中国的含煤地层和聚煤盆地构造的基本特点

聚煤盆地特征~

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。聚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都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学模式和盆地构造对沉积环境和聚煤带的控制作用。
一、基本概念
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剥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，也可以指后期构造盆地。
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割，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隔的赋煤构造单元，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、气或其他沉积矿产的沉积岩系，组成可燃有机岩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。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，分析煤层聚积、分布和迁移的规律。
二、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—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、古近新近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，往往是强盛的聚煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向前推进。
古气候是植物繁衍、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。一个地区的气候往往与纬度、大气环流、海陆分布、地貌、洋流等多种因素有关。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，如横跨欧洲、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。如环太平洋分布的古近新近纪煤盆地，明显地受到海洋潮湿气流的控制。聚煤盆地形成在潮湿气候带覆盖的地区，随着潮湿气候带的迁移，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，就是以干旱带和潮湿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、植物繁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、潟湖潮坪障壁体系、冲积扇和河流沉积体系，以及大小不等的内陆和山间湖泊、溶蚀洼地等。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，既受到剥蚀区位置、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的有利配合下，才能发生广泛的聚煤作用。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的。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陆表海、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阔滨海平原为泥炭层广泛发育的良好场所。
古构造是作用于聚煤盆地诸因素中的主导因素。从构造观点出发，可以把聚煤盆地看作一种特殊的构造形迹，即聚煤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，与周围的其他各种构造形迹有着成生联系，可以归入某种构造体系。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、边堆积的结果。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，形成巨厚的含煤岩系。聚煤盆地也常见于克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聚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，常作为聚煤盆地形成的区域背景来考虑;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。沉积盆地是沉积物搬运和沉积的活动舞台，各种动力条件，特别是流水作用，扮演着十分活跃的角色，形成各种各样的沉积环境和沉积体系。构造因素则类似一部影视剧的导演，决定了各种沉积环境的配置和演化，构造的这种制导作用往往通过沉积作用和沉积环境而表现出来。
三、聚煤盆地类型
根据聚煤盆地形成的动力条件，可划分出拗陷型、断陷型和构造侵蚀型等3种基本类型聚煤盆地，3种基本类型之间还存在着各种过渡类型。
1.拗陷型聚煤盆地
拗陷型聚煤盆地亦称波状拗陷盆地。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拗陷为主，含煤岩系就形成于波状拗陷内。波状拗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。拗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重要的影响。
聚煤盆地的基底界面可以是连续沉积界面，也可以是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。拗陷型盆地的几何形态多呈圆形、椭圆形或湾口形，其横剖面有些是对称的，有些则不对称。盆地的规模可大可小，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控制，沉陷中心一般位于盆地的中部。大型陆表海或内陆湖盆，含煤岩系主要发育于滨岸地带，以侧向进积为主，常表现为快速海退旋回，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层序。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。拗陷型聚煤盆地含煤岩系的岩性岩相和含煤性比较稳定，并沿走向和倾向做有规律的渐变;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，因而盆地的边缘相一般表现为河流沉积物的显著增加。
大型拗陷聚煤盆地内部常常发育次一级隆起和拗陷，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拗陷可以发生转化或迁移，相应地造成岩相的变化和岩相带的迁移。由于拗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，流水型式和水动力条件往往决定了岩性岩相和厚度分布。因此，在利用相厚度法分析盆地构造时，应当充分考虑流水动力因素的影响。
我国华北石炭二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状拗陷型聚煤盆地，也是一个克拉通内沉积盆地。盆地南、北侧分别以秦岭大别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，由于内蒙古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。在海退的总趋势下，形成以浅水进积三角洲为主体的晚期聚煤环境。中—厚煤层广泛发育，煤层稳定性较差，常见沉积间断和河流冲蚀现象。整个聚煤盆地内含煤岩系的岩性岩相和富煤层段、聚煤带呈现规律性变化，大体呈“东西向成带，南北向迁移”的总格局(图9-1)。

