含煤—煤层气盆地形成的古构造条件

作者&投稿:宋蔡 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
含煤—煤层气盆地形成的古植物条件~

古植物是成煤原始有机物质,古植物的生长分布即受古气候、古地理的制约又有其发展规律。在地质历史中植物的生长是由低级向高级发展,聚煤作用亦随此发生变化。
泥盆纪前,从元古宙晚期至早志留世为菌藻植物时代,海生低等生物遗体形成腐泥煤(石煤)。志留纪末至早、中泥盆世以裸蕨为主,生长在滨海湿润沼泽中,该阶段的煤多由裸蕨形成。晚古生代是中国重要聚煤期。晚泥盆世至晚二叠世早期,以孢子植物蕨类和裸子植物的种子蕨类为主,如节蕨植物中的芦木,石松植物中的鳞木、封印木,种子蕨类和科达树等,生长在滨海湿润地带,由孢子繁殖后代,躯体高大,是形成腐殖煤的丰富物源。石炭纪至二叠纪末,中国大陆主体板块形成不同的植物群落,塔里木—华北板块为热带至亚热带以单网羊齿为特色的华夏植物群,华南板块为热带—亚热带以大羽羊齿为特色的华夏植物群,藏滇板块为冷温带冈瓦纳植物群,准噶尔—兴安活动带为温带至亚热带安加拉植物群。
自晚二叠世晚期至中生代中期,世界干旱气候范围扩大,石炭、二叠纪蕨类植物群开始衰退,适应干旱气候更强的裸子植物松柏纲、银杏纲、苏铁纲繁盛。由于裸子植物靠花粉有性传播,不像蕨类植物依靠于水,因而可向内陆扩展,是中生代陆内盆地聚煤的主要物源。早、中三叠世中国大陆仍沿袭了晚古生代四大植物群区,自晚三叠世起则划分为南、北两大植物群,并出现东西分异。
自早白垩世至新生代,被子植物替代了裸子植物,被子植物发育在大陆的东北及西南非干旱区,以及潜没于海底的陆地,被子植物成为第三纪成煤有机物质。老第三纪植物群与晚白垩世相似,始新世中、晚期,特提斯海封闭,印度陆块植物迁入中国南部。新第三纪,以大兴安岭、太行山、雪峰山一线为界,东西部植物群分异。上新世以后,由于青藏高原进一步隆起,分异更加明显。
古植物是成煤原始有机物质的物源,是形成含煤盆地的先决性物质条件,没有富集的成煤有机物质就不可能形成富煤盆地,在一定地史时期古植物对含煤盆地的形成亦会起到主导作用。晚古生代前,新元古代晚期至早志留世为海生低等植物菌藻植物时代,志留纪末至早、中泥盆世为近海型裸蕨植物时代,这种植物虽然也能在热带、亚热带潮湿气候条件下生长繁殖,但海生或近海低等植物不可能形成大规模富集的煤,这决定了晚古生代前全球主要是腐泥煤的主要原因。遵照适者生存的生物进化规律,古植物在地史发展中亦随时代而不断演化,由海生到陆生,由适应低洼温热潮湿气候向适于干旱高寒气候条件变化。晚泥盆世至晚二叠世早期发展为蕨类节蕨纲、石松纲和裸子植物种子蕨纲、科达纲为主的躯体高大、物源充足的植物,这种近海型植物正适应石炭、二叠纪陆表海型盆地沉积环境,物源条件与古地理环境是晚古生代板内克拉通盆地形成的决定性条件。中生代欧亚大陆基本形成,早、中侏罗世在大陆中南部,晚侏罗至早白垩世在大陆的东南部,形成众多的大型坳(断)陷盆地或小型断(坳)陷盆地,为含煤盆地准备了古构造、古地理条件。中生代时期正是适于大陆温带潮湿气候带的裸子植物松柏纲、银杏纲、苏铁纲、本内苏铁纲等躯体高大的植物生长繁盛时期,为燕山期大型及山间型含煤盆地的形成提供了充裕的物源条件。新生代是被子植物发育时代,其适应性更强、更广,因而环太平洋陆缘带发育了较好的第三纪含煤盆地,以北美大陆西缘最好,中国大陆东、南缘在南黄海、东海(包括台西)、南海亦形成规模较大的含煤盆地,在陆内小型断陷盆地亦有煤层富集的富煤盆地。

