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中国含煤盆地演化和聚煤规律
王仁农 李桂春 〈煤炭部地质普查队〉
关世桥 〈中国煤田地质总局)
徐嘉漠 (煤田地质第一勘探局)
徐锋 (煤炭部地质普查队〉

摘要 中国含煤盆地演化和聚煤规律受中国大陆古板块演化背景的制控。不同地质时期的含煤盆地所处的构造板块上的位置、板块边缘性质、地壳性质(陆壳、洋壳)和盆地形成时的地球动力学作用都与含煤盆地及其聚煤规律密切相关。在中国大陆上，随着古板 块的演化有规律地发育着不同类型的含煤盆地。
中国含煤盆地从古生代至第二纪为470个，可分为：1. 克拉通内部拗陷型；2.大陆增生带型(大地缝合带亚型及前陆亚型)；3.碰撞期后型； 4.大陆内裂谷型；5.活动边缘带型等含煤盆地。
中国大陆岩石圈具有小陆块、多缝合带、软碰撞、多旋回缝合的特点。中国大陆的地 质演化是一个古板块聚合，火山带和岛弧向洋迁移，后期伴有陆内裂谷发育的过程。
从古生代至第三纪中国大陆增生与含煤盆地总面积的变化关系见图1。
每一次巨大的构造活动期，既形成了一些含煤盆地，但亦改造及消失了一些含煤盆地。要恢复地史上的原始含煤盆地几乎是不可能的，但从制约含煤盆地演化和聚煤规律的板块构造活动史着手，能探索出一些聚煤规律。
中国含煤盆地的形成、演化及其聚煤规律受中国大陆古板块演化背景的制控。不同地质时期的含煤盆地所处的构造板块上的位置、板块边缘性质、地壳性质(陆壳、洋壳)和盆地形成时的地球动力学作用都与含煤盆地及其聚煤规律密切相关。在中国大陆上，随着古板块的演化，不同的构造位置上有规律地发育着不同类型的含煤盆地，而每种类型的含煤盆地又有其自身的聚煤规律。这些规律甚为明显。研究、总结及归纳这些规律能指导煤 炭资源的勘查工作。
探讨中国含煤盆地演化和聚煤规律，就要对地质时期中我国含煤盆地所处的板块构造的位置等一系列问题进行研究，以下用板块构造的观点将我国众多的含煤盆地分为五种类型: 1. 克拉通内部拗陷型；2.大陆增生带型(大地缝合带亚型及前陆亚型)；3.碰撞期后型； 4.大陆内裂谷型；5.活动边缘带型等含煤盆地。
1、含煤盆地的演化
全球含煤盆地的分布表明，它们与晚联合大陆的形成和解体密切相关。为此，研究中国含煤盆地的演化应从中国大陆的构造为出发点。
中国大陆是由不同构造单元所组成，而这些构造单元都具有许多与世界上其它地区的构造单元典型特征不同的地方。如我国的一些古老克拉通上沉积层序的构造变形特征就不是稳定的地台表面构造特征，甚至会出现一些火山、岩浆活动。此外，我国境内古生代板块的大地缝合带也不同于欧洲或南美洲那样已经克拉通化，而是具有强烈的不断复活的特征，尤其是在东南沿海地区，中、新生代的岩浆、火山活动异常活跃。中国大陆的地质发展历史是一个古板块聚合，火山带和岛弧向洋迁移，后期伴有陆内裂谷发育的过程。中国 大陆由准噶尔－松辽榴皱带、华北板块、塔里木板块、扬子板块、西藏板块及巴颜喀拉－甘孜褶皱带组成，但其核心部分是华北板块、塔里木板块及扬子板块三个老克拉通陆块组成。每一个陆块又有其同邻近的槽皱带的各自不同的拼合增生过程，而在其上发育的 含煤盆地就具有不同的特征。
经研究中国大陆岩石圈具有小陆块、多缝合带、软碰撞、多旋回缝合的特点。古亚洲、特提斯、环太平洋三大动力学体系的作用，使中国及其邻区大陆岩石圈具有极为复杂的多层次镶叠式结构，和多旋回分阶段演化过程。为此在探讨中国含煤盆地的演化及其聚煤规律时不得不考虑这些演化特征。中国诸前寒武纪克拉通陆块在动力学上拼合为统一的整体，曾经历了长期的多旋回缝合过程。正由于这些因素，中国的现代构造、地貌形态主要反映燕山期之后，喜马拉雅碰撞造山以来的构造过程。中国大陆地壳形成晚、活动性强、地貌反差大，使中国含煤盆地具有多旋回成盆、多阶段成煤、多层次叠加，以及多次改造及破坏的演化特征。
