坳陷型聚煤盆地亦称波状坳陷盆地,盆地的基底基本上为一连续界面,聚煤期地壳运动以宽缓开阔的波状隆起和坳陷为主,含煤岩系就形成于波状坳陷内,波状坳陷可能是地壳薄化引起的区域沉降,也可能是壳下物质活动引起的热沉降,或区域构造应力场造成的地壳波状变形。坳陷型聚煤盆地内部比较稳定和均一,但常常邻接活动构造带,受到各种板块边缘活动动力效应的波及,因此盆地边界构造对盆地的形成和演化有中重要的影响。1
简介坳陷型聚煤盆地的形成直接受控于地壳的构造运动,构造运动引起基底逐渐沉降,沉降物不断地补偿过程中形成的聚煤盆地。这类盆地常形成波状起伏的坳陷,盆地坳陷范围大,沉降幅度中间大、边部小,形成的煤系中间厚,最厚可达数百米,向两边逐渐变薄。我国华北石炭-二叠纪煤系就是在这类广阔的坳陷盆地中形成的。
基本特征聚煤盆地的基底界面可以是连续沉积界面,也可以使遭受长期风化剥蚀的间断面、在盆地形成演化过程中,基底脆性断裂变形不明显,坳陷型盆地的几何形态多呈圆形、椭圆形或湾口型,其横剖面有些是对称的,有些则不对称;盆地规模可大可小,大者可达数十万平方公里。
含煤岩系的形成主要受缓慢沉降过程所控制,沉降中心一般位于盆地的中部。在大型陆表海或内陆湖盆内,多种成煤沉积体系主要发育于滨岸地带,以侧向进积为主,由于充分的沉积物源和较快速的沉积速率往往超过盆地基底的沉降速度,使得盆地充填序列常表现为快速海退旋回特征,随着水域进退可形成一系列含煤沉积楔形体,地层剖面中沉积间断和河流冲蚀、再造层比较发育,构成相当复杂的盆地充填序列。盆地中部距陆源区较远,往往出现欠补偿环境,可能过渡为含煤层序与碳酸盐或深水泥质岩层序的交替,呈现大体对称的旋回结构。盆地的沉积中心与沉降中心可能不一致,最大沉积厚度带往往是陆源供应充分的进积三角洲叶体。
坳陷型聚煤盆地含煤岩系的岩性岩相和含煤性比较稳定,并沿走向和倾向作有规律的渐变。沉积物成熟度高,经过了流水的远距离搬运和再分配,旋回结构清晰。煤层发育比较广泛、稳定,易于对比。陆源区和含煤沉积区相对高差不大,因而盆地边缘相一般表现为河流沉积物的显著增加。
大型的坳陷型聚煤盆地内部常常发育次一级隆起和坳陷,对沉积岩相、沉积厚度和聚煤作用有显著影响,在盆地演化过程中次级隆起和坳陷可以发生转化和迁移,相应地造成岩相的变化和岩相带的迁移。由于坳陷型盆地具有构造相对稳定的特征,所以流水搬运起着十分重要的作用,河道沉积构成盆地沉积体系的骨架,流水形式和水动力条件往往决定了岩性岩相和厚度分布。1
典型盆地我国华北石炭-二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状坳陷型聚煤盆地、一个克拉通内沉积盆地。盆地南、北两侧分别以秦岭-大别山和阴山活动构造带为界,总体为一个由西北向东南缓倾的箕状盆地。盆地的基底为中奥陶统侵蚀界面,盆缘局部地段为寒武系或震旦系。华北-石炭二叠纪煤系由一个完整的海侵-海退旋回组成,在海域不断扩张的总趋势下形成以潟湖、潮坪-障壁体系为主的早期聚煤环境,以稳定的薄-中厚煤层和浅水碳酸盐岩层的广泛发育为特征,旋回结构清晰,煤层易于对比,晚石炭世中晚期,海域范围最大,在盆地北缘山前地带发育厚煤层,大约自晚石炭世晚期,由于内蒙-大兴安岭海槽渐趋封闭,盆缘隆起带多河系携带的大量陆源碎屑注入盆地,开始了盆地范围的海退期。在富煤层段,聚煤带呈现规律性变化,大体为“东西向成带,南北向迁移”的总格局。2
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屈明 - 副研究员 - 西南大学