含煤岩系和煤田地质

李殿武

【摘 要】煤系，是指在一定地质时期连续沉积形成的一套含有煤层并具有成因联系的沉积岩系。通常又称为含煤岩系、含煤建造、含煤地层等。

【关键词】煤岩；煤；地质

0.前言

煤系常按形成时代来命名，卯华北的白灰二叠纪煤系、台湾的古近纪煤系等；也可用煤系发育良好、研究较早的地区命名，如华南的晚二叠世煤系在江苏龙潭、江西乐平等地研究较早，被称为龙潭煤系或乐平煤系。因此，同—地质时代形成的煤系在不同地区常有不同的地区性名称。

1.含煤系及其类型

煤系最大的特点是含有煤层，不同地区煤系中的煤层层数、厚度各不相同。煤系含煤情况用含煤系数表示，可分为总含煤系数和可采含煤系数。总含煤系数，是指煤系中所有煤层厚度之和与煤系总厚度的百分比；可采含煤系数是指煤系中各可采煤层厚度之和与煤系总 厚度的百分比。

煤矿开采的煤层赋存于煤系之中，因此研究、了解煤系是煤矿建设和生产的基础。查明煤层层数、厚度、层间距离、倾角等是合理选择开拓方案和采煤方法的重要依据。煤层顶、底板岩性、厚度和力学性质是合理选择巷道支护和顶、底板管理的依据。了解煤系岩石的岩 性、强度和含水性等，对确定巷道层位和施工方法有重要意义。熟悉煤系的岩层组合特征，特别是掌握标志层特征，是掘进工程中的层位确定、煤层对比以及判断断层性质和断距、寻找断失煤层的基础。因此，对煤系了解越清楚，煤矿建设和生产工作进行得越顺利。

煤系的类型。

在不同的古地理环境中形成的煤系具有不同的特征。根据煤系形成时古地理环境的不同可将煤系分为近海型煤系和内陆型煤系两种类型。

1.1近海型煤系

煤系形成于近海地区，沉积区一般为滨海平原、滨海三角洲平原、渴湖、海湾和浅海等。这些地区范围广阔、地形较为平坦、距离剥蚀区远，受海水进退影响大。随着地壳升降有时被海水淹没成为浅海，时海水退出成为陆地、发育大片沼泽。煤系中既有海相沉积岩层又 有陆相沉积岩层。因此，这种煤系又称海陆交互相煤系。

近海型煤系的主要特点如下：

①煤系由陆相、过渡相和海相岩层组成，岩层中常含有动、植物化石。

②煤系中碎屑岩沉积物的分选性和磨圆度较好，粒度通常较细，成分比较简单。

③煤系分布面积较广、厚度较小，岩性、岩相比较稳定，标志层较多，煤岩层容易对比。

④煤系中煤层层数较少、厚度较小，多为薄煤层或中厚煤层。煤层较稳定，厚度变化不大，煤层结构较简单，所含夹石层数不多。煤中含硫量较高。

⑤煤系旋回结构很明显，岩性自下而上由粗变细，岩相则由陆相到海相。

我国晚古生代煤系一般均为近海型煤系，如华北石炭二叠纪煤系和华南晚二叠世煤系等均为近海型煤系。

1.2内陆型煤系

这种煤系形成于大陆地区，其沉积区一般为内陆盆地、内陆山间盆地等。这些地区面积较小，周围地形起伏较大，距侵蚀区较近。煤系全部由陆相沉积物组成，所以内陆型煤系又称为陆相煤系。

内陆型煤系的特点如下：

①煤系由陆相岩层组成，岩层中常含有植物化石。

②煤系中碎盾岩沉积物的分选性和磨圆度较差，粒度通常较粗，成分比较复杂。

③煤系分布面积较小、厚度较大，岩性、岩相变化较大，煤岩层不易对比。

④煤系中煤层层数较多、厚度较大，多为中厚煤层，有时为厚煤层。煤层不稳定、厚度变化较大，分叉、尖灭现象相当普遍。煤层结构较复杂，夹石层数较多。煤中含硫量较低。

⑤煤系旋回结构不很明显。

我国中生代煤系一般为内陆型煤系，如华北大同、北京和东北北票等地的早中侏罗世煤系等均属于内陆型煤系。

2.煤田和聚煤区

2.1煤田的概念

煤田，是指在同一地质历史发展过程中形成的分布较连续的广大含煤区域。煤田的面积可由数十平方千米至数千平方千米，储量可由数千万吨至数百亿吨。煤田内由于后期构造而分割的一些单独部分或独立存在的面积和储量均很小的煤盆地，称为煤产地。煤产地的面积仅数平方千米至数十平方千米，储量仅十万吨至数亿吨。

