淮南煤田地質(zhì)調(diào)查與“大淮南盆地”概念的提出

葉雪潔 石云里

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科學(xué)技術(shù)史，合肥230026)

淮南煤田地質(zhì)調(diào)查與“大淮南盆地”概念的提出

葉雪潔 石云里

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科學(xué)技術(shù)史，合肥230026)

淮南煤田是安徽省煤炭資源開發(fā)最早的煤田。本文以“大淮南盆地”概念為核心，以淮南煤田的地質(zhì)調(diào)查過程為軸線，探討淮南煤田地質(zhì)調(diào)查由點(diǎn)及線再到面的過程，圍繞舜耕山巖層倒置現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、舜耕山及上窯礦區(qū)向斜結(jié)構(gòu)的揭示、“大淮南煤田”概念的提出，到“大淮南盆地”概念的最終確立這四個(gè)方面，厘清了淮南煤田地質(zhì)構(gòu)造認(rèn)識的全過程，強(qiáng)調(diào)了煤田地質(zhì)調(diào)查的積累性和重要性。

淮南煤田 地質(zhì)調(diào)查 大淮南盆地

淮南煤田是中國五大煤炭基地之一，其地處華東，臨近長三角，經(jīng)濟(jì)地位十分重要?；茨厦旱V的開采雖然起步很早，但其大發(fā)展卻直接得益于20世紀(jì)上半期通過地質(zhì)調(diào)查而提出的“大淮南盆地”概念，這一概念的最終提出者是我國著名的地質(zhì)學(xué)家謝家榮(1898—1966)?！按蠡茨吓璧亍笔怯烧钡拿鼾埳健⒄龞|的上窯山、正南的舜耕山以及西南的八公山所圈成。圖1中虛線區(qū)域即為大淮南盆地的范圍，形似西西北—東東南的矩形。地質(zhì)學(xué)界將謝家榮的這一重要貢獻(xiàn)評價(jià)為“豐功偉識，永垂千秋”[1]，可見這一概念提出對發(fā)展淮南煤礦有重要意義。其實(shí)在謝家榮提出“大淮南盆地”概念之前，已經(jīng)有幾代地質(zhì)學(xué)家對該煤田進(jìn)行過系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查，為這一概念的形成奠定了十分重要的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)礦業(yè)史界對謝家榮貢獻(xiàn)的著述和分析較多[2]，但對導(dǎo)致這一發(fā)現(xiàn)的前期積累的相關(guān)研究涉及較少。本章擬以相關(guān)歷史檔案為基礎(chǔ)，結(jié)合其他史料，對20世紀(jì)上半期針對淮南煤田的地質(zhì)調(diào)查過程及其相關(guān)背景進(jìn)行梳理，試圖彌補(bǔ)今人對這段歷史研究的空缺。

圖1 皖北大淮南盆地地質(zhì)圖.謝家榮.1947年([22]，439頁)

1 舜耕山巖層倒置現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

開發(fā)礦藏，首先靠地質(zhì)調(diào)查?；茨厦旱V的開采最早可追溯到明清時(shí)期，開采地點(diǎn)就在舜耕山下，淮南煤田地質(zhì)調(diào)查起步于舜耕山煤田。

由于受到生產(chǎn)力水平和技術(shù)手段的限制，加上市場消費(fèi)能力有限，早期的煤礦開采只能用土法采掘一些露頭煤，且開采時(shí)斷時(shí)續(xù)。隨著清末洋務(wù)運(yùn)動(dòng)興起，淮南的官私煤窯有較大的發(fā)展，但直到1911年4月當(dāng)?shù)氐谝粋€(gè)近代商營煤礦公司“安徽懷遠(yuǎn)縣大通煤礦有限公司”開工，那里的煤炭生產(chǎn)仍以土法開采為主，沒有出現(xiàn)過系統(tǒng)性的礦產(chǎn)調(diào)查工作。1912年秋，該公司更名為“大通煤礦合計(jì)公司”，計(jì)劃采用近代采礦技術(shù)。鑒于“西土治地質(zhì)學(xué)者，視山之土石，即知其中有何況”[3]，公司決定聘請有地質(zhì)學(xué)經(jīng)驗(yàn)的礦師數(shù)人，“分往遍察，記其所產(chǎn)，擇其利厚著次第開挖，一切仿西法行之”[3]。公司邀請礦物學(xué)專家陶運(yùn)倉對舜耕山的煤炭儲藏情況進(jìn)行查勘[4]，由此揭開了淮南煤礦地質(zhì)調(diào)查的序幕。陶運(yùn)倉是留學(xué)日本的煤礦學(xué)專家，曾對歐美多家煤礦進(jìn)行過考察，頗有經(jīng)驗(yàn)，他第一次用科學(xué)的方法較為系統(tǒng)地對舜耕山的煤床、地形、地層等方面進(jìn)行了調(diào)查和分析。舜耕山煤場縱橫百余里，陶運(yùn)倉主要是通過地表的“露頭”*巖石、礦脈和礦床露出的部分，也稱作“苗頭”。來判斷舜耕山巖層的分布情況。

陶運(yùn)倉考察了舜耕山煤場的采煤舊跡，在向安徽省實(shí)業(yè)廳提交的審核采礦資格材料中，他首次提到舜耕山的煤層特點(diǎn)：“北床傾斜約八九十度，地中煤床或?yàn)榍?，自地面向下，初直立，再下則其勢或轉(zhuǎn)平無，未可知也。”[5]從這里“自地面向下，初直立，再下則其勢或轉(zhuǎn)平”的說明，可看出陶運(yùn)倉已注意到舜耕山巖層的倒置現(xiàn)象。他還推斷舜耕山的煤床約有4至5層。第一層煤估算其厚20—30尺，第二層煤的厚度約30余尺，其余煤層的厚薄則未能探定。在此基礎(chǔ)上，他推斷出舜耕山的煤炭儲量為“全山可采之炭約在一千萬噸”[5]。這既是淮南煤田的第一份地質(zhì)調(diào)查分析，也是最早根據(jù)地質(zhì)調(diào)查對該煤田煤量做出的定量估計(jì)。陶運(yùn)倉明確表明大部分煤床“厚薄未能探定”，且地中煤床的走向“未可知也”[5]，這實(shí)際上指出了進(jìn)一步探查的必要性。

