含煤沉積體系

2023/2/41第六章含煤沉積體系

概述煤層含煤沉積體系及成煤特征2023/2/42一、含煤巖系的概念

含煤巖系：又稱含煤建造、含煤地層或煤系等，是指在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)，形成的具有成因聯(lián)系且連續(xù)沉積的一套含有煤層的沉積巖系。

不同地區(qū)含煤巖系中所含煤層的層數(shù)、厚度往往不相同，為反映含煤巖系中含煤的程度，通常用含煤系數(shù)來表示。含煤系數(shù)又可分為總含煤系數(shù)和可采含煤系數(shù)。

總含煤系數(shù)是煤系中所有煤層的總厚度與含煤巖系總厚度的百分比。用下式表示：式中：K—總含煤系數(shù)，%；m—煤層總厚度，m；M—含煤巖系總厚度，m。第一節(jié)概述2023/2/43

可采含煤系數(shù)：是指煤系中所有可采煤層的總厚度與含煤巖系總厚度的百分比。用下式表示：式中：Kk—可采含煤系數(shù)，%；

mk—可采煤層總厚度，m；

M—含煤巖系總厚度，m。一、含煤巖系的概念2023/2/44二、含煤巖系的巖性特征

含煤巖系是溫暖、潮濕氣候條件下的產(chǎn)物。所以，它一般是由灰色、灰綠色、灰黑色及黑色的沉積巖組成。其主要是各種粒度的砂巖、粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤層，也有石灰?guī)r和礫巖，有時(shí)還可見到鋁質(zhì)巖、油頁(yè)巖、硅質(zhì)巖和火山碎屑巖等。

此外，組成含煤巖系沉積巖的層理比較發(fā)育，常含有豐富的植物化石，有時(shí)含有動(dòng)物化石。另外，還常含有菱鐵礦結(jié)核及泥質(zhì)、粉砂質(zhì)等包體。含煤巖系中除煤層外，還常伴生有其它沉積礦產(chǎn)，如鋁土礦、油頁(yè)巖、菱鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、錳礦及磷礦等。2023/2/45第二節(jié)煤層

煤層：是指頂、底板巖層之間所夾的一套煤與矸石層。一、煤層的形成煤層是由泥炭層經(jīng)煤化作用轉(zhuǎn)變而成。泥炭層的堆積主要取決于泥炭沼澤水位的變化，而泥炭沼澤水位的變化主要受植物遺體堆積速度與地殼沉降速度之間的關(guān)系影響。因此，煤層的形成也決定這種關(guān)系，主要表現(xiàn)為以下三種情況：1、均衡補(bǔ)償：地殼沉降速度與植物堆積速度大致相等，即兩者達(dá)到相對(duì)均衡補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，沼澤保持一定深度的積水，既利于植物大量繁殖生產(chǎn)，又能使植物遺體保存下來轉(zhuǎn)化成泥炭，此時(shí)可導(dǎo)致泥炭層不斷加大。

均衡補(bǔ)償時(shí)間越長(zhǎng)，則越能形成厚煤層。2023/2/46一、煤層的形成

2、不足補(bǔ)償：當(dāng)?shù)貧こ两邓俣却笥谥参镞z體堆積速度時(shí)，由于植物供應(yīng)不足，沼澤覆水深度不斷加大，待至水深達(dá)一定程度，高等植物便不能生成，使泥炭的形成失去物質(zhì)來源，堆積隨之停止，在原有泥炭層之上沉積了泥、砂等沉積物，最終成為煤層的頂板。這種情況雖有利于泥炭層的保存，但形成的煤層一般厚度不大。如果在總體相對(duì)均衡補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)下，其間發(fā)生短暫的地殼沉降速度大于植物遺體堆積速度，便形成含有夾石的煤層。2023/2/47一、煤層的形成3、過度補(bǔ)償：當(dāng)殼沉降速度小于植物遺體堆積速度時(shí)，由于植物遺體堆積過快，造成沼澤覆水變淺，常使植物遺體氧化分解，不利于泥炭的形成，甚至已形成的泥炭也會(huì)遭受侵蝕破壞，因而只能形成薄煤層或不能形成煤層。2023/2/48二、煤層的頂、底板

含煤巖系中位于煤層上下一定距離內(nèi)的巖層，稱為煤層的頂?shù)装?。煤層頂?shù)装宓膸r石特征、性質(zhì)及厚度等，對(duì)采掘工作有著直接的影響。1、頂板：

根據(jù)巖層相對(duì)于煤層的位置及垮落性質(zhì)的不同，可分為：1）偽頂：指直接覆蓋于煤層之上易垮落的較薄巖層。多為炭質(zhì)泥巖或泥巖，厚幾厘米至幾十厘米。在采煤過程中，往往隨落煤而同時(shí)垮落。2）直接頂：通常位于偽頂之上，有的則直接位于煤層之上，由較易垮落的一層或幾層巖石組成，經(jīng)常是煤采出后不久便自行跨落。厚度一般為數(shù)米，巖性常為砂巖、泥巖及石灰?guī)r等。2023/2/49二、煤層的頂、底板

