煤矿的矿床时空分布及成矿规律.doc

煤矿的矿床时空分布及成矿规律 一 中国的成煤时代与含煤地层 由于煤是由植物遗体形成的沉积矿床，因此其分布与地史时期植物演化密切相关。早古生代植物演化处于低级阶段，只有水生菌藻类植物，因此只形成高灰分、低热值的“石煤”。泥盆纪开始，植物在陆地繁衍， 才产生具真正意义的腐植煤，中国云南禄劝中泥盆世地层中即夹有薄煤层，但经济价值不高。中国主要成煤时代为石炭纪、二叠纪、侏罗纪、白垩纪和第三纪。 1石炭纪含煤地层分别位于下石炭统及上石炭统。早石炭世含煤地层主要分布于中国南部，以湘中、湘南、粤北、赣西等地发育较好，并在湘中形成一些重要的煤矿区。湘中早石炭世划分为下部岩关阶及上部大塘阶，大塘阶的岩石地层单位有三部分，即下部石子灰岩、上部梓门桥灰岩，及夹在二者之间的测水煤系。该煤系以湘中双峰县测水之畔的研究而得名。测水煤系分为上、下两段，下段为含煤段，一般厚度60～80m，以泥岩和粉砂岩为主，夹菱铁矿结核，常含两层可采煤层，分别称3号煤及5号煤，煤厚一般2m左右。上段不含煤或仅含煤线，一般厚度70～90m，由石英砂岩、粉砂岩，泥岩及泥灰岩组成，底部以一套厚层状石英砂岩或含砾石英砂岩与下段为界。测水组的植物化石由Cardiopteridium spetsbergense-Archaeocalamites scrobiculatus-Rhodeopteridium spp. 组合，即铲羊齿-古芦木-须羊齿植物化石组合为代表，是中国早石炭世晚期的一个植物群落。与其共生的动物化石主要出现在上段地层，有珊瑚Yuanophyllum, Kueichouphyllum, 类Eostaffella, 腕足类Gigantoproductus等，说明其时代相当维宪期。 在湖南的西南方向，云南东部的早石炭世含煤地层称万寿山组，其层位可能略低于测水组，亦产煤层。粤北的芙蓉山组及桂北的寺门组与测水组完全相当，均含可采煤层，但经济价值略逊于湘中。自湖南以东的相当沉积包括江西之梓山组，粤东的忠信组，闽西的林地组以及浙西的叶家塘组，其层位约略高于测水组，且一般不含可采煤层。此外，苏皖南部的同期沉积称高骊山组，但其地层特征与测水组的可比性已很不明显，显示它们虽然同属华南沉积区，却由于江南古陆相隔而具有各自的特色。在华北沉积区，早石炭世的中朝地台仍处于隆升状态，其南缘濒临秦岭海槽，在陆缘区有下石炭统发育，但经过多次的俯冲、对接和碰撞之后，现仅于豫南固始、商城及陕南山阳、凤县有局部残留。固始的杨山组在多层砾岩中夹有多层极不稳定的薄煤层，是活动区含煤沉积的特点。 2 晚石炭世含煤地层主要分布于中国北部，并且和以上的二叠纪含煤地层形成一套连续的、密不可分的含煤沉积，因此常统称为石炭纪二叠纪含煤地层。华北北部石炭纪二叠纪含煤地层以山西太原为代表，自下而上的岩石地层单位为本溪组或铁铝岩组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组。其中太原组和山西组是主要含煤层位。太原组由砂岩、粉砂岩、泥岩和层数不等的灰岩及煤层组成，厚90～100m。愈向北灰岩层数愈少以至缺失，向南则层数逐渐增多。含可采煤4～6层，其中主要可采层2层，位于太原组下部，一般称为8号煤和9号煤。山西组由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，厚50～60m，不含石灰岩，含可采煤4～5层，其中主要可采1层，位于山西组中上部，一般称为2号煤。这一煤层在广大的华北盆地稳定分布，多成为各地最主要的可采层，常被冠以不同名称，如大煤、香煤、2号煤、3号煤等等。华北南部石炭二叠纪含煤地层以河南平顶山为代表，自下而上的岩石地层单位为铁铝岩组、太原组、山西组、下石盒子组、大风口组和石千峰组。此间之大风口组可以与太原的上石盒子组相当，但由于其中含可采煤层而且岩层颜色明显不同而另有组名。和华北北部不同，这里的太原组一般只含局部可采的薄煤层，其主要含煤层位为山西组和大风口组。山西组由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，厚约70m，含可采煤1～3层，主要可采一层，称二1煤，实即全区可以对比之大煤。大风口组由砂岩、粉砂岩、紫斑泥岩和煤层组成，厚500m左右，含局部可采煤5～6层。由河南向东淮南一带的大风口组含可采煤层更多，其中13号煤成为首要主采煤层。 