煤田地质学第四章

能源地质学主讲人：杜振川第一篇煤田地质学能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第一节概述一、含煤岩系及其同义词含煤岩系：指在一定地质历史时期形成的，一套含有煤层并具有成因联系的沉积岩系。同义词有含煤沉积、含煤地层、含煤建造、煤系等。含煤岩系的简称即“煤系”。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第一节概述二、含煤岩系的岩性特征1、颜色：主要由灰色、灰绿色及黑色的沉积岩组成；

2、主要的岩石类型为砂岩、粉砂岩、泥质岩、炭质泥岩、煤、粘土岩、石灰岩，以及少量的砾岩等；

3、岩性变化较大、不同地区具有明显的差异，即不同时代、不同地区的含煤岩系，其岩性组成差异很大；

4、煤系中还常见有铝土矿、耐火粘土、油页岩、菱铁矿、黄铁矿等；

能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征5、含煤岩系中含有大量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及各种结核植物叶部化石瘤状菱铁矿结核能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征5、含煤岩系中含有大量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及各种结核压扁的树干腕足类化石能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征5、含煤岩系中含有大量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及各种结核舌形贝化石能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征5、含煤岩系中含有大量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及各种结核生物扰动能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征5、含煤岩系中含有大量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及各种结核生物潜穴能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征6、煤系中最常见的碎屑岩为石英砂岩、长石石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩，以及粉砂岩、砾岩7、沉积构造上以具有各种非水平层理为最突出的特征能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征7、沉积构造上以具有各种非水平层理为最突出的特征斜层理能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征7、沉积构造上以具有各种非水平层理为最突出的特征槽状交错层理波状层理能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院粉砂岩中的泥质包体粗粒砂岩中部的冲刷面能源地质学课件河北工程大学资源学院粒序层理粗粒砂岩中部的冲刷面能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院第一节概述二、含煤岩系的岩性特征8、煤系岩层层序在岩性特征、粒度特征、结构构造以及生物化石特征等方面具有明显的旋回结构。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第二节含煤沉积体系及成煤特征沉积体系：Fisher(1967)指由沉积过程和沉积环境联系在一起的岩相的三维组合。Gallowag(1983)定义为空间上关联相的三维单元。我们定义为：一定历史时期具有成因联系的沉积相的三位组合。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系1、冲积扇

1）沉积特征冲积扇是从山地峡谷向开阔平原转变地带上的一种河流冲积沉积体。正如Bull(1968)指出：“冲积扇是一种河流沉积体，它的表面相似于一段锥形面，从河流离开山区处向下坡辐射开”，冲积扇沉积体系常成为大陆上最靠近物源区的粒度粗、分选差、沉积速率高的沉积体系。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系1、冲积扇

1）沉积特征美国第三纪瓦萨茨组金兹勃瑞与蒙克利夫段(垂向、侧向及平面)相模式图能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系1、冲积扇

1）沉积特征能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系1、冲积扇

2）冲积扇沉积体系的成煤特征在含煤冲积扇沉积体系中，煤的聚集往往集中于特定的部位，这主要决定于控制泥炭沼泽形成和发育的自然地理条件。有利于成煤的部位扇间洼地中扇朵叶体间洼地扇尾地带扇前缘外侧与河湖、海环境的过渡地带能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系1、冲积扇

2）冲积扇沉积体系的成煤特征冲积扇沉积体系有利成煤部位示竟图1一扇间洼地；2一中扇朵体间洼地；3一扇尾地带；4、5—扇前缘外侧与河湖海的过渡地带能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系1、冲积扇

2）冲积扇沉积体系的成煤特征冲积扇沉积体系有利成煤部位示竟图能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

1）沉积特征依据河道的平面形态顺直河辫状河曲流河网状河能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

1）沉积特征河道分叉指数：指在每个蛇曲波长中河道沙坝的数目。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

1）沉积特征能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

1）沉积特征河流发展示意图能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

1）沉积特征顺直河：一般少见，仅出现于某些河流的局部河段。辫状河：特征是坡降大，河身不固定，迁移甚快，多呈交叉状，其主要特征是河床内河心滩极发育，河道较直且弯度低，大多出现于山麓地带及三角洲平原上。曲流河：特征是河床坡降较小，河身较稳定；由于侧向迁移作用，河流弯曲度大，因而易出现截弯取直的袭夺现象，形成牛轭湖、废弃河道，其最主要的特征是边滩发育。网状河：河道交织呈网状。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征曲流河：以岸后沼泽和废弃河道充填沼泽是最有利的成煤场所。