3）基本頂（老頂）：俗稱“老頂”。一般位于直接頂之上，有時(shí)也直接位于煤層之上，為不易垮落的堅(jiān)硬巖層，通常在煤采出后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不垮落，往往只是發(fā)生大面積的緩慢沉降。厚度較大，巖性多為砂巖，也有石灰?guī)r、砂礫巖等。應(yīng)當(dāng)指出，并不是所有煤層的頂板都可以分為偽頂、直接頂和老頂，有的煤層沒有偽頂，只有直接頂和老頂；有的煤層甚至沒有偽頂、直接頂，只有老頂。2023/2/4102、底板直接位于煤層下部一定距離內(nèi)的巖層稱為底板。底板可分為直接底、基本底兩種。1）直接底：直接位于煤層之下,通常是當(dāng)初沼澤地生長(zhǎng)植物的土壤,其中往往含有植物根部化石,所以又稱為根土巖。厚度一般不大，僅數(shù)十厘米，巖性以富含炭質(zhì)的粘土巖最常見，還有泥巖等。

值得指出，如果直接底的巖性是遇水膨脹的粘土巖，則容易引起底板的隆起，輕者影響運(yùn)輸，重者使巷道遭到破壞。2）基本底：俗稱“老底”。通常位于直接底之下。厚度較大，巖性常為砂巖、粉砂巖等。二、煤層的頂、底板

2023/2/411三、煤層的結(jié)構(gòu)

根據(jù)煤層中有無(wú)較穩(wěn)定的夾石層，可將煤層分為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)兩種。1、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層

煤層中沒有呈層狀出現(xiàn)的較穩(wěn)定的夾石層，但可以?shī)A有不少較小的礦物質(zhì)透境體。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的煤層反映當(dāng)初成煤時(shí)，沼澤中植物遺體的堆積基本上是連續(xù)的。通常厚度較小的煤層往往是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。2023/2/412三、煤層的結(jié)構(gòu)

2、復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層

煤層中含有較穩(wěn)定的夾石層，少者一到兩層，多者幾層甚至十余層。復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層反映當(dāng)初成煤時(shí)，沼澤中植物遺體堆積曾發(fā)生一次或多次間歇。通常厚煤層或巨厚煤層往往是復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。2023/2/413

煤層中夾石的巖性可以是多種多樣的。最常見的是炭質(zhì)泥巖、粘土巖及粉砂巖，也有油頁(yè)巖、石灰?guī)r及細(xì)砂巖等。夾石的厚度不一，從幾厘米到幾十厘米。呈薄層狀、似層狀或透鏡狀。注意：同一煤層的結(jié)構(gòu)并不是固定不變的，不僅在不同的井田內(nèi)，煤層的結(jié)構(gòu)可能有變化，甚至在同一井田內(nèi)，煤層的結(jié)構(gòu)也可能有變化，夾石層數(shù)有增有減，夾石層厚度和巖性也可能發(fā)生變化。三、煤層的結(jié)構(gòu)

2023/2/414結(jié)核：黃鐵礦、鈣質(zhì)、硅質(zhì)、白云石質(zhì)煤核：煤層中保有植物化石的結(jié)核植物殘?bào)w：木質(zhì)部、管胞、樹皮化石：珊瑚、腕足類和有孔蟲四、煤層中的結(jié)核、包體和化石

2023/2/415五、煤層的形態(tài)

煤層的形態(tài)：是指煤層的空間展布特征。根據(jù)煤層成層的連續(xù)性、厚度變化大小及可采情況，將煤層形態(tài)分為層狀、似層狀和不規(guī)則狀三類：1、層狀煤層：煤層呈連續(xù)層狀，層位穩(wěn)定，厚度變化不大，且有一定規(guī)律。在一個(gè)井田范圍內(nèi)全部或大部可采。2、似層狀煤層：煤層基本連續(xù)，層位比較穩(wěn)定，厚度變化較大且無(wú)一定規(guī)律。煤層的可采面積可大于不可采面積（如藕節(jié)狀煤層）或小于不可采面積（串珠狀煤層）。3、不規(guī)則煤層：煤層層位不穩(wěn)定，基本不連續(xù)，厚度變化大且無(wú)規(guī)律可循。煤層可采面積大多小于不可采面積。常見有透鏡狀、扁豆?fàn)蠲簩拥取?023/2/416（a）—藕節(jié)狀（b）—串珠狀（c）—雞窩狀（d）—馬尾狀五、煤層的形態(tài)2023/2/417六、煤層厚度及其變化（一）煤層厚度：

是指煤層頂、底板巖層之間的垂直距離。根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)，可分為總厚度、有益厚度及可采厚度。1）總厚度：是指煤層頂?shù)装逯g各煤分層和夾石層厚度的總和。2）有益厚度：是指煤層頂?shù)装逯g各煤分層厚度的總和。3）可采厚度：是指在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，可以開采的煤層或煤分層厚度的總和。

另外，按照國(guó)家目前有關(guān)政策，根據(jù)煤種、產(chǎn)狀、開采方法和不同地區(qū)的資源情況等，所規(guī)定的可采厚度的下限標(biāo)準(zhǔn)，稱為最低可采厚度。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在各個(gè)國(guó)家往往是不同的，甚至同一國(guó)家在不同時(shí)期也可根據(jù)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤的需要情況而有所變動(dòng)。2023/2/418

目前，我國(guó)國(guó)土資源部規(guī)定的一般地區(qū)煤層的最低可采厚度標(biāo)準(zhǔn)（井下開采）詳見下表。產(chǎn)狀厚度

煤類傾角＜25°25°～45°＞45°煉焦用煤0.70m0.60m0.50m非煉焦用0.80m0.70m0.60m褐煤1.50m1.40m1.30m一般地區(qū)煤層最低可采厚度標(biāo)準(zhǔn)（地下開采）六、煤層厚度及其變化2023/2/419

煤層厚度是影響采煤方法選擇的主要因素之一。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的需要，將煤層分為三個(gè)厚度級(jí)別：級(jí)別煤層厚度薄煤層≤1.30中厚煤層1.31~3.50厚煤層>3.50煤層厚度分級(jí)

