基本概念
聚煤盆地是地史期聚煤作用廣泛發育的沉積盆地。從地貌形態來看,通常是盆形積水窪地,適於沼澤植物的繁殖、堆積,並形成泥炭層,最後被沉積物覆蓋、轉化為煤層。煤盆地是一種特殊的構造形跡,出現於區域構造格架的一定部位和地殼構造演化的一定階段盆地的形成、演化具有特定的地球動力學背景,盆地的幾何形態、沉積環境配置和聚煤作用不同程度地受到盆地構造格架和構造演化的控制。把盆地作為一個整體進行研究,盆地構造分析是一項基本內容,主要包括盆地基底構造和同沉積構造活動,盆地構造演化史盆地形成的地球動力模式和盆地構造對沉積環境和聚煤帶的控制作用。
聚煤盆地是指原始含煤沉積盆地,聚煤盆地可以保持其原始沉積盆地的基本面貌,但大多數由於後期構造變動和蝕作用而被分割為一系列後期構造盆地。煤盆地是國際上較為通用的術語,其含義比較廣泛,可以指聚煤盆地,也可以指後期構造茲地。煤田和煤產地是我國煤田地質工作者習用的地質術語,二者都具有一定的生產實踐含義。
煤田一般是指在同一地質發展過程中形成的含煤岩系分布的廣大地區,雖經後期構造和侵蝕作用的分체,但基本上仍連成一片或可以追蹤,常常形成大型煤炭生產基地。煤產地是指煤田內由構造分割的賦煤構造單元,通常可對應於礦井或礦區範圍。含煤沉積往往僅出現於沉積盆地演化的一定階段和一定部位,在時序和空間上可以過渡為含油、氣或其它沉積礦產的沉積岩系,組成可燃有機沉積序列或沉積礦產序列。
聚煤作用有時在整個沉積盆地範圍內發生,有時只發育於大型沉積盆地的邊緣地帶,還常見這種現象:即隨著沉積盆地的演化,含煤層段和聚煤帶在盆地範圍內發生時空遷移,含煤層序和非含煤層序在時間和空間上相互交替,共同構成盆地的地層格架。因此,應當把整個沉積盆地作為一個整體,分析煤層案積、分布和遷移的規律。
聚煤盆地的形成條件
聚煤盆地的形成和聚煤作用的發生,是古氣候、古植物、古地理和古構造等地質因素綜合作用的結果植物遺體的大量堆積是聚煤作用發生的物質基礎。
自從地球上出現了植物,便有了成煤的物質條件,早古生代煤主要是由濱海一淺海藻菌類為主的低等生物所形成的,是一種高變質的腐泥煤。大約自志留紀末開始了由海洋向陸地的“綠色進軍”,在濱海地帶由原始陸生植物形成了泥盆紀的腐植煤。自泥盆紀開始,陸生植物不斷發展、演化、更替,並由濱海地帶逐步擴展到內陸,由原始陸生植物演化為種屬繁多的高等植物。為了適應不同的生存環境,植物界逐漸形成不同的植物群落,出現了植物地理分區,為成煤提供了豐富的物質基礎。石炭二疊紀、侏羅紀和白堊紀、第三紀成為地史上的幾個重要聚煤期。地史期植物的演化表現為突變和漸變兩種形式。突變期,在較短的地史時期中有大量新舊屬種的更替,是植物進化的飛躍階段;漸變期,植物屬種比較單一,但擴展迅速,茂密成林,往往是強盛的案煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向前推進古氣候是植物繁術、植物殘體泥炭化和保存的前提條件。地史期的聚煤作用主要發生於溫暖潮濕氣候帶,而濕度是主導的因素。
一個地區的氣侯往往與緯度、大氣環流、海陸分布、地貌、洋流等多種因素的影響有關。緯度和大氣環流形成全球性的氣候分帶,使聚煤帶沿著一定的緯度展布,如橫跨歐州、北美的石炭紀聚煤帶。海陸分布、地貌等可形成區域性氣候區,疊加在全球性氣候帶的背景上,形成不同規模的聚煤區。如環太平洋分布的第三紀煤盆地,明顯地受到海洋潮氣流的控制。聚煤盆地形成在潮混氣候帶覆蓋的地區,隨著濕氣候帶的遷移,聚煤帶和聚煤盆地也相應地發生遷移。如我國中生代聚煤盆地自西南向華北、東北的逐步遷移,就是以乾早帶和潮混帶的同步遷移為背景的。適宜的沉積古地理環境為沼澤發育、植物策殖和泥炭聚積提供了天然場所。聚煤作用主要發生於濱海三角洲平原、瀉湖一潮坪一障壁體系、沖積扇和河流沉積體系,以及大小不等的內陸和山間調泊、溶性窪地等。從總體上看,泥炭沼澤往往分布於剝蝕區至沉積區的過渡地帶,既受到剩蝕區位置、範圍、性質、抬升速率和物源供應的影響,又受到沉積區位置、範圍、沉降速率、穩定水體及其水動力條件的影響。因此,聚煤古地理環境是一個非常敏感的動態環境,只有在各種地質因素有利配合下,才能發生廣泛的聚媒作用。
地史期的成煤古地理環境是由濱海環境逐漸擴展至內陸環境。根據對全球被動大陸邊緣地震地層的劃分對比,證明很多盆地的沉積可以劃分為不連續的沉積層序,並能在世界範圍進行對比,全球性海面變化是形成這種旋迴的唯一可能機制。Vail等(1977)進而提出顯生宙的海平面變化和旋迴結構,為區域對比和古地理解釋提供了依據。在地質歷史時期,許多重要的聚煤盆地與階表海、陸緣海密切相關。海面變化會引起大範圍的岸線遷移,在海侵和海退過程中都可以有聚煤作用發生,但一般以海退趨勢下出現的廣濱海平原為泥炭層廣泛發育的良好場所古構造是作用於案煤盆地諸因素中的主導因素。從構造觀點出發,可以把聚媒盆地看作一種特殊的構造形透,即是說聚震盆地在大地構造格架中占據一定部位,具有一定的幾何形態和構造樣式,與周圍的其它各種構造形跡有著成生聯繫,可以婦入某種構造體系聚煤盆地是特定的區域構造應力場的產物,具有一定的地球動力背景。隨著板塊構造學說的提出和發展,特別是採用地震探測等新技術對大陸和大陸邊緣現代沉積盆地的研究,提出了比較系統的現代沉積盆地的構造分類,從而使沉積盆地的研究建立在全球沉積和構造過程上。地殼的緩慢沉降是泥炭層堆積和保存的先決條件,含煤岩系由煤層和以淺水環境為主的碎屑沉積物組成,也是地殼邊沉降、邊雄積的結果。地殼的沉降範圍、幅度、時期和速度,決定了聚煤盆地的範圍、岩系厚度沉積補償及沉積相的組成和分布。地史時期的聚煤作用常常出現於一場劇烈的地殼運動之後,聚煤盆地也往往分布於穩定陸塊的前緣活動帶,或隆起造山帶的前緣拗陷帶,形成巨厚的含媒岩系。聚煤盆地也常兒於兗拉通內部的活化拗陷區域或斷陷帶。因此可以說,聚煤盆地的形成與地殼一定程度的活動性有關,是地殼運動過程的產物。
古氣候、古植物、古地理和古構造等因素,在一定地區或一定條件下都可能成為案煤作用的決定性因素。一般來說,古氣候、古植物條件提供了聚煤作用的物質基礎,常作為案煤盆地形鹹的區域背景來考慮而古地理和古構造則是具體聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。
