[科普中國(guó)]-煤區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用

聚煤坳陷內(nèi)巖漿侵入的巖漿熱，伴生熱液、熱氣以及放射性元素的蛻變熱使煤變質(zhì)的作用，又稱“煤區(qū)域熱力變質(zhì)作用”、“煤遠(yuǎn)程巖漿熱變質(zhì)作用”。鉆探和物探資料證明，中國(guó)山東金嶺鎮(zhèn)、萊蕪、沂南等地下有巖漿侵入體存在地區(qū)，淺部地溫較高。巖漿侵入體及其附近地下300m處地溫一般高出鄰區(qū)3～5℃，萊蕪的地溫等值線形狀，和地下400～800m處燕山期閃長(zhǎng)巖所形成的背斜輪廓一致，而且背斜軸部的地溫值較高。上述地區(qū)巖體附近煤級(jí)都增高為中、高煤級(jí)煙煤和無(wú)煙煤，是在經(jīng)受深成變質(zhì)的基礎(chǔ)上，又疊加了區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的結(jié)果。

釋義聚煤坳陷內(nèi)巖漿侵入的巖漿熱，伴生熱液、熱氣以及放射性元素的蛻變熱使煤變質(zhì)的作用，又稱“煤區(qū)域熱力變質(zhì)作用”、“煤遠(yuǎn)程巖漿熱變質(zhì)作用”。鉆探和物探資料證明，中國(guó)山東金嶺鎮(zhèn)、萊蕪、沂南等地下有巖漿侵入體存在地區(qū)，淺部地溫較高。巖漿侵入體及其附近地下300m處地溫一般高出鄰區(qū)3～5℃，萊蕪的地溫等值線形狀，和地下400～800m處燕山期閃長(zhǎng)巖所形成的背斜輪廓一致，而且背斜軸部的地溫值較高。上述地區(qū)巖體附近煤級(jí)都增高為中、高煤級(jí)煙煤和無(wú)煙煤，是在經(jīng)受深成變質(zhì)的基礎(chǔ)上，又疊加了區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的結(jié)果。

亞型根據(jù)巖漿性質(zhì)、侵入方式、侵入深度、侵入層位、巖體規(guī)模以及沉積蓋層封閉程度等的不同，可將煤區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用劃分為煤淺成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用、煤中淺成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用和煤中深成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用等三種亞型。

煤淺成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用巖漿主要侵入煤系，直接侵入煤層者可形成天然焦，以小型侵入體為主，煤級(jí)分帶窄，規(guī)模小，侵入深度約在地面下0.5～1.5km之間，沉積蓋層較薄、斷裂發(fā)育。中國(guó)魯中、蘇西北、皖北各煤田煤的區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用多屬此亞型。

煤中淺成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用巖漿侵入深度大致在地面下1.5～3km，在中國(guó)華北多侵入于下、中奧陶統(tǒng)或寒武系內(nèi);巖體常呈巖床、巖株、巖瘤狀;多形成中型規(guī)模的變質(zhì)分帶。位于中國(guó)太行山東麓的邯邢煤田和太原西山煤田煤的區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用屬此亞型。

煤中深成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用熱源為規(guī)模較大的隱伏侵入體，侵入層位低于奧陶、寒武系，侵入深度大于3km; 常形成大面積的高變質(zhì)煤。中國(guó)寧夏西北部的汝箕溝煤田產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤，物探表明該煤田東南部大風(fēng)溝西側(cè)和南側(cè)有三處磁異常，顯示深處有火成巖侵入體;華北最大的高煤級(jí)帶，是以山西陽(yáng)城、翼城、安澤、晉城和河南濟(jì)源、焦作、商丘、夏邑、永城為中心地帶的晉東南一豫中煤的高變質(zhì)帶，以無(wú)煙煤為主，有的已達(dá)超無(wú)煙煤階段 (焦作王封礦煤的鏡質(zhì)組最大反射率Ro，max為4.70%、中馬村礦為5.39%，滎鞏為4.16%～6.13%，濟(jì)源克井礦為6.23%)，雖尚未發(fā)現(xiàn)大型侵入體，據(jù)其各種特點(diǎn)應(yīng)屬中深成區(qū)域巖漿熱變質(zhì)亞型。

特點(diǎn)煤級(jí)分帶的特點(diǎn)分帶的面積和形狀受巖漿侵入體的規(guī)模、形狀、產(chǎn)狀、侵入次數(shù)和侵入深度的影響，一般小于深成變質(zhì)分帶而明顯大于接觸變質(zhì)與動(dòng)力變質(zhì)分帶。由于巖漿侵入體為高溫?zé)嵩粗行模蛲鉁囟戎鸩浇档?，因而在平面上形成以侵入巖體為中心的環(huán)狀煤級(jí)分帶，由內(nèi)向外煤級(jí)逐漸降低，稱為煤級(jí)正向環(huán)帶。而處于四周被巖漿侵入體包圍的煤系，則其環(huán)狀煤級(jí)分帶由內(nèi)向外逐漸增高，稱為煤級(jí)反向環(huán)帶。環(huán)狀煤級(jí)分帶常因巖體形狀不同、侵入深淺不同而呈不規(guī)則形狀，并因煤系分布或斷層切割、剝蝕構(gòu)成比較復(fù)雜的形態(tài)。區(qū)域巖漿熱變質(zhì)煤的煤級(jí)分帶與區(qū)域構(gòu)造走向的關(guān)系，主要取決于巖體的形狀和走向以及后期構(gòu)造變動(dòng)。中國(guó)太行山東麓煤田煤級(jí)分帶原為串珠狀，后經(jīng)北北東向斷裂切割和剝蝕，煤級(jí)分帶與區(qū)域走向接近垂直。

