我国三大主要成煤时期分别是什么地质年代?
是石炭纪、二叠纪、侏罗纪。
石炭纪的聚煤时期主要在晚石炭世,形成了华北、华东及中南地区的煤系,著名的太原组煤系就在这个时期形成,山西、河北地区的大矿区如西山、开滦、阳泉、晋城、潞安、汾西等都属该煤系;
二叠纪的早二叠世和晚二叠世都有较强的聚煤作用,早二叠世主要形成了以华北为中心的山西组煤系;晚二叠世则主要形成了贵州境内的龙潭煤系;
侏罗纪时期由于“燕山运动”遍及全国,此时期形成的煤田最多,主要集中于华北及西北地区;著名的煤田主要有神府、东胜煤田,大同煤田以及新疆地区的尚未开发的煤田;侏罗纪煤田储量最丰。
煤炭是世界上分布最广阔的化石能资源,主要分为烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、苏联加盟共和国(23%)和中国(12%)。
此外,澳大利亚、印度、德国和南非4 个国家共占29%,上述7国或地区的煤炭产量占世界总产量的80%,已探明的煤炭储量在石油储量的63倍以上,世界上煤炭储量丰富的国家同时也是煤炭的主要生产国。
根据国家科委推荐的《中国煤炭分类方案》,我国煤炭分为十大类,一般将瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤等统称为烟煤;贫煤称为半无烟煤;挥发分大于40%的称为褐煤。无烟煤可用于制造煤气或直接用作燃料,烟煤用于炼焦、配煤、动力锅炉和气化工业;褐煤一般用于气化、液化工业、动力锅炉等。
中国煤炭资源丰富,除上海以外其他各省区均有分布,但分布极不均衡。
在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区,地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部,是中国煤炭资源集中分布的地区,其资源量占全国煤炭资源量的50%左右,占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。
在中国南方,煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省,这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨,占中国南方煤炭资源量的91.47%;探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。
扩展资料:
国标把煤分为三大类,即无烟煤、烟煤和褐煤,共29个小类。无烟煤分为3个小类,数码为01、02、03,数码中的“0”表示无烟煤,个位数表示煤化程度,数字小表示煤化程度高。
烟煤分为12个煤炭类别,24个小类,数码中的十位数(1~4)表示煤化程度,数字小表示煤化程度高;个位数(1~6)表示粘结性,数字大表示粘结性强;褐煤分为2个小类,数码为51、52,数码中的“5”表示褐煤,个位数表示煤化程度,数字小表示煤化程度低。
在各类煤的数码编号中,十位数字代表挥发分的大小,如无烟煤的挥发分最小,十位数字为0,褐煤的挥发分最大,十位数字为5,烟煤的十位数字介于1~4之间,个位数字对烟煤类来说,是表征其粘结性或结焦性好坏,如个位数字越大,表征其粘结性越强。
如个位数字为6的烟煤类,都是胶质层最大厚度Y值大于25mm的肥煤或气肥煤类,个位数为1的烟煤类,都是一些没有粘结性的煤,如贫煤、不粘煤和长烟煤。个位数字为2~5的烟煤,他们的粘结性随着数码的增大而增强。
参考资料:
百度百科-煤炭
贫煤:煤烟中煤级最高的煤,它的特征是:较高的着火点(350—360℃),高发热量,弱粘结性或不粘结。贫煤主要用于发电和电站锅炉燃料。使用贫煤时,将其与其他一些高挥发分煤配合使用也不失为一个好的途径。
贫瘦煤:挥发分低,粘结性较差,可以单独用来炼焦。当与其他适合炼焦的煤种混合时,贫瘦煤的掺入将使焦炭产品的块度增大。贫瘦煤也可用于发电、电站锅炉和民用燃料等方面。典型的贫瘦煤产于山西省西山煤电公司。
瘦煤:中度的挥发分和粘结性,主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物,胶质层的厚度为6—10mm。由瘦煤单独炼焦产生的焦炭,机械强度较高但耐磨强度相对较差。除了那部分高灰高硫的瘦煤,瘦煤经常与其他煤种混合炼焦。
焦煤:有很强的炼焦性,中等的挥发分(约16%—28%),焦煤是国内主要用于炼焦的煤种。由焦煤炼成的焦炭具有非常优良的性质,焦煤主要产于山西省和河北省。
肥煤:中等或较高的挥发分(约25%—35%)和很强的粘结性,主要用于炼焦(一些高灰高硫的肥煤用来发电)。与其他煤级的煤相比,肥煤一般具有较高的硫含量。
1/3焦煤:介于焦煤、气煤和肥煤之间,具有较高的挥发分(类似于气煤),较强的粘结性(类似于肥煤)和很好的炼焦性(类似于焦煤),这也是它被称为1/3焦煤的原因。1/3焦煤由于其产量高而主要用于炼焦和发电。
气肥煤:高挥发分(接近于气煤)和强的粘结性(接近于肥煤),它适用于焦化作用产生的城市燃气和与其他煤种混合炼焦以增加煤气、焦油等副产品的产量。气肥煤的显微组成与其他煤种有很大的差异,壳质组的含量相对较高。
气煤:很高的挥发分和中度的粘结性,主要用于炼焦和发电。典型的气煤产于辽宁省。
1/2中粘煤:过度煤级的煤,在中国它只有很小一部分的储量和产量。其特征与一些气煤和弱粘煤类似。
弱粘煤:煤化程度较低或中等煤化程度的煤,其粘结性很差,不能单独用于炼焦。由于其特殊的成因,弱粘煤具有较高的惰性组含量。典型的弱粘煤产于山西省大同市。
不粘煤:早期煤化阶段曾被氧化过,因此它具有低发热量的特点。主要用于发电、气化和民用燃料等。不粘煤主要产于中国的西北部地区。
长焰煤:煤化程度是所有烟煤中最低的。由于其燃烧时火焰较长而被称为长焰煤。主要用于发电、电站锅炉燃料等。辽宁省的长焰煤储量是全国最大的。
褐煤:所有煤中最低级的煤,其特征是高水分,高氧含量(约15%—30%),并含有一些腐植酸。主要用于发电和气化。
附加:中国的煤炭资源
(1)煤炭种类 在漫长的地质演变过程中,煤田受到多种地质因素的作用;由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异,再加上各种变质作用并存,致使中国煤炭品种多样化,从低变及程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有储存。按中国的煤种分类,其中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%,前者包 括气煤(占13.75%),肥煤(占3.53%),主焦煤(占 5.81%),瘦煤(占4.01%),其它为未分牌号的煤(占 0.55%);后者包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55 %), 弱碱煤(占1.74%),不缴煤(占13.8%),长焰煤(占 12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.19%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。