华北北部太原组含多层石灰岩，底部灰岩层中含类Triticites, 属石炭纪；上部灰岩含Pseudoschwagerina, 属二叠纪，因此太原组为一穿时的岩石地层单位。而华北南部太原组底部灰岩即已出现Pseudoschwagerina、Sphaeroschwagerina等典型分子，说明其全属二叠纪，而不包括石炭纪。灰岩层以下虽然也有铁铝岩组，但它并不是莫斯科期Moscovian，而是阿赛尔期Asselian的。这就是岩石地层单位穿时的普遍性，也是地层和含煤层位自北向南逐渐抬高的基础。从石炭纪晚期至二叠纪正是华夏植物群发育繁盛之期，太原组内产早期华夏植物群；山西组产中期华夏植物群之A期，即前期；上石盒子组及大风口组产晚期华夏植物群之A、B期，即前、中期。值得指出的是华北北部与南部在植物群内容上存在一定差别，尤其在晚期华夏植物发育时期差别更趋明显，华北南部具有更多华南的色彩。 3 中国南方在二叠纪形成主要含煤地层。与中国北方比较，华南地区相对活动，又可区分为西部相对稳定扬子地台和东部相对活动东南加里东褶皱带的两部分，因此其内部存在基底分异、古地形分异及沉积相分异，使二叠纪含煤地层呈现多时期、多特征的面貌。 整个二叠纪华南均有含煤沉积发育。早二叠世晚期含煤地层称梁山组，又称栖霞底部煤系，它是栖霞阶相当空谷阶早期在局部范围发育的一个岩段，分布于扬子区的大部以及东南区毗邻扬子区相对隆起的部位。梁山组由细砂岩、粉砂岩、铝土质泥岩等组成，夹1～3层碳质泥岩或薄煤层，煤厚很不稳定。地层厚度一般为10～30m，薄者仅数米，厚者可超过200m。本组地层常超覆于各老地层之上，呈假整合或不整合接触。所含植物化石为三角织羊齿-多脉带羊齿组合，大致可以和华北之山西组相当，属中期华夏植物群A期，时代为早二叠世晚期或萨克马尔阶。 华南中、晚二叠世含煤地层是中国南方最重要含煤层位，但它的变化很大，不能像华北一样可以用1～2个剖面便可以代表。总括地看，它们在空间上是递进的、渐变的，同时穿插复杂的岩相变化；在时间上是连续的，但又有所迁移。在岩石地层意义上，它们是夹在下部茅口期海相层位灰岩、硅质岩和上部长兴期海相层位灰岩、硅质岩之间的一套碎屑岩含煤沉积，一部分是海陆交互相的，一部分是陆相的；在年代地层意义上，它们则贯穿了茅口阶卡赞阶、龙潭阶及长兴阶。我们可以大体地按东、中、西的地域并兼及不同时序，分别由3个剖面为代表来描述其地层特征。 东部以闽西南的龙岩、永定为代表，含煤地层称童子岩组，岩性可分为三段，下段为细砂岩、粉砂岩及煤层，厚240m，含可采煤层6层；中段为海相段，由粉砂岩及黑色泥岩组成，厚130m，不含煤；上段由砂岩、粉砂岩及煤层组成，厚400m，含可采煤层6层。本组动植物化石均极丰富，而且上、下段中也含海相动物化石，由于其中菊石Shouchangoceras, Altudoceras, Polydiexodina 以及植物Taeniopteris multioruis等，因此时代属中二叠世晚期即茅口期，相当卡赞阶。和闽西南同期的含煤沉积除福建各地外还可以包括粤东、粤中、浙西和赣东，在东南沿海形成一个沉积区，只是向东陆相成分增多。在含煤性方面也以闽西南为优，其他则均较差。 中部以赣中的乐平、丰城为代表，称龙潭组。在自浙北至赣西的多数范围内，按岩石地层特征可分为4段下部官山段，由砂岩、粉砂岩、泥岩以及碳质泥岩和薄煤层组成，亦称A煤组，其上部为中粗粒长石石英砂岩。中部老山段是主要含煤段，下部以页状泥岩为主，夹粉砂岩，含主要煤层，层数少但有一层稳定可采，称B煤组；其中部和上部为海相碎屑岩，中部以富含菊石化石为特征，上部以富含小个体腕足类化石为特征。龙潭组的中上段为狮子山段，是一个以细砂岩为主的岩段；龙潭组上段称王潘里段，是又一个含煤段，以细砂岩、粉砂岩为主，含煤层数多但煤层薄，称C煤组。龙潭组的正常厚度约为400m左右。赣中的地层剖面虽可代表华南中部的一般面貌，但各地的差别仍十分明显，无论是地层厚度、岩性还是岩相、含煤性等等，甚至包括下伏及上覆地层岩性特征均有显著不同。研究和解释这些差别是华南含煤地层工作者关注的焦点。在多数情况下，老山段B组煤的沉积代表了本区一个基盘相对稳定阶段，其上的海相层也具有开阔的陆表海沉积面貌，有条件成为区域地层对比的标尺。