1、1绪论1、煤田地质学的概念它是研究煤在地壳中分布、聚集规律的科学。2、煤田地质学简史18 世纪后半叶，蒸气机的广泛应用带来了工业革命，促进了煤炭资源的需求。为了寻找煤炭资源，欧洲许多国家成立了地质调查机构，进行地质找矿。19 世纪末到 20 世纪初，电力、冶金和炼钢等工业飞速发展，加速了对煤炭资源的需求，一些发达国家进行了大规模地质调查，发表了许多煤地质学方面的学术成果。1924 年，德国学者波多涅发表了普通煤岩学概论一书。我国煤地质学的研究起源于鸦片战争。1922 年，中国地质学会成立。新中国成立后，开展了两次大规模煤田预测工作，出版了许多区域性煤田地质著作。目前，煤地质学综合地层学、沉积学
2、等理论，理论日趋成熟，煤地质学的发展呈现勃勃生机。3、研究内容成煤的原始物质和植物的堆积环境。泥炭化作用和腐泥化作用。煤化作用及变质作用类型。煤的物理性质。含煤沉积体系。聚煤盆地及聚煤规律。煤的伴生矿产资源（煤层气） 。中国煤田地质特征。4、研究方法结合植物学、沉积学、地层学和构造地质学等理论，利用现代测试技术手段进行综合研究。5、学习的意义掌握煤田地质规律，可以为预测和开发煤炭资源服务；了解煤的物理化学性质，可以为煤的加工利用及开发新产品服务。第一章 成煤原始物质与堆积环境1、煤的概念：煤是一种固态的可燃有机岩。按照煤炭勘探规范的规定，煤的灰分产率低于40%，方可参与煤炭资源量（储量）计算。
3、2、成煤作用的概念：从植物死亡、堆积一直到转变成煤，经历了复杂的生物化学、物理化学及地球化学等一系列变化，这些作用总称为成煤作用。3、成煤作用的两个阶段：第一阶段是腐泥化阶段或泥炭化阶段。在这一阶段，植物的遗体被微生物分解、化合、聚积，低等植物转变为腐泥，高等植物转变为泥炭。第二阶段为煤化作用阶段。由于地壳沉降，植物死亡后形成的泥炭或腐泥埋藏于地下深处，在温度和压力条件下发生固结成岩作用和变质作用。泥炭转变为年轻的褐煤所经历的作用是成岩作用，从年轻的褐煤转变为老褐煤、烟煤和无烟煤所经历的作用称为变质作用。第一节 成煤物质1、植物的演化与成煤作用的关系：植物是成煤的主要原始物质，因此植物的演化直
4、接影响煤的形成。2菌藻类植物时代。太古代到早泥盆世。早期维管植物时代。晚志留世到中泥盆世，水生植物向陆生植物过渡。蕨类和古老裸子植物时代。晚泥盆世到晚二叠世，高等植物繁盛时期，典型植物是高大的乔木，聚煤作用强，石炭-二叠纪是第一大聚煤期。裸子植物时代。晚二叠世到中生代，受海西和印支构造运动影响，陆地面积扩大，地形高差明显，侏罗纪和早白垩纪是第二大聚煤期。我国西部侏罗纪煤炭资源是全国煤炭资源总量的 60%左右。被子植物时代。早白垩世到古近纪和新近纪，构造活动强烈，气候分带明显，是第三大聚煤期。2、植物的组成植物主要由碳水化合物（纤维素、半纤维素和果胶质） 、木质素、蛋白质和脂类化合物组成。低等植
5、物主要由蛋白质和碳水化合物组成，脂类含量较高。高等植物以纤维素、半纤维素和木质素为主。碳水化合物（纤维素、半纤维素和果胶质）纤维素是构成植物细胞壁的主要物质，易于水解，水解后呈胶体状。木质素木质素也是构成植物细胞壁的主要物质，比纤维素稳定，不易水解。在沼泽环境中被微生物分解，参与形成腐植质。蛋白质蛋白质是植物细胞质的主要物质，在植物体中所占比例不大，亲水性强，煤中的 N 和 S 与植物的蛋白质有关。脂类化合物不溶于水，可溶于有机溶剂。脂类化合物包括脂肪、蜡质、树脂、角质、木栓质和孢粉质。脂肪性质较稳定，分解形成脂肪酸；蜡质、树脂、角质、木栓质性质稳定，孢粉质性质很稳定，能耐一定的温度和酸、碱处