图9-1 华北石炭二叠纪煤盆地沉积构造剖面示意图

2.断陷型聚煤盆地
断陷型聚煤盆地的基底为不连续界面，成盆期地壳运动以块状断裂运动为主。断陷盆地可以是由地幔隆起诱发的表层引张作用而产生的地堑型盆地，也可以是由伸展作用所产生的正断层系而形成的半地堑型盆地，或者是由走向滑动断层所派生的垂向分量而形成的拉分盆地。盆地的边缘常常存在主干断裂，对盆地的形成和演化起控制作用，基底断块的旋转、滑落是盆地形成的主要动力方式。
盆地的基底界面一般为不整合构造剥蚀面，并被先成断裂系所切割。盆地一般呈狭长几何形态，其延伸方向与控制性断裂的展布方向一致;盆地的横剖面一般不对称，沉降中心靠近主盆缘断裂一侧。单个盆地的范围有限，但常常按一定方位和组合型式成群成带出现，构成盆地群，且具有相当可观的规模和煤炭储量。含煤岩系的形成，主要受断裂作用及基底断块旋转、沉陷的控制。由于主干断裂的间歇性活动和基底断块的差异沉陷，形成极其复杂的构造岩相样式;含煤岩系向盆缘断裂一侧倾斜和增厚，盆地内部的基底断裂系对沉积岩相、厚度有明显控制作用，尤以盆地发育的早期阶段最为显著。盆地的充填序列一般为双层结构，以代表非补偿盆地的湖相泥岩段为基准，可划分为下、上含煤组，分别代表断陷聚煤盆地的不同演化阶段。一般以湖泊淤积基础上形成的上煤组为主。含煤岩系的岩性岩相变化剧烈，对比困难。靠近盆缘断裂的内侧发育粗碎屑冲积扇，煤层和煤层组沿走向形成富煤带。沿倾向与盆缘冲积扇带呈犬牙交错，急剧分岔、变薄、尖灭。断陷型聚煤盆地中常形成巨厚煤层，最厚可达200m。
断陷型聚煤盆地在演化过程中，常常发生超覆扩张和退缩分化。通常，表现为由盆缘断裂一侧向盆地单斜基底一侧超覆。大型断陷盆地可能由下伏断陷亚盆地和上覆断陷沉降盆地组成不同沉积构造层次，代表断陷盆地的不同演化阶段。在盆地的演化过程中，也可能发生动力作用性质、方向和方式的转化，诱发基底断块产生反向运动或走向滑动，从而在一定层位产生次级同沉积构造，控制了上覆岩系的岩性岩相和厚度变化。
我国内蒙古霍林河煤盆地是一个半地堑聚煤盆地，盆地沿北东向延伸。晚中生代含煤岩系与下伏火山岩系为假整合接触，基底为石炭二叠纪浅变质岩系，盆地西北缘为盆缘主断裂。盆地自下而上可划分为6个岩段，由冲积扇粗碎屑岩—深湖泥质岩—冲积、湖泊含煤岩组构成一个大型沉积旋回。含煤岩系总厚1600m，由东南向西北增厚，粗碎屑岩主要分布于西北翼盆缘断裂内侧。煤层最大厚度位于盆地中部;向西北翼煤层层间距加大，分岔、变薄和尖灭，与粗碎屑岩楔形交错;向东南翼煤层有合并现象，煤层层间距减小，层数减少(图9-2)。富煤带与岩相带一致，平行盆地长轴方向延展。

图9-2 内蒙古霍林河含煤段沉积断面图(据李思田等，1988)

3.构造侵蚀型聚煤盆地
地质外营力(如河流、冰川、风等)的侵蚀和溶蚀作用形成的地形洼地，称为侵蚀盆地。在适宜的气候、水文条件下，洼地可以沼泽化而堆积泥炭。堆积作用主要是将侵蚀或溶蚀洼地填平补齐，含煤沉积厚度仅数米至数十米。沉积于沉积间断和剥蚀面上的含煤岩系，其底部层段和煤层常常具有这种填积特征。如我国云南东部的宜良、沾益等地的早石炭世含煤岩系直接超覆于泥盆系侵蚀面上，煤系厚度很薄，一般为数米至数十米。煤层赋存于剖面下部，含煤1～3层，层厚0.3～1.0m，局部可达10m。煤层发育明显地受古地形的影响，煤体呈透镜状，延伸不远便变薄、尖灭(图9-3)。

图9-3 云南沾益天生坝煤矿含煤沉积剖面(据韩德馨等，1980)

侵蚀盆地内含煤岩系的不断堆积必须以区域性沉陷为构造背景。流水侵蚀和溶蚀是盆地形成和扩展的直接动力，提供了聚煤作用的场所，且流水体系是盆地覆水程度和泥炭沼泽发育的重要控制因素。区域性的缓慢沉降，提供了含煤岩系堆积、加厚的构造条件，即所谓构造侵蚀盆地。这类盆地虽然数量不多，但有时却赋存巨厚煤层。
除上述3种聚煤盆地基本类型是一个连续系列外，还常见各种过渡类型，特别是拗陷型和断陷型的过渡类型，称断拗型聚煤盆地。随着近代深层地震探测技术的应用和发展，证实基底断裂和地壳、岩石圈断裂是很多沉积盆地形成的控制性构造，这是在探讨聚煤盆地类型时值得注意的。此外，聚煤盆地的基本类型只是最一般性的概括，并不是系统的聚煤盆地分类。聚煤盆地的构造分类应当与盆地所处的构造部位和构造环境联系起来。

莽东鸿等（1994）对中国含煤盆地构造进行了研究，并进行了煤盆地构造分类，其理论依据是板块构造理论，其基础是对中国板块构造特征的分析，其研究的特点是将中国煤盆地和煤盆地群视为一个整体纳入地壳演化阶段进行统一研究，从盆地构造演化趋势和构造控煤作用阐明中国煤盆地的分布规律及中国煤盆地的构造特点。中国煤盆地构造类型和构造特征的差异决定了不同地壳演化阶段的大地构造事件和构造古地理背景，也决定了成盆期的构造事件和盆地的基底性质。根据聚煤期构造稳定程度，将中国含煤盆地划分为稳定型盆地、活动型盆地和过渡型盆地三类（表9-3）。