差别的实质主要反映在老山段以下和以上两个方面，以下官山段及相应沉积由于底盘凹凸不平的地形反差，而导致地层厚度的巨大差异；以上狮子山段、王潘里段及相应沉积则因稳定期后的相对活动，而导致地层缺失或岩相变化。龙潭组含丰富的动植物化石，从、菊石、珊瑚和腕足类等内容均指示其时代为晚二叠世早期，因此已以“龙潭阶”命名为中国二叠纪的一个阶名。至于在苏南、湘南等地曾在龙潭组下部发现属于中二叠世晚期的生物分子，又可以说明作为岩石地层单位的龙潭组在一些地区是穿时的，它同样是由于底盘的地形反差所引起，并导致沉积初始时间有早迟之别。 西部以黔西的六盘水地区为代表，这是华南最重要的含煤区。这里的龙潭组可以分为三段，下段以粉砂岩、泥岩为主，其中细砂岩由玄武岩岩屑和凝灰岩岩屑组成，并有生物灰岩夹层，含煤多层，但厚度不大。中段以砂岩、粉砂岩为主，是主要含煤段，含煤几十层，包括1～2层厚煤层，在泥岩及泥灰岩夹层中含小个体海相动物化石。上段由砂岩、粉砂岩和泥岩组成，夹薄层灰岩及黑色泥岩，含煤几十层，薄及中厚煤层均有，一般较稳定。黔西龙潭组下伏地层为峨眉山玄武岩，上覆地层为飞仙关组。上段地层所含化石包括菊石Pseudotirolites, 类 Palaeofusulina等，因此认为属长兴阶，也有人将此段地层另立组名，实际上仍属岩石地层单位龙潭组的穿时现象。由六盘水向西，沿盐津、宣威、个旧一线西侧，二叠纪含煤地层称宣威组，为陆相含煤地层，由砂岩、粉砂岩、泥岩组成，夹菱铁矿，局部发育有砾岩及砂砾岩，厚度变化大，由10m至300m，一般100m，东厚西薄，含煤1～数十层不等。由黔中向东，在黔东、川东南、鄂西北一带，晚二叠世地层称吴家坪组， 以灰岩为主， 仅在底部有10m左右的砂泥岩段，含不稳定薄煤层。桂中、桂西晚二叠世地层称合山组， 也是以灰岩及硅质岩为主， 底部含煤，与前者不同的是上部还增加一个含煤组， 均为薄煤层。 4 中国三叠纪含煤地层主要分布在三个地区，即西南区、东南区和西北区。西北区在鄂尔多斯盆地、库车盆地等处均有分布并含可采煤层，但由于这一地区侏罗纪煤炭资源十分丰富，因此三叠纪部分相对便不甚重要。与此相反，另两区由于煤炭资源相对贫乏，三叠纪煤炭资源虽不及二叠纪丰富，但在一些地点仍不失为重要的开发对象。因此以下将着重介绍西南区及东南区的含煤地层。 西南区的三叠纪含煤地层需要由两个剖面作为代表。四川盆地中这一含煤地层分布面积最广，主要含煤层位称须家河组，可分为6个岩性段，1、3、5段为砂岩段，2、4、6段为含煤段，共厚500～600m。含煤段为粉砂岩、泥岩、碳质泥岩及煤层，含煤10余层，可采煤2～3层。在四川盆地西北部，须家河组之下还有一个含煤组，称小塘子组，厚150m，由黄灰色砂岩、粉砂岩组成，下部含煤，含煤数十层，可采总厚可达30～50m。多数情况下小塘子组缺失，须家河组超覆于中三叠统雷口坡组之上。须家河组及小塘子组所含植物化石为叉羽叶-大网羽叶组合，并产诺利期双壳类，时代为晚三叠世中期。此外在川西的渡口、盐边，以及滇北的永仁一带，含煤地层厚度大，含煤层数多，是最重要的三叠纪含煤区。此间主要含煤层位称大荞地组，由砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成，具明显的韵律交替，煤层于中部富集。地层总厚在渡口一带可达2 260m，含煤近百层，可采37层，总厚30余m。所产化石除植物外还有少量双壳类及鱼龙牙，层位可能较须家河组略低，时代为卡尼至诺利期，上覆地层宝鼎组亦有煤层，但含煤性差，有时可对大荞地组形成超覆。 东南区三叠纪含煤地层以江西萍乡为代表，称安源组。可以分为三个岩性段，下段称紫家冲段，为主要含煤段，底部砾岩或砂砾岩，向上以砂岩、粉砂岩为主，一般含煤7～8层；中段称三家冲段，以黑色泥岩为主，夹粉砂岩，富含海相瓣腮类化石；上段称三丘田段，以石英砂岩及粉砂岩为主，夹数层砂砾岩，含局部可采煤1～4层。安源组总厚约700m，植物化石仍以中华叉羽叶及粗脉大网羽叶为主，瓣腮类化石丰富，以类贝荚蛤、江西蛤、偏顶蛤为代表，为诺利至瑞替期。安源组下伏地层各地均不一致，代表印支运动的不整合面，上覆地层一般为中粗粒长石石英砂岩，江西称门口山组，属早侏罗世里阿斯期。广东的晚三叠世含煤地层和萍乡相似，称艮口组，自下而上可分为红卫坑段、小水段和头木冲段；湘南的相当地层自下而上为出炭垅段和杨梅垅段；闽西南则分别为大坑段和文宾山段。