成煤与大地构造

张海东

摘 要：全球范围内的构造演化虽因地而异，各有特点，但它们的发生是准同时的。当代研究表明：地球的发展历程是超级大陆反复汇聚和裂解的过程，在地球形成的46亿年中，先后形成过四个超级大陆，它们的汇聚和裂解影响了全球的构造环境。特定的构造环境发育特定的岩石组合，将煤矿床和全球范围内的构造运动联系起来，可以更好的指导找矿工作。本文拟通过详述各构造阶段全球范围内的造山事件与成煤矿床，来论证二者的联系。

关键词：造山带，地壳发展史，构造阶段，矿床

中图分类号：P611.2+2 文献标识码：A

引言

煤是板块运动、地壳演化特定阶段的产物。本文参考当今构造理论的研究成果，将地壳的发展划分为前寒武（这是一笼统概念，由于寒武纪以前的地质演化与本文所述无关，故用此概称）、加里东构造阶段、海西构造阶段和阿尔卑斯构造阶段。以此为引，来讨论世界上主要的聚煤事件。对于各阶段构造事件产生的各类聚煤盆地的成矿模式以及国内分布格局，前人已作了许多研究，也就不作为本文的重点来论述 [1-2]。

1、前寒武与加里东构造阶段

前寒武从46亿年前地球诞生一直到5.7亿年，约占全部地质时期的七分之六。这一时期，地球上先后出现尤阿、哥伦比亚、罗迪尼亚三个超级大陆，地球经历了一次次的蜕变，出现陆核型、古陆块型、陆块型3个完整的构造大阶段。随着800Ma罗迪尼亚超级大陆的裂解，即转入大陆型超级大陆形成演化这一大阶段[3]。但由于受古气候和古植物的制约，未成煤。加里东为整个早古生代的历史，始于距今约5.7亿年，结束于4亿年。这一时期，古大西洋关闭，北美板块与俄罗斯板块对接，许多古海洋（如乌拉尔洋、古太平洋、原特提斯洋）都受到不同程度的影响；同时，各大陆板块边缘的陆壳增生，陆地面积不断扩大。但由于此时仍以菌藻类生物为主（晚古生代早期才出现了有一定规模的森林），在世界范围内仅形成零星分布的石煤。

2、海西构造阶段

当加里东运动终结后，即转入地壳活动相对稳定的泥盆纪，此时在加里东构造阶段的基础上形成了许多陷落盆地群，为此后的聚煤作用提供了空间基础，石炭纪到二叠纪之间，全球大多数陆块聚合形成潘基亚超级大陆，全球自北而南分布着乌拉尔、海西、阿巴拉契亚等造山带[4]。

2.1乌拉尔造山带与中亚造山带

早石炭世时，来自大陆东部的挤压力使哈萨克斯坦大陆向西运动，末期与西伯利亚大陆拼合。由于力的不均一导致了东西部构造运动强弱程度的不同，褶皱过程自东向西的发展，引起了地台东南部的顿巴斯地区重新活动，形成了顿巴斯褶皱区。在俄罗斯地台的深大断裂所形成的近东西向的坳陷盆地中，沉积了乌克兰共和国东部的顿涅茨煤田，该煤田呈东西走向，长650km，南北宽70～170km。另外，由于俄罗斯地台活化，形成了俄罗斯近郊煤田[5]。在乌拉尔近郊还分布着与其走向大体一致的伯朝拉煤田[6]。

晚石炭世至早二叠世，哈萨克斯坦与塔里木板块碰撞，形成了著名的中亚造山带。此造山带影响了中亚哈萨克地槽及中国的天山、祁连山、南秦岭、大兴安岭等地槽，使它们褶皱回返，形成巨大山系[7]。库兹涅茨克煤田为一构造复杂的复向斜，在古亚洲洋的海相沉积之上，形成了晚古生代和中生代北西-南东向含煤岩系。此外哈萨克斯坦分布着东西走向的卡拉干煤田、图尔盖煤田均形成于这一时期。

2.2欧洲褶皱型海西造山带

晚石炭世时，存在于俄罗斯大陆和南欧小型陆块之间的中欧洋闭合，两大陆相遇碰撞形成了碰撞型海西褶皱山系。沿此褶皱山系形成了欧洲许多煤田，如德国的鲁尔煤田、英国的约克郡—诺丁汉都煤田、西班牙的阿斯图里亚斯煤田和莱昂煤田等均形成于这一时期[5]。

2.3阿巴拉契亚造山带

前寒武纪时期，古北美大陆东缘分布着微型陆块和岛弧，随着寒武纪时冈瓦纳板块的运动而发生向西运动，致使其间的洋盆收缩。随后这一系列微型陆块逐个拼贴到了北美陆块上，扩大了北美古陆面积。随着石炭纪植被的繁盛，在此带以西形成了美国著名的伊利诺煤田，该煤田北北西—南南东方向延伸，煤田周缘呈现次级隆起及穹窿等正向构造，由于此带微型陆块的影响，造成这里构造较复杂。晚石炭世时，古非洲大陆与古北美之间大洋闭合，而大陆碰撞接合，随后形成了著名的阿巴拉契亚造山带。形成的阿巴拉契亚矿区分布在美国东部的9个州[8]。其走向大致和山脉走向一致，成北东-南西向延伸，随着二叠纪海西运动结束，转入稳定状态。

