(3)中国含煤盆地分类(原型)
不同构造时期的沉积盆地具有不同的特征,古生代和中生代沉积盆地的差异更为明显。晚古生代以前,中国古大陆主体尚未形成,塔里木-华北板块和华南板块,以及中国古大陆南北之间的古亚洲洋和古秦坤洋,都处于南北向压应力主导的古亚洲构造域。华力西中晚期至二叠纪末,塔里木-华北板块与北部的西伯利亚板块合并,西伯利亚板块南缘的准噶尔-兴安活动带与塔里木-华北板块北缘的天山-赤峰活动带汇合为一。南北向挤压应力构造背景下的塔里木和华北陆块,在震旦纪和古生代发育了广阔的陆面海,在晚古生代以后持续隆升沉降和海水进退的环境中,形成了石炭纪和二叠纪的陆面。
华南石炭、二叠纪含煤盆地,基底由扬子地块和华南活动带组成。扬子陆块是元古代以来的古陆块。震旦纪进入大陆边缘发展阶段,华南活动带在晚古生代之前为裂谷带。加里东末期,褶皱返回并与扬子陆块结合,形成古华南大陆。自晚古生代以来,华南大陆形成了广阔的陆块,早石炭世开始有含煤沉积,早、晚二叠世有含煤沉积发育,直至中三叠世末期,海相沉积与塔里木-华北板块合并形成中国。华南石炭、二叠纪含煤盆地也是陆相近海含煤盆地,即板内克拉通盆地。
位于准噶尔-兴安活动带西缘的吉木乃、富蕴、二台、将军庙盆地,天山-赤峰活动带西缘的博乐盆地,准噶尔-兴安活动带东缘的宝卿密山盆地,分别发育在准噶尔地块、伊宁、佳木斯等微小陆块的边缘,形成了陆缘海沉积环境下较小的石炭纪、二叠纪含煤盆地。在南北板块结合之前,这些地块曾是塔里木和华北陆块的一部分,在不同的地质时期漂流在古亚洲洋中,然后拼贴在西伯利亚陆块的大陆边缘增生带上,直到南北板块结合。位于昆仑秦岭活动带的商州、柞水、丰县、杨山等盆地是在强烈褶皱和挤压应力条件下形成的前陆盆地。
位于昆仑-秦岭活动带(北带)的河西盆地和柴北缘盆地的原型盆地是夹在阿拉善地块和柴达木地块之间的祁连湾盆地。志留纪末,祁连海槽闭合褶皱在加里东运动中抬升,晚古生代进入稳定的大陆边缘发展阶段。泥盆纪,东北部景泰地区发育陆内山前坳陷,海水入侵逐渐扩展至东南开放的祁连湾。晚石炭世鄂尔多斯西缘隆起带下沉为水下隆起,越过贺兰海槽与北海相通,形成广阔的陆面海。早二叠世早期上升,海水迅速退出西南,形成早石炭世至早二叠世海陆相间的含煤碎屑沉积。
位于羌塘-昌都-思茅(微)陆块北部的唐古拉五里、昌都、墨江盆地和位于羌塘-唐古拉-保山陆块中南部的耿马盆地均为大陆边缘海含煤沉积,其含煤盆地规模小,活动性强。位于羌塘-唐古拉-保山地块中南部的西藏中部地热盆地可能是一个外来地体——飞来峰。
在华力西中晚期中国古大陆形成之前,在南北向压应力主导的古亚洲构造域背景下形成了三种类型的含煤盆地,即在稳定的大型陆块基底上形成的陆表海或陆表湾盆地,属内克拉通盆地;在相对稳定的微陆块基础上,形成陆缘海盆;前陆盆地形成于活动地块和褶皱带之间。
印支期是古生代和中生代的过渡时期,沉积盆地的特征也具有明显的过渡性。晚三叠世含煤盆地基本上发育在形成晚古生代含煤盆地的陆块或地块上,如华北、塔里木、扬子、昌都等。早、中三叠世的沉积特征和范围与二叠系相似,含煤沉积发生在晚三叠世,沉积特征和分布规律不同。晚三叠世,华南大陆被分为东部的南华坳陷盆地和西部的四川(川、黔、滇)前陆坳陷盆地、华南板块西部昌都地块上的青南藏北盆地和藏滇板块东北部唐古拉地块上的藏东北盆地,它们受三江转换断层控制,形成走滑盆地。晚三叠世,由于华北地块东北部沉积不足,西部煤系发育,鄂尔多斯形成前陆坳陷盆地。塔里木晚三叠世含煤盆地继承了早、中三叠世的特征,形成了塔中坳陷盆地和塔北库车前陆坳陷盆地。