晚三叠世至早侏罗世可能有两次区域性地层超覆，第一次在三丘田段或焦坑段前，造成赣东及闽北等地缺少紫家冲段或大坑段；第二次在三叠纪侏罗纪间，湘东等地可见门口山组超覆在古生代地层之上。 5 侏罗纪是中国最主要的成煤时代，其资源量占全国50以上，且以早、中侏罗世为主，在地域上则主要集中于西北，包括陕甘宁盆地和新疆的四个大型煤盆地 。 新疆的早中侏罗世含煤地层可以准噶尔盆地作为代表，称水西沟群，自下而上分为三个组；下部八道湾组，底部为砾岩及砂砾岩，向上为砂、泥岩及煤层，以盆地南缘发育最好，地层厚800m以上，含煤8～55层，煤层总厚在50m以上。向东至吐哈盆地，以北缘含煤最好；可采煤层14层，总厚3～43m。向南至伊宁盆地，也以北缘为优，含煤2～9层，煤层4～63m。中部三工河组，为一套细碎屑沉积，一般不含煤，盆地南缘的地层厚度为500～700m。上部西山窑组，是另一个含煤组，由中粗粒砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成，总得看岩性比八道湾组细且较稳定，地层厚可达800m，准噶尔盆地含煤4～58层，总厚20～130m；吐哈盆地含煤3～13层，总厚17～100余m；伊宁盆地含煤3～9层，总厚10～47m。水西沟群各组均含丰富的植物化石及淡水瓣腮类化石，其中植物为锥叶蕨-拟刺葵组合，不同之处在于西山窑组Caniopteris的种群更为发育和繁盛；瓣腮类为珠蚌-费尔干蚌组合；至西山窑组又出现了Pseudocerdinia属分子。因此水西沟群应属早、中侏罗世，一般认为，其中八道湾组为早侏罗世，西山窑组为中侏罗世，介于二者之间的三工河组为早、中侏罗世，这一具体含煤层位和新疆以东诸地区均略有不同。 鄂尔多斯盆地的早、中侏罗世含煤地层可分为上、下两部分，下部为富县组，分布范围局限于盆地东部及东北部，仅含薄煤层。上部为延安组，是主要含煤层位，底部以灰白色砂岩为主，向上为具韵律结构的碎屑含煤沉积，煤层在剖面中均匀分布。盆地内各地含煤性差别很大，岩组定名地点延安、富县一带的延安组并不含煤；盆地北部榆林、神木、东胜一带含可采煤6～7层，总厚20m以上；盆地西部和西南部是另一个富煤区段，分属陕、甘、宁省，煤层总厚亦可近20m。一般认为富县组属早侏罗世。延安组所含植物化石为锥叶蕨-拟刺葵组合，银杏类数量很多，锥叶蕨中以Caniopteris hymenophylloides为代表。瓣腮类为珠蚌-费尔干蚌组合，上部且含假铰蚌。时代以中侏罗世为主，也不排斥下部包括早侏罗世晚期的可能。延安组常超覆于晚三叠世延长统之上，以上则为中侏罗世的直罗组所覆。 除西北区外，北京的侏罗纪含煤地层也很著名，称为门头沟煤系或门头沟群，厚700～1 000m，自下而上包括杏石口组、南大岭组、窑坡组和龙门组，其中南大岭组为火山岩系，窑坡组为主要 翰阕椤Ｒて伦橐话愫00m左右，含可采煤4～9层，总厚可达10m。所含植物化石仍为锥叶蕨-拟刺葵组合，下部所含瓣腮类包括侏罗纪早期的分子，时代仍为早、中侏罗世。 6 白垩纪含煤地层主要指下白垩统，分布范围集中于中国东北部，包括东北三省和内蒙古东部。由于含煤地层发育于各个小型盆地群当中，因此各地差别较多，可以由三个比较重要的剖面代表一般情况。 大兴安岭、海拉尔盆地群的含煤地层称扎赉诺尔群，包括下部大磨拐组及上部伊敏组。大磨拐组可分为下段粗碎屑岩，中段砂泥岩和煤层，上段厚层泥岩、砂岩夹砂砾岩，在伊敏煤田含13～17个含煤组，煤层总厚达123m。伊敏组由细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，主要在下段含煤，可采者4～6层组，总厚105m。扎赉诺尔群与二连一带的巴彦花群以及哲里木盟一带的霍林河群可以相当。 辽西的下白垩统包括下部沙海组及上部阜新组。沙海组可分为三段，下段为砂砾岩及砾岩；中段为含煤段，由泥岩、砂岩及煤层组成；上段为泥岩。含煤段共含七个煤层组，一般3～4层可采。阜新组由砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，含六个煤层组，总厚可为10～80m。除阜新盆地外，铁法、元宝山、平庄等盆地阜新组含煤性也很好。辽西和冀北一带发育一个特殊的生物群落，即著名的热河生物群，其早期属晚侏罗世，代表一个火山活动期；晚期属早白垩世，是一个成煤期。