从地质学上如何解释顿巴斯地区丰富的煤炭资源？
1. 煤的形成：基础的生物化学过程
首先，我们需要了解煤是如何形成的。煤的形成是植物遗骸在特定地质条件下经过长时间的转化过程。这个过程主要包括：
植物堆积： 远古时期，在适宜的环境下，大量的植物（如蕨类植物、苔藓等）死亡后，没有完全腐烂，而是被堆积在低洼的盆地或沼泽地带。
厌氧环境： 这些植物遗骸被水或泥沙覆盖，形成了一个缺氧（厌氧）的环境。缺氧环境抑制了微生物对有机物的完全分解，从而保留了大量的碳质物质。
埋藏和压力： 随着时间的推移，地层不断沉积，植物遗骸被深埋在地层之下。地层本身的重量以及后来的地壳运动带来的压力，开始挤压这些有机物。
温度和化学变化： 随着埋深增加，温度也逐渐升高。在压力和温度的作用下，植物遗骸发生一系列化学变化，水分、氧气和氢气被逐渐排出，碳的含量不断提高。这个过程称为煤化作用。
煤的种类： 根据煤化程度的不同，煤炭可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。顿巴斯地区以富含高品质的烟煤和无烟煤而闻名，这表明其煤化程度较高。
2. 顿巴斯地区的地质背景与构造演化：为煤炭形成提供舞台
顿巴斯地区位于东欧平原的南缘，其地质构造和演化历史是形成丰富煤炭资源的关键。
前古生代基底： 顿巴斯地区下方是古老而坚硬的前寒武纪结晶基底。这个基底提供了稳定的支撑，也影响了后续沉积盆地的形成。
石炭纪（约3.59亿年至2.99亿年前）是煤炭形成的高峰期： 顿巴斯地区最主要的煤层形成于石炭纪时期。这个时期，全球气候普遍温暖湿润，非常适宜茂盛的植被生长。顿巴斯地区恰好处于当时的一个大型沉积盆地中，称为顿巴斯盆地。
构造活动与盆地演化： 在石炭纪，欧亚大陆与劳亚大陆（以及其他一些地块）之间经历了复杂的地壳运动。顿巴斯地区经历了多次的构造沉降，形成了相对稳定的陆相沉积盆地。盆地的形成和持续存在为大量植物的生长和堆积提供了有利条件。
陆相沉积环境： 在石炭纪的顿巴斯盆地，存在着大面积的沼泽、三角洲、湖泊和河流环境。这些环境是植物繁茂的理想场所。反复的沉降和沉积，加上适宜的古气候，使得大量的植物残体得以快速埋藏，形成原始的煤层。
煤层的多次叠置： 在石炭纪时期，盆地经历了多次的沉降和沉积旋回。这意味着，在不同的时间段，植物繁茂、堆积、埋藏的循环发生了多次。因此，顿巴斯地区形成了多层、不同厚度的煤层，并且这些煤层往往相互叠置，形成了厚实的煤矿带。
二叠纪（约2.99亿年至2.52亿年前）的延续： 部分煤层也可能形成于二叠纪早期，但石炭纪是主要的煤炭形成时期。
构造抬升与剥蚀： 在煤层形成之后，地壳运动也对煤炭资源的赋存产生了影响。后期的构造抬升使得这些埋藏的煤层相对靠近地表，并可能导致部分煤层被剥蚀。然而，整体而言，顿巴斯盆地的构造相对稳定，避免了剧烈的变质作用，使得煤炭得到了较好的保存。
褶皱和断裂： 顿巴斯地区并非完全平坦，其地质构造经历了不同程度的褶皱和断裂。这些构造活动在一定程度上改变了煤层的产状（倾角、倾向），使煤矿的开采变得更加复杂，但也可能将原本分散的煤层集中，形成易于开采的煤田。例如，顿巴斯盆地南部和西部区域有较明显的褶皱和断裂构造。
3. 沉积物来源与岩性组合：煤层与伴生岩石的关系
顿巴斯地区煤层的形成并非孤立存在，而是与砂岩、泥岩、页岩等其他沉积岩伴生。
陆相碎屑岩： 煤层通常夹杂在厚层的砂岩、泥岩和页岩中。这些岩石是河流、三角洲和湖泊环境的产物，它们为植物提供了生长所需的土壤和养分，同时也为煤层的快速埋藏提供了覆盖物。