六、煤層厚度及其變化2023/2/420

上述所列最低可采厚度，適用于一般地區(qū)，對(duì)于缺煤省區(qū)，可根據(jù)當(dāng)?shù)匦枰硇幸?guī)定。如我國(guó)南方各省，煤層一般較薄，且較為缺乏，為了充分利用煤炭資源，最低可采厚度可適當(dāng)降低。此外，在采煤工作中，考慮開采方法，煤層厚度又可分為不同的級(jí)別，即：極薄煤層0.3～0.5m

薄煤層0.5～1.3m

中厚煤層1.3～3.5m

厚煤層3.5～8.0m

特厚煤層＞8.0m六、煤層厚度及其變化2023/2/421（二）煤層厚度變化原因

煤層厚度差別較大，其變化范圍從幾厘米~幾百米；不同井田煤層厚度可以不同，即便同一井田同一煤層其厚度也可能有很大變化。煤厚的變化影響采區(qū)和工作面的劃分，以及采煤方法的選擇。因此，有必要了解煤厚變化原因，掌握其變化規(guī)律，正確指導(dǎo)采掘生產(chǎn)。

引起煤厚變化的原因很多，可以歸納為原生變化和后生變化兩大類。六、煤層厚度及其變化2023/2/422

原生變化：指在泥炭堆積過程中，在形成煤層頂板巖層的沉積物覆蓋之前，由于各種地質(zhì)作用而引起的煤層形態(tài)和煤層厚度的變化。主要包括聚煤坳陷基底不均衡沉降引起的煤層分岔、變薄、尖滅，沉積環(huán)境和地形對(duì)煤層形態(tài)的影響以及河流、海水的同生沖刷作用。后生變化：

指泥炭層被新的沉積物覆蓋以后，由于構(gòu)造變動(dòng)、河流沖蝕等后期地質(zhì)作用所引起的煤層形態(tài)和煤層厚度的變化。六、煤層厚度及其變化2023/2/4231、泥炭沼澤基底不平特征：“頂平底不平”；往往在含煤巖系的底部或下部的煤層煤厚變化極不規(guī)則；基底古地形低洼處煤層增厚，向突起部位尖滅變薄，呈現(xiàn)超覆樣式；煤層及夾石層的層理與頂板巖層平行，在底板隆起處可見煤分層及夾石層被隔開而不連續(xù)。六、煤層厚度及其變化2023/2/424湖北早二疊世梁水組煤層形態(tài)2023/2/425遼寧阜新煤盆地泥炭沼澤基底不平圖示

(a)-平面圖；(b)、(c)-剖面圖1-泥巖；2-砂巖；3-礫巖；4-巷道；5-煤層底板等高線2023/2/4262、地殼不均衡沉降：

含煤巖系形成過程中，聚煤拗陷基底沉降速度往往不平衡，這種差異性（同沉積褶皺、同沉積斷裂，以及差異小振蕩運(yùn)動(dòng)等）可導(dǎo)致煤層形態(tài)和厚度的變化。在沉降速度與植物遺體堆積速度近于一致的地段，形成較厚的煤層；其它地段煤厚較薄。通常地殼不均衡沉降引起的煤厚變化具有明顯的方向性與分帶性。即在沿地殼沉降幅度增大的方向上，由煤層厚度較大、較穩(wěn)定的地帶可逐步變?yōu)槊簩訉訑?shù)增多、厚度變薄，最后尖滅。六、煤層厚度及其變化2023/2/427德國(guó)下萊茵第三紀(jì)煤盆地中的同沉積斷層（據(jù)M.Teichmuller,1968）斷裂兩側(cè)含煤巖系和煤層厚度顯著差異，煤層層位和厚度難以對(duì)接。2023/2/4283、同生沖蝕：

是指在泥炭堆積過程中，煤層頂板沉積物形成之前，河流、海水對(duì)泥炭層的沖刷剝蝕。河流的同生沖蝕作用較為常見，它所引起的煤厚變化特點(diǎn)是：沖蝕沉積物一般為砂巖、粉砂巖，并與煤層有共同的頂板；煤層受沖蝕面積一般不大，沖蝕深度較淺，很少將煤層切斷。垂直古河床邊緣的沉積剖面圖

1-頁(yè)巖；2-粉砂巖；3-砂巖；4-煤層六、煤層厚度及其變化2023/2/429

濱海沼澤中堆積的泥炭遭受海水沖蝕而導(dǎo)致煤層厚度變化的特點(diǎn)是：煤層直接頂板常為石灰?guī)r，煤層表面形成大小不等的凹坑或槽溝；當(dāng)海水沖蝕影響范圍較廣，即沖蝕比較嚴(yán)重，在一定范圍內(nèi)煤層幾乎完全缺失。六、煤層厚度及其變化2023/2/4304、煤層的后生沖刷

煤系在形成后，伴隨著地殼的上升和河流的發(fā)育，煤層和含煤巖系常遭受河流的切割剝蝕?！旱V生產(chǎn)中較為常見。

特征：煤層頂板遭到剝蝕，出現(xiàn)河床相砂巖、礫巖等粗碎屑巖，與煤層接觸面凹凸不平。其底部常含礫石，泥質(zhì)巖包體、煤屑，且呈定向排列；規(guī)模往往較大，可形成寬幾十米、幾百米，長(zhǎng)數(shù)公里甚至十幾公里的薄煤帶或無(wú)煤帶；沖刷面附近的煤，一般光澤暗淡，后生裂隙發(fā)育，常見方解石、石膏等礦物充填，灰分較高。

