兩淮煤田大地?zé)崃鞣植技捌錁?gòu)造控制

彭濤， 吳基文， 任自強(qiáng)， 徐勝平， 張海潮

1 西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院， 西安 710054 2 安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院， 安徽 淮南 232001

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兩淮煤田大地?zé)崃鞣植技捌錁?gòu)造控制

彭濤1， 吳基文2， 任自強(qiáng)2， 徐勝平2， 張海潮2

1 西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院， 西安 710054 2 安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院， 安徽 淮南 232001

基于127塊煤系地層巖石樣品的熱導(dǎo)率測定結(jié)果，并結(jié)合59個井田內(nèi)可靠的系統(tǒng)測溫數(shù)據(jù)，計(jì)算得出兩淮煤田的大地?zé)崃髦担⒕幹拼蟮責(zé)崃鞣植紙D，其結(jié)果表明：兩淮煤田大地?zé)崃髦底兓秶鸀?9.7～83.9 mW·m-2，平均值為58.3 mW·m-2，和其他沉積盆地存在一定的差異，且淮南煤田大地?zé)崃髦?63.7 mW·m-2)遠(yuǎn)大于淮北煤田(55.2 mW·m-2).綜合分析得出，兩淮煤田大地?zé)崃髋c其他盆地的差異以及淮南煤田熱流值高于淮北煤田的現(xiàn)象為構(gòu)造演化和區(qū)域地質(zhì)背景的控制結(jié)果；而研究區(qū)內(nèi)熱流的分布不均主要是由于受地質(zhì)構(gòu)造對地溫場的影響所致，推覆構(gòu)造上下盤現(xiàn)今熱流值的差異尤為突出.

兩淮煤田； 熱導(dǎo)率； 大地?zé)崃鳎?構(gòu)造控制

1 引言

大地?zé)崃髦凳且粋€綜合性參數(shù)，與地溫梯度、巖性、巖石的熱導(dǎo)率和厚度等因素密切相關(guān)，所以它比其他地?zé)釁?shù)更能準(zhǔn)確的反映一個地區(qū)地?zé)釄龅奶卣?葉正仁和Hager，2001；王良書等，2000；龔育齡等，2003).

兩淮煤田位于安徽省北部，區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，是我國重要的煤炭生產(chǎn)基地.但隨開采深度的增大，地質(zhì)條件愈發(fā)復(fù)雜，高溫問題突出，所以煤礦研究領(lǐng)域越來越關(guān)注礦區(qū)的地溫和地?zé)嵫芯抗ぷ?郭平業(yè)，2009).目前，兩淮煤田內(nèi)研究成果和認(rèn)識較為豐富，但煤田地溫分析多集中于滿足生產(chǎn)需求方面，一般僅對某一礦井或局部礦區(qū)的地溫特征進(jìn)行探討(譚靜強(qiáng)等，2009a,2009b；雒毅等，2011；王偉光等，2010)；涉及到巖石熱物理參數(shù)測試和大地?zé)崃鞣植嫉妊芯繕O少(譚靜強(qiáng)等，2010).本次對研究區(qū)內(nèi)7個井田12個鉆孔不同層位的巖石進(jìn)行采樣，測試得到127塊樣品的熱導(dǎo)率結(jié)果，利用可靠的井溫測井?dāng)?shù)據(jù)得出區(qū)內(nèi)的大地?zé)崃鞣植继卣鳎⒎治龅刭|(zhì)構(gòu)造對現(xiàn)今兩淮煤田熱流分布的影響.

