含煤巖系和煤田地質(zhì)

李殿武

【摘 要】煤系，是指在一定地質(zhì)時(shí)期連續(xù)沉積形成的一套含有煤層并具有成因聯(lián)系的沉積巖系。通常又稱為含煤巖系、含煤建造、含煤地層等。

【關(guān)鍵詞】煤巖；煤；地質(zhì)

0.前言

煤系常按形成時(shí)代來命名，卯華北的白灰二疊紀(jì)煤系、臺(tái)灣的古近紀(jì)煤系等；也可用煤系發(fā)育良好、研究較早的地區(qū)命名，如華南的晚二疊世煤系在江蘇龍?zhí)?、江西樂平等地研究較早，被稱為龍?zhí)睹合祷驑菲矫合怠Ｒ虼?，同—地質(zhì)時(shí)代形成的煤系在不同地區(qū)常有不同的地區(qū)性名稱。

1.含煤系及其類型

煤系最大的特點(diǎn)是含有煤層，不同地區(qū)煤系中的煤層層數(shù)、厚度各不相同。煤系含煤情況用含煤系數(shù)表示，可分為總含煤系數(shù)和可采含煤系數(shù)?？偤合禂?shù)，是指煤系中所有煤層厚度之和與煤系總厚度的百分比；可采含煤系數(shù)是指煤系中各可采煤層厚度之和與煤系總 厚度的百分比。

煤礦開采的煤層賦存于煤系之中，因此研究、了解煤系是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)。查明煤層層數(shù)、厚度、層間距離、傾角等是合理選擇開拓方案和采煤方法的重要依據(jù)。煤層頂、底板巖性、厚度和力學(xué)性質(zhì)是合理選擇巷道支護(hù)和頂、底板管理的依據(jù)。了解煤系巖石的巖 性、強(qiáng)度和含水性等，對(duì)確定巷道層位和施工方法有重要意義。熟悉煤系的巖層組合特征，特別是掌握標(biāo)志層特征，是掘進(jìn)工程中的層位確定、煤層對(duì)比以及判斷斷層性質(zhì)和斷距、尋找斷失煤層的基礎(chǔ)。因此，對(duì)煤系了解越清楚，煤礦建設(shè)和生產(chǎn)工作進(jìn)行得越順利。

煤系的類型。

在不同的古地理環(huán)境中形成的煤系具有不同的特征。根據(jù)煤系形成時(shí)古地理環(huán)境的不同可將煤系分為近海型煤系和內(nèi)陸型煤系兩種類型。

1.1近海型煤系

煤系形成于近海地區(qū)，沉積區(qū)一般為濱海平原、濱海三角洲平原、渴湖、海灣和淺海等。這些地區(qū)范圍廣闊、地形較為平坦、距離剝蝕區(qū)遠(yuǎn)，受海水進(jìn)退影響大。隨著地殼升降有時(shí)被海水淹沒成為淺海，時(shí)海水退出成為陸地、發(fā)育大片沼澤。煤系中既有海相沉積巖層又 有陸相沉積巖層。因此，這種煤系又稱海陸交互相煤系。

近海型煤系的主要特點(diǎn)如下：

①煤系由陸相、過渡相和海相巖層組成，巖層中常含有動(dòng)、植物化石。

②煤系中碎屑巖沉積物的分選性和磨圓度較好，粒度通常較細(xì)，成分比較簡單。

③煤系分布面積較廣、厚度較小，巖性、巖相比較穩(wěn)定，標(biāo)志層較多，煤巖層容易對(duì)比。

④煤系中煤層層數(shù)較少、厚度較小，多為薄煤層或中厚煤層。煤層較穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，所含夾石層數(shù)不多。煤中含硫量較高。