表9-3　煤盆地聚煤期构造类型及特征表

（据莽东鸿等，1994）
稳定型盆地主要是以稳定地台为基底的大型陆表海坳陷盆地，通常煤系沉积稳定，同沉积构造及同期火山活动不发育，如华北石炭、二叠纪巨型坳陷盆地、华南扬子区晚二叠世大型坳陷盆地等；其次是上叠于早古生代活动带或地堑（裂陷槽）之上的近海型台地，如贺兰山东、西两侧的带状坳陷盆地，华南东部的三叠纪坳陷盆地等；再就是位于环太平洋构造带内构造活动微弱区，如东北晚中生代海拉尔—二连盆地群。活动型盆地主要发育在地槽区和环太平洋构造带内，煤系沉积很不稳定，同沉积构造与同期火山活动强烈，如台湾第三纪盆地、喜马拉雅地槽区第三纪盆地，大兴安岭晚侏罗世大杨树盆地群等。过渡型盆地则是发育在环太平洋构造带及尚未完全稳定的地槽褶带之上，如京西—下花园侏罗纪盆地、阜新—营城早白垩世盆地等。
中国含煤盆地的分布主要受板块运动形成的海陆变迁和暖湿气候带更迭的控制。石炭、二叠纪煤盆地及晚二叠世煤盆地主要受华北、华南两个会聚板块的控制，但由于两个板块后来对接，导致石炭－二叠纪聚煤集中，三叠纪由于P-T事件影响，所以聚煤弱。华北和东北的早侏罗世、早白垩世盆地分布主要受蒙古弧形构造带的控制。中国东部一系列早第三纪煤盆地主要受西环太平洋构造带控制，由于太平洋板块俯冲，导致火山带、地温异常带及暖温气候带出现，形成了西环太平洋第三纪聚煤带。我国西南部晚第三纪煤盆地主要受喜马拉雅构造带控制。这些实际上反映太平洋板块、西伯利亚板块、印度板块对中国盆地的影响，这就是中国晚古生代以后煤盆地形成、演化最主要的宏观控制条件。

聚煤作用的发生与地史期古构造、古地理、古气候和古植物等因素密切相关，聚煤盆地则是各种成煤控制因素综合作用的结果。从区域地质背景着眼研究和分析含煤沉积盆地的形成和演化，是揭示聚煤规律和进行能源预测的有效途径。

20世纪80年代以来，我国在煤地质学领域的研究工作有了很大的进展，特别是对一些地区聚煤盆地的研究，在理论和方法上都取得了卓有成效的成果。与此同时，各省(自治区)在煤炭资源远景调查和研究过程中，又发现了一批新的煤田和煤产地，通过所获取的丰富的第一手材料，有的在岩相古地理研究方面达到了80年代国内先进水平。此外，以石油、天然气为目的的勘查工作，在研究有关的含煤岩系岩相古地理方面也取得了丰硕的成果。

一、主要聚煤期及沉积环境

从早古生代腐泥煤类的石煤至第四纪泥炭，共有14个聚煤期，其中最重要的聚煤期是:南方早石炭世，华北石炭二叠纪，华南二叠纪，华南晚三叠世，西北早、中侏罗世，东北晚侏罗早白垩世，以及东北、西南和沿海古近新近纪，共7个主要聚煤期。早、中侏罗世聚煤期煤炭资源量占全国总量的60%，华北石炭二叠纪聚煤期资源量占全国煤炭资源总量的26%。

中国各主要聚煤期的沉积环境与聚煤规律可以按5个时期加以概括:

1)在石炭纪、二叠纪时期，华北和华南大型陆表海坳陷盆地的总体古地理格局是，从陆到海依次出现冲积扇—辫状河、曲流河—湖泊、碎屑滨岸带(包括三角洲、有障壁海岸，无障壁海岸)、滨浅海沉积、浅海碳酸盐沉积。其中，碎屑滨岸带是最有利的聚煤地带，碎屑滨岸带形成和迁移的主导因素是物源区的构造作用和区域性海水进退作用。富煤带的形成则受控于同沉积基底构造的活动性、海水的进退和岩相带的迁移。滨海三角洲体系或三角洲—碎屑海岸体系(体系域)是最重要的成煤环境，通常形成聚煤中心，如华北山西的大部地区、开滦、峰峰、豫中豫东、两淮，华南的六盘水、织金—纳雍、华蓥山等地区便是。

2)晚三叠世华南聚煤古地理环境，在西部川滇前陆坳陷的四川盆地，主要是滨海平原、滨海—湖泊三角洲平原、滨海冲积平原和滨海山间平原，龙门山前缘的推覆构造带是控制盆地相带展布与迁移的主导因素，受其影响的滨海湖泊三角洲平原和滨海三角洲平原可以形成富煤带;攀西地区和滇中盆地则属滨海山间平原，前者有利的赋煤部位是张性裂谷盆地，在那里形成了中国大陆晚三叠世含煤性最好的宝鼎煤田、永仁煤田、红坭煤田;滇东南盆地及贵州贞丰盆地，总体呈现滨海潮坪环境，聚煤特征与滇中盆地西部相似，仅有3～5m厚的可采煤层零星分布。在湘、赣、闽、粤、浙及苏南、皖南、鄂东南地区，含煤岩系沉积在强烈褶皱后来被充分夷平的基底之上，构造面貌是一系列以北东方向为主的狭长坳陷。含煤盆地沉积范围小，分隔性强，但后期却相互连通，超覆扩张现象普遍。沉积序列是海湾潟湖沉积与陆相沉积交替。含煤性以滨海—海湾聚煤环境为最佳，基本上大面积可采煤层连续分布，可采总厚度一般为2～5m，最厚达10m，以湘东南至萍乡一带最具有代表性。含煤性其次者为潟湖河口湾环境。