2 研究區(qū)地質(zhì)概況

兩淮煤田地處安徽北部，為華北型的中朝準(zhǔn)地臺石炭-二疊系聚煤區(qū)的東南部(圖1)，位于魯西斷隆和華北斷坳兩個二級構(gòu)造區(qū)內(nèi)，分布范圍為北起肖縣、碭山，并與江蘇西北和魯西煤田分布區(qū)相連；東界限于郯廬斷裂，北至利國—臺兒莊斷裂，南達(dá)淮南壽縣—定遠(yuǎn)斷裂，向西延入河南境內(nèi).本區(qū)構(gòu)造走向主要為兩組，一組是在古運(yùn)動時期受到南北向的應(yīng)力形成眾多近東西向的褶皺、深大斷裂和逆沖推覆構(gòu)造等；另一組是與郯廬斷裂近于平行的北東向構(gòu)造.

兩淮煤田以中部蚌埠隆起為界，分為淮北和淮南兩個煤田.淮北煤田夾峙于近EW向的豐沛隆起和蚌埠隆起之間，以宿北斷裂為界，分為北部閘河礦區(qū)和南部渦陽、宿臨礦區(qū)；含煤地層的分布主要受控于區(qū)內(nèi)近EW向的寬緩褶皺和斷裂組合，以及徐宿弧形推覆構(gòu)造等，多保存于斷陷盆地內(nèi)，尤其是向斜部位(琚宜文，2002，2005).淮南煤田位于近EW向的劉府?dāng)嗔押蛪劭h老人倉斷層之間，以阜鳳推覆構(gòu)造為界分為潘謝和謝李等礦區(qū)，其現(xiàn)今構(gòu)造幾何學(xué)特征顯示了南北向的擠壓作用(張泓等，2003).

3 數(shù)據(jù)資料

大地?zé)崃髦冈跀?shù)值上等于巖石熱導(dǎo)率和垂向地溫梯度的乘積：

(1)

式中：Q為大地?zé)崃?mW·m-2)，κ為熱導(dǎo)率(W·(m·K)-1)，dT/dZ為地溫梯度(℃·km-1).所以，確定了計(jì)算段內(nèi)巖石熱導(dǎo)率和地溫梯度，就可以獲得熱流值的大小.

3.1 井溫測井和地溫梯度的確定

熱流值的獲取必須依賴可靠的井溫資料，煤田地質(zhì)勘探中，井溫測井資料主要包括近似穩(wěn)態(tài)測溫和簡易測溫兩類.近似穩(wěn)態(tài)測溫數(shù)據(jù)一般在完井3d以后測得，井液和巖溫已經(jīng)基本達(dá)到平衡，所測數(shù)據(jù)能更客觀地反映地層的真實(shí)溫度，因此可以直接用來求取地溫梯度，用于計(jì)算熱流時具有更高的可靠性.所以本次研究僅利用井溫數(shù)據(jù)靜井時間較長的近似穩(wěn)態(tài)測溫鉆孔資料，共收集了兩淮煤田59個礦井或勘探區(qū)(淮北煤田38個、淮南煤田21個)的159個近似穩(wěn)態(tài)鉆孔測溫資料，幾乎覆蓋了整個研究區(qū).圖2為計(jì)算大地?zé)崃魉x用的各礦井或勘探區(qū)具有代表性的近似穩(wěn)態(tài)孔井溫測井?dāng)?shù)據(jù).

圖1 兩淮煤田構(gòu)造剛要圖及大地?zé)崃鞣植?圖中熱流計(jì)算孔編號對應(yīng)表1中孔號)Fig.1 The structure outline map and Heat flow map of Huainan-Huaibei Coalfield (The serial numbers of calculated holes of heat flow in the figure correspond to the numbers of boreholes in table 1)

通常，地溫梯度的大小是根據(jù)地溫梯度的定義進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算測溫鉆孔全井段(恒溫帶至井底)地溫梯度的大小.但是從圖2中可以明顯的看出，淺部溫度隨深度的變化為非線性關(guān)系，無規(guī)律性，這是由于基巖面以上新生界松散層沉積物熱導(dǎo)率較小，且在一定程度上受地球外部熱的影響；相反，基巖面以下巖石為固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，熱導(dǎo)率大，主要受地球內(nèi)部熱源的影響，溫度和深度之間呈較好的線性關(guān)系，表現(xiàn)為傳導(dǎo)型井溫曲線.所以，利用定義法求解的地溫梯度忽略了基巖面上下巖層的差異性，其結(jié)果存在一定的誤差，本次研究統(tǒng)計(jì)了各個測溫孔基巖面的深度和溫度，然后利用公式(2)求取各個測溫孔的平均地溫梯度(沒有近似穩(wěn)態(tài)孔的井田，用區(qū)內(nèi)兩次測試溫差較小的簡易測溫孔代替)：