早白垩世含煤地层中的植物化石为鲁福德蕨-类金粉蕨组合Ruffoudia-Onychiopsis,动物化石则以东方叶肢介Eosestheria及拟蜉蝣Ephemeropsis为代表，鱼类中的Kunrulania已较狼鳍鱼进化。这一生物群面貌完全可以和扎赉诺尔群、霍林河群及巴彦花群对比，时代为早白垩世早期或尼欧克姆世。 位于黑龙江东部的含煤地层称鸡西群，自下而上包括滴道组、城子河组和穆棱组。其中滴道组包括火山岩系，属晚侏罗世；城子河组和穆棱组为含煤岩系，属早白垩世。城子河组厚600～1 400m，底部为砾岩，中部为碎屑岩和煤层，上部以细碎屑岩为主，夹凝灰岩。一般含可采煤层20余层，单层厚一般1～2m。穆棱组厚300～1 000m，以细砂岩、粉砂岩为主，夹多层凝灰岩，含可采煤层1～9层，总厚3～8m。城子河组穆棱组所含植物化石与前述各区完全一致，属早白垩世早期。在三江、穆棱地区一系列煤盆地以东，于虎林、密山、宝清一带发育了海陆交互相的含煤地层，称龙爪沟群，下部因含北极菊石及海相瓣腮类而属侏罗纪，上部称珠山组，所含化石包括海相及淡水瓣腮类以及植物、孢粉等，时代为早白垩世，当前认为珠山组可与城子河组及穆棱组相当。 7 中国重要的第三纪含煤盆地主要分布于两个地区，又分属于不同时期。即东北区早第三纪含煤地层及云南区晚第三纪含煤地层。东北、华北区早第三纪含煤盆地共有40余个，最著名的当属辽宁抚顺盆地，含煤地层称抚顺群，厚880～1 050m，自下而上分为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组、西露天组和耿家街组。下部老虎台组、栗子沟组以玄武岩、凝灰岩为主，夹砂砾岩、泥岩及不稳定煤层；中部古城子组、计军屯组为含主要煤层及厚层油页岩层位；上部西露天组、耿家街组夹泥灰岩，不含煤。抚顺群主煤层可厚达120m，油页岩为50～190m，系巨厚矿层。据植物及孢粉化石，下部属古新世，中部及上部属始新世。此外，梅河盆地的梅河组、沈北盆地的杨连屯组均可与之相当。 云南晚第三纪含煤地层分布在上百个小型盆地中，又以滇东更为重要。属于中新统的为小龙潭组，厚500～720m，自下而上为粘土岩段、薄煤段、主煤段、泥灰岩段。煤层巨厚但结构复杂，主煤段厚4.4～223m，平均139m，含夹矸37～163层。从脊椎动物、植物及孢粉化石分析，小龙潭组当属中新世晚期。另外，属于上新世的含煤地层为昭通组，厚350～500m，自下而上分为三段，下段砾岩，中段松散粘土夹砂砾石，上段为煤层夹粘土，共含可采煤层三层，总厚一般40～100m，最厚194m。据哺乳动物及孢粉化石研究，昭通组时代主要为上新世晚期，顶部也可能包括一部分更新世在内。 二 早石炭世聚煤特征 华南陆壳是加里东期形成的，由于基底固结程度的不同，因而出现以扬子地台为基底的西南部相对稳定和以加里东褶皱带为基底的东南部相对活动的差别。这一差异一直控制着晚古生代各个时期的聚煤特征。 加里东运动使东南地区褶起，但在广西南部仍残留着钦州海槽，早石炭世海水沿海槽在云开古陆西侧入侵，形成华南陆表海图2.2.3。其海域在广西、黔南、滇东南一带。沿此陆表海的外缘，即滇东、桂北、粤北、湘中一带，成为滨海平原，发育了海陆交替相含煤沉积，并有利于煤层的形成，包括万寿山组、寺门组和测水组都是在这一环境下形成的。 图 2.2.3南方早石炭世聚煤期古地理略图 1.浅海碳酸盐型； 2.海陆交替型； 3.陆缘碎屑岩型； 4.隆起区及边界 测水组下段是在石子组之后海退的基础上发育而成的，由（氵舄）湖海湾逐渐过渡为湖泊沼泽，并造成煤层之沉积；至测水组上段，又演变为滨海及浅海环境，并逐渐到梓门桥组之海进。同时，在这个大的环境演化背景之下，由于北东东向的江南隆起向西折转成北北东向的雪峰隆起，在转弯的内侧更有利于植物生长及滨海平原形成，因此湘中涟源、冷水江、新化一带成为早石炭世最主要的煤矿区，其经济价值在湘中甚至已超过华南最主要的含煤沉积龙潭组。但煤种全为无烟煤，且一般含硫较高，对其开发意义不无影响。 图2.2.4华北太原组等厚线及含煤性略图 1.聚煤盆地边界; 2.太原组等厚线; 3. 煤层总厚20m; 4.煤层总厚20-10; 5. 煤层总厚20m; 4. 煤层总厚20-10m; 5. 煤层总厚10-5m; 6煤层总厚5m 三 石炭纪、二叠纪聚煤特征 连续发育的石炭纪、二叠纪含煤沉积分布于广大的华北地区，包括京、津、冀、晋、鲁、豫的全部，陕、甘、宁、辽、吉、蒙、苏、皖的一部分或大部分，地跨14个省区、市，其预测资源量占全国总量的22，已发现资源量占全国的38，而国有煤矿产量占全国60以上，可见它是中国当前煤炭工业开发及勘探程度最高的部位。 