6、理，常保存于煤中。第二节 植物遗体的堆积环境1、沼泽的概念沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期积水，丛生着喜湿性植物的低洼地段。形成泥炭层堆积的沼泽称泥炭沼泽。它既不是真正的陆地，也不是水体，而是介于二者之间的过渡状态。2、泥炭的形成与积累植物死亡后，经生物化学作用分解、合成和聚积，当有机物堆积量超过分解量时，才会形成泥炭层。泥炭沼泽垂直剖面分三层：表层（氧化环境） 、中间层（过渡海景） 、底层（还原环境） 。3、植物残骸的堆积方式以原地堆积为主，少数是异地堆积。具有工业可采意义的煤层大都是原地堆积。第三节 泥炭沼泽1、泥炭沼泽的类型根据泥炭沼泽的表面形态、水源补给、营养和植被特征，可以分为三
7、种类型：低位泥炭沼泽低位泥炭沼泽潜水位较高，水源补给充足、营养丰富、植被茂盛。易堆积泥炭层。高位泥炭沼泽高位泥炭沼泽潜水位较低，水源补给主要依靠降水，营养差，多为草本和苔藓，不利于泥炭层形成。3中位泥炭沼泽中位泥炭沼泽的状态介于上述二者之间。2、泥炭沼泽的发育地段滨海平原。具有低位泥炭沼泽发育环境。内陆的河流、湖泊。山地和高原地段。3、泥炭沼泽形成的方式水域转化为泥炭沼泽，又包括三种模式：浅水缓岸湖转化为泥炭沼泽，植物生长类型具有分带现象，在泥炭形成过程中，湖水不断淤浅，植物类型也相应推移。深水陡岸湖转化为泥炭沼泽，浮游植物死亡后，沉入湖底，转化为泥炭。河流转化为泥炭沼泽，类似浅水缓岸湖转化模
8、式。陆地沼泽化地面上封闭的洼地可能形成沼泽。第四节 泥炭的主要组成及性质1、泥炭的化学组成泥炭中除了含有大量的水分外，还包括有机质和矿物质。有机质。包括植物残体和腐植质。泥炭有机质含量是指有机质占泥炭干物质总量的百分比。我国泥炭以草本泥炭为主，有机质含量占 60%左右。有机质中，C：55%，O：35%，H：6%，N：2%，S：0.3%在泥炭有机质中，以稀碱溶液提取的物质称为腐植酸，是泥炭的特征组分，腐植酸不是单一化合物，而是由分子大小不同、结构也不同的羟基芳香羧酸组成的混合物。矿物质泥炭中的矿物质主要来源于风、水流挟带的矿物质通过沉积作用，转化为泥炭的组分。常见的矿物质有石英、次生粘土矿物。元
9、素以硅为主，其次是铁、铝、钙、镁，矿物质的另一来源是植物本身。2、泥炭的物理化学性质分解度：是指植物残体由于腐解作用失去细胞结构物质的相对含量，或者是泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。含水性有湿度和持水量两种表示方法。泥炭湿度是指泥炭中水分占泥炭总重的百分比。持水量是指泥炭中水分占泥炭干物质重量的百分比。泥炭的比重和容重泥炭的比重一般为 1.4 左右，藓类泥炭较轻，木本泥炭和草本泥炭偏重。无量纲。泥炭在自然状态下的容重称湿容重，干燥后的容重称干容重。单位是 g/cm3结构和颜色泥炭结构疏松多孔，力学稳定性差。苔藓泥炭呈海绵状，草本泥炭呈纤维状，木本泥炭为碎块状。泥炭的颜色与植物、分解度和矿
10、物质有关。例如，苔藓泥炭呈黄色，分解转变为腐植质呈黑色，含蓝铁矿呈蓝色，含菱铁矿呈浅绿色。泥炭的可燃性泥炭具有可燃性，用发热量表示。我国泥炭发热量多在 10-12MJ/Kg。3、泥炭的类型4根据植物的组成，泥炭分为草本泥炭、木本泥炭和藓类泥炭。泥炭类型 灰分含量 分解能力 酸碱度 含水量 颜色 弹性草本泥炭 较高 较强 微酸碱性 较少 暗 较差木本泥炭 较低 较弱 少 红褐色 差藓类泥炭 低 弱 酸性 高 淡 强第二章 泥炭化作用和腐泥化作用第一节 泥炭化作用1、泥炭化的生物化学变化可分为两个阶段：生物化学分解和生物化学合成。植物残骸中的有机化合物经氧化分解、水解，转化为简单的化学性质活泼的化
11、合物。分解产物之间合成较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质。形成腐植酸的过程或作用称为腐植化作用，腐植化作用不是生物作用，而是在氧化环境中的化学作用。2、凝胶化作用植物在泥炭化过程中经历腐植化作用后形成腐殖酸，继而将经历凝胶化作用。由于植物的木质素和纤维素在物理化学性质上都属于凝胶体，吸水能力强，在还原环境中逐渐分解，细胞壁先吸水膨胀，胞腔缩小，最后完全丧失细胞结构，形成无结构胶体，或进一步转化为溶胶；当电性、酸碱性、温度变化时，产生胶体化学变化，上述物质形成凝胶状态。因为这一过程既有厌氧生物作用，又有胶体化学作用，所以又称“生物化学凝胶化作用” 。3、丝炭化作用当沼泽表面比较干燥，氧供应充足