页岩和泥岩的保护作用： 相对致密的页岩和泥岩层可以有效地隔绝空气和地下水的渗入，为煤层的长期保存提供了保护，减少了煤炭的氧化和分解。
砂岩的渗透性： 砂岩具有一定的渗透性，这可能影响地下水的循环和煤层的变质程度。
4. 煤质的形成与保存
顿巴斯地区煤炭的高品质（烟煤和无烟煤）是长期煤化作用的结果。
适当的埋深和温度： 形成了煤炭的煤化程度。
稳定的地质环境： 避免了剧烈的变质作用，如强烈的区域变质作用，否则可能会将煤炭转化为石墨等更高级别的变质岩。
快速埋藏： 尤其是在石炭纪的沼泽环境中，植物遗骸被快速埋藏，减少了氧化和生物降解，保留了更多的有机质。
总结来说，顿巴斯地区丰富的煤炭资源是以下地质因素共同作用的结果：
适宜的古气候： 温暖湿润的石炭纪气候为茂盛植被的生长提供了有利条件。
大型陆相沉积盆地的形成与演化： 顿巴斯盆地提供了广阔的生长和堆积空间。
多次的沉降和沉积旋回： 导致了多层煤层的叠置。
厌氧环境和快速埋藏： 促进了植物遗骸的煤化。
适当的埋深、温度和压力： 使得煤化作用得以充分进行，形成高品质的烟煤和无烟煤。
稳定的地质构造： 保护了煤层的保存，同时后期的构造活动也使煤层相对集中。
与砂泥岩的伴生： 为煤层的形成和保存提供了良好的环境。
正是这些复杂的、跨越数亿年的地质过程，共同造就了顿巴斯地区世界级的煤炭宝藏。
网友意见
终于有一个问题，既涉及俄乌热点，又完全不牵扯任何立场，让人可以好好说话。
首先，怎样才能拥有丰富的煤炭资源。
简而言之就是需要有相对稳定的大型沉积盆地。
大型沉积盆地，保证煤形成的优越地质环境，这是物质条件；
稳定，或者相对稳定的构造地质条件，保证形成的煤不被后期破坏，这是储存条件。
二者缺一不可。
现在我们把目光放到顿巴斯地区，
顿巴斯地区在哪？
顿巴斯地区包括顿涅茨克、卢甘斯克两个地区。
其次，乌克兰的煤在哪？
乌克兰有三大煤盆地：顿涅茨克盆地、利沃夫－沃伦盆地和第聂伯盆地。
主要位于顿涅茨克、卢甘斯克、第聂伯罗彼得罗夫斯克、利沃夫、基洛夫格勒和沃伦六个州。
其中前三个州占了 95％以上的煤炭储量。
而且 98％以上的硬煤储量，分布在顿涅茨克盆地。
顿涅茨克盆地的主体就位于顿巴斯地区。
因此，我们下文谈到顿涅茨克盆地，就姑且可以理解成顿巴斯的含煤地区。
下面我们就可以谈谈，为什么顿涅茨克盆地储存有大量的煤资源了。
正如开头所提到的，要从两个角度来讲。
一、物质条件：
顿涅茨克盆地是大型的沉积盆地，是形成煤炭资源的理想场所。
首先它足够大，东西长 650km，南北宽 70~170km，面积约 60000平方公里，是乌克兰最大、采煤历史最悠久的含煤盆地。
我们知道，煤层其实就是一种含煤的地层，是沉积矿藏。
因此，我们首先关注的是，盆地内哪个时代的地层富含煤矿资源。
顿涅茨克盆地为石炭纪含煤盆地（距今3.6-3亿年），
具体地层名字就不赘述了，咱也不熟，如下图，
在一般的地质柱状图中，加粗的黑线条表示煤层
- 煤的数量如何？
在整个石炭系地层中，煤层均有发育。
含煤地层和可采煤层的数目和厚度不是均匀分布的，从盆地西北向东部和北部递减。
最多的地区发育330多个煤层，大概隔30-80米厚就有一层煤，局部煤层仅相差3~20米。
煤层厚度大多数小于半米，最厚也就2米左右。
可采煤炭储量主要集中在深度 400～500m 的地层中。
总之，虽然单层煤不算很厚，但好在数量多，煤炭总储量还不错。
2.煤的质量如何？
顿涅茨煤大部分是腐植煤，含有分散透镜状腐植－腐泥型的薄层。
主要煤系地层形成于海滨高位沼泽中，富含惰质组和壳质组。
在时间上：
中－晚石炭世煤为亮煤质煤，具有比较均一的煤岩成分；
