賦煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與構(gòu)造控煤作用探析

■薛冰 趙振 張春輝 張義函 石志衍

（1河南理工大學(xué)河南焦作454000；2河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院河南鄭州450052）

賦煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與構(gòu)造控煤作用探析

■薛冰1，2趙振2張春輝2張義函1，2石志衍1，2

（1河南理工大學(xué)河南焦作454000；2河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院河南鄭州450052）

我國(guó)大力開展煤炭資源評(píng)價(jià)工作，在賦煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造方面的研究取得了明顯的進(jìn)展，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造控煤研究也取得了一定的成績(jī)。筆者在閱讀了大量關(guān)于賦煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了我國(guó)各大賦煤區(qū)地層特征，分析了構(gòu)造控煤作用。

賦煤區(qū) 煤田構(gòu)造 構(gòu)造控煤 作用

研究證明，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層沉積、厚度變化及賦存特征等方面有較大影響，掌握構(gòu)造控煤作用對(duì)我國(guó)的地質(zhì)研究和煤炭開采具有十分重要的意義。深入了解各大賦煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征，結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的相關(guān)研究，分析研究構(gòu)造控煤作用。

1 賦煤區(qū)主要煤田構(gòu)造

賦煤區(qū)進(jìn)行分類的主要依據(jù)就是賦煤構(gòu)造單元，不同的賦煤區(qū)有不同的賦煤構(gòu)造單元。根據(jù)賦煤構(gòu)造單元的不同，我國(guó)一共可以分為5個(gè)賦煤區(qū)，分別為西北、華北、華南、東北、滇藏，以下將介紹每個(gè)賦煤區(qū)的主要構(gòu)造。

1.1 東北賦煤區(qū)煤田構(gòu)造

東北賦煤區(qū)主要分布在天山、大小興安嶺、內(nèi)蒙古邊緣和華北地區(qū)的交界處，東北地區(qū)內(nèi)的盆地中[1]。

這一賦煤區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的基底是興蒙造山系和其中的山間地塊，印支運(yùn)動(dòng)發(fā)生之后，該區(qū)域分割在太平洋大陸活動(dòng)的邊緣地帶，在燕山地區(qū)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的早期和中期，該區(qū)域在壓力巨大的擠壓下形成了東北走向的擠壓性構(gòu)造。在中生時(shí)代后期我國(guó)的東部地區(qū)的構(gòu)造發(fā)生變化，成為東亞大陸發(fā)生裂解區(qū)域的一部分。這一時(shí)期的煤田主要是通過(guò)控煤構(gòu)造斷裂產(chǎn)生的，樣式也是多種多樣。東北賦煤區(qū)的整體結(jié)構(gòu)從北東向西南方向分布，煤系改造的強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)。

東北賦煤區(qū)可以劃分為3個(gè)主要的區(qū)域：東部、西部、東部。東部賦煤區(qū)的構(gòu)造呈現(xiàn)沿三江地區(qū)、穆棱河盆地向西北方向擴(kuò)展的樣式，從松遼地區(qū)東部、緣伊通——依蘭斷裂帶和密山——敦化斷裂帶分布的盆地也開始正反轉(zhuǎn)。西部賦煤區(qū)至今還保存著該地區(qū)形成盆地時(shí)的伸展格局。中部賦煤區(qū)的主體是東遼盆地，其煤田主要分布在東遼盆地的邊緣部位，在中生代晚期該區(qū)域被分解成斷塊式的格局。

1.2 華北賦煤區(qū)煤田構(gòu)造

華北賦煤區(qū)的煤田主要分布在華北路塊，它周圍環(huán)繞著活躍的構(gòu)造帶，賦煤區(qū)內(nèi)的煤層賦特征存在著比較大的差異，根據(jù)煤厚的變形情況，可以發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)呈從外沿向中心逐漸減小的趨勢(shì)。華北賦煤區(qū)的構(gòu)造可以分為5個(gè)區(qū)域，分別為北緣地區(qū)賦煤區(qū)、鄂爾多斯盆地賦煤區(qū)、山西地區(qū)賦煤區(qū)和東部地區(qū)賦煤區(qū)。

