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1、第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究一、含煤地层研究含煤地层研究内容与方法很多，包括了地质学几乎所有的研究内容与研究方法都可以应用于含煤地层研究中。最重要的有以下几个方面：（一）含煤地层成因标志研究含煤地层成因标志是指沉积岩所具有的可以分析、判断其形成条件的各种特征，如颜色、成分、结构、构造和化石组合等。特别是与含煤地层沉积环境分析关系最为密切的内容与方法，如化石组合、含煤地层沉积结构构造、煤岩与煤质等方面。1.化石组合及其环境意义2.沉积构造的垂向层序3.含煤地层中的结核：结核生成与岩石生成阶段，可分为同生结核、成岩结核和后生结核三种类

2、型。（二）含煤地层沉积环境分析第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究（三）含煤地层柱状图和建立标准剖面1.观测点描述的内容与要求首先应对钻孔揭露的含煤地层进行分层。分层的原则是要以不同的岩性特征作为分层依据。一般分层厚度为l0.5m，对煤层的顶底板要求划分得细些；标志层、煤层及特殊岩性的小分层，如根土岩、炭质泥岩、铝土矿等，不管其成层厚薄都需单独分层；岩层中夹有不同岩性的薄层时，薄层厚度小于0.5m的情况下可不必单独分层，应作为夹层。各种观测点描述的主要内容包括：对碎屑岩的描述主要有颜色、成分、结构、层理和层面构造、化石和生物遗迹、结核和包

3、裹体、接触关系、胶结程度及孔隙发育程度等；对粘土岩的描述要注意岩石颜色在干燥与潮湿、新鲜面与风化面的不同，应用手指搓捻来判断岩石成分中有无碎屑矿物，以及在水中浸泡后观察其可塑性、膨胀性及吸收性等；对碳酸盐岩的主要描述，主要有颜色、成分、结构、层理、结核、层面构造、化石及生物遗迹、接触关系及裂隙发育情况等。第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究2.编制含煤地层柱状图、建立标准剖面含煤地层柱状图的比例尺一般为1:5001:200，也可按含煤地层的厚度、含煤层数、岩性变化的复杂程度而定。在编制含煤地层柱状时，对于标志层、煤层及其它有益矿层等，首先

4、按比例找出它们在柱状图上的位置，按规定图例填绘在往状图上，然后再填绘各分层岩性图例。建立标准剖面，应选择在地质构造简单、含煤地层出露完整且揭露清楚及煤层发育良好的地段，对选为标准剖面的地表露头、钻孔岩心，要进行详细而系统的分层、描述、鉴定和采样工作。依据各钻孔等编绘的含煤地层柱状图的基础上，进行含煤地层对比工作。含煤地层对比必须以野外地质观察为主，室内分析鉴定材料为辅，充分收集各种对比标志，包括岩性岩相、煤层本身特征、层间距、古生物特征、结核、包裹体，以及测井曲线特征等，然后进行综合研究和分析对比。此外，还可用粒度韵律、相旋回分析及数学分析法等进行岩、煤层对比。第八章 煤炭地质勘查过程的地质研

5、究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究3.对含煤地层的上覆及下伏地层的研究对上覆地层所出现的构造形迹的观察和研究，有助于分析及推断含煤地层在地下赋存的部位。上覆地层中的褶皱起伏和断裂可影响和延伸到下伏含煤地层中，注意不同构造层由上而下的覆盖面（或接触面）的性质、起伏及对下伏地层的剥蚀情况。对于第四系洪积层，要了解其厚度变化和基岩埋藏情况，常编制第四系等厚线图、基岩等高线图、基岩地质图等；对中新生界的不整合覆盖面，不仅要了解其厚度变化，而且还要了解对下伏含煤地层的剥蚀程度及两个构造层的构造关系，常通过编制盖层等厚线图、含煤地层基岩地形地质图、煤层底板等高线图等进行分析研究。