早石炭世煤为亮暗煤质煤，各层的成分变化很大。
在空间上：
在顿巴斯褶皱带中央部位主要发育无烟煤。
亚烟煤和烟煤局限地分布在盆地西缘和北缘。
这种煤级分布特征受控于石炭纪-早二叠纪的沉降作用和二叠纪-三叠纪岩浆脉冲有关热事件的影响。
总之，盆地的不同部位，不同层位，煤的质量不同，这受到成煤期物质条件和热力条件的影响。不过，中-高质量的煤炭资源储量非常可观。
3.为什么这里能形成这么多煤炭资源？
这需要简单了解一下大地构造背景。
乌克兰的主体是东欧克拉通的一部分，
主体地质单元包括：乌克兰地盾、沃罗涅日杂岩、第聂伯-顿涅茨克盆地
如下图：
我们所说的顿涅茨克盆地，就是第聂伯-顿涅茨克盆地东南的部分，
其中还有较大一部分是褶皱带——顿巴斯褶皱带（上图虚线框内的部分）
可见顿涅茨克盆地，位于乌克兰地盾的边缘，
夹在乌克兰地盾、沃罗涅日杂岩两个坚硬的结晶岩地块之间。
顿涅茨克盆地，是晚泥盆纪到石炭纪期间形成的裂谷盆地。
裂谷的成因可能是地幔柱上涌，也可能是板块俯冲导致的弧后伸展裂谷成因，目前还有争议。
总之，深部的动力，导致地壳的伸展，开裂，成为一个很深的裂谷。
有了这样的条件，便开始发育河流、三角洲、湖泊，
有时海水侵入近来，发育一段时间的海相沉积，
有时海水退去，接受陆相沉积。
这是沉积地质学家做的顿涅茨克盆地的沉积模式图。
日复一日，年复一年，盆地地面沉积的地层越来越厚。
地质学家们详细地分析，每一层地层的岩性、古生物、接触关系、地球化学和各种同位素指标，
复原当时的沉积环境，气候条件、考证沉积发生的时间。
泥盆纪同裂谷沉积厚度约4千米。
石炭纪的沉积厚度最后可达15千米。
到了二叠纪以后，地壳抬升有剥蚀掉一部分地层。
大概是下面这样一个凹槽，里面沉积了巨厚的沉积物。
其中，煤系地层是由由砂泥质沉积物，大量煤层及灰岩组成，
是在经受过多次小规模的抬升、沉降的地槽凹陷带中堆积成的。
是在陆相的煤层到海相的灰岩的旋回交替中不断演化的结果。
裂谷成因的盆地，丰富的地热资源，也有利于高质量的煤炭的形成。
随后，含煤地层向上逐渐被含石膏及含盐的地层所代替，成煤作用也是逐渐衰退的。
顿涅茨克盆地内的地层长这样：
总之，好巧不巧，大约3.8亿年前，来自地球深部的热动力，刺穿了地球冷冷的壳，
地壳伸展，开裂，逐渐形成一个巨大的裂谷盆地。
接下来的1亿多年里，这个低洼的盆地，接受这四方进贡的沉积物，
时而是河鲜（陆相沉积物），时而是海鲜（海相沉积物），
期间还夹杂了许多优质的碳水（煤层）。
这大概就是顿涅斯克盆地的沉积历史，吃得脑满肠肥，富得流油。
二、储存条件：
如上所述，巨厚、优质的煤层有了，
打得下江山，还要守得了江山。
后期的地质作用，如剧烈的地壳运动，火山作用等等，
随时可以把你储存的煤层破坏掉。
好在，顿涅茨克盆地的地质条件相对稳定。
西边是以稳定见长的克拉通——毗邻欧盟的乌克兰地盾；
东边是坚硬的结晶岩系——位于俄罗斯境内的沃罗涅日杂岩。
两大靠山，一西一东，远程传递过来的构造应力，在这里使不上太大的劲。
虽然地层也发生了一些构造变形，褶皱和断层不断，
但也不过是小打小闹，影响不了大局，迟早罢手。
两个坚硬的地块，一西一东，庇护着顿涅斯克盆地，二者缺一不可，
这样，顿涅斯克的煤层算是保住了。
综上，位于顿巴斯地区的顿涅茨克盆地，是大型的裂谷成因的沉积盆地，是形成煤炭资源的理想场所，加上后期地质条件相对稳定，煤层大多保存下来。
因此，顿巴斯地区煤炭资源丰富。
就说这么多。
主要参考文献：
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