华北石炭纪、二叠纪含煤盆地以下简称华北盆地是发育在华北板块或华北地台上的一个超大型板内盆地，面积约120万km2，盆内不仅石炭纪、二叠纪含煤地层是连续和密不可分的，而且盆体完整、范围广布、各地均可顺利对比。华北自中奥陶世后曾整体上隆，其间约140Ma缺少沉积，至晚石炭世早期即巴什基尔期受古郯庐带活动影响而恢复沉积，石炭纪海水主要来自东北方向，后因板缘活动导致板内作翘板运动，至二叠纪海水改由东南方向入侵，这一变化便控制了盆内的聚煤特征。简言之，太原组的可采煤层分布于盆地北部和中部，大体在现今北纬35以北范围；山西组煤层遍及全盆地；石盒子组大风口组煤层分布于盆地南部，大体在北纬35以南范围。 太原组厚煤层形成于海侵方向转变的阶段，主要分布在盆地的北带图2.2.4。山西组煤层形成时，由于盆地发育至稳定期或成熟期，因此遍及全区而且层位稳定，厚度也相对均匀图2.2.5。石盒子组沉积时，盆地北带及中带已全为内陆环境图2.2.6，南带由于海绿石、海豆芽、海绵骨针的存在而证明仍保持滨海环境，因而有可采煤层之生成。直到晚二叠世晚期即石千峰期，聚煤作用于华北盆地内方告全面终止。 图 2.2.6华北南带石盒子组等厚线及含煤性略图 1.边界； 2.石盒子组等厚线； 3.煤层总厚＞30m； 4.煤层总厚30～10m； 5.煤层总厚＜10m 图2.2.7 华南中、晚二叠世含煤性略图 1.煤层累计厚度10-20; 2.煤层累计厚度5-10; 3.煤层累计厚度1-5; 4.煤层累计厚度1; 5.隆起区 四 二叠纪聚煤特征 此处之二叠系系专指华南而言，包括早、中、晚二叠世均有聚煤作用发生，其中早二叠世比较次要，含煤地层称梁山组，主要分布于扬子地台和东南加里东褶皱带结合的部位，和一系列古隆起的存在有关，尤其与江南古陆及折转相连的雪峰古陆相关。和测水组之分布相反，梁山组分布于这一折转隆起带的外侧部分。此外，梁山组成煤活动时间短，煤系地层厚仅数米至数十米；煤层也薄，经济价值不大。 华南最主要的成煤期发生在中、晚二叠世，从东部的童子岩组及其相应沉积向中部和西部逐渐迁移并伴随着层位抬升而成为龙潭组及其相应沉积图2.2.7。这一时期海侵的主要通道仍在钦州海槽，在主通道以北地区形成以浅海相沉积为主的吴家坪区。在浅海区的东、西两侧发育了两部分滨海平原区，其中西部由于基底稳定，相带宽阔，又由于滇东、黔西、川南一带在中、晚二叠世之间所形成的玄武岩台地，因此最有利于煤层的生成。著名的六盘水矿区即处于这一区域的最优部位。东部滨海平原由于基底相对活动，一系列古隆起间列，相带狭窄，因此成煤条件较差，相对最优的聚煤部位在湘南、湘东及江西萍乐拗陷一带，其背景条件仍与地势的相对开阔，以及下部沉积补偿充分和上部地层发育完好等诸多因素之综合相关。 五 晚三叠世聚煤特征 三叠纪聚煤在时间上专指晚三叠世，包括卡尼期、诺利期和瑞替期；在空间上主要指华南区。华南区晚三叠世含煤沉积发生在印支运动之后，在原有基底差别的基础上，东、西差异又有所发展，西部属特提期生物地理区，以含海燕蛤、缅甸蛤及云南蛤为特征；东部属环太平洋生物地理区，以含类贝荚蛤、江西蛤为特征。中间被早、中三叠世形成的湘黔鄂高地所分隔。 西部为在一部分扬子地台基础上发育的大型拗陷盆地，称川滇盆地或四川盆地，含煤沉积为小塘子组及须家河组。由于受西北侧龙门山印支褶皱的影响，含煤地层西厚东薄，聚煤作用自西向东迁移，海相层位自西向东减少，小塘子组及须家河组下段可采煤层分布于盆地西北部，至须家河组上段可采煤层主要分布于川东一带，同时在须家河晚期由于龙门山的完全褶起，川滇盆地也演化为内陆沉积盆地。在川滇盆地西南一隅，受南北向断裂控制，还发育了一个在拗陷背景下的断陷盆地，称楚雄盆地，其北部和西部晚三叠世地层沉积很厚，海相层发育，北部即为著名的渡口宝鼎地区，煤层多而厚，是最重要的三叠纪含煤区。 东部为湘赣粤盆地，实际为一盲肠状海湾，海水自广州、汕头间方向入侵，被赣南粤东高地所阻，分为东西两支，向北延伸，东支伸向漳平、建瓯一带，漳平大坑由于发育有相当紫家冲段的沉积，含有中厚煤层，至闽北为焦坑组所超覆，含煤性略差。西支经粤北、湘南、湘东折为北东向，大体沿晚古生代之萍乐拗陷东延至婺源一带，海相层自南向北，自西向东逐渐减少，凡有相当紫家冲段沉积者均含煤较好，相反，被三丘田段超覆者则含煤性差，还有一些地区更为里阿斯期的门口山组所超覆。