12、的情况下，植物细胞壁中的木质素和纤维素在微生物参与下脱氢、脱水，碳含量增加，氧化到一定阶段后植物遗体迅速转入弱氧化或还原环境中，或被泥沙覆盖后中断氧化作用，这个过程称为丝炭化作用。如果丝炭化过程持续进行，将可能导致植物遗体全部分解。当植物遗体存在氧化和还原环境交替变化时，丝炭化和凝胶化作用可能交替进行。需说明的是，当丝炭化作用充分形成丝炭物质后，凝胶化作用也就终止了。第二节 残植化作用残植化作用是泥炭化作用中的一种特殊情况。当泥炭沼泽水流畅通时，在长期供氧充足情况下，不稳定组分被充分分解，被流水带走，稳定组分富集的过程。还有一种情况是，当沼泽潜水面下降，植物遗体没有被水覆盖而强烈氧化，造成稳定
13、组分富集。残植化作用的产物经煤化作用形成残植煤。第三节 腐泥化作用在湖泊、沼泽水深地带、海湾、浅海等水体中，低等植物藻类和浮游生物遗体在还原环境中厌氧微生物的参与下，经过复杂的生物化学变化形成富含水分的有机软泥。这个过程称腐泥化作用。低等植物经分解、缩合和聚合，形成富水棉絮状的胶体物质，经脱水和压实，形成腐泥。腐泥的颜色一般为黄色、暗褐色和黑灰色。第四节 泥炭成分、性质不同的影响因素1、植物群落木本植物富含纤维素和木质素，易形成凝胶化物质，形成的煤以光亮煤为特征；草本植物含有较多的纤维素和蛋白质，不稳定成分分解，稳定组分富集，形成富含稳定组分（壳质组）的煤，氢含量和焦油产出率高；苔藓植物能分泌
14、防腐剂，因此苔藓类泥炭常保留较多的不稳定组分。52、营养供应根据植物生长的营养供应，可分为三种类型：富营养型、中营养型和贫营养型。低位泥炭沼泽常形成富营养型泥炭，高位泥炭沼泽常形成贫营养型泥炭，中位泥炭沼泽常形成中营养型泥炭。3、介质的酸度酸度高不利于细菌生存，中性或弱碱性有利于细菌繁殖。富钙的沼泽中，多以石灰岩为基底，喜氧细菌活跃，水生植物为主，形成的煤中 S、N 含量高，可能与硫细菌的强烈活动有关。高位泥炭沼泽中，酸度高，加上藓类可分泌防腐剂（酚类） ，不利于细菌生存，所以植物的细胞结构能保存下来。4、氧化还原条件泥炭的表层处于氧化环境中，容易被氧化形成丝炭；泥炭的底层处于还原环境中，容易
15、形成镜质组煤。第五节 煤的成因分类根据成煤的原始物质和堆积环境，煤分为三类：腐植类：腐植煤、残植煤。高等植物在沼泽环境中形成。腐植腐泥类：腐植腐泥煤。高低等植物混合，在湖泊和沼泽环境中形成。腐泥类：腐泥煤。低等植物和少量动物在湖泊、沼泽深水部位形成。第三章 煤化作用及煤的变质作用类型第一节 煤化作用的阶段和特征1、煤化作用的两个阶段煤的成岩作用泥炭形成后，由于盆地沉降，在上覆沉积物的覆盖下埋藏于地下，经压实、脱水、增碳作用，逐渐固结，经过物理化学作用转变成年轻的褐煤，称为煤的成岩作用。在成岩过程中，木质素和纤维素继续参与形成腐植酸，已形成的腐植质形成凝胶化组分。煤的变质作用年轻的褐煤在较高的温
16、度、压力和较长的时间作用下，进一步发生物理化学变化，变成老褐煤、烟煤、无烟煤和变无烟煤的过程。在这个过程中，腐植质不断发生聚合反应，稠环芳香系统的侧链减少，芳构化程度提高，分子排列更加规则。2、煤化作用特点结构致密化，定向排列化。增碳化趋势。挥发分减少，碳相对含量增加。结构单一化趋势。泥炭阶段含多种官能团，到无烟煤阶段只含缩合芳核，最后演化为石墨。显微组分均一化趋势。具有不可逆性。发展的非线性。第二节 煤化作用的因素1、温度：受地热梯度的影响。2、时间：也是重要因素。3、压力：压力不产生化学反应，但可以使煤的物理结构发生变化。例如孔隙率、水分含量降低，密度增加，有机大分子定向排列，光的反射率增