(2)煤质特征
判别煤炭质量优劣的指标很多,其中最主要的指标为煤的灰分含量和硫分含量。一般陆相沉积,煤的灰分、硫分普遍较低;海陆相交替沉积,煤的灰分、硫分普遍较高。
中国煤炭灰分普遍较高,秦岭以北地区,晋北、陕北、宁夏、两淮、东北等地区,侏罗纪煤田为陆相沉积,煤的灰分一般为 10%~20%,有的在10%以下,硫分一般小于1%,东北地区硫分普遍小于0.5 %。 中国北方普遍分布的石灰纪、秦岭以南地区、湖南的黔阳煤系、湖北的梁山煤系等属海陆交替沉积的煤,灰分一般达15%~25%,硫分一般高达2%~5%。
广西合山、四川上寺等地的晚二叠纪煤层属浅海相沉积煤,硫分可高达6%~10%以上。
据统计,中国灰分小于10%的特低灰煤仅占探明储量的17%左右。大部分煤炭的灰分为10%~30%。 硫分小于1%的特低硫煤占探明储量的43.5%以上,大于4%的高硫煤仅为2.28%。 中国的炼焦用煤一般为中灰、中疏煤,低灰和低硫煤很少。 炼焦用煤的灰分一般都在20%以上;硫分含量大于2%的炼焦用煤占20%以上。中国炼焦用煤的另一大特点是:硫分越高,煤 的动结性往往越强,其可选性一般较差。
中国褐煤多属老年褐煤。褐煤灰分一般为20%~30%。东北地区褐煤硫分多在1%以下,广东、广西、云南褐煤硫分相对较高,有的甚至高达8%以上。褐煤全水分一般可达20%~50%,分析基水分为10%~20%,低位发热量一般只有11.71~16.73MJ/kg。
中国烟煤的最大特点是低灰、低硫;原煤灰分大都低于15%,硫分小于1%。部分煤田,如神府、东胜煤田,原煤灰分仅为3%一5%,被誉为天然精煤。烟煤的第二个特点是煤岩组分中丝质组含量高,一般在40%以上,因此中国烟煤大多为优质动力煤。中国贫煤的灰分和硫分都较高,其灰分大多为15%-30%,流分在1.5%-5%之间。贫煤经洗选后,可作为很好的动力煤和气化用煤。
中国典型的无烟煤和老年无烟煤较少,大多为三号年轻无烟煤,其主要特点是,灰分和硫分均较高,大多为中灰、中硫、中等发热量、高灰熔点,主要用作动力用煤,部分可作气化原料煤。
第三纪残留含煤盆地面积为16.6×104km2。第三纪残留含煤盆地主要分布在大陆的东部。除台湾活动带台西盆地面积稍大外,其余盆地面积都很狭小,分布零星。第三纪含煤盆地发育时代在大陆北部以老第三纪为主,而大陆南部以新第三纪为主。
在西伯利亚板块准噶尔—兴安活动带的东部,主要在嫩松—佳木斯微陆块散布有第三纪含煤盆地。位于黑龙江南岸的孙吴盆地和乌伊岭盆地,含煤岩系为古、始新统乌云组(E1-2w)。在嫩松地块有一面积稍大的依安盆地,是在松辽盆地白垩纪沉积层之上发育的煤系地层,已被钻井所证实为古、始新统乌云组(E1-2w)。沿着嫩松地块与佳木斯地块之间跨越准噶尔—兴安活动带与华北陆块的依兰—舒兰盆地群(普阳—宝泉岭、佳木斯隐伏带,依安—尚志、舒兰、伊通、沈北盆地),含煤岩系为下第三系始、渐新统宝泉岭组(E2-3b)、达莲河组(E2-3d)和始新统舒兰组(E2sh)、杨连屯组(E2y)。在黑龙江、松花江、乌苏里江会合处的三江盆地,第四纪沉积覆盖之下第三系含煤岩层为下第三系始渐新统宝泉岭组(E2-3b)。沿着敦化—密山断裂带发育的敦化—密山盆地群(虎林—密山隐伏带,牡丹江、敦化、桦甸、梅河口、抚顺盆地)含煤岩系为下第三系始、渐新统虎林组(E2-3h),古—渐新统桦甸组(E1-3hd)、梅河口组(E1-3m)及古—渐新统抚顺群(E1-3f)。
在华北陆块天山—赤峰活动带东端的珲春盆地,含煤岩系为下第三系古—渐新统珲春组(E1-3h)。在天山—赤峰活动带的围场—林西盆地与位于华北陆块北缘隆起带的冀北蒙南盆地群(张北、集宁盆地),含煤岩系均为上第三系中新统汉诺坝组(N1h),而集宁盆地中新统之下还发育有下第三系始新统灵山组(E2l)。在华北陆块的冀西晋北盆地群(京南、繁峙、曲阳盆地)含煤岩系均为下第三系始新统灵山组(E2l)。在华北陆块胶东隆起和鲁淮隆起的郯庐断裂带两侧发育有鲁东盆地群(龙口、新泰、平邑盆地,潍坊隐伏带,坊子盆地)含煤岩系为下第三系始新统黄县组(E2h)、五图组(E2w)。
第三纪含煤盆地在中国大陆南部比较集中分布在华南板块和藏滇板块的南部滇黔桂一带。分布在南华活动带的桂南盆地群(百色、凭祥东、合浦、南宁盆地,桂平盆地)、粤西南茂名盆地及琼北文昌盆地,均有下第三系含煤岩系发育。桂南盆地群含煤岩系为始、渐新统邕宁群(E2-3y)和上第三系中、上新统南康群(N1-2n)。茂名盆地含煤岩系为下第三系始、渐新统油柑窝组(E2-3y)和上第三系中新统下部黄牛岭组(N1h)。琼北文昌盆地含煤岩系为下第三系始、渐新统长昌组(E2-3ch)和上第三系中新统长坡组(N1ch)。南华活动带的浙北嵊州盆地、闽南漳浦盆地都是很小的残片,含煤岩系均为上第三系佛县群(N1-2f)和嵊县群(N1-2sh)。在台湾活动带的台西盆地,含煤岩系为上第三系中新统,野柳群下部木山组(N1m),瑞芳群下部石底组(N1s),三峡组下部南庄组(N1n)。
中国海域含煤盆地除海南琼北盆地和台湾台西盆地第三纪含煤岩系发育外,其它盆地也多发育有第三纪煤系。渤海盆地下第三系渐新统东营组(E3d)和上第三系中新统馆陶组(N1g)、上新统明化镇组(N2m)都发育含煤岩系。南黄海盆地含煤岩系为下第三系渐新统戴南组(E3d)和三垛组(E3s)。东海陆架盆地第三纪沉积均发育有含煤岩系。自下而上为:下第三系古新统灵峰组(E1l)、始新统平湖组(E2p)、渐新统花港组(E3h),上第三系中新统龙井组、玉泉组、柳浪组和上新统三潭组(N2s)。台西盆地即位于东海陆架盆地南端。南海海域广阔,发育有诸多第三纪沉积盆地,已经初步证实的含煤盆地有北部的珠江口、琼东南、莺歌海和北部湾盆地,南部有曾母、东纳土纳、南薇滩和礼乐滩盆地。第三系含煤岩系珠江口盆地为下第三系始新统文昌组(E2w)、恩平组(E2n),上第三系中新统珠海组、韩江组、粤海组。海南崖13—1气田位于琼东南盆地,下第三系始新统崖城组(E2 y)发育有暗色泥岩、炭质泥岩和煤层占该组地层三分之一,分布面积达百余平方千米,是良好的气源岩。
扬子陆块的滇北盆地群(西昌、昭通、会泽、攀枝花、弥渡、楚雄、寻甸、曲靖盆地)含煤岩系为上第三系昭通组(N1zh)。滇东南盆地群(玉溪、弥勒、开远、红河、文山盆地)含煤岩系为上第三系中新统小龙潭组(N1x)。在松潘—甘孜活动带的川西藏东盆地群(阿坝、昌台、理塘、中甸、金河西、丽江、剑川盆地)含煤岩系为上第三系中新统昌台组(N1ch)、双河组(N1sh)和上新统阿坝组(N2a)、三营组(N2s)。在羌北—昌都—思茅(微)陆块的思茅盆地群(芒康、洱源、景东、景谷、思茅、勐腊盆地),羌中南—唐古拉—保山陆块的保山盆地群(保山、临沧、耿马、双江、澜沧、勐海盆地),冈底斯—腾冲(陆缘)活动带的腾冲盆地群(腾冲、龙陵、潞西、盈江、瑞丽盆地),含煤岩系均为上第三系上新统三营组(N2s)。
藏滇板块冈底斯—腾冲活动带的藏西南门土盆地和拉萨西尼木盆地含煤岩系为下第三系始新统门土组(E2m)。藏南日喀则—昂仁盆地含煤岩系为下第三系始新统秋乌组(E2qu)、恰布林组(E2q)。
参见《中国煤层气盆地图集》“中国第三纪含煤盆地分布图”、“中国第三纪含煤盆地一览表”、“中国第三纪含煤盆地地层表”。
