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第五节 中国煤田地质
字号:[    ] 发布时间:2008-10-18

 

一、含煤地层与煤层
  我国地史上的聚煤期有14个,其中早石炭世、晚石炭世-早二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早-中侏罗世、早白垩世和第三纪为主要聚煤期。在这7个主要聚煤期中,以晚石炭世-早二叠世、晚二叠世、早-中侏罗世和早白垩世4个聚煤期更为重要,相应煤系地层中赋存的煤炭资源占我国煤炭资源总量的98%以上,煤层气资源占我国煤层气资源总量的99.5%以上。

  1、主要聚煤期含煤地层
  (1)主要含煤地层分布
  晚石炭世至早二叠世  晚石炭世至早二叠世的聚煤作用在我国北方形成海陆交互相石炭-二叠系含煤地层,主要赋存在华北赋煤区,含煤面积80万km2,构成了我国最主要的煤层气聚气区,即华北聚气区。该区大地构造单元为华北地区的主体部分,地理分布范围西起贺兰山-六盘山,东临勃海和黄海,北起阴山-燕山,南到秦岭-大别山,包括了北京、天津、山东、河北、山西、河南、内蒙南部、辽宁南部、甘肃东部、宁夏东部、陕西大部、江苏北部和安徽北部的广大地区。在华北赋煤区内,还广泛发育了早-中侏罗世含煤盆地,并见零星上三叠统和第三系含煤地层分布。
  晚二叠世  晚二叠世聚煤作用在我国南方十分强烈,含煤地层广泛分布于秦岭-大别山以南、龙门山-大雪山-哀牢山以东的华南赋煤区内,构成了我国华南煤层气聚气区。该区大地构造单元属扬子地台和华南褶皱系,地理分布范围包括西南、中南、华东和华南的12个省区。华南赋煤区内除有以龙潭组为代表的上二叠统含煤地层外,还有上石炭统、上三叠统-下侏罗统、第三系等含煤地层分布。
  下-中侏罗统  下-中侏罗统含煤地层主要分布在西北赋煤区,在华北赋煤区的分布也较为广泛。西北赋煤区由塔里木地台、天山-兴蒙褶皱系西部天山段和秦祁昆仑褶皱带、祁连褶皱带、西秦岭褶皱带等大地构造单元组成,地理分布范围包括秦岭-昆仑山一线以北、贺兰山-六盘一线以西的新疆、青海、甘肃、宁夏等省区的全部或大部。早-中侏罗世的聚煤作用在西北赋煤区广泛而强烈,所形成的煤炭资源在该区占绝对优势地位,并构成了我国西北煤层气聚气区的主体。此外,该区局部地带尚有石炭-二叠系和上三叠统含煤地层赋存。
  下早白垩统  下早白垩统含煤地层主要分布在东北赋煤区,是我国东北煤层气聚集区煤层气赋存的主要地层。其大地构造单元为兴蒙褶皱系东段、华北地台东北缘及滨太平洋褶皱系,地理范围包括黑龙江、吉林、辽宁中部和北部以及内蒙东部。此外,本区内还有石炭-二叠系、第三系等含煤地层分布。
  滇藏赋煤区的聚煤期多,台湾赋煤区以第三纪聚煤作用为主,但两地区的煤层气资源意义不大,故含煤地层分布状况不再赘述。