即便陶運(yùn)倉對舜耕山的煤床情況進(jìn)行了初步的估計(jì)，在淮南煤礦開發(fā)早期仍有不少礦井因煤層地質(zhì)情況不明而停產(chǎn)報(bào)廢。實(shí)際上，以淮南煤礦為典型的小型商辦煤礦公司普遍存在著前期地質(zhì)調(diào)查工作不到位的情況，造成這種情況的主要原因有三條：一是由于煤礦企業(yè)不重視地質(zhì)調(diào)查，投入資金較少；二是地方煤礦企業(yè)所聘請的很多礦師缺乏系統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)認(rèn)識，對整體區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造把握不夠；三是與中國地質(zhì)學(xué)認(rèn)識的發(fā)展有關(guān)。中國近代采礦業(yè)從19世紀(jì)70年代開始，經(jīng)歷了40多年后，才逐漸悟出地質(zhì)調(diào)查工作對于開發(fā)礦業(yè)至關(guān)重要，認(rèn)識到“地質(zhì)調(diào)查事至繁重，非有專門機(jī)關(guān)不能勝舉”[6]，并開始設(shè)置專門機(jī)構(gòu)，配備專門人才，開展地質(zhì)調(diào)查工作。1913年，工商部地質(zhì)調(diào)查所成立[7]，先后直轄于北京政府農(nóng)商部、南京國民政府農(nóng)礦部、實(shí)業(yè)部、經(jīng)濟(jì)部[8]。地質(zhì)調(diào)查所的任務(wù)“一在制成全國地質(zhì)圖；二在考察各處地質(zhì)礦產(chǎn)，以助學(xué)術(shù)之進(jìn)步而供國民之參考”[6]。

1917年，劉季辰、趙汝鈞二人率先被地質(zhì)調(diào)查所派往江蘇和安徽北部地區(qū)，對當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)查。二人根據(jù)調(diào)查結(jié)果編寫了《蘇北皖北地質(zhì)報(bào)告》，刊登于《地質(zhì)匯報(bào)》第一號上。此報(bào)告首次劃分了蘇北和皖北地區(qū)的寒武紀(jì)地層，并測制有1/15萬礦區(qū)地質(zhì)圖。在這份報(bào)告中，二人還首次專門針對淮南地區(qū)的舜耕山煤田著有《懷遠(yuǎn)縣舜耕山煤田并附近地質(zhì)報(bào)告》。他們根據(jù)調(diào)查結(jié)果認(rèn)為，舜耕山在地質(zhì)系統(tǒng)上雖處于中國南系與北系之交，卻仍屬于北系，但由于此地與河北、山東等省在地質(zhì)上略有差異[9]，所以二人斷定舜耕山在地質(zhì)學(xué)上極有研究價(jià)值。

劉、趙二人再對舜耕山進(jìn)行詳勘后，發(fā)現(xiàn)其煤田構(gòu)造頗為復(fù)雜，巖層盡皆倒置，這與陶運(yùn)倉的分析結(jié)果類似。劉、趙二人進(jìn)一步分析了造成舜耕山倒置的原因是由于舜耕山山脈位于羅山的東邊，而羅山為元古界層，地層整然以列，未出現(xiàn)有巖層的倒置現(xiàn)象。由此進(jìn)行推斷，舜耕山在未經(jīng)倒置時(shí)，其巖層就有向北傾斜的趨勢，再經(jīng)“南來猛力，大部分倒置成此現(xiàn)象”[9]。

他們在報(bào)告中還提到：“壽縣北山(屬鳳臺縣)自元古界以迄奧陶紀(jì)，秩然有序，堪資標(biāo)準(zhǔn)。”[9]這里的“壽縣北山”，就是后來謝家榮所發(fā)現(xiàn)的八公山煤田，從“秩然有序，堪資標(biāo)準(zhǔn)”的描述即可看出，八公山地層系統(tǒng)較為明晰，但劉、趙二人的分析也僅止步于此，未有進(jìn)一步的研究。雖然這次調(diào)查范圍針對的是整個(gè)蘇北皖北地區(qū)，對淮南煤田并未開展更為深入的調(diào)查活動(dòng)，但也正因?yàn)橛辛诉@次大范圍的地質(zhì)普查，才讓地質(zhì)專家第一次知道舜耕山煤田的存在，為以后淮南煤田勘查范圍的擴(kuò)大奠定了基礎(chǔ)。在1917年劉季辰、趙汝鈞二人的地質(zhì)調(diào)查之后，地質(zhì)學(xué)界認(rèn)識到對淮南煤田進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查的必要性，陸續(xù)派地質(zhì)專家對淮南煤田進(jìn)行了有針對性的地質(zhì)調(diào)查，而這些官方的地質(zhì)報(bào)告不僅剖析了淮南煤田的地質(zhì)面貌，更為淮南煤礦后期的采煤工程提供了重要的指南和依據(jù)。

1919年地質(zhì)調(diào)查所派王臻善開展了對淮南煤田的專門勘查，勘查工作于1919年5月完成[10]，王臻善同時(shí)提交了《安徽懷遠(yuǎn)縣舜耕山煤礦報(bào)告》。報(bào)告的落款介紹王臻善為“前美國國家地質(zhì)調(diào)查局技師，時(shí)任農(nóng)商部經(jīng)濟(jì)地質(zhì)技師”[11]。

