浅议河南东部煤田深部煤变质的特性

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[摘要]本文对"变质冲量"理论进行引用，对河南东部煤田的深部煤变质作用进行了近似定量的评价，通过大量的计算得出一些有效的数据和结论，发现河南省煤田出现高变质无烟煤的主要因素并不是深层变质作用，经过详细研究煤种分带特征与岩体展布的关系、煤系地层中出现的具有蚀变特性的矿物质等，得出本区内高变质煤产生的主要原因是岩浆的热变质作用这一结论。

[关键字] 煤田 深部 煤变质特性

[中图分类号] P641.4+61 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-48-1

在河南省的东部地区，有大量的煤藏，在国家政策的支持下，大型煤炭基地的拟建工作也不断开展。在经历了多年的艰苦勘探和实地开采工作后，发现无烟煤和贫煤几乎占据了区内总煤量的全部，天然焦的数量也比较可观。通过对出现这种高变质煤特性的研究对于煤质特征的进一步探究和煤质测量与勘探工作的开展有重要的意义。

本文将煤变质作用的"变质冲量"理论进行应用，对煤的变质特征进行分析，更进一步的对煤的变质成因进行近似定量的分析，以期达到抛砖引玉的作用。

1 地质情况总论

区内为一全掩盖型煤田。河南省境内的永城背斜按照等级来划分属于一级构造，走向为南北方向，纵贯了整个区域，对煤层的展布形态有重要的影响。车集、新庄等勘探区集中在东翼地区，城郊、新桥以及骆集这几个勘探区主要集中在西翼地区，而薛湖勘探区位于北面的倾伏端。

在中奥陶世末时期，随着华北地台的隆起，本区也发生了隆起。同时出现了晚奥陶世一直到早石炭世沉积地层的缺失。在之后的一段时期内，由于华北地台的沉降，本区也随之发生下降，中、晚石炭世海陆的交相沉积作用开始出现。在早二叠世时期，本区的海水逐渐退出，陆相沉积开始缓慢发生，到二叠纪末阶段，沉积的厚度已经达到了将近两千米。在中生代的早期阶段，本区的褶皱在印支运动的作用下出现了回返现象，砀山--永城凸起逐渐出现，表面地层出现了剥蚀，此时三叠纪之白垩纪的沉积地层出现了缺失。新生代时期，本区的沉降现象又重复发生，深度达到数百米的松散的沉积物被沉积下来，由此，现代我们可以看到的广阔平原景象产生了。

处于本区内的煤岩系为石炭和二叠系。其中石炭系太原组含煤六到十层，均不可采。二叠系山西组含煤一到三层，主要可采煤层为二2煤层；下石盒子组含煤一到十层，可采煤层为三1、三2和三4煤层，其它煤层均不可采。一般来说，三1煤层与二2煤层的距离能够达到八十米，正是由于这样的特点，煤变质的特性也是存在一定差异的。

在含煤岩层出现沉积现象以后的一段时间内，印支运动和燕山运动是本区内曾经经历过的两次规模比较大的构造运动并受到了深刻的影响。印支运动的主要表现为地壳的隆起，同时伴有岩浆活动，使得该区内的古地理和古构造格架发生了非常剧烈的变化；而燕山运动的表现主要是剧烈的褶皱断裂运动和岩浆活动，正是由于这两次运动的影响形成了处于河南省内部的永城背斜。

由于区内发生了多次的岩浆活动，使得大小不一、数量不等的中酸性岩体出现在了永城、芒山以及会亭等地的背斜轴部位，以煤系地层和煤层进行广泛的侵入。为了能够叙述的更加方便，本文在对煤变质作用进行研究和探讨时选取二2、二3煤层为代表进行论述。

2 浅议煤变质特性

就本区煤变质特点来看，主要有以下三个方面：首先是在垂直方向上，从变质程度来看下部煤层要明显高于上部煤层，也就是说，随着含煤岩系的增加和覆岩系厚度的不断增加，煤的变质程度也在不断的增大；第二方面，在平面构造上，距离永城背斜轴部比较近的煤具有较高的变质程度，较深煤层的变质程度随着距离背斜轴部距离的加大而不断降低，不同煤种的分界线通常来说都是不规则的，有时候会呈现出锯齿状；第三方面是在岩浆岩的主要发育地段以及体积比较大的岩石附近的煤的变质程度明显的高于其他地区，有些煤层受到了较大面积的岩浆岩的直接侵入，因而也就随之出现了面积比较大的天然焦。

2.1垂直方向的变化

在垂直方向上，三2煤和二2煤在挥发分等指标上都出现了一定的变化。在各个勘探区内，处于下部的二2煤的挥发分均低于三2煤的挥发分。因而从变质特征上来看，对于新桥、城郊以及车集等地区的三2煤均为都属于贫煤，而二2煤则属于无烟煤。由于煤种的不同，氢、碳元素的含量也会发生相应的变化，并有一定的规律可循。对于永城背斜来说，一般情况下，处于其两翼的煤层的挥发分小于3%/100m，而像薛湖区这样位于倾伏端地带煤层的挥发分梯度都可以达到6.9%/100m。

2.2在平面构造上发生的变化

对于一些浅部煤层来说，围绕在背斜的轴部，通常来说它们的挥发分产率可以达到7%～8%，从反射率的角度来看，镜质组的反射率的最大值都会超过2.5%，按等级分类来看属于中等无烟煤。从倾斜方向来看，煤层的挥发分随着煤层埋藏深度的不断增大而增大，能够超过9%，镜质组反射率的最大值会处于2.1～2.8%，中等无烟煤与贫煤带出现在这里。但这与深层变质作用规律"变质程度随着现代埋藏深度的增加而加大"是相悖的。

2.3岩浆岩体分布变化带来的影响

处于煤田内的岩浆岩的侵入是比较普遍的，岩体在进行侵入时通常要沿着体积比较大的背斜轴部。永城、芒山以及会亭背斜轴部的岩体分布都呈现出串珠状的特点，有数量巨大的席状、脉状或者岩墙状的派生脉岩，对煤层或者煤系地层进行不断的侵入。

对全区的情况进行纵观，岩体对于煤种分带的影响非常明显。煤种环状分带的中心位置是永城背斜的轴部的长岩体和花岗岩体。以这些岩体为中心，附近煤区浅部地带的煤主要是无烟煤，天然焦的数量紧随其后。距离这些岩体比较远的深部煤层主要是年轻的无烟煤和贫煤。

3 结论与认识

在焦作地质发生回返后，由于华力西旋回后期以及燕山旋回早、晚期岩浆的侵入作用所带来的影响，在正常的地热场上叠加了岩浆热，使得古地温随之出现变化，带来了煤变质进程的加快。而主要在一些较小煤体的影响下使得一些煤层局部变质而发生增高。做好对隐形岩体规模、形状和侵入地位的探究有利于我们对煤变质类型以及煤质预测工作的顺利开展。

参考文献

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