我国地史上的聚煤期有14个,其中早石炭世、晚石炭世、早二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早—中侏罗世、早白垩世和古近纪—新近纪的聚煤强度较大,为主要聚煤期。在这8个主要聚煤期中,以晚石炭世—早二叠世、晚二叠世、早—中侏罗世和早白垩世4个聚煤期更为重要,相应煤系地层中赋存的煤炭资源占我国煤炭资源总量的98%以上,煤层气资源也基本上储集于这些地质时代煤层之中。
(一)晚石炭世至早二叠世
石炭二叠世是我国北方地区一次极为重要的成煤期,广泛分布在天山—阴山和昆仑—秦岭隆褶带之间(图3-3、图3-4)。以贺兰山和六盘山为界,以西地区包括河西走廊、青海北部和新疆天山地区(称西北聚煤区),该区除了甘肃河西走廊和青海局部地区发育有可采煤层外,其他地区煤层很薄,无煤层气资源评价意义,以东地区称华北聚煤区。
图3-3 中国晚石炭世含煤地层分布示意图
图3-4 中国早二叠世含煤地层分布示意图
我国北方石炭二叠纪含煤地层为广阔型海陆交互相沉积环境。在华北聚煤区,石炭二叠纪含煤层段自下而上为上石炭统本溪组、上石炭统—下二叠统太原组、下二叠统山西组、下二叠统下石盒子组。
从太原组、山西组到石盒子组沉积时期,煤层厚度分布有明显从北向南迁移的规律,这主要受控于同沉积期古构造和海水侵进方向与海水占据的时间。太原期聚煤中心位于准格尔—大同一带,煤厚12~28m,向四周变薄;山西期煤层在华北地区普遍发育,聚煤中心除继承的外,还形成了淮南、平顶山、邢台—鹤壁—大屯聚煤中心,煤厚最大10~12m,一般5m 左右;下石盒子组可采煤层厚度以淮南为中心,达25m,向西向北逐渐变薄。
(二)晚二叠世
我国晚二叠世成煤期集中分布在我国南方(图3-5),以龙潭组为代表,含煤性较好的有湘、赣、粤、桂、黔、滇、川、苏皖南和西藏等地。闽、浙、鄂等地虽有含煤地层分布,但煤层薄,煤炭资源量有限。龙潭组以海陆交互相沉积为主,由于华南地台稳定性较差,成煤期东西部构造振动频率不同,各地区煤层层数和厚度变化很大。在湘、赣、粤、桂、苏皖南地区含煤层一般1~10层,可采和局部可采1~3层,可采煤层总厚度多小于8.0m,单层厚小于2.5m,苏皖南、赣东北区一般小于1.0m。黔西、滇东可采层数多达35层(其中长兴组6层),可采总厚度一般为15~20m,川南次之,可采总厚度3.6~11.6m。
图3-5 中国晚二叠世含煤地层分布示意图
(三)早—中侏罗世
早—中侏罗世含煤地层广泛地分布于西北、华北、东北及华南诸省区(表3-5、表3-6)。煤炭资源集中分布在鄂尔多斯、准噶尔、吐哈、柴达木、塔里木和伊宁等盆地。由于它形成于规模不等、类型多样的内陆沉积盆地中,因此煤层厚度及分布变化较大。准噶尔盆地及鄂尔多斯盆地为大型内陆坳陷型盆地,以湖泊沉积体系为主,成煤环境较稳定,煤层大范围稳定发育,并形成巨厚的煤层。如准噶尔盆地南缘乌鲁木齐矿区发育两层巨厚煤层,单层最大厚度达52.91m,可采煤总厚度达144m。鄂尔多斯盆地神府煤田的2号煤层厚3.12m,在数千平方千米范围内稳定发育。
表3-5 西北地区主要矿区早中侏罗统可采煤层总厚度表
表3-6 华北和东北早、中侏罗世含煤地层及煤层
(四)早白垩世
早白垩世含煤地层主要分布在我国东北和内蒙古地区,除三江—穆棱河一带为海陆交互相聚煤盆地外,其余主要为断陷型盆地沉积。共有5个盆地群,大小不一的盆地达数十个之多,而且均沉积了厚~巨厚煤层,是我国中生代又一重要聚煤期。该聚煤期盆地面积小,但煤层很厚。各主要盆地(矿区)可采煤层总厚度见表3-7。从表中可以看出,内陆湖盆煤层,单层煤厚达数十米。而三江—穆棱河盆地煤层虽多,但厚度多小于1.5m,煤层间距多大于15m。
表3-7 东北及内蒙古东部早白垩世各盆地可采煤层总厚度表
续表
第三纪时期,中国大陆西南青藏高原南部,即藏滇板块和喜马拉雅板片,第三纪早中期发育有海相沉积,特提斯海域向南逐渐迁移,早期海岸线在班戈错—下岗江一线,中期退至仲巴—林周一带,晚期海水向东、西逐渐退去。古新世及始新世在定日、岗巴一带有宗浦组、遮普惹组浅海陆棚相碳酸盐岩沉积。由于印度板块与欧亚板块碰撞,始新世中、晚期海水完全退出,结束了海相沉积历史,藏南缺失渐新统和中新统地层。青藏高原第三纪沉积盆地勘查和研究程度很低,数以百计的沉积盆地主要为断陷型盆地,分布在唐古拉山与念青唐古拉山之间和可可西里山南、北两侧。第三纪含煤盆地主要分布在藏南冈底斯山西段,位于冈底斯—腾冲活动带南缘的日喀则—昂仁盆地,始新统秋乌组为砾岩、粗砂岩、砂质泥岩、泥岩夹煤层,局部含可采煤。恰布林含煤3层,可采煤1层,厚0.31~1.06 m。吉松拉含煤5层,可采煤1层,厚0.84 m。始新统恰布林组整合于秋乌组之上,为砾岩、砂砾岩、砂质页岩,厚度大于570 m,含煤性差。分布在冈底斯山西段的门土盆地,含煤地层为始新统门土组,下部为砾岩、砂砾岩,中部为粉砂岩、泥岩、砂岩、夹多层煤,上部为粉砂岩、泥岩夹凝灰岩,厚1200 m,含煤8层,可采煤2层,厚1.3 m和2.2 m。藏南分布的札达、吉隆普兰盆地,仅发现上新统卧马组河湖相碎屑岩沉积,为杂色砂泥岩、砾岩夹褐煤层,厚450~800 m,产三趾马化石。位于冈底斯—腾冲活动带北缘的藏北伦坡拉盆地,第三系为始新统牛堡组,渐新统丁青组,中、上新统伦坡拉群。伦坡拉群下部为砂岩、砾岩夹页岩、炭质页岩、煤层、油页岩,厚254 m,含孢粉及植物化石;上部为灰绿色泥岩、页岩夹砂岩,含孢粉化石,厚223 m。藏北可可西里、班戈、沱沱河、改则、狮泉河等盆地均发育有沉积厚度大、岩性变化大的河湖相沉积,有些夹有火山岩碎屑和煤层。
老第三纪时期,中国大陆西北部塔里木盆地承袭了晚白垩世沉积特征,盆地西部喀什海湾海水至中新世初期向西南方向退出,海水侵入至拜城、和田一带,盆地中、东部为陆相沉积。老第三纪发育了干旱条件下闭塞海湾潟湖相沉积,新第三纪过渡为陆相沉积。准噶尔、吐鲁番、柴达木等大型陆内坳陷盆地,继白垩纪之后接受了老第三纪陆相沉积,在山前坳陷形成巨厚的山麓相堆积,盆地内部沉积粒度变细,厚度变薄,形成大型前陆坳陷盆地,除准噶尔盆地膏盐层不发育外,均为干旱环境下红色含膏盐沉积。在褶皱带形成的山间断陷盆地,呈狭长状,厚度较大,规模较小,沉积物粗,多为干旱气候环境下红色含膏盐沉积。新第三纪时期,青藏高原不断隆升,带动西北地区地块的隆升,导致塔里木盆地西部和藏南海水退出,昆仑—秦岭一线以北大型盆地继续沉陷,柴达木盆地湖盆较深,其它湖盆缩小,水域变浅,为浅湖相、河流相碎屑岩沉积,由于气候干旱荒漠,植被不发育,未能形成含煤岩系。
老第三纪时期,中国大陆东部大兴安岭—太行山—武陵山一线以西,包括内蒙古及鄂尔多斯、四川盆地,地壳隆升遭受剥蚀,火山活动较弱,仅在四川盆地和鄂尔多斯盆地周边有红色沉积。内蒙古一带地壳沉降幅度小,下第三系发育齐全,沉积普遍,但厚度极小,多为河流相红色细碎屑岩沉积。大兴安岭—太行山—武陵山以东,包括松辽盆地东缘,形成北北东向裂谷型断陷盆地,沿断裂有玄武岩喷发,地堑型断陷盆地活动剧烈,快速沉陷,延伸长,宽度窄,位于潮湿气候带形成了巨厚的含煤、油页岩砂泥岩沉积,底部有玄武岩、凝灰岩。