中国含煤盆地时代跨度长(晚古生代至第三纪) ，类型各异，数量众多(会计约为470 多个).中国含煤盆地的分布在空间上受古板块构造部位的控制，在时间上又受古板块演化阶段的制约。

图 1为中国大陆增生与成煤关系图。成图的数据主要来源于"中国古地理图集" (王鸿祯，1985)同时亦据笔者及其所在单位的最新勘探成果作了补充。从图中既可看出中国大陆自寒武纪以来总的趋势虽不断增生，但其间亦有减少的时期，如 2.8亿年前的石炭纪和二叠纪的交替时期，那时海平面上升，中国境内大面积海侵，大陆面积大幅度下降。图中的纵座标既反映了地质时期各纪的中国大陆面积，洋壳面积，同时亦反映了地质时期中各纪的含煤盆地总面积。为此该图不仅能看出中国大陆地质时期中各纪的海陆变化、海侵及 海退的变化规律，同时亦能从中看出中国含煤盆地自泥盆纪以来的演化规律。
总之，煤炭资源赋存于含煤盆地中，而含煤盆地的"载体"是板块，为此含煤盆地随着板块的构造运动，从发生、发展乃至消亡的过程而演化。板块运动的结果造成陆壳、洋壳不断地向相反方向转化。由于板块的俯冲、聚敛、扭动及碰撞、拼贴、构造负载使地壳不断增厚；而地表的侵蚀、壳下融溶、裂谷作用与聚敛作用、剪扭切作用又使地壳不断的变薄。板块边界的聚敛、离散及转换等特点直接反映了含煤盆地的特点，其边界的活动又直接影响了含煤盆地的演化。
2、含煤盆地的聚煤规律
2.1 聚煤植物的控煤规律
地质历史上聚煤盆地的形成、演化和结束受控于古构造、古地理、古气候及古植物等 多种因素，其中古植物是聚煤作用的物质基础。
从古植物在地史中的演化来看，不同聚煤期含煤盆地中的古植物面貌各不相同，基本上都循着从简单到复杂、从低等到高等、从水生到陆上的发展规律演化。
我国最早的陆生植物自下泥盆统上部开始出现，但以草本植物为主，未能形成可采煤 层。晚泥盆世陆相(或滨海)地层中，在扬子板块的一些地方不断有石松纲、真蕨纲植物 的发现，虽偶见煤线，但未形成可采煤层。晚古生代是近海型蕨类植物成煤阶段，石炭、二叠纪是真蕨、种子蕨、石松等纲植物及部分裸子植物(主要为科达纲)繁衍的时代，在适 宜的近海古地理条件下，便可能形成煤层，这在我国非常明显，故晚古生代是我国近海型蕨类植物的成煤阶段。由于晚古生代后的中国大陆板块基本拼合在一起，古地形分异加剧，陆地面积增加(图1)，以及全球干旱气候的不断形成，使得更多地依赖水体生存的植物相对衰落。进入中生代时，远离海水的内陆地区繁衍的裸子植物占据主要地位，故中生代是 远海型裸子植物的成煤阶段。
新生代我国大陆板块内大面积长期为干旱气候所笼罩，地形分异较中生代又进一步加 剧，陆地面积大大增加(图1)。但植物对地区的适应性亦随之大大增加，故植物生存范围十分广泛，远离大海的高山区同样亦有大量的植物群落生存，但在我国仅在东北、南方、东海海域及台湾等地形成一定规模的聚煤盆地。故新生代为远海型被子植物的成煤阶段。
聚煤期古构造不仅对聚煤盆地的发展演化、盆地古地理环境的总体格局起控制作用，同时制约着古植物的生长发育和分布以及富煤带的分布和迁移。
如华北、塔里木板块北缘的阴山－天山构造带的南北两侧，晚古生代时，特别是二叠纪时，分布着两个明显的植物群：南侧是华夏植物群，北侧为安格拉植物群。安格拉植物 群生活于季节性较强的温凉的北温带，含煤沉积是潮湿气候的产物。南侧的华夏植物群，石 炭纪时为热带－亚热带气候，但晚期转为潮湿气候，二叠纪晚期为亚热带半干燥气候转为 干燥气候。