岸后沼泽环境有利于形成厚煤层，主要是由于反复出现洪泛和由此而产生的天然堤的垂向增高，对洪泛盆地和岸后泥炭沼泽起着障壁作用，因此在堤的外侧直至洪泛盆地内部就成为成煤的最重要场所。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征岸后沼泽环境能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征岸后沼泽环境能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征废弃河道充填沼泽能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征废弃河道充填沼泽能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征废弃河道充填沼泽能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征辫状河：沉积体系成煤的条件是有限的，正在形成的辫状河体系对于泥炭沼泽的形成和发育往往不利，因而难于出现有工业价值的可采煤层。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系2、河流沉积体系

2）河流沉积体系的成煤特征网状河：Smith等认为其聚煤条件优于曲流河。网结河形成的主要控制因素是沉积盆地的沉降作用，这种构造背景往往为大范围网结河化提供了场所。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系3、湖泊沉积体系

1）沉积特征湖泊沉积体系主要是以淡水湖泊为主，多为陆源碎屑充填的内陆湖泊。一些大型的内陆湖泊或各类断陷盆地内的湖泊，往往形成独立的沉积体系。湖泊沉积速率快，在其演化中，都以逐渐填积淤浅、退缩、填满而告终。青海湖能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系3、湖泊沉积体系

1）沉积特征能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系3、湖泊沉积体系

2）湖泊沉积体系的成煤特征湖泊沉积体系中滨湖地带和湖泊三角洲地带都是成煤的良好场所。湖滨沼泽能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征一、含煤沉积体系3、湖泊沉积体系

2）湖泊沉积体系的成煤特征湖泊沉积体系中滨湖地带和湖泊三角洲地带都是成煤的良好场所。湖滨沼泽能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征在河流入海、湖的河口处，由于流速降低，水流携带的沉积物便在河口处堆积下来，形成平面上呈三角形或舌状的碎屑堆积体。因其为尖端指向陆地的三角形或扇形，故名为三角洲。

能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征Fisher（费舍）等（1969）的划分以河流作用为主的高建设性的三角洲以海洋作用为主的高破坏性的三角洲鸟足状三角洲朵状三角洲浪控三角洲潮控三角洲三角洲分类能源地质学课件河北工程大学资源学院Galloway(1975)的划分能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征高建设性三角洲—鸟足状能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征高建设性三角洲—朵状能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征高破坏性三角洲—浪控性能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征高破坏性三角洲—潮控性能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

1）沉积特征三角洲的沉积作用是一种动态的变化过程。在三角洲的建设中，一方面河流携带泥沙入海，使河口不断分叉、延伸，海岸线向海推进，使三角洲平原区域性地扩展；但分流河道向海推进过程不是无限制地发展，当河道延伸到一定长度后，河道就会出现改道，寻找新的入海口，被废弃的河口由于沉积物源的中断或减少而出现了三角洲的破坏时期。沉积在海岸带的泥沙在受到海洋作用的改造后，重新分配，建立新的平衡。

能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

2）三角洲沉积体系的成煤特征在各种类型三角洲沉积体系中，以河流作用为主的三角洲体系往往为成煤提供了更有利的条件。在不断推进的三角洲平原及三角洲前缘滨岸地带，都是泥炭沼泽发育的良好场所。三角洲朵叶废弃之后，低平的地势也成为良好的成煤场所。能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

2）三角洲沉积体系的成煤特征能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

2）三角洲沉积体系的成煤特征三角洲沉积的发展及泥炭聚集的位置能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系4、三角洲沉积体系

2）三角洲沉积体系的成煤特征黄河三角洲平原沼泽化能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系5、滨岸带沉积体系

滨岸带：一般指滨海平原的外缘一直到海水浪基面以上的地带，它是狭长的高海水能量的环境，是一种海、陆交互的过渡地带。根据物源的来源特征陆源碎屑滨岸带海盆内源的碳酸盐岩滨岸带能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系5、滨岸带沉积体系

陆源碎屑滨岸带浪控型滨海环境(或称海滩型滨海环境)

潮控型滨海环境(或称潮坪型滨海环境)

障壁岛一泻湖型滨海环境其中，障壁岛一渴湖体系是主要成煤沉积体系能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系5、滨岸带沉积体系