依兰-舒兰断裂带形成的盆地群为地堑型断陷盆地,北起普阳—宝泉岭隐伏带、佳木斯隐伏带、依兰-尚志盆地、舒兰盆地、伊通盆地,南至沈北盆地。普阳—宝泉岭隐伏带第三系为始—渐新统宝泉岭组、中新—下上新统富锦组、上上新统玄武岩组。宝泉岭组为砂砾岩、粗砂岩、砂岩、泥岩,厚20~1400 m,含煤性差,局部含可采煤。依兰-尚志盆地达莲河组为砂砾岩、砂岩、页岩、煤层、油页岩,厚200~800 m,最厚达1000 m。方正、尚志含煤最多达20余层,煤层厚0.3~0.9 m,煤质差而薄。舒兰盆地为舒兰组,下部粉砂岩、砂岩、泥岩,厚300 m,含煤30~50余层,并含数层油页岩;上部泥岩夹砂岩、粉砂岩,厚300 m,含煤20~30层,局部含煤50层,煤层总厚10~30 m,可采煤6~15层,舒兰可采煤厚17.76 m。伊通盆地为下始新统双阳组、上始新统—下渐新统永吉组、渐新统万昌组、中新统岔路河组。双阳组为灰白色砂岩、暗色泥岩互层夹炭质泥岩、煤层,产孢粉化石,厚1000 m。永吉组为灰黑、灰绿色泥岩、灰色砂岩互层夹薄煤层,产介形类、沟鞭藻化石,厚1300 m。沈北盆地杨连屯组,自下而上为页岩、凝灰岩,厚0~70 m;巨厚煤层,由5~61个分煤层组成,厚50~60 m;页岩、粉砂岩,夹厚30 m油页岩;页岩、粉砂岩,厚170~370 m,含可采煤厚0.89~22 m,为主要含煤层。
普阳—宝泉岭隐伏带是被第四系沉积覆盖的第三纪断陷盆地。已有15口油气勘探井钻遇煤层,汤参1井钻遇煤层72层,累计厚度达71 m,煤层单层平均厚度0.99 m。新1井最大单层厚度达10 m。汤参1井煤层最大埋藏深度为2997.6 m,新1井煤层埋深最浅为235.0 m。汤参1、2井镜质体反射率为0.28%~1.14%,Ro值随深度增大而增高。汤参1井1547 m以上Ro小于0.5%,2156 m Ro为0.54%。汤参2井1198 m Ro为0.55%,2030 m为0.73%。下第三系宝泉岭组1~2段煤层为长焰煤,亦有气煤;3~4段煤层以长焰煤为主,有少量褐煤;5~6段煤层主要为褐煤。5段顶界煤层埋深为400~800 m,4段顶界为800~1100 m,3段顶界为1100~1500 m,2段以下埋深大于1500 m。从煤岩热演化分析,3、4段深度为800~1500 m,热演化程度稍高较为有利;800 m以上5、6段煤层埋藏浅,煤储层物性较好,但以褐煤为主,煤层含气量偏低;1500 m以下煤层深度较大,煤岩变质程度增高,含气量亦随之增高。根据煤炭储量及煤层含气量估算煤层气资源量为5620×108 m3,其中宝泉岭组一、二段为654.5×108m3,宝泉岭组三、四段为1098.7×108m3,宝泉岭组五、六段为3866.8×108m3。目前,在盆地内施钻的油气勘探井已在下第三系含煤地层中试获天然气,单井产气量达(1~7.2)×104m3/d,模拟实验认为气样中一半以上是源于煤型气,初步证明下第三系含煤岩系气源岩的潜在能力,亦是对煤层气开发前景的佐证。
依兰-尚志盆地南北长近200 km,北部依兰煤田达莲河组含煤层分布于煤系地层底部近基岩10~30 m的层段,煤层累厚最大23.1 m,最小1.8 m,平均13.6 m,一般厚11.1~18.2 m。可分下、中、上三层煤,中层煤质最好,下层煤次之,上层煤最次。镜质体反射率测定Ro值为0.51%~0.58%,属长焰煤。在达莲河矿区西部煤层埋深200~300 m以上,煤层埋藏浅,对煤层气保存不利。东部靠地堑东侧,煤层埋藏400~1200 m,是较有利地区。埋深大于400 m地区煤层厚6.0~23.0 m,单层煤厚7.0 m以上,平均单层厚1.5 m以上,煤层顶板油页岩厚度大,一般大于110 m,有利于煤层气保存。据煤炭资源量测算,埋深400 m以下,面积24.0 km2,煤炭资源量为3.5×108 t,按5 m3/t含气量推算煤层气资源量为17.5×108m3。
舒兰盆地有40口煤田钻井钻遇煤层,舒兰组可分两个含煤层段,即舒兰组主要含煤段和新安村组含煤段。舒兰组含煤15层,可采煤6层,煤层集中在上部,新安村组煤层厚度较薄。煤层埋深在197.9~1014.3 m,煤层单层厚0.1~17.3 m,平均单层厚2 m。单井累厚达59.9 m,最薄0.4 m,煤层平均累厚11.8 m。煤层顶板埋深,地堑东侧100~200 m,向西逐增至500~600 m;煤层底板埋深由东向西从200~300 m增至900 m,煤层累厚自东向西明显增厚。煤岩变质程度低,以暗淡煤为主,光亮煤次之。据水曲柳—平安一带煤岩密度数据计算,煤层孔隙度最大值为26.3%,最小值为4.5%,平均值为13.9%。煤层埋深小于600 m孔隙度为10%~25%,大于600 m孔隙度由15%降至10%以上。据煤田钻孔含气量测试,煤层含气量为3.2m3/t,气体成分CH4含量73.0%,N2为26.6%。舒兰盆地有15个井田和矿区,煤炭勘探程度较高,仅北部的水曲柳—平安地区开发程度较低,煤层埋深为500~1000 m,埋深较为适中,测算煤炭资源量为6.2×108 t,煤层平均含气量按5.0 m3/t计算,煤层气资源量为31×108m3。
敦化-密山断裂带形成的盆地群属地堑型断陷盆地。虎林—密山隐伏带虎林组与宝泉岭组含煤岩系相近,为砂砾岩、含砾砂岩、细砂岩、砂质页岩。中部含煤层及黑色页岩、油页岩、凝灰质砂岩,厚140~460 m,含煤8层,1~2层可采,厚1.05~1.52m。桦甸盆地为桦甸组,下部含硫铁矿段厚280 m,中部油页岩段厚145 m,上部含煤段厚990~1230 m,含煤23层,最厚2 m,一般0.15~0.9 m,含可采煤3层,单层厚 0.5~0.7 m。梅河口盆地为梅河组,自下而上为砂岩、粉砂岩段厚100~240 m,下含煤段厚40~160 m,褐色泥岩段厚100~400 m,上含煤段厚310~350 m,绿色岩段厚度大于315 m,含煤30余层,一般14层。煤层主要位于下含煤段,可采煤5~7层,单层厚 0.6~3 m,局部达25 m,可采煤厚3.37~88.15 m,均厚21.53 m。抚顺盆地为抚顺群,自下而上为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组、西露天组、耿家街组。下部老虎台组、栗子沟组为玄武岩、凝灰岩夹含砾粗砂岩、泥岩、炭质页岩、不稳定煤层和煤线;中部古城子组、计军屯组为含煤层,巨厚褐煤和油页岩;上部西露天组、耿家街组为细砂岩、页岩、泥岩夹泥灰岩。老虎台组含煤1~2层,厚0.5~2.3 m;栗子沟组含煤1~2层,厚0.5~4 m;古城子组为复杂巨厚煤层,西部、中部最厚,北部、东北部变薄,均厚50 m,最薄0.6 m,最厚134 m;计军屯组煤层厚仅0.5~0.8 m。
位于天山—赤峰活动带东端的珲春盆地含煤岩系为珲春组,下段为粗砂岩、砾岩夹煤层,厚30~254 m;上段为细砂岩夹煤层,厚74~200 m,含煤10层,可采煤5层,厚1.28~12 m。位于依兰—舒兰与敦化—密山断裂带间的三江盆地,第三系岩层多被覆盖,钻探资料证实与普阳—宝泉岭隐伏带沉积地层相同,含煤岩系亦为宝泉岭组。位于松辽盆地北部的乌伊岭北盆地,含煤岩系为乌云组,下部为砂岩、砂砾岩,上部为粉砂岩、泥岩、煤层,厚度大于123 m,含褐煤4层,可采煤2层,厚1.2 m、4.75 m。在松辽盆地北部钻井钻遇1 m厚煤层,亦属古—始新统乌云组,是第三纪依安盆地的含煤岩系。