煤級(jí)在短距離內(nèi)變化明顯煤深成變質(zhì)作用下增高一個(gè)煤級(jí)，常需增加近千米埋深，由貧煤提高到無(wú)煙煤所需增加的埋深更大。中國(guó)太原西山煤田山西組2號(hào)煤與太原組8號(hào)煤層間距尚不足百米，煤級(jí)卻已有差別，顯然是疊加了由狐偃山堿性二長(zhǎng)巖侵入體導(dǎo)致的煤區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的結(jié)果。

煤級(jí)梯度高與深成變質(zhì)煤相比，區(qū)域巖漿熱變質(zhì)煤的煤級(jí)梯度(見(jiàn)希爾特規(guī)律)高。中國(guó)邯邢煤田山西組大煤反射率梯度為(0.07%～0.305%)/100m;豫中煤田二1煤的為 (0.12%～0.57%)/100m; 湘中洪山殿煤的為0.088%/100m，恩口煤的為0.103%/100m。表1將中國(guó)區(qū)域巖漿熱變質(zhì)煤與國(guó)內(nèi)外一些地區(qū)深成變質(zhì)煤的鏡質(zhì)組反射率和反射率梯度作了比較，顯然前者的煤級(jí)梯度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。

煤物理化學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn)與深成變質(zhì)煤相比，區(qū)域巖漿熱變質(zhì)煤其焦煤階段的發(fā)熱量、碳含量和氫含量都較低，有的在瘦煤階段已失去粘結(jié)性。在煤的物理性質(zhì)方面，表現(xiàn)為光學(xué)各向異性發(fā)展較快。在煤的化學(xué)性質(zhì)上，氣煤到焦煤階段的區(qū)域巖漿熱變質(zhì)煤，其光學(xué)各向異性與深成變質(zhì)的貧煤和無(wú)煙煤階段相當(dāng)。

煤中氣孔、鑲嵌結(jié)構(gòu)和小球體發(fā)育中國(guó)湖南和江西中南部高變質(zhì)煤中，發(fā)育有較大的氣孔和鑲嵌結(jié)構(gòu);河南中部，山西太原西山和東南部非接觸變質(zhì)的中高變質(zhì)煤中，也都發(fā)育有氣孔和鑲嵌結(jié)構(gòu);在山西太原西山和晉東南，煤中還發(fā)育有小球體。

圍巖變化和發(fā)育熱液石英脈由于巖漿和熱液作用，煤層圍巖發(fā)生一系列變化，在無(wú)煙煤帶尤為常見(jiàn)。砂巖遭受高溫后，使其膠結(jié)物的某些成分逸去，從而加大了孔隙度，密度減小。煤層圍巖還常發(fā)生硅化、葉蠟石化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、黃鐵礦化等。中國(guó)江西樂(lè)平涌山礦含煤巖系中粘土巖發(fā)生紅柱石化;湘中金竹山渣渡礦區(qū)煤層圍巖發(fā)生了蛇紋石化、大理石化、滑石化。圍巖中有熱液石英脈發(fā)育，更是煤區(qū)域巖漿熱變質(zhì)的重要標(biāo)志之一。中國(guó)寧夏汝箕溝礦早侏羅世含煤巖系及下伏晚三疊世延長(zhǎng)群中以及福建天湖山、山西陽(yáng)城—晉城、湖南澄潭江、江西萍鄉(xiāng)紫家沖—三灣、青海木里等無(wú)煙煤產(chǎn)地的含煤巖系中，都有石英脈發(fā)育。有些圍巖中還有熱液成因的方解石—重晶石脈、螢石脈和石棉脈發(fā)育。

常有內(nèi)生礦床共生中國(guó)遼東燕山期花崗巖沿緯向斷裂帶侵入石炭二疊紀(jì)含煤巖系，發(fā)生煤區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用，使煤變質(zhì)達(dá)到高煤級(jí)煙煤和無(wú)煙煤，并在其鄰近形成了熱液充填型、夕卡巖型多金屬礦床;甘肅九條嶺燕山期花崗巖巖漿的侵入，不僅使煤的煤級(jí)提高，而且在礦區(qū)外圍形成了中、高溫?zé)嵋旱V床;黔西晚二疊世中、高煤級(jí)煙煤區(qū)發(fā)育了不少中、低溫?zé)嵋旱V床;贛南晚二疊世的煤，多已達(dá)到超無(wú)煙煤階段，同時(shí)還形成了鎢礦等中、高溫?zé)嵋旱V床;太行山東麓武安和山東淄博東金嶺鎮(zhèn)的夕卡巖型磁鐵礦，河南安陽(yáng)銅冶南的鉻、鎳、鉛礦，晉東南晉城犁川的鉛鋅礦以及晉城與陵川間的熱液礦床，都與當(dāng)?shù)氐母呙杭?jí)煤共生。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李航 - 副教授 - 西南大學(xué)