17、加。第三节 煤化程度指标6煤化程度指标，也称煤化指标，煤级指标。常用的煤化程度指标如下：水分。一般情况下，从低煤级到中高煤级，水分减小。挥发分。在烟煤阶段，随煤化程度提高，挥发分降低。镜质组反射率。随煤化程度提高，镜质组反射率增加。碳含量。随煤化程度提高，C 在有机质中的相对含量增加。氢含量。从无烟煤到变无烟煤阶段，氢含量降低明显。发热量。发热量与含水量有关，是低煤化阶段煤化程度指标。壳质组荧光性。壳质组荧光性与反射率互为消长，是低煤化程度指标。X 射线衍射。随煤化程度提高，衍射曲线变陡，强度增加。第四节 煤的变质作用类型1、根据热源的类型，煤的变质作用可分为三种类型：深成变质作用。主要是地热
18、引起，又称区域变质作用。岩浆变质作用。由岩浆侵入产生的热变质作用。动力变质作用。由构造运动产生的变质作用。构造运动产生的动压力不直接产生化学反应，而摩擦生热可以加速煤的变质作用。2、希尔特定律德国学者希尔特根据西欧煤田地质规律提出，在地层大致水平的情况下，深度每增加 100米，煤的挥发分降低 2.3%，即煤的变质程度随埋藏深度的增加而提高。第五节 煤的工业分类1、煤的工业分类中的一些基本概念基的概念：基准，前提条件。例如 d,ad,daf,dmmf,ar 分别代表干燥基、空气干燥基，干燥无灰基、干燥无矿物质基和收到基。煤的粘结性。是指煤粒（d50%或硫化物点数15%重叠点数时，该点定为矿物体；
19、其它数据点定为微矿质煤。3、显微组分和显微煤岩类型综合分析在目镜中插入网格微尺，以网格微尺某一点作为十字丝，综合前面的统计和判断依据进行统计和分析。三、仪器设备1、自动显微光度计根据灰度值计算出反射率，判断煤化程度、显微组分或煤岩类型。 （黑 100%，白 0%）2、扫描电子显微镜：用于研究固体的表面形态。3、核磁共振（NMR）：特定的原子核在特定的外加磁场中只吸收特定频率的射频（辐射）能量，由低能态跃迁到高能态。根据共振谱可判断该原子在分子中所处的位置及相对数目，用于研究煤分子的化学结构。芳香度改变，相当于外加磁场改变，被吸收的射频频率也改变。原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性
20、质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号.4、电子顺磁共振（EPR）是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，可用于从定性和定量检测物质原子或分子中所含的不配对电子，
21、并探索其周围环境的结构特性。5、红外光谱物质吸收红外辐射而产生的特征吸收谱，称为红外光谱，由称分子的振动转动光谱。当分子由一种振动（或转动）状态跃迁至另一种振动（或转动）状态时，就要吸收或发射与其能级差相应的光。研究红外光谱的方法主要是吸收光谱法。红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。6、X 射线光电子能谱（XPS）或化学分析电子能谱（SPCA）X 射线光子的能量在 1000 1500ev 之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子环境的影响很小。 同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很大，
22、故它是特征的。光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术称为光电子能谱。7、X 射线衍射仪（X-ray diffraction） （XRD）X 射线是一种波长很短(约为 200.06 埃)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光11物质发光、照相乳胶感光、气体电离。当 X 射线以掠角 ( 入射角的余角)入射到某一点阵晶格间距为 d 的晶面上时，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。煤的芳香层面间距介于 0.3975nm（纤维素的芳香层面间距）和 0.3354nm（石墨的芳香层面间距）之间，利用 X 射线衍射仪可获得煤的芳香层面间距 d002。第五章 含煤沉积体