(2)

式中：G為鉆孔基巖面以下平均地溫梯度(℃·km-1)；T為井底溫度(℃)；T基為基巖面溫度(℃)；H為井底深度(m)；H基為基巖面深度(m).地溫梯度計(jì)算結(jié)果見表1.

3.2 巖石熱導(dǎo)率

巖石熱導(dǎo)率表示巖石傳熱量的特性，是主要的巖石熱物參數(shù)，也是獲取大地?zé)崃髦邓仨毜幕A(chǔ)數(shù)據(jù).兩淮煤田內(nèi)有關(guān)巖石熱物理性質(zhì)研究極少，僅有譚靜強(qiáng)等(2009a,2009b)對淮北礦區(qū)中南部巖石進(jìn)行過系統(tǒng)的相關(guān)測試.為全面了解兩淮煤田煤系地層巖石熱傳導(dǎo)性能，本次研究共測定了各層位127塊樣品的熱導(dǎo)率值，樣品采自淮北煤田的任樓礦、臥龍湖礦、孫疃礦、祁東礦、楊莊礦和淮南煤田的口孜東礦、顧北礦，共12個鉆孔，平面上分布具有很好的代表性(圖1).所采樣品深度范圍介于90～1272 m之間，垂向上取樣也相對較均勻，巖石類型主要包括：砂巖(細(xì)砂巖、粗砂巖、中砂巖、粉砂巖)、泥巖、巖漿巖、煤等，分布于N—C3的各時代地層，基本代表了兩淮煤田煤系地層的主要巖石類型.

測試結(jié)果表明(表2、圖3)，兩淮煤田煤系地層巖石熱導(dǎo)率介于0.37～4.36 W·(m·K)-1之間，平均值為2.54 W·(m·K)-1，熱導(dǎo)率呈高斯分布，眾值介于為2～3 W·(m·K)-1之間，極小值和極大值均較少.

圖2 兩淮煤田系統(tǒng)連續(xù)測溫曲線Fig.2 Systematically continuous temperature logging curves of Huainan-Huaibei Coalfield

按照熱流值的獲取要求，井溫測井和巖石熱導(dǎo)率測試應(yīng)為同一鉆孔，但在實(shí)際工作中很難做到.考慮到本次二疊系煤系地層巖石取樣深度分布均勻，具備了足夠的代表性，并且研究區(qū)內(nèi)相同層位的巖石熱導(dǎo)率差別細(xì)小，所以，本文在實(shí)測的基礎(chǔ)上采用鉆孔各巖性厚度加權(quán)平均法計(jì)算求得各個測溫孔的平均熱導(dǎo)率值(譚靜強(qiáng)等，2010；何爭光等，2009；孫占學(xué)等，2006).

由于不同巖石的熱導(dǎo)率存在較大差異，根據(jù)測試結(jié)果，將巖性分為四大類：泥巖、砂巖、煤和巖漿巖(由于區(qū)內(nèi)鉆孔揭露其他巖性的巖石極少，所以本次不參與計(jì)算)，各巖性熱導(dǎo)率大小，均為淮南、淮北煤田巖石樣品測試結(jié)果的均值(表3).由于兩淮煤田新生界松散層厚度不均勻，對用加權(quán)平均法求取的熱導(dǎo)率值影響較大，且為了和基巖面一下地溫梯度值保持一致，本次熱導(dǎo)率計(jì)算范圍均為基巖面以下地層，計(jì)算結(jié)果見表1.