王臻善根據(jù)實(shí)地考察，總結(jié)了舜耕山的礦床情況及成因，補(bǔ)充了1917年劉季辰、趙汝鈞對舜耕山煤田地質(zhì)成因分析中的不完善之處。據(jù)王臻善分析，舜耕山煤床巖層一帶可能是由于地層上升或海底下降，才使已成的煤床巖層漸成大陸；后又經(jīng)過地質(zhì)變動(dòng)力，使原來含有煤床的巖層逐漸向南傾斜，造成其形狀如直槽，而這些巖層又受風(fēng)化作用，逐漸形成不整合的巖頂；之后由于此地發(fā)生斷層，使煤床巖層一直延長到南邊的灰?guī)r，煤床直升于灰?guī)r；而這種變動(dòng)力又使得舜耕山的南北被海水所侵占，相繼有泥板巖與砂泥逐一沉積于煤床巖層上；然后隨著地面漸漸上升，淮河形成，并伴有沖積層沉積；當(dāng)淮河底漸深時(shí)，沉淀地則變成農(nóng)作區(qū)，逐漸形成了今日的舜耕山地形。

在闡述了舜耕山構(gòu)造成因后，王臻善還首次給出了舜耕山走向、傾向、傾角等精確的數(shù)值。其中，舜耕山石灰?guī)r的走向西北80O—東南80O，傾斜西南，傾斜角度68O—85O，遠(yuǎn)望舜耕山巖層幾乎成直立。至于舜耕山煤床巖層的走向與石灰?guī)r地層情況類似，傾斜角度有增無減，“謂之直，亦無不可”[11]，其傾斜角度平均達(dá)到83O。雖然舜耕山巖層的傾角很大，但因夾煤質(zhì)砂巖與頁巖都很堅(jiān)固，這種堅(jiān)實(shí)的煤柱*煤柱是煤礦開采過程中保證煤礦安全生產(chǎn)的重要組成部分，起著天然支撐、邊界和隔離的作用?？梢猿蔀槊旱V開采中天然的支柱，王臻善認(rèn)為雖然舜耕山“煤層似傾角太大，而在津浦路南段，仍可視為一重要煤礦”[11]。在報(bào)告中，王臻善還將自己對舜耕山地層分布和煤層走向的認(rèn)識通過手繪圖的形式更加直觀地表現(xiàn)出來(圖2)。雖然此圖較為簡單，但從較為準(zhǔn)確的舜耕山煤田地質(zhì)圖(圖3)來反推，王臻善對舜耕山地層的認(rèn)識基本上是正確的。

圖2 王臻善手繪舜耕山煤床地形圖.1919年.[11]

王臻善通過上述對舜耕山地層的分析研究，進(jìn)一步推斷延伸到舜耕山的北邊仍有可開采的煤溝*煤溝，意指幾乎直立的煤床。，但目前還不敢斷言舜耕山煤田中煤溝數(shù)量及煤質(zhì)優(yōu)劣情況，只有用“新法以試探”[11]確切的煤床分布。王臻善強(qiáng)調(diào)的“新法”，指的是利用西方的鉆探技術(shù)，實(shí)地對舜耕山煤田進(jìn)行鉆探取樣，從中分析得出舜耕山地下真實(shí)的地層分布情況，但受限于當(dāng)時(shí)的社會環(huán)境和企業(yè)發(fā)展條件的限制，“新法”并沒有真正實(shí)行。在此基礎(chǔ)上，王臻善對煤田的前景作出了展望，認(rèn)為“煤溝既增，煤量因之而愈大，所謂愈挖愈深，愈深愈多，希望似未可限量”[11]。當(dāng)然，他也意識到，對這種深層煤床的開采工程所需花費(fèi)較大，“恐非其現(xiàn)在之辦法所能辦到”[11]。盡管如此，他的報(bào)告再次指出了對淮南煤田進(jìn)行進(jìn)一步地質(zhì)調(diào)查的必要性。

圖3 安徽舜耕山煤田地質(zhì)圖①

淮南煤田地質(zhì)調(diào)查的起點(diǎn)是從早期開發(fā)舜耕山煤田開始。舜耕山的倒置現(xiàn)象極為明顯，這種接近直立的巖層就類似于“盆邊”，而舜耕山倒置的巖層即為淮南煤田的正南邊緣。這個(gè)發(fā)現(xiàn)就好比是“冰山一角”，促進(jìn)了淮南煤田調(diào)查范圍的進(jìn)一步延伸。*圖片來源：淮南煤礦建設(shè)委員會事業(yè)報(bào)告[R]. 上海: 上海圖書館， 編號: STMT073193.

2 舜耕山及上窯礦區(qū)間向斜構(gòu)造的揭示

淮南煤田的地質(zhì)調(diào)查一直未曾間斷。1922年4月初，農(nóng)商部地質(zhì)調(diào)查所再派李捷前往安徽北部(北緯32以北)調(diào)查地質(zhì)礦產(chǎn)。李捷是中國自己培養(yǎng)的第一代地質(zhì)學(xué)家之一([12]，108頁)，專長是區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[13]。此次調(diào)查跨越淮河流域全部山脈，山脈間斷且嵯峨，地表露頭又可謂是星羅棋布，開展地質(zhì)調(diào)查工作的難度很大。李捷以實(shí)地調(diào)查結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合劉季辰、趙汝鈞和王臻善等人的地質(zhì)報(bào)告，編寫完成《皖北淮河流域地質(zhì)報(bào)告書》。此報(bào)告分別從地形、地質(zhì)、火成巖、構(gòu)造四個(gè)方面展開探討，地質(zhì)構(gòu)造分析與前幾位地質(zhì)學(xué)家的相比更為深入。特別是此次調(diào)查范圍不僅涉及了舜耕山地區(qū)，還對舜耕山東北方向的上窯地區(qū)進(jìn)行了深入的地質(zhì)調(diào)查(圖4)。

圖4 安徽省懷遠(yuǎn)縣舜耕山及上窯鎮(zhèn)之位置及交通圖[19]