六、煤層厚度及其變化2023/2/431四川永榮礦區(qū)河流剝蝕后的煤層形態(tài)煤層的后生沖刷2023/2/432此外，冰川刨蝕、海浪沖蝕作用也能引起煤厚的局部變化。煤層的后生沖刷2023/2/4335、構(gòu)造變動(dòng)引起煤厚變化

構(gòu)造變動(dòng)引起煤層形態(tài)和厚度變化是極為普遍的現(xiàn)象。由于煤層本身比較松軟，在構(gòu)造應(yīng)力的影響下，容易發(fā)生塑性流變，產(chǎn)生煤層的局部加厚、變薄、尖滅或煤層和頂?shù)装寤ハ啻┎瀣F(xiàn)象。主要包括：以褶皺為主的變化；以斷裂為主的變化；斷裂和褶皺兩者兼具的復(fù)雜變化。六、煤層厚度及其變化2023/2/434較大規(guī)模的褶皺引起的煤層加厚和變薄，一般在褶曲軸部增厚，褶曲翼部變薄，乃至尖滅。在平面上具有一定的方向性，垂直壓應(yīng)力方向，沿褶皺軸走向呈帶狀延伸，煤層加厚和變薄帶相伴出現(xiàn)。2023/2/435不同褶皺作用下對(duì)煤厚的影響也不一樣2023/2/436不協(xié)調(diào)褶曲所夾的煤層容易形成不規(guī)則增厚帶或變薄帶。2023/2/437湖南永耒礦區(qū)溜煤上山剖面圖

伴隨縱彎褶皺作用而產(chǎn)生的層間滑動(dòng)可以派生層間牽引褶皺，規(guī)模雖小，但常成組出現(xiàn)，造成煤層頂?shù)装宀钇鸱?，使煤層局部壓薄或增厚，煤層呈串珠狀或斷續(xù)透鏡體。2023/2/438

斷裂構(gòu)造對(duì)煤層厚度的影響，表現(xiàn)為斷層無(wú)煤帶或沿?cái)嗔衙婕捌鋬蓚?cè)的厚度變化帶。

張性、張扭性斷層常由于引張作用而出現(xiàn)煤層變薄帶（如圖4-27）。2023/2/439壓性、壓扭性斷裂面的兩側(cè)有可能出現(xiàn)逆掩重迭或擠壓聚集的煤層加厚帶（如圖4-28）。2023/2/440構(gòu)造變動(dòng)引起煤厚變化的常見特征：較大的褶皺引起煤層加厚或變薄，以及煤層形態(tài)的變化；斷裂對(duì)煤厚的影響表現(xiàn)在無(wú)煤帶或斷裂面兩側(cè)的厚度變化：張性、張扭性斷裂常由于牽引作用，出現(xiàn)變薄帶；壓性、壓扭性斷裂兩側(cè)可能出現(xiàn)煤層重疊或擠壓加厚帶；構(gòu)造應(yīng)力作用也會(huì)使得煤層頂板因脆性較大，而產(chǎn)生次級(jí)斷裂，煤層發(fā)生塑性流變，甚至擠入頂?shù)装澹换蝽數(shù)装鍘r石碎塊被壓入煤層中。

煤層原始結(jié)構(gòu)受到破壞，出現(xiàn)層間揉皺或滑動(dòng)鏡面，構(gòu)造復(fù)雜的地段煤層多為鱗片狀、粉狀的糜棱煤。六、煤層厚度及其變化2023/2/4416、巖漿侵入

特征：厚度較大的似層狀、層狀的巖床對(duì)煤層的影響很大，有時(shí)能把煤層大部或全部吞食，或使其變成天然焦，也可使圍巖發(fā)生變質(zhì)；不規(guī)則透鏡狀、指狀的巖體使煤層形態(tài)、結(jié)構(gòu)和厚度發(fā)生既不規(guī)則的變化，對(duì)正常生產(chǎn)影響很大；巖墻斜穿或垂直煤層，平面上呈長(zhǎng)條狀延伸，常沿?cái)嗔殉山M出現(xiàn)，一般對(duì)煤層厚度影響不大。但巖墻很厚時(shí)，往往可以形成較寬的無(wú)煤帶。六、煤層厚度及其變化2023/2/4422023/2/4432023/2/4447、巖溶作用

當(dāng)煤系下伏巖系為石灰?guī)r、白云巖、石膏等可溶性巖礦層時(shí)，由于地下水的長(zhǎng)期溶蝕，形成了大量的溶洞，其規(guī)模越來越大，在上伏巖系的重力作用下，溶洞上伏的煤層及圍巖跨落，產(chǎn)生塌陷，形成巖溶陷落。

特征：陷落柱一般呈上小下大的柱狀體，其發(fā)育受到構(gòu)造和水文地質(zhì)條件限制，沿構(gòu)造線排布，時(shí)常在兩組斷裂交匯處發(fā)育，平面上具帶狀分布的特點(diǎn)；柱狀陷落柱內(nèi)被上伏巖石、煤碎塊所充填，棱角明顯，大小不一，雜亂無(wú)章，并為粘土充填膠結(jié)；陷落柱的中心軸與巖層層面近于垂直，上煤層若遇陷落柱，則下煤層相應(yīng)部位也一定會(huì)出現(xiàn)，且規(guī)模更大。六、煤層厚度及其變化2023/2/445巖溶作用對(duì)煤層影響2023/2/446