印支期,中国大陆的构造应力场分布呈现古新构造域过渡交织的格局,导致了构造格局的过渡特征。华北陆块基底相对坚硬,构造分异以断块起伏为特征。板块内大断裂活动由弱变弱,印支晚期大型升降带开始形成。随着青藏板块向北推进,西伯利亚陆块向南阻挡,祁连褶皱带和阿拉善隆起地块向东推进,鄂尔多斯西缘断裂带活动性增强。中三叠世至晚白垩世,形成向东的逆冲推覆带,造山载荷陆块边缘沉降,形成鄂尔多斯前陆坳陷盆地。印支期后,天山活动带向南推进,在塔里木地块北缘形成库车前陆坳陷盆地。由于塔北沙雅隆起的阻隔,塔中仍是一个坳陷盆地。华南板块东部主要受滨海太平洋构造域和古华夏构造域在西北方向的推挤。华南大陆中部的江南和顾云开隆起形成近南北向隆起带,东侧形成坳陷盆地。西侧的龙门山-祁县断裂带被冲断到盆地中,在造山载荷作用下形成大型四川(川、黔、滇)前陆坳陷盆地。晚三叠世早期,盆地西缘仍有残留海湾,后逐渐转化为海陆交替-陆相含煤沉积,覆盖川、黔、滇、桂中部大部分地区,燕山期转为分段构造盆地,四川前陆盆地发展至晚白垩世。位于羌塘-昌都-思茅(微)地块北部和羌塘-唐古拉-保山地块南部的藏北、青藏北部和哀牢山含煤盆地,由于澜沧江等三江断裂带的转换断层性质,具有走滑性质。昆北-秦活动带柴达木地块北缘的都兰和同仁盆地位于南祁连褶皱带和柴达木地块之间,被褶皱带冲断形成前陆盆地。
印支期含煤盆地集中在晚三叠世,早期为海相沉积,晚期为陆相沉积。印支期,中国大陆应力场呈现交织过渡格局,古亚洲构造域和古华夏构造域逐渐减弱,而滨海太平洋构造域和特提斯构造域逐渐加强并交织。印支期沉积盆地的分布格局继承了晚古生代的特征,主要分布在几个地块上,主要是坳陷型盆地。但由于逆冲断裂带的形成和推覆,形成了鄂尔多斯和四川(川、黔、滇)的大型前陆坳陷盆地和库车、柴北缘的前陆盆地。在滇藏板块和华南板块的交界处,青南-藏北盆地受转换断层带的影响,形成走滑盆地。
燕山运动是一次强烈的造山性质的构造运动。中国大陆东部受沿海太平洋构造域影响,形成东北和东北方向脊洼相间的巨型构造带,大陆西部受特提斯构造域影响,形成西北和近东西向的巨型构造带。
在大陆西部的秦坤活动带以北,印支期后,西伯利亚地块将塔里木地块逐渐向南推,而印度南部板块将中国大陆板块逐渐向外俯冲。印支期青藏板块、华南板块和塔里木-华北板块合并,燕山期以后俯冲和挤压作用继续增强。大陆西北部特提斯干扰区天山褶皱系和秦坤褶皱系的逆冲、挤压、叠加和冷凝作用加剧,褶皱系向嵌入山系的陆地移动。北天山褶皱带向北逆冲,形成准噶尔大型前陆坳陷盆地、吐哈前陆盆地和三塘湖前陆盆地。南天山褶皱带向南逆冲,形成塔里木地块北缘的库车前陆盆地和库鲁热塔克隆起南部的塔东坳陷盆地,晚侏罗世晚期与库车坳陷统一为前陆坳陷盆地。由于西昆仑褶皱带的向北逆冲,形成了塔西南前陆坳陷盆地,并与北部的乌恰走滑盆地合并。分布在塔里木和准噶尔陆块之间的天山褶皱系中段的伊宁-尤尔都斯、焉耆和库米什盆地,由平行于山脉的伸展和走滑断裂形成深大断陷盆地(盘弄状),后经后期反转成为分割断陷盆地。
