首页 . 理学 . 地质学/地质资源与地质工程 . 〔煤-煤层气地质〕 . 煤田构造

煤田构造

/coalfield structure/
条目作者曹代勇

曹代勇

最后更新 2023-08-24
浏览 162
最后更新 2023-08-24
浏览 162
0 意见反馈 条目引用

控制煤的聚积或赋存状态的地质构造。又称煤田地质构造。

英文名称
coalfield structure
又称
煤田地质构造
所属学科
地质学/地质资源与地质工程

煤田构造具有构造地质学科和煤田地质学科的双重属性。煤田构造可以理解为构造地质学在煤田地质学领域中的应用,即应用构造地质学的一部分,同时又是煤田地质学中构造运动和构造变形的研究内容。

由于美国、俄罗斯、澳大利亚等主要产煤国的煤田构造地质条件相对较简单,国际上煤田构造研究的系统成果不多。20世纪以来,具有代表性的进展主要表现在以下几方面:①成煤作用和煤盆地构造演化的大地构造控制。20世纪早、中叶,苏联地质学家开始研究含煤建造与地槽、地台演化的关系,《苏联境内煤聚积的演化》(1979)系统总结了苏联煤地质学研究中各学派的成果,提出了基于槽台学说的煤盆地构造成因分类。80年代早期,从板块构造角度对煤盆地的研究主要局限于大陆边缘煤盆地;到80年代中期,对沉积盆地形成和演化的研究逐渐深入,一些学者讨论了全球板块格局和板块运动对古气候、古地理及成煤植物分布的控制,从而将全球煤盆地的成因与板块构造体制联系起来。②成煤期构造和煤盆地构造演化。构造控制煤聚集的重要性日益被人们所认识,20世纪50年代以来,苏联、美国、澳大利亚等主要产煤国的学者在此方面发表了一系列研究成果。2005年,美国学者P.D.沃里克等提出了煤系统概念,把盆地构造作为对煤聚集、保存-埋藏的控制因素之一。③矿井构造与构造预测。地质构造对煤矿生产的影响也是国外煤地质学家关注的问题之一,德国学者于1976年提出的“构造力学解析法”,苏联学者采用小构造要素和煤质参数数理统计方法对矿井构造的预测,为煤田构造分析提供了一种新手段。

中国煤田地质条件的复杂性使得煤田构造研究一直是煤田地质学的主要组成部分,早在20世纪上半叶,伴随着中国煤炭地质工作的起步,李四光黄汲清谢家荣王竹泉等地质学家都不同程度地涉及煤田地质构造研究工作。1949年后,随着国家经济建设的迅速发展,中国煤田地质勘查队伍从无到有、由小到大,科学研究也得以全面开展;苏联所推崇的槽台学说在中国煤田地质研究中占据主导地位,引进和学习苏联的地质理论和研究方法,并应用于大规模的找煤勘查实践中。50年代后期,在对中国煤田地质特征全面研究的基础上,完成了第一部煤田地质专著《中国煤田地质学》。60年代后期至70年代,地质力学发展达到鼎盛时期,并在煤田地质工作中得到全面推广应用。地质力学强调以现场研究为基础、野外调查与室内分析相结合等原则,使煤田构造研究得以直接面向地质勘查和煤矿生产。70年代中、后期开展的第二次全国煤田预测以地质力学为指导,初步总结了中国煤田构造的基本特征。80年代以来,地质力学、地洼学说、多旋回理论、断块学说等中国地质学家创立的构造地质理论在煤田地质领域内广泛实践,板块构造学说也逐渐成为中国煤田构造理论的主流。中国煤田地质工作者运用活动论思想,研究各主要成煤期的古构造和成煤盆地演化,煤田滑脱构造研究的深入、构造控煤概念的产生与发展,逐步深化了对中国煤田地质构造特征的认识。21世纪,随着中国国民经济快速发展对煤炭需求的高速增长,煤炭资源地质勘查以前所未有的广度和速度展开。中国煤田地质研究进入了新的历史发展时期,煤田地质构造研究思路和研究方法体系基本形成,煤田构造研究进入稳定发展阶段。尤其是2007年以来开展的新一轮煤炭资源潜力评价,掀起了又一次煤田构造研究热潮。

