本文關(guān)鍵詞： 煤變質(zhì)作用 沉積-構(gòu)造 巖漿活動 耦合關(guān)系 中低煤化度煤　出處：《太原理工大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：大同含煤盆地是我國特有的雙紀(jì)含煤盆地之一,其盆地的形成演化、沉積作用、聚煤特征以及煤變質(zhì)作用等問題倍受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。筆者以巖石學(xué)、沉積學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)、煤田地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo),采用裂變徑跡年代學(xué)、鏡質(zhì)組反射率法、沉積速率法等技術(shù)手段,從大同石炭二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)雙紀(jì)煤田含煤巖系煤變質(zhì)特征研究入手,圍繞含煤盆地各地質(zhì)歷史時期的沉積-構(gòu)造巖漿活動事件特征和煤變質(zhì)作用古地溫場恢復(fù)兩個關(guān)鍵問題,在深入開展石炭-二疊系及侏羅系煤類、鏡質(zhì)組反射率、煤系地層的埋藏-沉降史和古地溫場特征研究的基礎(chǔ)上,分析引發(fā)煤化作用的古地溫、有效作用時間等因素,結(jié)合盆地沉積-構(gòu)造巖漿活動事件的特征和作用時限,揭示了大同石炭二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)雙紀(jì)含煤盆地煤變質(zhì)作用演化進程,闡明了大同含煤盆地煤變質(zhì)作用與沉積-構(gòu)造巖漿活動演化的耦合關(guān)系。對進一步認(rèn)識和研究大同一帶自晚古生代以來的陸殼演化特征具有重要意義。通過研究,主要取得以下成果和認(rèn)識:1、大同雙紀(jì)含煤盆地石炭-二疊系主采煤層煤類主要為氣煤類,其次為長焰煤、長焰煤-氣煤、氣煤-1/3焦煤及1/3焦煤類,部分地區(qū)存在貧瘦煤、無煙煤和天然焦等混煤類。正常煤鏡質(zhì)組最大反射率值Ro,max為0.57~0.96%,個別煤層Ro,max高達(dá)5.36%。侏羅紀(jì)主采煤層煤類主要為弱粘煤類,鏡質(zhì)組最大反射率值為0.51~0.94%。侏羅紀(jì)煤與石炭二疊紀(jì)煤的變質(zhì)程度相近,均為中低煤化度煤。2、大同雙紀(jì)含煤盆地從晚古生代至下侏羅統(tǒng)永定莊組沉積之前,原始地層最大沉積厚度為2162m。自侏羅系下統(tǒng)永定莊組至白堊系下統(tǒng)左云組沉積之前,侏羅系原始地層最大沉積厚度為868m。自白堊系左云組至新近系松散堆積層沉積之前,白堊系和古近系原始地層最大沉積厚度為1269m。大同一帶在早中生代接受了三疊系中下統(tǒng)地層的沉積,地層厚度介于705~1374m。3、大同一帶自晚古生代以來經(jīng)歷了三次構(gòu)造熱事件和三次抬升冷卻事件。三次構(gòu)造熱事件的峰值年齡分別為245.39~232.26Ma,179Ma,140.20~136.16Ma,分別對應(yīng)于中晚三疊世煌斑巖巖漿活動事件、早-晚侏羅世口泉-鵝毛口大斷裂活動以及早白堊世玄武質(zhì)安山巖和輝綠巖巖漿活動事件。三次抬升冷卻事件的峰值年齡為202Ma,157Ma,45±3Ma~36±3Ma,第一次抬升冷卻事件發(fā)生于晚三疊世,隆起前石炭二疊紀(jì)煤層達(dá)到最大埋藏深度2100m;第二次抬升冷卻事件發(fā)生于晚侏羅世,隆起前石炭二疊紀(jì)煤層達(dá)到的埋藏深度僅962m,侏羅紀(jì)煤層達(dá)到的埋藏深度僅829m;第三次抬升冷卻事件發(fā)生于始新世,隆起前石炭二疊紀(jì)煤層的埋藏深度達(dá)1878m,侏羅紀(jì)煤層達(dá)到最大埋藏深度1745m。4、大同一帶石炭-二疊系太原組8號煤變質(zhì)作用過程中經(jīng)歷的正常埋深最高古地溫值Tmax為80.29~146.69℃;異常最高古地溫值在255.30~362.01℃之間。山西組4號煤變質(zhì)作用過程中經(jīng)歷的正常埋深最高古地溫值Tmax為83.83~128.19℃;異常最高古地溫值在235.52~366.97℃之間。煤層發(fā)生變質(zhì)作用的基礎(chǔ)古地溫梯度值為3.72~4.78℃/100m,受巖漿作用影響,古地溫梯度均值曾達(dá)7.74℃/100m。侏羅系大同組煤變質(zhì)作用過程中曾經(jīng)歷的正常埋深最高古地溫在66~144.26℃之間,煤層發(fā)生變質(zhì)作用所經(jīng)歷的古地溫梯度大于華北地區(qū)平均古地溫梯度4.4℃/100m。5、石炭二疊系煤層在晚三疊世巖漿活動導(dǎo)致的異常古地溫場和沉降造成的最大埋藏深度共同作用下發(fā)生了煤變質(zhì)的高溫短時效應(yīng),完成了以異常熱變質(zhì)作用為主的基礎(chǔ)煤變質(zhì)作用,最大鏡質(zhì)組反射率達(dá)到0.5~0.7%。與巖漿直接接觸區(qū)的煤層發(fā)生接觸煤變質(zhì)作用,個別煤層的最大鏡質(zhì)組反射率達(dá)到1.92~5.36%;距離巖體較近的煤層發(fā)生了巖漿熱變質(zhì)作用,正常煤的最大鏡質(zhì)組反射率達(dá)到0.6~0.8%。在晚侏羅世盆地第二次隆升以前,石炭-二疊系煤層的埋藏深度和古地溫不足以使煤層發(fā)生進一步變質(zhì),而侏羅系煤層僅進入煤變質(zhì)作用初級階段。始新世盆地隆起前,受早白堊世玄武質(zhì)安山巖和同期淺成相的輝綠巖巖漿活動影響,大同一帶古地溫梯度高于當(dāng)時華北地區(qū)平均古地溫梯度4.4℃/100m。在較大埋藏深度和較高古地溫場的影響下,局部地區(qū)石炭-二疊系煤層發(fā)生二次變質(zhì)作用,完成煤變質(zhì)作用演化進程,鏡質(zhì)組反射率達(dá)到0.8~0.9%以上;侏羅系煤層完成以異常熱變質(zhì)作用為主的煤變質(zhì)演化進程,鏡質(zhì)組反射率達(dá)到0.61~0.93%。大同雙紀(jì)含煤盆地石炭-二疊系和侏羅系煤層的煤變質(zhì)作用進程是在沉降作用導(dǎo)致埋藏深度和構(gòu)造巖漿活動導(dǎo)致的異常古地溫場等共同影響下不斷推進、完成的,煤變質(zhì)作用與自晚古生代以來的沉積-構(gòu)造巖漿活動具有良好的耦合關(guān)系。
[Abstract]:In this paper , the evolution process of coal metamorphism in coal - bearing basins of Datong - Carboniferous and Jurassic is studied by means of petrology , sedimentology , geotectonics and coal metamorphism . The results show that the maximum buried depth of the coal seam is only 962m and the highest paleotemperature value is between 235.52 and 366.97 鈩，

本文編號：1529690