⑤煤系旋回結(jié)構(gòu)很明顯，巖性自下而上由粗變細(xì)，巖相則由陸相到海相。

我國晚古生代煤系一般均為近海型煤系，如華北石炭二疊紀(jì)煤系和華南晚二疊世煤系等均為近海型煤系。

1.2內(nèi)陸型煤系

這種煤系形成于大陸地區(qū)，其沉積區(qū)一般為內(nèi)陸盆地、內(nèi)陸山間盆地等。這些地區(qū)面積較小，周圍地形起伏較大，距侵蝕區(qū)較近。煤系全部由陸相沉積物組成，所以內(nèi)陸型煤系又稱為陸相煤系。

內(nèi)陸型煤系的特點(diǎn)如下：

①煤系由陸相巖層組成，巖層中常含有植物化石。

②煤系中碎盾巖沉積物的分選性和磨圓度較差，粒度通常較粗，成分比較復(fù)雜。

③煤系分布面積較小、厚度較大，巖性、巖相變化較大，煤巖層不易對(duì)比。

④煤系中煤層層數(shù)較多、厚度較大，多為中厚煤層，有時(shí)為厚煤層。煤層不穩(wěn)定、厚度變化較大，分叉、尖滅現(xiàn)象相當(dāng)普遍。煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，夾石層數(shù)較多。煤中含硫量較低。

⑤煤系旋回結(jié)構(gòu)不很明顯。

我國中生代煤系一般為內(nèi)陸型煤系，如華北大同、北京和東北北票等地的早中侏羅世煤系等均屬于內(nèi)陸型煤系。

2.煤田和聚煤區(qū)

2.1煤田的概念

煤田，是指在同一地質(zhì)歷史發(fā)展過程中形成的分布較連續(xù)的廣大含煤區(qū)域。煤田的面積可由數(shù)十平方千米至數(shù)千平方千米，儲(chǔ)量可由數(shù)千萬噸至數(shù)百億噸。煤田內(nèi)由于后期構(gòu)造而分割的一些單獨(dú)部分或獨(dú)立存在的面積和儲(chǔ)量均很小的煤盆地，稱為煤產(chǎn)地。煤產(chǎn)地的面積僅數(shù)平方千米至數(shù)十平方千米，儲(chǔ)量僅十萬噸至數(shù)億噸。

為了開采方便，煤田或煤產(chǎn)地一般劃分為若干礦區(qū)開發(fā)，一個(gè)礦區(qū)再劃分為若干井田開采。小型煤產(chǎn)地也可作為一個(gè)井田開采。

煤田常以地區(qū)名稱或煤系名稱命名。大多數(shù)煤田只含一個(gè)聚煤期煤系，這種煤田稱為單紀(jì)煤田，如山西的沁水煤田（石炭二疊紀(jì)煤系）。少數(shù)煤田則含有兩個(gè)聚煤期煤系，這種煤田稱為雙紀(jì)煤田。如山西的大同煤田既有石炭二疊紀(jì)煤系又有侏羅紀(jì)煤系。

2.2中國煤田簡介

中國幅員遼闊，受古大地構(gòu)造控制，氣候和植物分帶現(xiàn)象十分明顯，這就造成了不同地區(qū)成煤條件的差異性，從而出現(xiàn)成煤的分區(qū)現(xiàn)象。根據(jù)成煤時(shí)代、煤系特點(diǎn)和煤田分布，將我國煤田分布劃分為6個(gè)大區(qū)，即華北石炭二疊紀(jì)聚煤區(qū)，華南二疊紀(jì)聚煤區(qū)，西北侏羅紀(jì)聚煤區(qū)，東北侏羅白堊紀(jì)聚煤區(qū)，西藏滇西中生代和古近紀(jì)、新近紀(jì)聚煤區(qū)，臺(tái)灣新近紀(jì)聚煤區(qū)。

華北石炭二疊紀(jì)聚煤區(qū)。

是我國最大的聚煤區(qū)，儲(chǔ)量約占全國煤炭總儲(chǔ)量的1/2且勘查、開發(fā)程度高。其北界為陰山、燕山和長白山東段，南界為秦嶺、伏牛山、大別山和張八嶺，西界為賀蘭山、六盤山，東臨黃海、渤海。包括北京、天津、山西、河北、山東、河南全部、內(nèi)蒙古大部及遼寧和吉林的南部、甘肅和寧夏的東部、陜西和安徽的北部及江蘇的西北部等。

