成煤沉积环境

1、成煤沉积环境地壳上有泥炭沼泽发育的地貌单元。煤由堆积在沼泽中的植物遗体转 变而成（见成煤植物）。适於植物遗体堆积并转变为泥炭的场所是沼 泽。沼泽是被水饱和著的土壤区，长年或季节性地被水所覆盖，表面 和周围有植物生长，当沼泽中堆积了一定厚度的泥炭层时称为泥炭 沼泽。适於泥炭沼泽发育的沉积环境，如海滨或湖泊沿岸、三角洲平 原、冲积平原、冲积扇前缘等。沼泽类型根据水源补给条件，沼泽可分为低位沼泽和高位沼泽。由地下水补给 的低位沼泽，含丰富的矿物质，有3种基本类型：树沼或森林沼泽，一般为淡水，覆水浅，有高大乔木和灌木共生，因植物生长繁茂 ，遗体大量堆积，易形成厚的泥炭层。草沼，覆水略深，有水生植物 和

2、草类生长，一般为低位沼泽，分布在海岸附近的为咸水至半咸水，内陆环境的为淡水。漂浮沼泽，分布於湖泊或沼泽中的开阔水域， 是低位沼泽深覆水区顶部的特殊沼泽类型。漂浮沼泽的表面几乎全被 沉水植物、特别是菅茅和草类覆盖，有薄泥炭层形成并浮於水面， 植物根可穿透泥炭层，又称沼泽湖或颤沼。此外，某些低位沼泽以占 优势的植物群落命名，如分布在海岸潮间带半咸水的红树林沼泽； 淡水、酸性土壤、有泥炭爵和菅茅生长的泥炭藓沼泽；淡水、碱性 土壤、以芦苇为主的芦苇沼泽等。高位沼泽的地貌景观不同於低位沼泽，中心凸起呈圆盘状，周缘地 势较低，常由低位沼泽演化而成。沼泽地区地下水面略低於这类沼泽 的表面，由大气降水补给，缺

3、乏矿物质补充，因此沼泽发育废期植 物矮化、属种单调。如潜水面不发生变化，沼泽环境难以长期持续。当气候或构造等因素引起沼泽水面或地下水潜水面发生变化时，上 述不同沼泽类型可以发生互相转化，尤其是低位沼泽发育到晚期， 常演化成高位沼泽。不同沼泽类型形成不同煤岩类型的煤见煤相)。成煤沉积环境模式发育在滨海平原、三角洲平原、冲积平原等不同沉积环境中的沼泽 ，其空间分布、水介质条件、植被类型和泥炭堆积持续时间等不同 ，所形成的泥炭层转变成煤彳麦，无论在煤层厚度、含夹矸情况、煤体空间分布形态和煤的矿物质含量、煤岩类型等均有差异。20世纪1030年代，J.A.厄登(1912)、J.M.威勒尔(1930)和H

4、.R.旺勒斯与威勒尔(1932)，先彳麦在美国伊利诺伊盆地宾夕法尼亚系的海 陆交替相煤系中，辨认出向上变粗和向上变细两种不同的岩石垂向 层序，并将其在剖面中的重复出现称为旋回结构，认为由海水进退 和地壳振汤运动引起(见含煤岩系)。成煤沉积环境主要有以下几种。三角洲海岸成煤沉积环境60年代以来，随著密西西比河现代三角洲沉积作用研究的进展， J.C.弗姆和E.G.威廉姆斯(1963)用三角洲沉积作用的过程解释上述 煤系旋回结构的成因。弗姆(1974、1975)、J.C.霍恩和弗姆(1978)以 现代密西西比河的沉积作用和海岸沼泽的分布与美国东部石炭纪煤 系的沉积环境进行模拟对比，发现许多煤层的参数

5、，如厚度、横向 稳定性、顶底板岩性、硫和痕量元素含量、灰分等，都与泥炭堆积 时的沉积环境及同生构造的控制有关，总结出了从障壁岛下三角洲 平原-上三角洲平原-冲积平原的成煤沉积环境模式。其中，障壁岛彳麦 沼泽形成的煤层薄，含硫高，煤层沿障壁沙坝走向延伸；下三角洲 平原的成煤沼泽顺分流河道两侧的天然堤发育，形成的煤层沿沉积 倾向连续，走向不连续，煤层薄，常见泥质夹层；上三角洲平原至 河流冲积平原的泥炭堆积在河道两侧的氾滥盆地中，煤层呈透镜体 状，横向连续性差，常为低硫煤；上、下三角洲平原过渡带泥炭层 发育在分流间湾被决口沉积物充填而成的广阔平台上，煤层厚度稳 定，横向连续性也好。此外，沉积速度快的