为了开采方便，煤田或煤产地一般划分为若干矿区开发，一个矿区再划分为若干井田开采。小型煤产地也可作为一个井田开采。

煤田常以地区名称或煤系名称命名。大多数煤田只含一个聚煤期煤系，这种煤田称为单纪煤田，如山西的沁水煤田（石炭二叠纪煤系）。少数煤田则含有两个聚煤期煤系，这种煤田称为双纪煤田。如山西的大同煤田既有石炭二叠纪煤系又有侏罗纪煤系。

2.2中国煤田简介

中国幅员辽阔，受古大地构造控制，气候和植物分带现象十分明显，这就造成了不同地区成煤条件的差异性，从而出现成煤的分区现象。根据成煤时代、煤系特点和煤田分布，将我国煤田分布划分为6个大区，即华北石炭二叠纪聚煤区，华南二叠纪聚煤区，西北侏罗纪聚煤区，东北侏罗白垩纪聚煤区，西藏滇西中生代和古近纪、新近纪聚煤区，台湾新近纪聚煤区。

华北石炭二叠纪聚煤区。

是我国最大的聚煤区，储量约占全国煤炭总储量的1/2且勘查、开发程度高。其北界为阴山、燕山和长白山东段，南界为秦岭、伏牛山、大别山和张八岭，西界为贺兰山、六盘山，东临黄海、渤海。包括北京、天津、山西、河北、山东、河南全部、内蒙古大部及辽宁和吉林的南部、甘肃和宁夏的东部、陕西和安徽的北部及江苏的西北部等。

华北聚煤区主要是石炭二叠纪煤系，其次为晚三叠世和早、中侏罗世煤系，古近纪和新近纪煤系仅有零星分布。

①石炭二叠纪煤系——华北广大地区从中奥陶世末开始隆起，经历了长期风化剥蚀。至中石炭世初期该区再度沉降、接受新的沉积，沉积了本区最重要的石炭二叠纪煤系，即上石炭统本溪组、太原组、下二叠统山西组和下石盒子组。由于地壳运动、古地理环境等方面的差异，使全区各地的同一含煤地层在厚度、岩性、含煤性等方面发生有规律的变化。在北部（包括内蒙古西南部、山西北部、河北北部、辽宁南部等地）含煤地层主要为上石炭统本溪组、太原组和下二叠统山西组；在中部（包括山西东南部、河北南部、河南北部、山东西南部等地）含煤地层除上述各地层外，下二叠统的下石盒子组也常含薄煤层或煤线；在南部（包括江苏徐州地区、安徽北部、河南中部等地）含煤地层则主要为下二叠统下石盒子组，甚至上二叠统上石盒子组也含有煤层。

华北石炭二叠纪煤系主要含煤层位，在时间上和空间上有明显的迁移现象，即在北部（带）主要煤层位于煤系下部的太原组；在中部（带）主要煤层位于煤系中部的山西组，在南部（带）主要煤层位于煤系上部的下石盒子组。

该区石炭二叠纪煤系以太行山东麓的焦作煤田和沁水煤田的无烟煤和高变质烟煤带为中心，向四周煤的变质程度逐渐降低。东至冀东、鲁西，南至淮南、平顶山，北至晋北、内蒙，均出现低变质烟煤或中、低变质烟煤；晋西到贺兰山则为中高变质烟煤。

②中生代煤系——华北聚煤区的中生代煤系均属内陆型煤系。聚煤时期包括晚三叠世和早、中侏罗世，聚煤作用仅发生在燕山运动形成的一些内陆盆地中。晚三叠世煤系主要分布于鄂尔多斯盆地，称为延长群，其中部分地区煤系顶部含可采薄煤层。此外，在豫西、辽宁凌源等地也有分布，但一般无可采煤层。早、中侏罗世为本区第二个重要成煤时期。煤系主要分布于鄂尔多斯盆地和北部的阴山、燕山一带，如鄂尔多斯盆地的延安组、内蒙古石拐子煤田的五当沟组、山西大同一宁武煤田的大同组和北京京西煤田的窑坡组等，含煤性好，可采煤层多且厚度大。此外，在豫西、山东淄博、辽宁田师傅等地也有零星分布。中生代煤大多为低变质的长焰煤和气煤，只有少数地区如山东坊子、北京京西和宁夏汝箕沟等地属于无烟煤。

③古近纪和新近纪煤系——仅在本区有零星分布，如山东临朐、昌乐、黄县一带和河北的燕辽地区、山西繁峙等地。一般均为褐煤，少量为长焰煤。 [科]