23、系1、 含煤岩系的概念是指充填于盆地内含有煤层的具有共生关系的沉积总体。含煤岩系的颜色主要由灰色、灰绿色和黑色组成，岩石类型包括砂、泥岩、炭质泥岩、灰岩、煤等。2、 煤层形成的条件煤层的前身是泥炭层，泥炭层的形成和保存与沼泽中的水位密切相关，根据植物遗体的堆积速度和沼泽水面的上升速度对比，可分为三种情况，又称为三种补偿方式：过度补偿、均衡补偿和欠补偿。过度补偿是指植物遗体堆积速度超过沼泽水位上升速度，后二者依次类推。均衡补偿方式有利于形成厚煤层。3、 煤层的结构煤层包含煤分层和岩石夹层，煤层内不含夹石层者称为简单结构煤层，煤层内含夹石层者称为复杂结构煤层。4、 煤层的底板和顶板煤层底板以泥岩、
24、粘土岩最为常见，富含植物根茎化石，俗称根土岩；如果底板为砾岩或石灰岩，则为植物遗体异地沉积。根土岩含有伊利石、蒙脱石、高岭石和其他粘土矿物，呈灰白色。煤层顶板的岩石类型有多种，最常见的是泥岩、砂岩和石灰岩，与沉积环境有关。例如，我国华北石炭二叠纪含煤岩系太原组是海进型充填序列，成煤环境主要为泻湖-障壁岛体系，发育石灰岩顶板。华北地区山西组为海退型充填序列，成煤环境主要为三角洲、河流体系，煤层顶板为湖相泥岩、冲击相砂岩。5、 煤层中的结核、包体和化石顶板为海相沉积物的煤层，煤层中、顶部常见黄铁矿结核，煤层下半部常见硅质结核。泥炭中混入外来漂砾，形成包体。煤层中有时可见到动植物化石。6、 煤层厚度
25、、形态及其控制因素煤层总厚度、有益厚度、可采厚度、可采煤层、厚度级别煤层总厚度：煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和。有益厚度：煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和。可采厚度：现代经济技术条件下适于开采的煤层厚度。最低可采厚度：按照目前的资源条件所规定的可采厚度下限。可采煤层：达到或超过最低可采厚度的煤层。厚度级别包括 5 个厚度级：0.3-0.5m 为极薄煤层，0.51-1.3m 为薄煤层，1.31-3.5m 为中厚煤层，3.6-8m 为厚煤层，大于 8m 为巨厚煤层。稳定煤层（regular coal seam）：煤层厚度变化很小，形态变化规律明显，煤层结构简单或较简单，全区可采或基本
26、全区可采的煤层。煤层稳定性是指煤层形态、厚度、结构和可采性的变化程度。煤层形态控制因素：泥炭沼泽基底形状、沉积环境（冲积扇、河流、湖泊、三角洲、泻湖-障壁岛） 、同期构造变动（河流或湖泊相碎屑沉积体侵入煤层产生煤层分叉现象、基底发生断裂、褶皱） 、后期构造变动（褶皱、断裂、岩浆侵入、岩溶陷落柱）127、 含煤沉积体系山地冲积扇地带沉积体系成煤特征：扇间、扇内或扇前盆地可形成煤层，侧向连续性差河流沉积体系成煤特征：岸后沼泽和废弃河道有利于形成煤层湖泊沉积体系成煤特征：湖泊淤浅过程中，沉积粒度下细上粗三角洲沉积体系成煤特征：上三角洲平原地带，近河岸由于决口扇沉积而出现煤层分岔和灰分增高现象，多形成
27、低硫煤；下三角洲平原，受海水和潮汐影响明显，煤层顶板多为海相沉积，硫分含量高。泻湖-障壁岛沉积体系成煤特征：泻湖淤浅沼泽化形成煤层，厚度变化较大，煤层硫分含量较高。第六章 聚煤盆地与聚煤规律1、根据聚煤盆地的形成条件，分为凹陷型聚煤盆地，断陷型聚煤盆地和构造侵蚀型聚煤盆地。我国华北石炭二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状凹陷型聚煤盆地。盆地南侧是秦岭-大别山构造带，盆地北侧是阴山构造带，总体是一个西北向东南方向缓倾斜的簸箕状盆地，呈现“东西向成带，南北向迁移”的格局。断陷型聚煤盆地。由断裂作用和断块沉陷作用形成。侵蚀型聚煤盆地。基底为具有剥蚀面的凹地。2、聚煤盆地的演化聚煤盆地的演化受古植物、古