3)早—中侏罗世含煤盆地类型与盆地大地构造位置及基底性质密切相关。在大型、特大型坳陷含煤盆地中，湖泊—三角洲体系的广泛发育是最重要的环境特色，盆地内岩相带展布具环带状分异，自盆缘向沉积中心依次发育冲、洪积相带，滨湖三角洲相带，湖泊沉积相带。富煤带均沿盆地边缘展布，其发育规模和稳定程度受滨湖三角洲岩相带控制，已知的富煤中心与大型湖泊三角洲发育部位完全吻合。中、小型山间(谷地)湖盆含煤盆地，早期为河流充填阶段，形成底砾岩、粗碎屑岩和含煤碎屑岩沉积组合;晚期为湖泊充填阶段，形成以湖泊为主的细碎屑岩沉积组合。而在湖盆充填阶段和山间谷地向山间湖盆转化的充填阶段，往往有较强的聚煤作用发生。分布于甘肃、青海的大通河盆地、柴达木北缘盆地、民和盆地等是这类山间湖盆的典型代表。其富煤带往往呈断续状分布于盆地中心，展布方向与盆地延伸方向一致。分布于新疆南部的伊宁盆地、焉耆盆地、塔里木北缘盆地也比较典型，但其富煤带则呈断续状分布于盆地周边。分布于中国北方东部的一系列中、小型山间湖盆，可以北票盆地、吉林万红盆地、北京盆地、内蒙古大青山盆地为代表，其富煤带主要分布于盆地边缘部位，煤层总体较薄，但稳定程度较高。这类盆地的充填演化受太平洋板块构造活动的影响较大，盆地基底含构造类型多为波状坳陷，古地理环境为内陆山间湖盆，聚煤期的滨湖三角洲或河流环境均可导致泥炭沼泽化成煤。

4)中国北方晚侏罗—早白垩世内陆断陷盆地、山间坳陷盆地和近海坳陷盆地的沉积环境又别具一格。其中，主要分布在东北部地区的断陷盆地充填序列、沉积样式及相带展布，受到盆地构造格架，特别是盆缘断裂的明显控制。在代表最大湖盆发育期的厚层湖相泥岩段上、下常常是盆地内的两个主要聚煤单元，富煤带的展布往往同盆缘断裂一侧的冲积扇—辫状河三角洲及缓斜坡上的小型滨湖三角洲沉积相带位置一致。分布于黑龙江东部的三江—穆棱河盆地(即鸡西鹤岗盆地)是发育在大陆边缘地块基底上的近海坳陷盆地，在经历了晚侏罗世晚期的最大海侵之后，于早白垩世早期大规模海退基础上形成了聚煤作用最强的大面积废弃三角洲平原。分布于甘肃北部和南部的早白垩世山间坳陷盆地聚煤作用较弱，聚煤古地理环境为内陆湖泊三角洲，只是在盆地早期大潮充填阶段之前的水进序列中发育有稳定性较差的煤层，以褐煤为主。分布于黑龙江北部的霍拉盆、黑宝山—木耳气、大杨树等晚侏罗世火山岩型断陷盆地的聚煤古地理景观则为火山间歇期的扇三角洲—湖泊环境，往往形成的煤量少，且以长焰煤和气煤为主。

5)古近纪含煤盆地主要分布于大兴安岭—太行山以东和秦岭以北，以及广西西南部。新近纪含煤盆地绝大部分分布在云南境内。台湾则属于海相沉积为主的海陆交互相含煤沉积。聚煤强度以古近纪始新世、新近纪中新世和上新世为最。古近新近纪含煤盆地的沉积环境，除台湾外，皆为纯陆相环境。由于盆地生成的背景条件不尽一致，因此含煤岩系的沉积面貌和充填演化特征也不一样。已知大部分盆地为汇水盆地，但盆地周缘物源补给强度不同，所以沉积相的平面配置不呈现明显的环带状，而多成不对称状。在盆地的充填演化过程中，平静的湖泊相和泥炭沼泽相较为发育，有些盆地中湖相泥岩和泥炭沼泽甚至直接覆盖在古老基底之上。大多数古近新近纪含煤盆地，其沉积中心、沉降中心、富煤中心往往是一致的。古近新近纪含煤盆地的聚煤作用可以分为两类:第一类，煤层主要集中在沉积序列中下部，煤层层数少，但厚度大，属于总体为水进序列的冲洪积粗碎屑岩到湖泊相的细碎屑岩与含煤细碎屑岩的充填稳定阶段，如梅河、昭通等盆地;第二类，整个序列中煤层均较发育，层数多而薄，如珲春、百色盆地。古近新近纪含煤盆地的聚煤方式主要是经过湖泊淤浅达到泥炭沼泽化，常见许多煤层下面就是较稳定的湖泊相细碎屑岩。煤层结构则一般从盆地中心向边缘变复杂，煤层厚度也从盆地中心向边缘变薄尖灭。