  (2)主要聚煤期含煤地层划分
  华南赋煤区二叠系含煤地层 在杭州-鹰潭-赣州-韶关-北海一线以南的东南地层分区,二叠系含煤地层主要形成于早二叠世晚期,在闽西南、粤东、粤中称童子岩组,在浙西称礼贤组,在赣东一带称上绕组。在连云港-合肥-九江-株州-百色一线以南的江南地层分区,二叠系含煤地层主要为海陆交互相的龙潭组,其次是以碳酸盐为主的合山组。在龙门山-洱海-哀牢山一线以东、秦岭-大别山以南的扬子地层分区,上二叠统含煤地层以碳酸盐沉积为主的称吴家坪组,以海陆交互相为主的称龙潭组和汪家寨组,以玄武岩屑为主的陆相沉积称宣威组。上二叠统含煤地层存在明显的穿时现象,含煤层位由东向西抬高,在东南分区为下二叠统,在江南分区为下二叠统上部的茅口阶(龙潭组下部),在扬子分区为上二叠统龙潭阶和长兴阶(均为龙潭组)。
  华北赋煤区石炭-二叠系含煤地层 华北石炭-二叠系含煤地层属典型的地台沉积,按沉积特征可归纳为四种类型。在北纬41°以北的阴山、大青山、燕山、辽西的阴山-燕辽地层分区,石炭-二叠系属陆缘山间盆地沉积,在阴山、大青山称为拴马桩组,在辽西地区称为红螺岘组。在北纬35°~41°之间的华北地层分区,石炭-二叠系由老至新划分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,主要含煤地层为太原组和下二叠统山西组。在北纬35°以南(豫西及两淮)的南华北地层分区,含煤地层主要为下二叠统山西组、下石盒子组和上二叠统上石盒子组。在鄂尔多斯西缘的贺兰山地层分区,石炭-二叠系从下至上划分为红土洼组、羊虎沟组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,主要含煤地层为太原组和山西组,其次为羊虎沟组。在中国煤田地质总局第三次煤田预测工作中(1997年),石炭系和二叠系均采用二分方法,上石炭统与下二叠统之间的分界位于太原组内马平阶与龙呤阶之间。华北石炭-二叠系含煤地层存在东西分异、南北分带现象,含煤层位由北向南逐渐抬高。
  北方下-中侏罗统含煤地层 我国北方下-中侏罗统含煤地层分属新疆地层分区、北山-燕辽地层分区、柴达木-秦祁地层分区和鄂尔多斯地层分区。在新疆分区的北疆地区,下-中侏罗统含煤地层为水西沟群,自下而上划分为八道湾组、三工河组和西山窑组,八道湾组和西山窑组为主要含煤地层。在北山-燕辽分区的西段,下-中侏罗统自下而上分为艿艿沟组和青土井群,后者为主要含煤地层;在中段的大青山一带,含煤地层主要为五当沟组和召沟组;在东段地区,主要含煤地层为海房沟组和红旗组。在柴达木-秦祁地层分区,现有木里、阿干镇、窑街、靖远等主要矿区,中侏罗统木里组、阿干镇组和窑街组为主要含煤地层。鄂尔多斯分区包括陕、甘、宁、蒙诸省区的鄂尔多斯盆地和晋西、豫西等地区,主要含煤地层为中侏罗统延安组。
  下白垩统含煤地层  下白垩统含煤地层主要分布于东北赋煤区,地层分区主要包括二连-海拉尔分区、吉东分区和三江-穆棱河分区。二连-海拉尔分区位于内蒙东部锡林格勒、呼伦贝尔、哲里木等盟,包括百余个内陆断陷盆地,含煤地层为乐巴花群、霍林河群或扎赉诺尔群。松辽-吉东分区发育了阜新、铁法、康平、元宝山等含煤盆地,主要含煤地层为沙海组和阜新组,或沙河子组与营城组。三江-穆棱河分区位于黑龙江佳木斯隆起以东,含煤地层为鸡西群,鸡西群是东北最主要的含煤地层,自下而上依次划分为城子河组和穆棱组。

  2、主要聚煤期煤层
  我国各聚煤期均有可采煤层形成,从早石炭世到第三纪富煤面积缩小,煤层稳定性变差,煤层层数减少,单一煤层厚度增大。聚煤范围最广、煤层连续性最好的是华北赋煤区,其次为华南赋煤区,单层煤层厚度最大的是西北赋煤区和东北赋煤区。

  (1)华北赋煤区煤层发育特征
  华北赋煤区的主要聚煤期为石炭-二叠纪与早-中侏罗世,局部地段发育下石炭统、上三叠统和第三系可采煤层。
  上石炭统可采煤层分布于北纬35o以北的地区,下二叠统可采煤层遍及整个华北盆地,含煤系数4.8~15.6%,含煤5~10层,含煤性好(表1-1)。石炭-二叠系主要可采煤层厚度具有北厚南薄的总体展布趋势,南北分带明显。北纬38°以北存在一个厚煤带,厚度一般在15m以上,最厚可达30余m,该带进一步发生东西分异,呈现出厚薄相间的南北向条带。
  在北纬35-38o之间,煤层厚度10->15m,大于15m者呈席状、片状分布,小于5m者零星展布在肥城、晋城、邯郸等地区。在北纬35o以南的南华北地区,煤层厚度多在10m以下,且有向南变薄的趋势。华北赋煤区的上二叠统煤层仅局限于南华北地区,含煤系数0.9~3.3%,含煤15~25层,以中厚煤层为主,煤层北薄南厚,呈东西走向的条带状分布,煤层总厚度在安徽淮南和河南确山一带可达20m以上,且有向南增厚的趋势。
  华北赋煤区下-中侏罗统煤层主要赋存于鄂尔多斯盆地及大同、京西、大青山、蔚县、义马、坊子等小型山间湖盆内。鄂尔多斯盆地延安组共含煤10~15层,主要可采层5~7层,累计可采厚度15-20m,煤层集中分布于盆地的西部和东北部,煤层厚度具有由北向南、自西向东减薄的趋势,煤层层数多,分布面积广,横向较为稳定,累计厚度大,局部可达40余m。在延安、延川、延长一带出现无煤区。