障壁岛一泻湖沉积体系的成煤特征

能源地质学课件河北工程大学资源学院一、含煤沉积体系5、滨岸带沉积体系

障壁岛一泻湖沉积体系的成煤特征

Cohen(1984)通过对大西洋滨海平原的奥克费诺基泥炭沼泽的研究，提出了古障壁岛后成煤模式。在美国大西洋沿岸滨海平原上，往往可以见到在废弃障壁沙脊之后，分布着较平坦且透水性差的粘土质沉积，这些微咸水沼泽沉积之上，都有泥炭层发育。

障壁后泻湖淤浅沼泽化形成的煤层，其长轴平行于障壁岛砂体延伸方向，煤层分布较广泛，但由于成煤前的古地形及周期或成煤后期潮道的影响，厚度变化较大，煤层硫分含量较高。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征二、含煤岩系的旋回结构煤系的旋回结构：指煤系沉积层序中有共生关系的岩性、岩相等特征的规律性组合和重复交替出现的现象。

反映煤系旋回结构的岩层特征多种多样。例如，利用岩石的粒度特征，称粒度旋回；利用岩层的厚度、层理类型，称为层序旋回；综合运用多种岩层特征确定出沉积相，从而反映出的旋回称为沉积相旋回。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征二、含煤岩系的旋回结构1、煤系旋回的划分

传统的美国学派将旋回底界定在有冲蚀作用的河道砂岩之下（冲刷面上）；欧洲学派将旋回的底界定在煤或根土岩与上覆的海相页岩或石灰岩之间；三角洲学派则将旋回底界定在海相石灰岩和上覆前积页岩或向上变粗的砂页岩层序之间。能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征二、含煤岩系的旋回结构1、煤系旋回的划分

不同方法确定旋回界线的比较

能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征二、含煤岩系的旋回结构1、煤系旋回的划分

不同旋回界限的划分，实际上是以海退为旋回起点还是以海侵为起点的问题。对于煤系旋回的划分，以海退为起点是较为常用的方法。这种划分使煤层多位于旋回层序的中部，因此对煤层形成时期、形成以前及以后的沉积环境演化便于相互联系，也有利于应用旋回层序进行煤层对比。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第二节含煤沉积体系及成煤特征二、含煤岩系的旋回结构2、不同古地理条件下的旋回特征

1）内陆型含煤岩系的旋回结构

①河流相含煤岩系的旋回结构特点是：旋回常由河床相或山麓相开始，向上逐渐过渡为河漫相、湖泊相、沼泽相等。每一旋回的底部是颗粒最粗的砂岩或砾岩，覆盖在下伏的冲刷面上，其上为具有斜层理的河床相砂岩，继之斜层理倾角逐渐平缓，再往上斜层理消失，出现水平层理或波状层理等河漫相的标志。完整的河流相旋回正是反映一定时期河流环境中各亚环镜沉积物的平面组合。能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构2、不同古地理条件下的旋回特征

1）内陆型含煤岩系的旋回结构

②湖泊旋回结构湖泊相旋回开始往往是较粗粒的冲积相沉积，其上为滨湖相、沼泽相，最后深湖相的泥岩或油页岩沉积。它反映了湖盆的收缩和扩张过程，呈现出湖面先是下降，接受陆源碎屑等沉积，滨湖环境发育沼泽接受泥炭堆积，之后湖面上升，湖水变深，继有深湖相沉积，这是湖泊相一个较完整旋回的岩相组合。

能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构2、不同古地理条件下的旋回特征

2）近海型含煤岩系的旋回结构①滨海型含煤岩系旋回结构旋回结构多由陆相、过渡相和浅海相组成。以煤层为准，分为煤层下的海退部分和煤层上的海进部分；一般海退部分的岩性组合比较复杂，各种岩相都可能出现，特别是泻湖相和滨海相比较发育，但稳定性差，厚度变化也较大。而海侵部分的岩性、岩相比较简单，多为泻湖相或浅海相等，大面积内岩性、岩相稳定，是煤层对比的重要标志。能源地质学课件河北工程大学资源学院滨海相一些主要类型旋回特征能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构2、不同古地理条件下的旋回特征

