突發(fā)性和事件性基礎(chǔ)上，即這類盆地的海侵具有事件性質(zhì)或災(zāi)變特點； （2）海相沉積與煤層的組合受海平面變化周期的控制，海侵開始之初，可能導致在原有暴露的土壤基礎(chǔ)上發(fā)育泥炭沼澤； （3）泥炭沼澤是在盆地海水退出一個時期后，發(fā)生暴露土壤化，或者海水退出不是十分徹底，而是使盆地處于一個淺水但不是一種典型水域的環(huán)境；（4）泥炭沼澤環(huán)境持續(xù)相當長的時間，植物茁生蔓延，泥炭沼澤進一步發(fā)展，沼澤范圍很大，可以跨相區(qū)分布

7、； （5）泥炭沼澤時常受到海水的侵擾； （6）盆地發(fā)生突發(fā)型大規(guī)模海侵，短時間內(nèi)終止了泥炭沼澤發(fā)育和泥炭堆積，并使泥炭處于水下還原環(huán)境被保存。 煤地質(zhì)學進展含煤地層中的海侵事件沉積標志 深水沉積與暴露沉積組合海侵的突發(fā)性、風暴沉積以及火山碎屑沉積等。 海相灰?guī)r大面積壓煤現(xiàn)象 ，甚至在一個大型盆地范圍內(nèi)出現(xiàn)。海相灰?guī)r煤層根土巖或鋁質(zhì)泥巖 沉積組合 煤層底板具有根土巖、風化黏土、鋁土巖或鋁質(zhì)泥巖等，含大量植物根系化石，表現(xiàn)為濱岸暴露相，說明煤層與其下伏地層為非連續(xù)沉積，則可能在泥炭沼澤發(fā)育的前期，往往是盆地基底暴露發(fā)生土壤化的沉積時期，代表了一種沉積間斷面。 煤地質(zhì)學進展煤地質(zhì)學進展煤地質(zhì)學進展

8、煤層頂板為海相灰?guī)r，富含腕足類、棘皮、有孔蟲、海面骨針、蜓、牙形刺等海相動物化石，煤層及上覆的海相層卻是在海平面上升過程中連續(xù)沉積，并形成了海泛帶沉積。 在測井響應(yīng)上，煤層呈現(xiàn) “三高”、“三低”、“一擴”的特征，“三高”為高中子孔隙度、高聲波時差、高電阻率（煙煤），“三低”為低自然伽馬、低巖性密度、低自然電位，“一擴”為擴徑。 煤地質(zhì)學進展海相灰?guī)r深水泥巖煤層鋁質(zhì)泥巖或根土巖組合 沉積組合 該類組合與第一類組合不同之處在于海相灰?guī)r與煤層之間夾了一層深水黑色或深灰色泥巖，也就是說，煤層頂板為淺海相薄層泥巖，富含腕足類、有孔蟲、海面骨針、蜓、牙形刺等海相動物化石等化石，縱向上與上伏灰?guī)r為同一沉積

9、相，與其下伏煤層呈連續(xù)沉積。 煤地質(zhì)學進展海侵事件發(fā)生的盆地背景 事件型海侵一般發(fā)生于島嶼環(huán)境的受限陸表海。由于海平面的升降導致峽口的啟閉，往往形成海陸交互相沉積序列。 事件型海侵強調(diào)的是水體的突進，帶有“災(zāi)變”現(xiàn)象，是快速倒灌式的，因此其沉積物具有下列特點： 時間上的連續(xù)性和沉積相序上的不連續(xù)性。經(jīng)常見到海陸相頻繁交替，而其間并無侵蝕間斷；也常見形成深度不同的沉積物直接接觸； 海相層一般為單一的同性相，分布面積廣，橫向穩(wěn)定，除底部地形起伏引起的相變外，一般無明顯相變 海侵層在時間上具有極好的等時性，既是同性相，又是等時相，因此可以作為地層對比的標志層 受限陸表海具很好的生油環(huán)境，峽口啟閉引起

