成煤與大地構造

張海東

摘 要：全球范圍內的構造演化雖因地而異，各有特點，但它們的發生是準同時的。當代研究表明：地球的發展歷程是超級大陸反復匯聚和裂解的過程，在地球形成的46億年中，先后形成過四個超級大陸，它們的匯聚和裂解影響了全球的構造環境。特定的構造環境發育特定的巖石組合，將煤礦床和全球范圍內的構造運動聯系起來，可以更好的指導找礦工作。本文擬通過詳述各構造階段全球范圍內的造山事件與成煤礦床，來論證二者的聯系。

關鍵詞：造山帶，地殼發展史，構造階段，礦床

中圖分類號：P611.2+2 文獻標識碼：A

引言

煤是板塊運動、地殼演化特定階段的產物。本文參考當今構造理論的研究成果，將地殼的發展劃分為前寒武（這是一籠統概念，由于寒武紀以前的地質演化與本文所述無關，故用此概稱）、加里東構造階段、海西構造階段和阿爾卑斯構造階段。以此為引，來討論世界上主要的聚煤事件。對于各階段構造事件產生的各類聚煤盆地的成礦模式以及國內分布格局，前人已作了許多研究，也就不作為本文的重點來論述 [1-2]。

1、前寒武與加里東構造階段

前寒武從46億年前地球誕生一直到5.7億年，約占全部地質時期的七分之六。這一時期，地球上先后出現尤阿、哥倫比亞、羅迪尼亞三個超級大陸，地球經歷了一次次的蛻變，出現陸核型、古陸塊型、陸塊型3個完整的構造大階段。隨著800Ma羅迪尼亞超級大陸的裂解，即轉入大陸型超級大陸形成演化這一大階段[3]。但由于受古氣候和古植物的制約，未成煤。加里東為整個早古生代的歷史，始于距今約5.7億年，結束于4億年。這一時期，古大西洋關閉，北美板塊與俄羅斯板塊對接，許多古海洋（如烏拉爾洋、古太平洋、原特提斯洋）都受到不同程度的影響；同時，各大陸板塊邊緣的陸殼增生，陸地面積不斷擴大。但由于此時仍以菌藻類生物為主（晚古生代早期才出現了有一定規模的森林），在世界范圍內僅形成零星分布的石煤。

2、海西構造階段

當加里東運動終結后，即轉入地殼活動相對穩定的泥盆紀，此時在加里東構造階段的基礎上形成了許多陷落盆地群，為此后的聚煤作用提供了空間基礎，石炭紀到二疊紀之間，全球大多數陸塊聚合形成潘基亞超級大陸，全球自北而南分布著烏拉爾、海西、阿巴拉契亞等造山帶[4]。

2.1烏拉爾造山帶與中亞造山帶

早石炭世時，來自大陸東部的擠壓力使哈薩克斯坦大陸向西運動，末期與西伯利亞大陸拼合。由于力的不均一導致了東西部構造運動強弱程度的不同，褶皺過程自東向西的發展，引起了地臺東南部的頓巴斯地區重新活動，形成了頓巴斯褶皺區。在俄羅斯地臺的深大斷裂所形成的近東西向的坳陷盆地中，沉積了烏克蘭共和國東部的頓涅茨煤田，該煤田呈東西走向，長650km，南北寬70～170km。另外，由于俄羅斯地臺活化，形成了俄羅斯近郊煤田[5]。在烏拉爾近郊還分布著與其走向大體一致的伯朝拉煤田[6]。

晚石炭世至早二疊世，哈薩克斯坦與塔里木板塊碰撞，形成了著名的中亞造山帶。此造山帶影響了中亞哈薩克地槽及中國的天山、祁連山、南秦嶺、大興安嶺等地槽，使它們褶皺回返，形成巨大山系[7]。庫茲涅茨克煤田為一構造復雜的復向斜，在古亞洲洋的海相沉積之上，形成了晚古生代和中生代北西-南東向含煤巖系。此外哈薩克斯坦分布著東西走向的卡拉干煤田、圖爾蓋煤田均形成于這一時期。

2.2歐洲褶皺型海西造山帶

晚石炭世時，存在于俄羅斯大陸和南歐小型陸塊之間的中歐洋閉合，兩大陸相遇碰撞形成了碰撞型海西褶皺山系。沿此褶皺山系形成了歐洲許多煤田，如德國的魯爾煤田、英國的約克郡—諾丁漢都煤田、西班牙的阿斯圖里亞斯煤田和萊昂煤田等均形成于這一時期[5]。

2.3阿巴拉契亞造山帶

前寒武紀時期，古北美大陸東緣分布著微型陸塊和島弧，隨著寒武紀時岡瓦納板塊的運動而發生向西運動，致使其間的洋盆收縮。隨后這一系列微型陸塊逐個拼貼到了北美陸塊上，擴大了北美古陸面積。隨著石炭紀植被的繁盛，在此帶以西形成了美國著名的伊利諾煤田，該煤田北北西—南南東方向延伸，煤田周緣呈現次級隆起及穹窿等正向構造，由于此帶微型陸塊的影響，造成這里構造較復雜。晚石炭世時，古非洲大陸與古北美之間大洋閉合，而大陸碰撞接合，隨后形成了著名的阿巴拉契亞造山帶。形成的阿巴拉契亞礦區分布在美國東部的9個州[8]。其走向大致和山脈走向一致，成北東-南西向延伸，隨著二疊紀海西運動結束，轉入穩定狀態。

