[科普中国]-构造聚煤盆地

构造聚煤盆地又称聚煤凹陷。因地壳构造运动而产生的聚煤盆地。在聚煤时期内盆地基底往往是边沉降边接受沉积,所形成的含煤岩系厚度大,可达数百米乃至数千米,含煤性好,具有重要工业价值。根据古构造特征,构造聚煤盆地又可分为凹陷型聚煤盆地、断陷型聚煤盆地和断坳型聚煤盆地。

基本概念聚煤盆地是地史期聚煤作用广泛发育的沉积盆地。从地貌形态来看,通常是盆形积水洼地,适于沼泽植物的繁殖、堆积,并形成泥炭层,最后被沉积物覆盖、转化为煤层。煤盆地是一种特殊的构造形迹,出现于区域构造格架的一定部位和地壳构造演化的一定阶段盆地的形成、演化具有特定的地球动力学背景,盆地的几何形态、沉积环境配置和聚煤作用不同程度地受到盆地构造格架和构造演化的控制。把盆地作为一个整体进行研究,盆地构造分析是一项基本内容,主要包括盆地基底构造和同沉积构造活动,盆地构造演化史盆地形成的地球动力模式和盆地构造对沉积环境和聚煤带的控制作用。

聚煤盆地是指原始含煤沉积盆地,聚煤盆地可以保持其原始沉积盆地的基本面貌,但大多数由于后期构造变动和蚀作用而被分割为一系列后期构造盆地。煤盆地是国际上较为通用的术语,其含义比较广泛,可以指聚煤盆地,也可以指后期构造兹地。煤田和煤产地是我国煤田地质工作者习用的地质术语,二者都具有一定的生产实践含义。

煤田一般是指在同一地质发展过程中形成的含煤岩系分布的广大地区,虽经后期构造和侵蚀作用的分체,但基本上仍连成一片或可以追踪,常常形成大型煤炭生产基地。煤产地是指煤田内由构造分割的赋煤构造单元,通常可对应于矿井或矿区范围。含煤沉积往往仅出现于沉积盆地演化的一定阶段和一定部位,在时序和空间上可以过渡为含油、气或其它沉积矿产的沉积岩系,组成可燃有机沉积序列或沉积矿产序列。

聚煤作用有时在整个沉积盆地范围内发生,有时只发育于大型沉积盆地的边缘地带,还常见这种现象:即随着沉积盆地的演化,含煤层段和聚煤带在盆地范围内发生时空迁移,含煤层序和非含煤层序在时间和空间上相互交替,共同构成盆地的地层格架。因此,应当把整个沉积盆地作为一个整体,分析煤层案积、分布和迁移的规律。1

聚煤盆地的形成条件聚煤盆地的形成和聚煤作用的发生,是古气候、古植物、古地理和古构造等地质因素综合作用的结果植物遗体的大量堆积是聚煤作用发生的物质基础。

自从地球上出现了植物,便有了成煤的物质条件,早古生代煤主要是由滨海一浅海藻菌类为主的低等生物所形成的,是一种高变质的腐泥煤。大约自志留纪末开始了由海洋向陆地的“绿色进军”,在滨海地带由原始陆生植物形成了泥盆纪的腐植煤。自泥盆纪开始,陆生植物不断发展、演化、更替,并由滨海地带逐步扩展到内陆,由原始陆生植物演化为种属繁多的高等植物。为了适应不同的生存环境,植物界逐渐形成不同的植物群落,出现了植物地理分区,为成煤提供了丰富的物质基础。石炭二叠纪、侏罗纪和白垩纪、第三纪成为地史上的几个重要聚煤期。地史期植物的演化表现为突变和渐变两种形式。突变期,在较短的地史时期中有大量新旧属种的更替,是植物进化的飞跃阶段;渐变期,植物属种比较单一,但扩展迅速,茂密成林,往往是强盛的案煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向前推进古气候是植物繁术、植物残体泥炭化和保存的前提条件。地史期的聚煤作用主要发生于温暖潮湿气候带,而湿度是主导的因素。