10、的事件型海侵海退，必然引起生物群的突發(fā)性興衰，世界上的許多含油氣盆地，包括我國的一些陸相盆地在內(nèi)，都有多次事件型海侵的紀錄 煤地質(zhì)學進展海侵事件沉積研究的意義 華北地區(qū)晚石炭世早二疊世陸表海盆地的海相沉積與陸相沉積交互出現(xiàn)，這對地層研究與對比上帶來很大困難，尤其是進行層序地層劃分帶來了很多的爭論，近幾年來，有關(guān)華北晚古生界層序地層劃分與對比爭論不休，至今沒有形成統(tǒng)一的劃分方案，海侵事件沉積的研究能夠從一定程度上解決這個問題，提出新的地層劃分方案。 海侵事件沉積具有等時性，可以進行全區(qū)的對比 山東十灰與16煤的等時對比圖 柳林-陽泉間下煤組剖面形態(tài)圖 煤地質(zhì)學進展大同-陽城間下煤組剖面形態(tài)圖 可

11、以作為層序劃分的重要界面，是識別海侵體系域的重要標志。 事件沉積序列中具有一定的沉積相序間斷 陸表海盆地充填沉積序列中有兩種較為典型的相組合，一是相與相間發(fā)育的間斷面，為不連續(xù)沉積組合，但在時間序列上是連續(xù)的即自下而上依次為暴露沉積、潮坪沼澤及泥炭沼澤、淺海沉積，其中：暴露沉積代表了一種剝蝕或沉積間斷，而沼澤與海侵沉積之間存在海侵過程沉積相序缺失，兩者之間存在饑餓沉積或無沉積面，實際上缺少海水向岸擴展的海岸退積序列。這種序列反映了陸表海盆地沉積環(huán)境演化上的突發(fā)性。第二種序列是連續(xù)相序，盆地的環(huán)境演化是漸變的潮坪沼澤化逐漸泥炭沼澤化是一個連續(xù)過程，沒有出現(xiàn)過暴露沉積。 煤地質(zhì)學進展煤地質(zhì)學進展海

12、侵過程成煤與海侵事件成煤的異同點相同點（1）煤層發(fā)育在海侵時期（體系域），煤層剖面的上部黃鐵礦硫含量增加等現(xiàn)象； （2）受海相層影響的煤層化學特征類似，海侵成煤具高的硫含量；（3）在煤層剖面的上部，其煤巖結(jié)構(gòu)中暗淡型煤巖類型較為豐富； （4）煤層剖面的上部海侵煤層中高熒光強度和低反射強度。不同點（1）盆地屬性與背景不同：邊緣海與陸表海；（2）海侵過程不同：正常海侵海退與突發(fā)性海侵；（3）煤層的對比意義不同：穿時性與等時性。煤地質(zhì)學進展成煤模式陸相成煤海侵過程成煤幕式成煤海侵事件成煤支撐觀點均變論均變論均變論與突變論結(jié)合突變論相對海（湖）平面變化相對海（湖）平面下降海退（水退）成煤相對海平面上升

13、漸侵性海侵成煤相對海平面上升不同級次海侵（水侵）成煤相對海平面上升突發(fā)性海侵成煤煤層意義是水體萎縮（海退）后連續(xù)沉積的產(chǎn)物。與下伏底板連續(xù)接觸，與上覆地層呈現(xiàn)不連續(xù)接觸。煤層代表了基準面下降。是海平面上升引起了濱岸泥炭沼澤的向陸進積，煤層與底板呈現(xiàn)連續(xù)性接觸，與頂板呈現(xiàn)凹凸不平的接觸。煤層代表了基準面的上升。不同級別的海平面變化旋回中得海侵旋回導致了不同級別海平煤層的發(fā)生，不同規(guī)模的煤層代表了不同級別的基準面上升代表了海侵的開始，表明海侵開始發(fā)生，煤層與下伏底板呈現(xiàn)無沉積的間斷，與頂板呈現(xiàn)凹凸不平的接觸，代表了基準面上升層序劃分及其意義劃分到高水位體系域頂部，代表了一個層序的終結(jié)，局部劃分到低位體系域終止階段劃分到海侵體系域底部，代表了海平面上升導致的濱岸泥炭沼澤向陸進積過程不同規(guī)模煤層劃分到不同級別的層序中去，且代表了海侵發(fā)生，如在體系域中，應(yīng)劃分到海侵體系域?qū)⒚簩觿澐值胶Ｇ煮w系域底部，代表了一個海侵的開始，在二元結(jié)構(gòu)層序中代表了一個層序開始煤層形成時間特點局部等時，大部穿時穿時同一級別煤層等時等時發(fā)生背景陸相盆地、邊緣海盆地被動大陸盆地邊緣、陸表海盆地被