2）近海型含煤岩系的旋回结构②三角洲型旋回结构三角洲型旋回结构是煤层以下的层序从前三角洲的粉砂质粘土开始，往上为较粗的、交错层理发育的三角洲前缘砂、粉砂及粘土质粉砂沉积，而近煤层处为三角洲平原粘土和粉砂沉积；煤层以上也为三角洲平原沉积，再往上则为海相或泻湖相沉积；这种旋回结构不对称，煤层位于旋回上部，煤层以下为一套沉积岩相和岩性组合复杂，厚度大，变化也大；而煤层以上沉积厚度小，但比较稳定。

能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构3、煤系旋回结构的成因煤系旋回结构形成的原因主要有沉积成因、构造成因及气候变化成因。沉积作用因素气候的周期性变化地壳运动因素旋回结构的成因能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构3、煤系旋回结构的成因煤系旋回结构形成的原因主要有沉积成因、构造成因及气候变化成因。1）沉积作用因素：指在一种沉积体系内部，其沉积、搬运能量所发生的周期性变化。例如，在河成沉积中，由于河道的曲流迁移作用所引致的周期变化；潮汐沉积中，由于涨落潮所引起的周期性变化；冲积扇沉积中间歇性水流、脉冲流等的周期性变化；三角洲沉积中，三角洲朵叶的迁移、摆动等周期性变化等。能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构3、煤系旋回结构的成因煤系旋回结构形成的原因主要有沉积成因、构造成因及气候变化成因。2）气候的周期性变化：如在湖泊演化史中，由于气候的周期性变化，湖泊面积常出现扩张和收缩，这就引起了湖面的升降，因此影响到流域的侵蚀和堆积过程。湖面降低时，入湖的河系下切，形成河谷侵蚀，把大量陆源碎屑带入湖盆，因而使湖水淤浅；反之，带入湖盆的碎屑量减少，因而湖水变清，湖泊出现细粒沉积。由于这种周期性的湖面升降，便形成了含煤的湖成沉积旋回。能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系的旋回结构3、煤系旋回结构的成因煤系旋回结构形成的原因主要有沉积成因、构造成因及气候变化成因。3）地壳运动因素：地壳周期性的升降运动，引起的旋回结构往往分布范围较广，规模较大。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征一、煤层的形成泥炭的堆积必须具备下列条件：

1)植物的大量繁殖，这是泥炭的物质来源；2)沼泽水位的逐步抬升，以避免有机质的氧化分解；3)碎屑沉积物的贫乏，以保证泥炭质量。4)只有泥炭层堆积界面的增高和沼泽水面的抬升保持均衡，泥炭层才能不断增厚。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征一、煤层的形成植物遗体堆积速度和沼泽水面上升速度之间的补偿方式：1)沼泽水面上升速度小于植物遗体堆积加厚速度时，称过度补偿。过度补偿状态持续发展，沼泽供水条件越来越困难，植物遗体或泥炭层将遭受氧化分解和风化剥蚀，难以保存，形成的煤层较薄。2)沼泽水面上升速度与植物遗体堆积加厚速度大体一致时，称均衡补偿。在均衡补偿条件下，泥炭层不断增厚，相对均衡状态的长期持续，便形成厚煤层。3)沼泽水面上升速度大于植物堆积加厚速度时，称为不足补偿。在不足补偿的条件下，植物遗体供应不足，沼泽不断充水，进而演变为湖沼等覆水环境，不利于高等植物的生长。泥炭堆积过程逐渐终止，代之以泥、砂质沉积物，形成煤层的顶板或夹石。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征一、煤层的形成二、煤层的结构煤层往往包含煤分层和岩石夹层，不含夹石层者称为简单结构煤层；反之，含有夹石层者则称为复杂结构煤层。煤层中的岩石夹层俗称夹矸。夹矸一般为粘土岩、炭质泥岩或粉砂岩，有时为石灰岩、硅质岩、油页岩、细砂岩。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征一、煤层的形成二、煤层的结构简单结构煤层复杂结构煤层能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征三、煤层的顶底板在正常地层层序情况下，直接位于煤层上覆的岩层，称为煤层顶板；直接位于煤层之下的岩层，称为煤层底板。煤层顶板：煤层顶板按跨落的难易程度分为伪顶、直接顶和老顶；煤层顶板最常见的是泥岩、粉砂岩、砂岩和石灰岩。煤层底板：煤层底板分为直接底和老底；以泥岩、粘土岩最为常见，通常呈团块状，富含植物根茎化石和不规则滑动面，俗称根土岩。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征三、煤层的顶底板煤层顶板：能源地质学课件河北工程大学资源学院能源地质学课件河北工程大学资源学院第四章含煤岩系的特征第三节煤层的特征三、煤层的顶底板煤层底板：能源地质学课件河北工程大学资源学院第三节煤层的特征四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素1、煤层厚度