  (2)华南赋煤区煤层发育特征
  在华南赋煤区西部,上二叠统煤层厚度呈现出中部厚、向四周变薄的总体展布趋势,周边煤层厚度一般小于5m,中部煤层的发育特征在黔北-川南隆起带、黔中斜坡带、黔西断陷区和滇东斜坡区有所不同。
  黔北-川南隆起带上分布着川南、南桐、华蓥山、桐梓和毕节等煤田或矿区,含煤3-53层,平均16层。煤层总厚0.45-28.12m,平均6.24m。可采煤层总厚1.90-23.25m,平均4.33m。局部可采煤层14层,大多为薄煤层,有1-2层为中厚煤层。
  黔中斜坡带分布有贵阳、织纳、威宁等煤田或矿区,含煤8-82层,平均26层,煤层总厚1.51-45.03m,平均16.35m;可采煤层总厚3.04-38.0m,平均9.98m;局部可采煤层16层,多为薄煤层。
  黔西断陷区主要为六盘水煤田,是华南西部的重要富煤地区,含煤13-90层,平均37层,煤层总厚7.02-69.75m,平均总厚28.88m,可采总厚4.68-45.79m,平均可采厚度15.27m,可采煤层14层,以中厚煤层为主,单层厚均在1.35m左右。
  滇东斜坡区包括宣威和恩洪两个矿区,煤层层数及厚度均向西减少,含煤4-80层,平均36层,煤层总厚3.54-50.53m,平均18.54m,可采总厚2.72-42.13m,平均可采总厚11.11m,局部可采煤层17层,多为薄煤层,有1-2层中厚煤层发育。
  在华南赋煤区东部,煤层发育于下石炭统测水组和上二叠统龙潭组。下石炭统测水组富煤带分布于湘中和粤北地区。湘中含煤3-7层,其中3号煤为主要可采煤层,2号和5号煤为局部可采煤层。3号煤层厚度0-19.71m,平均1.5m左右,以渣渡矿区发育较好,平均厚度可达3.55m左右,煤层结构简单至复杂。在金竹山矿区西北部及芦毛江矿区,下石炭统煤层以煤组出现,最多可达10个分层,煤层较稳定到不稳定,5号煤层厚度0-21.0m,平均1.3m左右,在金竹山一带发育较好,平均厚达2.28m,且结构简单,3号煤与5号的间距为0-10m。此外,在粤北地区含可采或局部可采煤层2层,2号煤层厚度0-6.0m,平均1m左右,3号煤层厚度0-42.5m,平均3.00m,结构极为复杂,煤层极不稳定,两煤层之间间距在18m左右。
  华南东部上二叠统龙潭组含煤沉积被古陆和水下隆起所分隔,各聚煤坳陷内含煤性差异较大,龙潭组普遍含有可采煤层,由南向北大致可分为三个聚煤带:
  南带位于赣南-粤北-湘南一带。赣南信丰、龙南含B24、B26、B28等不稳定可采煤层,单层厚度在1m左右;粤北韶关含煤10余层,其中11号煤层全区稳定可采,厚约2m;湘南郴州含煤10层,其中5号和6号煤层稳定可采,厚度小于2m。
  中带展布于湘中-赣东-皖东南-浙西北-苏南一带,是华南东部龙潭组的主要富煤地带。湘中涟邵含煤6层,其中2号煤全区稳定可采,厚约2m。赣中萍乡、乐平等地含A、B、C三个煤组,其中B组煤全区发育,C组煤在赣东上饶发育较好,A组煤在萍乡一带发育较好,厚约2m。在皖东南、浙西北的长兴-广德地区,发育A、B、C、D四个煤组,其中C2煤层全区稳定可采,厚度一般小于2m。在苏南一带上、中、下3个煤组,其中上煤组3号煤层较为稳定,厚度1-2m。
  北带位于鄂东南-皖南-赣北一带,龙潭组相对较差。鄂东南黄石地区含上、中、下3层煤,其中下煤层较为稳定,厚1m左右。皖南铜陵、贵池一带含煤7层,均为不稳定薄煤层,其中A、B、C三层煤局部厚度可达1m。赣北九江仅含不稳定的薄煤层。

