中国第三纪沉积是盆地式为特征。从沉积特点区分，有陆相盆地、近海盆地和海域短暂沟通的海泛盆地等，其中以陆相盆地为主；从构造特点区分，有拗陷盆地、断陷盆地、山间盆地等；从含矿特点区分，有含油盆地、含煤盆地、红色盆地等。这里专提含煤盆地。其中早第三纪和晚第三纪均有聚煤作用发生。
1)
中国早第三纪古气候由古燕山和古南岭为界，划分为三个气候带，即南、北的潮湿带及介于当中的宽阔的干旱带。含煤盆地主要分布在南、北二带之中。
北带以东北为代表。郯庐断裂向北跨渤海湾进入东北境内后分为两支，即东支的抚顺密山断裂和西支的伊通-伊兰断裂，早第三纪时这两条深大断裂形成两条地堑系，并于其中发育了断陷型的含煤盆地。前者包括抚顺、梅河、敦化、虎林等盆地，后者包括伊通、舒兰、五常等盆地。二者的差异主要表现为前者有以玄武岩为代表的火山活动，而后者无此活动。抚顺的含煤地层称抚顺群，包括四个含煤层位，以中部古城子组含煤为主，沿走向自西向东变薄，即西部130m，中部74～40m，东部45～15m，至东端减为8m。巨厚煤层的生成可能是在重力作用背景下原地与微异地混合堆积的结果。梅河盆地的下第三系称梅河组，分为三段，下煤段含煤1～3层，局部可采；中煤段为主要含煤段，含煤3～5层，主采2层，一般3～10m，最大40～50m；上煤段在盆缘为砂砾岩，盆中心为泥岩，结合部发育局部可采煤层。舒兰盆地位于西支地堑系，古新世成盆、始新世成煤，称舒兰组，含可采煤8～12层，可采总厚10～20m。此外位于胶东半岛的黄县盆地可能也与郯庐断裂活动有关，始新世至渐新世的含煤地层称黄县组，厚800～1 600m，中段含煤，煤层和油页岩互层，可采煤1～4层，最大可采总厚17m，自东向西厚度增大。
南带以广西为代表，包括百色、南宁、永乐、那龙等盆地，含煤性以百色盆地最重要。百色盆地位于右江断裂西南侧，为受北东侧断裂控制的半地堑式盆地。北侧沉降幅度大，不利于煤层发育，南侧下沉平稳，有利于煤层的生成和保存。含煤地层称那读组，属始新世，其中那读下段及新洲段为主要含煤层位，共含煤80余层，总厚50m，可以对比的煤层为11个煤组、28层煤。
2)
中国晚第三纪的古地形与古气候已接近现代，西部为干旱带，东部为潮湿带，东部由北而南又可分为5个亚带，其中古南岭以南为热带-亚热带亚带，植物繁茂，宜于煤层之生成。聚煤区包括西部之川滇区及东部之台湾区。
川滇区自燕山运动后整体上隆，聚煤作用发生在隆起背景下的山间盆地中，又可分为断陷盆地、拗陷盆地及侵蚀(溶蚀)盆地等。川滇区共有晚第三纪含煤盆地150个以上，最著名的是开远小龙潭和昭通等处。小龙潭为一拗陷型盆地，含煤地层称小龙潭组，属中新世，主煤层位于中段，厚40～223m，盆地中心最厚，向盆缘分岔并减薄。昭通含煤地层称昭通组，属上新世，主煤层也位于中段，最大厚度190m。盆内由两个古山梁分割成三个洼地，洼地中煤层最佳，当M2煤层沉积时沉积物已漫过古梁，煤层得于全区分布。盆地基底为石炭纪、二叠纪、三叠纪灰岩，碳酸盐岩分布区溶蚀为洼地，玄武岩分布区则成为残存山梁，为一侵蚀型盆地。
台湾中新统为含煤沉积，分布于中央山脉的西麓，为一套冒地槽式地层，厚达5 500m以上。其中包括三个含煤组，下部木山组，含可采煤1～2层；中部石底组，含可采煤7层，上部南庄组，含可采煤2～4层，一般均为单层厚度小于1m的薄煤层。自北向南地层增厚，沉积物颗粒变细，海相层增多，含煤性变差。
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