李捷首先將皖北地質(zhì)大致分為南系巖層和北系巖層，并提出以岱山片巖系為南北系的分界，但即使有了大致的構(gòu)造判斷，安徽北部的南北系地層巖石性質(zhì)也存在有很大的差異。他在對舜耕山東北方向的上窯山進(jìn)行調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)此地層從寒武紀(jì)至二疊紀(jì)砂巖層的褶皺現(xiàn)象非常復(fù)雜，寒武紀(jì)在上窯和鮑莊之間的“傾斜方向物形紊亂，或東或西頭呈異”[14]?？拷细G的地層傾斜大致向北，而上窯東北有一部分地層則傾斜向西南，根據(jù)這種地層事實(shí)推斷可能是由于“奧陶紀(jì)巖層率皆倒置”[14]而導(dǎo)致的。而二疊紀(jì)砂巖傾斜向西南，似乎反居于石炭紀(jì)之上[14]，李捷從上窯東北地層中的老巖層反居于新巖層之上的倒置現(xiàn)象判斷：上窯可能也存在斷層情況。

不僅如此，李捷還提出淮南西南邊的壽州一帶巖層自元古界開始到奧陶紀(jì)為止，各地層傾斜方向大致為東北，與淮南東北的鳳陽上窯一帶傾斜方向相向，實(shí)際上為大內(nèi)斜層，從整體上描繪了淮南煤田從東北到西南一帶的構(gòu)造。其中的“大內(nèi)斜層”實(shí)際是地質(zhì)學(xué)上向斜構(gòu)造*向斜構(gòu)造煤層就是煤層因受地質(zhì)構(gòu)造的作用，造成煤層兩翼上升、中間下凹的一種形態(tài)。的一部分。這種地層是由多個(gè)不同方向，向中心傾斜，使向斜略呈圓形[15]?；茨厦禾镂髂辖堑膲壑菀粠?，其大內(nèi)斜層恰好傾向于東北角的上窯。李捷的這一重要發(fā)現(xiàn)使大淮南盆地西南、東北邊緣輪廓開始明了。

1924年，地質(zhì)調(diào)查所委派王竹泉(1891—1975)勘查舜耕山及上窯鎮(zhèn)煤田，于1924年完成了《安徽懷遠(yuǎn)縣西南部煤田地質(zhì)》報(bào)告，并用英文發(fā)表在《中國地質(zhì)調(diào)查局通報(bào)》上。王竹泉是我國煤田地質(zhì)學(xué)的奠基人([12]，76頁)，一直從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究。

王竹泉通過對舜耕山各巖層的全面考查，總結(jié)了舜耕山巖層倒置的具體情況。由于舜耕山巖層倒置使得石灰二疊紀(jì)煤系反位于奧陶紀(jì)石灰?guī)r之下，在大通煤廠以東，巖層由東南走向西北，傾向西南，傾角約由60至直立；礦廠以西，巖層走向東西，傾斜向南，傾角多為60。舜耕山的斷層，在朱家山五層山口之間，移動(dòng)很小。據(jù)此，王竹泉將自己對舜耕山構(gòu)造的分析繪成剖面圖(圖5)。

圖5 王竹泉手繪舜耕山巖層第一剖面圖[16]

在舜耕山東北方向的上窯鎮(zhèn)附近7.5里的巖層幾乎全部直立，外窯的石灰二疊紀(jì)煤系居奧陶紀(jì)石灰?guī)r之下，這說明上窯煤田也同樣存在倒置情況。而在外窯7.5里東北至馬山一帶的寒武紀(jì)巖層復(fù)現(xiàn)背斜層狀，如第二剖面圖(圖6)右半部分所示。其中馬山一帶巖層，傾斜較為平緩，大約不過10—20左右。

圖6 王竹泉手繪上窯巖層第二剖面圖[13]

王竹泉更是大膽設(shè)想，如果想知道上窯煤田與舜耕山煤田之間的構(gòu)造關(guān)系，應(yīng)先假定這兩個(gè)煤田中間無劇烈斷層或褶皺等變動(dòng)，而呈一盆狀。但他表示舜耕山及上窯巖層，倒置傾斜太為整齊，“盆地藏煤當(dāng)甚深，恐無開采之可能”[16]。他還用剖面想象圖將自己對煤田構(gòu)造的這些認(rèn)識表現(xiàn)出來(圖7)。

圖7 王竹泉手繪上窯山煤田與舜耕山煤田之間巖層的第三剖面想象圖[16]

從以上分析可以看出，王竹泉對舜耕山及上窯礦區(qū)的地層構(gòu)造認(rèn)識已有了很大的進(jìn)步，對構(gòu)造所在地理位置的分析也更為準(zhǔn)確，對淮南煤田東南一整塊區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)基本調(diào)查清楚，從而為地質(zhì)學(xué)家們的后續(xù)地質(zhì)調(diào)查提供了重要的基礎(chǔ)。

1929年7月，李捷負(fù)責(zé)繪制《中國地質(zhì)圖南京開封幅》，并就此撰寫了《南京開封地質(zhì)圖的說明書》。這份地質(zhì)圖總結(jié)提煉了此前地質(zhì)學(xué)家的調(diào)查結(jié)果，反映了當(dāng)時(shí)中國地質(zhì)學(xué)界對該地區(qū)地層情況的認(rèn)識程度和研究水平[17]，因此十分重要。謝家榮正是參考此地質(zhì)圖，經(jīng)分析后才提出八公山可能有煤田的猜想的。

《南京開封地質(zhì)圖的說明書》專門對淮河流域地層構(gòu)造做了分析，從中可明顯看出，李捷參考了1919年劉季辰、趙汝鈞二人關(guān)于舜耕山倒置現(xiàn)象成因的解釋，并進(jìn)而提出倒置成因是由于“舜耕山巖在未經(jīng)倒置以前，本與壽縣羅山等處地層，同有北傾趨勢，后以動(dòng)力自南緊迫致巖層一部為止倒置，而呈此現(xiàn)象”[18]。該地質(zhì)圖同時(shí)也借鑒了王竹泉的盆地構(gòu)想，認(rèn)識到“上窯西南至舜耕山，其間地貌，有如盆狀，兩翼地層均倒置，傾斜方向，似相背馳”[18]的地形情況。不過，李捷進(jìn)一步提出了與王竹泉截然不同的看法，他提出“兩翼地層，由古而新，有依次向盆底傾下之勢，盆底或當(dāng)蘊(yùn)煤”[18]的可能。