阿尔金断裂带位于塔里木盆地东南缘,是一条北东向断裂带,在特提斯构造域南北向压应力场中具有转换断层性质。沿断裂带分布的一系列含煤盆地为走滑盆地,断裂带北侧的塔东南盆地也受其影响。断裂带北段西侧的甜水井和北山也是走滑挤压盆地。
位于北秦坤活动带的盆地群、阿拉善地块南缘的河西盆地和柴北缘的柴北缘盆地,由于祁连褶皱系南北向的逆冲推覆作用,均形成前陆盆地,而位于祁连褶皱系中部的中祁连和北祁连盆地则形成平行褶皱山脉的伸展走滑断陷盆地(类盘弄型)。
在中国大陆东部,印支运动后库拉-太平洋超级大洋板块与欧亚超级大陆板块的相互作用形成了一个大范围的沿海太平洋构造域,涉及贺兰山、龙门山和康滇南北向构造带,从而产生了一个大规模的NE-NE向海洋分带,该分带与古亚洲构造域和古华夏构造域重叠,并在向阳由早到晚迁移,自西向东逐渐增强。燕山期是太平洋沿岸构造域的一个强烈活动时期。侏罗纪以后,鄂尔多斯-四川前陆坳陷带、大陆构造-岩浆“活化”带(包括大兴安岭-太行山-武陵山隆起带、松辽-华北-江汉断陷带、长白-诸光构造隆起带、东南沿海花岗岩和火山弧)和大陆边缘活动带(陆表海沉降带、完达山-。在形成大型构造带的同时,也形成了大量的断陷盆地,近海带发育岩浆岩和火山岩。
华北陆块基底坚硬,差异隆升断块活动明显。隆升伴随着坳陷,西部的阿拉善地块一直处于隆升状态。鄂尔多斯盆地继承了印支中晚期(T2-K2)以来前陆坳陷盆地的特征,离石断裂带和太行山断裂带活动明显。山西隆起带隆起,使鄂尔多斯倾斜,形成向斜东翼。山西隆起带南部隆升剥蚀,前三叠系褶皱成复式向斜,沁水盆地形成。只有侏罗纪地层碎片留在向斜的核心。隆起北部仅有宁武-静乐、大同等中小型断陷盆地。太行山断裂带以东的华北沉降带,郯庐断裂带西侧早、中侏罗世形成渤海断陷盆地,晚侏罗世太行山断裂带东侧形成冀中断陷盆地,南部为济源、淮南断陷盆地。这些盆地多为非煤沉积盆地。
在准噶尔-兴安活动带的东缘,早、中侏罗世曾发育有东乌珠穆沁、霍林郭勒、锡林浩特、索伦、乌兰浩特、扎鲁特、林西等中小型断陷盆地。松辽沉降带有许多断陷盆地,中晚侏罗世松辽盆地北部和南部也有许多断陷盆地。长白-诸光构造带北部佳木斯地块上还存在中、晚侏罗世断陷盆地,早白垩世形成统一的三江盆地。从上述侏罗纪含煤盆地的发育可以看出,西部隆起带发育较早(J1-2),中东部较晚(J2-3),断陷盆地以中小型断陷盆地为主,有火山岩,总体走向为NNE和NNE向。由于区域构造应力场的左旋扭转,断陷盆地具有左旋走滑性质。
在扬子陆块和华南活动带中,晚三叠世形成于西部的四川(川、黔、滇)大型前陆坳陷盆地解体。侏罗纪只有四川盆地继承发展为前陆坳陷盆地,武陵山隆起带继续隆升。只有江汉沉降带发育了当阳、黄石、濮阴等中小型断陷盆地,许多含火山岩的断陷盆地主要发育在江汉沉降带以南和以东的诸光构造隆起带,包括赣北、湘中南部和桂东北。
