聚煤古地理环境和古气候的演变
一、聚煤古地理环境的演变特征
聚煤作用是在一定的古地理环境条件下发生的。我国地史时期随着海陆变迁、海面变化和古植物演化，聚煤作用由浅海、滨海向邻海和内陆逐步扩展和迁移，聚煤古地理景观构成一个时空演化系列。早古生代煤形成于滨海—浅海环境，为菌藻类转化而成的腐泥煤;晚古生代以海滨环境为主;中、新生代则从邻海环境逐步过渡为以内陆盆地环境为主，聚煤作用范围逐步扩大，聚煤古地理环境渐趋多样化。
早古生代末，华北、塔里木、上扬子等陆块隆起剥蚀，华南东部的古华夏海槽和西北的祁连海槽亦褶皱隆起，陆地范围显著扩大。晚古生代海侵沿袭了古华夏海槽和祁连秦岭槽地的方向，早石炭世晚期(大圹期)海水曾达滇东、苏北和皖南一带。在短暂的海退期，沿陆缘滨海地带形成小型三角洲平原、障壁潟湖和滨岸潮坪成煤环境，主要分布于上扬子—江南古陆东南缘和河西走廊一带，是在海域不断扩大的总趋势下形成的，并显示向陆地方向的穿时和迁移现象(图12-1)。
图12-1 早石炭世晚期古地理图(据韩德馨等，1980，修改)
晚石炭世海域范围进一步扩大，华南、西南的大部分地区沦为浅海碳酸盐盆地。海侵范围波及长期隆起的华北地块，晚石炭世早期，海水由东、西两侧进侵，晚石炭世中晚期达到最大规模。华北聚煤盆地的古地理环境为陆表海、潟湖潮坪障壁体系和三角洲平原的区域配置和交换。主要煤层赋存于海进沉积序列，在盆地北缘形成东西向展布的厚煤带。早二叠世伴随蒙古大兴安岭海槽的封闭过程，大量陆源碎屑注入盆地，海侵范围向南退缩，以浅水三角洲为主体的聚煤环境自北向南推移，呈现出山前冲积平原、滨海三角洲平原和潟湖海湾沉积环境的有序配置，赋煤层位逐步抬高，组成海退沉积序列。早二叠世早期形成盆地范围的重要厚煤层，早二叠世晚期至晚二叠世聚煤作用则退缩于盆地的南缘地带。
早二叠世华北、西北地区广泛海退的同时，华南地区的海域范围则继续扩展，海水向西北侧上扬子古陆区快速侵漫，沿古陆边缘的潟湖潮坪环境发育早期含煤沉积，并迅速被广海碳酸盐沉积所代替。早二叠世晚期，由于东吴运动的影响，华南广大地区隆起为陆，海水退居东南隅，在海西期造山带的前缘堆积了滨海碎屑含煤岩系。晚二叠世早期，海水由西南方向再度进侵，但其强度已明显减弱。在海域不断扩大的趋势下，华南地区呈现比较复杂的岛海古地理景观，岸线曲折，海陆穿插，沉积类型多样。东南沿海为陆相、过渡相碎屑含煤沉积，盆地中部为滨海、浅海相碳酸盐含煤沉积，黔西、滇东地区则持续发育大型三角洲复合体，为煤层最富集的地区。随着海域不断扩展，聚煤带向古陆方向迁移。晚二叠世晚期，华南地区再次被广海淹没，以碳酸盐和硅质沉积为主，含煤沉积则局限于川滇古陆东侧的滇东、黔西和川西一带(图12-2)。
图12-2 晚二叠世早期古地理图(据韩德馨等，1980，修改)
古生代末至中生代初期是我国海陆变迁的转折期，晚三叠世秦岭以北及我国东部广大地区隆起为陆，海区退缩于华南东南隅及西南地区，聚煤盆地主要分布于海陆交接的邻海地区，聚煤古地理景观具有“过渡型”特色。海水内侵受到限制，以富含半咸水动物化石为特征。华南东部以海湾型沉积环境为主，主要含煤层段赋存于盆地早期冲积扇粗碎屑发育的充填层序，各盆地充填差异显著;中期各盆地与海域连通，形成地形复杂的海湾;晚期随着海退过程再次出现聚煤作用，可延续至早 罗世，但一般含煤性变差。西南地区以潟湖型沉积环境为主，由于河流注入而导致潟湖淡化，并逐步扩张超覆，向邻海湖盆演化，主要含煤层段形成于滨湖三角洲平原环境。
侏罗纪早期西南和华南的海域进一步退缩，伴随潮湿气候带的北移，早、中侏罗世聚煤盆地主要分布于昆仑—秦岭构造带以北地区，内陆盆地占据主导地位。大型内陆盆地主要分布于西部地区，以湖盆为中心构成内流水系，呈现冲积扇、冲积平原—三角洲平原—湖泊沉积环境的有序配置，冲积平原和滨湖三角洲平原是主要聚煤环境。随着盆地的演化，盆地充填经历了冲积—湖泊—冲积充填层序的更替，形成上下两个含煤组，一般以湖泊充填淤浅基础上形成的上煤组含煤性较好。中、小型山间盆地和谷地主要分布于东部地区，常由于盆地充填淤浅而沼泽化，形成厚煤层。中生代晚期海域退缩于藏南和东北三江平原局部地区，并有滨海型含煤沉积分布。东北、内蒙古东部地区则广泛发育内陆断陷煤盆地，构成高地和湖盆星罗棋布的古地理景观。盆缘断裂活动和近源物质供应是控制盆地形成和演化的主导因素，沿盆缘断裂分布的冲积扇的进积和退缩控制了盆地沉积环境的空间配置，聚煤环境出现于盆地演化的一定阶段和盆地的特定部位，在湖泊淤浅的基础上形成上部含煤段，常发育巨厚煤层。