煤田构造可以从不同角度进行分类,常用的有以下几种分类方法。根据空间尺度大小划分为:①煤田大地构造(或区域煤田构造);②狭义的煤田构造(煤田-井田尺度);③煤的显微构造。根据煤田构造发生的时期划分为:①聚煤期前构造(煤盆地基底构造);②同聚煤期构造(聚煤过程中的同沉积构造);③后期改造(煤系和煤层变形)。根据煤田构造形成的地球动力学背景划分为:①挤压应力控制的缩短构造,褶皱、逆(逆冲)断裂、推覆构造等;②拉张应力控制的伸展构造,正断层、堑垒组合、断陷盆地等;③剪切应力控制形成的走滑构造,平移断层、拉分盆地、旋钮构造等;④复合或叠加应力控制的反转构造;⑤重力或岩性差异控制的滑动构造。根据研究对象划分为:①服务于资源评价和勘查的(狭义)煤田构造研究的构造;②服务于资源开发的矿井构造研究的构造。

不同的煤田所具有的构造存在较大差别,呈现出不尽相同的构造特征,产生不同的构造控煤作用。

构造几何学分析是地质构造研究的基础,煤田构造研究的根本任务是查清地质构造的形态特征、构造要素的空间组合关系和展布规律,为构造预测和找煤提供基础。煤田地质构造主要依赖于勘查工程的揭露,合理选择和综合运用适宜的技术手段,是有效查明构造形态的必要条件。应充分利用钻探资料、高分辨率地震勘探资料,辅以地表构造观测,注重各种资料的对比和综合研究,深入研究煤田构造形态及构造展布规律。

煤田构造研究要既查清构造形态,还要阐明构造成因。只有在阐明构造成因的基础上,才能更好地认识构造要素的组合规律、形成和演化过程,建立合理的构造模式并进行构造预测,为资源勘查和开发服务。煤田构造成因的正确解释,注重有针对性地采用各种测试分析和模拟试验等先进技术手段,依据运动学、动力学、构造环境和发展演化等学科理论进行研究。

煤田构造是区域构造格架中的一个有机组成部分,地壳浅部的构造变形与深部物质运动和结构构造之间存在密切的内在联系,为了全面深入认识煤田构造的分布规律、成因机制和演化历史,必须加强区域构造背景研究。通过广泛收集和综合分析区域地质、地球物理、遥感资料,有重点地进行区域野外构造观察,研究区域构造格局、地球物理场及深部构造、区域构造演化,探讨区域地质背景对井田构造的控制。

煤田地质构造研究的最终目的,是查明构造格局和构造演化对煤系和煤层现今赋存状态的控制。在前三方面研究的基础上,建立合理的构造模式,包括构造形态、构造组合及展布规律、形成及演化过程;以此为依据,进行地质构造发育规律预测和分区定量评价,为资源评价勘查和开发服务。

煤田构造的研究方法大体可分为收集资料和处理资料、现场调研、测试分析和模拟试验三大类。野外观测和地质制图,始终是研究煤田构造的基本工作方法;广泛收集分析前人资料,是开展工作的前提条件;根据具体情况选择适当的技术手段(见表),则是提高研究水平的必要途径。