华北、下辽河、渤海盆地老第三纪时期为分割裂陷,新第三纪形成统一坳陷,中新统与渐新统之间为不整合接触,各统间均为连续沉积,沉积范围广,地层发育齐全,多为暗色沉积,夹玄武岩、膏盐层和海相夹层。华北、下辽河及渤海湾盆地沉积地层为古新统—下始新统孔店组三段,下始新统—上始新统孔店组一、二段,渐新统沙三段—东营组,下中新统馆陶组,中、上中新统明化镇组下段,上新统明化镇组上段。其中孔店组一、二段下部为泥岩、粉砂岩、炭质页岩、油页岩夹薄煤层,上部为棕红色泥岩、砂岩,厚1400 m,含孢粉、轮藻、介形虫、腹足类化石。位于胶东半岛北缘的鲁东盆地群,黄县、潍坊等盆地分布在郯城-庐江断裂带。黄县盆地含煤岩系为黄县组,岩性为砂岩、页岩、泥岩、粘土岩、泥灰岩、煤层、油页岩,属陆内河湖相含煤沉积,厚1600 m,煤层厚1.25~15.6 m,可采或局部可采煤7层,油页岩5层,1层可采煤厚6.5 m。潍坊、坊子盆地含煤岩系为五图组,岩性为砂泥岩、砾岩、煤层、油页岩,厚124 m,仅昌乐五图含可采煤层,含煤30余层,厚36 m,煤层不稳定。分布在冀西、晋北的含煤盆地有京南、繁峙、曲阳盆地。曲阳盆地位于太行山断裂带,含煤岩系为灵山组,下部和上部均为砾岩、粗砂岩,中部为粉砂岩、细砂岩、泥岩夹煤层,厚200~365 m,含可采煤5层,厚11.25 m。冀北蒙南盆地群的张北、集宁盆地,位于华北陆块北缘隆起带,第三纪沉积范围较大,形成了小型坳陷盆地。集宁盆地下第三系灵山组,含煤岩层厚440 m,中部含煤5组,第三组含可采煤1~16层,厚1.23~11.78 m。
新第三纪时期,大陆东部火山活动频繁,分布广,规模大,构成环太平洋基性火山岩喷发带,发育在依兰-伊通、敦化-密山等断裂带的火山活动,明显的受控于断裂带。位于大兴安岭—太行山—武陵山以东的依兰-伊通、敦化-密山断陷盆地及松辽盆地、三江盆地,新第三纪均已发展成拗陷型沉积盆地,由于处在暖湿气候带,植被繁茂,沉积了河湖相暗色岩系,厚度薄,含薄层褐煤及硅藻土,上新世晚期或早更新世有玄武岩喷溢。下辽河、华北、渤海湾、苏北、江汉、南阳盆地为裂谷后期坳陷盆地,地壳有所上升,沉降幅度仍然很大,沉积了含有海相化石的河湖相碎屑岩,说明有短暂的海侵。大兴安岭—太行山—武陵山以西,海拉尔、二连盆地上第三系分布广、厚度小,为河湖相砂泥岩沉积,上新统地层夹玄武岩,处于干旱气候条件,未能形成含煤建造。鄂尔多斯盆地晚白垩—早上新世一直处于隆起剥蚀状态,上新世晚期沉积了数十米厚三趾马层,同时在盆地周边形成汾渭地堑、河套地堑、银川地堑,沉积了新第三纪和第四纪红色碎屑岩层。四川盆地新第三纪沉积仅分布在盆地西南一隅,堆积了较薄的红色岩层。位于天山—赤峰活动带冀北蒙南的张北、集宁盆地及围场—林西盆地,含煤岩系为中新统汉诺坝组,以玄武岩为主夹粘土岩、砂砾石层、薄层褐煤,最大厚度600 m,含煤3~20余层,煤层较薄,含可采煤3层,厚0.5~2.7 m,凉城含煤4层,单层厚1.65 m。
老第三纪时期,中国大陆东南部在白垩世沉积盆地基础上发育了老第三纪盆地,至始新世末地壳隆升为剥蚀区,在干旱气候条件下沉积了较薄的普遍含膏盐层的红色砂泥岩。南岭以南小型断陷盆地,早期气候干旱,为含膏盐层红色砂泥岩沉积,中、后期气候转为潮湿,沉积了暗色砂泥岩含煤沉积,有的含海相夹层,为近海湖泊沉积。南海北部陆架盆地是在稳定的地块上发育的老第三纪张裂性陆相沉积盆地,沉陷幅度大,沉积巨厚,在潮湿气候条件下,沉积了暗色泥岩夹煤层。老第三纪台湾是大陆边缘活动性海槽,由于强烈沉降,沉积了巨厚的深海砂泥质碎屑岩,至中新世初褶皱变质。东海陆架老第三纪亦遭广泛海侵,沉积了很厚的砂泥岩,陆架的西南部随基底升降,海水数次进退,为浅海相沉积,含有孔虫和超微化石。
老第三纪中国大陆东南部在隆起构造背景上发育了诸多中小型断陷盆地,沉积地层发育不全,岩性和厚度变化较大。南岭以北麻阳、衡阳、池江、清江等盆地在干燥气候条件下形成含膏盐的红色碎屑岩沉积。南岭以南南宁、合浦、百色等盆地处于潮湿气候条件下,形成含有褐煤、油页岩的暗色碎屑岩沉积。百色盆地自下而上为下始新统六吜组、中始新统洞均组、上始新统那读组、渐新统公康组和上第三系长蛇岭组。那读组为河湖相、沼泽相含煤砂泥岩沉积,厚700 m,产脊椎动物化石。公康组为河湖相灰色、杂色泥岩、砂质泥岩和砂岩互层夹煤层,厚1300~1500 m。茂名盆地为油柑窝组,下段为粉砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩及细砂岩,厚4.15~80.36 m,夹炭质页岩和褐煤,厚0~1.28 m,顶部有油页岩;上段为油页岩夹褐煤及细碎屑岩,岩层厚40~116 m。
东海陆架下第三系以海相、海陆交替相沉积为主,沉积岩层发育齐全,沉积巨厚。下古新统石门潭组为陆相沉积,上古新统—始新统为海相沉积,渐新统—上新统为海陆过渡相。自下而上为古新统石门潭组、灵峰组、明月峰组,始新统瓯江组、温州组、平湖组,渐新统花港组,中新统龙井组、玉泉组、柳浪组,上新统三潭组。上古新统明月峰组为滨海沼泽相含煤沉积,岩性为粉砂岩、含砾砂岩和泥岩,含薄煤层,产超微化石,厚400~500 m。中始新统温州组在大陆架广泛发育,台北坳陷发育最好,为砾状砂岩、粉砂岩、泥岩、碎屑灰岩、煤层,产有孔虫化石,厚450~750 m。渐新统花港组与下伏平湖组不整合接触,为海陆交替相深灰色泥岩、粉砂岩夹薄层砂岩、白云质泥岩,上部夹炭质页岩、煤层,含有孔虫、沟鞭藻、孢粉化石。
南海海域北部珠江口等坳陷属被动大陆边缘盆地,老第三纪为陆相张裂断陷盆地,新第三纪属海陆交替相、海相沉积,西沙以南深海盆地是渐新世后期开始裂陷形成的弧后盆地。南海北部第三系沉积发育较好,古新世—早始新世神狐组、中始新世文昌组、晚始新世—早渐新世恩平组为陆相沉积,晚渐新世海侵,珠海组、下中新统珠江组、中中新统韩江组、上中新统粤海组、上新统万山组为海相或海陆过渡相沉积。文昌组为湖相深灰色泥岩、砂岩互层,下部夹砾岩、煤层,含孢粉化石,厚1110 m。恩平组为陆内河流沼泽浅湖相沉积,岩性为深灰色泥岩、页岩、砂岩互层夹薄煤层,含孢粉化石,厚1418 m。
台湾及周围岛屿为海相和海陆交替相沉积。出露于台湾东部中央山脉北部的下第三系为始新统西村组和渐新统四棱组。西村组为深灰色板岩、千枚岩,厚600 m。四棱组为浅灰色石英砂岩或石英岩夹板岩、千枚岩、石墨质煤,含有孔虫、双壳类化石,厚350~700 m。
新第三纪含煤盆地在大陆东南沿海主要分布于南华活动带和台湾活动带。在台湾活动带中央山脉褶皱带出露的下第三系为浅变质岩系,西部坳陷区沉积了新第三纪海陆交替相巨厚含煤沉积,与下伏层为不整合。中央山脉以东为深海坳陷,大纵谷断裂带是太平洋板块与欧亚板块的结合带,俯冲带上发育了蛇绿岩套、蓝闪石片岩和混杂堆积,上新世末—早更新世喜马拉雅运动使台湾新生代海槽褶皱隆升。台西盆地为前陆坳陷盆地,含煤岩系为上第三系,该层在台湾及其周围的钓鱼岛、赤尾屿、澎湖列岛分布广泛。自下而上为中新统野柳群五指山组、木山组、大僚组,瑞芳群石底组、南港组,三峡群南庄组、桂竹林组,上新统锦水组、卓兰组、嵙组。五指山组为砂页岩夹煤层,含有孔虫化石,厚900~1200 m。木山组为石英砂岩、页岩、炭质页岩互层,含有孔虫、腹足类化石,厚200~700 m。分布在台湾西北部,下部为薄层砂岩、厚层页岩互层,中部为薄层砂岩、砂质页岩互层,上部为中粗粒砂岩夹薄层砂质岩互层、煤层及凝灰岩夹层。含可采煤3层,数厘米至0.6 m。石底组为灰色砂岩、炭质页岩互层,产有孔虫化石,厚300~600 m,为上第三系下部主要含煤层,含可采煤层3层,最多6层,单层厚0.2~6.5 m,均厚0.3~0.6 m。南庄组为海陆交替相含煤粗碎屑沉积,是主要含煤层,岩性为砂岩、页岩互层,北部含数层煤,厚600~900 m,南部不含煤,厚1200~1600 m。新竹—苗栗含煤3~4层,新竹—桃园含煤1~2层,单层厚0.3 m。