煤层厚度：是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。依据煤层结构，可将煤层分为总厚度、有益厚度和可采厚度。煤层总厚度：是煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和；有益厚度：是指煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和；可采厚度：是指在现代经济技术条件下适于开采的煤层厚度。最低可采厚度：依据煤种、产状、开采方式和不同地区的资源条件所规定的可采厚度下限标准。达到和超过最低可采厚度的煤层称为可采煤层

能源地质学课件河北工程大学资源学院第三节煤层的特征四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素1、煤层厚度

能源地质学课件河北工程大学资源学院第三节煤层的特征四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素1、煤层厚度

煤层的厚度差别很大，薄者仅数厘米，俗称煤线；厚者可达200余米。煤层厚度分类极薄煤层：0.3~0.5m薄煤层：煤厚0.51~1.3m中厚煤层：煤厚1.31~3.5m厚煤层：煤厚3.6~8.0m巨厚煤层：大于8m按稳定性分类稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层能源地质学课件河北工程大学资源学院第三节煤层的特征四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化①泥炭沼泽基底不平对煤层形态和厚度的影响泥炭沼泽基底不平导致煤层增厚、变薄和尖灭是常见的地质现象。当泥炭沼泽发育在古侵蚀基准面上时，首先在相互隔离的低洼处生长和堆积了植物，形成泥炭层；随着区域性沉降或地下水位抬升，隔离的泥炭沼泽逐渐连成一体，泥炭层才在盆地范围内堆积。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化①泥炭沼泽基底不平对煤层形态和厚度的影响湖北早二叠世梁山组煤层形态能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化①泥炭沼泽基底不平对煤层形态和厚度的影响辽宁阜新煤盆地泥炭沼泽基底不平能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化①泥炭沼泽基底不平对煤层形态和厚度的影响泥炭沼泽基底不平引起的煤厚变化具有下列主要鉴别特征：A煤层底板或基底岩层界面呈不规则起伏，而煤层顶板界面比较平整，即“顶平底不平”。B煤层厚度变化急剧而不规则，且通常位于含煤岩系剖面的底部或下部。C基底古地形低洼处煤层增厚，向凸起部位变薄或尖灭。煤层的分层或层理被下伏基底岩层界面所截，上下分层呈超覆关系。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化②基底断块的不均衡沉降控制的煤层厚度变化在泥炭聚积阶段，如果某些地段的沉降速度逐渐变快，超过了植物物质聚积的速度，那么均衡关系就被破坏，于是泥炭沼泽转变为湖泊，因此泥炭的聚积也就被泥沙等碎屑物质的沉积所代替，这样就引起煤层从沼泽区向湖泊区方向变薄或尖灭。当湖泊区的沉降速度重新变慢时，湖泊因日渐淤浅，又再度变为沼泽，重新堆积泥炭。如此反复交替，便造成煤层分叉、尖灭及煤层与夹歼层相互交替等现象能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化②基底断块的不均衡沉降控制的煤层厚度变化能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化②基底断块的不均衡沉降控制的煤层厚度变化辽宁某矿区煤层呈马尾状分叉示意能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化②基底断块的不均衡沉降控制的煤层厚度变化阜新海州组横向沉积断面图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化②基底断块的不均衡沉降控制的煤层厚度变化山东腾县煤田煤层分岔示意图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化②基底断块的不均衡沉降控制的煤层厚度变化煤层组由盆缘向盆地中部可大体划分为三个带：聚结煤层带：位于盆地边缘地带，煤层密集或合并，单层厚度达到最大值。煤层分岔带：煤层向盆地中央地带多次分岔，形成马尾状分岔样式。无煤带：位于东南内部，煤层分支尖灭。特点：煤层有厚到薄、分叉尖灭是逐渐过渡的，厚度变化的分带性和方向性明显，沿某一方向厚度稳定，沿某一方向则分叉尖灭，这种分带性与含煤岩系的岩性、相分带相一致。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化③盆地内次级隆起和拗陷所引起的煤厚变化聚煤盆地内部往往发育次级隆起和拗陷，或次级同沉积褶皱，它们对煤层形态和煤层厚度具有不同程度的控制作用。一般情况下，盆地内的次级隆起、同沉积背斜构成蓄水盆地内的浅水地带，沼泽持续发育，出现厚煤层或聚结煤层带，煤层向拗陷部位分岔、尖灭；但也可出现相反的情况，即盆地内的次级拗陷部位，湖沼相持续发育，而隆起部位冲积相发育，并存在频繁的层序间断。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化③盆地内次级隆起和拗陷所引起的煤厚变化辽宁田师傅早、中侏罗煤系第四含煤段岩相—厚度图1－冲积相；2－冲积及沼泽相；3－沼泽相；4－岩相界线；5－等厚线；6－厚度大于2米；7－厚1～2米能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化④盆内同沉积断裂活动引起的煤厚变化聚煤盆地内的同沉积断裂活动可以造成含煤岩系厚度和岩相的显著变化，导致煤层形态和厚度的突变。在泥炭堆积最有利的地段，可以形成厚煤带。厚煤带沿断层走向延伸，横越断层则迅速变薄，分岔或尖灭。由于断层的不断生成，已形成的泥炭层又被切割，两盘煤层层位、厚度难以对接。