煤田构造研究的主要技术手段

技术手段

工作方法

主要用途

赤平极射投影方法

手工作图、专用软件计算并成图

地质构造要素的定量图解分析,包括线状和面状构造要素,节理、褶曲和断层要素的测量,几何学、运动学和动力学分析

遥感资料处理与

构造解译

航卫片目视解译、

遥感数字图像处理

岩层产状、断裂、褶皱、岩体、隐伏构造、活动构造,以及其他线性构造和环形构造的解译,研究区域构造格局

地球物理技术

地震法、电法、

重力法、磁法

查明隐伏构造形态和规模等几何学特征、研究深部(煤系基底)构造和区域构造特征

构造应力场分析

共轭剪节理和断裂

分析、褶曲要素

分析、雁列脉分析

确定古构造应力场的主应力轴方位、应力强度,古构造应力场期次

有限应变分析

二维应变分析、

三维应变分析

推断变形机制、恢复变形途径、分析变形期次、估算应变量和变形强度

显微构造和超微

构造分析

光学显微镜观测、

电子显微镜分析

推断应变环境、分析变形机制、确定古应力方位、估算古应力值和应变速率、探讨变形期次

构造岩组分析

费氏台(旋转台)法、光度计法、X射线衍射法

构造岩组构的几何学分析、运动学分析和动力学分析,推断岩石变形机制、古构造应力方位、变形期次

构造煤岩学方法

煤体结构和组分观测,镜质体反射率各向异性分析

推断煤岩变形强度和变形环境,古构造应力方位分析、变形途径分析、构造-热作用分析

构造模拟技术

物理模拟、数值模拟、力学实验

推断变形机制、分析构造成因和构造演化历史、建立构造模式

盆地沉降史分析

正演(叠加法)、反演(回剥法)

煤田构造演化分析:恢复煤盆地的沉积-沉降和抬升-剥蚀历史,计算煤盆地沉降/抬升速率和期次,构造-热史分析

平衡剖面技术

手工作图、专用软件

计算并成图

煤田构造演化分析:恢复煤盆地的拉张-挤压史,计算构造变形强度和期次

数学地质方法

数理统计、空间分析、综合评价

构造形态和展布特征的定量描述、揭示构造发育规律、构造复杂程度的定量评价和构造预测

构造作用是控制煤、煤层、煤系、煤盆地形成和形变的首要地质因素。地壳运动形成的构造坳陷为成煤作用提供了适宜的场所,构造隆起为煤盆地沉积充填提供了的物质来源;成煤期的区域构造和盆地内同沉积构造影响沉积中心的迁移富煤带的展布,构造作用对古气候、古植物和古地理条件的控制决定成煤作用的兴衰;盆地构造-热演化促进了煤化作用的进程,褶皱和断裂作用破坏了煤盆地的完整性,将其分割为大小不等的含煤块段,从而决定了煤炭资源的赋存状态和勘查开发的难度。因此,煤田构造研究不仅具有煤田地质方面的理论意义,也是煤炭资源评价、地质勘查和矿产开发的一项基础性工作和重要的地质任务。

中国煤田地质工作者在长期科研和工程实践基础上,针对中国煤田构造发育特点,制定了以当代构造地质理论为指导、以构造控煤研究为核心、以计算机技术为主要工具,重视区域构造与井田构造研究相结合、深部构造与浅部构造研究相结合、宏观构造与微观构造研究相结合、定性分析与定量评价相结合、形态研究与成因研究相结合,开展地质构造综合研究的技术路线和工作流程。中国大陆是由若干个稳定地块和活动带镶嵌而成的复式大陆,稳定地块规模小、刚性程度低、活动性大,构造运动期次多、沉积盖层变形强烈。与北美、欧洲大陆的含煤区相比,中国煤田构造具有煤盆地类型多样,后期改造强烈,时空差异显著的特点,导致了煤炭资源赋存状况的复杂性,在很大程度上决定了找煤方向和煤炭资源开发利用价值,因而对中国煤炭工业战略布局具有重要的影响。

  • 杨起.煤地质学进展.北京:科学出版社,1987.
  • 童玉明,陈胜早,王伏泉,等.中国成煤大地构造.北京:科学出版社,1984.
  • 钱光谟,曹代勇,徐志斌,等.煤田构造研究方法.北京:煤炭工业出版社,1994.
  • 王桂梁,琚宜文,郑孟林,等.中国北部能源盆地构造.徐州:中国矿业大学出版社,2007.

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!