中国煤田水文地质基本特征与规律初探

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摘要： 中国水文地质研究内容丰富，不仅水文地质类型多样，而且水文地质特征区域性明显。地质历史发展进程对中国各煤田水文地质特征有显著影响。按区域性特征将中国划分为五个大区。每个大区的特征从煤层的基底、内部、盖层分开描述。

Abstract： The content of hydrogeology is abundant in China， with various hydrogeological types and obvious regional hydrogeological characteristics. The development history of geology has a significant influence on the hydrogeological characteristics of the coalfield in china. According to the regional characteristics， China is divided into five major areas. Characteristics of each region from the coal base， internal， cover layer is described separately.

关键词： 煤田水文地质；中国；规律；特征

Key words： coalfield hydrogeology；China；law；characteristics

中图分类号：P641.4+61 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0323-02

0 引言

中国煤炭资源总量位居世界第二，产量位居世界第一，在我国一次性能源消费比例中，煤炭占70%以上。研究和掌握中国煤田水文地质特征和规律，对于科学有效的预测和防治煤矿突水，保证矿井安全生产促进矿井的可持续发展具有非常重要的意义。

1 地质发展历史

1.1 晚古生代 中国重要的成煤地层始于晚古生代。晚古生代自4亿年前的泥盆纪至2.3亿年前的二叠纪末，延续了1.7亿年。其中石炭纪、二叠纪是地史上重要的成煤期。晚古生代古地理面貌发生了巨大的变化，沉积类型复杂多样。华北地区自奥陶纪中期海水退去以后，上升为陆地。经过中奥陶世、志留纪、泥盆纪和早石炭纪的长期风化剥蚀，至晚石炭纪才重新下降接收沉积。晚石炭纪整个华北地区地壳升降频繁，引起海水多次进退。当海水退去时，陆地沼泽广布、植物繁茂，形成有利于成煤的环境；当地壳下降时，发生大面积海侵，形成海陆交互相的石灰岩、砂页岩及煤层组成的煤系地层。二叠纪初期，气候潮湿植物繁茂，为成煤提供了丰富的原始物质，形成了重要的含煤地层下二叠统山西组。早二叠世晚期至晚二叠世末，气候变得干燥，在盆地中普遍沉积了红色的砂页岩。

华南地区晚古生代古地理面貌较为复杂。加里东运动导致扬子地块与东南地区连为一体，形成了地史上的华南地块，并且大部露出海面。泥盆纪早期，仅在黔贵滇及粤北、湘中和湘南一带形成粗碎屑沉积，其它地方均遭受风化剥蚀。中泥盆世以后发生大规模海侵，沉积以碳酸盐岩为主的地层，超覆在不同时期的地层上。这次海侵一直延续到早二叠世末期。华南地区晚古生代成煤期包括早石炭世、早二叠世和晚二叠世三个时期，前两个时期只有个别地方有煤生成，煤层薄，煤质差，多为无烟煤；晚二叠世煤系几乎在华南都有分布，经济价值大，为开采的主要煤层。

1.2 中生代 中生代从2.3亿年前开始，延续至0.7亿年前，历时1.6亿年。中生代初期，华北地区早已成为陆地，而华南仍大部分为浅海。至三叠纪末，由于印支运动，华南大部分成为陆地。在中生代，我国境内的气候大致经历了干旱到潮湿再到干旱的变化。从晚三叠世开始，气候逐渐转为潮湿，有利于植物生长和煤的聚集。形成了中国另一个重要的聚煤时期—晚三叠世和侏罗纪。我国中生代含煤地层西南及华南多为晚三叠世—早侏罗世，华北为中侏罗世，东北多属晚侏罗世—早白垩世，有较明显的西南到东北渐变的趋势。这反应了中生代的潮湿气候带最先分布在西南，随时间的推移，逐渐向东北方向迁移。

1.3 新生代 新生代从0.7亿年前延续至今，是地壳演化历史上最新的一个阶段。新生代大规模的地壳运动（喜马拉雅运动）发生在新近纪中晚期。新生代后期，中国的海陆分布大致已与现代相近，仅在东部沿海边缘地区曾发生过海侵。新近纪气候比较温暖，有利于植物大量繁殖，因此成为地史上一个重要的聚煤期。由于当时中国常受干旱气候影响，所以新近纪含煤地层在中国分布不多。但这一时期的个别煤层仍有很大的经济价值，其中常赋存厚度超过百米的特厚煤层。如辽宁抚顺和云南昭通是最著名的代表。

