煤层地质学考试资料

1、第六章含煤沉积体系1、三种补偿方式与煤层的形成？三种补偿方式与煤层的形成?煤层的形成煤层是由泥炭层经煤化作用转变而成。泥炭层的堆积主要取决于泥炭沼泽 水位的变化，而泥炭沼泽水位的变化主要受植物遗体堆积速度与地壳沉降速度之间的关系影 响。因此，煤层的形成也决定这种关系，主要表现为以下三种情况：1、均衡补偿:地壳沉降速度与植物堆积速度大致相等，即两者达到相对均衡补偿状态时， 沼泽保持一定深度的积水，既利于植物大量繁殖生产，又能使植物遗体保存下来转化成泥炭， 此时可导致泥炭层不断加大。均衡补偿时间越长，则越能形成厚煤层。2、不足补偿：当地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度时，由于植物供应不足，沼泽覆 水

2、深度不断加大，待至水深达一定程度，高等植物便不能生成，使泥炭的形成失去物质来源， 堆积随之停止，在原有泥炭层之上沉积了泥、砂等沉积物，最终成为煤层的顶板。这种情况 虽有利于泥炭层的保存，但形成的煤层一般厚度不大。如果在总体相对均衡补偿的状态下， 其间发生短暂的地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度，便形成含有夹石的煤层。3、过度补偿：当壳沉降速度小于植物遗体堆积速度时，由于植物遗体堆积过快，造成 沼泽覆水变浅，常使植物遗体氧化分解，不利于泥炭的形成，甚至已形成的泥炭也会遭受侵 蚀破坏，因而只能形成薄煤层或不能形成煤层。2、含煤岩系、煤层及顶底板等概念含煤岩系：又称含煤建造、含煤地层或煤系等，是指在一

3、定地质时期内，形成的具有成 因联系且连续沉积的一套含有煤层的沉积岩系。煤层：是指顶、底板岩层之间所夹的一套煤与矸石层。顶底板：含煤岩系中位于煤层上下一定距离内的岩层，称为煤层的顶底板。3、煤层厚度变化的影响因素1、泥炭沼泽基底不平2、地壳不均衡沉降3、同生冲蚀4、煤层的后生冲刷5、构造变 动引起煤厚变化6、岩浆侵入7、岩溶作用4、旋回结构？旋回结构：指在垂直剖面中一套有共生关系的岩性和岩相规律性组合和交替现象，它反 映煤系在形成过程中一系列控制因素（如地壳运动、古地理、古气候等）的周期性变化。 岩性特征在剖面上的规律性变化，呈现旋回现象：近煤层颜色变深，远煤层变浅；近煤 层出现缓波状或水平状层

4、理，远煤层出现交错层理和斜层理；近煤层植物化石多，远煤层 少；煤层底板含植物根部化石，顶板往往含较为完整的叶部化石；近煤层粒度较细，远 煤层较粗。5、不同含煤沉积体系及成煤特征1、冲积扇沉积体系的成煤特征（1）扇间洼地：由于地势低洼及缺少碎屑物的充分供应，并易于汇水，因而往往形成 有利于成煤泥炭沼泽持续发育的场所，可以形成较厚的煤层，但侧向连续性差。（2）中扇朵叶间洼地：在中扇朵叶体间的洼地上，有利于成煤。当活动的扇叶迁移而 改变位置后，废弃的扇朵叶体，可以出现不甚持久的成煤条件，并形成薄煤层。（3）扇尾地带：可在洪水的间隔期发育大量的植被，如果间隔时间较长，在条件有利 时也能形成薄煤及可采煤

5、层。（4）扇前缘外侧与河、湖、海环境的过渡地带：扇尾地带的外侧，成为与其他沉积体 系相接触的过渡带，常成为最有利的成煤场所。2、河流沉积体系的成煤特征1）曲流河沉积体系的成煤模式泄水好的沼泽位于洪泛盆地近河道的边侧，地势略高。由于具有通畅的泄水条件使得沼 泽内的氧化分解作用增强，因而对成煤不利。泄水条件差的沼泽位于洪泛盆地的低洼处，多位于远离河道的低洼地带。由于不易受决 口扇的影响，停滞水占据优势，这就易于出现长期为水浸漫的泥炭沼泽。2）网结河沉积体系的成煤模式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。现代网结河最初由决口扇的演化开始，经决口河

6、道的分叉，最终由稳定河流 控制冲裂水系而形成，因而常常形成大范围的沼泽化。3）辫状河沉积体系的成煤模式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。3、湖泊沉积体系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滨海或内陆湖泊。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。湖泊与其他水体不同之处主要 在于它是一种闭合的水盆地，周围的陆源碎屑物质大部分都将搬运到盆地中，因此湖泊的碎 屑沉积速度比海盆要快，湖水波浪的影响范围要小。此外，湖泊对气候因素的影响反应较快， 易于使湖水的水温和成分发生变