新第三纪时期,中国大陆东南部处于隆升状态,遭受剥蚀,一些小型断陷盆地沉积了河湖相碎屑岩,厚数十米至数百米,因处于海洋性气候带,温暖潮湿,形成了褐煤沉积,上新世晚期有玄武岩层。南岭以南诸多断陷盆地,在温暖潮湿气候环境有繁茂植物生长,形成湖泊沼泽相暗色碎屑岩沉积,夹褐煤层、油页岩,上新世晚期有玄武岩喷溢。大陆东南沿海含煤盆地主要分布在南华活动带。
东南沿海新第三纪含煤盆地分布非常零星,浙北嵊州盆地,含煤岩系为嵊县群,下部为砂砾岩与砂质粘土层,厚22 m;中部为硅藻土层,厚50 m;上部为砂砾岩、粘土层夹橄榄玄武岩,厚50 m,夹褐煤层、泥炭层,含煤差。分布在闽南的漳浦盆地,含煤岩系为佛县群,下段为河湖相砂砾岩,含砾砂岩、砂质泥岩夹油页岩;上段为基性玄武岩夹碎屑岩,局部有油页岩,夹褐煤层,厚20~246 m。
东海陆架是大陆延伸部分,东海盆地属弧后盆地,分为一隆两坳,西部坳陷老第三纪为陆相沉积,新第三纪为海陆交替相、海相含煤沉积,火山活动不发育。东部坳陷与冲绳海槽受太平洋板块俯冲影响在新第三纪开始形成海槽。新第三纪下中新统龙井组、中中新统玉泉组为海陆交替相沉积,上中新统柳浪组属陆相沉积,上新统三潭组与下更新统连续沉积。玉泉组为浅灰色泥岩、粉砂岩及薄煤层,含孢粉、超微化石,厚200 m。
分布在海南长昌、长坡一带的含煤岩系为中新统长坡组,岩性为泥岩、砾岩夹砂岩、油页岩,厚232 m,盆缘厚22~35 m,含煤较差,仅局部有可采煤层。分布在粤西茂名盆地含煤岩系为黄牛岭组,下部为泥岩夹砂岩、砾岩;上部为泥岩夹粉砂岩;顶部为油页岩、含油砂岩及1~3层褐煤,含煤差,厚92.7~253.6 m。桂南合浦盆地含煤岩系为南康群,粘土岩、砂岩、粉砂岩、砂砾岩、砾岩夹数层褐煤、油页岩,厚47~378 m,局部有可采煤层。南康群不整合于上古生界或白垩系地层之上,在南康、涠洲岛、斜阳岛一带都有分布。
新第三纪含煤盆地在中国大陆的西南云南及四川、贵州比较集中,绝大多数成煤期为新第三纪,以变质程度较低的褐煤为主,主要为小型断陷盆地,有些盆地聚煤较好,煤层较厚。散布的含煤盆地跨越在华南板块西南部和藏滇板块的东南部。位于松潘-甘孜活动带有川西藏东盆地群,位于扬子陆块西缘有滇北盆地群、滇东南盆地群,位于羌北—昌都—思茅(微)陆块有思茅盆地群,位于羌中南—唐古拉—保山陆块有保山盆地群,位于冈底斯—腾冲活动带有腾冲盆地群。盆地的形成是在区域性扭压应力背景下,断陷盆地受控于断裂带,随着藏滇板块与华南板块西缘反S形弧形构造的走滑,牵引着断陷盆地有序排列,发育在断裂带上的红河盆地最为典型。
分布于松潘—甘孜活动带的昌台盆地,昌台组为粘土岩、石英细砂岩、页岩,中部为含煤层段,下部为玄武岩夹层,底部和中部有砾岩层,可分为七个岩性段,厚1285.2~1687.1 m。其中第三含煤段厚510 m,可分四个亚段:第一亚段为砾岩、含砂岩、含砾粘土岩及粘土岩,厚163.1 m;第二亚段为砾岩、含砾砂岩、砂岩、粘土岩互层,夹粉砂岩、炭质粘土岩、煤层,厚59.8~198.5 m。含煤层、煤线2~35层,厚18.55 m,可采或局部可采煤1~9层,厚12.38 m。第三亚段为砾岩、粘土岩、粘土质砾岩、砂质粘土岩、砂岩互层夹粉砂岩、砂岩,厚155~171.5 m。含煤层、煤线10~37层,可采或局部可采煤1~12层。第四亚段为砾岩、粘土岩、粘土质粉砂岩夹粉砂岩、炭质粘土岩、砂砾岩、煤层,厚50.5~114.2 m。含煤层、煤线9~20层,可采或局部可采煤1~12层。阿坝盆地阿坝组可分三段,下、上段为砾岩夹粉砂岩、粉砂质粘土岩和砾岩,中段为含煤段。含煤段分五个亚段:第一亚段为粉砂质粘土岩、粉砂岩、细砂岩夹局部可采煤1层,厚0.88~1.02 m;第二亚段为粉砂岩、粉砂质粘土岩夹炭质粘土岩、煤层,含煤1~7层,厚10.44 m;第三亚段为煤层、含砾砂岩、砾岩夹粘土岩,含煤0~5层,厚8.96 m;第四亚段为粉砂岩、粘土质粉砂岩、砾岩夹粉砂岩、煤层,含可采煤0~5层,厚8.19m;第五亚段为砾岩、含砂砾岩夹砂岩、粉砂岩、煤层,含可采煤1层,最大厚8 m。
分布于扬子陆块滇北盆地群的昭通、弥勒、寻甸、曲靖等盆地,含煤岩系为昭通组,自下而上分三段:下部砾岩段为砾岩、砂质粘土,厚95 m;中部含煤段为炭质粘土、粘土、褐煤互层,厚40~194 m;上部砂质粘土段为砂质粘土,厚60~150 m。含煤段有数层至数十层粘土夹层。昭通盆地钻井钻遇煤层厚193.77 m,一般厚数米至数十米。
分布于扬子陆块滇东南盆地群的开远、弥勒盆地,含煤岩系为小龙潭组,属湖沼相含煤碎屑岩沉积,分三个岩性段:下段为粘土、砂质粘土、炭质粘土夹薄层泥质或砾屑灰岩,底部为砂岩、砾岩,厚80~100 m;中段为褐煤、粘土岩段,上部为厚层褐煤夹薄层粘土、泥质灰岩及泥岩,下部为粘土、炭质粘土夹褐煤及薄层炭质页岩,煤层厚数米,最厚达223 m。上段泥灰岩段,为泥灰岩夹粘土,厚118~178.75 m。开远小龙潭盆地含煤厚达223 m。
分布于松潘-甘孜活动带的剑川盆地,含煤岩系为中新统双河组,岩性为粉砂岩、细砂岩、钙质砂岩、泥质粉砂岩夹长石细砂岩、泥灰岩、煤层,厚185~384 m,含煤2~3层,厚2.5 m。
分布于滇西,跨越松潘—甘孜活动带、羌北—昌都—思茅(微)陆块、羌中南—唐古拉—保山陆块、冈底斯—腾冲(陆缘)活动带的洱源、丽江、保山、潞西等盆地,含煤岩系为上新统三营组,岩性为粘土岩、泥岩、粉砂岩、细中粒砂岩夹煤层,底部与顶部夹砾岩,厚30~1331 m。滇西含煤盆地有100余个,一般含煤数层至10余层,多为薄—中厚煤层,龙陵、景东盆地为巨厚煤层,厚50~100 m。
煤分为炼焦煤类和非炼焦煤类两类。
在漫长的地质演变过程中,煤田受到多种地质因素的作用;由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异,再加上各种变质作用并存,致使中国煤炭品种多样化。按中国的煤种分类,其中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%,前者包括气煤(占13.75%),肥煤(占3.53%),主焦煤(占5.81%),瘦煤(占4.01%),其它为未分牌号的煤(占0.55%);后者包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55%),弱粘煤(占1.74%),不粘煤(占13.8%),长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.19%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。