北緣地區(qū)賦煤區(qū)的構(gòu)造受到板塊邊緣構(gòu)造的作用，沿著燕山、陰山、遼東區(qū)域有一個(gè)早期的中生代斷裂構(gòu)造[2]，后來(lái)華北賦煤區(qū)在晚期中生代時(shí)期被卷入該結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而使該賦煤區(qū)的北部發(fā)生擠壓變形。鄂爾多斯盆地賦煤區(qū)主要包括盆地西部邊緣的褶皺帶、盆地東部邊緣的褶皺帶、盆地北部地區(qū)隆起、盆地南部地區(qū)斷隆等構(gòu)造比較完整的賦煤?jiǎn)卧Ｔ撡x煤區(qū)煤系的變形地區(qū)主要位于鄂爾多斯盆地的邊緣，盆體的主要結(jié)構(gòu)變形輕微，主要呈現(xiàn)出向西傾斜的趨勢(shì)，該區(qū)域的斷層較少并且結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，是世界上為數(shù)不多的特大型賦煤區(qū)盆地。山西地區(qū)賦煤區(qū)位于華北地區(qū)賦煤區(qū)的中部，這一賦煤區(qū)的煤系變形情況比較嚴(yán)重，并且主要以寬緩的波狀褶皺作為主要的變形形式。東部地區(qū)賦煤區(qū)煤田構(gòu)造的主要表現(xiàn)形式是擠壓，構(gòu)造的主要格局為平行于大陸板塊比較寬緩的褶皺或者隆起，還包括和板塊相配套的擠壓性斷裂和剪切性斷裂格局。該賦煤區(qū)煤系的新生代變形伸展情況比較明顯，這就使中期的中代擠壓變形被掩蓋或者改變。

1.3 華南賦煤區(qū)煤田構(gòu)造

華南賦煤區(qū)位于環(huán)太平洋區(qū)域和特堤斯區(qū)域交界的地方，占據(jù)華南地區(qū)山系和揚(yáng)子路板地區(qū)，因?yàn)闃?gòu)造的影響，該賦煤區(qū)被分為東南賦煤區(qū)和揚(yáng)子賦煤區(qū)。

東南賦煤區(qū)以淺變質(zhì)巖石作為基底，該賦煤區(qū)的活性比揚(yáng)子賦煤區(qū)的大，自晚生代開始就一直處于擠壓狀態(tài)和張拉狀態(tài)相互交替的過(guò)程中，因此該賦煤區(qū)的煤系變形情況十分復(fù)雜。揚(yáng)子賦煤區(qū)的煤系變形形狀和同心圓類似，四川盆地是揚(yáng)子賦煤區(qū)的核心，盆地中賦煤結(jié)構(gòu)的主要形態(tài)為寬緩的隆起和褶皺。華南賦煤區(qū)在整體上的變形情況和巖漿活性都從板塊內(nèi)部向板塊邊緣逐漸變強(qiáng)，該賦煤區(qū)的煤田受局部隆起和擠壓的影響較多。

1.4 西北賦煤區(qū)煤田構(gòu)造

西北賦煤區(qū)的煤田主要處在天山、塔里木地區(qū)，隨著特堤斯動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)和古亞洲動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展而變化。在早期的侏羅紀(jì)時(shí)代，聚煤構(gòu)造依照造山期后期動(dòng)力學(xué)的發(fā)展而變形，形成了湖盆環(huán)境。因?yàn)楹鑵^(qū)域周圍密集分布著沼澤，煤層越來(lái)越穩(wěn)定，湖盆地區(qū)內(nèi)部逐漸形成顏色較深的烴源巖，最終使該賦煤區(qū)成為煤、油共存的盆地。

西北賦煤區(qū)隨著成煤后期煤系構(gòu)造的變動(dòng)和中生代后期板塊之間的碰撞等距離較遠(yuǎn)的效應(yīng)而不斷發(fā)生著程度不同的反轉(zhuǎn)反應(yīng)，最終形成再生型盆地。該區(qū)域賦煤構(gòu)造單元的變化規(guī)律主要呈現(xiàn)為：盆地邊緣地區(qū)向盆地中間推覆，煤系地層不斷提升，最后形成和盆地平行的賦煤構(gòu)造單元。

1.5 滇藏賦煤區(qū)煤田構(gòu)造

滇藏賦煤區(qū)主要分滇西和藏北兩個(gè)主要的賦煤構(gòu)造區(qū)域。滇藏賦煤區(qū)隸屬于特堤斯的范圍，它的主題區(qū)域?yàn)槿鞑卦焐较?。該賦煤區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，由亞歐大陸、瓦崗那大陸內(nèi)的眾多路塊和縫隙組成。賦煤區(qū)主要分布在青藏高原和滇西，因?yàn)閺?qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，該區(qū)內(nèi)的斷裂、褶皺和隆起碎裂性強(qiáng)[3]，所以該含煤區(qū)相對(duì)較小。

2 構(gòu)造控煤作用

2.1 聚煤作用

通過(guò)研究煤的形成可以發(fā)現(xiàn)，必須具備3個(gè)條件：充足的造煤材料、因?yàn)槌练e作用而能長(zhǎng)久維持的泥炭化反應(yīng)、合適的煤層構(gòu)造沉降環(huán)境。這一結(jié)論是在剖析聚煤盆地的結(jié)構(gòu)、環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行放大的結(jié)果。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，該結(jié)論能夠在全球范圍內(nèi)適用，而且這3個(gè)條件的本質(zhì)是相同的構(gòu)造作用。