28、气候、古地理和古构造的影响。盆地内存在不均匀沉降现象。聚煤盆地在构造运动、海水进退和气候影响下，具有侧向迁移现象。涉及的词汇：海进、海退、海进超覆、海退退覆、进积（海退时） 、退积（海进时） 、沉积基准面海进：在相对短的地史时期内，由于海面上升或陆地下降，造成海水面积扩大，陆地面积缩小，海岸线向陆地内部推进的地质现象,也称海侵。一般认为,海进是海水逐渐向时代较老的陆地风化剥蚀面上推进的过程。在海进时期，由于海岸线向陆地方向移动，因而沉积了面积较大的新岩层，超越了时代较老的岩层，形成超覆现象。在地层柱状剖面图中，沉积物的颗粒愈新愈细，形成“上细下粗”的现象。由于地壳上升或海平面下降，海水自内陆向
29、海洋退去，这种现象成为海退（regression） 。由于海退，新沉积的岩层分布范围逐渐变小，时代较新的近岸沉积依次后退而覆盖在已经形成的远岸沉积之上。这种关系称为地层的海退退覆。在地史记录中，一般退覆关系不易确定。这是由于海水退去后，地层露出水面，经过了风化剥蚀，往往不易保存的缘故。进积作用 英文名称： progradation 定义：在海滩、三角洲或冲积扇的前缘，河流携带的泥沙或波浪、潮汐带来的物质在近岸带不断向海一侧堆积增进的过程。退积作用 英文名称：retrogradation 由于海进，海岸上的物质不断向陆一侧堆积增长的过程。地层超覆 strata overlap 当海水或湖水覆盖面
30、逐渐扩大，在新的淹没高地沉积了新的沉积物叫超覆现象，或称地层不整合。13沉积基准面（base level）是这样一个抽象的、动态平衡的界面，此面之上沉积物不能有效保存，此面之下沉积和埋藏作用则可能发生。海洋环境中基准面可以简单的认为是海平面，湖泊环境中基准面可以认为是湖平面，均可以认为是大致水平的，而陆相河流环境的基准面是递降水流平衡剖面，是一个有起伏的面。沿沉积基准面由陆向盆方向的不同地理位置，一般会依次发生侵蚀作用、沉积过路作用、沉积作用和饥饿沉积作用。3、聚煤规律在古植物、古气候、古地理和古构造影响下，聚煤作用总是发生于盆地中的一定部位，在时空上表现出一定的规律性。富煤带。指煤层发育较好
31、、相对富集的块段，在空间上具有带状分布的特点。富煤中心。富煤带内煤层厚度较大的部位。一般情况下，大型盆地富煤带呈圆形或椭圆形，受地质构造控制时沿构造线延展方向展布。4、成煤作用研究受海水影响的煤中，硫含量高，黄铁矿含量高，富集云母、白云石、方解石和磷灰石等矿物。具有海相顶板的煤层，由于是深水环境，暗煤发育。第七章 煤的伴生矿产资源第一节 油页岩油页岩中的有机物质几乎完全由藻类遗体组成，油页岩的形成环境主要为静水沉积还原环境。第二节 煤层气一、中国煤炭资源的分布1 煤炭资源的概念具有开采价值的煤炭储层称为煤炭资源。2 煤炭资源的分级按照认识和掌握的程度，分为 2 个级别：保有储量和预测储量。根据
32、 1997 年统计资料，保有储量为 1 万亿吨，1000 米以浅的预测储量为 1.8 万亿吨，1000 米以浅的煤炭资源总量为2.8 万亿吨；2000 米以浅的预测储量为 4.6 万亿吨，2000 米以浅的资源总量为 5.6 万亿吨。3 煤炭资源的分区根据地理位置，分为 4 个区：华北区，西北区，东北区和华南区。华北区：煤炭资源量排第一，占全国的 50%。覆盖的省份：长江以北的中原地带，北到内蒙古。煤系地层以侏罗纪和石炭二叠纪地层为主，煤阶以长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤为主。西北区：煤炭资源量排第二，占全国的 35%。覆盖的省份：新疆、甘肃和宁夏。煤系地层以侏罗纪地层为主，煤阶以长焰煤为主。