2.4岡瓦納造山帶

晚石炭時，早石炭拼合的岡瓦納古陸內部出現差異升降，形成陸內裂谷。隨著冰期氣候的結束，發育大量陸生植被，沉積了南極洲、非洲南部、印度、澳大利亞的二疊系煤層。南非東半部的南非煤田。含煤巖系大致呈北東-南西向延伸，煤層厚度由南向北變薄。澳大利亞南部新南威爾士州的悉尼盆地、昆士蘭州的鮑文盆地等煤田均形成于這一時期。印度此期形成了占其全部煤炭儲量的99.6%。主要產地包括賈里亞、拉尼甘杰、南阿爾科塔等。晚三疊世起非洲、南美邊界的大陸裂谷型玄武巖噴發，地殼活動性增強，使古生代形成的煤層遭受強烈褶皺作用形成一條西起阿根廷，經好望角，東至南極的連續的、自然延伸的褶皺造山帶[9-11]，從而造成了這些地區這一時期的煤炭變質程度都比較高。這一事件也標志著岡瓦納古陸分裂解體的開始，由于岡瓦納古陸的解體，各板塊間的造山帶不復存在。

3、阿爾卑斯構造階段

阿爾卑斯構造階段泛指在中生代和新生代發生的構造變形、巖漿活動、變質作用等的一個地質歷史時期。阿爾卑斯的早期以中生代為主，是大陸裂解的重要階段：地殼經歷相對穩定的三疊紀后，即轉入大陸裂解階段。此時，大西洋和印度洋不斷開啟，特提斯洋的范圍逐漸縮小，太平洋向大陸俯沖，現代板塊和大洋并存格局基本形成。發生在新生代的是狹義的阿爾卑斯期，是特提斯洋消失，阿爾卑斯—喜馬拉雅山系[7]和環太平洋活動大陸邊緣的最終形成期。

3.1阿爾卑斯造山帶

阿爾卑斯地區原是古地中海的一部分，因北大西洋擴張引起南面的非洲板塊向北面推進，持續變形形成了阿爾卑斯山系，此造山系縱貫整個巴爾干半島的西側，并伸入地中海，經塞浦路斯島直抵小亞細亞半島，影響將近整個歐洲，歐洲大多數這一時期的煤田都沿此帶分布。德國萊茵煤田為一大型的山間地塹，形成于阿爾卑斯區大規模向北推覆時期。漸新世時，基底由于褶皺運動產生一連串的負向運動，并分裂成沉降深度不等的多個走向北西-南東的地塊。巖層呈近水平產出，傾向北東，在煤田北部和西北部分岔并逐漸尖滅。此外，阿爾卑斯期煤田還有羅馬尼亞第三紀的紀烏煤田、西班牙白堊紀的特魯埃爾省煤田與第三紀的拉克魯尼亞省煤田等[8]。

3.2喜馬拉雅造山帶

印度塊體自白堊紀中期，脫體岡瓦納塊體向北漂移，大洋俯沖結束后于早第三紀時印度塊體與歐亞大陸南緣發生碰撞，致使大陸物質發生交換和產生向東向西方向的擠壓，特別是仰沖盤的剝蝕導致在俯沖盤和縫合帶附近形成前陸盆地[12]。巴基斯坦的塔爾煤田和位于印度東北部和西北部的煤田均形成于造山帶所影響的范圍內，但由于造山運動過于強烈，限制了成煤作用的范圍。

3.3科迪勒拉造山帶

在晚侏羅世與早白堊世期間，由于法拉隆板塊向東北移動并向北美大陸下俯沖擠壓，在北美中西部塊體發生四期構造-巖漿事件。隨著第三紀初的北美板塊運動變緩，導致兩大陸長期的擠壓作用結束。漸新世太平洋板塊向NWW方向運動，直接切過北美大陸的加利福尼亞邊緣，形成了著名的圣安德烈斯右旋走滑斷層 [13]。由于造山作用持續時間長，這一時期形成了從上侏羅系到下第三系含煤地層，其時間跨度大。走向呈北西-南東方向的艾伯塔煤田（加拿大），向南延伸且與落基山地區的波德河煤田（美國）相銜接。從區域總體看，巖層朝西和西南方向傾斜，在平原區東部則近似水平[14]。

4、結論與討論

世界上現存的許多巨型煤田都不同程度的受到構造事件的影響。一般情況下造山作用形成的各類盆地是聚煤的最佳場所，但并非所有的造山運動都利于成礦：喜山事件改變了我國的氣候環境，使這一時期我國的成煤環境很局限；南美洲經歷了阿爾卑斯期，地殼多次隆升和下降，形成智利型俯沖造山帶。但因其強烈的構造形變，弧前體系不發育，限制了成煤。故對于構造運動，不僅要研究與此相伴的構造盆地，還要考慮構造強弱程度、持續時間和造山帶的走向，從而合理的詮釋每一次構造事件。

中國大陸經歷了復雜的拼合史和構造演化史（新生代之前是來自不同位置的微大陸和地塊經多次造山拼合而形成復合大陸；新生代位于歐亞、印度和太平洋板塊的交接部位）[12]，導致了礦床分布的復雜性和區域性。所以我們更應重視此方面的研究，來更好的指導未來的找礦工作。

參考文獻：

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