能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化④盆内同沉积断裂活动引起的煤厚变化德国下来因地区第三纪褐煤层的同沉积断裂能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制冲积扇体系是聚煤盆地的边缘环境，泥炭沼泽主要发育于扇前、扇间洼地、扇三角洲和废弃扇体上，煤层延伸与盆地轴向相一致，向盆缘方向急剧尖灭，向盆地方向分岔变薄，常沿远端扇形成厚煤层。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制冲积扇体系的聚煤环境能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制冲积扇沉积体系有利成煤部位示意图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制河流体系可区分为曲流河、辫状河和网状河体系。曲流河体系中，泥炭沼泽主要发育于堤后、河道间泛滥盆地和废弃河道上；煤层呈透镜状，其延伸方向大致平行于同期沉积的河道砂体，沿此方向厚度稳定，向两侧接近河道、越岸一决口扇沉积则急剧分岔或尖灭。辫状河河道不稳定，砂质沉积物分散范围广，在支流间地区可形成透镜状煤体。网状河是一种稳定的大面积沉积环境，河道间湿地环境占据河流体系的绝大部分，十分有利于厚层泥炭的堆积；砂体呈透镜状、带状，甚或包容在煤层之中。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制曲流河能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制辨状河能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制三角洲体系是由各种亚环境组成的复合体，泥炭沼泽发育于支流间泛滥盆地、间湾和废弃的分流河道和叶体上；最厚最稳定的煤层一般赋存于下三角洲平原和上三角洲平原的过渡带。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制三角洲有利成煤的部位能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制三角洲有利成煤的部位能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制泻湖一障壁岛体系中，泥炭沼泽首先发育于障壁后，在潮汐三角洲、潮坪和泻湖填积的后期往往形成广布的泥炭沼泽；煤层一般与岸线走向平行，煤层较薄，泻湖填积基础上可形成较厚煤层。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑤沉积环境对煤层形态和厚度变化的控制能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑥煤层的同生冲蚀煤层的同生冲蚀是指泥炭堆积过程中河流等对煤层的冲刷剥蚀。特点：砂质岩、粉砂质岩冲积物，与煤层有共同的顶板。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

1）煤层厚度的原生变化⑥煤层的同生冲蚀淮南矿区B11煤层河流冲刷示意图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化①煤层的后生冲蚀煤层形成以后，煤层和含煤岩系常常遭受河流的切割剥蚀，对煤层的破坏作用可以达到很大的规模，以致形成宽几十米、几百米，长数公里的薄煤带和无煤带。煤层遭受河流冲蚀部分，切割煤层正常顶板和部分煤层，出现薄煤带和无煤带能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化①煤层的后生冲蚀唐山矿5煤层项板岩相图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化②后期构造变动引起的煤厚变化褶皱作用引起的煤厚变化：一般在褶曲的轴部增厚，而在翼部减薄或尖灭。煤层由于产生塑性流动，原生结构和构造遭到破坏，形成构造煤。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化②后期构造变动引起的煤厚变化褶皱作用引起的煤厚变化：一般在褶曲的轴部增厚，而在翼部减薄或尖灭。煤层由于产生塑性流动，原生结构和构造遭到破坏，形成构造煤。能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化②后期构造变动引起的煤厚变化断层作用引起的煤厚变化：一般煤层薄化带常位于断裂一侧，以正断层的上盘居多，变薄体的长轴延伸方向与断层走向一致，变薄带的宽度与断层落差及断层倾角有一定的关系，断层的倾角越陡，压薄带越窄，倾角越缓压薄带则越宽。显德旺井田1124工作面回风巷素描能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化②后期构造变动引起的煤厚变化能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化②后期构造变动引起的煤厚变化磨窝七采区煤层变薄体分布示意图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化③岩浆侵入对煤层的影响岩浆侵人煤层，使煤层形态和煤层厚度发生很大变化，并使煤层结构、煤质受到变化，有时煤层变为天然焦或被吞食，从而丧失工业价值。山东坊子矿闪长玢岩侵入煤层素描图能源地质学课件河北工程大学资源学院四、煤层厚度及其厚度变化的控制因素2、煤层厚度变化及其控制因素