33、东北区：煤炭资源量排第三，占全国的 7%。覆盖的省份：东北三省。煤系地层以白垩纪地层为主，煤阶以褐煤为主。华南区：煤炭资源量排第四，占全国的 6.8%。覆盖的省份：长江以南的省份，主要是云南、贵州、四川、江西和湖南等。煤系地层以二叠纪地层为主，煤阶以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤为主。144 按省份排名： 新疆 1.9 万亿吨，内蒙古 1.4 万亿吨，山西 0.6 万亿吨，陕西 0.3 万亿吨，贵州 0.2 万亿吨。二、中国煤层气资源分布1 煤层气资源的概念具有经济开发价值的煤层气储层称为煤层气资源。2 煤层气资源的分级按照认识和掌握的程度，分为 3 个等级：探明储量、预测储量和远景资源量。探明储量是
34、指已经进行勘探开发实验，已经全部掌握资料的储量。预测储量是指已经掌握部分资料，计算得出的资源量。远景储量是指根据地质规律、物探资料，利用统计学或类比的办法估计的资源量。根据 1997 年资料，全国煤层甲烷含量4M 3/T，埋深 2000m 以浅的煤层气资源总量为 14 万亿 M3，其中，预测储量为 1 万亿 M3，远景资源量为 13 万亿 M3。3 煤层气资源的分区按照地理位置，分为 4 个区：华北区，华南区，东北区和西北区。华北区：9.5 万亿 M3，排第一。华南区：4.1 万亿 M3，排第二。东北区：0.4 万亿 M3，排第三。西北区：0.2 万亿 M3，排第四。4 按省份排名：山西，贵州
35、，陕西，甘肃和河南。5 煤层气资源量的计算： qDHAQ式中： 煤层气资源量；M 3计算面积；M 2煤层厚度；M煤的视密度；T/ M 3煤层无水基瓦斯含量。M 3/Tq三、中国煤层气资源的含气性评价1 含气性评价的 4 个参数：含气量，瓦斯浓度，资源丰度和含气饱和度。含气量：是指 1 吨煤中的瓦斯含量。M 3/T瓦斯浓度：是指甲烷分子占气体分子总量的百分比。资源丰度：是指从地理分布看，每平方公里面积范围内的资源量。M 3/KM2含气饱和度：是指由于某些煤层内含水，导致实际含气量低于同等温度和空隙压力条件下的无水基饱和含气量，实际含气量与无水基饱和含气量之比为含气饱和度。2 中国煤层气含气性评价
36、含气量：华南东北华北西北瓦斯浓度都接近 90%。资源丰度：西北东北华北华南含气饱和度：东北华南华北西北就煤层气资源评价而言，资源丰度的意义更重要。厚度大而含气量低的煤层同样具有开发价值，使用资源丰度指标作为唯一指标，可以避免多重指标产生的不协调矛盾。四、中国煤层气资源的地面开发简述15中国的煤层气开发始于上个世纪 90 年代中期。90 年代以前，中国将矿井瓦斯看作是影响煤矿安全生产的有害气体；90 年代以后，中国成立了中联煤层气有限公司，与美国煤层气开发公司合作，开发中国的煤层气。90 年代中期，首先在山西沁水聚气区打了第一口井，进行煤层气开发实验，以后相继在内蒙古、新疆、东北、安徽、贵州等地
37、进行煤层气开发实验。从开发的效果来看，山西省煤层气开发效果较好，其它地方较差。原因很多，其中主要的原因是煤层气的赋存和运移环境差异较大，山西沁水聚气区与美国的煤层气聚气区有相似性，可以直接利用美国的煤层气开发经验和技术，而其他地方地质条件差异大，开采的效果不理想。中国不仅是煤炭大国，也是煤层气大国，煤层气资源量占世界第三，有着巨大的开发潜力。第三节 伴生微量元素煤中微量元素的聚集决定于成煤原始物质组成、成煤环境，以及经历的物理化学和地球化学作用。煤中微量元素的富集基本是化学和物理的吸附作用，即成煤物质分解所形成的腐殖酸和腐植质具有很高的吸附能力；金属有机络合作用也影响元素富集和迁移。成煤环境中