成煤有机物质在沉积过程中堆积成藏,必须要有适宜的古地理环境,聚煤古地理环境不是固定不变的,它随着古植物的演化及古构造条件的改变而不断变化。
新元古代至早古生代腐泥煤聚煤时期,成煤植物菌藻生长在热带和亚热带海洋中,在浅海覆水下堆积形成腐泥煤。中国南方大陆腐泥煤主要形成于陆架海局限盆地、边缘海斜坡、边缘海盆地等古地理环境。
早、中泥盆世成煤植物主要为裸蕨类,晚泥盆世—晚二叠世早期主要为孢子植物的蕨类和裸子植物的种子蕨,这些植物只能生长在滨海湿润环境中。中国石炭、二叠纪煤主要形成于陆表海滨海古地理环境,华北陆块大部为滨海平原、滨海潟湖、沙滩、沙坝、三角洲、滨海湖泊等沉积环境,华南板块晚二叠世含煤建造有浅海相沉积环境。
中生代早、中期出现过渡性的成煤古地理环境,晚三叠世四川(川黔滇)前陆盆地,早期为残余海湾—潟湖环境,后期逐渐过渡为陆内河湖沉积环境。晚侏罗—早白垩世三江盆地亦有近海过渡相沉积。
晚三叠世晚期至早白垩世,成煤植物已经出现适应干旱气候较强的裸子植物,松柏纲类针叶植物具有强抗旱和抗寒特性,在陆地内部包括丘陵、山地有成煤裸子植物生长,为陆内盆地成煤准备了物源条件。早、中侏罗世含煤盆地,如鄂尔多斯、准噶尔盆地均由周邻低山或丘陵围限形成内陆盆地,由周缘河流相沉积,向盆地内过渡为滨湖相、滨湖三角洲相、湖泊相沉积,聚煤带主要发育在滨湖三角洲沼泽沉积相带,由于鄂尔多斯湖盆较浅,聚煤带分布较广,而准噶尔湖盆较深,聚煤带分布在湖盆中心的一侧。中生代断陷或坳陷含煤盆地多为山间湖盆,其成煤有机质物源均以陆生裸子植物为主。
新生代时期,印度板块与藏滇板块拼接,新特提斯洋封闭,青藏高原隆升,中国大陆形成自西而东三个阶梯,除东部邻海外皆为大陆成煤环境。第三纪成煤植物已进化到以被子植物为主,被子植物种属繁多,抗旱、抗寒能力更强,因此山间断陷或坳陷盆地都可能有成煤物源。第三纪含煤盆地台西及南黄海、东海和南海为近海沉积盆地,盆地规模较大。陆内盆地一般规模较小,形成狭小的山间湖泊盆地,因而盆地内河流相、沼泽相、湖泊相发育,山麓冲积、洪积相往往叠置形成巨厚的堆积层。
在主要成煤期又有充足的物源条件下,古地理因素往往是成煤与否和聚煤优劣的决定性因素。中国大陆石炭、二叠纪含煤盆地是最具典型的实例。华北与华南石炭、二叠纪含煤盆地,一个发育在华北陆块早古生代克拉通盆地基础上,一个发育在扬子陆块早古生代克拉通盆地与南华加里东褶皱带拼合的地块基础上。华北晚古生代含煤盆地是经夷平围限较好的陆表海盆地,石炭、二叠纪海水自北而南有序退覆,形成自北而南、由老至新多组煤系地层。华南晚古生代含煤盆地在古气候、古植物条件等方面并不亚于华北盆地,但陆表海盆基底并不平坦,围限海盆的古陆活动性较强,海盆中古陆亦时起时伏,早石炭至晚二叠世海盆分割、变迁,仅晚二叠世龙潭期聚煤规模最大,其它时期成煤往往期数多、煤层薄、规模小,总体聚煤条件不如华北盆地。塔里木石炭二叠纪含煤盆地聚煤较差,除古植物条件较差,物源供给不足外,古地理因素也是重要原因,晚石炭世盆地东缘隆升,形成一个向西开口的海湾,未能形成较好的沉积岩相古地理条件,聚煤短暂再加物源供给不足,因而未能形成规模较大的富煤盆地,二叠纪海侵后仅柯坪坳陷具有成煤古地理条件。