2）煤层厚度的后生变化④岩溶作用形成的无煤陷落柱含煤地层下伏岩系如果为可溶性岩石，如石灰岩、白云岩等，在地下水的溶蚀作用下可以形成岩溶洞穴，随着洞穴规模的扩大，在上覆岩系的重力荷载下，煤层及其围岩逐渐垮落，可形成环形柱状陷落，俗称陷落柱。山西阳泉矿陷落柱素描图能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型含煤岩系古地理：指含煤岩系形成过程中，持续存在的总的沉积环境或地貌景观。包括：聚煤盆地距侵蚀区的远近、侵蚀区的地形地貌特点、聚煤盆地距海岸线的远近、聚煤盆地本身的地形地貌特点，以及聚煤盆地中的水动力条件、介质化学特性、生物群落等。当具备发育含煤盆地的构造条件、古气候和古植物条件以后，含煤沉积盆地的沉积古地理面貌是决定聚煤特征的重要条件。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型成煤的泥炭沼泽形成以前的沉积环境，塑造了煤层聚集的地形、地貌条件，因而影响煤层的厚度变化及形态与分布。与泥炭沼泽同期存在的沉积环境配置，不仅直接影响煤层的形态及分布，而且与泥炭沼泽内部的环境共同控制了煤的组成，即煤岩、煤质的变化。成煤后的沉积环境，将影响泥炭层的保存条件及其后期剥蚀。不同古地理条件下形成的含煤岩系，在岩性、沉积体系、旋回结构及含煤性等方面均具有不同的特点；而相同或类似古地理条件下形成的含煤岩系具有基本相同的特征和基本类似的含煤性变化规律。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型一、含煤岩系古地理类型的控制因素1、近海型含煤岩系古地理类型的控制因素控制因素：可直接归属为海平面的升降与沉积速度的关系。当沉积速度与海平面相对稳定时，则古地理环境基本保持不变，剖面中岩性、岩相的变化不大，形成较厚的岩层和煤层；当沉积速度相对较快时，则出现海退层序，如可见到海岸砂沉积物沉积于泻湖之上；当沉积速度较慢，或海面上升较快时，则出现海进层序。如出现陆棚泥沉积在海岸砂之上。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型一、含煤岩系古地理类型的控制因素1、近海型含煤岩系古地理类型的控制因素控制因素：可直接归属为海平面的升降与沉积速度的关系。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型一、含煤岩系古地理类型的控制因素2、内陆型含煤岩系古地理类型的控制因素古地理类型主要取决于侵蚀区与沉积区的相互关系，即相对高差的变化、沉积区距侵蚀区的远近及侵蚀区的地质条件。一个地区经过一次较强的地壳运动，地形变复杂，侵蚀区和沉积区高差增大，冲积相、山麓相比较发育，成煤盆地的范围比较小；经过长时间的剥蚀和沉积后，地形相对高差变小，沉积区离剥蚀区越来越远，盆地逐渐扩大，可形成大型内陆湖盆环境，含煤性较好。

