成煤與大地構(gòu)造

張海東

摘 要：全球范圍內(nèi)的構(gòu)造演化雖因地而異，各有特點(diǎn)，但它們的發(fā)生是準(zhǔn)同時(shí)的。當(dāng)代研究表明：地球的發(fā)展歷程是超級(jí)大陸反復(fù)匯聚和裂解的過(guò)程，在地球形成的46億年中，先后形成過(guò)四個(gè)超級(jí)大陸，它們的匯聚和裂解影響了全球的構(gòu)造環(huán)境。特定的構(gòu)造環(huán)境發(fā)育特定的巖石組合，將煤礦床和全球范圍內(nèi)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，可以更好的指導(dǎo)找礦工作。本文擬通過(guò)詳述各構(gòu)造階段全球范圍內(nèi)的造山事件與成煤礦床，來(lái)論證二者的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：造山帶，地殼發(fā)展史，構(gòu)造階段，礦床

中圖分類號(hào)：P611.2+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

煤是板塊運(yùn)動(dòng)、地殼演化特定階段的產(chǎn)物。本文參考當(dāng)今構(gòu)造理論的研究成果，將地殼的發(fā)展劃分為前寒武（這是一籠統(tǒng)概念，由于寒武紀(jì)以前的地質(zhì)演化與本文所述無(wú)關(guān)，故用此概稱）、加里東構(gòu)造階段、海西構(gòu)造階段和阿爾卑斯構(gòu)造階段。以此為引，來(lái)討論世界上主要的聚煤事件。對(duì)于各階段構(gòu)造事件產(chǎn)生的各類聚煤盆地的成礦模式以及國(guó)內(nèi)分布格局，前人已作了許多研究，也就不作為本文的重點(diǎn)來(lái)論述 [1-2]。

1、前寒武與加里東構(gòu)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(zhì)時(shí)期的七分之六。這一時(shí)期，地球上先后出現(xiàn)尤阿、哥倫比亞、羅迪尼亞三個(gè)超級(jí)大陸，地球經(jīng)歷了一次次的蛻變，出現(xiàn)陸核型、古陸塊型、陸塊型3個(gè)完整的構(gòu)造大階段。隨著800Ma羅迪尼亞超級(jí)大陸的裂解，即轉(zhuǎn)入大陸型超級(jí)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(gè)早古生代的歷史，始于距今約5.7億年，結(jié)束于4億年。這一時(shí)期，古大西洋關(guān)閉，北美板塊與俄羅斯板塊對(duì)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(shí)，各大陸板塊邊緣的陸殼增生，陸地面積不斷擴(kuò)大。但由于此時(shí)仍以菌藻類生物為主（晚古生代早期才出現(xiàn)了有一定規(guī)模的森林），在世界范圍內(nèi)僅形成零星分布的石煤。

2、海西構(gòu)造階段

當(dāng)加里東運(yùn)動(dòng)終結(jié)后，即轉(zhuǎn)入地殼活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的泥盆紀(jì)，此時(shí)在加里東構(gòu)造階段的基礎(chǔ)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(chǔ)，石炭紀(jì)到二疊紀(jì)之間，全球大多數(shù)陸塊聚合形成潘基亞超級(jí)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(shí)，來(lái)自大陸東部的擠壓力使哈薩克斯坦大陸向西運(yùn)動(dòng)，末期與西伯利亞大陸拼合。由于力的不均一導(dǎo)致了東西部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱程度的不同，褶皺過(guò)程自東向西的發(fā)展，引起了地臺(tái)東南部的頓巴斯地區(qū)重新活動(dòng)，形成了頓巴斯褶皺區(qū)。在俄羅斯地臺(tái)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(guó)東部的頓涅茨煤田，該煤田呈東西走向，長(zhǎng)650km，南北寬70～170km。另外，由于俄羅斯地臺(tái)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(guó)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(kù)茲涅茨克煤田為一構(gòu)造復(fù)雜的復(fù)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(shí)期。

2.2歐洲褶皺型海西造山帶

晚石炭世時(shí)，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(guó)的魯爾煤田、英國(guó)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(shí)期[5]。

2.3阿巴拉契亞造山帶

前寒武紀(jì)時(shí)期，古北美大陸東緣分布著微型陸塊和島弧，隨著寒武紀(jì)時(shí)岡瓦納板塊的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生向西運(yùn)動(dòng)，致使其間的洋盆收縮。隨后這一系列微型陸塊逐個(gè)拼貼到了北美陸塊上，擴(kuò)大了北美古陸面積。隨著石炭紀(jì)植被的繁盛，在此帶以西形成了美國(guó)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(xiàn)次級(jí)隆起及穹窿等正向構(gòu)造，由于此帶微型陸塊的影響，造成這里構(gòu)造較復(fù)雜。晚石炭世時(shí)，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(qū)分布在美國(guó)東部的9個(gè)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(jì)海西運(yùn)動(dòng)結(jié)束，轉(zhuǎn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4岡瓦納造山帶