4 大地?zé)崃鞣植?/h2>

依據(jù)以上熱導(dǎo)率和地溫梯度的確定方式，共得出兩淮煤田37個近似穩(wěn)態(tài)測溫點(diǎn)和22個簡易測溫點(diǎn)的大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)(表1)，并繪制了兩淮煤田大地?zé)崃鞣植紙D(圖1).兩淮煤田共59個井田大地?zé)崃髦禂?shù)據(jù)中，最小值位于楊莊井田，為29.7 mW·m-2，最大值位于新集井田，為83.9 mW·m-2，總平均值為58.3 mW·m-2；眾值分布于50～70 mW·m-2之間，占全部數(shù)據(jù)點(diǎn)的67%之多，其中50～60 mW·m-2之間有17個，60～70 mW·m-2之間有22個.兩淮煤田大地?zé)崃鞣植继卣骶唧w表現(xiàn)如下：

1)淮南煤田大地?zé)崃髦底兓橛?1.9～83.9 mW·m-2之間，平均為63.7 mW·m-2，整體熱流值較大.大于70 mW·m-2的高值區(qū)位于中東部的潘集背斜、顧橋、張集以及阜鳳推覆構(gòu)造附近的新集礦區(qū)，最高值位于新集一礦，達(dá)83 mW·m-2；其次為淮南煤田西部，熱流值一般在60 mW·m-2左右；煤田東南角、阜鳳推覆構(gòu)造以南的謝一井田熱流值最小，僅為31.9 mW·m-2.

表1 兩淮煤田大地?zé)崃髦祬R總表Table 1 The heat flow database of Huainan-Huaibei Coalfield

續(xù)表1

注：標(biāo)★的為近似穩(wěn)態(tài)孔.

表2 巖石熱導(dǎo)率測試結(jié)果匯總表Table 2 The summary table of the tested results of rock thermal conductivity

圖3 兩淮煤田巖石熱導(dǎo)率分布直方圖Fig.3 Histogram of thermal conductivity for rock form in Huainan-Huaibei Coalfield

砂巖泥巖煤巖漿巖淮北煤田2.722.210.471.81淮南煤田2.832.290.461.81

注：譚靜強(qiáng)等(2010)的62塊樣品測試結(jié)果參與計(jì)算.

2)淮北煤田大地?zé)崃髦底兓橛?9.7～74.1 mW·m-2之間，平均為55.2 mW·m-2，各井田差別較大，整體上小于淮南煤田.大于60 mW·m-2的高值區(qū)位于宿縣和臨渙礦區(qū)的南部以及渦陽和閘河礦區(qū)的西部，包括宿縣礦區(qū)的祁東、祁南礦，童亭背斜周圍的孫疃、許疃、任樓礦，渦陽礦區(qū)的花溝井田，閘河礦區(qū)的臥龍湖和黃集礦等，其中最大值為黃集井田的74.1 mW·m-2.低值區(qū)幾乎覆蓋整個北部閘河礦區(qū).

總體上說，淮南煤田大地?zé)崃髦蹈哂诨幢泵禾?淮南煤田高值異常區(qū)范圍較大，表現(xiàn)為中東部高，西部其次，東南部最??；淮北煤田表現(xiàn)為南部和西部高，東部偏小.