在古气候、古植物条件适宜的成煤期,古构造条件往往是影响聚煤盆地形成的关键因素,这种作用往往是古构造的演化通过古地理的变迁来实现的。当大陆板块和大洋板块相对运动使陆壳或洋壳发生位移时,相对于某一壳体的古气候、古植物条件发生改变,古构造因素起着主导作用。含煤盆地与大地构造的关系在晚古生代中国古大陆尚未拼合前很具典型意义。按现今全球气候带中国大陆处于北纬15°~45°亚热带干旱带,是不利于成煤的气候带,实际上晚古生代恰是华北、扬子陆块含煤盆地发育带,这只能用板块运动陆块位移来解释。

古构造控制聚煤盆地表现在构造演化致使古地理变迁与沉积岩相区带更替,形成聚煤盆地在稳定区与活动区的差异,决定了主要含煤盆地多发育在稳定地块或构造稳定的地带。所以,含煤盆地所处地域的构造活动性质是聚煤优劣的决定性因素,聚煤条件好的特别是大型盆地一般均发育在构造稳定区,而在构造活动区含煤盆地发育一般较差。

发育在准噶尔—兴安活动带、昆仑—秦岭活动带的晚古生代含煤盆地,其原型盆地规模狭小,沉积厚度大,含煤性差,先天不足加之后期构造变动改造,形成现今的盆地残片零星分布,充分说明了构造活动强烈的条件下不利于含煤盆地的发育。

发育在西伯利板块南缘准噶尔—兴安活动带地块边缘的吉木乃、富蕴、博乐盆片,早石炭世晚期至晚石炭世早期,由于地壳拉伸形成北西西向的东窄西宽楔形裂陷,充填了中基性—中酸性火山岩、火山碎屑岩,裂陷稳定后形成一套海陆交替相含煤建造,晚石炭世早期末,华力西运动褶皱隆升为陆。早石炭世晚期至晚石炭世早期属温暖气候条件,安加拉植物群大量繁衍,但因海陆变迁频繁,构造岩浆活动强烈,浅海快速沉积不利于含煤建造的发育,未能形成较好的含煤盆地,受后期构造变动破坏现今仅存留少量盆地的残片。

准噶尔盆地周缘分布的晚古生代含煤盆地残片,在早石炭世早期和晚石炭世早期均发育了含煤沉积建造,晚石炭世早期末褶皱回返隆升为陆,煤层层数多,厚度不稳定,煤质差。早二叠世初期,准噶尔—哈密尚有残留海盆,晚二叠世海水全部退出,准噶尔、哈密坳陷早二叠世卡拉岗组形成陆内湖泊、沼泽相富含安加拉植物群化石的含煤沉积建造,含煤性较差。

发育在准噶尔—兴安活动带东缘的宝清等盆片,亦是留存至今的晚古生代含煤盆地的残片。黑河、延寿一带早石炭世晚期发育的安清泰河组和小河里河群陆相碎屑含煤沉积,厚2000 m。宝清一带晚石炭世珍子山组为粉砂质板岩、硬砂岩、炭质板岩、煤层夹凝灰岩,厚度大于700 m,属快速沉降的陆相碎屑及泥炭沼泽相沉积,单层煤厚局部达60~130 m,结构复杂,后期改造强烈,煤层被岩浆体包围、穿插。黑河、嫩江一带早二叠世哈多河组为火山碎屑岩、砂泥质板岩夹薄煤层,产安加拉植物群组合化石,含煤性差。

昆仑—秦岭活动带,晚古生代在西部凤县—山阳和东部商城至金寨形成两个前陆坳陷盆地,含煤沉积建造与华北、华南含煤盆地沉积特征显著不同。西部镇安一带早石炭世袁家沟组(向西延为草凉驿群),为200 m的厚层石英砂岩,与上连续沉积。晚石炭世二峪河组厚1215~2874 m,有两个含煤段,下含煤段中部夹薄煤0~11层,局部厚0.6~2.4 m;上含煤段仅含煤线。盆地狭小,沉积厚度大,含煤不稳定。东部商城至金寨位于桐柏、大别山北麓,现今仅残留杨山等盆片,石炭纪沉积厚达5000 m,含有海相动物化石和陆相植物化石。