二、中国的含煤地层

中国含煤地层的时间分布与全球主要聚煤期基本一致。聚煤作用较强的时期是:早寒武世，早石炭世，晚石炭世—早二叠世，晚二叠世，晚三叠世，早、中侏罗世，早白垩世，古近新近纪。中国南方和北方含煤地层时代的差异主要受控于潮湿气候带的变迁和构造沉积环境的变化。晚古生代，潮湿气候和大型陆表海坳陷盆地在华北区和华南区相继出现，海陆交替的滨海平原或滨海冲积平原构成了聚煤的有利场所，因此含煤地层集中分布。中生代，陆地范围不断扩展，潮湿气候带逐渐变窄并向北迁移，聚煤带随之由南而北，因此晚三叠世含煤地层主要分布于南方，早、中侏罗世含煤地层主要展布于北方，早白垩世潮湿气候带更向北移，导致含煤地层集中于内蒙古和东北地区。

由于煤盆地构造特征和含煤性的差异，中国含煤地层的空间分布形成了东北、西北、华北、西南、华南五大聚煤区。就各时期主要含煤地层分布的地域来看，早寒武世、早石炭世含煤地层主要分布于华南，晚石炭世—早二叠世含煤地层主要分布于华北，晚二叠世、晚三叠世含煤地层主要分布于华南，早、中侏罗世含煤地层主要分布于华北和西北，早白垩世含煤地层主要分布于东北，古近纪含煤地层主要分布于东北及华北东部，新近纪含煤地层则主要分布于华南西部及东部。就各聚煤区含煤地层分布的特点看，东北聚煤区包括内蒙古地轴北缘深断裂以北(或称内蒙古—大兴安岭海西印支褶皱带)的内蒙古、黑龙江、吉林地区，以内陆断陷含煤盆地成群分布为特征，盆地多呈北东方向展布;其次为鸡西鹤岗近海含煤盆地，也是北东方向展布，含煤层位为下白垩统、上侏罗统、古近系，含煤性较好。西北聚煤区位于贺兰山以西、昆仑山以北广大地区，含煤盆地多呈东西向和北西向展布，主要是在稳定地台或地块的基础上发育的大型坳陷湖盆，含煤性甚佳，如准噶尔盆地及吐鲁番哈密盆地的早、中侏罗世含煤地层。在古生代褶皱基底上，还有不少小型断陷或坳陷含煤盆地发育，含煤层位为石炭系、下二叠统和上三叠统，含煤性一般较差。华北聚煤区位于华北地台贺兰山以东地区，以发育巨型陆表海坳陷盆地为特征，西部还上叠有鄂尔多斯大型内陆坳陷含煤盆地。前者石炭二叠纪含煤地层受盆地南北两侧巨型构造带的控制，沉积相及富煤带呈近东西方向展布;后者早、中侏罗世含煤地层受湖盆构造轮廓控制，多呈环带状展布。两者含煤性都好，是中国最重要的聚煤区。西南聚煤区包括昆仑山以南，龙门山红河深断裂以西广大地区。石炭系和二叠系为复理石式或浅海碳酸盐沉积，三叠系为地槽型沉积，古近新近系为小型断陷或坳陷湖盆沉积，含煤性均差。盆地展布方向往往受褶皱系或基底构造控制，变化较大，华南聚煤区位于秦岭—大别山以南、龙门山红河深断裂以东地区。华南古陆石炭系和二叠系为浅海、滨海坳陷盆地沉积，含煤地层总体上呈北东向展布，含煤性较好;川滇地区上三叠统为大型前陆坳陷和小型内陆山间盆地含煤沉积并存，含煤性差异较大;华南地区上三叠统呈狭长港湾状海湾型近海盆地，发育有海陆交替相含煤沉积，含煤性亦优劣不一;华南地区古近新近系含煤沉积多为陆相断陷和坳陷湖盆沉积，含煤性较好，盆地展布方向受控于基底构造，海南琼州海峡及雷州半岛则为近海湖盆沉积，台湾新近纪含煤地层系地槽型沉积，受环太平洋构造带控制，呈北东方向展布。

中国含煤地层的沉积类型，可以划分为地台区海陆交互相沉积、过渡区海陆交互相沉积、内陆坳陷盆地沉积、断陷盆地沉积四大类。前两类属于近海型沉积，其含煤地层下部多为海相沉积，中上部以陆相沉积为主，并且都具有下细上粗的反粒序结构。其中，产于地台区者属于稳定型沉积，往往岩性简单，煤层稳定，如晚古生代的含煤地层便是;而处于过渡区者稳定性差，岩性多变，煤层层多而薄，如华南晚三叠世的含煤地层。后两类属于陆相沉积，垂向沉积序列都具有粗—细—粗的完整韵律结构，但内陆坳陷盆地多为纯陆相沉积，没有同生断裂影响，沉积较稳定，如早、中侏罗世含煤地层;而断陷盆地沉积往往受同沉积断裂控制，活动性强，并常发育有火山喷发含煤碎屑沉积组合，沉积稳定性差，如早白垩世和古近新近纪含煤地层。以上4种沉积类型从时间上看，恰好是由老至新依次出现的，反映了聚煤环境在地质历史上由海向陆的演化过程。此外，不同聚煤时期沉积物的岩性组合也呈现出明显的差异，大致在早古生代为浅海碳酸盐岩、硅质岩含石煤组合，晚古生代为碳酸盐岩、碎屑岩交互沉积含煤组合，晚三叠世兼有碳酸盐岩与碎屑岩交替含煤沉积组合及陆相含煤碎屑岩沉积组合，侏罗纪主要为陆相含煤碎屑岩沉积组合，早白垩世及古近新近纪较侏罗纪又增加了火山喷发含煤碎屑岩沉积组合。