研究證明古氣候?qū)γ禾康男纬珊徒Y(jié)層具有十分重要的作用。因?yàn)殛懙厣细鞣N植物的生長(zhǎng)繁衍都離不開有利的氣候條件，而恰恰是陸地上的植物能夠隨著環(huán)境的變化而發(fā)生泥炭化反應(yīng)，最終經(jīng)過(guò)煤化作用變成煤炭。在以往的研究中研究人員經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，某個(gè)區(qū)域內(nèi)的煤層沉積不是完全隨著時(shí)間來(lái)的，還有很多是在空間上變化的。我們不能確定歷史的演化過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生局部地域的氣候遷移現(xiàn)象才導(dǎo)致這種情況的發(fā)生，但是以全球的氣候變化為原型進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這種情況的幾率很小。唯一一個(gè)原因就是隨著構(gòu)造作用的變化而引起地表發(fā)生變形這一變化的時(shí)間較長(zhǎng)。越來(lái)越多的地質(zhì)學(xué)家開始接受這一說(shuō)法，若地理上的維度長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，那么由于大陸塊的分裂、漂移而導(dǎo)致的氣候甚至是聚煤帶的變化就能說(shuō)得通了。因此就目前地球上所謂的氣候環(huán)境變化其實(shí)就是構(gòu)造變化。

2.2 控制煤炭變質(zhì)

煤質(zhì)分為后生和原生兩種，過(guò)去人們對(duì)原生煤質(zhì)研究的比較多，研究的主要依據(jù)是煤炭沉積條件和沉積環(huán)境。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為影響煤炭變質(zhì)的因素和巖石一樣，都包括壓力、溫度、時(shí)間。筆者也認(rèn)同該說(shuō)法，不同的是筆者的觀點(diǎn)將溫度作為煤炭變質(zhì)的內(nèi)部原因，時(shí)間和壓力都是外部原因，因?yàn)闊崃Φ膩?lái)源不同才使煤炭變質(zhì)的表現(xiàn)形式出現(xiàn)分化。根據(jù)構(gòu)造觀點(diǎn)，地球的內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生地?zé)幔責(zé)岬暮x非常廣泛，它是使煤質(zhì)發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)的主要原因，地?zé)岬漠a(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)、匯集就是一個(gè)完整的構(gòu)造作用的過(guò)程[4]。

古地?zé)釄?chǎng)的變化是引起煤炭變質(zhì)的一個(gè)重要因素。承受過(guò)古地?zé)釄?chǎng)的影響而發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)的巖石是研究古地?zé)釄?chǎng)變化的主要依據(jù)，變質(zhì)程度不同的煤炭是研究其變化歷程的最好標(biāo)本。所以目前對(duì)古地?zé)釄?chǎng)的研究是通過(guò)煤炭的變質(zhì)情況來(lái)實(shí)現(xiàn)，將原生煤炭產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件排除外，可以提高恢復(fù)古地?zé)釄?chǎng)的準(zhǔn)確性。

以現(xiàn)代的地?zé)釄?chǎng)作為研究依據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，地?zé)嵘叩牡胤蕉寂c構(gòu)造部位重合，例如地幔的隆起部位前端、地殼的斷裂層、構(gòu)造活躍的區(qū)域等。由于煤層的頂?shù)装宥鄶?shù)是泥巖，該巖系以結(jié)構(gòu)層次較多為特點(diǎn)，所以煤層能夠有效抑制熱量的散失。盡管目前對(duì)地球內(nèi)部的熱反應(yīng)研究還不夠透徹，沒(méi)有弄清楚其發(fā)熱的全部機(jī)理，但是從地球的熱力演化情況來(lái)看，該熱反應(yīng)具有一定的間歇性和周期性，而且這種變化和構(gòu)造活動(dòng)相聯(lián)系。

過(guò)去的研究將注意力都放在了外來(lái)因素對(duì)地球熱量的影響，而忽視了地球內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。在較大的冰期結(jié)束時(shí)是開始聚煤的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)被寒冷緊固的水被大量的釋放出來(lái)，使全球的氣候變得濕潤(rùn)，地下和地表水十分充沛，地球上的植物快速繁衍生長(zhǎng)，而且此時(shí)地球上的溫度還沒(méi)有達(dá)到使植物發(fā)生快速氧化分解反應(yīng)的地步，因此這一環(huán)境十分有利于煤層的形成。