6、阿巴拉契亚南部，煤层稳 定性差，含硫低；北部沉降速度慢，煤系厚度小，煤层分布稳定， 含硫高。弗姆和G.A.怀森弗鲁(1989)指出，向上变粗垂直层序厚度的 差异主要是由於盆地深部同沉积断裂活动引起。基底沉降幅度较大的 一侧(下降盘)在地表造成负地形，易形成叠置的河流沙体；而相对沉降较缓的一侧（上升盘）则易形成较厚的煤层，厚煤层向叠置的河 流砂体的方向分叉、变薄以至尖灭。A.C.唐纳森（1974）根据浅水三角洲与深水三角洲沙体几何形态的不 同，将美国西弗吉尼亚晚石炭世煤系的沉积环境与现代河流作用占 优势、浅水的瓜达罗普三角洲对比，认为在废弃的浅水三角洲朵体 的沙质平台上成煤环境颇佳。与深水三角洲

7、不同，浅水三角洲的前 三角洲泥质沉积相和三角洲前缘沙质、粉沙质沉积相厚度一般不大 ，而以三角洲平原相占优势，成煤的泥炭沼泽相是三角洲平原沿积 的组成部分，因此，浅水三角洲模式与成煤作用关系更为密切。中国 华北南部晚古生代石盒子群的成煤环境属此类型。非三角洲碎屑海岸成煤沉积环境非三角洲环境的滨海平原也是沼泽发育的有利场所。障壁岛废潟湖潮 坪上发育的泥炭层薄，含硫高的情况仅限於小潮海岸（潮差小於2米） ，因障壁岛连续性好，潟湖水体深，水域面积大，环境比较闭塞。中 潮海岸（潮差介於24米之间）障壁岛彳主彳主被入潮口切割而不连续， 潟湖水域小而浅，封闭性差，潮道、潮坪大面积发育，在潮坪沙泥互层沉积物上

8、发育的成煤沼泽面积广，障壁沙坝阻挡了海水的侵袭，因而可以形成厚的低硫煤。华北南部山西组的主要煤层即形成於中 潮海岸障壁废潮坪、潮道沉积物形成的滨海平原上。碳酸盐海岸成煤沉积环境碳酸盐海岸也有成煤作用发生，典型实例为广西合山上二叠统的煤 系，碳酸盐岩在煤系中占绝对优势，仅煤层底板有含植物根系的泥 岩存在，泥岩中甚至含腕足类等浅海动物化石碎片。煤层厚度不大， 横向稳定，煤质含硫高。河流成煤沉积环境一般认为河流沉积物有3种相模式：辫状河模式，河道浅而宽，横 向摆动频繁，保存下来的常是洪水期粗碎屑沉积物，不利於成煤沼 泽的发育；曲流河模式，河道弯度大，两侧的漫滩沼泽、牛轭湖是 有利的成煤场所，但形成的

9、煤层横向连续性差，网结河模式，河道 被分支河道间富泥质的植被岛所限，不易发生横向摆动，泥炭得以 在植物岛内持续堆积，但横向被砂质河道充填物所截切，成煤环境 多与中部凸起的高位沼泽有关。与河流环境有关的煤均为低硫煤。冲积扇、扇三角洲成煤沉积环境与冲积扇和扇三角洲有关 的成煤沼泽常见於断陷盆地近边部，沿扇前地下水溢出带发育。由於 盆缘同沉积断裂的活动，厚煤层自盆内向盆缘同沉积断裂方向分叉变薄，煤质含硫也低，但灰分相对偏高。湖泊一湖三角洲成煤沉积环境与大型湖泊一湖三角洲环境有关的煤，形成於湖三角洲被废弃的朵 体或湖湾被决口沉积物充填的浅水平台上。与陆表海相似的大型湖泊 常分布在波状坳陷的构造背景下，水域面积可以相当大，但一般不 深，容易被多源河流带来的沉积物充填淤浅而沼泽化成煤，因淡水 介质，形成的煤含硫低，如鄂尔多斯中侏罗世早期湖三角洲平原和 湖滨平原，形成低灰、低硫、低磷、高发热量、储量巨大的优质煤，向深水区过渡煤层变薄，尖灭，煤质灰分和硫分也相应增加。断陷成因的湖泊经常为窄长形，沿断裂走向发育，水深可达数十至 数百米，当被冲积扇碎屑物充填淤浅彳麦，在扇三角洲朵体之间或废 弃的扇三角洲朵体之上始