又如青藏地区由北而南展布的金沙江、怒江、雅鲁藏布江三条缝合线由此分割而成的 昌都、拉萨、藏南等板片，构成了西藏板块构造的基本格局。由于自石炭纪以来各板片南 来北往的漂移，变化范围大体都在北纬30°到南纬30°之间，多属热带－亚热带及暖温带的温热环境，虽给各时代各成煤植物的生长发育提供了良好的气候条件，但由于古代大洋的隔档和陆壳长期的海侵环境，使各时代的植物生长不但时间比较短暂、范围比较狭小，而 且在地理分布上也各不相同。除藏南板块因紧靠冈瓦纳吉陆，在二叠纪生长了少量与大陆冰川有关、反映寒冷气候条件、同冈瓦纳大陆关系密切的舌羊齿 (Glossφteris sp. )植物群和早石炭世的古芦木 (Archaeocalamites sp.) 及晚二叠世的大羽羊齿 (Gigantoρteris sp.) 等植物群外，晚三叠世的网叶蕨－格脉蕨 (Dictyophyllum-Clathropteris)全都发育在昌都板块上 ；早白垩世的威契塞蕨(Weichselia sp)等植物群，晚白垩世的莲香树（Cercidiphyllum sp.)等植物群仅仅生长于拉萨板片中。上述植物群展布变迁特点决定了西藏石炭、二叠纪、 三叠纪成煤带全部分布于北部昌都板片内；晚侏罗世，早、晚白垩世、早第三纪成煤带主要分布在中部拉萨板片之中，藏南板片只有中侏罗世及晚第三纪成煤带产出，并使西藏在成煤时代和聚煤中心上，自老至新，总体具有由北往南依次迁移的特点。由于聚煤作用要求具有较为稳定的成煤环境，为此昌都板片成煤条件相对较好，成为青藏地区主要的找煤 远景区。
2.2 聚煤期戚煤规律
我国含煤盆地多，聚煤期跨度大，成煤时代长，分布广泛，煤种齐全。从早古生代的腐泥煤类的"石煤"至第四纪的泥炭，共有14 个聚煤期。具有重要经济价值的煤则始于早石炭世早期。最主要的聚煤期是华北克拉通盆地的石炭二叠纪，扬子克拉通盆地的二叠纪、 晚三叠世，西北山间、山前盆地及前陆盆地的早、中侏罗世，东北裂谷盆地的晚侏罗世、早白垩世，以及东北、西南和沿海诸省的第三纪的裂谷及弧后裂谷盆地，共七个聚煤期。
华北克拉通盆地及西北准噶尔盆地，晚石炭世至二叠纪是一个连续的聚煤期，含煤沉积主要为海退式沉积序列，为此随着海岸线向海方向的迁移，聚煤中心亦自下而上、自北而南渐次迁移。本溪组（C21）在北纬 38°以北含薄煤，局部地区具经济价值。太原组 （C22 ）工业价值的煤层则在北纬34°30′以北山。山西组 （P11）自北纬 39°至华北陆台的南缘豫西、两淮间均有重要的具工业开发价值的优质煤层。下石盒子组（P12）具工业开发价值的煤层仅限于徐州南、两淮及豫西一带，而上石盒子组（P22）具工业开发价值的煤层主要在淮南一带，以及合肥盆地里尚有该期可供工业开发价值的煤层。华北克拉通含煤盆地的含煤量占我国煤炭资源总量的 26% ，分布于我国东部沿海及中部地区12 省(区)，其煤炭生产量占全国 年原煤总产量的 60% 以上。
晚三叠世亦是我国的重要聚煤期。扬子克拉通盆地的安源组（T3）在滨海过渡相的泻湖海湾和海湾沉积环境赋存有工业开发价值的煤层，主要分布在湘、赣、闽北及粤北等地 ；其他如滨海低地的滇中及大型陆相盆地的湖滨沼泽和泛滥平原，如四川、陕北、鄂尔多斯、青海、新疆塔里木、准噶尔等地，都赋存具工业开发价值的煤层。西南部临近特提斯古海的滨海过渡相盆地里尚有薄煤层赋存，如藏东那曲、昌都、喜马拉雅山北坡、滇西、川南及青海大通河流域等地。
早、中侏罗世又是我国重要聚煤期。西北、华北和东北南部有一系列大小不等、聚煤 程度各异的陆相山间、山前含煤盆地。如塔里木、准噶尔、吐鲁番－哈密及鄂尔多斯盆地， 构造简单、煤层厚度稳定，煤炭资源丰富，都是特大型煤田；其次如山西大同、北京西山、 河南义马、辽宁北票、青海大通河流域、甘肃河西走廊等地的小型煤盆均含有可采煤层。早、中侏罗世以大同组、水西沟群为代表的含煤沉积，生成于陆相浅湖三角洲和河流环境，其 煤炭资源占全国总量的 60% 。