中国大陆燕山晚期(白垩纪)含煤盆地集中于早白垩世,分布于华北陆块北部和准噶尔-兴安活动带东部。贺兰山西段属于特提斯构造域,位于天山-赤峰活动带的北山和巴丹吉林盆地。受阿尔金断裂系统的影响,晚侏罗世晚期至早白垩世盆地属于走滑拉分性质。河西盆地位于昆北-秦活动带的走廊过渡带,属前陆-伸展盆地,分为半地堑盆地、障壁盆地和走滑-伸展盆地。贺兰山以东属于滨海太平洋构造域,松辽沉降带及其以南在早白垩世仍被划分为中小型断陷盆地(JBOY3乐队-K1)。位于松辽沉降带的中小型断陷盆地,从晚侏罗世到早白垩世,早期为拉扭性,晚期为压扭性,早期为海侵层序,晚期为海退层序,断陷类型为地堑、半地堑或复式断陷,早白垩世晚期以后形成统一的大型坳陷盆地。早白垩世早期三江盆地海水入侵,形成统一的沉积坳陷盆地。海拉尔盆地群和二连盆地群由许多中小型断陷盆地组成,集中分布在松辽西部大兴安岭隆起带,其他隆起带也发育许多中小型断陷盆地。位于中国大陆西南缘冈底斯-腾冲活动带上的西藏西部的格、拉、巴三地含煤盆地,可能属于活动大陆边缘盆地(岛弧型)(K-E)。
中国大陆第三纪含煤盆地主要分布在大陆东部,集中在滇东北和滇西南,东北部为古近纪,西南部为新近纪。中国大陆第三纪含煤盆地主要为小型断陷盆地,海盆地较大,主要为弧后盆地。
大陆东北部的第三纪含煤盆地,除河北北部围场林西和孟楠的新近系中新统含煤系分布在郯庐断裂带上外,大部分为古近系,呈北北东向分布。燕山晚期以后,沿海太平洋大陆边缘活动带被亚洲大陆的太平洋板块向右扭折,古近纪张扭应力形成了依兰-舒兰、敦化-密山等一系列北东向断陷盆地,这些断陷盆地被断层夹持,沿断裂带断续分布。第三纪坳陷型含煤盆地在陆上不太发育,仅有依安、围场、冀北-孟楠等盆地(群)。分布在海域,如东海陆架盆地和南海北部盆地都是弧后盆地,台西盆地是弧后前陆盆地。
集中在大陆西南部的含煤盆地以新近纪为主,只有粤西南的茂名和贵南盆地有早第三纪和渐新统的含煤地层。中国西南地区含煤盆地分布于扬子地块、南华活动带、松潘-甘孜活动带、黔北-昌都-思茅(微)地块和黔中南-唐古拉-保山地块,属特提斯构造域,以小型断陷盆地为主。粤西南茂名、贵南盆地位于南丹-紫云、右江断裂带上,呈北西向,具有左旋走滑性质。滇北和滇东南盆地群位于康滇南北向构造带上,受绿之江和安宁河断裂带控制。川藏东部、思茅-保山盆地和藏北伦坡拉盆地位于三江断裂带上,受金沙江、澜沧江和怒江断裂控制,具有右旋走滑性质。位于冈底斯-腾冲活动带上的腾冲盆地群受怒江断裂带控制,也具有右旋走滑性质。
分散在冈底斯-腾冲活动带的含煤盆地,如拉萨西尼木、藏南日喀则、藏西南图们等,均位于雅鲁藏布江断裂带,藏南扎达含煤盆地位于喜马拉雅(逆冲)板块断裂带,属特提斯构造域,是喜马拉雅期形成的活动陆缘(岛弧型)盆地。
通过对含煤盆地原型的初步分析,可以看出,随着地质历史的发展,含煤盆地的构造类型是不断变化的,随着板块构造的发展变化而变化。在中国古大陆形成之前,含煤盆地形成了以海相沉积盆地为主的多种构型,而在古大陆形成之后,又形成了以陆相沉积盆地为主的多种构型。与海相沉积有关的含煤盆地仅发育在大陆边缘的近海地区。