2 中国煤田地质分区

2.1 华北区 本区北以阴山—燕山—沈阳—辉南—和龙一线与东北区相接，南以秦岭—大别山—张八岭一线与华南区分界，东濒黄海，西以贺兰山—六盘山一线与西北区为邻。本区的主要聚煤期为石炭二叠纪，次为早、中侏罗世，还有个别的晚第三纪煤田（黄县煤田）。

2.1.1 含煤岩系基底的水文地质环境 华北晚古生代石炭二叠纪含煤岩系的基底在华北大部分地区是奥陶纪碳酸盐岩，仅在贺兰山、桌子山一带是前震旦亚界或震旦亚界，豫西的宜阳、平顶山等地是寒武纪碳酸盐岩。

2.1.2 含煤岩系内部的水文地质环境 ①上石炭统太原组含煤岩系的组合特征。上石炭统太原组的岩相局部为陆相，其余皆为海陆交替沉积，主要为砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩、煤层和少量砾岩。②下二叠统山西组含煤岩系的组合特征。下二叠统山西组的岩相以陆相为主，可分为三种类型：1）以陆相为主的山前冲击平原型。分布于阴山古陆南缘、秦岭古陆北缘以及西部桌子山、贺兰山等地，以陆相沉积为主。2）以陆相为主的滨海冲击平原及滨海平原型。分布于华北广大的中部地区，包括渭北、晋中南、太行山东麓，豫北、冀北、冀东及山东等煤田。3）以陆相为主的泻湖海湾型。分布于秦岭以南，包括豫西、皖北及苏西北等煤田。以陆相沉积为主，并有过渡相为特征。③下二叠统下石盒子组含煤岩系的岩性特征。下石盒子组厚度为30～270m。总的变化趋势是南北厚，中间薄。组成下石盒子组的岩石主要为粗碎屑岩、粉砂岩、泥岩和煤等。④上二叠统上石盒子组含煤岩系的岩性特征。上石盒子组地层沉积厚度300～500m，最小120m，最后可达700m。岩性主要为砾岩和各种粒度的砂岩泥岩。聚煤作用主要发生在华北的南部地区。

2.1.3 含煤岩系盖层的水文地质环境 在山西、陕西、太行山东南麓和山东、江苏、淮南的中低山区和丘陵地区，石炭二叠纪煤系之上的第四系盖层很薄。有的地表，山麓斜坡地带多数为冲洪积和坡积沉积，渗水性好，基岩风化裂隙发育。这些地区矿井充水水源是风化带裂隙水、薄层松散层孔隙水、大气降水和地表水。在河北、河南、山东、江苏和安徽黄淮平原的一些地区，煤系之上覆盖有50～200m厚的第四系松散层，一般由2～4层的孔隙含水层，含水性强弱视其成因类型和岩性组合而定。对矿井充水有直接影响的是第四系底部附近的松散层含水岩组，其中岩性粗的砂砾岩层含水丰富，对矿井开采有影响。而砂砾岩中含泥质多的松散层含水性弱，甚至为隔水层。在第四系厚度超过200m的地区，构造上往往是断块构造。这类地区的第四系松散层内的孔隙水对煤矿开采没有影响。

2.2 华南区 本区是指我国秦岭—大别山—张八岭以南、西昌—昆明一线以东的地区。本区的主要聚煤时代为晚二叠世，次为晚三叠世。

2.2.1 含煤岩系基底的水文地质环境 华南晚古生代上二叠统龙潭组是华南的主要含煤地层，它沉积在上二叠统茅口组、童子岩组和官山段等地层之上。早二叠世栖霞期浅海碳酸盐岩沉积遍布华南地区。茅口期早期，华南大部分地区仍为浅海碳酸盐岩及硅质岩沉积，只有在华夏古陆的西北侧。茅口期中期，在华夏古陆西侧的闽西南、赣东北、粤中一带发育了童子岩组的下部含煤段，而远离古陆的地带则为浅海碎屑岩沉积。