晚侏罗世－早白垩世聚煤期，主要分布在东北地区及内蒙东部的一些断陷、拗陷盆地里，以鸡西群、阜新群或白音花群为代表，其中有厚煤层形成，虽为一些中小型聚煤盆地，但其煤炭资源丰富。
第三纪聚煤期包括早、晚第三纪两个聚煤期。煤炭资源主要分布于西太平洋沿岸各省 和古特提斯海的活动边缘带及一些断陷盆地里，如东北、山东、云南、广西及台湾等地。
2. 3 构造控煤规律
板块的碰撞结合带、深大断裂带、古拗拉槽带，以及地壳厚度的剧变带是控制大型含煤盆地或聚煤盆地群展布的构造带；板块内的基底构造线或同沉积构造往往是控制单个煤 盆展布及盆内建造的厚度、岩性、岩相及含煤性变化的构造带；一些局部构造线与其他构造线的复合带，往往是控制含煤盆地内富煤带展布的构造线。
如阴山－天山构造带和秦岭－昆仑构造带是控制我国华北石炭二叠纪煤田展布的构造带。华北石炭二叠纪煤田分布区即华北板块是一个大规模的聚煤盆地，其构造位置介于上述二个构造带(或板块碰撞带)之间，为一个呈东西向展布的大型克拉通聚煤拗陷盆地，正是这个大型聚煤盆地为我国北方石炭二叠纪煤田的形成提供了广阔、稳定的聚煤场所。同时，上述两条板块碰撞带所构成的广阔地带，也是我国部分晚二叠世及早、中侏罗世聚煤盆地的分布区，这是一些中生代聚煤盆地叠置在古生代克拉通聚煤盆地上的复合聚煤盆地，如塔里木聚煤盆地、柴达木聚煤盆地、鄂尔多斯聚煤盆地、大同聚煤盆地等。北东向的地壳厚度剧变带、深大断裂带，以及古拗拉槽带控制我国主要中生代大型含煤盆地的情况亦 很普遍，如大兴安峙－太行山地壳厚度剧变带，自北而南依次控制了大兴安岭西侧晚侏罗世聚煤盆地群的展布。
我国东北、内蒙、云贵等地的大批中、新生代单面断陷盆地，其聚煤盆地群的展布方向除受构造控制外，单面断陷盆地的一面邻接的为同沉积断裂，而这种盆地内普遍发育的两条同沉积向斜，在盆地中段与盆缘相交，呈 "K" 形，即 K 形构造，而这 K 形构造即为含煤盆地的控煤构造，既控制了含煤地层的展布，又控制了富煤带的赋存，还颇具规律。以 霍林河含煤盆地为例，同沉积背斜的轴部和盆地两端发育了厚煤层，而在同沉积向斜轴部， 煤层则分叉变薄。
2.4 成煤古地理的控煤规律
聚煤盆地聚煤期所处的板块构造上的位置及其当初所处的古纬度都决定着含煤盆地的演化及其聚煤规律。 聚煤作用主要发生在相对宁静的构造环境内，特别是在地壳沉降速度与成煤物质堆积速度接近的时候，所以稳定区的聚煤条件较好。此外还要有适合植物生长的古气候条件及 广阔的聚煤场所等。为此只有在地台阶段的聚煤条件最佳。一方面地壳运动以振荡运动为主，地壳相对稳定，经常出现地壳沉降速度与成煤物质堆积速度相持的局面，另一方面地台阶段的沉积区呈大面积分布，能够在大范围内同时进行含煤沉积，尤其在边缘凹陷内。此外，含煤盆地聚煤期所处的古纬度亦十分重要。据研究南纬15°到北纬15°之间为赤道降雨 量带，在这一带内，在信风的影响下，雨量充沛，生物繁茂，形成赤道含煤带，但由于气 温高，有机物分解快，难以形成大煤田。经研究南、北纬度45°至70°的温带降雨带是形成 煤田的最理想带。
如第三纪聚煤作用出现在地壳强烈活动之后相对宁静时期。第三纪聚煤作用主要集中 于始新世－渐新世、中新世和上新世等三个时期，各期的激烈构造活动为聚煤作用提供了有利的场所－聚煤盆地，随后相对和缓平静的阶段则为成煤物质的形成和聚煤作用创造了前提条件，并控制影响着煤层的层数、厚度和分布等一系列特点。