晚古生代在稳定陆块上发育起来的克拉通含煤盆地与活动带上的含煤盆地形成鲜明的对照,华北、华南盆地基底构造稳定,含煤性好,规模宏大,原型盆地可达百万平方千米。但是同样是构造稳定区的含煤盆地,由于构造条件的差异,古地理特征的不同,以及古气候、古植物条件的区别,含煤盆地含煤性差异很大。华南含煤盆地在某些成煤条件方面并不亚于华北盆地,但总体含煤性并不及华北盆地。塔里木盆地晚古生代所处古构造条件较为稳定,有较开阔的陆表海域但未能形成聚煤好的盆地,除未形成良好的古地理环境,成煤期短暂造煤物源不足等成煤先决条件更为重要,说明古构造与古地理条件控制因素并不是惟一的,更不是决定一切的因素。

中新生代含煤盆地是在中国古大陆基本拼合后形成和演化的,随着滨太平洋构造域与特提斯构造域活动的不断增强,中国大陆构造格局的不断改变,中新生代陆内含煤盆地的形成与分布亦随之发生变化。

印支期后,中国大陆已是欧亚板块的组成部分,欧亚超级大陆板块与库拉—太平洋超级大洋板块间发生强烈的相互作用,形成了范围广阔的滨太平洋构造域,欧亚大陆东部受到大规模的改造,自早而晚向洋迁移,自西而东由弱至强,波及范围达到贺兰山—龙门山—康滇南北向构造带以东,构造呈北东—北北东“向洋分带”,重叠于古亚洲构造域东部和古华夏构造域之上。受中国大陆东部构造格架的控制,中新生代含煤盆地的分布也呈现出环太平洋向洋分带的特征。印支、燕山期形成的鄂尔多斯、四川(川黔滇)前陆坳陷含煤盆地,呈北北东向一列位于贺兰山、龙门山、康滇构造带以东;位于华北陆块以北的侏罗、白垩纪含煤盆地群:海拉尔—二连、松辽、三江盆地群均呈北东、北北东走向分布在隆起带或沉降带;第三纪含煤盆地受控于断裂带更为明显,一些断陷盆地分布在狭窄的断裂带中,呈北北东向排列,海域形成的前陆盆地或弧后盆地总体走向也与断裂带走向一致呈北北东向。

虽然中国大陆西北部中隔藏滇板块与印度板块相望,但仍是特提斯构造域干涉区,中新生代后仍以南北挤压应力为特征,含煤盆地镶嵌在北西西、近东西走向的构造带之间。在天山褶皱系发育了诸多侏罗纪中小型断陷含煤盆地,均具接张走滑性质,而受逆冲推覆带的推覆形成准噶尔、塔北、塔西南侏罗纪前陆坳陷含煤盆地。

分布在中国大陆东部、西北和西南部具有走滑(转换)断裂性质的大型断裂带,在中国大陆构造发育史中起着一种特殊作用,对含煤盆地的形成与改造也有重要影响。印支期后,古老的郯庐断裂带重新复活,早期左旋扭动和晚期右旋扭动都对大陆东部构造格局产生影响,使侏罗、白垩纪形成的中小断陷型含煤盆地具有左旋压(张)扭性质,老第三纪含煤盆地多为右旋张扭性质。位于大陆西部的阿尔金断裂系也具有转换(走滑)断裂性质,沿断裂带分布的侏罗纪中小断陷型含煤盆地,以及分布在断裂带两侧的侏罗、白垩纪断陷型含煤盆地(塔东南、北山、巴丹吉林等),具有走滑挤压或走滑拉分性质。位于大陆西南的三江(金沙江、澜沧江、怒江)断裂系,中新生代以来具有明显的走滑性质,受印度板块向亚洲大陆俯冲推挤,沿三江断裂系分布的前中生代古老地块,包括石炭、二叠、三叠纪含煤盆地均呈现反“S”形展布,第三纪断陷型含煤盆地更是明显的受其控制,展布于反“S”形构造带的南段。



含煤地层的古地理环境是怎样的
答:含煤地层在远古属于森林

含煤盆地构造类型
答:大地构造控制了聚煤作用,从根本上控制了煤层气生成和聚集的空间展布,聚煤期后的构造变动对煤层气的形成和聚集也同样有重要影响。如扬子地台在晚二叠世早期为稳定的海陆交互相大型聚煤盆地,煤系沉积稳定,范围广,含煤性好,然而,在聚煤期后,由于受燕山运动影响,大多数地区煤系抬升剥蚀,强烈褶皱...