  (3)西北赋煤区煤层发育特征
  西北赋煤区主要含煤地层为下-中侏罗统,分布于80余个不同规模的内陆坳陷盆地,例如准噶尔、吐哈、伊犁、塔里木、柴达木,民和、西宁、木里等盆地。
  准噶尔盆地展布着东部、北部及南缘三个聚煤带。其中:东部和北部聚煤带主要以八道湾组为主,煤层累厚分别为50.5m和40m,最大单层厚度分别为15m和10m;南缘聚煤带以西山窑组为主,煤层累厚达60余m,单层厚度一般为4 ~5m,富煤带展布方向与盆缘构造带展布方向一致。
  吐哈盆地受北东向古隆起的影响,下-中侏罗统含煤沉积被一分为二,西部为吐鲁番凹陷,东部为哈密凹陷。在吐鲁番凹陷中,煤层主要分布在吐鲁番-七克台和艾维尔沟地区,前者地区煤层最厚达120余m,向四周逐渐变薄。西端艾维尔沟地区含煤12~18层,可采厚度6.28~76.33m,平均可采总厚32.2m,以中厚煤层为主,含厚煤层2~3层,煤层结构较简单,平均层间距达25m。
  在西北赋煤区,本次进行煤层气资源评价的还有宝积山、窑街、木里、鱼卡、西宁等矿区或煤田,其下-中侏罗统煤层发育的基本特征如表1-2所示。

  (4)东北赋煤区煤层发育特征
  东北赋煤区以下白垩统煤层为主。大兴安岭以西的内蒙古地区分布着规模不等的聚煤盆地40余个,如伊敏、霍林河、胜利、扎赉诺尔、大雁等,煤层厚度巨大,平均可采煤层总厚达60余m,常有巨厚煤层发育,但侧向不甚稳定,结构复杂。大兴安岭以东的东北地区,各聚煤盆地煤层层数增多,煤层总厚明显减小,含煤6-20层,可采煤层总厚在20m左右。
  东北第三纪聚煤盆地规模相对较小,多沿深大断裂带呈串珠状展布,如沿密山-抚顺断裂带分布的虎林、平阳镇、敦化、桦甸、梅河、清源、抚顺、永乐等盆地,沿依兰-伊通断裂带分布的宝泉岭、依兰、五常、舒兰、伊通、沈北等盆地,含煤性较好,常有巨厚煤层赋存,在抚顺、沈北等盆地煤层最厚可达90余m。
  与本次煤层气资源评价有关的盆地的煤层发育基本特征如表1-3所示。

  (5)滇藏赋煤区煤层发育特征
  滇藏赋煤区聚煤作用具有时代多、分布广、煤层层数多、厚度薄和稳定性差的总体特点,早石炭世、晚二叠世和晚三叠世都有可采煤层形成,主要分布于唐古拉山山脉附近。下石炭统和上二叠统含煤煤层分布面积较大,含煤2-80余层,单层厚度在1m左右。上三叠统含煤6-68层,单层厚度一般小于1m。

二、区域构造及构造应力场
  区域构造通过对煤层形成、埋藏史、受热史、变形史和空间赋存状态的控制作用,影响到煤层气的生成、富集和开发条件。因此,正确认识煤田区域构造特征及其时空演化,是分析含煤盆地演化及煤层气资源赋存规律的基础。