华北古生代克拉通盆地是在稳定的前震旦纪基底上发育起来的。石炭二叠纪含煤盆地发育之前,早古生代克拉通已经形成,广泛的加里东运动使盆地在中奥陶世晚期整体隆升为陆,经剥蚀夷平,晚石炭世再次下降接受沉积,沉积前的基底主要为中奥陶统碳酸盐岩层,盆地边缘逐次变为寒武、震旦系或更老岩系,被剥蚀夷平的开阔近海平原呈北西—南东向展布。晚石炭世早期(本溪期),华北陆块处于8°~18°N古纬度,属热带—亚热带温暖潮湿气候,海水自东部侵入,形成海湾潟湖及潮坪沉积,东南部邻近开阔浅海,形成准碳酸盐台地相沉积,东北部宽缓潮坪形成覆水沼泽,聚煤条件一般较差。晚石炭世晚期(太原期),海水仍然自东南方向侵入,徐州、淮南一带邻近浅海,形成准碳酸盐台地沉积。西南部三门峡、新郑、淮阳以南的低丘古陆被海水淹没。北缘古陆继续隆升,陆缘碎屑不断注入海湾潟湖,形成三角洲前缘河口坝沉积,由于古气候温暖潮湿,植被繁茂,在宽缓的三角洲平原低洼地带形成泥炭沼泽沉积。晚石炭世晚期海水已开始退缩,早二叠世早期(山西期)向东南方向退缩的海水使海湾潟湖移至莒县、淮南一带。北部唐山—石家庄一线以北为河流相区,北缘古陆为物源区,平泉、北京为主河道,向南形成辫状河,构成东部三角洲平原,由西部临汾至郑州一线以南形成西部三角洲平原,广大华北中部形成广阔的三角洲平原相区。在两个三角洲平原之间,潮汐作用明显,在东明一带形成了潮坪沉积相带。山西期古气候仍然温暖潮湿,植被繁茂,形成了大面积泥炭沼泽沉积。早二叠世晚期(下石盒子期)至晚二叠世早期(上石盒子期),海水已退出,仅在上石盒子中晚期有多次短暂的海侵,出现海相夹层,影响较小。全盆以河流相、三角洲平原相为主,三角洲平原相不断向南迁移,下石盒子期退至三门峡、濮阳、济南一线以南,上石盒子期退至郑州、徐州一线以南,同时支间沼泽亦不断南迁。时势古地貌仍呈北西高、南东低,北缘古陆仍是物源区,古气候亦由温暖潮湿逐渐转为炎热干旱,因而未能发育较好的泥炭沼泽相沉积。晚二叠世晚期(石千峰期)陆相湖泊、河流相遍布全区。中、北部为河流相区,南部为湖泊相区。由于大别古隆起隆升,物源主要来自盆地南缘,三门峡、新郑、平顶山一带形成一条北西走向断续分布的冲积扇群,纵向上相互交错叠置。由于古气候炎热干旱,植被亦不发育,未能形成良好的泥炭沼泽沉积,并未形成煤系地层。
华北石炭二叠纪含煤盆地煤系地层为上石炭统本溪组、太原组,下二叠统山西组、下石盒子组,上二叠统上石盒子组,煤系地层厚度250~1000 m。
本溪期岩相古地理以海湾潟湖亚相为主,分布在石家庄、天津、济南、邯郸、商丘一带,呈北西—南东向展布,面积25×104 km2。在其外围发育有水体更浅的滨海潮坪亚相,分布于锦西、北京、郑州、鹿邑一带。准碳酸盐台地亚相仅分布在东南部沂源、兖州、徐州一带,位于滨海向浅海过渡区。在东北部滨海潮坪上发育覆水沼泽,炭质泥岩较发育,煤层较薄,如秦皇岛、文安、黄骅、济阳等片状覆水沼泽。
本溪组下段为灰棕色铝土岩、铝土质泥岩夹透镜状赤铁矿层,上段为灰黑色泥页岩、粉砂质泥页岩夹粉、细砂岩、生屑灰岩、薄煤层,含化石丰富,厚4.3~83.9 m,与下伏地层不整合。盆地东北部唐山一带厚40~60 m,南部三门峡—新郑—淮阳一线以南缺失。一般不含可采煤层,天津、黄骅、垦利一带有薄煤层,厚2~6 m。
太原期岩相古地理继承了本溪期基本特征,随着海侵扩大,黄骅—保定一线以南均为广阔平坦的海湾潟湖,海水由西北向东南逐渐加深,徐州、淮阳、淮南一带为浅海海域,形成准碳酸盐台地亚相,西北薄,东南厚。由于北缘古陆隆升,形成河流相和三角洲相沉积。河流相分布于锦西—昌平一线以北,承德形成主河道,其它均为河漫平原相沉积。向南至黄骅—保定一线以北为三角洲平原、辫状分流河道沉积,分布在承德、唐山、静海、垦利、滨县一带。北京、霸县、天津、唐山、垦利、沾化、秦皇岛一带属分支河道支间平原和支间沼泽相带,含煤层厚占沉积岩厚度15%。黄骅—保定一线以南为海湾潟湖相区,分布有三角洲前缘砂河口坝沉积,在黄骅、文安、保定、济南和莱芜形成二个河口坝沉积相带。
太原组为灰黑色泥岩、灰色生屑灰岩、石英砂岩、煤层,含丰富植物化石,厚26.9~252 m,与下伏本溪组连续沉积。太原组是盆地主要含煤层,在全盆分布广泛。北部北京、石家庄一带,东部济南、徐州一带厚140~200m,向西南变薄。煤层分布在北纬37°线以北,煤层厚15~35 m,最大厚度达45 m,其它地区一般为5~10 m。北部唐山含煤7层,厚13 m;大城含煤5层,厚5 m。西部峰峰含煤8层,厚8.3 m。东部淄博含煤7层,厚6.5 m。南部禹县含煤8层,厚2.4 m;尉氏含煤6层,厚5.5 m;淮南含煤1~9层,厚1.9 m。
山西期岩相古地理以三角洲平原沉积相为主要特征。随着太原晚期海水南退,海湾潟湖退缩至莒县、徐州、淮南、阜阳一带。唐山—石家庄一线以北为河流相区,延庆、北京、承德、抚宁为主河道,其间为河漫平原分布区,朝阳一带为冲积扇。唐山—保定一线以南为三角洲平原分布区,辫状分支河道发育,支间沼泽分布在唐山—石家庄以南,在三角洲平原低洼潮湿地带森林植被繁茂,形成泥炭沼泽,在纵向上与支间平原、分支河道交替叠置,是主要成煤相带。在北部和南部三角洲平原之间发育有潮坪相区,在其上发育有滨海沼泽,分布在辉县、鹤壁、兰考一带。
山西组为灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩,夹炭质泥岩、煤层,岩性稳定,富含植物化石,厚23~99.8 m,与下伏太原组整合接触。山西组亦是主要含煤层,在盆地分布广泛。以北京、石家庄、开封、淮南一线为界,以东厚60~80 m,向西减薄。煤层分布普遍,但厚度变化较大。煤层分布在太行山以东、南一带,一般底部砂岩发育则煤层较厚。唐山、黄骅、临清、郑州、平顶山、淮阳煤层厚79 m,最大达13 m,其它地区3~5 m。北部唐山含煤6层,6.5m;大城含煤2层,厚1m。西部峰峰含煤4层,厚7.8m。东部淄博含煤3层,厚5.0 m。南部禹县含煤8层,厚4~7 m;尉氏含煤2层,厚9 m;淮南含煤2层,厚5.1 m。
下石盒子期岩相古地理以河流相及三角洲平原相为主。安阳—泰安一线(北纬36°线)以北为河流相区为主,以南为三角洲平原相区。安阳、泰安一线以南主河道有:三门峡—渑池、沂县—峰峰、曲阳—南宫—泰安、北京—黄骅—潍坊、平泉—柳江、南票—锦西,河道呈北西至南东流向,河道之间为广阔的河漫平原沉积,在低洼潮湿地带植被繁茂,发育有零星的河漫沼泽相带,煤层较薄,一般累计厚度小于2 m,主要分布在顺义、唐山、大城、垦利等地。北部古陆南缘朝阳、南票等地发育有冲积扇沉积。安阳—泰安一线以南三角洲平原沉积相区,辫状分流河道分布在鹤壁、东明、莱芜、夏邑、淮南、确山等地纵横交错。分支河道之间为支间平原和支间沼泽沉积,分流河道、支间平原和支间沼泽在纵向上交替叠置,横向上相互过渡。支间沼泽相带主要分布在鹿邑、淮阳、宿县、凤台一带,煤层累计厚度为6~18 m。
下石盒子组为黄绿、黄灰色泥岩、砂质泥岩夹中、细砂岩及炭质泥岩。自下而上由粗至细组成两个岩性段,厚67~217 m,与下伏山西组整合接触。在北京、天津、唐山、邢台、济南、郑州、徐州一线厚度较大,为120~160 m。煤层主要发育在徐州—郑州(北纬34°30′)以南,厚4~19 m,自北而南厚度增大,层数增多。北部一般不含煤层,仅深县、北京、惠民、文安、唐山等地局部含薄煤层,厚1~2 m。唐山含煤5层,厚1.34 m;大城含煤1层,厚0.5m;禹县含4层煤线;尉氏含煤2层,厚0.63 m;淮阳至鹿邑一带厚8~12 m,最厚达16 m;淮南含煤10层,厚19.2 m。