晚石炭時(shí)，早石炭拼合的岡瓦納古陸內(nèi)部出現(xiàn)差異升降，形成陸內(nèi)裂谷。隨著冰期氣候的結(jié)束，發(fā)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(shí)期。印度此期形成了占其全部煤炭?jī)?chǔ)量的99.6%。主要產(chǎn)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(fā)，地殼活動(dòng)性增強(qiáng)，使古生代形成的煤層遭受強(qiáng)烈褶皺作用形成一條西起阿根廷，經(jīng)好望角，東至南極的連續(xù)的、自然延伸的褶皺造山帶[9-11]，從而造成了這些地區(qū)這一時(shí)期的煤炭變質(zhì)程度都比較高。這一事件也標(biāo)志著岡瓦納古陸分裂解體的開(kāi)始，由于岡瓦納古陸的解體，各板塊間的造山帶不復(fù)存在。

3、阿爾卑斯構(gòu)造階段

阿爾卑斯構(gòu)造階段泛指在中生代和新生代發(fā)生的構(gòu)造變形、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用等的一個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)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(jīng)歷相對(duì)穩(wěn)定的三疊紀(jì)后，即轉(zhuǎn)入大陸裂解階段。此時(shí)，大西洋和印度洋不斷開(kāi)啟，特提斯洋的范圍逐漸縮小，太平洋向大陸俯沖，現(xiàn)代板塊和大洋并存格局基本形成。發(fā)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(huán)太平洋活動(dòng)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(qū)原是古地中海的一部分，因北大西洋擴(kuò)張引起南面的非洲板塊向北面推進(jìn)，持續(xù)變形形成了阿爾卑斯山系，此造山系縱貫整個(gè)巴爾干半島的西側(cè)，并伸入地中海，經(jīng)塞浦路斯島直抵小亞細(xì)亞半島，影響將近整個(gè)歐洲，歐洲大多數(shù)這一時(shí)期的煤田都沿此帶分布。德國(guó)萊茵煤田為一大型的山間地塹，形成于阿爾卑斯區(qū)大規(guī)模向北推覆時(shí)期。漸新世時(shí)，基底由于褶皺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一連串的負(fù)向運(yùn)動(dòng)，并分裂成沉降深度不等的多個(gè)走向北西-南東的地塊。巖層呈近水平產(chǎn)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(jì)的紀(jì)烏煤田、西班牙白堊紀(jì)的特魯埃爾省煤田與第三紀(jì)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(jì)中期，脫體岡瓦納塊體向北漂移，大洋俯沖結(jié)束后于早第三紀(jì)時(shí)印度塊體與歐亞大陸南緣發(fā)生碰撞，致使大陸物質(zhì)發(fā)生交換和產(chǎn)生向東向西方向的擠壓，特別是仰沖盤的剝蝕導(dǎo)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(nèi)，但由于造山運(yùn)動(dòng)過(guò)于強(qiáng)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(dòng)并向北美大陸下俯沖擠壓，在北美中西部塊體發(fā)生四期構(gòu)造-巖漿事件。隨著第三紀(jì)初的北美板塊運(yùn)動(dòng)變緩，導(dǎo)致兩大陸長(zhǎng)期的擠壓作用結(jié)束。漸新世太平洋板塊向NWW方向運(yùn)動(dòng)，直接切過(guò)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(xù)時(shí)間長(zhǎng)，這一時(shí)期形成了從上侏羅系到下第三系含煤地層，其時(shí)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(qū)的波德河煤田（美國(guó)）相銜接。從區(qū)域總體看，巖層朝西和西南方向傾斜，在平原區(qū)東部則近似水平[14]。

4、結(jié)論與討論

世界上現(xiàn)存的許多巨型煤田都不同程度的受到構(gòu)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(chǎng)所，但并非所有的造山運(yùn)動(dòng)都利于成礦：喜山事件改變了我國(guó)的氣候環(huán)境，使這一時(shí)期我國(guó)的成煤環(huán)境很局限；南美洲經(jīng)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(qiáng)烈的構(gòu)造形變，弧前體系不發(fā)育，限制了成煤。故對(duì)于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，不僅要研究與此相伴的構(gòu)造盆地，還要考慮構(gòu)造強(qiáng)弱程度、持續(xù)時(shí)間和造山帶的走向，從而合理的詮釋每一次構(gòu)造事件。

中國(guó)大陸經(jīng)歷了復(fù)雜的拼合史和構(gòu)造演化史（新生代之前是來(lái)自不同位置的微大陸和地塊經(jīng)多次造山拼合而形成復(fù)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(dǎo)致了礦床分布的復(fù)雜性和區(qū)域性。所以我們更應(yīng)重視此方面的研究，來(lái)更好的指導(dǎo)未來(lái)的找礦工作。

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