  1、区域构造特征
  美国煤层气开发在黑勇士盆地和圣胡安盆地取得的成功,得益于这些含煤盆地具有稳定的区域地质构造背景。我国煤田区域构造特征与美国有很大不同,其中的一个重要区别在于,美国是一个单一大陆的一部分,而我国则是一个复合大陆。美国的含煤盆地主要分布于中部地台以及中部地台与东、西两侧褶皱带的过渡地带,太平洋东岸的科迪勒拉褶皱带上有含煤盆地零星分布。
  我国乃至亚洲大陆是由一些小型地台、中间地块和众多微地块及其间的褶皱带镶嵌起来的复合大陆。这一本质特征决定了我国绝大多数含煤盆地的构造稳定性较差,构造形态复杂多样,煤及其共生的煤层气资源赋存地质条件复杂,直接制约着煤层气的开发潜力。我国大陆主要由华北、扬子和塔里木3个地台组成,包括准噶尔、伊犁、阿拉善、松辽、佳木斯、柴达木、羌北-昌都、羌南-保山、拉萨-腾冲、兰坪-思茅、琼中等11个中间地块以及天山-兴蒙(海西)、秦祁昆(加里东、海西、印支)、华南(加里东)、滇藏(印支、喜玛拉雅)、台湾(燕山、喜玛拉雅)等褶皱带,含煤盆地主要位于这些地台、中间地块和褶皱带之上。
  我国含煤盆地的基底有地台、褶皱带和中间地块三种类型。中间地块位于褶皱带内,是褶皱带的组成部分,但其基底与地台相似,位于其上的含煤盆地与真正的褶皱带之上的含煤盆地构造特征不同,故另归一类。
  第一,地台型基底的含煤盆地包括华北地台区和扬子地台区诸多含煤盆地。以地台为基底的含煤盆地其特点是构造稳定,聚煤作用发育,煤炭资源赋存条件简单,储量丰富。它也是我国煤层气资源赋存最丰富的地区,是我国煤层气勘探开发的最主要地区。
  第二,褶皱带基底型含煤盆地主要包括华南加里东褶皱带上的晚古生代含煤盆地、祁连加里东褶皱带上的晚石炭世盆地,天山~兴蒙褶皱带地区的海西褶皱带上的含煤盆地。以印支期、燕山期和喜玛拉雅期褶皱带为基底的含煤盆地在我国很少。我国以褶皱带为基底的含煤盆地特点构造作用强烈,褶皱和断裂发育且复杂,构造煤发育,含气量变化大,煤层储层物性较差的特点,总体上不利于煤层气的商业性开发。
  第三,中间地块基底型含煤盆地,以中间地块为基底的含煤盆地在我国广泛分布,这些中间地块位于不同时期的褶皱带内或周边被褶皱带环绕。其构造条件变化较大,从简单构造到褶皱和断裂较发育,煤层气资源受煤的热演化史及煤级影响变化亦很大。
  第四,地台与褶皱带过渡区含煤盆地往往挤压和逆冲推覆构造发育,在含煤性较好地区,煤层气资源丰富。如华北地台与内蒙加里东褶皱带的过渡区域的大青山、下花园、多伦、赤峰、阜新、铁法等含煤盆地;华北地台南缘与秦岭印支褶皱带的过渡区域的渭北、豫西、两淮诸多矿区或煤盆地。同时,地台与褶皱带过渡区含煤盆地如果断裂过于发育,含煤性较差,或张性断裂发育,则不利于煤层气的富集和商业性开发。