在中国含煤地层的时代划分与对比方面，从年代地层单位与岩石地层单位的角度看，以石炭、二叠系界限之争问题最多，本书考虑到编制等时岩相古地理图的需要，在华北聚煤区仍以太原西山标准剖面厘定的界线为准，以重要门类化石为依据，结合稳定标志层和沉积特征，对区内南带太原组和山西组的界线进行了年代地层单位的重新划分对比。结果认识到各剖面地点的最高海相层位并不相当于太原西山东大窑灰岩的层位，而是高于东大窑灰岩的层位，过去在南带划分之太原组实为一穿时岩石地层单位。这种新的认识将有助于沉积环境和聚煤规律的研究。对于华南聚煤区的上、下二叠统界线，传统的划分是将界线置于峨眉山玄武岩顶面或茅口组顶部侵蚀面上，但由于下二叠统顶部缺失Neomisellina-Codonofusiella生物带，造成茅口组顶部侵蚀面并非真正的上、下二叠统界线，经过重新对比发现，该界线在川滇黔区应位于蛾眉山玄武岩中间，而不在顶面。对于东北聚煤区陆相侏罗系与白垩系的界线，过去将有争议的岩组划为“侏罗白垩系”，本书依据近年来的资料和当前研究趋势，认为阜新之沙海组、内蒙古东部之白彦花群(霍林河群)、大磨拐河组均应划归下白垩统。

三、中国煤盆地构造

中国煤盆地构造类型和构造特征的差异，决定于不同地壳演化阶段的大地构造事件和构造古地理背景，也决定于成盆期的构造事件和盆地的基底性质。按照聚煤期构造稳定程度，可以划分为稳定型盆地、活动型盆地、过渡型盆地3类。稳定型盆地主要是以稳定地台为基底的大型陆表海坳陷盆地，通常煤系沉积稳定，同沉积构造及同期火山活动不发育，如华北石炭二叠纪巨型坳陷盆地、华南扬子区晚二叠世大型坳陷盆地等，都是在早古生代地台区继承发育的;其次是上叠于早古生代活动带或地堑(裂陷槽)之上的近海型盆地，如贺兰山东、西两侧的带状坳陷盆地及华南东部的三叠纪坳陷盆地等;或者是位于环太平洋构造带内构造活动微弱区，如东北晚中生代海拉尔二连盆地群。活动型盆地主要发育在地槽区和环太平洋构造带内，煤系沉积很不稳定，同沉积构造与同期火山活动强烈，如台湾古近新近纪盆地、喜马拉雅地槽区古近新近纪盆地、大兴安岭晚侏罗世大杨树盆地群等。过渡型盆地则发育在环太平洋构造带及尚未完全稳定的地槽褶皱带之上，如京西下花园侏罗纪盆地、阜新营城早白垩世盆地等。按照聚煤期后煤盆地受到的构造改造程度(成盆后构造挤压、岩浆活动、后期剥蚀)又可以划分为强改造型、弱改造型、中间型3类。强改造型盆地以环太平洋构造带东部及喜马拉雅地槽区的中、新生代盆地为主。弱改造型盆地，如我国中部和西北部中生代的鄂尔多斯盆地、四川盆地、新疆吐鲁番哈密盆地，以及新生代的滇东盆地群等。中间型盆地，如环太平洋构造带的中生代鸡西鹤岗盆地东侧，中西部基底稳定性较差的侏罗纪木里盆地、鱼卡盆地，古近新近纪的滇西盆地群等。此外，在我国相当多的煤盆地中分布有推覆构造，尤以环太平洋构造带为多，如华北盆地南缘大别山北侧、华南盆地之北缘、河北兴隆、江西萍乡、湘中涟源、福建大田等地。

中国煤盆地构造的演化，从板块构造观点来看，可以分为两个主要阶段:古生代—中生代初期为板块漂移阶段(华北、华南两大板块盆地从古生代的远距离漂移到中生代初期的对接)，中、新生代为板内盆地(中国西北部、中部)和板缘盆地(中国西南部、东部)阶段，古生代的盆地以巨大型浅海、近海坳陷盆地为主，往往占据了板块的大部分空间;中、新生代的盆地由大型近海盆地转向中小型、群体陆相断陷盆地和山间坳陷盆地为主。演化的总趋势是:板内盆地较稳定，板缘盆地由活动趋向稳定，东部盆地类型趋向复杂化(先拗后断盆地与先断后拗盆地并存，以后者更为常见;先张后挤与先挤后张现象并存，以前者较常见)，大盆地后期趋向解体，小盆地后期多有联合。由于板块内各地块原来大地构造属性的差异和受到西伯利亚、太平洋、印度三大板块作用的强度不同，导致分布于板内或板缘不同部位的各个盆地构造特征不同。受板块作用影响较小的西北部和中部的侏罗纪盆地为稳定型，后期改造较弱;受板块作用影响较大的东部和西南部的侏罗白垩纪、古近新近纪盆地为过渡型;受板块构造作用影响强烈的台湾、雅鲁藏布地区的古近新近纪盆地为活动型，后期受到强烈改造。