5 現(xiàn)今熱流分布的構(gòu)造控制

本次計(jì)算的大地?zé)崃髦祹缀跞吭凇吨袊箨懙貐^(qū)大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)匯編》的平均值61±15.5 mW·m-2范圍以內(nèi)，兩淮煤田平均值58.3 mW·m-2略低于中國大陸地區(qū)大地?zé)崃髌骄?61 mW·m-2)和安徽省大地?zé)崃骶?62 mW·m-2)(胡圣標(biāo)等，2001)，與華北克拉通南部地區(qū)大地?zé)崃髦?56.54 mW·m-2)非常接近(何爭光等，2009)，但是遠(yuǎn)低于渤海灣盆地(69 mW·m-2)(Hu S B,et al., 2000)、蘇北盆地(68 mW·m-2)(王良書等，1995).淮南和淮北煤田的大地?zé)崃鞑町愝^為明顯，淮南煤田平均熱流值為63.7 mW·m-2，而淮北煤田為僅為55.2 mW·m-2，這與何爭光等(2009)的淮北礦區(qū)大地?zé)崃髦?3.0 mW·m-2相差無幾，但是小于淮北煤田中南部平均大地?zé)崃骷s(60 mW·m-2)(譚靜強(qiáng)等，2010).無論是區(qū)域大地?zé)崃鞯牟町愡€是區(qū)內(nèi)熱流的分布不均，都與地質(zhì)構(gòu)造有著密切的關(guān)系.

5.1 區(qū)域地質(zhì)背景和構(gòu)造演化

一個地區(qū)的地溫場特征是該區(qū)所處地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境與長期地質(zhì)演化結(jié)果的集中體現(xiàn)，所以不同的區(qū)域構(gòu)造單元，其熱流的分配體制也不相同，越年輕的活動性地帶熱流值越高，導(dǎo)致現(xiàn)今地溫場存在較大的差異.兩淮煤田屬華北晚古生代聚煤區(qū)的一部分，位于華北板塊東南緣(圖1)，所以其現(xiàn)今地溫場與區(qū)域地質(zhì)背景的關(guān)系非常密切.

華北板塊與周緣板塊之間的相互作用以及巖石圈的深部作用過程構(gòu)成了研究區(qū)長期演化的地球動力學(xué)機(jī)制(任戰(zhàn)利，2000；崔軍平等，2007；武昱東等，周慶華等，2008；2009；饒松等，2013).華北聚煤盆地形成以后，板塊經(jīng)歷了多次大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動，包括二疊系的印支運(yùn)動、中生代的燕山運(yùn)動和新生代的喜馬拉雅山運(yùn)動.板塊從侏羅紀(jì)之前的低溫，至燕山期大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動引起的高溫，再到新生代喜山運(yùn)動之后逐漸降溫的過程中，由于多期板塊運(yùn)動引發(fā)的熱流上升、巖石圈的減薄等原因，形成了現(xiàn)今華北板塊地溫較高的現(xiàn)象，這和兩淮煤田相對較高的熱流值能夠很好的對應(yīng).此外，已有研究表明，受巖石圈厚度的影響，華北克拉通南部地區(qū)現(xiàn)今地溫場總體上表現(xiàn)為東高西低、北高南低的趨勢(何爭光，2009)，這也很好的解釋了兩淮煤田熱流相對低于同處華北板塊的渤海灣和蘇北盆地.

不同板塊間碰撞后的伸展區(qū)域以及深部斷裂帶一般是高熱流分布帶(王桂梁等，1992)，淮南煤田相對于淮北煤田更加靠近華北板塊和揚(yáng)子板塊的交界處，在發(fā)生構(gòu)造運(yùn)動時，其接受深部熱流補(bǔ)給更為直接，這是淮南礦區(qū)地溫高于淮北礦區(qū)的原因之一.

根據(jù)構(gòu)造—埋藏史(琚宜文等，2002；王桂梁等，1992)表明，兩淮煤田發(fā)育含煤地層以后，在晚二疊世晚期印支運(yùn)動使得該區(qū)形成大量的東西向構(gòu)造，淮南復(fù)向斜和蚌埠復(fù)背斜(蚌埠隆起)就是該期的產(chǎn)物；由于淮南煤田處于淮南復(fù)向斜內(nèi)，而淮北煤田位于蚌埠隆起的北部，淮北煤田地勢相對高于淮南煤田；在華北和華南板塊發(fā)生強(qiáng)烈碰撞時，受到強(qiáng)大的擠應(yīng)力作用，淮南復(fù)向斜內(nèi)的淮南煤田埋藏更深，蓋層較厚(淮南煤田松散層均厚359.2 m)，而淮北煤田隨著地殼的緩慢抬升，自中生代早期開始長期處于剝蝕狀態(tài)，上覆蓋層變薄(均厚269.4 m)，熱流散失嚴(yán)重；新生代伴隨著整個中國東部強(qiáng)烈的伸展作用，研究區(qū)伸展性正斷層廣泛發(fā)育，造成煤系地層整體性再一次受到破壞，煤系地層經(jīng)歷的抬升作用其所受地溫降低，這是淮南煤田熱流高于淮北煤田的原因之二.