在这两支盲肠状海湾之间，浙西、赣东一带还有一些小型山间盆地，亦含煤层。 六 早、中侏罗世聚煤特征 中国早、中侏罗世含煤沉积分布于北方，以西北为主，华北次之。这一时期形成的煤炭资源为各成煤期之冠，预测资源量占全国总量65，已发现资源量占全国总量40，由于资源主体分布在西北地区，当前开发强度很低，具有巨大的资源潜力。在所有早、中侏罗世聚煤盆地中，新疆4个大型盆地准噶尔、吐哈、伊宁、塔里木和鄂尔多斯盆地等5处煤炭资源埋藏量即占总量的80，因此具备很强的代表性。 图 2.2.8鄂尔多斯盆地延安组沉积期古地理示意图 1.湖泊相区； 2.滨湖沼泽相区； 3.河流沼泽相区； 4.河道相区； 5.推测河流流向； 6.推测盆地边界；7.露头及剥蚀边界线； 8.推测剥蚀和沉积边界 侏罗纪以后，中国大陆壳的海相沉积除极个别地点外已经很少，全面进入陆相盆地沉积阶段，陆相含煤盆地为其中的一种类型。与古生代近海型煤田不同，一般不具备大区域发育及可以对比的特点，不同的含煤盆地各具特色，因此需分别讨论其聚煤特征。择其中面积最大、含煤最富的鄂尔多斯及准噶尔两个煤盆地分述于下。 鄂尔多斯盆地是晚古生代华北盆地的一部分，印支运动后华北盆地内部产生分异，东部抬升，吕梁山以西继续沉降，相继发育了晚三叠世延长组，早、中侏罗世富县组、延安组和直罗组，其中延安组是鄂尔多斯侏罗纪煤盆地的主要含煤地层。延安组地层遍及整个盆地，分布面积达20余万km2，但煤层沉积却各处不一，明显受盆内岩相古地理控制图2.2.8。盆地东部延安、富县、靖边一带位于湖盆中心，水体较深，仅发育了煤线，因此被称为无煤区。围绕湖盆中心，在盆地北部、西部和南部为滨湖区与河沼区，均发育了可采煤层。北部榆林、神木至内蒙古准噶尔、东胜一带煤层可多达20余层。西部灵武、定边、庆阳、环县等地延安组有8个煤组，均含可采煤层，但一般由西向东逐渐变差。南部在黄陵、宜君、彬县、以至甘肃华亭一带煤层发育也很好，有的单层厚度很大。 准噶尔盆地基底的主体部分或直接部分是海西褶皱带。未出露的深部可能存在前震旦纪的地块，属西伯利亚板块南侧板缘区的中间地块。石炭纪晚期洋壳消减后，自中二叠世即开始发育内陆盆地型沉积。含煤沉积始于早侏罗世并延续至中侏罗世，含煤地层为水西沟群，分布面积约13万km2。准噶尔盆地是一个受南侧褶皱山系控制或影响的大型拗陷型盆地，拗陷呈不对称形，南深北浅，北部且有冲积扇发育图2.2.9。从八道湾组到三工河组再到西山窑组，盆地经历了浅深浅三个发育期，三工河期以湖相沉积为主，不含可采煤层，另两期为主要成煤期。在空间上则表现为周边浅、中心深、湖盆中心位于玛纳斯一带，成煤最好的部位在盆地南缘，西起乌苏，东到吉木萨尔，东西长500km。南缘含可采煤30～60层，可采煤总厚70～240m，埋藏量十分丰富。盆地西北缘及东北缘也是成煤较好部位，可采煤15～30层，可采煤总厚30～40m。 图 2.2.9准噶尔盆地侏罗系等厚线图 1.沉积等厚线； 2.盆地边界 七 早白垩世聚煤特征 中国早白垩世的聚煤作用主要集中于东北三省和内蒙古东部，都以孤立盆地的形式出现，一系列在构造、沉积和聚煤特征上相似的盆地组成盆地群。从成因上区分，大部分盆地是断陷型的，少部分是拗陷型的。从煤层聚积时期看是属于早白垩世的，但从盆地演化过程看则始于晚侏罗世。盆地分布与晚侏罗世火山活动关系密切，在火山喷发强烈地区盆地规模大、含煤性好，反之则差。断陷盆地沉积充填序列呈五段式，即底部粗碎屑岩段、下含煤段、湖相段、上含煤段、顶部粗碎屑岩段。盆地群的特征自西向东有所不同，可依近南北向的大兴安岭和伊兰-伊通断裂带为界，将其分为各具特点的西、中、东三带，再加上拗陷型盆地，一起可区分为四种情况。 1.西带 是早白垩世最大的聚煤盆地群，主要分布于内蒙古范围内，广布于内蒙古的东部和中部，又可以分为北侧的海拉尔盆地群和南侧的二连盆地群。 海拉尔盆地群包括大小盆地30个，含煤地层为扎赉诺尔群，下含煤段含煤5～20层；总厚10～90m； 上含煤组含煤3～4层，总厚10～80m，其中主煤层一般厚10～50m。东南方向部分发育上、下两个含煤组，向西北方向多数仅有下煤组。主要煤盆地包括扎赉诺尔、伊敏、大雁等。 二连盆地群包括大小盆地118个，含煤地层为巴彦花群，下含煤段含可采煤8～13层，可采煤总厚45～80m；上含煤段含可采煤6～9层，可采煤总厚120m，其中6号煤层最大厚度可达114m。