而在報(bào)告中，李捷所提出的“壽縣一帶自元古界結(jié)晶片巖系，以迄奧陶紀(jì)灰?guī)r，各層畢露，次序井然”[18]，這實(shí)際上是認(rèn)同了劉季辰、趙汝鈞二人在《蘇北皖北地質(zhì)報(bào)告》中對淮南煤田西南角的調(diào)查結(jié)論，但李捷推斷壽縣一帶地層除結(jié)晶片巖的摺皺較為復(fù)雜未能確定外，其余的大致傾向?yàn)闁|北30—50，傾角在30左右。另外，李捷針對淮南煤田南邊舜耕山與西南的壽縣之間的地層關(guān)系指出：“羅山舜耕山間之?dāng)鄬訉?shí)不失為重要樞紐，蓋斷層以東，舜耕山全部構(gòu)造情形近乎一致，其以西，羅山與壽縣一帶亦一致?！盵18]他由此推測，西南的壽縣(即八公山)與正南方向的舜耕山可能為一個(gè)構(gòu)造帶。

李捷最重要的貢獻(xiàn)在于他對淮南煤田每個(gè)區(qū)塊，每塊之間的構(gòu)造關(guān)系，以及大范圍的整體構(gòu)造情況作了詳細(xì)的分析和說明，這也為謝家榮提出“大淮南盆地”概念提供了重要參照。

1931年，農(nóng)商部地質(zhì)調(diào)查所的劉季辰、計(jì)榮森于發(fā)表了《安徽懷遠(yuǎn)舜耕山及上窯鎮(zhèn)煤田地質(zhì)》一文，在劉季辰《蘇北皖北礦產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告》、王竹泉《安徽懷遠(yuǎn)縣西南部地質(zhì)》以及李捷《南京開封地質(zhì)圖的說明書》等工作的基礎(chǔ)上對淮南煤礦的總體地質(zhì)狀況提出了總結(jié)：“舜耕山及上窯鎮(zhèn)之二煤田，地層皆屬于中國北部巖系，處于淮陽變動(dòng)地帶，以及呈倒置褶曲構(gòu)造，傾角甚大，幾近直立。舜耕山一帶煤田開采及鉆探的結(jié)果表明，煤層多至十層，而煤質(zhì)亦佳，可謂安徽之一大煤田?！盵19]其中所提及的“淮陽變動(dòng)地帶”即指淮陽弧(整個(gè)淮陽山脈的弧形構(gòu)造)，該構(gòu)造是李四光首先提出的?；茨厦禾镂髂稀线吘壍貛д腔搓柣?nèi)弧的一部分，后來由謝家榮命名為“淮南弧”。而文中所說的“倒置褶曲構(gòu)造”也是向斜構(gòu)造的一種，這又再一次明確了舜耕山及上窯地區(qū)的向斜地形。

就這樣，淮南煤田的地質(zhì)調(diào)查從對舜耕山點(diǎn)的調(diào)查擴(kuò)大到對舜耕山、上窯區(qū)域間面的調(diào)查，從認(rèn)識舜耕山巖層的倒置擴(kuò)展到明確舜耕山與上窯之間的向斜構(gòu)造。到此，淮南煤田東南主要的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造已然明了，為整個(gè)“大淮南盆地”輪廓的拼成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 “大淮南煤田”概念的提出

日本侵華以后，淮南煤礦完全被日本占領(lǐng)。日本先后糾集了“北支那開發(fā)株式會社”地質(zhì)調(diào)查所、“國防資源調(diào)查部”“滿鐵調(diào)查部”“滿洲國調(diào)查所”“中支那礦業(yè)調(diào)查機(jī)關(guān)”以及“日本軍需省”地質(zhì)調(diào)查所和“上海自然科學(xué)研究所”等部門的地質(zhì)科技力量，專門為掠奪中國煤炭和其它礦產(chǎn)資源服務(wù)[20]。

1938年，滿鐵調(diào)查班對淮南煤田開展了詳細(xì)調(diào)查。1939年，日本興亞院將淮南煤田列入其華中礦業(yè)資源開發(fā)計(jì)劃，并委托“中支那礦業(yè)資源調(diào)查班”自1939年2月下旬起對淮南煤田進(jìn)行了約1個(gè)月的調(diào)查。1939年夏，德田貞一和山本謙吉編寫成《安徽省懷遠(yuǎn)縣舜耕山淮南煤炭調(diào)查報(bào)告》。報(bào)告中稱，此次調(diào)查雖因“時(shí)局關(guān)系，資材不足，工作進(jìn)行，時(shí)繼時(shí)輟，因之不明之處頗多。但還是有突破性的研究”[21]，除了在對相關(guān)地層系統(tǒng)進(jìn)行研究后，報(bào)告中提出了“大淮南煤田”的整體構(gòu)造設(shè)想。

在這次調(diào)查中，日本人首次在淮南地區(qū)運(yùn)用了人工地震波等新型探測設(shè)備，通過波痕(Ripple Mark)特征驗(yàn)證了舜耕山一帶地層及煤層全部為逆轉(zhuǎn)層*逆轉(zhuǎn)層，即地層序列出現(xiàn)倒置。的事實(shí)，同時(shí)證明連接舜耕山的上窯為一大向斜煤田的定論無異議。盡管報(bào)告中對舜耕山及到上窯之間的地層提出了A、B、C三種想象(圖8)，但從總體構(gòu)造看出，還都是向斜構(gòu)造。

