淺談加強煤田地質科學研究已成當務之急

       經過多年的開采，許多老礦的儲量所剩無幾，尋找和開發(fā)煤田地質科學研究已成當務之急?？茖W地研究煤碳地質構造對煤系地層賦存的影響，是今后尋找新煤田的關鍵。作者在總結前人勘探成果的基礎上，對煤層的主要復向斜、復背斜及斷裂構造進行分析，重點研究了緩傾角斷裂的類型、特征及其對煤系地層的影響。通過對構造特征的研究，探討了找煤方向，對今后尋找新礦區(qū)具有一定的指導意義。煤田地質基礎研究由傳統地質走向地球系統科學研究階段，經過我國煤田地質工作者數十年的努力，已基本形成了特色鮮明的中國煤田地質理論體系，并由傳統煤田地質理論走向系統煤田地質科學時代。煤田地質鉆探質量的保證在于夯實質量管理基礎。要保證 煤田地質勘探質量，就必須對地質勘察質量進行全過程控制。
　　0 前言
　　煤資源的主導地位與煤污染的嚴重性極大的影響我國能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展進程，優(yōu)質煤及煤層氣的研究與勘探開發(fā)、煤的可潔凈性研究與應用將是應對這一挑戰(zhàn)的對策。因此，對我國煤沉積學研究的探討很有必要，通過前人對沉積學研究的成果，結合我國特定的古地理、古氣候及構造條件，綜合評述煤的形成環(huán)境和影響煤質的因素為我國的煤炭資源的勘查及開發(fā)利用奠定理論基礎。
　　1 成煤環(huán)境探討
　　煤炭的形成與成煤沼澤有著直接的關系，不同類型的沼澤環(huán)境在一定的時期內經過一系列的地質作用直接影響煤層的分布、煤層厚度及煤質。關于沼澤的名詞和用語在不同的文獻中都具有各自的定義，其必須具備低洼積水和有機物生長。沼澤按不同的方式可以劃分多種類型，如低位沼澤、中位沼澤和高位沼澤、淡水、微咸水和咸水沼澤。這些主要受當時成煤環(huán)境的地理條件和古氣候的影響，在不同氣候條件下，其發(fā)展有不同的模式。低位泥炭沼澤在我
　　國分布最廣，而酸沼澤極少。關于新生代以來的泥炭研究，即現代沉積和第四紀沉積的研究，也許給了新的啟示。根據泥炭地質學研究，中國渤海西北黃海沿岸泥炭地與海侵海退的關系非常密切。通常情況下，當有低位沼澤成因轉化為高位沼澤成因時，由于木本成煤植物減少，而草本成煤植物增多，再加上水位的下降和大氣氧的作用增強，鏡質組分相對減少，惰質組分相對增多，由光亮型逐漸朝暗淡型過渡。當然，由于生態(tài)系統總是處在一個不斷變化的動態(tài)平衡之中，氣候、水文、植被等都在一個變動狀態(tài)，故成煤的實際情況要復雜的多。
　　2 聚煤作用
　　聚煤作用發(fā)生在不同的沉積環(huán)境，所形成的煤層厚度、煤質等都有很大的差異。在氣候、沉降基地、沉積補給等多種因素的綜合影響下，淺海、海灣、湖泊等蓄水盆地的水位和水深在沉積過程中都是變化的。這種變化對于盆地沿岸帶聚煤地段的規(guī)模和分布有重要的控制作用。其表現形式一是聚煤地段的遷移，二是聚煤地段的擴大和縮小。聚煤地段的規(guī)模和位置，都是指某個特定的時間而言的。聚煤作用是含煤巖系形成的主要環(huán)節(jié)，同時也受到后期大地構造運動和沉積作用的影響，進而改變煤層的走向、傾向及煤質。其實，在相模式提出以后，聚煤作用開始進入了系統的研究時期，不再是單一的沉積環(huán)境解釋煤層、煤質的變化。
　　3 煤沉積學的發(fā)展
　　3.1 相模式的建立
