沼泽的古地理特征

4. 7. 1 沼泽的形成及特征

沼泽是长期积水的洼地，或被较丰富的植物占据的低洼而潮湿的地面，水流不畅，介质处于还原条件。许多大的沉积环境中都可以有沼泽，如在河流环境中有河漫沼泽，湖泊的某些部位也可以沼泽化; 三角洲平原上的分流河道间也可以广泛发育沼泽。潟湖环境在潮间带中也可形成红树林群落的沼泽，海岸浅滩、海湾潮滩都可形成沼泽。

沼泽的沉积物主要是黏土、富含有机质的淤泥粉砂质沉积。由于在还原条件下，沉积物中的氧化铁在微生物作用下发生去氧作用，变成亚铁化合物，故沉积物呈现蓝灰色。由于积水很浅，且草类植物茂盛，所以一部分游离氧可沿植物根系进入沉积物中，部分亚铁化合物又被氧化成三价铁，因此在沉积物内根系周围形成黄褐色的锈纹、锈斑，但有些粉砂质的沼泽沉积物，因透水较快，沉积物的颜色呈棕灰，沼泽中一般含有大量的植物枝干和根须化石，有大量泥炭和腐泥沉积，常有菱铁矿、黄铁矿结核或呈细晶分散状态分布。

根据沼泽水动力条件、岩性组合以及沉积物特点，沼泽相可划分为 3 种基本类型: 闭流沼泽、覆水沼泽和泥炭沼泽。

4. 7. 2 沼泽相的古地理特征

4. 7. 2. 1 闭流沼泽

闭流沼泽以深灰色、黑色粉砂岩、黏土岩和粉砂质黏土岩为主。闭流沼泽中水体较浅，水介质运动微弱，一般层理不发育，局部有不清晰的透镜状、波状、水平层理，含丰富的炭化植物根茎化石碎片，杂乱排列，形成团状构造，或者含有保存完好的垂直的植物根化石，常见菱铁矿、黄铁矿结核，局部含少量淡水动物化石，泥岩的硼含量低，一般不超过 15mg/L，Sr/Ba 比小于 1。

4. 7. 2. 2 覆水沼泽

覆水沼泽中水体相对较深，沉积物以黑色炭质页岩、炭质泥岩为主，部分可为含炭质较高的粉砂质黏土岩或炭质粉砂岩，发育水平层理或缓波状层理，沿层面可见大量炭化植物叶、茎碎片，偶含淡水动物化石，也含菱铁矿、黄铁矿结核。

4. 7. 2. 3 泥炭沼泽

泥炭沼泽为闭流沼泽和覆水沼泽的过渡环境，是与三角洲、河流、湖泊、冲积扇等共生的大陆环境类型。水介质为酸性、缺氧、微弱的单向水流，成煤植物为陆地森林、淡水水生草本或浮游植物，共生生物为淡水生物，微环境主要取决于气候与地形造成的地下水位、覆水深度变化和成煤植物群落的分带。泥炭沼泽是河漫滩、三角洲平原、滨湖等地区主要的聚煤环境。

( 1) 河流泛滥盆地泥炭沼泽

河流泛滥盆地泥炭沼泽系发育于河流的泛滥平原及岸后沼泽等微环境上的成煤环境。在适宜的气候条件下植物生长、死亡，导致泥炭沼泽化，从而成为大规模聚煤的环境。其垂向序列一般由河床滞留相或边滩相开始，向上过渡为天然堤相，进而形成煤层; 煤层之上为漫滩湖泊相或边滩相沉积物所覆盖 ( 图 4. 61a) 。

图 4. 61 泥炭沼泽成煤垂向序列

( 2) 三角洲平原泥炭沼泽

三角洲平原泥炭沼泽是三角洲水上平原部分、水下平原部分泥炭沼泽化而形成的聚煤环境。随着三角洲不断向盆地方向推进，聚煤作用的范围逐渐扩大。

三角洲平原泥炭沼泽成煤的垂向序列一般为: 底部由三角洲前缘分流河口砂坝相或分流河道相开始，向上过渡为分流间湾相或泛滥平原相，进而形成沼泽相和泥炭沼泽相，煤层上面过渡为沼泽相和分流河道相 ( 图 4. 61b) 。

4. 7. 3 泥炭沼泽的沉积模式

泥炭沼泽常发育于河流泛滥平原及三角洲平原相之上，相邻环境主要为组成冲积扇、河流、湖泊、三角洲等的各类亚环境，如常见的下伏共生相有冲积扇远端相、河流泛滥盆地相、河间湿地相、滨湖相和三角洲平原泛滥盆地相。按其共生的沉积体系、成煤沉积序列及着生位置可细分为 ( 河流) 岸后泥炭沼泽、湖滨沼泽、扇缘泥炭沼泽和三角洲平原泥炭沼泽 ( 图 4. 62) 。

鄂尔多斯盆地山西组主要为一套曲流河冲积平原沉积，主要聚煤场所在岸后的泥炭沼泽微相中，废弃河道充填沼泽为次要聚煤场所。河道边缘地区的沼泽可划分为排水好的和排水差的两种类型。岸后泥炭沼泽是在排水差的封闭沼泽基础上发育起来的，多位于泛滥盆地的低洼处及远离河道处，潜水面较高，停滞水体占优势，并长期保持稳定，陆生高等植物大量生长发育。沉积物供应少或者无沉积物的供应，有机质迅速堆积而沉积面持续地被水覆盖，很少发生氧化，这对于泥炭层的堆积是十分有利的。在适宜的条件下，排水差的沼泽可以扩展到泛滥盆地的广大地段并堆积广布的泥炭层，从而形成厚度大而稳定的煤层。山西组的煤层大多在这种环境下生成 ( 图 4. 63) 。

图 4. 62 华北晚古生代泥炭沼泽成煤沉积序列( 据桑树勋等，2001)

图 4. 63 鄂尔多斯盆地山西组河流成煤模式( 据陈全红等，2009)