圖8 上窯舜耕山地區(qū)想象構(gòu)造圖[21]

日本地質(zhì)調(diào)查的另一個(gè)重點(diǎn)是進(jìn)一步框定了淮南煤田的區(qū)域范圍，并提出要通過更加精準(zhǔn)的調(diào)查加以確認(rèn)：“煤田上覆黃土層及第四紀(jì)層形成廣大平原，各處之丘陵可見上跡石灰?guī)r之露頭，亟待廣加調(diào)查其范圍，包括舜耕山以西，連亙數(shù)十公里之丘陵北方之上窯新城口及其西北方孤立之平阿山一帶，以決定‘大淮南煤田’之大體區(qū)域。”[21]這里的平阿山又稱明龍山，而其中所謂的“大淮南煤田”則是由舜耕山、上窯、新城口、平阿山等地區(qū)圈成的，這在范圍上已大體接近謝家榮后來提出的“大淮南盆地”，只不過缺少了西南的八公山煤田一塊。*圖片來源：《南京開封地質(zhì)圖的說明書》附圖，李捷，1929年，見[18]。

值得指出的是，日本人的這些工作完全是在此前中國專家工作的基礎(chǔ)上完成的。例如，報(bào)告中所用的《淮南炭田位置及附近地質(zhì)圖》(圖9)上就明確指出，此圖引用的是李捷1929年所編的《南京開封地質(zhì)圖的說明書》中的附圖。圖中用不同顏色圖例所標(biāo)注的淮南煤田的巖層年代，說明日本專家對整個(gè)淮南煤田的構(gòu)造已經(jīng)有了比較全面和準(zhǔn)確的認(rèn)識。圖中在舜耕山及上窯地區(qū)間手寫標(biāo)注有“向斜”二字(圖10)，這應(yīng)該是日本專家經(jīng)過探測驗(yàn)證而得出的結(jié)論。而鑒于當(dāng)時(shí)已開采煤層的主要部分“向上至三疊紀(jì)，下面奧陶紀(jì)煤層全部尚未加以探礦，將來或可發(fā)現(xiàn)可資開采之煤層”[21]，日本人還決定在圖上標(biāo)注的A、B、C、D四點(diǎn)進(jìn)行“予定試鉆”。其中，A點(diǎn)的鉆探是為了探明其所在東礦前方的石灰?guī)r向東延長部分有無斷層，B點(diǎn)是為了認(rèn)清所在的洞山以西夾煤層是否為斷層所

圖9 淮南炭田位置及附近地質(zhì)圖①

掩，C點(diǎn)是為了了解所在區(qū)域是否存在尚未進(jìn)行調(diào)查的地質(zhì)，D點(diǎn)則是為了理清所在的北方上窯煤層及向斜層的關(guān)系。

圖10 淮南炭田位置及附近地質(zhì)圖(局部放大)[21]

由日本在淮南地區(qū)的地質(zhì)調(diào)查活動(dòng)可見，日本非常重視在淮南煤田的地質(zhì)調(diào)查和研究，而他們的地質(zhì)工作則進(jìn)一步用新的勘測技術(shù)印證了淮南地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況，這也為我國戰(zhàn)后開展淮南地區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查工作以及深入了解淮南煤田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)打下了基礎(chǔ)。

4 “大淮南盆地”概念的最終確立

抗日戰(zhàn)爭結(jié)束以后，華東地區(qū)的燃料需求不斷擴(kuò)大，淮南煤田產(chǎn)量嚴(yán)重不足。而淮南主要礦區(qū)舜耕山礦井深度與日俱增，180公尺巷道以上的煤層大都采盡，最深巷道已達(dá)330公尺。雖然日本人在井底鉆探證明了煤層可開采延深到600公尺([22]，421頁)，但開采過深會造成相應(yīng)工程成本的增加，并且地面設(shè)備尚不能配合井下深采工程，所以在淮南礦路公司購買的大批器材尚未到達(dá)之前，急需勘測開辟新煤田，如能在淮南地區(qū)發(fā)現(xiàn)一傾斜平緩的較淺煤田，則對淮南煤礦業(yè)發(fā)展有極大助益。

1946年4月，謝家榮受新淮南礦路公司的邀請，到上海討論淮南煤田進(jìn)一步發(fā)展問題。謝家榮1916年開始在農(nóng)商部地質(zhì)調(diào)查所任職，1946至1949年期間擔(dān)任資源委員會礦產(chǎn)測勘處處長。從上海返回南京后，他認(rèn)真研究了李捷的《中國地質(zhì)圖南京開封幅》和日本地質(zhì)專家遺留的有關(guān)淮南煤田的地質(zhì)報(bào)告。謝家榮受李捷關(guān)于“舜耕山之西為八公山，其脈向與舜耕山成弧形構(gòu)造，而山前又有奧陶紀(jì)石灰?guī)r向東北之平原傾斜”([23]，144頁)描述的啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)八公山位置在奧陶紀(jì)灰?guī)r之下不遠(yuǎn)處，那么自山王集到蔡家崗一帶的平原下就存在有煤層的希望。謝家榮不敢肯定自己的想法，又細(xì)細(xì)查閱了日本專家的勘查圖報(bào)，真正開始意識到八公山富含煤的可能性([22]，421頁)。

