煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展

1、煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展—理論到方法李增學(xué),陸相成煤作用或水退成煤作用,機(jī)制支撐點(diǎn)1：成煤作用發(fā)生在一個(gè)水進(jìn)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(dòng)碎屑系統(tǒng)廢棄而使盆地范圍內(nèi)大部或全部沼澤化，進(jìn)而泥炭沼澤化。,,機(jī)制支撐點(diǎn)2：盆地沉降不能停止，要在整個(gè)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(xué)進(jìn)展,,一、傳統(tǒng)的煤地質(zhì)學(xué)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

2、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(gè)海退期泥炭聚積作用將持續(xù)進(jìn)行，直到盆地演化的下一階段活動(dòng)碎屑體系（如沖積體系發(fā)育）復(fù)活而使泥炭沼澤發(fā)育中止。,（3）在一個(gè)旋回中，煤層位于旋回的頂部，代表一個(gè)沉積旋回的結(jié)束或盆地演化階段的結(jié)束。,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,二、海侵過(guò)程成煤機(jī)制與模式,Q—單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入沉積場(chǎng)所的碎屑物的數(shù)量；R—接受值，D—散失系數(shù)（沉積基準(zhǔn)面以下不能容納的那個(gè)部分）。,,位于浪基面以上，由

3、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(zhǎng)速率與海面上升速率一致，泥炭就可持續(xù)形成。隨著更進(jìn)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(guò)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?yàn)a湖沉積。,,D和E概括了海退前、海退過(guò)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(dǎo)致煤層

4、分叉。C所示的模式表明了海侵煤層兩個(gè)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(wú)海相頂板的海侵煤層。,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,海侵過(guò)程成煤模式,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,具有海相頂板煤層的煤巖學(xué)實(shí)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(lèi)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(qiáng)（B）、（C）特別顯著。這些變化表明厭氧細(xì)

5、菌的活動(dòng)能力向上增強(qiáng)。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,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)張鵬飛與教授邵龍義（1992）研究中國(guó)南方石炭、二疊系時(shí)在海侵過(guò)程成煤理論的基礎(chǔ)上提出來(lái)幕式成煤作用機(jī)制或理論。,支撐點(diǎn),,支撐點(diǎn)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(diǎn)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(méi)有必然的聯(lián)系。,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,理論要

6、點(diǎn),（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(jī)制。,,（2）在海泛期可能形成一個(gè)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(zhǔn)面)變化引起的，它可以跨越不同的亞環(huán)境、不同的沉積相帶甚至不同的盆地。強(qiáng)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(xué)進(jìn)展,,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,四、海侵事件成煤理論與模

7、式,支撐點(diǎn),,（1）災(zāi)變或突變?cè)谂璧爻练e動(dòng)力機(jī)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(guò)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(shì)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(shí)間間斷所導(dǎo)致：,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,支撐點(diǎn),,①時(shí)間上的連續(xù)性和沉積相序上的不連續(xù)性：經(jīng)常見(jiàn)到海陸相頻繁交替，而其間并無(wú)侵蝕間斷； ②也常見(jiàn)形成深度不同的沉積物直接接觸；

8、③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(wú)明顯相變； ④海侵層在時(shí)間上具有極好的等時(shí)性，既是同性相，又是等時(shí)相，因此可以作為地層對(duì)比的標(biāo)志層。,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,海侵事件成煤模式或理論要點(diǎn),,（1）成煤作用過(guò)程建立在海侵過(guò)程的突發(fā)性和事件性基礎(chǔ)上，即這類(lèi)盆地的海侵具有事件性質(zhì)或?yàn)?zāi)變特點(diǎn)；,（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(kāi)始之初，可能導(dǎo)致在原有暴露的土壤基礎(chǔ)上發(fā)

9、育泥炭沼澤；,（3）泥炭沼澤是在盆地海水退出一個(gè)時(shí)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(gè)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(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，植物茁生蔓延，泥炭沼澤進(jìn)一步發(fā)展，沼澤范圍很大，可以跨相區(qū)分布；,（5）泥炭沼澤時(shí)常受到海水的侵?jǐn)_；,（6）盆地發(fā)生突發(fā)型大規(guī)模海侵，短時(shí)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(xué)進(jìn)展,,含煤地層中的海侵事件沉積標(biāo)志,深水

10、沉積與暴露沉積組合—海侵的突發(fā)性、風(fēng)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(gè)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(fēng)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(shuō)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(shí)期，代表了一種沉積間斷面。,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,,,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,

11、,,煤層頂板為海相灰?guī)r，富含腕足類(lèi)、棘皮、有孔蟲(chóng)、海面骨針、蜓、牙形刺等海相動(dòng)物化石，煤層及上覆的海相層卻是在海平面上升過(guò)程中連續(xù)沉積，并形成了海泛帶沉積。,在測(cè)井響應(yīng)上，煤層呈現(xiàn) “三高”、“三低”、“一擴(kuò)”的特征，“三高”為高中子孔隙度、高聲波時(shí)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(kuò)”為擴(kuò)徑。,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)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(lèi)組合與第一類(lèi)組合

12、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(shuō)，煤層頂板為淺海相薄層泥巖，富含腕足類(lèi)、有孔蟲(chóng)、海面骨針、蜓、牙形刺等海相動(dòng)物化石等化石，縱向上與上伏灰?guī)r為同一沉積相，與其下伏煤層呈連續(xù)沉積。,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)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(dǎo)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(qiáng)調(diào)的是水體的突進(jìn)，帶有“災(zāi)變”現(xiàn)象，是快速倒灌式的，因此其沉積物具有

13、下列特點(diǎn)：,①時(shí)間上的連續(xù)性和沉積相序上的不連續(xù)性。經(jīng)常見(jiàn)到海陸相頻繁交替，而其間并無(wú)侵蝕間斷；也常見(jiàn)形成深度不同的沉積物直接接觸；,②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(wú)明顯相變,③海侵層在時(shí)間上具有極好的等時(shí)性，既是同性相，又是等時(shí)相，因此可以作為地層對(duì)比的標(biāo)志層,④受限陸表海具很好的生油環(huán)境，峽口啟閉引起的事件型海侵海退，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(guó)的一

14、些陸相盆地在內(nèi)，都有多次事件型海侵的紀(jì)錄,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)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(duì)地層研究與對(duì)比上帶來(lái)很大困難，尤其是進(jìn)行層序地層劃分帶來(lái)了很多的爭(zhēng)論，近幾年來(lái)，有關(guān)華北晚古生界層序地層劃分與對(duì)比爭(zhēng)論不休，至今沒(méi)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(gè)問(wèn)題，提出新的地層劃分方案。,①海侵事件沉積具有等時(shí)性，可以進(jìn)行全區(qū)的對(duì)比,山東十灰與16煤的

15、等時(shí)對(duì)比圖,,柳林-陽(yáng)泉間下煤組剖面形態(tài)圖,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,,,大同-陽(yáng)城間下煤組剖面形態(tài)圖,②可以作為層序劃分的重要界面，是識(shí)別海侵體系域的重要標(biāo)志。,③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(shí)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(guò)程沉積

16、相序缺失，兩者之間存在饑餓沉積或無(wú)沉積面，實(shí)際上缺少海水向岸擴(kuò)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(gè)連續(xù)過(guò)程，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)暴露沉積。,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,,煤地質(zhì)學(xué)進(jìn)展,,海侵過(guò)程成煤與海侵事件成煤的異同點(diǎn),,相同點(diǎn),,（1）煤層發(fā)育在海侵時(shí)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(xué)特征類(lèi)似，海侵成煤具