煤系的特征

煤系的巖性特征煤系的旋回結(jié)構(gòu)含煤沉積體系沖積扇河流沉積體系湖泊沉積體系三角洲沉積體系濱岸帶沉積體系第三節(jié)含煤沉積體系及成煤特征2023/2/447一、煤系的特征

含煤建造、煤系、含煤巖系、含煤地層、含煤沉積等術(shù)語(yǔ)無(wú)實(shí)質(zhì)性區(qū)別，只是各自所強(qiáng)調(diào)的方面不同：

含煤建造→建造與改造，含煤建造的形成可以跨地質(zhì)時(shí)代。其上、下界限的確定除考慮含煤建造本身的特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮是否為連續(xù)沉積。常以地區(qū)名稱加上含煤建造形成的時(shí)代命名，如華北石炭—二疊紀(jì)含煤建造。

含煤巖系→沉積物。含有煤層，并有成因聯(lián)系的沉積巖系。常與煤系通用。

煤系→作地層單位使用。往往指區(qū)域內(nèi)含有煤層的段位，如本溪煤系，龍?zhí)睹合档取?/p>

含煤巖系沉積體系：含煤巖系中有成因聯(lián)系的一套沉積相的規(guī)律組合。如河流沉積體系等。（一）概述2023/2/448（一）概述

煤系的分布常以大區(qū)域中與煤層(或煤線)有成因關(guān)系的沉積巖系的范圍作為界限：如華北石炭二疊紀(jì)含煤建造的分布范圍，就是指自本溪組至下石盒子組諸地層的分布范圍。煤系的特征，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：

巖性

旋回結(jié)構(gòu)

沉積相2023/2/4492、巖石組成：

主要是各種粒度的碎屑巖（包括石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖和巖屑砂巖，以及粉砂巖和礫巖）和粘土巖，并夾有石灰?guī)r、燧石層等。此外，煤系中還有鋁土礦、耐火粘土、油頁(yè)巖、菱鐵礦、黃鐵礦等。不同的巖石組成反映的沉積環(huán)境也是不同的：

長(zhǎng)石石英砂巖和巖屑石英砂巖：多是在內(nèi)陸條件下形成。

礫巖和粗砂巖：反映沉積物離剝蝕區(qū)較近，河流相。

石灰?guī)r：反映的是淺海環(huán)境。（二）煤系的巖性特征1、顏色：組成煤系的沉積巖多為灰色、灰黑色、黑色和灰綠色，也有雜色(帶紅色、紫色、灰綠色斑塊)。2023/2/4503、沉積構(gòu)造和生物化石：

含煤建造沉積巖的非水平類型層理比較發(fā)育，并且常產(chǎn)有豐富的生物化石，特別是植物化石。此外，還常含有黃鐵礦和各種碳酸鹽結(jié)核及泥質(zhì)、粉砂質(zhì)等包體。包體（包裹體）：礦物巖石中的雜質(zhì)的統(tǒng)稱。包括氣態(tài)、液態(tài)以及固態(tài)包體。（二）煤系的巖性特征2023/2/451

原生包體：是在礦物形成以前就已經(jīng)存在的，之后在該礦物生長(zhǎng)過程中被包裹進(jìn)去。

同生包體：在礦物形成時(shí)同時(shí)形成的并被包裹進(jìn)去的。如，水晶中的氣液包體，當(dāng)水晶生長(zhǎng)的時(shí)候，因?yàn)橥饨绲脑蛭茨馨褮庖号砰_，而包裹在內(nèi)。

次生包體：當(dāng)?shù)V物形成后，由于后期原因，雜質(zhì)進(jìn)入礦物內(nèi)部。如礦物的裂隙張開，沙子、水等充填，后期由于地殼作用，裂隙閉合，于是，雜質(zhì)就被包在礦物內(nèi)部。一般原生與同生包體是證明礦物是天然的有力證據(jù)。

包體的類型：2023/2/452

巖性特征在剖面上的規(guī)律性變化，呈現(xiàn)旋回現(xiàn)象：近煤層顏色變深，遠(yuǎn)煤層變淺；近煤層出現(xiàn)緩波狀或水平狀層理，遠(yuǎn)煤層出現(xiàn)交錯(cuò)層理和斜層理；近煤層植物化石多，遠(yuǎn)煤層少；煤層底板含植物根部化石，頂板往往含較為完整的葉部化石；近煤層粒度較細(xì)，遠(yuǎn)煤層較粗。（三）煤系的旋回結(jié)構(gòu)2023/2/4531、概念

旋回結(jié)構(gòu)：指在垂直剖面中一套有共生關(guān)系的巖性和巖相規(guī)律性組合和交替現(xiàn)象，它反映煤系在形成過程中一系列控制因素（如地殼運(yùn)動(dòng)、古地理、古氣候等）的周期性變化。研究煤系的旋回結(jié)構(gòu)是重塑煤系形成環(huán)境的重要手段，是對(duì)比含煤地層的方法之一。（三）煤系的旋回結(jié)構(gòu)2023/2/4542、旋回的劃分

