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        含煤巖系和煤田地質(zhì)

        2013-12-10 03:40:34李殿武
        關(guān)鍵詞:石炭含煤煤系

        李殿武

        【摘 要】煤系,是指在一定地質(zhì)時期連續(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

        煤系常按形成時代來命名,卯華北的白灰二疊紀(jì)煤系、臺灣的古近紀(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?。因此,同—地質(zhì)時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)。總含煤系數(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。隨著地殼升降有時被海水淹沒成為淺海,時海水退出成為陸地、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、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,煤巖層不易對比。

        ④煤系中煤層層數(shù)較多、厚度較大,多為中厚煤層,有時為厚煤層。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)成煤時代、煤系特點(diǎn)和煤田分布,將我國煤田分布劃分為6個大區(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),儲量約占全國煤炭總儲量的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、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)第二個重要成煤時期。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]

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