中国煤盆地富煤带的展布和特厚煤层的形成，也受着盆地构造演化的制约。厚煤层或特厚煤层的形成，主要是在基底沉降稳定和拗陷速率适当的部位。通常，大的坳陷型盆地煤层展布广阔而较薄，较厚的煤层或富煤区多位于盆内凹陷及隆起斜坡部位;断陷型盆地中煤层分布则较局限，煤层形态及厚度变化较大，在盆缘断裂一侧或构造缓慢沉降的部位有时可形成特厚煤层。最有利于聚煤的盆地是发育在刚性地块上的晚古生代坳陷型盆地及继承性的中生代坳陷盆地，其次是发育在已经稳定的褶皱带上的中、新生代盆地。

中国煤盆地的分布主要受板块运动形成的海陆变迁和暖湿气候带更迭的控制。也可以说，不同时代的聚煤盆地是分别受到板块构造和三大构造带控制的。石炭二叠纪煤盆地及晚二叠世煤盆地主要受华北、华南两个汇聚板块的控制，但由于两个板块后来对接，导致石炭、二叠纪聚煤集中;三叠纪由于p-T事件影响，聚煤量很少;华北和东北的早侏罗世、早白垩世盆地分布主要受蒙古弧形构造带的控制;东部一系列古近纪煤盆地主要受西环太平洋构造带控制，由于太平洋板块俯冲，导致火山带、地温异常带及暖湿气候带出现，形成了西环太平洋古近新近纪聚煤带;西南部新近纪煤盆地主要受喜马拉雅构造带控制。三大构造带对煤盆地的控制作用，实际上反映了太平洋板块、西伯利亚板块、印度板块对我国煤盆地的影响，这是我国晚古生代以后煤盆地形成、演化最主要的宏观控制条件。这一展布特征，正好与我国周边邻区煤盆地的分布特征协调一致。

总结中国煤盆地的主要构造特点可以归纳为:①克拉通盆地聚煤广泛而强烈，以华北板块为例，石炭二叠纪含煤岩系分布范围与块体近似，聚煤广泛丰富，各时代煤炭资源总量达35600×10⁸t，高于世界其他块体资源总量;②克拉通盆地古生代含煤地层后期构造变形普遍强烈，而世界各主要古生代克拉通煤盆地内，褶皱变形却普遍微弱;③陆间活动带或地槽区，聚煤作用普遍微弱，如天山兴安地槽的石炭二叠纪含煤岩系;④分布于古生代地槽褶皱带上的中生代“地台型”盆地(吐鲁番哈密盆地、海拉尔二连盆地)，往往聚煤丰富，后期变形微弱;⑤成盆后的造山、造盆作用主要是新构造运动，使不少盆地又分别被强烈抬升或下陷。

四、中国聚煤期与地壳演化规律

中国地壳演化阶段与聚煤盆地的形成演化关系密切。主要聚煤期与地壳演化的大阶段基本一致。大体可划分为海西、印支、早燕山、中燕山、喜马拉雅5期(在不同成盆阶段，盆地类型、充填特征、聚煤强度都有明显的差异)。

1)海西期:在加里东构造运动之后，晚古生代聚煤坳陷已见雏形，随着新的海侵到来，华北地台和华南地台都开始了陆表海陆源碎屑盖层的发育阶段。沉积和构造的稳定，提供了形成大面积稳定煤层的区域条件。在华北地区，海水主要来自东和南。贺兰山一带海水来自西南，在物源区构造作用与区域海水进退共同作用下，形成了从海进到海退的充填序列。其中，在最大海侵前、后的沉积体系域导致了聚煤作用的发生。在华南地区，海水主要从西南的特提斯海域侵入;在下扬子一带海水则来自东部古太平洋，并且总体表现为不断的海侵。在早石炭早二叠世，由于物源区构造作用较弱，所以只有短暂的、局部的聚煤作用，早、晚二叠世期间，由于东吴运动的抬升伴随玄武岩浆喷发，导致华南地台西部强烈隆升，构造了区内主要陆源碎屑供应区，使南方最重要的扬子区晚二叠世聚煤坳陷得以形成。

2)印支期:由于华北南侧陆缘区与华南扬子北侧陆缘区对接拼合，伴随着南方拉丁期大面积海退，使中国东部形成一片大陆。此时，西部特提斯的演化成为极其重要的构造事件。正是由于来自西部的推挤，才形成了大型的、类前陆的鄂尔多斯三叠纪内陆湖盆坳陷和龙门山—大巴山三叠纪前聚煤坳陷。

3)早燕山期:这是中国大陆聚煤作用最强的时期之一，鄂尔多斯早—中侏罗世聚煤坳陷处于相对稳定的河流—浅水湖盆发育时期，成为特大型聚煤盆地。准噶尔盆地属于前陆挠曲坳陷，盆地南侧由于强烈的逆冲挠曲下沉，湖盆内细碎屑充填很发育，聚煤作用一般沿盆地边部发生。与此同时，在中国北方东部地区也出现了小型的山间聚煤坳陷。

4)中燕山期:中国东部进入裂陷作用为主的构造阶段。主要的聚煤盆地为半地堑或地堑成群出现，并多以断陷湖盆充填为特征。它们在构造格架、充填演化以及排列方式上都具有特殊的相似性，应属于东北亚晚中生代断陷盆地的一部分。

