石炭纪地质简史

石炭纪为古生代第五个纪，名称乃1922年创用于英国，由于这个时期的地层中蕴藏着丰富的煤层而得名。石炭纪开始于距今3.54亿年，延续了59Ma。

嵩山地区中奥陶世上马家沟组沉积早期海水向东北退走以后，在长达一亿三千多万年的时期里，南秦岭虽然仍在海进海退中，继续演义着志留纪—泥盆纪的历史，而嵩山一直是陆地。早古生代形成的碳酸盐岩地层遭受了长期的风化剥蚀，在湿热的亚热带气候条件下，形成了红土风化壳喀斯特地形。中石炭世本溪期，海水由东北方向侵入嵩山地区。海水刚来时，首先进入喀斯特洼地，形成了一系列面积较小、封闭滞流的海漫潟湖，潟湖内发育黄铁矿、铁质岩、铝质岩、粘土岩，它们对地形起了填平补齐的作用。海水继续南侵，嵩山地区成了滨岸潟湖环境（图8-20）。沉积物主要为铝质岩、粘土岩。顶部为沼泽形成的炭质页岩或煤层。未发现动物化石，植物化石也不很丰富，但已经出现了高大的鳞木。

图8-20　河南省中晚石炭世古地理图

晚石炭世太原期至山西期早期，嵩山地区气候潮湿，海水时进时退。对于这一阶段的地理环境，有两种看法：一种认为是海陆交替，时而是陆，时而是海，此时形成灰岩、碎屑岩和薄煤层；另一种看法认为灰岩形成于开阔的陆表海潮下环境，碎屑岩及煤层形成于障壁海岸中的潮坪、潮道、泥炭坪环境。后一种看法认为嵩山地区这一时期一直处在海平面上下波动频繁的陆表海中。海水时进时退，开阔陆表海与障壁海岸环境交替出现，总体都在水下。此期海相生物十分发育，计有

山西期晚期，受中华里西运动的影响，海水向东南方向缓慢退出，嵩山地区由潮坪、潮道环境逐渐发展为宽阔平坦的海滨平原，气候温暖湿润、鳞木、科达树、真蕨以及羊齿植物茂盛，在滨海平原形成了大面积的淡水森林沼泽环境，沉积了较厚的二₁煤煤层，煤质优良而且稳定。

上述太原期和山西期形成的煤层（线）很多，但仅二₁煤大面积可采，其他多数不可采或偶尔可采，原因是它们的生成环境不同。如上所述，二₁煤是在滨海沼泽环境下生成的，这种淡水森林沼泽地形平坦宽阔，因之煤层分布广而稳定。海水退出后形成滨海沼泽早，生成的煤层较厚。而它以前的薄煤层都是在泥炭坪环境中生成的，泥炭坪环境形成的煤层分布面积大，层位稳定，但由于海水频繁进退，开阔陆表海与障壁海岸环境反复交替出现，造成泥炭坪不断发育和破坏（淹没），所以形成的煤层较薄。受潮道的侧向侵蚀，煤层还常常尖灭。