上石盒子期岩相古地理与下石盒子期相似,以河流相及三角洲平原相为主。海湾潟湖、潮坪沉积已消失。郑州—徐州一线以北为河流相沉积,以南为三角洲平原沉积。郑州—徐州一线以北河道由西北流向南东,有朝阳、锦西、承德、唐山、北京、淄博、临清、徐州。河漫平原分布在河道之间,河漫沼泽沉积分布极少。郑州—徐州一线以南为三角洲平原相分布区,辫状分支河道由北西流向东南,分支河道之间为分支平原及支间沼泽分布区,平顶山至淮南一带为支间沼泽分布区,多呈片状分布,煤层厚7~20 m。
上石盒子组为棕红、黄绿色泥岩,浅棕、灰黄色中、细砂岩,厚130~625 m,与下石盒子组整合接触。分布广泛,厚度较大,岩性具有上、下细,中间粗的特点。石家庄、郑州、徐州、济南一带较厚,为400~500 m。邯郸、枣庄一线以南泥岩较发育,厚150~400 m。北部和中部不含煤层,主要分布在平顶山、淮南一带,厚5~18.6 m。南部禹县含煤24层,厚7.9 m;尉氏含煤11层,厚7 m;淮南含煤11层,厚18.6 m。
石千峰期岩相古地理以陆内湖泊、河流相沉积为主,三角洲沉积基本退出。浅水湖泊亚相分布在临清、邯郸、东明、徐州一线地区,泥岩、泥灰岩发育,占总面积10%~16%。位于区内西南隅的浅水湖泊,发育有水下冲积扇群,冲积体交替叠加,砂岩层发育,厚140~200 m。中部和北部以河流相为主,主河道为平泉、唐山、大城、沂水,河道之间为广阔的河漫平原。
石千峰组是非煤地层,是分布全盆的良好区域性盖层。岩性为棕红、紫棕色泥岩,浅棕、棕灰色中细长石砂岩,中上部夹灰绿色泥岩、中薄层泥灰岩及泥云岩,厚70~387 m,与下伏上石盒子组及上覆下三叠统刘家沟组整合接触。安阳至枣庄一线以南厚度较大,为250~300 m。
华北石炭二叠纪含煤盆地主要含煤岩系太原组、山西组,下、上石盒子组,煤岩显微组分均以镜质组为主,惰质组次之,壳质组含量较少。煤岩以微镜惰煤为主,微镜煤和微暗亮煤次之。
太原组镜质组含量大于95%的地区为济源、郑州、鹿邑一线,惰质组含量小于5%,壳质组含量低。镜质组含量为80%~95%,惰质组为5%~20%,分布在邯郸、徐州、淮南、平顶山一带。新汶、邢台一带镜质组含量80%~95%,惰质组20%~10%,壳质组微量。唐山一带镜质组为50%~80%,惰质组50%~20%。部分地区壳质组含量大于5%,如天津5%,南票7.5%。镜质组与惰质组含量之和大于95%,壳质组小于5%,惰质组含量大于50%,如北京西山惰质组含量63.5%,最高达80.5%。
山西组在济源、郑州一线镜质组含量大于95%,最高达99.5%,惰质组含量小于5%,无壳质组。镜质组含量80%~95%,惰质组5%~20%,微量壳质组,分布在石家庄至平顶山一带。镜质组含量50%~80%,惰质组50%~20%,壳质组2%~4%,分布在唐山东西向带。镜质组和惰质组含量大于95%,惰质组含量大于50%,如京西惰质组65.5%。淮南、徐州、济宁一线镜质组含量50%~70%,惰质组20%~40%,壳质组5%~10%。
下、上石盒子组在济源、郑州一带镜质组含量80%~95%,惰质组10%~20%,无壳质组。平顶山、淮南、徐州一线镜质组含量50%~80%,惰质组10%~30%,壳质组8%~12%。
华北石炭二叠纪含煤盆地于华力西期形成后,又经历了印支期后沉积建造和构造变形改造,同时在变形中裸露、深埋及受岩浆作用影响发生热演化,使煤岩层发生热变质(煤化、烃化)或遭受破坏。通过沉积史、构造史及热演化史研究认为,华北石炭、二叠纪含煤岩系有两次煤岩热变质和岩浆热变质的过程。晚石炭世至中三叠世末或局部为三叠纪末,产生一次深成变质作用,沉积厚度2000~4500 m,历时130~150 Ma,是一次区域性均衡变质作用。太原组和山西组煤层在二叠纪晚期可达褐煤阶,至三叠纪中期达气、肥煤阶,局部为长焰煤阶。印支晚期差异升降,缺失上三叠统地区仍保持气、肥煤阶,继续下降地区煤阶进一步增高。上覆地层达3500~4500 m,古地温为130~150℃时形成贫、瘦煤。三叠纪末通许与晋城、阳泉连成一个向西南弯曲的弧形焦、瘦煤变质带,局部可达贫煤阶。倪丘集、徐州、邯郸、保定以东和以北均为气肥煤,文安一带为长焰煤。中侏罗至早白垩世构造变动频繁强烈,仅局部地区接受了厚度不一的侏罗、白垩纪沉积,大部地区处于长达100 Ma的隆升剥蚀期,深成变质作用仅限于中生代断陷内,大部地层由于构造深埋与岩浆作用叠加煤岩变质程度加深。与岩浆体态相关多呈环状、带状或环带状,煤岩变质带窄,煤阶梯度变化大,甚至出现天然焦。至白垩纪末,通许西北形成的弧形焦瘦煤带已热变质为贫煤和无烟煤,范围亦有所扩大。其它如沾化、沧县、德州、聊城、邱县等,由于侏罗、白垩纪的叠加进入焦瘦煤阶。在邯郸、徐州、鲁西、京西等地受岩浆体的影响呈现环状或带状变质带。喜马拉雅期,华北石炭二叠纪盆地再次整体沉降,石炭、二叠系含煤岩系深埋变质,业已成岩、成煤的煤层再度由低变质煤阶向高变质煤阶演化,煤化程度增高的同时热解烃类气体能力亦提高,煤体结构亦随之发生变化。据估算煤岩Ro为0.6%~1.2%,煤层埋深大于3000~3500 m有武清、黄骅、沾化、东营、临清、东明、黄口、颜集、倪丘集、固安等地,面积达2.6×104 km2。通过统计分析,通许、焦作及晋城、阳泉为以无烟煤为主的高变质带,Ro为2.0%~3.0%,最高达6.3%。西、南侧按焦煤、肥煤、气煤依次递变,东、北侧为宽缓的气肥煤区。黄骅、武清、东营、临清、东明、黄口等新生代断陷叠置区,形成半环状与断陷分布相同的梯度变化带。淮北、徐州、京西、豫西、太行山东侧受岩浆热变质作用,变质带范围小,变质程度高,局部可出现天然焦。一般随岩浆体呈环、带状,变质程度亦向四周急降。
华北石炭二叠纪含煤盆地区域性盖层主要有三套。石炭、二叠系泥岩在全盆地较发育,泥岩厚度300~800 m,最厚达930 m。由于后期盆地分解,各断块残存厚度不一。晚期披覆的盖层主要是下第三系数千米厚的泥质岩,局部发育有膏盐层,分布广,厚度大。冀中、黄骅断陷泥岩厚1000~4000 m,临清、东明断陷泥岩厚500~2500 m,济源、黄口断陷泥岩厚500~2400 m,南华北盆地500~1000 m。除此之外,下石盒子组上部杂色泥岩厚10~30 m,石千峰组紫色泥质岩厚50~200 m,均可作地区性盖层。
参见《中国煤层气盆地图集》“华北盆地煤层气勘探程度图”、“华北盆地晚石炭世本溪期岩相古地理图”、“华北盆地晚石炭世太原期岩相古地理图”、“华北盆地早二叠世山西期岩相古地理图”、“华北盆地二叠纪石盒子期岩相古地理图”、“华北盆地石炭、二叠系残留厚度图”、“华北盆地上石炭统本溪组厚度图”、“华北盆地上石炭统本溪组煤层厚度图”、“华北盆地上石炭统太原组厚度图”、“华北盆地上石炭统太原组煤层厚度图”、“华北盆地下二叠统山西组厚度图”、“华北盆地下二叠统山西组煤层厚度图”、“华北盆地下二叠统下石盒子组厚度图”、“华北盆地下二叠统下石盒子组煤层厚度图”、“华北盆地上二叠统上石盒子组厚度图”、“华北盆地上二叠统上石盒子组煤层厚度图”、“华北石炭二叠纪含煤盆地(原型)富煤带迁移示意图”、“华北盆地石炭、二叠系煤岩变质程度图”。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,
由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。