华力西中晚期(石炭纪和二叠纪)主要形成三种类型的含煤盆地,即板内克拉通盆地(陆表海(湾)坳陷型)、陆表海坳陷盆地和前陆坳陷盆地,均形成于板块汇聚前的挤压应力构造背景。由于陆块基底和褶皱带的刚度不同,沉积盖层的应力强度不同,含煤盆地的变形程度也不同。在稳定陆块基础上发展起来的含煤盆地范围广,含煤性好。活动褶皱带发育的含煤盆地规模小,含煤性差。华北石炭、二叠纪含煤盆地是在华北陆块形成的早古生代克拉通盆地的基础上发展起来的。塔里木石炭纪和二叠纪含煤盆地虽然具有与华北盆地相似的构造条件,但由于缺乏古地理和古植被条件,含煤性较差。祁连湾形成于华北地块西部阿拉善地块南缘的石炭纪和二叠纪,是在阿拉善地块和柴达木地块之间加里东褶皱回返的基础上形成的。晚石炭世与北海相连,形成大范围的陆表海环境,原型盆地发育良好。后来经过改造,分割成分散的小盆地,含煤系仅在鄂尔多斯西缘保存完好。华南石炭、二叠纪含煤盆地发育于华南板块,由扬子地块和南华褶皱带组成,并有后加里东期褶皱回返。扬子盆地相对比华北盆地活跃,但含煤性不如华北盆地。可见该盆地属于板内克拉通坳陷,由于构造位置和基底性质的不同,其活动性和含煤性也不同。
羌北-昌都-思茅(微地块)、天山-赤峰活动带和准噶尔-兴安活动带都属于陆缘增生带,这些构造带发育的含煤盆地都是在海槽中微地块边缘形成的陆缘海坳陷盆地。发育在秦坤活动带上的丰县和商州盆地是在泥盆纪沉积基础上形成的前陆坳陷盆地,沉积了一套石炭系和二叠系海相交替的含煤沉积建造。上述大陆边缘海坳陷盆地或前陆坳陷盆地都是在不稳定的沉积构造环境下形成的。含煤盆地规模小,活动性强,含煤性差,后期构造改造变形后仅零星分布盆地碎块。
印支期是中新生代和古生代的交替时期。中国古大陆基本形成于印支期,板块汇聚过程中构造应力场逐渐交替。它拼接在欧亚大陆东南部的中国大陆,受到南部印度洋板块和东南部太平洋板块的俯冲推动,改变了古亚洲和古华夏构造域的应力状况,形成了特提斯和太平洋构造域。新旧构造应力相互交替、相互交织,区域构造应力场变化复杂,从而出现。晚三叠世含煤盆地结构遵循晚古生代坳陷模式,在陆块边缘出现一个由逆冲推覆带单侧断陷形成的前陆坳陷盆地,在陆块和褶皱带边缘形成断陷盆地、走滑断陷盆地等多种盆地类型。
在西部大陆,特提斯构造域和古亚洲构造域属于南北向压应力场。南北板块拼合后,褶皱带内的碰撞还原地壳冷凝以褶皱带对陆块的逆冲为特征,在褶皱带和陆块的边缘形成前陆坳陷盆地。塔里木地块北缘的库车盆地和柴达木地块北缘的柴北盆地属于前陆坳陷盆地。由于塔北(沙雅)隆起的阻隔,塔里木地块中部的塔中盆地仍然是一个开放的坳陷盆地。在祁连褶皱带发育的中小型盆地中,断陷盆地是由褶皱系上的断裂带形成的,部分断陷盆地受走滑断层影响,断陷盆地具有走滑挤压或拉伸性质。昆仑-秦岭活动带的木里盆地和三江(金沙江、澜沧江、怒江)断裂带的晚三叠世含煤盆地都具有走滑性质。
印支期,中国大陆西部被印度板块向北推,产生南北向压应力,使深部地幔物质向东蠕动,贺兰山南北向断裂系活动性增强,阿拉善地块和祁连褶皱系向东推,鄂尔多斯盆地西缘形成逆冲推覆带,华南板块松潘-甘孜活动带向东推覆,形成龙门山-清河-红河逆冲推覆带,陆块边缘形成鄂尔多斯和四川。
燕山期是中国大陆大地构造活动剧烈的时期,也是区域构造应力活动发生根本转变的时期。沿海太平洋构造域和特提斯构造域控制着整个大陆的东部和西部,阿尔金断裂系统和郯庐断裂系统活动增强。燕山期形成的含煤盆地形态与两个构造域形成的应力场和两个断裂系统的活动有关。