其中下含煤段主要分布于东部，上含煤段分布广泛。有代表性的煤盆地包括霍林河、巴彦花、胜利、巴音宝力格等。 2.中带 位于大兴安岭和伊兰-伊通断裂带之间，北界为小兴安岭。包括北侧的松辽盆地群及南侧的赤峰、铁法盆地群。 松辽盆地群可包括31个煤盆地，含煤地层为沙海组及阜新组。下含煤段含可采煤1～5层，总厚0.7～8m；上含煤段含可采煤3～5层，总厚0.7～6m。松辽盆地群东部发育上、下两个含煤组，下组含煤性好，上组火山活动多，煤层不稳定；西部一般仅有上含煤段，含煤性差。 赤峰、铁法盆地群位于华北地台与兴蒙褶皱带的结合部位，但不同的基底没有造成盆地特征的明显差异。包括10余个煤盆地，含煤地层为沙海组及阜新组，下含煤组含可采煤1～3层，厚0.7～3m；上含煤组含可采煤3～5层，厚0.8～10m。著名的煤盆地包括阜新、铁法、元宝山、平庄等。 3.东带 这一地带煤盆地数量少、规模小，可称为吉东-辽东盆地群，包括近10个煤盆地，含煤性均差。其中辽源平岗盆地含局部可采煤6～7层，厚0～4m；蛟河盆地含局部可采煤2～5层，厚0～8m。 4.拗陷型聚煤盆地 在数以百计的断陷型聚煤盆地以东，还发育了一个拗陷型盆地，即位于黑龙江东端的三江-穆棱盆地。这一拗陷盆地位于前震旦纪的佳木斯地块以东，是在完达山海西期褶皱及那丹哈达燕山早期褶皱的基底上形成的，于晚侏罗世接受自锡霍特方向的海侵，当海水又向北东方向退出后，在早白垩世自西向东依次发育了河流、湖泊、三角洲及浅海环境，造成煤的聚积。含煤地层为城子河组和穆棱组，城子河组在南部鸡西一带含可采煤7～20层，总厚28m；中部勃利一带含可采煤3～11层，总厚10m；北部绥滨一带可采煤8～16层，总厚39m。在盆地东部即临近海域部分，相当城子河组的地层称珠山组，下部包括海相层，亦产煤层。穆棱组中部含煤，鸡西可采煤1～8层，总厚12m；勃利可采煤1～3层，总厚6m；绥滨可采煤1层。成煤期之后的构造活动使鸡西、双鸭山、鹤岗、七台河等成为各自独立的煤矿区，是东北主要的炼焦煤产地。 八 第三纪聚煤特征 中国第三纪沉积是盆地式为特征。从沉积特点区分，有陆相盆地、近海盆地和海域短暂沟通的海泛盆地等，其中以陆相盆地为主；从构造特点区分，有拗陷盆地、断陷盆地、山间盆地等；从含矿特点区分，有含油盆地、含煤盆地、红色盆地等。这里专提含煤盆地。其中早第三纪和晚第三纪均有聚煤作用发生。 1 中国早第三纪古气候由古燕山和古南岭为界，划分为三个气候带，即南、北的潮湿带及介于当中的宽阔的干旱带。含煤盆地主要分布在南、北二带之中。 北带以东北为代表。郯庐断裂向北跨渤海湾进入东北境内后分为两支，即东支的抚顺密山断裂和西支的伊通-伊兰断裂，早第三纪时这两条深大断裂形成两条地堑系，并于其中发育了断陷型的含煤盆地。前者包括抚顺、梅河、敦化、虎林等盆地，后者包括伊通、舒兰、五常等盆地。二者的差异主要表现为前者有以玄武岩为代表的火山活动，而后者无此活动。抚顺的含煤地层称抚顺群，包括四个含煤层位，以中部古城子组含煤为主，沿走向自西向东变薄，即西部130m，中部74～40m，东部45～15m，至东端减为8m。巨厚煤层的生成可能是在重力作用背景下原地与微异地混合堆积的结果。梅河盆地的下第三系称梅河组，分为三段，下煤段含煤1～3层，局部可采；中煤段为主要含煤段，含煤3～5层，主采2层，一般3～10m，最大40～50m；上煤段在盆缘为砂砾岩，盆中心为泥岩，结合部发育局部可采煤层。舒兰盆地位于西支地堑系，古新世成盆、始新世成煤，称舒兰组，含可采煤8～12层，可采总厚10～20m。此外位于胶东半岛的黄县盆地可能也与郯庐断裂活动有关，始新世至渐新世的含煤地层称黄县组，厚800～1 600m，中段含煤，煤层和油页岩互层，可采煤1～4层，最大可采总厚17m，自东向西厚度增大。 南带以广西为代表，包括百色、南宁、永乐、那龙等盆地，含煤性以百色盆地最重要。百色盆地位于右江断裂西南侧，为受北东侧断裂控制的半地堑式盆地。北侧沉降幅度大，不利于煤层发育，南侧下沉平稳，有利于煤层的生成和保存。含煤地层称那读组，属始新世，其中那读下段及新洲段为主要含煤层位，共含煤80余层，总厚50m，可以对比的煤层为11个煤组、28层煤。 2 中国晚第三纪的古地形与古气候已接近现代，西部为干旱带，东部为潮湿带，东部由北而南又可分