總體上說，兩淮煤田大地?zé)崃鞣植继卣髦饕苋A北板塊大地構(gòu)造背景的控制.從華北聚煤形成以后，華北板塊經(jīng)歷多期運(yùn)動，此外，東部郯廬斷裂帶的左行平移都在很大程度上影響著兩淮煤田，而淮南煤田熱流與淮北煤田不同的原因是由距離板塊交界帶的遠(yuǎn)近和后期地殼抬升的程度兩者共同作用的結(jié)果.

5.2 區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造

由圖1可知，區(qū)內(nèi)熱流值異常點(diǎn)主要分布于大型褶皺、深大斷裂活動帶附近.兩淮煤田復(fù)雜的基底構(gòu)造和演化歷史，多樣的蓋層構(gòu)造組合，影響著深部熱流的分配，形成現(xiàn)今不同的構(gòu)造部位熱流和地溫分布不同的現(xiàn)象.

1)基底起伏和褶皺構(gòu)造 基底起伏和褶皺構(gòu)造對熱流傳遞的控制最為突出，隆起區(qū)上部即背斜構(gòu)造軸部熱流值容易集中，具有較高的地溫、地溫梯度和熱流值.以淮南煤田陳橋—潘集背斜為例，熱流值大于65 mW·m-2的高值區(qū)從東至西基本連續(xù)成片分布，幾乎全部集中在背斜軸部，并且和陳橋—潘集背斜軸向的走向基本保持一致.在煤田中部，陳橋—潘集背斜軸向在此發(fā)生改變，由東西向轉(zhuǎn)為北北東向，所以顧橋等井田也呈高值熱流值區(qū).研究區(qū)內(nèi)還有很多礦區(qū)和井田內(nèi)都顯示出基底起伏對地溫的控制現(xiàn)象，如淮北煤田的童亭背斜和宿南背斜等，由于研究成果較多(譚靜強(qiáng)等，2009a，2009b；李紅陽等，2009；楊丁丁等，2012)，本文不再贅述.

2)斷裂構(gòu)造 斷層的存在既可以實(shí)現(xiàn)熱流的阻隔，又能導(dǎo)致熱流的傳遞和運(yùn)移，所以斷層帶(尤其是較大的斷層帶)附近，常產(chǎn)生熱流的高低異?，F(xiàn)象.兩淮煤田在受到多期次的擠壓和伸展運(yùn)動之后形成了區(qū)內(nèi)大量規(guī)模不一的正逆斷層，走向以SW和NE兩組方向?yàn)橹?淮北煤田西部渦陽礦區(qū)內(nèi)發(fā)育多條落差大、延伸長和角度高的張性正斷層，成為導(dǎo)通地下水和巖漿巖傾入的主要通道，致使地下深部熱流源源不斷地輸送到上部，改變了原始的熱流狀態(tài)，形成目前高熱流值區(qū).另外，當(dāng)正斷層位移很大，斷層帶很厚，并且被碎屑物填充時，由于斷層帶內(nèi)熱導(dǎo)率小，斷層就充當(dāng)了阻隔下盤熱源往上傳遞的角色，從而產(chǎn)生了斷層兩盤的地溫差異.