  2、区域构造演化
  含煤盆地构造演化一般经历盆地基底形成、含煤地层沉积和含煤地层变形三个阶段,盆地现存构造状况及煤层气开发前景是三个阶段演化综合作用的结果。其中,含煤地层变形阶段的构造特征决定着煤层的沉降-埋藏史、受热-演化史及其赋存特征, 故对煤层气开发前景的影响更为直接和明显。
  (1)总体演化历程
  我国含煤盆地地质历史复杂,形成演化受到古亚洲、特提斯和太平洋三大地球动力学体系控制。北部的古亚洲体系主要由古蒙古洋及西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北等地台组成。中晚元古代-二叠纪期间,古亚洲体系内发生洋陆演化以及陆-陆碰撞,对南侧华北地台上的晚古生代聚煤特征起着控制作用。例如,在石炭纪期间,古蒙古洋向南俯冲,使华北地台北部抬升,形成华北晚古生代聚煤盆地北侧的陆源区,并使聚煤作用由北向南迁移。
  西南特提斯体系的演化分为古特提斯(D~T2)和新特提斯(T3~E2)两个阶段。 古特提斯洋沿龙木错-双湖-澜沧江、昌宁-孟连一线展布,其演化控制着华南地台上晚古生代的聚煤作用。秦岭海槽是古特提斯北侧的分支洋,对华北、华南含煤盆地的发生发展以及含煤地层的变形具有重要影响。秦岭海槽的全面闭合完成于三叠纪,在其闭合过程中使华北赋煤区南部在晚二叠世平顶山砂岩段沉积时出现新的陆源区。秦岭造山带在燕山期进一步发生陆内汇聚,使华北地台南缘的渭北、豫西、两淮等煤田发育由南向北的逆冲推覆构造,在扬子地台北缘煤田则发育由北向南的逆冲推覆构造。
  太平洋体系演化可分为印支-燕山期的古太平洋和喜玛拉雅期的新太平洋两个阶段。印支运动前,中国大陆东侧为被动大陆边缘,隔古太平洋与西太平洋古陆相对。古太平洋从三叠纪晚期开始明显消减,白垩纪初封闭,表现为燕山运动,形成锡霍特阿林-日本-琉球-台湾-巴拉望燕山期造山带和亚洲东缘的火山-深成岩带。中国东部大兴安岭-太行山-雪峰山一线以东全面卷入太平洋构造体系,使该区古生代以来的东西向构造上叠加了北东、北北东向构造。
  古、新太平洋体系的演化对我国中生代含煤盆地的形成演化具有重要影响。在侏罗纪期间:东部地区因挤压而形成北东向隆起带,在隆起的背景中派生出次级拉张应力,形成中小型拗陷和断陷盆地,如大兴安岭盆地群、辽西盆地群、京西盆地、大同盆地等; 中西部地区则发生大规模拗陷,形成了四川、鄂尔多斯、准噶尔等大型内陆拗陷型盆地。在白垩纪期间:随着东亚大陆边缘的解体,在东北原海西褶皱带基底上形成许多地堑或半地堑断陷盆地,如二连-海拉尔盆地群、阜新-营城盆地群等;在稳定地块上则发育有大中型坳陷及断陷盆地,如三江-穆棱河盆地、松辽盆地等。
  在新生代,我国处于三大地球动力学体系三向应力作用的动态平衡中,新特提斯洋于始新世关闭,印度板块与欧亚板块碰撞,形成由南向北的挤压应力,使贺兰山-龙门山以西的西北和滇藏赋煤区发生挤压变形,形成诸如准噶尔地块南缘煤田的逆冲推覆等构造,印度板块的推挤还以滑移线场的方式使华南赋煤区向东南滑移。晚第三纪,现代西太平洋沟-弧-盆体系形成,太平洋板块和菲律宾海板块向西或西北方向俯冲,中国东部成为活动大陆边缘,东北、华北和华南赋煤区东部处于伸展状态,以走滑和断陷作用为主。鄂尔多斯盆地、四川盆地是太平洋及特提斯体系的构造应力衰减、消失的过渡地带,中新生代以来的大地构造十分稳定。