新生代古近新近纪聚煤盆地主要分布于东北和西南地区，多为内陆断陷或构造侵蚀盆地，濒太平洋地区尚有滨海型和海湾潟湖型含煤沉积，与古近新近纪伸向陆地的指状海相连通。内陆聚煤盆地常常赋存巨厚煤层，煤层一般出现于填充盆地向湖盆演化的过渡阶段，煤层上覆为湖相泥岩或泥灰岩。
二、主要聚煤期的古气候
聚煤期的古气候是影响沉积盆地充填和聚煤作用的重要因素之一，适宜的古气候条件对植被的发育和泥炭聚积起了重要作用，分析各聚煤期的古气候状况有助于了解聚煤盆地的时空分布和充填物特征。
(一)晚古生代聚煤期古气候
早石炭世的古气候比较单一，植物界刚刚扩展到陆地，只能在温暖潮湿的气候条件下生存。早石炭世发育的拟鳞木植物群不具年轮，植物化石分布于南、北半球，甚至现在的北极地区，绝大部分地区相当于热带、亚热带气候。我国绝大部分地区属于拟鳞木植物群分布区，仅内蒙古、东北北部局部地区见有安加拉植物群分子，说明局部气候略为温凉。
晚石炭世植物地理分区已经形成，可区分为4个植物群类型，即安加拉植物群、冈瓦纳植物群、欧美植物群和华夏植物群。其中，前二者属于温带气候，后二者则属于热带、亚热带气候。我国除东北、新疆北部属安加拉植物群，藏南属冈瓦纳植物群外，绝大部分地区为华夏植物群。鳞木非常繁盛，茎上气孔构造发育，辉木茎皮层中含有大量附生根，为热带、亚热带湿润气候带的产物。此外，中亚一条北西向的干燥带东延至我国西北地区。
二叠纪植物演化更加明显，植物地理分区清楚。天山以北、内蒙古北部和东北北部为安加拉植物群分布区，属于温带半潮湿气候。冈瓦纳植物群主要分布于藏南地区，以舌羊齿为主，代表温带或冷温带半潮湿气候。我国大部分地区为华夏植物群分布范围，贵州西部峨嵋山玄武岩组、龙潭组和长兴组中发现的丰富的辉木，反映了热带雨林气候条件下的生态特征。华北地区辉木不发育，大羽羊齿类形体较小，属于亚热带半潮湿气候。晚二叠世华北地区南部仍持续温暖潮湿气候，有煤层和紫斑泥岩发育，但从整个沉积物类型和植物化石组合判断，我 国西北、华北广大地区的气候已渐趋干燥，干燥带由西向东扩展，聚煤作用终止(图12-3)。
(二)中生代聚煤期古气候
早、中三叠世我国大部分地区处于干燥气候带，中三叠世末华南地区转为热带、亚热带潮湿多雨气候，发育叉羽羊齿植物群，其中苏铁植物占据优势。华北、西北地区则以木贼、类丹蕨、束脉蕨等旱生耐凉植物为主，代表温带半潮湿气候。早、中侏罗世我国南方苏铁、真蕨植物特别繁茂，代表热带、亚热带气候，北方则以真蕨、松柏类和银杏类为主体，代表了一种针叶、阔叶混交林植被景观，总体上这一植物群是亚热带—暖温带气候的反映。中侏罗世中晚期紫色沉积增多，矿物成熟度降低，蒙脱石含量增高，植物化石缺乏，反映气候渐趋干燥。早、中侏罗世北方潮湿气候带的分布与古地中海海洋气团的北移、东进有关，从而增大了这一内陆地区的降雨量，形成了许多重要的聚煤盆地。
晚侏罗世全球气候有较大变化，中亚一带干燥气候区扩大，我国南方广大地区属热带、亚热带干旱气候，晚侏罗世、早白垩世沉积基本为红层。北方，尤其是阴山以北地区，以松柏、苏铁、银杏等植物为主，具有年轮，气候季节分明，属温带气候。东北和内蒙古东部地区潮湿多雨，植物繁茂，形成了上百个断陷煤盆地，这一地区受到古太平洋季候风的影响。我国境内中生代干旱气候带和潮湿气候带自西南向东北逐步推移，导致晚三叠世、早—中侏罗世和晚侏罗早白垩世聚煤带有规律的时空分布。一般来说，潮湿气候带和构造拗陷、断陷带的叠合决定了聚煤盆地发育的部位。
(三)新生代聚煤期古气候
古近纪我国自北而南跨越了暖温带和亚热带、热带两个植物区，是木本被子植物繁盛阶段。新近纪气候有缓慢变冷的趋势，亚热带北界南移。随着青藏高原的隆升，受海洋气团控制的潮湿气候带移至云南和华南沿海地区，在滇中、滇东等地形成数百个小型煤盆地。欧亚大陆腹地则日趋干燥，大面积呈现草原植被景观。古近新近纪位于北半球的两条潮湿气候带和一条干旱带以北西南东方向穿越全国，干旱带的分布范围由新疆经青、甘、宁、陕而达于闽、浙沿海，这一广阔的干旱气候带是聚煤盆地分布的一级控制因素，加之印度洋和太平洋季候风的影响，以致我国古近新近纪煤盆地主要分布于东北和西南地区。
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