美國(guó)學(xué)派：將旋回底界選定在有沖蝕作用的河道砂巖之下；歐洲學(xué)派：將旋回底界定在煤或根土巖與上覆的海相頁(yè)巖或石灰?guī)r之間；三角洲學(xué)派：將旋回底界選定在海相石灰?guī)r和上覆前積頁(yè)巖或向上變粗的砂頁(yè)巖層序之間。1-水道砂巖；2-向上變粗層序；3-含貝殼的頁(yè)巖；4-含貝殼的灰?guī)r；5-煤；6-根土巖；P-前積相；A-加積相；T-海侵相不同方法確定旋回界線的比較（三）煤系的旋回結(jié)構(gòu)2023/2/455海陸交互相煤系旋回以海退相作為開始較為常見。這樣的劃分方法，使得煤層位于旋回中部，有利于在一個(gè)旋回中對(duì)煤層上下部的沉積特征進(jìn)行分析，便于煤層的形成過程的研究。陸相旋回建造常以侵蝕面或以河床相開始作為旋回的起點(diǎn)。（三）煤系的旋回結(jié)構(gòu)2023/2/4563、旋回的命名按照煤系形成的地理環(huán)境。如河流相旋回等；按照旋回起始相和終點(diǎn)相。如沖積-湖泊相旋回；按照旋回含煤情況。含煤或不含煤旋回；按照旋回巖性巖相的完整情況。完整或不完整旋回；旋回的巖相組成復(fù)雜程度，分為簡(jiǎn)單或復(fù)雜結(jié)構(gòu)旋回。（三）煤系的旋回結(jié)構(gòu)2023/2/4574、旋回結(jié)構(gòu)的的成因

沉積作用因素：指在一種沉積體系內(nèi)部，其沉積、搬運(yùn)能量所發(fā)生的周期性變化。如潮汐沉積中漲落潮所引起的周期性變化；河成沉積中河道曲流遷移所引起的周期性變化等。

氣候的周期變化：如冰川作用和冰川消融作用的交替，所造成大區(qū)域性的海面升降變化，形成濱岸沉積的旋回層序。局部性的氣候變化所引起的周期性的湖面升降，可形成含煤的湖成沉積旋回等。

地殼運(yùn)動(dòng)因素：往往分布范圍較廣，規(guī)模較大。地殼的升降引起濱岸地帶的海侵和海退；地殼運(yùn)動(dòng)過程中的顯著的沉降和相對(duì)穩(wěn)定階段的交替等等。（三）煤系的旋回結(jié)構(gòu)2023/2/458二、含煤沉積體系1、沉積特征

沖積扇是從山地峽谷向開闊平原轉(zhuǎn)變地帶上的一種河流沖積沉積體。沖積扇沉積體系常成為大陸上最靠近物源區(qū)的粒度粗、分選差、沉積速率高的沉積體系。（一）沖積扇2023/2/459

沖積扇的形成要求有充足的陸源碎屑供應(yīng)和從山區(qū)向盆地過渡的高差懸殊的地形突變。被峽谷所限的山區(qū)河流攜帶著從源區(qū)剝蝕的大量碎屑物質(zhì)，一且沖出谷口，因地勢(shì)突然展開，坡降減緩，河道加寬變淺，流速降低，搬運(yùn)能力驟然減弱，大量底負(fù)載迅速堆積下來，從而形成一個(gè)以谷口為頂點(diǎn)向外輻射敞開的扇狀沉積體，這就是沖積扇。影響沖積扇的因素：構(gòu)造條件和氣候條件。（一）沖積扇2023/2/460構(gòu)造條件

構(gòu)造條件的控制最直接也最明顯。沖積扇大量分布在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)，如裂谷帶中各類斷陷盆地的邊側(cè)、與走滑斷裂有關(guān)的拉分盆地的邊側(cè)，以及斷塊構(gòu)造、前陸盆地等地帶中基底下降幅度大的地區(qū)。因而，在構(gòu)造活動(dòng)帶的前沿形成巨厚、粗粒、快速的以垂向加積為主的沖積沉積體系。氣候條件

在干旱半干旱地區(qū)，植被不發(fā)育，物理風(fēng)化強(qiáng)烈，降雨量雖少但多為暴雨，洪水短暫而猛烈，在山區(qū)向內(nèi)陸盆地或平原過渡的地形轉(zhuǎn)變地帶多有沖積扇發(fā)育。（旱地扇或干扇）在潮濕或半潮濕氣候區(qū)，雨量充沛，植被發(fā)育，但是有合適的地質(zhì)構(gòu)造和地形條件及充分的物質(zhì)供應(yīng)，也可形成規(guī)模巨大的沖積扇。（濕地扇或濕扇）（一）沖積扇2023/2/4612、沖積扇沉積體系的成煤特征

沖積扇沉積體系中，有利于成煤的部位主要有：扇間洼地、中扇朵葉間洼地、扇尾地帶和扇前緣外側(cè)與河、湖、海環(huán)境的過渡地帶。（一）沖積扇2023/2/4622、沖積扇沉積體系的成煤特征

扇間洼地：由于地勢(shì)低洼及缺少碎屑物的充分供應(yīng)，并易于匯水，因而往往形成有利于成煤泥炭沼澤持續(xù)發(fā)育的場(chǎng)所，可以形成較厚的煤層，但側(cè)向連續(xù)性差。中扇朵葉間洼地：

在中扇朵葉體間的洼地上，有利于成煤。當(dāng)活動(dòng)的扇葉遷移而改變位置后，廢棄的扇朵葉體，可以出現(xiàn)不甚持久的成煤條件，并形成薄煤層。扇尾地帶：可在洪水的間隔期發(fā)育大量的植被，如果間隔時(shí)間較長(zhǎng)，在條件有利時(shí)也能形成薄煤及可采煤層。扇前緣外側(cè)與河、湖、海環(huán)境的過渡地帶：

扇尾地帶的外側(cè)，成為與其他沉積體系相接觸的過渡帶，常成為最有利的成煤場(chǎng)所。（一）沖積扇2023/2/4631、沉積特征

（二）河流沉積體系

河道的幾何形態(tài)反映了河流多種參數(shù)的變化，如河流的坡降、橫截面特征、流量、沉積負(fù)載的特征及流速等。通常依據(jù)河道的平面形態(tài)，將河流分為順直河、辮狀河、曲流河、網(wǎng)結(jié)河。