7、化，最终影响湖面的变化。湖泊沉积体系中，有时也具有其 他沉积体系类似沉积环境，如湖泊三角洲环境、湖滨岸环境等。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。因此，湖泊沉积体系的垂向层序都是自波基面 以下的细粒沉积开始，向上渐变为浅湖、滨岸、三角洲和河流等较粗粒沉积。有湖泊三角洲 发育的地区，其底积、前积和顶积层层序明显，无三角洲沉积的湖泊层序，自下而上依次为 深湖沉积、浅湖沉积及滨岸沉积。4、三角洲沉积体系1）上三角洲平原向河系的上源方向过渡为冲积和洪泛平原。以呈线带状伸展的透 镜状砂体占优势，砂岩成分较复杂，粒度向上变细，有冲蚀界面，具明显的交错层。因此， 本带显示了高能

8、量河流作用特征，河道侧向迁移，明显多形成较宽的砂岩条带，与其共生的 可以有煤层、根土岩、泥岩、粉砂岩等天然堤、岸后沼泽、洪泛盆地等湖泊沉积。2）上三角洲平原地带，泥炭堆积的范围不甚广泛，但环境较为稳定，以淡水环境 为主，因而往往有利于森林泥炭沼泽的形成与发育，能形成较厚的煤层，煤层在河道间低洼 处厚，短距离内变薄，沿沉积倾向（即平行河道方向）煤层连续性好，近河岸由于决口扇沉积 而出现煤层分岔及灰分增高现象，多形成低硫煤。此外，分流河道的废弃，也为泥炭沼泽的 扩展提供了有利条件。3）下三角洲平原是河道显著分支、分流间湾发育的地带，也是海水及潮汐水影响 比较显著的地带。下三角洲平原沉积由分流河道砂

9、、分流河口砂坝砂及在侧向上共生的分流 间湾沉积构成。其中，分流间湾沉积以深灰色至黑色泥岩为主，夹有不规则的灰岩及菱铁矿 层。决口扇沉积可出现于分流间湾沉积内，湾的淤浅也能出现泥炭堆积，下三角洲平原中泥 炭堆积多沿河道近堤岸地带分布，平行河道方向煤层连续性略好。由于煤层顶板多为海相沉 积，因面硫分含量高。4）在上、下三角洲平原之间的过渡带，分流间湾沉积物较薄，含有半咸水到海相 动物化石，生物扰动构造发育，与下三角洲平原相比，天然堤沉积较厚，而决口扇沉积发育 程度较差。过渡带的分流间湾大部分已被沉积物所充填，从而为成煤提供了广阔的平缓台地， 成为分布广、厚度大的泥炭层堆积场所。煤层总体沿沉积走向伸

10、展，由于决口扇及分流河道 的冲蚀，也可出现无煤带，煤的含硫量趋于中等。5、滨岸带沉积体系1）障壁岛一泻湖沉积体系及其沉积特征：障壁岛一泻湖体系中，主要的沉积组成 有：带状展布的砂质障壁岛沉积，位于障壁之后的封闭、半封闭水体（如泻湖）及其沿岸的潮 坪沉积，障壁岛之间与广海相沟通的入潮口和其两侧的潮汐三角洲。2）障壁岛一泻湖沉积体系的成煤特征：由障壁后泻湖淤浅沼泽化形成的煤层，其 长轴平行于沉积走向，即平行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。第七章聚煤盆地及煤聚积规律聚煤作用？聚煤规律？聚煤作用是指在古植物、古气候、

11、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。聚煤盆地概念？聚煤盆地形成条件？聚煤盆地：是地史期聚煤作用广泛发育的沉积盆地。聚煤盆地的形成条件:古气候、古植物、古地理和古构造等地质因素综合作用的结果。植物遗体的大量堆积是聚煤作用发生的物质基础。地史期植物的演化表现为突变和渐变两种形式：突变期，在较短的地史时期中有大量新 旧属种的更替，是植物进化的飞跃阶段；渐变期，植物属种比较单一，但扩展迅速，茂密成 林，往往是强盛

12、的聚煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向前推进。古气候是植物繁衍、植物残体泥炭化和保存的前提条件。（1）湿度：地史期的聚煤作用主要发生于温暖潮湿气候带，而湿度是主导的因素。（2）气候分带和海陆分布：纬度和大气环流形成全球性的气候分带，使聚煤带沿着一 定的纬度展布。海陆分布、地貌等可形成区域性气候区，叠加在全球性气候带的背景上，形 成不同规模的聚煤区。（3）聚煤盆地的发育随潮湿气候带的迁移而迁移：聚煤盆地形成在潮湿气候带覆盖的 地区，随着潮湿气候带的迁移，聚煤带和聚煤盆地也相应地发生迁移。适宜的沉积古地理环境为沼泽发育、植物繁殖和泥炭聚积提供了天然场所。（1）聚煤作用主要发生的古地理单元：泥炭沼泽往