5)喜马拉雅期:聚煤盆地总体分布格局明显受环太平洋构造域的控制，同时又受海洋性气候影响，所以古近新近纪含煤盆地具有环太平洋分布的特点。除已知分布于大陆上的含煤盆地外，沿渤海、黄海、东海、珠江口的陆棚区分布着一系列的古近新近纪含煤盆地。在陆域的依兰伊通断裂带和抚顺密山断裂带上，由于裂陷作用形成了抚顺、梅河口等煤盆地;在中国西南部，由于先存断裂网络的影响，形成了众多以南北方向为主导的小型断陷盆地，盆地面积小，数目多，常有巨厚煤层赋存。这类盆地集中分布于云南、广西，如昭通、小龙潭、开远、百色、南宁等盆地。

综上所述，中国聚煤盆地从晚古生代到中、新生代，总体演化趋势是:大型内陆碎屑陆表海聚煤坳陷→大型内陆湖盆坳陷(古前陆塌陷)→断陷盆地群(湖盆为主)→山间小型坳陷和断陷盆地。聚煤盆地这种由海到陆、由大到小的古地理变迁，是与地壳各演化阶段的古构造背景紧密关联的。同时，聚煤作用的气候条件随着植物的发展演化，也由热带、亚热带迁移扩展到温带。因而，古生代聚煤盆地多分布于热带、亚热带潮湿气候区;中、新生代聚煤盆地多分布于温带潮湿气候区。

中国聚煤盆地的充填特征和聚煤古地理演化:盆地充填具有特定的沉积相组合或体系域构成。通过盆地充填特征的研究，可以重塑聚煤盆地古地理环境的演化过程:

1)晚古生代滨海平原是发生泥炭化的主要场所，主要聚煤沉积环境有滨海冲积平原、滨海三角洲、潮坪和潟湖障壁岛、碳酸盐潮坪等。这些体系在一定充填阶段形成特定的沉积体系配置沉积体系域，而滨海三角洲或三角洲碎屑海岸体系是最重要的成煤古地理环境，并常与聚煤中心相吻合。

2)晚三叠世，华南西部大型川滇近海盆地和华南东部海湾型近海盆地含煤岩系主要形成于海退充填序列。主要聚煤沉积环境有滨海平原、滨海—湖泊三角洲平原、滨海冲积平原、滨海山间平原，以及滨海海湾、潟湖河口湾等体系。聚煤作用总体较弱，盆地充填岩系厚度变化大，岩相复杂，一般缺少大面积稳定分布的厚煤层。

3)早—中侏罗世聚煤盆地以大型内陆坳陷盆地为主，含煤岩系形成于内陆湖盆的不同充填演化阶段，主要煤层形成于湖泊三角洲充填阶段。与以往概念不同的是，早—中侏罗世大型内陆坳陷在盆地充填演化过程的长时间内存在着固定的湖泊水体，并且从盆缘向湖中心可划分出冲积体系—三角洲体系、湖滨带湖泊、水下三角洲带等体系构成的沉积体系域。

4)晚侏罗—早白垩世和古近新近纪聚煤盆地基本上是相互隔离的中、小型盆地。但在三江—穆棱河晚侏罗早白垩世近海坳陷盆地和内蒙古东部的早白垩世断陷盆地，以及环太平洋分布的众多古近新近纪小型断陷坳陷湖盆中，聚煤密度均较大，巨厚—特厚煤层均形成于湖盆充填演化过程中的湖泊淤浅阶段。

中国煤聚集规律的最主要结论:

1)海西和印支期的煤主要集中在以稳定地台为基底的大型陆表海坳陷盆地中，如华北石炭二叠纪聚煤坳陷和华南扬子区晚二叠世聚煤坳陷。物源区构造作用和区域性海水进退是控制陆表海—近海盆地富煤带形成与迁移的主要因素。碎屑滨岸带的滨海三角洲或三角洲—碎屑海岸体系是最重要的聚煤环境，也往往是富煤的中心部位。

2)燕山早期重要的聚煤盆地是以稳定的古老地台或地块为基底的大型内陆湖盆，如鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地。湖盆大规模扩张期前后在盆缘地带的滨浅湖—湖泊三角洲体系和冲积扇—扇三角洲体系是最重要的聚煤环境，富煤带常与之相吻合。

3)燕山中期—喜马拉雅期的煤主要聚集于和基底先存断裂有关的中、小型内陆断陷期盆和坳陷湖盆中。这些盆地常以含有巨厚—特厚煤层为特征，盆地面积虽小，但含煤率普遍较高。燕山中期位于大陆边缘地块基底上的三江穆棱河近海坳陷盆地也以赋存有数百亿吨的优质炼焦煤资源而著称。

4)基底具有稳定沉降构造背景的拗拉槽、前陆坳陷、裂谷型含煤盆地，也可形成一定规模的富煤带。

5)泥炭沼泽沉积与其上、下沉积物的成因过程截然不同，因此泥炭沼泽化事件对煤层的煤岩、煤质参数产生了重要的影响。

概括言之，硫分与海水有关，形成于海陆交互相含煤岩系中的煤层硫分较高;灰分与泥炭沼泽的矿物质补给有关，形成于近源地带的煤层灰分较高;煤岩组分与泥炭沼泽的覆水程度有关，覆水较深时煤中的镜质组含量较高，反之丝质组含量较高。这些观点对预测煤质和有效地开采煤炭始终有着理论指导意义。

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