6、对下伏地层要着重观察和研究其顶界面。若上覆及下伏地层为连续沉积，主要研究成煤前的环境及古地理位置，以便分析煤层的稳定性和横向变化。如河流环境系统的成煤情况是煤层的分布受盆谷限制，接近河床时煤层往往分岔尖灭、灰分增高。含煤地层与下伏地层间为沉积间断，而呈不整合或假整台接触时，下伏地层顶界面的起伏（即古地形）直接影响含煤地层和煤层的厚度变化。如鄂西地区马鞍山煤系和煤层受石炭纪灰岩岩溶地貌的控制，在岩溶谷处煤系和煤层的厚度较大且煤层层数亦增多，岩溶峰处煤系和煤层都较薄并甚至不含煤。下伏地层的水文地质条件对煤矿开采极为重要。如华北地区奥陶纪灰岩含水层，常是造成矿井突水的重要因素之一。因此，在观察及研究

7、下伏地层的同时也应进行水文地质条件的调查。第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究二、层序地层学及在含煤地层研究中的应用（一）层序地层学进展与模式1.层序地层学进展层序地层学一般原理的产生可以追溯到100多年前，但是，“层序”一词的提出是20世纪40年代末的事（Sloss，1948）。Sloss等人的层序概念主要来源于对美国蒙大拿克拉通盆地的研究，他们将北美克拉通盆地晚前寒武纪至全新世的沉积地层以区域不整合面为界划分出6大套地层，并称之为“层序”，认为层序是“实用的作图单元”。Kurmbei和 Sloss（1951）将层序定义为“大构造旋回的

8、岩石记录”。因此，Chang（1975）将 Sloss等人定义的层序称为“构造层”（synthem）。20世纪80年代以来，层序地层学进入蓬勃发展时期，这一时期最重要的进展首先是在石油地质学界，随后迅速波及到几乎所有与沉积岩及沉积学有关的地学分支学科，成为当今世界地学界最热门的研究领域之一，被誉为“地质学中的一场革命”(Brown，1990；Vail，1991)。层序地层学进展首先表现在对沉积层序的定义和解释上，Mitchum等人把层序的定义修改为“一组由不整合面或与之相对应的整合面为顶、底界面的相对整合连续的、在成因上相关的地层序列组成的地层单位。”第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第

9、一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究2.层序地层模式（1）型层序边界和型层序型层序边界是以河流复活下切作用、岩相的向盆地方向转移、海岸上超的向下转移，以及上覆地层的上超伴生的陆上暴露及同时发生的陆上侵蚀作用为特征。作为岩相向盆地方向转移的结果，非海相或浅水海相地层如层序边界之上的辫状河道或河口湾砂岩，可能直接盖在界面以下的较深水海相岩之上。型层序由低水位、海侵和高水位体系域组成，下由1个型不整合及其对应的整合面所限定，其顶部以型或型层序边界为界（图811）。这与盆地中层序观察的位置有关，因此，由于削蚀和无沉积作用，并不是所有的体系域都出现。这类层序被解释为当全球海平面下降速率超过

10、沉积滨线坡折下沉的速率时，在沉积区海平面相对下降期形成（Van Wagoner等，1987，1988，1990；Posamentier和Vail，1958）。第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究（2）型层序边界和型层序型层序边界的特征是沉积滨线坡折带朝陆地方向的水上暴露，以及海岸上超的向下转移（Van Wagoner等人，1988）。但是它既没有与河道回春作用伴生的陆上侵蚀，也没有岩相的朝盆地方向的转移。沉积滨线坡折朝陆地方向上覆地层的上超，也是型层序边界的特征。型层序边界是全球海平面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度形成的，因为，

11、在该位置上没有发生海平面相对下降。型层序底部以型层序边界为界，顶部以型或型层序边界为界，由底部的陆架边缘体系域、中部的海侵体系域和上部的高水位体系域组成（图112）。现在，Exxon公司研究者们已不再承认有型层序，现在型层序界面被认为是小层序组界面的同义词，型层序也被认为是连接进积和退积小层序组的同义词。第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究（二）层序地层分析

12、在含煤地层研究中的应用地层划分对比及含煤地层对比是煤炭资源勘查地质工作的基础,但是,地层对比中存在的不等时和精度低的问题一直存在而不能得到很好的解决。层序地层划分是等时地层划分与对比,使含煤地层对比建立在等时地层格架内,因而解决了不等时和精度等问题。含煤地层研究层序地层分析的要点包括：（1）含煤地层层序地层对比的界线是等时界线；（2）重视煤层在含煤地层对比中的重要性。泥炭沼泽形成与演化的基本条件决定着煤层在层序地层格架中的空间配置。层序地层的控制因素主要是盆地的构造沉降、海（水）平面变化、气候和沉积物的供给速率，四者共同作用于盆地可容空间上。可容空间是盆地在特定时期内可以接受沉积物的空间，是随