為了證實(shí)這一猜想，1946年6月18日謝家榮帶領(lǐng)助手燕樹檀(地質(zhì)專業(yè))、顏軫(測量專業(yè))前往淮南煤田西南邊鳳臺所屬的王集、新莊子、蔡家崗一帶(即廣義的八公山東北坡)，淮南礦路公司則派出地質(zhì)工程師柴登榜配合開展地質(zhì)調(diào)查工作。4人開車從舜耕山北麓出發(fā)，沿途所見出露的巖層基本都為陡傾直立或倒轉(zhuǎn)的寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)石灰?guī)r，直到八公山一帶開始，山脈走向由東西向轉(zhuǎn)為西北向，山勢傾角變緩，但卻沒有見到較新的地層出露。4人在八公山北坡前的朱家大洼休憩，隨手在溪水中撿起一塊巖片，仔細(xì)辨認(rèn)后發(fā)現(xiàn)此巖片竟然是蜓科化石*蜓是主要含煤的石炭紀(jì)、二疊紀(jì)地層的重要化石之一。。謝家榮以此為線索，發(fā)現(xiàn)了含紡錘蟲化石的石炭二疊紀(jì)石灰?guī)r一條，走向從西北至東南，傾角20左右，此石灰?guī)r沿著走向延展，可達(dá)5公里以上，且?guī)r層分布整齊，并無斷裂。謝家榮根據(jù)這個(gè)有利的信息進(jìn)行推測：“在此灰?guī)r的東北平原之下，除非有斷層或褶皺等等之意外構(gòu)造，煤層之存在，極有可能?！?[22]，320頁)因?yàn)榘斯奖粵_積層覆蓋，地表露頭不顯，八公山煤田始終沒有被其他地質(zhì)學(xué)家們所注意到，不僅如此，謝家榮等人還推測由于八公山的地層傾角平緩，層序正常(不像舜耕山本部煤田傾角倒轉(zhuǎn)有60—70)，所以將來施工難度“遠(yuǎn)較舜耕山為易”[24]。

這種純粹憑地理學(xué)認(rèn)識進(jìn)行的科學(xué)推斷還需要實(shí)踐來檢驗(yàn)。1946年9月30 日，謝家榮先是在八公山東北方向附近，圈定了第一個(gè)鉆孔位置，并由資源勘測處鉆井隊(duì)打下第一口鉆井。10月6日，在距離地表19米的沖積層下，首先鉆到厚度為3.6米的煤層。10月底，又鉆到一層煤，初步鉆探后，共探明厚、薄兩煤層共24層，煤層累計(jì)總厚38.9米，煤炭儲量達(dá)4億噸，謝家榮發(fā)現(xiàn)的八公山煤田經(jīng)鉆探證明實(shí)為大型隱伏煤田*又稱掩蓋煤田。指含煤巖系大部或全部被掩覆的煤田。尋找和勘查這類煤田，特別要注意運(yùn)用地質(zhì)理論，對區(qū)域地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行仔細(xì)分析研究，以物探為主要手段，并以鉆探驗(yàn)證物探成果。。這個(gè)新煤田的發(fā)現(xiàn)對于缺煤、少煤的南方可是件大事，尤其“對長江下游用煤之供給，補(bǔ)益甚大”[25]。社會各界紛紛給予了謝家榮高度的評價(jià)：“慧眼燭照，使寶藏得以啟發(fā)，豐功偉識，永垂千秋?！盵1]

八公山新煤田的成功發(fā)現(xiàn)，不僅證實(shí)了謝家榮對淮南煤田西南邊地質(zhì)構(gòu)造的猜想，更使得他對整個(gè)淮南煤田的地質(zhì)構(gòu)造有了更加清晰的認(rèn)識。1947年5月31日，中國地質(zhì)學(xué)會在南京舉行了一次特別會議，謝家榮在會上作了題為《大淮南盆地之礦產(chǎn)資源》的報(bào)告。此報(bào)告內(nèi)容于1947年12月作為“礦產(chǎn)測勘處臨時(shí)報(bào)告第54號”發(fā)表于《地質(zhì)論評》第12卷第5期上，題目改為《淮南新煤田及大淮南盆地地質(zhì)礦產(chǎn)》。在此文中，他對淮南煤田的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、煤田邊緣地帶、盆地內(nèi)的地質(zhì)情況等作了詳細(xì)分析，并首次提出了“大淮南盆地”的概念。按照他的界定，該盆地是指“懷遠(yuǎn)、鳳臺、壽縣境內(nèi)，南為舜耕山、八公山，北為明龍山，東為上窯武店山地所包限之淮河平原”([22]，327頁)。他強(qiáng)調(diào)，盡管而此盆地“四周邊緣，實(shí)不連續(xù)。但即此斷續(xù)之山形，已足劃示此盆地之形狀及其界線矣”([22]，327頁)。換句話說，大淮南盆地的邊緣地帶構(gòu)造實(shí)際是由西南—南的淮南弧、正東的上窯褶裂區(qū)、正北的明龍山背斜區(qū)圈成。

具體來說，首先，西南—南的淮南弧東翼為舜耕山倒轉(zhuǎn)單斜層，走向約近東—西，其西翼為八公山順向單斜層，走向西北—東南。其次，正北的明龍山是呈西北—東南向的不對稱背斜層，東北翼傾角極平，僅15左右，而西南翼則非常陡峻，大致在70以上，雖未倒轉(zhuǎn)，但其明顯曾受到自東北向西南的橫壓力，謝家榮預(yù)測：“在本區(qū)內(nèi)可能含煤之處，當(dāng)為背斜層西南翼之平原地帶，將來可施鉆探以證明之”([26]，428頁)。最后，正東的上窯西南部是緊密背斜及斷裂區(qū)，背斜軸向也是西北—東南，這與明龍山的背斜可遙相呼應(yīng)，謝家榮推測，雖然上窯的“東帶煤田業(yè)經(jīng)土法開采，因范圍狹小，產(chǎn)量不豐”([26]，429頁)，但其“西帶大部隱伏于窯河平原之下，可能有全部煤層之賦生，將來普施鉆探，或可發(fā)現(xiàn)廣大煤田”([26]，429頁)。

謝家榮所提出的“大淮南盆地”概念不僅確立了地質(zhì)學(xué)上的一個(gè)煤田地質(zhì)區(qū)域構(gòu)造單元概念，而且還進(jìn)一步推測，淮南“除上述各區(qū)之外，其他可能含煤之區(qū)尚多”([23]，145頁)，從而指出了淮南地區(qū)未來找礦的遠(yuǎn)景。例如謝家榮對明龍山西南方向平原地帶可能含煤的猜測，后來被中華人民共和國成立后所發(fā)現(xiàn)的淮南潘集煤田所證實(shí)。