總而言之，地球上地?zé)岬难莼头植记闆r與構(gòu)造的作用聯(lián)系十分密切，而煤炭的變質(zhì)過(guò)程就和地?zé)岬淖兓势叫袪顟B(tài)。

2.3 改造煤系、煤層

當(dāng)煤系和煤層產(chǎn)生之后，會(huì)因?yàn)闃?gòu)造上的原因而產(chǎn)生較大的變化，在構(gòu)造過(guò)程中會(huì)使地殼也發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)這一變化而發(fā)生的就是含煤巖系甚至是含煤的巖層在形態(tài)和產(chǎn)狀上發(fā)生巨大變化。

研究證明，能對(duì)煤炭的賦存情況產(chǎn)生較大影響的直接因素就是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的垂向效應(yīng)[5]。從整體上說(shuō)，聚煤反應(yīng)結(jié)束后發(fā)生的沉降有利于煤炭持久保存，但是該沉降反應(yīng)必須控制在一定限度內(nèi)，不能超出目前人類開采技術(shù)的上限，否則就會(huì)使煤炭的經(jīng)濟(jì)性大打折扣。而且如果在煤層保存的過(guò)程中發(fā)生過(guò)度沉降作用，也會(huì)使煤炭本身的性能發(fā)生變異，此時(shí)要對(duì)局部煤層進(jìn)行相對(duì)的抬升以降低過(guò)度沉降對(duì)煤層的破壞。一般情況，沉降不是整體上平行進(jìn)行的，許多區(qū)域的沉降都以波浪的形式展現(xiàn)，在總體呈上升趨勢(shì)的時(shí)候也可能在某個(gè)局部發(fā)生下降，在總體呈下降趨勢(shì)的時(shí)候可能某個(gè)局部正發(fā)生上升。

垂向作用對(duì)煤系和煤層的影響最為直接，這也就造成了垂向的構(gòu)造變形對(duì)賦存煤炭的影響，通常我們會(huì)把垂向作用分為正向作用和負(fù)向作用，相應(yīng)的就是正向構(gòu)造和負(fù)向構(gòu)造。因?yàn)檎?fù)是兩個(gè)相對(duì)的概念，所以正向作用和負(fù)向作用也是相對(duì)的，所以正向構(gòu)造和負(fù)向構(gòu)造的存在形式總是相互比肩的。

因?yàn)樽兓臅r(shí)期不同，所以構(gòu)造變形的主要影響也不同，不同時(shí)期的影響主要賦存在各自時(shí)期層之中，并且構(gòu)造的分布情況是具有一定規(guī)律性的，都大致按照構(gòu)造變形和構(gòu)造作用的發(fā)生規(guī)律進(jìn)行

[6]，煤層的賦存特征和構(gòu)造有關(guān)。

3 結(jié)束語(yǔ)

不同地區(qū)的煤田構(gòu)造呈現(xiàn)出不同的特征，對(duì)其進(jìn)行深入的構(gòu)造研究是十分必要的。煤田地質(zhì)研究人員在充分研究賦煤區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，總結(jié)賦煤區(qū)構(gòu)造特征，并分析賦煤區(qū)構(gòu)造控煤作用。在此基礎(chǔ)上，人們可以更加明確構(gòu)造控煤的作用，積極趨利避害，對(duì)煤炭資源的潛力做出科學(xué)評(píng)價(jià)，并以此為依據(jù)來(lái)指導(dǎo)煤炭的勘探和開采工作。

[1]林中月.華北賦煤區(qū)煤田構(gòu)造與構(gòu)造控煤作用研究 [D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué) (北京), 2012.

[2]張路鎖.河北省煤田構(gòu)造格局與構(gòu)造控煤作用研究 [D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）, 2010.

[3]張繼坤.安徽省煤田構(gòu)造與構(gòu)造控煤作用研究 [D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）,2011.

[4]曹代勇,寧樹正,郭愛(ài)軍,陳利敏,李煥同,劉亢,譚節(jié)慶.中國(guó)煤田構(gòu)造研究進(jìn)展 [J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2014,08:5-7+68.

[5]梁萬(wàn)林,魏文金,陳忠恕,劉旭.四川省賦煤構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨皹?gòu)造控煤作用分析 [J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2013,06:1-5+15.

[6]曹代勇,譚節(jié)慶,陳利敏,郭愛(ài)軍,李煥同,劉亢.我國(guó)煤炭資源潛力評(píng)價(jià)與賦煤構(gòu)造特征 [J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,07:5-9.

P5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-158-2

薛冰（1985～），男，2009年畢業(yè)于河南大學(xué)，2013年至今就讀于河南理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)在職研究生，工程師，研究方向?yàn)槊禾锏刭|(zhì)、煤層氣地質(zhì)和礦井地質(zhì)的勘查及科研。