  (2)各赋煤区构造演化
  东北赋煤区 东北赋煤区约以松辽盆地为界,东、西两部分分别卷入太平洋体系和古亚洲体系。西部自元古代至古生代末,构造作用主要表现为古亚洲洋的俯冲消减及西伯利亚板块与华北板块的不断增生以至碰撞,两大陆在石炭-二叠纪期间沿二连-贺根山一线对接,形成天山-兴蒙海西褶皱带的东段,该褶皱带往东被松辽地块和南北向的张广才岭褶皱带遮断。三叠纪以来,东北东部受太平洋体系的控制,侏罗纪末古太平洋的闭合在东北赋煤区的东北缘形成乌苏里晚燕山碰撞褶皱带。白垩纪以来,随着西太平洋古陆的裂解和现代太平洋沟-弧-盆体系的形成,中国东部处于裂陷伸展状态,在佳木斯地块和兴安岭海西褶皱带的基底上,分别形成了三江-穆棱河、二连-海拉尔等断陷盆地群。
  西北赋煤区 西北赋煤区以阿尔金断裂带为界,南、北两部分演化历程有所不同。北部是西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块(准噶尔地块和伊犁地块是其组成部分)、塔里木板块向外增生直至碰撞的历史,西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块在海西期碰撞形成斋桑-额尔齐斯海西褶皱带,哈萨克斯坦板块与塔里木板块在早石炭世初沿南天山缝合带对接而形成天山海西褶皱带。总体上来看,西北地区在早二叠世末已连成统一的大陆,二叠-三叠纪期间处于剥蚀状态,早-中侏罗世期间夷平的海西褶皱带与准噶尔地块及伊犁地块连成一个巨型内陆湖盆,形成一套河流-湖泊相含煤沉积。阿尔金断裂带以南的柴达木、祁连山和河西走廊地区在早古生代时由北祁连洋、中祁连隆起、柴北洋、柴达木地块等组成,加里东运动期褶皱成陆,河西走廊在石炭纪于褶皱带的基底上接受海侵而形成海陆交互相煤系,二叠纪整体抬升,聚煤作用结束。中祁连和柴达木地块北缘地区在晚三叠世至侏罗纪期间发生断陷,形成中祁连和柴达木地块北缘早-中侏罗世聚煤盆地。始新世以来,印度板块与欧亚板块发生碰撞,青藏高原、天山等强烈隆起,西北赋煤区遭受挤压变形,在准南、柴北、 祁连等地的含煤盆地内均发育由造山带指向盆地、基底隆起指向聚煤拗陷的逆冲推覆构造。
  华北赋煤区 它与华北地台的范围基本一致,华北地台是我国最古老的一个构造单元,时代最早的未变质盖层是中元古界长城系,并在中-晚元古代地台上发育了燕辽、豫陕、贺兰三个裂陷槽,地台北缘在早寒武世早期开始形成统一发展的华北地台。下古生界沉积于陆表海环境,缺失晚奥陶世到早石炭世的沉积。这是华北地台区别于我国其它地台的显著特征之一。华北地台自中石炭世再次开始沉降,海侵由东北部向地台内部推进,聚煤作用广泛发生,形成了统一的华北聚煤盆地。在中石炭世太原期,华北盆地与祁连盆地沟通,聚煤作用强烈,具有海侵-海退"转换期"成煤及区域上"翘板式"聚煤的特点。到晚二叠世晚期的石千峰期,华北地台全部转为干旱气候下的内陆河湖相环境。
  华北地台内部在早-中三叠世仍为一个统一的继承性巨型盆地,三叠系与二叠系连续沉积。晚三叠世的印支运动使秦岭褶皱带隆起,太行、吕梁隆起逐渐形成,华北地台的演化发生了质的转折。自此以后,大致分别以吕梁山和太行山为界,华北地台逐渐分化为三个部分。第一部分为吕梁山以西的地区,晚三叠世仍继承原来的构造格局,并进一步拗陷形成巨型的鄂尔多斯内陆盆地,形成早-中侏罗世煤系,沉积作用持续到晚白垩世。第二部分为吕梁山与太行山之间的山西地块,印支运动后以隆升为主,三叠系及其以前的地层遭受剥蚀, 随后发育小型早-中侏罗世内陆聚煤盆地。第三部分地区位于太行山以东,印支运动后抬升,三叠系遭受强烈剥蚀,晚白垩世后则卷入环太平洋构造域,以裂陷伸展为主,岩浆活动强烈,新生代期间断陷盆地十分发育,构造运动以断块差异升降为主,并形成伸展型滑覆构造。
  华南赋煤区 华南赋煤区晚古生代聚煤盆地的区域基底由扬子地台、华南褶皱带、印支-南海地台三个构造单元在加里东期拼合而成,基底的稳定性决定了聚煤作用的特点。扬子地台区较为稳定而聚煤作用相对较强,华南褶皱带基底不稳而聚煤作用相对较弱,印支-南海地台则为晚古生代聚煤盆地的物源区之一。华南在晚古生代为一向西南古特提斯洋方向倾斜的陆表海盆地,聚煤作用主要受古特提斯演化及华南板块上裂陷作用的控制,聚煤盆地东部和西部出现一对遥遥相望的古陆(华夏古陆和康滇古陆),盆地内部以鄂东南-湘西南-桂东北一线为中心,由硅质岩相向两侧对称逐渐过渡为浅海碳酸盐相、过渡相、陆相和物源区。
  中-晚三叠世期间,秦岭海槽及古特提斯洋封闭,统一的欧亚板块形成。松潘-甘孜褶皱带和右江褶皱带隆起,扬子地台西部及华南东南部成为前陆坳陷带,分别形成川滇、赣湘粤晚三叠纪聚煤盆地,川中、滇中晚三叠世煤炭储量丰富,有一定数量的煤层气资源赋存。印支运动以来,华南赋煤区处于变形阶段。华南褶皱带位于欧亚板块与西太平洋古陆碰撞的前锋,构造变形及岩浆活动十分强烈,扬子地台区变形则较微弱。
  滇藏赋煤区 滇藏赋煤区的主体为青藏高原,是特提斯体系演化的结果,由一系列中间地块以及缝合带形成块、带相间的大地构造格局。晚古生代煤分布在羌北-昌都地块上,晚三叠世煤分布在羌北-昌都、羌南及兰坪-思茅地块之上,早白垩世煤分布在拉萨地块上,第三纪煤主要分布在兰坪-思茅、保山和腾冲地块上。这种构造格局导致聚煤作用较弱,后期的强烈挤压变形使煤田构造变得复杂,煤层气保存的构造条件差。
  进一步而言:华北赋煤区聚煤盆地基底稳定,聚煤作用发育,具有煤层气生成的良好的物质基础,后期构造变形使煤层气赋存条件发生分异,西部地区变形较弱(如鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地等)使煤层气保存的构造条件总体上较好,某些地区遭受强烈挤压变形(如华北地台北缘)及断裂作用而不利于煤层气保存,某些地区则沉陷过深(如华北平原区)而给煤层气的开发造成困难;东北赋煤区主要煤田的形成时代较晚,后期处于伸展状态,构造变形较弱,煤层气开发的构造条件较为有利;西北赋煤区天山南北的含煤盆地中发育逆冲推覆构造,有利于煤层气富集,如准南阜康矿区的煤层气含量可达18m3/t;华南赋煤区有些煤田中广泛发育各类复杂的褶皱、逆冲推覆、重力滑动、滑(褶)推叠加、伸展、平移及走滑断裂等构造形式,煤系煤层破坏强烈,煤层稳定性差,构造煤广泛发育,给煤层气开发地质条件造成极为不利的影响;滇藏赋煤区聚煤作用较 弱,煤田构造复杂,煤层气保存的构造条件较差。