38、酸碱度和电位值也影响元素的聚集和分散。煤中微量元素的富集受接触变质作用和区域变质作用的影响。第四节 碳沥青碳沥青是油气演化系列的产物，由早古生代菌藻类低等生物遗体在滞流水环境下堆积，随埋藏深度和地温的增加，有机质形成油气，轻质部分逸散，重质部分形成碳沥青。第八章 中国煤田地质特征概述一、古地理构造和聚煤期早古生代继承了新元古代的古构造轮廓。早古生代经历了加里东构造运动，在中国东南部形成北东向加里东地槽，中国东南部产生早古生代腐泥质石煤；秦岭和阴山广大地区隆起，为华北石炭二叠纪聚煤盆地形成了良好的基底条件。早古生代末期，中国东南形成加里东期武夷云开褶皱，扬子陆块增生。晚古生代大部分继承了早古生代
39、的构造轮廓，华北地区仍处于隆起剥蚀状态。泥盆纪开始海侵，到晚石炭纪，海水漫及华北陆块，形成滨海含煤建造，华南为碳酸盐岩建造。二叠纪时，内蒙古-大兴安岭海槽闭合、隆起，华北地区成为过渡相和陆相含煤沉积体系，华南仍为广海碳酸盐岩建造。晚古生代海西运动，中国的天山、祁连山、秦岭和大兴安岭地槽褶皱回返，形成东西走向巨大山系，秦岭-昆仑以北广大地区隆起，并转化为内陆环境；东南沿海大陆增生；形成“南海北陆”古地理面貌。晚古生代末到早中生代早期的三叠纪印支运动，改变了中国“南海北陆”的局面，西北“雪山海槽”全部褶皱隆起，陆地向西南方向增生，海水退至中国西南西藏一带，长江中下游和华南大部分由浅海转为陆地，中国
40、南北陆地连为一体。印支运动以后，中国东部形成北北东向巨大隆起和凹陷带，以大兴安岭、太行山、武陵山为界，西部发育晚三叠纪和早中侏罗纪大型聚煤盆地，内陆湖泊相沉积；东部的华北地区发育早中侏罗纪小型凹陷煤盆地，华南发育晚三叠狭长海湾成煤环境，东北发育晚侏罗纪和早白垩纪断陷和凹陷煤盆地。侏罗纪和白垩纪期间的燕山运动之后，北京附近的燕山褶皱隆起，大兴安岭、太行山和雪峰山以西的内陆盆地相对稳定，如鄂尔多斯、四川、准葛尔、塔里木等盆地在中生代期间连续接受河、湖相沉积，盆地外围是古生代地槽，上述一线以东，构造活动强烈，发育大量北东向褶皱断裂和小型断陷，并伴随东南沿海一带岩浆侵入和火山运动。新生代以来的造山运动
41、是第三纪的喜马拉雅山构造运动，在印度板块的挤压下，中国西南16强烈褶皱隆起。早古生代煤形成于滨海-浅海环境，为菌藻类转化成的腐泥煤；晚古生代以滨海环境为主，中、新生代以内陆盆地为主。二、主要聚煤期的古气候：1、晚古生代聚煤期二叠纪植物分区明显。我国大部分为亚热带湿润气候带，发育华夏植物群；东北和西北发育温带半潮湿安加拉植物群，藏南发育温带和冷温带半潮湿冈瓦那植物群，华北地区为亚热带半潮湿气候；晚二叠纪时，华北地区南部为温暖潮湿气候，发育煤层和紫斑泥岩，西北和华北大部气候干燥。2、中生代聚煤期三叠纪时，西北和华北为温带半潮湿气候。早中侏罗纪时，古地中海海洋气团东进，西北气候湿润，降雨量增加，为重
42、要的聚煤盆地；晚侏罗纪到早白垩纪时，南方为热带、亚热带干旱气候，沉积红层；阴山以北为温带气候；东北受太平洋影响，湿润多雨，植物繁茂，为断陷煤盆地。3、新生代聚煤期新生代以来，我国从北向南依次为暖温带、亚热带和热带，随青藏高原隆起，欧亚大陆内地干燥；受太平洋和印度洋影响，东北和西南发育第三纪聚煤盆地。三、中国煤的埋藏地质条件：1、东北区含煤地层主要是晚侏罗纪-早白垩纪，聚煤盆地的形成大多与中国东部大规模的断陷作用有关，使盆地呈现半地堑或地堑式构造。这些断陷盆地都是在隆起的基础上发育，经常成群出现。2、华北区自中奥陶世以后，华北地区经过长期剥蚀，地台稳定期的海侵作用广泛发生，晚古生代近海型煤系遍布全区。上石炭-下二叠统为主要含煤层段；上二叠统累计厚度近千米，仅淮南一带上石盒子组仍含可采煤层。中生代和新生代，随着地台解体，内部块断运动加强，构造东、西分异明显，沉积盆地及聚煤区域自西向东规模变小。3、西北区印支运动期后，即三叠纪之后，在西北形成早中侏罗纪山间聚煤盆地。燕山和喜山运动使煤层埋深增加。4、南方区云贵川保存大量古生代煤。