3)逆沖推覆構(gòu)造 兩淮煤田在構(gòu)造演化中產(chǎn)生了眾多逆沖推覆構(gòu)造(Li, 1994；Wemicke，1981)，以淮南煤田的阜鳳推覆構(gòu)造和淮北煤田的徐宿推覆構(gòu)造為代表.阜鳳推覆構(gòu)造屬于東秦嶺一大別山北緣逆沖推覆構(gòu)造北支的延伸部分(解東寧等，2006)，徐宿推覆構(gòu)造是由淮北煤田在燕山早期受到板塊的持續(xù)擠壓作用以及郯廬斷裂帶的左行平移產(chǎn)生的(解東寧等，2006；琚宜文等，2011).由圖1可知，推覆構(gòu)造兩側(cè)熱流均有明顯的差異，表現(xiàn)為上盤熱流值低、下盤熱流值高的特點(diǎn).徐宿推覆構(gòu)造位于淮北礦區(qū)東部，并且被宿北斷裂斷開，在北部閘河礦區(qū)表現(xiàn)為一系列近SN向的逆掩斷層，南部宿縣礦區(qū)為西寺坡逆掩斷層.閘河礦區(qū)推覆體上盤熱流均在45 mW·m-2以下，局部更低，而下盤的黃集、臥龍湖井田等則大于70 mW·m-2；宿縣礦區(qū)徐宿推覆體熱流分布整體表現(xiàn)為由西南至東北逐漸減小的趨勢，位于系統(tǒng)上盤的朱仙莊和蘆嶺煤礦，熱流值均在45 mW·m-2以下，而推覆體下盤的祁東、祁南和桃園礦等達(dá)到60 mW·m-2以上.同樣，阜鳳推覆體下盤的謝一和新莊孜井田熱流值遠(yuǎn)低于下盤的井田.

兩淮煤田聚煤盆地形成以后，伴隨著強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動，在應(yīng)力作用下形成了現(xiàn)今呈雙沖—疊瓦扇構(gòu)造形態(tài)的推覆構(gòu)造體系(圖4).淮南煤田的阜鳳推覆構(gòu)造和淮北煤田的徐宿推覆構(gòu)造對熱流分布的影響機(jī)制非常相似：推覆體上盤的井田均位于疊瓦狀構(gòu)造的夾塊之中，隨著推覆體的作用，煤系地層緩慢抬升，由于其所受底部熱流減小，并發(fā)育大量高角度斷層，上部地層在長期處于剝蝕狀態(tài)熱流逐漸散去，形成現(xiàn)今熱流偏低的狀況.此外，推覆體構(gòu)造也間接的導(dǎo)致上盤基巖上覆新生界松散層厚度小于下盤，松散層的熱導(dǎo)率偏低，上覆巨厚的松散層在一定程度上可以對熱流起到“保存”的作用，所以松散層厚度也是推覆體上下盤熱流差異的原因之一.

圖4 兩淮煤田逆沖推覆構(gòu)造剖面(據(jù)王桂梁等，1992.修改,剖面位置如圖1所示)Fig.4 Section of thrust nappe structure in Huainan-Huaibei Coalfield (modified from Wang Gui-liang et al.1992, the section site is available from Fig.1)

6 結(jié)論

1)兩淮煤田大地?zé)崃髦底兓秶鸀?9.7～83.9 mW·m-2，平均值為58.3 mW·m-2，低于華北板塊北部的沉積盆地；淮南煤田大地?zé)崃髦?63.7 mW·m-2)整體上大于淮北煤田(55.2 mW·m-2)，淮南煤田總體表現(xiàn)為中東部高、西部其次、東南部最低，淮北煤田呈由西南至東北逐漸減小的趨勢.

2)兩淮煤田現(xiàn)今大地?zé)崃鞣植继卣髦饕苋A北板塊大地構(gòu)造演化和區(qū)域地質(zhì)背景的控制，淮南煤田與淮北煤田熱流值的較大差異是由距離板塊交界帶的遠(yuǎn)近和后期地殼抬升的程度兩者共同作用的結(jié)果.

