Question

新生代聚煤规律及演化特征

Answer 1

山东境内新生界广泛发育，但含煤建造主要发育于古近纪五图群李家崖组之中，分布于鲁北东南部的昌乐、鲁北至胶北隆起的西北部沿海一带。五图群是喜马拉雅期沿海断陷盆地中形成的含煤、油页岩的陆相沉积，尤其黄县煤田的五图群更具有古近纪断陷盆地含煤建造的沉积特点和盆地演化特征。因此，下文以黄县煤田的五图群为例对山东省古近系含煤沉积的岩相古地理及聚煤规律做一分析。

5.8.3.1 同沉积构造对煤系沉积作用的控制

黄县煤田位于胶北隆起的北侧，是在燕山期构造的基础上受喜马拉雅山期断裂构造控制而形成的断陷盆地，其南侧为黄县大辛店断裂，东侧为北林院-洼沟断裂，西、北侧为盆地沉积的超覆边界。五图群不整合于太古宇胶东岩群、元古宇粉子山群、震旦系蓬莱群和下自垩世青山群之上。在盆地形成演化过程中，五图群李家崖组含煤地层的沉积主要受盆地东、南两侧边界断裂的控制，因此，黄县大辛店断裂和北林院-洼沟断裂是典型的同沉积构造。它不仅控制着盆地内五图群的沉积，而且盆缘断裂活动的剧烈程度，直接影响盆内各岩相的变化、空间配置与聚煤作用以及煤层的发育程度。

在盆地形成初期，由于盆缘断裂活动剧烈，盆地靠断裂一侧沉降很快，迅速堆积了巨厚的山麓相砾岩，随着断裂活动与盆地的继续下隆，在盆地内形成巨大的冲积扇，整个盆地以粗碎屑为主，无煤层发育，属快速沉积时期，形成五图群朱壁店组。靠断层一侧，沉积厚度大于490 m，向盆地北、西逐渐变薄，粒度变细，至盆地西北部的北皂附近则相变为扇尾区。随着断裂活动的减弱，盆地淤浅，盆地沉降与补偿达到了相对平衡的阶段，盆地进入较稳定发展时期并有利于形成煤和油页岩层，形成五图群李家崖组的沉积。而后，随着盆缘断裂活动的加剧，盆地沉降速度增大，造成盆地补偿不足，形成了广阔的浅水、深水湖泊，从而终止了泥炭堆积。最后，断裂活动减弱以至停止，盆地为沉积物填满，形成五图群小楼组的沉积，盆地演化结束。

5.8.3.2 沉积体系的空间演化规律

五图群具清晰的旋回结构，除靠近聚煤盆地南部和东部边缘的局部地段外，在煤田内的大部分地区可划分出三个旋回。

Ⅰ旋回：自下而上由山麓相、湖泊相、泥炭沼泽相、湖泊相组成，为一山麓型旋回，厚度大于500 m，反映出盆地形成初期盆缘断裂活动剧烈，沉积区与剥蚀区之间高差很大，造成山麓相的快速堆积。本旋回是一含煤旋回，含煤₄，属结构复杂的厚煤层。该旋回在湖泊相带向山麓相带过渡地段具有分叉现象，造成了煤₄ 的分叉。

Ⅱ旋回：也为一山麓型旋回，自下而上由山麓相、湖泊相、泥炭沼泽相组成。该旋回为一含煤旋回，厚度小，仅36 m，含煤₃，在湖泊相带向山麓相带过渡地带，Ⅱ旋回与Ⅲ旋回合并，煤₃也随之尖灭。

Ⅲ旋回：自下而上由山麓相、沼泽相、泥炭沼泽相、湖泊相组成，为一结构复杂的山麓型旋回，沼泽相-泥炭沼泽相-湖泊相在旋回中反复出现，使该旋回多层含煤，即煤₂、煤₁、煤上₁、煤上₂、煤上₃，本旋回厚度大于400 m，向盆缘断裂方向皿旋回有分叉现象，可分为2～5个次一级小旋回，在湖泊相与山麓相带的过渡地带，含煤地层的旋回结构最清晰、最复杂。

5.8.3.3 沉积环境和聚煤作用

五图群含煤岩系的沉积是在内陆断陷盆地中形成的“内陆山前湖盆”型沉积，含可采与局部可采煤层7层，以煤₁和煤₂发育最好，聚煤中心集中在西部北皂一带，这是同沉积构造与古地理环境双重作用的结果。煤田南部和东部是冲积扇，沿盆地边缘呈弧形展布，其余部分是湖泊，物源供给区在东部与南部，黄县-大辛店断裂和北林院-洼沟断裂影响了沉积环境的演化和五图群的沉积。

五图盆地在沉积充填演化过程中，有两期聚煤作用发生，一期是以下部含煤段为代表的早期成煤阶段；另一期是以上部含煤段（中-上含煤段）为代表的后期成煤阶段。两期聚煤作用阶段均是盆地历经粗碎屑体系充填后地形差异减少，在盆地水域扩张期-盆地萎缩早期发生的，受盆缘构造活动及古地理面貌控制。煤聚积主要发生于构造活动相对稳定的扇三角洲平原-前缘、滨湖地带及辫状河三角洲平原-前缘带。

五图断陷盆地聚煤作用受控于湖盆水域体制的变化，而盆地的低水位、水域扩张和盆地萎缩又受盆缘断裂构造活动的控制。在低水位-水进期，盆缘断裂活动处于比较稳定阶段，冲积扇退缩，辫状河、扇三角洲及湖泊沉积体系占据主导地位，注入盆地的碎屑物质变少，粒度变细，在滨湖地带覆水较浅部位相当大的范围内发生泥炭沼泽化，并形成有重要价值的煤层。