古纬度对富煤带的形成起着重要的作用，如东北、内蒙在上侏罗世至早白垩世虽强烈 火山喷发时期，但正处于北温带，故虽有多期火山喷发，也能在火山喷发的宁静期间于已形成的断陷盆地内发生旺盛的聚煤作用，发育有巨厚煤层，内蒙古霍林河聚煤盆地其最大厚度甚至超过 1000m 之多。
2. 5 聚煤盆地及其改造后的赋煤规律
目前我们所见到的一些含煤盆地几乎都经历了后期的改造，据对我国不同地区、不同 类型盆地的研究发现，盆地古、今构造特征、性质、方向等要素差别较大，现今盆地的边 界与盆地原始沉积边界明显不符较为常见，为此要全面恢复其原始状态不仅难度大，有些 似乎已不可能。许多盆地目前的面貌甚至在晚第三纪或第四纪才开始出现和形成。
例如现今柴达术盆地被昆仑山、祁连山和阿尔金山所环绕，面积约 12 万 km2 ，其中沉 积岩分布面积 9. 6 万 km2 。通过对柴达木盆地新生代地层中近万个样点、20 多万个重矿物 数据的分析研究，早第三纪盆地的沉积范围要比如今盆地大得多：南向昆仑山推进约 240km ，西往阿尔金山延伸100 多公里，目前昆仑山中面积约达 2.6×104 km2的库木摩里盆 地，原属古柴达木盆地的一部分。
此外，华北晚古生代时是一个统一、稳定的大型聚煤盆地。中生代时这一古地理面貌得到了继承。目前除鄂尔多斯盆地外的其他一些地区零散分布的三叠系，原来是连成一片的，为此认为晚三叠世时华北是一个大型南陡北缓的不对称拗陷。目前在济源南面的汝州一带石千峰组的研究又有了新的进展，从钻孔中取得的资料看，以济源为沉积中心的大型沉积盆地在已有石千峰组及其上覆的早、中三叠世地层的基础上连续沉积，直到晚三叠世才上升剥蚀，致使中侏罗世义马组同其残留的三叠纪地层接触，再往南，则汝州等地新生界覆盖在残留的早三叠世刘家沟组上或新生界覆盖在残留的石千峰组之上。通过对大同煤田、宁武煤田的大同组和鄂尔多斯盆地的延安组所含的植物群组分及动物群(以双壳类为主)组分的分析对比，不仅面貌基本一致，且同属中侏罗世早期，为此认为原始大型侏罗 纪盆地这三者是连在一起的。据研究宁夏汝箕沟地区的延安组现在的位置虽在鄂尔多斯盆地之外，但都认为汝箕沟地区的延安组沉积特征与鄂尔多斯盆地西缘的马家滩、磁窑堡、石沟驿等地延安组的特征非常类似，推测该处在侏罗纪时可能是鄂尔多斯盆地的一部分。
此外，由于后期构造的影响，使原如盆地出露不全，通过分析研究就能找到新的煤炭资源。淮南新集推覆体下新发现 20 亿吨储量就是在后期推覆构造下掩盖的原始盆地的一部分。从河西走廊东部现有石炭纪煤田，如山丹平坡、马营、红水等地成煤时都处于有利的聚煤沉积环境。然而，从目前石炭系展布，尤其从前陆盆地发育状况看，它们仅是石炭系的一小部分，大部分则很可能深埋于中、新生代以来形成的构造盆地中。因此在现有煤产地外围仍有扩大找煤的远景。
综上所述，由于各种条件的制约，要将现今的含煤盆地恢复其原始状态几乎是不可能的，但从已获得的一些资料，可以比较肯定的讲，目前见到的含煤盆地构造要比原始含煤盆地的构造复杂得多，甚至由于后期构造的影响使原始含煤盆地的部分地区，一般是边缘 地带还被掩埋着，这正是寻找新的煤炭资源的新靶区，淮南推覆体下找出20亿吨储量的新煤田是很好的实例。目前尚有一些类似的靶区，如河西走廊的一些石炭纪含煤盆地，华北陆台北缘、东北缘的一些晚古生代、中生代含煤盆地等，尚有被推覆体掩盖着的原始含煤盆地或其边缘部分。目前孤立的一些含煤盆地往往是由于后期改造的结果，原始状态几乎是连成一片的。原始含煤盆地及其四周的山岭早已改观，甚至剥蚀殆尽，但亦有深部的含煤盆地由于构造变动而抬升到浅部。此外，目前分割着的同时代、同性质的一些弧立分布的煤田之间，亦不排除尚有被掩盖着的弧立含煤盆地或含煤块断。因此，深入研究原始聚煤盆地改造后的赋煤规律，对寻找新的煤炭资源有着重要的指导作用。本文在李星学教授 指导下完成，深表谢意。