3)研究區(qū)內(nèi)熱流的分布不均主要是由于受地質(zhì)構(gòu)造對地溫場的影響所致，背斜核部和深大張性斷裂多出現(xiàn)高熱流值區(qū)，而阜鳳和徐宿推覆體上盤表現(xiàn)為低熱流值區(qū).

致謝 感謝中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所對本次巖石樣品進(jìn)行測試，并提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；安徽省煤田地質(zhì)局、淮北礦業(yè)集團(tuán)、淮南礦業(yè)集團(tuán)、皖北煤電集團(tuán)地測處和各煤礦地測科工作人員為本次現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和資料收集給予了極大地幫助；審稿專家提出的寶貴意見對文章修改起到了關(guān)鍵作用，在此一并表示感謝.

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(本文編輯 汪海英)

Distribution of terrestrial heat flow and structural control in Huainan-Huaibei Coalfield

PENG Tao1， WU Ji-Wen2， REN Zi-Qiang2， XU Sheng-Ping2， ZHANG Hai-Chao2

1CollegeofGeologyandEnvironment,Xi′anUniversityofScienceandTechnology,Xi′an710054,China2SchoolofEarthandEnvironment,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,HuainanAnhui232001,China

The terrestrial heat flow value is an important parameter to characterize the geothermal field in a region precisely. For the Huainan-Huaibei coalfield, the data of geothermal distribution, thermo-physical tests of rock and the distribution of terrestrial heat flow remain very little. To solve this problem, we use reliable well-logging data of temperature to delineate the distribution characteristics of terrestrial heat flow and analyze the influence of geological structure on current distribution of heat flow in this area.The determination of heat flow values depends on reliable well-logging data and test results of thermal conductivity of rock. Data from 159 boreholes for measuring temperature in steady state with long quiescent time in 59 coal mines or exploitation areas have been used to compute the geothermal gradients. The thermal conductivity values of 127 rock samples were measured, which were collected from 12 boreholes of 6 coal mines. Data of terrestrial heat flow at 37 sites of steady state for approximate temperature testing and 22 sites for simple temperature testing have been acquired and the distribution map of terrestrial heat flow of the Huainan-Huaibei coalfield has been prepared.The results show that the minimum terrestrial heat flow is 29.7 mW·m-2, and the maximum is 83.9 mW·m-2，mostly between 50 mW·m-2and 70 mW·m-2, with average 58.3 mW·m-2. On the whole, the terrestrial heat flow value of Huainan coalfield is higher than that in Huaibei coalfield. The abnormal area of high values in the Huainan coalfield is large. The values in the mid-east area are the highest, while those in the west are the secondary, and the southeast is the lowest. The heat flow values in the south and west are high while that in the east is low in the Huaibei coalfield.The distribution characteristics of current terrestrial heat flow in Huainan-Huaibei coalfield are mainly controlled by evolution of tectonics of the North China plate and regional geological background. The big differences of heat flow value between Huainan and Huaibei coalfields are the result of the influence of the distance to the plate boundary and the late crust uplift. The asymmetry of heat flow in the study area is mainly resulted from the influence of geological structure on the geothermal field, and the core of the anticline and deep and large extensive faults are usually the areas with high heat flow values, while the upper walls of the Fufeng and Xusu nappes have low heat flow values.

Huainan-Huaibei Coalfield； Thermal conductivity； Heat flow； Structural control

10.6038/cjg20150716.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272278)，安徽省國土資源科技項(xiàng)目(2011-K-13)，高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20123415110002)資助.

彭濤，男，1988年生，博士，研究方向?yàn)榈責(zé)岬刭|(zhì)與礦井地質(zhì). E-mail：512022882@qq.com

10.6038/cjg20150716

P314

2014-01-20，2015-06-12收修定稿

彭濤，吳基文，任自強(qiáng)等. 2015. 兩淮煤田大地?zé)崃鞣植技捌錁?gòu)造控制.地球物理學(xué)報，58(7):2391-2401,

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