13、时间而发生变化的。可容空间形成的速率和泥炭堆积速率的比值决定泥炭沼泽的空间分布范围、发育时间和发育规模。其比值等于1时有利于泥炭沼泽的发育，可容空间形成速率过大，相对海（水）平面上升，碎屑活动加强，泥炭沼泽被水体淹没而终止；可容空间呈付增长时，陆表暴露而遭受侵蚀，不利于泥炭沼泽的发育。煤层的厚度和结构与可容空间形成速率和泥炭堆积速率的比值接近1时的状态保持时间有关，这种状态保持的时间越长，则可形成厚煤层。泥炭沼泽大面积发育一般发生在体系域的转折期，可以是体系域的开始，也可以是体系域的结束。在体系域的转折期，盆地处于稳定状态和调整期，碎屑活动几乎终止或很弱，可容空间形成的速率和泥炭堆积的基本保持

14、平衡，从而有利于泥炭沼泽的大面积发育。但是，对于海侵过程成煤要注意煤层的穿时性。第八章 煤炭地质勘查过程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究三、聚煤规律研究（一）富煤带、富煤中心聚煤规律是指在古植物、古气候、古地理和古构造等有利的条件下，泥炭聚集而最终形成煤矿床的作用。聚煤规律（或称煤聚积规律）则是指的是由于古植物发育与演化、古气候、古地理和古构造的综合作用和影响，聚煤作用总是在盆地的一定部位发生，在时空上表现出的规律性特征成为聚煤规律。说明煤聚积是有规律可循的。另外两个个重要概念是富煤带和富煤中心，富煤带是指同一煤炭剖面中煤层发育较好，相对富集的块段，在空间上

15、呈带状分布的特点，称富煤带。即是说的是出现于一定的古地理、古构造部位的煤层相对富集带。富煤中心是指在富煤带内煤层总厚较大的部位或聚煤作用长期持续发育的部位，称富煤中心。也可以叫富煤带最富的部位。富煤带和富煤中心可以根据国家的技术政策和当地的具体情况确定。（二）富煤单元在富煤带研究的基础发育而来。指同一层煤相对较厚而稳定分布部位，在空间上具有一定的形态和方向性。亦即：指含煤盆地发展演化的某一阶段，古地理、古构造最有利于泥炭堆积而形成较厚的部位。富煤单元着重于单个煤层的评价（不是煤系中总和），比富煤带更精确，而且可与现成沉积学、地层学的新理论、新方法结合起来（如层序地层学）。第八章 煤炭地质勘查过

16、程的地质研究第一节第一节 含煤地层与聚煤规律研究含煤地层与聚煤规律研究（三）富煤带（中心、单元）的形成条件1.富煤带形成的沉积学特点泥炭沼泽环境在盆地某一部位的长期保持，或均位于补偿状态持续时间较长：说明古气候、古地理景观在较长时间没有重大变化，泥炭堆积速度地壳下沉速度。对于多煤层发育地层而言，尽管每次成煤环境相对短，但有利的成煤环境重复在同一部位出现，说明盆地总的古构造格局、总的古地理环境相对稳定。2.富煤带（中心、单元）的相对性需要指出的是，富煤带（中心或单元）具有相对性，就是说它不可能在一个统一的尺度内进行衡量，它只反映聚煤作用强度的强弱，没有绝对数值限定，不同煤田、不同地区富煤带（中心、单元）的圈定边界植可以不同。也可以说富煤带（中心、单元）在不同盆地、煤田是没有可比性的。富煤带（中心、单元）还有时代限定的要求，即对比富煤带（中心、单元）的特征要在某一时代的煤系或者相同层序中对比，不同时代不能一起圈定富煤带（中心、单元）的范围。富煤带（中心、单元）的可以采用单层厚度，也可以采用群层累积厚度。3.富煤带的形成条件富煤带（或富煤中心、单元）需要一定的地质条件，在地貌上或者地理特征上