順直河道：一般少見，僅出現(xiàn)于某些河流的局部河段。2023/2/464

辮狀河：坡降大，河身不固定，遷移甚快，多呈交叉狀，其主要特征是河床內(nèi)河心灘極發(fā)育，河道較直且彎度低，大多出現(xiàn)在山麓地帶及三角洲平原上。

（二）河流沉積體系2023/2/465

曲流河：河床坡降較小，河身較穩(wěn)定；由于側(cè)向遷移作用，河流彎曲度大，因而易出現(xiàn)截彎取直的襲奪現(xiàn)象，形成牛扼湖、廢棄河道，其最主要的特征是邊灘發(fā)育，沉積物搬運(yùn)量較為穩(wěn)定，這種河大多出現(xiàn)于河系的中下游地帶。（二）河流沉積體系2023/2/466

網(wǎng)結(jié)河：河道交織呈網(wǎng)狀，分支河道之間為濕地和植被極為發(fā)育的地帶，受到這種植物的保護(hù)作用，往往使河道位置穩(wěn)定，不易遷移；河道形態(tài)較為復(fù)雜，從高彎度至彎度極低的順直河段，河道坡度低。（二）河流沉積體系2023/2/4672、河流沉積體系的成煤特征

1）曲流河沉積體系的成煤模式建立較早的模式之一。曲流河沖積平原上，以岸后沼澤和廢棄河道充填沼澤是最有利的成煤場(chǎng)所。

岸后沼澤環(huán)境有利于形成厚煤層，主要是由于反復(fù)出現(xiàn)洪泛和由此而產(chǎn)生的天然堤的垂向增高，對(duì)洪泛盆地和岸后泥炭沼澤起著障壁作用，因此在堤的外側(cè)直至洪泛盆地內(nèi)部就成為成煤的最重要場(chǎng)所。但由于洪泛加劇等原因而造成的決口扇沉積，還會(huì)侵入到這種成煤地帶，從而干擾或破壞已形成的泥炭堆積。（二）河流沉積體系2023/2/468河道邊緣地帶的沼澤化，按照與地下水位的關(guān)系可分為泄水好的沼澤及泄水差的沼澤，它們往往沿河道外側(cè)成帶分布。

泄水好的沼澤位于洪泛盆地近河道的邊側(cè)，地勢(shì)略高。由于具有通暢的泄水條件使得沼澤內(nèi)的氧化分解作用增強(qiáng)，因而對(duì)成煤不利。

泄水條件差的沼澤位于洪泛盆地的低洼處，多位于遠(yuǎn)離河道的低洼地帶。由于不易受決口扇的影響，停滯水占據(jù)優(yōu)勢(shì)，這就易于出現(xiàn)長(zhǎng)期為水浸漫的泥炭沼澤。（二）河流沉積體系1）曲流河沉積體系的成煤模式2023/2/4692023/2/4702）網(wǎng)結(jié)河沉積體系的成煤模式

關(guān)于網(wǎng)結(jié)河沉積體系成煤?jiǎn)栴}，Smith等認(rèn)為其聚煤條件優(yōu)于曲流河。網(wǎng)結(jié)河形成的主要控制因素是沉積盆地的沉降作用，這種構(gòu)造背景往往為大范圍網(wǎng)結(jié)河化提供了場(chǎng)所。他還認(rèn)為，現(xiàn)代網(wǎng)結(jié)河最初由決口扇的演化開始，經(jīng)決口河道的分叉，最終由穩(wěn)定河流控制沖裂水系而形成，因而常常形成大范圍的沼澤化。（二）河流沉積體系2023/2/4712023/2/4723）辮狀河沉積體系的成煤模式

辮狀河沉積體系成煤的條件是有限的，正在形成的辮狀河體系對(duì)于泥炭沼澤的形成和發(fā)育往往不利，因而難于出現(xiàn)有工業(yè)價(jià)值的可采煤層。（二）河流沉積體系2023/2/4731、沉積特征

（三）湖泊沉積體系

湖泊沉積體系主要是以淡水湖泊為主，多為陸源碎屑充填的濱?；騼?nèi)陸湖泊。一些大型的內(nèi)陸湖泊或各類斷陷盆地內(nèi)的湖泊，往往形成獨(dú)立的沉積體系。湖泊與其他水體不同之處主要在于它是一種閉合的水盆地，周圍的陸源碎屑物質(zhì)大部分都將搬運(yùn)到盆地中，因此湖泊的碎屑沉積速度比海盆要快，湖水波浪的影響范圍要小。此外，湖泊對(duì)氣候因素的影響反應(yīng)較快，易于使湖水的水溫和成分發(fā)生變化，最終影響湖面的變化。2023/2/474

湖泊沉積體系中，有時(shí)也具有其他沉積體系類似沉積環(huán)境，如湖泊三角洲環(huán)境、湖濱岸環(huán)境等。湖泊沉積速率快，在其演化中，都以逐漸填積淤淺、退縮、填滿而告終。因此，湖泊沉積體系的垂向?qū)有蚨际亲圆ɑ嬉韵碌募?xì)粒沉積開始，向上漸變?yōu)闇\湖、濱岸、三角洲和河流等較粗粒沉積。有湖泊三角洲發(fā)育的地區(qū)，其底積、前積和頂積層層序明顯，無(wú)三角洲沉積的湖泊層序，自下而上依次為深湖沉積、淺湖沉積及濱岸沉積。（三）湖泊沉積體系2023/2/4752、湖泊沉積體系的成煤特征