謝家榮發(fā)現(xiàn)的淮南新煤田在中國開創(chuàng)了地質(zhì)調(diào)查、勘探承包的先例?！凹兇庖罁?jù)地質(zhì)學(xué)理之驚人發(fā)現(xiàn)，充分指出地質(zhì)學(xué)應(yīng)用之偉大，而此后科學(xué)探礦之不應(yīng)限于露頭及追蹤老窯者，可以淮南為例。”[24]在謝家榮《如何發(fā)現(xiàn)新煤田》的文章中，他借淮南新煤田發(fā)現(xiàn)的這一成功例子，認(rèn)識到過去追蹤老窯方法的缺點(diǎn)，明確了未來探礦還需要科學(xué)理論的指導(dǎo)。

追蹤老窯的方法，確是聰明有效，但從學(xué)術(shù)觀點(diǎn)講，這并不是唯一的好辦法。因?yàn)楹侠淼目茖W(xué)的探礦，必須依據(jù)地質(zhì)，再施鉆探，然后才能確切指示煤層的分布厚薄，否則僅僅追蹤老窯，不過是抬人唾余罷了，豈能發(fā)天之秘，窮地之利呢？[27]

謝家榮自己也認(rèn)為：“民國以來，憑著地質(zhì)知識所發(fā)現(xiàn)的新煤田，已有不少例子。但是結(jié)果最好、價(jià)值最大，并且始終由地質(zhì)學(xué)家主持其事，而達(dá)到合理化、科學(xué)化的境界的，要算最近發(fā)現(xiàn)的淮南新煤田了?！?[26]，454頁)

5 結(jié)語

淮南新煤田是地質(zhì)學(xué)家們在地質(zhì)調(diào)查結(jié)論的基礎(chǔ)上，依據(jù)古地理學(xué)、地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)上的許多理論推測而來的，是純粹憑著地質(zhì)學(xué)理再加實(shí)施鉆探所得的結(jié)果，而“大淮南盆地”概念則是在八公山新煤田測勘后演繹推測而確立的。整個(gè)“大淮南盆地”構(gòu)造認(rèn)識的形成就像是七巧板的拼圖過程，與每塊區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查工作都密不可分。正是由于調(diào)查工作的由淺入深、由點(diǎn)到面，最后才從宏觀上把握整個(gè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，七巧板的拼圖才能一塊塊被拼湊起來，最后形成“大淮南盆地”的概念。

近代淮南煤田地質(zhì)調(diào)查工作的開展，是用地質(zhì)學(xué)理論對淮南區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境的綜合性研究，這不僅逐步探明了淮南煤田的范圍和儲量，也為礦區(qū)開發(fā)、井田劃分、礦井開拓提供了重要的科學(xué)依據(jù)。而“大淮南盆地”概念提出的過程，更充分反映了地質(zhì)認(rèn)識積累的重要性，正因?yàn)橛星叭说刭|(zhì)調(diào)查資料的不斷豐富和完善，才有后來“大淮南盆地”概念的提出，淮南煤田就是根據(jù)地質(zhì)學(xué)理論和鉆探而獲得的最好的例子，是系統(tǒng)地、科學(xué)地、合理地開展地質(zhì)調(diào)查的有力實(shí)證。用謝家榮的話說：“只要我們能根據(jù)地質(zhì)學(xué)理，作有計(jì)劃的鉆探，這天然寶庫的密鑰，終必為我人所獲得。”[27]

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22 謝家榮. 淮南新煤田及大淮南盆地地質(zhì)礦產(chǎn)[A]. 謝家榮文集第三卷[C]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2007.

23 淮南市八公山志編纂委員會編. 八公山志[M]. 合肥: 黃山書社, 2007.

24 資源委員會礦產(chǎn)測勘處35年度報(bào)[R]. 淮南礦路公司全宗[R]. 1947年. 淮南: 淮南市檔案館, J100-001-0116-001.

25 地質(zhì)界消息[J]. 地質(zhì)論評, 1946, (Z2).

26 謝家榮. 謝家榮文集第三卷[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2007.

27 謝家榮. 如何發(fā)現(xiàn)新煤田[J]. 礦測近訊, 1947, (71): 1—2.

The Geological Survey of Huainan Coal Fieldand the Propose of “Grand Huainan Basin”

YE Xuejie， SHI Yunli

(Dept.oftheHistoryofScienceandScienceArchaeology，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China)

Huainan coal field is the earliest coal resources under exploration in Anhui province. Based on the concept of “Grand Huainan Basin” as the core， making geological investigation for Huainan coal field as the axis， further on the basis of geology survey process for Huainan coal field from dot to line and then to face， the study could be divided into four aspects: the discovery of the rock inversion phenomenon in Shungeng Mountain， the revilement for the syncline structure in mining area between Shungeng Mountain and Shangyao Mountain， the generation of the concept of “Grand Huainan Coal Field” and lastly the “Grand Huainan Basin” was eventually established. From the above study， we can not only clarify the whole process for the geological structure understanding about the Huainan coal field， but also can realize the importance and the accumulation for the coal field geology survey．

Huainan Coal Field， Geological Survey， Grand Huainan Basin

2017- 02- 13；

2017- 05- 11

葉雪潔，1989年生，安徽桐城人，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系博士研究生，研究方向?yàn)橹袊V業(yè)史；石云里，1964年生，安徽宿松人，科學(xué)史博士，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系教授，研究方向?yàn)樘煳膶W(xué)史、明清時(shí)期西方科學(xué)在中國的傳播、神秘知識與中國傳統(tǒng)文化、明清思想史等，Email: yxjbao@mail.ustc.edu.cn。

N092∶P62-092

A

1673- 1441(2017)02- 0159- 14