13、往分布于剥蚀区至沉积区的过渡地带。（2）影响因素:既受到剥蚀区位置、范围、性质、抬升速率和物源供应的影响，又受到沉 积区位置、范围、沉降速率、稳定水体及其水动力条件的影响。因此，聚煤古地理环境是一 个非常敏感的动态环境。古构造是作用于聚煤盆地诸因素中的主导因素。（1）从构造观点出发，可以把聚煤盆地看作一种特殊的构造形迹，即是说聚煤盆地在 大地构造格架中占据一定部位，具有一定的几何形态和构造样式，与周围的其它各种构造形 迹有着成生联系，可以归入某种构造体系。聚煤盆地是特定的区域构造应力场的产物，具有 一定的地球动力背景。（2）地壳的沉降范围、幅度、时期和速度，决定了聚煤盆地的范围、岩系厚度、沉积

14、 补偿及沉积相的组成和分布。因此可以说，聚煤盆地的形成与地壳的活动性有关，是地壳运 动过程的产物。四个因素的辨证关系：古气候、古植物、古地理和古构造等因素，在一定地区或一定条件下都可能成为聚煤作 用的决定性因素。一般来说，古气候、古植物条件提供了聚煤作用的物质基础，常作为聚煤 盆地形成的区域背景来考虑；而古地理和古构造则是具体聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。沉积盆地是沉积物搬运和沉积的活动舞台，形成各种各样的沉积环境和沉积体系。聚煤盆地类型及成煤特征？（拗陷、断陷、构造侵蚀型）按聚煤盆地的动力学条件分：拗陷型、断陷型和构造一侵蚀型等三种基本类型聚煤盆地。1拗陷型聚煤盆地：盆地的基底特征：基本

15、上为一连续界面，聚煤期地壳运动以宽缓开阔 的波状隆起和拗陷为主，含煤岩系就形成于波状拗陷内。沉陷中心一般位于盆地的中部； 盆地中部距陆源区较远，往往出现欠补偿环境;盆地的沉积中心与沉降中心可能不一致； 拗陷型聚煤盆地含煤岩系的岩性岩相和含煤性比较稳定；沉积物成熟度高；旋回结构 清晰；煤层发育比较广泛、稳定，易于对比；陆源区和含煤沉积区相对高差不大；大 型拗陷聚煤盆地内部常常发育次一级隆起和拗陷。断陷型聚煤盆地：断陷型聚煤盆地的基底为不连续界面，成盆期地壳运动以块状断裂运 动为主。由于主干断裂的间歇性活动和基底断块的差异沉陷，形成极其复杂的构造一岩相 样式；含煤岩系向盆缘断裂一侧倾斜和增厚；盆地

16、的充填序列一般为双层结构，划分为 下、上含煤组，分别代表断陷聚煤盆地的不同演化阶段；靠近盆缘断裂的内侧发育粗碎屑 冲积扇；煤层和煤层组沿走向形成富煤带，沿倾向与盆缘冲积扇带呈犬牙交错；断陷型 聚煤盆地中常形成巨厚煤层；含煤岩系的岩性岩相变化剧烈，对比困难；构造-侵蚀型聚煤盆地盆地的超覆扩张和退缩分化？盆地的超覆扩张和退缩分化是盆地演化的空间表现。地表侵蚀、沉积充填、海面升降和 盆地基底升降等，都可引起盆地范围的扩张或退缩。由于盆地基底沉降而出现聚煤盆地的超 覆扩张是极为常见的现象。伴随盆地的超覆扩张岩相带和聚煤带亦相应迁移。含煤沉积古地理类型？含煤岩系古地理分类的主要依据：含煤岩系形成的古环境

17、、沉积物、含煤旋回、相组合 特点，以及含煤性等。四种类型：浅海型、陆表海型、近海型和内陆型。（1）浅海型这种类型多出现在早古生代，多为开阔的浅海环境。因为那时高等植物尚未发展起来， 只有低等植物菌、藻类在浅海环境下繁殖，死亡后在一定条件下形成了石煤。沉积物以浅海 相为主，煤层多形成于泥质沉积之上，而煤层上覆为碳酸盐沉积，旋回结构十分清楚。煤为 腐泥煤，有机组分为菌、藻类，含硫分、灰分含量较高。2）陆表海型陆表海是属于海盆地还是近海盆地或过渡型盆地一直存在不同看法。多数学者把陆表海和陆 缘海都归属于浅海。陆表海（或内陆海,陆内海，大陆海）是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡 度的、范围广阔的、浅水海