能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型二、含煤岩系古地理类型的划分我国煤田地质工作者在分析国外资料的基础上，结合我国各时代各地区含煤岩系的具体特点。将含煤岩系古地理类型划分为三大类八个类型。能源地质学课件河北工程大学资源学院第四节含煤岩系的古地理类型二、含煤岩系古地理类型的划分大类类型浅海型浅海型近海型滨海平原型滨海冲积平原型滨海三角洲型滨海山前（山间）平原型内陆型内陆盆地型山间盆地型山间谷地型含煤岩系古地理类型表能源地质学课件河北工程大学资源学院二、含煤岩系古地理类型的划分1－浅海型；2－滨海平原型；3－滨海冲积平原型；4－滨海三角洲型；5－滨海山前（山间）平原型；6－内陆盆地型；7－山间盆地型；8－山间盆地型；9－大陆冲积平原型能源地质学课件河北工程大学资源学院三、含煤岩系古地理类型1、浅海型1）特点在含岩煤系形成过程中，聚煤盆地基本处于浅海环境(相当浅的陆表海。岩性以灰岩为主，也可有泥岩；沉积相主要为浅海相；富含海相动物化石，煤层可以是腐泥煤或短暂海退期形成的腐植煤，煤层底板多为泥岩，顶板则多为灰岩；煤层一般较薄但较稳定，含硫量高。本类型的含煤岩系旋回结构清楚，煤岩层易于对比。

能源地质学课件河北工程大学资源学院陕西南部早寒武世煤系岩相柱状图1一黄铁矿结核；2－藻类化石，3—浅海泥岩相；3—浅海泥岩相；4－浅海碳酸盐岩相；5—腐泥煤淮南煤田太原组岩相柱状图

1—泥炭沼泽相；2一闭流沼泽相，3—滨海砂岩相，4—滨海泥岩相；5—滨海一浅海碳酸盐岩相能源地质学课件河北工程大学资源学院2）实例桂中晚二叠世会合山期早时（P2h1）古地理略图能源地质学课件河北工程大学资源学院三、含煤岩系古地理类型2、近海型

近海型一般是指海岸附近的广阔沉积区，这里地形比较平坦、简单，受海水进退影响很大。形成的煤系分布广，岩性、岩相比较稳定；碎屑成分成熟度和结构成熟度均较高；旋回结构清楚；煤、岩层易于对比；含煤性一般较好。近海型

滨海冲积平原型

滨海平原型

滨海三角洲型

滨海山前(山间)平原型

能源地质学课件河北工程大学资源学院三、含煤岩系古地理类型2、近海型

1）滨海冲积平原型在滨海平原的基础上发展起来的，海平面抬升时仍可被海水短期淹没，晚年期的河流发育，使冲积平原广泛发育。岩性以粗粒砂岩为主，偶见细砾岩；沉积相以冲积相(如河床相、河漫相)为主，有时可有海相或过渡相；岩性、岩相的变化较内陆型稳定；旋回结构比较清楚，且常见有冲刷面，使下伏岩层甚至煤层被冲蚀变薄、尖灭；煤层层数不多，但有时厚度较大且稳定性一般较好。能源地质学课件河北工程大学资源学院1）滨海冲积平原型华北早二叠早期含煤建造岩性、岩相柱状图1—河床相；2—河漫相；3—湖泊相；4—闭流沼泽相；5—泻湖波浪带；6—泻湖相；7—滨海泥岩相能源地质学课件河北工程大学资源学院三、含煤岩系古地理类型2、近海型

1）滨海平原型

滨海平原型是指处于岸线附近地形低洼平坦而开阔的广大地区，远离剥蚀区，受海水进退影响较大。岩性以灰岩、泥质岩、细碎屑岩为主，沉积相以滨海相为主，也可浅海相和冲积相；旋回结构清楚，并以海进部分岩性、沉积相组合较简单，而海退部分较复杂为典型特征。泥炭沼泽化发生在海退末期，新的海侵开始之前；煤层分布广，厚度较薄但较稳定，硫含量较高。

能源地质学课件河北工程大学资源学院1）滨海平原型

能源地质学课件河北工程大学资源学院三、含煤岩系古地理类型2、近海型

3）滨海三角洲型入海河流的三角洲冲积平原发育，沉积厚度较大。岩性以砂岩为主，也有粉砂质泥岩；旋回结构较清楚，常为不对称或不完整旋回。完整旋回的厚度较大；海退部分相组合较复杂，海进部分的简单。

三角洲的建设阶段，不断向前推进的三角洲平原上的分流河道之间以及三角洲前缘滨岸地带都是泥炭堆积发育的场所。

能源地质学课件河北工程大学资源学院3）滨海三角洲型能源地质学课件河北工程大学资源学院3）滨海三角洲型密西西比河三角洲体系沿倾向剖面能源地质学课件河北工程大学资源学院