晚三叠世含煤盆地聚煤沉积环境
答:印支期是统一的中国古大陆形成时期,亦是大陆地球动力机制转化时期,在沉积建造与构造变形方面均具过渡性特征。中国大陆发育的三叠纪含煤盆地集中于晚三叠世,具有承前启后的过渡性质。晚三叠世含煤盆地均发育在石炭、二叠纪含煤盆地所在的较稳定的陆块(或地块)之上,呈现出明显的继承性。印支期是中国古大陆主体会聚的...

(一)华南石炭二叠纪含煤盆地的形成
答:华南石炭二叠纪含煤盆地是华力西中晚期在华南大陆基础上发育起来的。华南大陆由扬子陆块和南华活动带组成。扬子陆块形成于四堡—晋宁期,长期以来较为稳定。南华活动带是扬子陆缘和华夏古陆壳之上的新元古—早古生代裂谷带,加里东运动时闭合,与扬子陆块组成古华南大陆壳。 华南大陆构造形变复杂,在四堡—晋宁期,扬子陆...

(一)鄂尔多斯石炭二叠纪含煤盆地的形成及演化
答:鄂尔多斯盆地是燕山运动形成的中生代前陆坳陷盆地与被后期构造运动改造变形的华北古生代克拉通盆地相叠置形成的沉积构造盆地。石炭纪、二叠纪及三叠纪、侏罗纪发育了含煤岩系,形成石炭二叠纪及三叠、侏罗纪含煤盆地。 鄂尔多斯盆地位于华北陆块西部,是长期发育的大型稳定沉积盆地,与华北陆块共同经历了陆核形成、陆块发展、陆...

含煤—煤层气盆地形成的古气候条件
答:古地磁资料反映出石炭纪的聚煤带靠近赤道主要分布在小于30°的古纬度上,二叠纪及其以后时代的聚煤带靠近极地。全球各时代煤分布偏离现代降雨带的现象,与古构造、古地理演变有关。板块的位移,古地理的改观,致使聚煤带迁移。通过恢复古大陆的位置编制全球各时代古地理图,推断古气候认为,泥盆纪成煤区集中...

区域盆地构造演化与研究区煤炭资源赋存
答:(1)早古生代前含煤盆地基底形成阶段 聚煤前华北地区是我国形成较早的古隆起区,石炭-二叠纪含煤岩系是在华北寒武-奥陶纪盆地地台基础上沉积的。华北盆地基底主要为太古宙、元古宙深变质岩组成的稳定地块。古元古代末的吕梁运动时期,华北北部边缘的阴山构造带已经出现,南缘的秦岭构造带也开始显现。吕梁运动界面之上相继...

(一)三江侏罗、白垩纪含煤盆地群的形成及演化
答:2020-02-02 (一)巴丹吉林-北山侏罗、白垩纪含煤盆地的形成及演化 2020-02-02 白垩纪煤层气盆地评价 2020-02-02 东北侏罗—白垩纪中小盆地(群) 2020-02-01 白垩纪含煤盆地分布 2020-02-02 含煤—煤层气盆地形成的古构造条件 2020-02-02 (二)松辽侏罗、白垩纪含煤盆地构造特征 更多...

聚煤盆地的形成与演化
答:聚煤盆地从形成到结束是一个动态过程,由于古植物、古气候、古地理和古构造等多种因素的影响,盆地不断地发生时—空演化。 本节着重从聚煤期地壳运动的角度论述盆地的形成和演化,主要包括盆地的层次结构、盆地的构造分期和基本类型的转化,盆地的超覆扩张和退缩分化,以及盆地沉积中心的侧向迁移等。 一、盆地的层次结构...

印支期前含煤盆地沉积后的4种构造地质演化历史煤成气前景不同
答:甚至对已形成的煤成气田起破坏作用。含煤盆地形成的时间越早,演化历史越复杂,原型盆地后期的改变越大,对煤成气田成藏的影响和差异越大。在中国北方和南方,印支期前的含煤盆地都是以克拉通内坳陷型为主,含煤盆地内沉积期间的构造地质环境差异不大,其差异主要发生在含煤岩系沉积后不同的构造地质...