一个地区的气侯往往与纬度、大气环流、海陆分布、地貌、洋流等多种因素的影响有关。纬度和大气环流形成全球性的气候分带,使聚煤带沿着一定的纬度展布,如横跨欧州、北美的石炭纪聚煤带。海陆分布、地貌等可形成区域性气候区,叠加在全球性气候带的背景上,形成不同规模的聚煤区。如环太平洋分布的第三纪煤盆地,明显地受到海洋潮气流的控制。聚煤盆地形成在潮混气候带覆盖的地区,随着湿气候带的迁移,聚煤带和聚煤盆地也相应地发生迁移。如我国中生代聚煤盆地自西南向华北、东北的逐步迁移,就是以干早带和潮混带的同步迁移为背景的。适宜的沉积古地理环境为沼泽发育、植物策殖和泥炭聚积提供了天然场所。聚煤作用主要发生于滨海三角洲平原、泻湖一潮坪一障壁体系、冲积扇和河流沉积体系,以及大小不等的内陆和山间调泊、溶性洼地等。从总体上看,泥炭沼泽往往分布于剥蚀区至沉积区的过渡地带,既受到剩蚀区位置、范围、性质、抬升速率和物源供应的影响,又受到沉积区位置、范围、沉降速率、稳定水体及其水动力条件的影响。因此,聚煤古地理环境是一个非常敏感的动态环境,只有在各种地质因素有利配合下,才能发生广泛的聚媒作用。

地史期的成煤古地理环境是由滨海环境逐渐扩展至内陆环境。根据对全球被动大陆边缘地震地层的划分对比,证明很多盆地的沉积可以划分为不连续的沉积层序,并能在世界范围进行对比,全球性海面变化是形成这种旋回的唯一可能机制。Vail等(1977)进而提出显生宙的海平面变化和旋回结构,为区域对比和古地理解释提供了依据。在地质历史时期,许多重要的聚煤盆地与阶表海、陆缘海密切相关。海面变化会引起大范围的岸线迁移,在海侵和海退过程中都可以有聚煤作用发生,但一般以海退趋势下出现的广滨海平原为泥炭层广泛发育的良好场所古构造是作用于案煤盆地诸因素中的主导因素。从构造观点出发,可以把聚媒盆地看作一种特殊的构造形透,即是说聚震盆地在大地构造格架中占据一定部位,具有一定的几何形态和构造样式,与周围的其它各种构造形迹有着成生联系,可以妇入某种构造体系聚煤盆地是特定的区域构造应力场的产物,具有一定的地球动力背景。随着板块构造学说的提出和发展,特别是采用地震探测等新技术对大陆和大陆边缘现代沉积盆地的研究,提出了比较系统的现代沉积盆地的构造分类,从而使沉积盆地的研究建立在全球沉积和构造过程上。地壳的缓慢沉降是泥炭层堆积和保存的先决条件,含煤岩系由煤层和以浅水环境为主的碎屑沉积物组成,也是地壳边沉降、边雄积的结果。地壳的沉降范围、幅度、时期和速度,决定了聚煤盆地的范围、岩系厚度沉积补偿及沉积相的组成和分布。地史时期的聚煤作用常常出现于一场剧烈的地壳运动之后,聚煤盆地也往往分布于稳定陆块的前缘活动带,或隆起造山带的前缘拗陷带,形成巨厚的含媒岩系。聚煤盆地也常儿于兖拉通内部的活化拗陷区域或断陷带。因此可以说,聚煤盆地的形成与地壳一定程度的活动性有关,是地壳运动过程的产物。

古气候、古植物、古地理和古构造等因素,在一定地区或一定条件下都可能成为案煤作用的决定性因素。一般来说,古气候、古植物条件提供了聚煤作用的物质基础,常作为案煤盆地形咸的区域背景来考虑而古地理和古构造则是具体聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。1

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学