18、洋盆地。陆表海应该属于一种特殊的盆地类型，盆地的基底是陆 壳，在发生海侵时属于海洋盆地，而海水退出时则暴露为陆或呈现为适宜植物繁盛的沼泽环 境。在海水进退的高频率变化的过程中发生成煤作用，因此形成海相沉积（如海相石灰岩） 与过渡相沉积及陆相沉积等相交互、旋回十分清楚的含有煤层的一套沉积岩系。煤层可能形 成于海退过程中，也可能形成于海侵过程中。3）近海型近海型一般指在海岸线附近地区，沉积区比较广阔，地形比较简单，海平面变化对沉积 影响很大，是海与陆共同作用的区域。总体上应属于海陆过渡区。其特点是形成的煤系分布 广、岩性岩相比较稳定、旋回结构清楚且易于对比、含煤性较好。还可以进一步划分为滨海 平原

19、型、滨海三角洲型、障壁一泻湖型、滨海-扇三角洲型等。（4）内陆型指远离海洋的大陆区和山间区。内陆型的聚煤古地理类型是比较复杂的。其岩性、岩相 以及含煤性相差较大，对比也比较困难。还可以进一步划分为内陆盆地型、山间盆地型、山 间谷地型、冲积扇型和扇三角洲型等。富煤带、富煤中心、富煤单元？展布特征？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，在空间上呈带状分布的特 点。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，也称富 煤带最富的部位。在富煤带研究的基础上发育而来。指同一层煤层相对较厚而稳定分布部位， 在

20、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。富煤带（中心、单元）的展布特点:富煤带（或富煤中心、单元）的空间展布形式或样 式多种多样。一般地，大型盆地富煤带（中心、单元）的展布样式呈似圆形、椭圆形。富煤 带（中心、单元）有方向性，因其受地质构造控制，如呈现长条形，即其展布与主构造线延 展方向一致。由于聚煤盆地的大小、所在的大地构造位置，特别是板块构造的部位不同，富 煤带还有其他形式。如发育于构造相对活动区的聚煤盆地，或者发育于板块边缘的一些聚煤 盆地，其富煤带的展布样式是很复杂的。因此，富煤带或富煤单元的空间展布形式是与盆

21、地 形态、控制因素密切关系的。第八章煤的共伴生矿产什么是油页岩？油页岩（又称油母页岩）是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，经低温干馏可以得到页岩 油。特点:油页岩的矿物岩石组成是多种多样的。有些属于真正的页岩，主要由粘土矿物组 成，有些则主要由石英、长石、粘土矿物、碳酸盐岩等形成。目前世界上开采的油页岩包括 页岩、泥灰岩、碳酸盐岩和其它细碎屑岩。煤层气赋存状态？煤层气是煤层生成的气经运移、扩散后的剩余量，包括煤层颗粒基质表面吸附气，割理、 裂隙游离气，煤层水中溶解气和煤层之间薄砂岩、碳酸盐岩等储层夹层间的游离气。煤层气 以游离状态、吸附状态和溶解状态赋存于煤层内。游离状态的煤层气，游离状态的煤

22、层气 一般约占10%20%。吸附状态的煤层气，这种赋存状态的煤层气往往占约80%90%。 煤层气含量？单位体积或单位重量煤内游离状态与吸附状态煤层气之和，称为煤层气含量或煤层瓦 斯含量。它代表了煤化作用中产生的煤层气量与 历经地质时间所丢失的煤层气量之差。影响煤层气含量的地质因素？（1）煤化程度和煤的显微组分：一般煤化程度增高，产生的煤层气愈多。煤的煤岩显 微组分的不同，也影响煤的甲烷吸附能力。（2）煤层顶、底板围岩的透气性和厚度：煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含 量有重大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量就越小；反之， 瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就高。（3）地

23、质构造：地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的最重要条件之一。目前总的认 为，封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型（4）地质构造有利于瓦斯排放。断裂构造：通常张性断层，尤其是通达地表的张性断层，有利于瓦斯的排放；压性断 裂不利于瓦斯排放，甚至有一定封闭作用。褶曲构造：当顶板为致密岩层且未暴露地表时，一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大， 在向斜槽部瓦斯含量减少。（4）地下水：由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯的运移，别一方面 又带动了溶解于水中的瓦斯一起流动。因此，地下水活动有利于瓦斯的逸散。同时，水吸附 在煤岩裂隙和孔隙的表面上，也减弱了煤对瓦斯的吸附能力，因而地下水和瓦斯占有的空间 是互补的，这种相逆的关系，表现为水大地带瓦斯小，水