2.4冈瓦纳造山带

晚石炭时，早石炭拼合的冈瓦纳古陆内部出现差异升降，形成陆内裂谷。随着冰期气候的结束，发育大量陆生植被，沉积了南极洲、非洲南部、印度、澳大利亚的二叠系煤层。南非东半部的南非煤田。含煤岩系大致呈北东-南西向延伸，煤层厚度由南向北变薄。澳大利亚南部新南威尔士州的悉尼盆地、昆士兰州的鲍文盆地等煤田均形成于这一时期。印度此期形成了占其全部煤炭储量的99.6%。主要产地包括贾里亚、拉尼甘杰、南阿尔科塔等。晚三叠世起非洲、南美边界的大陆裂谷型玄武岩喷发，地壳活动性增强，使古生代形成的煤层遭受强烈褶皱作用形成一条西起阿根廷，经好望角，东至南极的连续的、自然延伸的褶皱造山带[9-11]，从而造成了这些地区这一时期的煤炭变质程度都比较高。这一事件也标志着冈瓦纳古陆分裂解体的开始，由于冈瓦纳古陆的解体，各板块间的造山带不复存在。

3、阿尔卑斯构造阶段

阿尔卑斯构造阶段泛指在中生代和新生代发生的构造变形、岩浆活动、变质作用等的一个地质历史时期。阿尔卑斯的早期以中生代為主，是大陆裂解的重要阶段：地壳经历相对稳定的三叠纪后，即转入大陆裂解阶段。此时，大西洋和印度洋不断开启，特提斯洋的范围逐渐缩小，太平洋向大陆俯冲，现代板块和大洋并存格局基本形成。发生在新生代的是狭义的阿尔卑斯期，是特提斯洋消失，阿尔卑斯—喜马拉雅山系[7]和环太平洋活动大陆边缘的最终形成期。

3.1阿尔卑斯造山带

阿尔卑斯地区原是古地中海的一部分，因北大西洋扩张引起南面的非洲板块向北面推进，持续变形形成了阿尔卑斯山系，此造山系纵贯整个巴尔干半岛的西侧，并伸入地中海，经塞浦路斯岛直抵小亚细亚半岛，影响将近整个欧洲，欧洲大多数这一时期的煤田都沿此带分布。德国莱茵煤田为一大型的山间地堑，形成于阿尔卑斯区大规模向北推覆时期。渐新世时，基底由于褶皱运动产生一连串的负向运动，并分裂成沉降深度不等的多个走向北西-南东的地块。岩层呈近水平产出，倾向北东，在煤田北部和西北部分岔并逐渐尖灭。此外，阿尔卑斯期煤田还有罗马尼亚第三纪的纪乌煤田、西班牙白垩纪的特鲁埃尔省煤田与第三纪的拉克鲁尼亚省煤田等[8]。

3.2喜马拉雅造山带

印度块体自白垩纪中期，脱体冈瓦纳块体向北漂移，大洋俯冲结束后于早第三纪时印度块体与欧亚大陆南缘发生碰撞，致使大陆物质发生交换和产生向东向西方向的挤压，特别是仰冲盘的剥蚀导致在俯冲盘和缝合带附近形成前陆盆地[12]。巴基斯坦的塔尔煤田和位于印度东北部和西北部的煤田均形成于造山带所影响的范围内，但由于造山运动过于强烈，限制了成煤作用的范围。

3.3科迪勒拉造山带

在晚侏罗世与早白垩世期间，由于法拉隆板块向东北移动并向北美大陆下俯冲挤压，在北美中西部块体发生四期构造-岩浆事件。随着第三纪初的北美板块运动变缓，导致两大陆长期的挤压作用结束。渐新世太平洋板块向NWW方向运动，直接切过北美大陆的加利福尼亚边缘，形成了著名的圣安德烈斯右旋走滑断层 [13]。由于造山作用持续时间长，这一时期形成了从上侏罗系到下第三系含煤地层，其时间跨度大。走向呈北西-南东方向的艾伯塔煤田（加拿大），向南延伸且与落基山地区的波德河煤田（美国）相衔接。从区域总体看，岩层朝西和西南方向倾斜，在平原区东部则近似水平[14]。

4、结论与讨论

世界上现存的许多巨型煤田都不同程度的受到构造事件的影响。一般情况下造山作用形成的各类盆地是聚煤的最佳场所，但并非所有的造山运动都利于成矿：喜山事件改变了我国的气候环境，使这一时期我国的成煤环境很局限；南美洲經历了阿尔卑斯期，地壳多次隆升和下降，形成智利型俯冲造山带。但因其强烈的构造形变，弧前体系不发育，限制了成煤。故对于构造运动，不仅要研究与此相伴的构造盆地，还要考虑构造强弱程度、持续时间和造山带的走向，从而合理的诠释每一次构造事件。

中国大陆经历了复杂的拼合史和构造演化史（新生代之前是来自不同位置的微大陆和地块经多次造山拼合而形成复合大陆；新生代位于欧亚、印度和太平洋板块的交接部位）[12]，导致了矿床分布的复杂性和区域性。所以我们更应重视此方面的研究，来更好的指导未来的找矿工作。

参考文献：

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