華北聚煤區(qū)主要是石炭二疊紀(jì)煤系，其次為晚三疊世和早、中侏羅世煤系，古近紀(jì)和新近紀(jì)煤系僅有零星分布。

①石炭二疊紀(jì)煤系——華北廣大地區(qū)從中奧陶世末開始隆起，經(jīng)歷了長期風(fēng)化剝蝕。至中石炭世初期該區(qū)再度沉降、接受新的沉積，沉積了本區(qū)最重要的石炭二疊紀(jì)煤系，即上石炭統(tǒng)本溪組、太原組、下二疊統(tǒng)山西組和下石盒子組。由于地殼運(yùn)動(dòng)、古地理環(huán)境等方面的差異，使全區(qū)各地的同一含煤地層在厚度、巖性、含煤性等方面發(fā)生有規(guī)律的變化。在北部（包括內(nèi)蒙古西南部、山西北部、河北北部、遼寧南部等地）含煤地層主要為上石炭統(tǒng)本溪組、太原組和下二疊統(tǒng)山西組；在中部（包括山西東南部、河北南部、河南北部、山東西南部等地）含煤地層除上述各地層外，下二疊統(tǒng)的下石盒子組也常含薄煤層或煤線；在南部（包括江蘇徐州地區(qū)、安徽北部、河南中部等地）含煤地層則主要為下二疊統(tǒng)下石盒子組，甚至上二疊統(tǒng)上石盒子組也含有煤層。

華北石炭二疊紀(jì)煤系主要含煤層位，在時(shí)間上和空間上有明顯的遷移現(xiàn)象，即在北部（帶）主要煤層位于煤系下部的太原組；在中部（帶）主要煤層位于煤系中部的山西組，在南部（帶）主要煤層位于煤系上部的下石盒子組。

該區(qū)石炭二疊紀(jì)煤系以太行山東麓的焦作煤田和沁水煤田的無煙煤和高變質(zhì)煙煤帶為中心，向四周煤的變質(zhì)程度逐漸降低。東至冀東、魯西，南至淮南、平頂山，北至?xí)x北、內(nèi)蒙，均出現(xiàn)低變質(zhì)煙煤或中、低變質(zhì)煙煤；晉西到賀蘭山則為中高變質(zhì)煙煤。

②中生代煤系——華北聚煤區(qū)的中生代煤系均屬內(nèi)陸型煤系。聚煤時(shí)期包括晚三疊世和早、中侏羅世，聚煤作用僅發(fā)生在燕山運(yùn)動(dòng)形成的一些內(nèi)陸盆地中。晚三疊世煤系主要分布于鄂爾多斯盆地，稱為延長群，其中部分地區(qū)煤系頂部含可采薄煤層。此外，在豫西、遼寧凌源等地也有分布，但一般無可采煤層。早、中侏羅世為本區(qū)第二個(gè)重要成煤時(shí)期。煤系主要分布于鄂爾多斯盆地和北部的陰山、燕山一帶，如鄂爾多斯盆地的延安組、內(nèi)蒙古石拐子煤田的五當(dāng)溝組、山西大同一寧武煤田的大同組和北京京西煤田的窯坡組等，含煤性好，可采煤層多且厚度大。此外，在豫西、山東淄博、遼寧田師傅等地也有零星分布。中生代煤大多為低變質(zhì)的長焰煤和氣煤，只有少數(shù)地區(qū)如山東坊子、北京京西和寧夏汝箕溝等地屬于無煙煤。

③古近紀(jì)和新近紀(jì)煤系——僅在本區(qū)有零星分布，如山東臨朐、昌樂、黃縣一帶和河北的燕遼地區(qū)、山西繁峙等地。一般均為褐煤，少量為長焰煤。 [科]