湖泊沉積體系與成煤作用的形成和發(fā)育具有非常密切的關(guān)系。通常，湖泊沉積體系中湖泊三角洲地帶和濱湖地帶都是成煤的良好場(chǎng)所。我國(guó)中生代大型內(nèi)陸湖盆和中新生代的斷陷型山間盆地，其成煤的條件都反映了上述特征。（三）湖泊沉積體系陡坡邊緣（扇、扇三角洲）大面積淺湖泊沼澤化緩坡邊緣（小型三角洲帶）2023/2/4761、沉積特征

（四）三角洲沉積體系三角洲的概念：一般認(rèn)為由于河流作用沉積在水體（海、湖）中的陸上和水下連續(xù)的沉積體，稱為三角洲。通常是將河流入海的許多分道中，第一個(gè)分支以下的河流沉積地帶，稱為三角洲。三角洲的類型：

以河流作用為主的高建設(shè)性的三角洲，以及以海洋作用為主的高破壞性的三角洲。

按照河流作用的強(qiáng)度及沉積體的幾何形態(tài)，河流作用為主的三角洲又劃分為伸長(zhǎng)的鳥足狀三角洲和朵狀三角洲；

按照海水的波浪和潮汐作用，海洋作用為主的三角洲又分為浪控三角洲和潮控三角洲。

根據(jù)沉積物的沉積速度和構(gòu)造下沉速度的關(guān)系，三角洲還區(qū)分為淺水三角洲與深水三角洲。2023/2/4772、三角洲沉積體系的成煤特征

在各種類型三角洲沉積體系中，以河流作用為主的三角洲體系往往為成煤提供了更有利的條件。在不斷推進(jìn)的三角洲平原及三角洲前緣濱岸地帶，都是泥炭沼澤發(fā)育的良好場(chǎng)所。三角洲朵葉廢棄之后，低平的地勢(shì)也成為良好的成煤場(chǎng)所。（四）三角洲沉積體系2023/2/478

國(guó)外學(xué)者根據(jù)現(xiàn)代及古代成煤三角洲環(huán)境的研究，將河成三角洲平原劃分為上三角洲平原、下三角洲平原及其過渡帶。2023/2/4791）上三角洲平原向河系的上源方向過渡為沖積和洪泛平原。以呈線帶狀伸展的透鏡狀砂體占優(yōu)勢(shì)，砂巖成分較復(fù)雜，粒度向上變細(xì)，有沖蝕界面，具明顯的交錯(cuò)層。因此，本帶顯示了高能量河流作用特征，河道側(cè)向遷移，明顯多形成較寬的砂巖條帶，與其共生的可以有煤層、根土巖、泥巖、粉砂巖等天然堤、岸后沼澤、洪泛盆地等湖泊沉積。（四）三角洲沉積體系2023/2/4802）上三角洲平原地帶，泥炭堆積的范圍不甚廣泛，但環(huán)境較為穩(wěn)定，以淡水環(huán)境為主，因而往往有利于森林泥炭沼澤的形成與發(fā)育，能形成較厚的煤層，煤層在河道間低洼處厚，短距離內(nèi)變薄，沿沉積傾向(即平行河道方向)煤層連續(xù)性好，近河岸由于決口扇沉積而出現(xiàn)煤層分岔及灰分增高現(xiàn)象，多形成低硫煤。此外，分流河道的廢棄，也為泥炭沼澤的擴(kuò)展提供了有利條件。（四）三角洲沉積體系2023/2/4813）下三角洲平原是河道顯著分支、分流間灣發(fā)育的地帶，也是海水及潮汐水影響比較顯著的地帶。下三角洲平原沉積由分流河道砂、分流河口砂壩砂及在側(cè)向上共生的分流間灣沉積構(gòu)成。其中，分流間灣沉積以深灰色至黑色泥巖為主，夾有不規(guī)則的灰?guī)r及菱鐵礦層。決口扇沉積可出現(xiàn)于分流間灣沉積內(nèi)，灣的淤淺也能出現(xiàn)泥炭堆積，下三角洲平原中泥炭堆積多沿河道近堤岸地帶分布，平行河道方向煤層連續(xù)性略好。由于煤層頂板多為海相沉積，因面硫分含量高。（四）三角洲沉積體系2023/2/4824）

在上、下三角洲平原之間的過渡帶，分流間灣沉積物較薄，含有半咸水到海相動(dòng)物化石，生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，與下三角洲平原相比，天然堤沉積較厚，而決口扇沉積發(fā)育程度較差。過渡帶的分流間灣大部分已被沉積物所充填，從而為成煤提供了廣闊的平緩臺(tái)地，成為分布廣、厚度大的泥炭層堆積場(chǎng)所。煤層總體沿沉積走向伸展，由于決口扇及分流河道的沖蝕，也可出現(xiàn)無(wú)煤帶，煤的含硫量趨于中等。（四）三角洲沉積體系2023/2/483

三角洲分流河道因決口而改道，便出現(xiàn)了三角洲朵葉的變化，即由活動(dòng)的建設(shè)性朵葉變?yōu)閺U棄的破壞性朵葉，在廢棄的朵體上，由于壓實(shí)作用，地勢(shì)漸趨低洼，演變?yōu)槟嗵空訚砂l(fā)育的場(chǎng)所。這種條件反復(fù)出現(xiàn)，于是形成了若干含煤沉積旋回。（四）三角洲沉積體系