　　于興河在《沉積學的發(fā)展歷程與未來展望》一文中引用 Visher 相模式的建立，其從橫向上沉積序列建立了 13 種模式，內容包括了 4 個河流模式、1 個三角洲模式、1 個湖相模式、4 個海退模式、2 個海進模式和 1 個深海模式。這為沉積相的識別，尤其是為野外與井下資料進行沉積相分析的具體操作奠定了基礎。自沉積模式提出以來，煤沉積學有了突飛猛進的發(fā)展，識別出了許多的含煤巖系沉積類型，建立了三角洲等一系列不同類型的模式并在相關領域得到了成功的應用。
　　3.2 層序地層學的興起與發(fā)展
　　在相模式的基礎上，以研究海相沉積環(huán)境以及地層整合面和不正面關系為特征的一門沉積學的分支學科-層序地層學誕生。其相關內容中加入了盆地分析等一些沉積體系相關研究的內容，使得沉積學更加理論化和系統化。我國在該方面的研究主要應用國外的先進理論，對我國的地質特征進行較為系統的總結與上升。就對含煤巖系沉積學而言，多以“旋回”和“沉積模式”作為研究方法。含煤巖系是多沉積體系的組合，研究沉積體系的組合特征，搞清古地理環(huán)境的時空變化，對揭示聚煤規(guī)律無疑是頭等重要的。含煤巖系沉積體系的側向變化（包括沿沉積傾向和沉積走向的變化）必須以旋回層為基本單位來進行研究。在旋回層范圍內，通過編制砂體圖或含砂率圖，確定砂分散型式，再加上沉積構造、垂向層序和區(qū)域古流體制的研究，即可揭示沉積體系的側向變化。沉積體系及其組合型式在垂向的變化，不外乎表現為總的海退趨勢和總的海侵趨勢兩種情況，在垂向上的變化表明了隨著時間推移，環(huán)境影響沉積作用變化的一個總體趨勢。國外一些學者注意到，在一些比較厚的沉積巖地質體中，常常會出現兩種不同的沉積趨勢交替出現的情況，構成一個高一級的沉積旋回，其有若干個基本旋回組成。
　　4 相關學科的發(fā)展
　　4.1 煤巖學
　　煤巖學的研究對象也從煤層本身研究的對象擴展到了黑色頁巖和其它沉積物中分散的有機碎屑（煤屑）中去了。煤巖學在煤和顯微組分的燃燒、炭化、氣化和液化等重要加工領域中的研究工作也取得了很大的進展。煤炭與油氣在形成和演化上的相似性，以及煤的煤化階段與油氣熱成熟階段間的可比性，已經成為應用煤巖學和鏡質組反射率指標來預測烴源巖的生烴能力和含油氣遠景的理論基礎，這也是煤巖學得以成功應用于油氣勘探的所在。
　　4.2 煤成氣的勘探與開發(fā)
　　煤層氣開發(fā)在國外得到的非常成功的應用，但我國在該領域鑒于我國復雜的成煤環(huán)境和構造條件，煤層氣的抽采技術還處于起步階段，尚未形成規(guī)模。盡管如此，在我國山西沁水盆地也有成功開采和應用的典范。綜合來看，我國煤層氣開發(fā)在缺乏技術支持的同時，也需要政策、市場的正確引導來激勵這一潔凈能源有效利用。我國煤層氣的開發(fā)和應用環(huán)節(jié)與其已探明的豐富資源儲量相比相對落后，作為一種非常規(guī)天然氣，煤層氣產業(yè)無論從勘探、開發(fā)、開采還是管輸、定價、招商引資、商業(yè)化應用都需要政策的監(jiān)督和支持。充分發(fā)揮政府職能，使得煤層氣開發(fā)應用進入良好的市場運營機制，是這一清潔能源進一步發(fā)展的必要條件。雖然有眾多因素制約著煤層氣相關理論向縱向深度發(fā)展，但也刺激了該領域的橫向拓展，地面開采和井下抽采技術在市場的需求下不斷完善和進步。國外的成功經驗及我國煤層氣開發(fā)的成功試點說明了煤層氣的勘探與開發(fā)當具備一定可行的地質條件及技術達到一定水平后在我國也具有可行性，值得探索和研究。