2.2.2 含煤岩系内部的水文地质环境 华南晚二叠世早期的聚煤环境呈现多样化的特色，可分为以下几类：①滨海冲击平原型。此类型可分为东部和西部两个亚型。东部主要分布于古怀玉山、武夷山、万洋山及云开山的东南侧，包括浙西、赣东北、赣南、闽、粤东南等地区。西部主要分布在川滇古陆东侧，近古陆地区为粗碎屑沉积。②滨海平原型。此类型分布于苏北、苏南、皖东南、浙北、赣中、川南、滇东、黔中等地。岩性主要为粉砂岩、泥岩、细砂岩，局部地区含有薄层石灰岩。含水性中等稍弱，矿井冲水以砂岩裂隙水为主。③滨海三角洲型。此类型分布于武夷山古陆南段西侧湘中、湘南、粤北以及川滇古陆东侧滇东、黔西等地。岩性为粉砂岩、泥岩、细砂岩及薄层石灰岩，含水性中等稍弱。④滨海浅海碳酸盐岩型。此类型分布于雪峰山、江南古陆西北侧及淮阳古陆以南的鄂西、湘西北、湘中、川东、黔东、桂中、桂西等地区。按岩性组合特征可分为两种类型：一类为可采煤层的直接顶板为隔水的泥质或铝土质岩层；另一类为可采煤层的直接顶板和底板均为含水性强的灰岩，主要分布于桂中、桂西等地，称为合山组。一般厚度150～200m，岩性主要为碳酸盐岩，是中国南方晚二叠世含煤岩系中含水性最强的地层。此地区矿井充水以岩溶水、地表水和大气降水为主。

2.2.3 含煤岩系盖层的水文地质环境 华南地区主要含煤岩系多数赋存于低山丘陵或中高山地区，第四系松散层很薄，多为基岩原地风化后堆积形成，岩性粗，渗水性大，但储水性小。这些地区的第四系盖层起导水作用，是大气降水和地表水下渗的良好通道，无阻水作用。

2.3 东北区 本区是指阴山—燕山—沈阳—辉南—和龙一线以北，内蒙狼山以东，我国国境以内的地区。本区主要成煤时代为晚侏罗—早白垩世，其次为新近纪。东北属温带季风气候，年降水量400～600mm。按煤系形成条件和含煤沉积特征可分四个类型：①以阜新、铁岭为代表的断陷盆地。早期为山间盆地，晚期演化为山间谷地。煤系基底为义县组岩浆岩系，含水性一般较弱。主要含煤岩系是阜新组，是河床相沉积的砂岩，含水性中等；煤系上部常为新生界的松散层覆盖，浅部煤系受山间谷地的河溪地表水和第四系松散层地下水影响。②以元宝山、胜利为代表的断陷盆地。煤系基底为兴安岭岩浆岩系，含水性弱，主要含煤系是上侏罗统九佛堂组和白垩系阜新组。九佛堂组一般为山麓冲击相的粗碎屑砂砾砂岩，含水性中等；地表水和松散层的地下水常为矿井充水的主要水源。③以营城、辽源为代表的坳陷陆相盆地。煤系基底为晚侏罗世早期的火石岭组中基性岩浆岩系，含水性弱；主要含煤岩系为沙河组，由含湖相泥岩、粉砂岩、薄层细砂岩和煤层组成，含水性弱，煤矿水文地质条件简单。④三江—穆棱河近海环境下的坳陷盆地。该区位于黑龙江北部三江（黑龙江、松花江、乌苏里江）范围内，包括鸡西、勃利、双桦、双鸭山、集贤等煤田。下部为滴道组中性、酸性岩浆岩和火山碎屑岩，含水性弱；含煤盆地两端岩石组合以中粗粒砂岩为主，含水性中等；煤系基底为震旦系变质岩，含水性弱，煤矿水文地质环境简单。

2.4 西北区 本区包括贺兰山—六盘山以西，昆仑山以北，包括中国西部和西北部的新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西北部和内蒙古西南部广大地区，包括有准格尔煤、伊宁、塔里木、柴达木、青海大通河、甘肃靖远会宁。本区主要聚煤期为早、中侏罗世，其次为晚三叠世及晚石炭世。

早、中侏罗世和晚三叠世含煤地层均为陆相沉积，晚石炭世含煤地层中虽有少量薄层石灰岩，也不含岩溶水，均以裂隙水为主。本区绝大部分为干旱气候，年降水量不足100mm，只有河西走廊、伊宁等局部地区年降水量可达300～400mm，地下水非常贫乏，补给条件差、矿化度高。本区地表和地下均严重缺水，生活和工业用水困难，水源问题成为本区煤田开发的主要问题。仅少部分地区有地表水和老窑水造成的水害。

参考文献：

[1]葛亮涛.中国煤田水文地质基本特征与规律[J].中国煤田地质，1996（6）：46-53.

[2]华解明，傅耀军.中国煤矿区水文地质勘查与环境地质评价现状及发展趋势[J].煤田地质与勘探，2006（7）：40-43.

[3]杨孟达.煤矿地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

[4]肖长来，梁秀娟，王彪.水文地质学[M].北京：清华大学出版社，2010.