位于西部大陆天山褶皱系的伊宁-尤尔都斯、焉耆和库米什盆地是由沿山脉的走滑伸展断层形成的断陷盆地,分割盆地是由构造反转形成的。位于北天山褶皱系的准噶尔、吐哈和三塘湖盆地,以及南部的库车、塔东和塔西南盆地继承了三叠纪盆地的特征,前陆坳陷盆地是褶皱带向陆块逆冲形成的。位于阿尔金断裂两侧的塔东南、阿尔金山、北山和甜水井盆地受阿尔金走滑断裂带控制,形成走滑挤压和伸展盆地。分布在北昆仑山秦岭活动带的含煤盆地沿中祁连地块和北祁连褶皱带形成伸展走滑断陷,位于阿拉善地块南缘和柴达木地块北缘盆地,均被褶皱带冲断形成前陆坳陷盆地。
中国大陆东部燕山期含煤盆地主要分布在沿海太平洋活动带形成的北北东向大型隆起带和沉降带。除鄂尔多斯和四川为大型前陆坳陷盆地外,大部分为中小型断陷盆地,自西向东逐渐成新。东部的火山岩在西部也很发育。断陷盆地有地堑、半地堑和复合断陷盆地。由于郯庐等大型断裂带的复活和左旋平移(转换断层)性质,燕山期形成的中小型断陷盆地多为压扭性。
在藏滇板块冈底斯-腾冲活动带上,分布着西藏西部的格则、断裂带的拉萨、八宿等早白垩世含煤盆地,是印度板块向藏滇板块俯冲形成的活动大陆边缘盆地(岛弧型)(K-E),是中国古大陆形成后汇聚背景下的非陆相含煤盆地。
喜马拉雅期第三纪含煤盆地主要集中在大陆东部的陆地和海域,大陆东北部的古近纪,大陆西南部的云南新近纪,均以小型断陷盆地为主。东海含煤盆地以古近系为主,东海陆架和台西盆地也发育有新近系含煤系,规模较大,以弧后盆地为主。东部大陆古近系含煤盆地多分布在ne向断裂带上,形成地堑式断陷盆地。自晚白垩世后郯庐断裂带转为右旋走滑以来,地堑式断陷盆地往往具有伸展平移性质。大陆西南部新近纪含煤盆地虽然横跨相邻的华南板块和藏滇板块,但它们受具有右旋走滑性质的三江(金沙江、澜沧江和怒江)断裂系统控制,所有的断陷盆地都具有张扭性质。粤西南的茂名、贵南等古近纪含煤盆地(群)受北西向的南丹、右江断裂控制,也具有张扭性质。该海域发育的渤海和南黄海古近系含煤盆地属于断陷盆地。东海陆架、台西盆地和南海盆地都属于太平洋岛弧弧后盆地,其中新近纪台西含煤盆地属于弧后前陆盆地,南海北部古近纪珠江口盆地属于被动大陆边缘裂谷盆地。东部海域第三纪弧后盆地的形成是新生代太平洋板块与欧亚大陆相互作用的结果,是中国大陆东南沿海发展的基本构型。
位于藏滇板块冈底斯-腾冲活动带的古近纪含煤盆地,如藏南的拉萨西尼木、日喀则-昂仁、藏南的门图,以及位于印度板块喜马拉雅(逆冲)板块的藏南札达新近纪含煤盆地,均发育在断裂带上,性质继承白垩纪特征,属于活动大陆边缘盆地(岛弧型)。
综上所述,中国大陆及海域的含煤盆地类型大致可分为:
(1)古亚洲构造域和古华夏构造域:陆表海(湾)坳陷盆地(板内克拉通型);大陆边缘海坳陷盆地;前陆坳陷盆地。
(2)沿海太平洋构造域和特提斯构造域:陆内坳陷盆地;陆内断陷盆地;内陆前陆坳陷盆地;陆内伸展走滑盆地(类潘农盆地)。
(3)与大陆转换断层带有关:陆内走滑挤压(压扭)和拉分(张扭)断陷盆地;陆内地堑式走滑盆地。
(4)沿海太平洋构造域:弧后盆地;弧后前陆盆地;被动大陆边缘裂谷盆地。
(5)特提斯构造域:活动大陆边缘盆地(岛弧型)。
表4-1中国含煤盆地分类表(原型)
继续的
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