  (3)区域构造应力场   
  区域构造应力场特征是影响煤层气开发的重要因素。古构造应力场演化控制着储层内割理及围岩中节理的发育程度和分布规律,现代构造应力场特征影响到煤储层受力方向和煤层割理开合程度,与煤层渗透率、煤储层压裂增产效果密切相关。   
  我国三大地球动力学体系的发展演化决定着了古今构造应力场的总体特征。在古生代-早中生代,我国各大陆板块以南北向汇聚为主,华北和华南受到SN向挤压构造应力场的作用。三叠纪以来,各地块逐渐碰撞拼合,各赋煤区内以板内变形为主,构造应力场发生了规律性演化。我国最大主应力方向在印支期为近SN向,在燕山早期(侏罗纪)为NWW向,在燕山晚期(白垩纪)为NNE向,在喜玛拉雅早期(早第三纪)为NWW-NW向,在喜玛拉雅晚期(晚第三纪)为近SN向。   
  在印度板块的推挤及菲律宾-太平洋板块的俯冲作用下,我国现代构造应力场呈向滇藏地区收敛以及向西北、华北、东北和华南地区发散的辐射状,最大主应力轴(σ1)分别垂直于印度板块与欧亚板块的缝合线和日本-琉球-台湾-巴拉望俯冲带。东北与华北地区最大主应力方向为NEE向,山东、河南、西安一带为近SN向,华南地区为NW向,西部地区则以近SN向为主,最小主应力轴(σ3)与最大主应力轴基本垂直。另外,大量地震资料表明,我国大陆现代构造应力场的最大和最小主应力轴皆呈水平状态。   
  东北赋煤区现代构造应力场表现为NE-SW向挤压和NW-SE向拉张,NW-SE向的拉张应力较强,具有煤层气开发的有利构造应力场条件。西北赋煤区现代构造应力场以NNW 向的水平挤压为主。印度板块向北的推挤力在准噶尔地块南缘最强,西伯利亚板块向南的挤压力主要作用在准噶尔地块北侧。所以,准噶尔地块是南北两侧挤压应力消失的地带,所遭受的挤压应力较弱,构造稳定,可能具有煤层气开发的有利构造应力场条件。   
  华北赋煤区构造应力场总体呈NEE-SWW向挤压,垂直变形总体上以太行山东麓为界,西部上升,东部下降。太行山、贺兰山之间的鄂尔多斯盆地和沁水盆地所遭受的挤压应力较弱,可能具备有利于煤层气开发的构造应力场条件。据原地应力测量结果,华北赋煤区局部地点的最大主压应力方向和变化很大,与区域应力场的总体状况有所不同。因此,区域构造应力场只能用来定性分析评价区的应力状况,对煤层气井的生产预测有效的数据只能依靠试井获得。   
  华南赋煤区现代构造应力场受控于印度板块推挤引起的侧向压力及菲律宾、太平洋板块向西的俯冲力,最大主应力方向为NW-SE向。该区现今正向南东方向滑移,滑移速率以小于5mm/a,并伴有顺时针的旋转,中西部地区以1-4mm/a速度抬升,东南沿海地区及海南岛西部以1-3mm/a的速率沉降,台湾及海南东部则正在隆升。此外,由于印度板块约以5mm/a的速率向北推挤,使滇藏赋煤区遭受近南北向的强烈挤压,并处于整体隆升状态,煤层气开发的构造应力场条件不利。

 
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·第八节 用煤行业知识 [2008-10-18]
·第七节 煤炭加工知识 [2008-10-18]
·第六节 主要煤田介绍 [2008-10-18]
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