[科普中国]-煤区域岩浆热变质作用

聚煤坳陷内岩浆侵入的岩浆热，伴生热液、热气以及放射性元素的蜕变热使煤变质的作用，又称“煤区域热力变质作用”、“煤远程岩浆热变质作用”。钻探和物探资料证明，中国山东金岭镇、莱芜、沂南等地下有岩浆侵入体存在地区，浅部地温较高。岩浆侵入体及其附近地下300m处地温一般高出邻区3～5℃，莱芜的地温等值线形状，和地下400～800m处燕山期闪长岩所形成的背斜轮廓一致，而且背斜轴部的地温值较高。上述地区岩体附近煤级都增高为中、高煤级烟煤和无烟煤，是在经受深成变质的基础上，又叠加了区域岩浆热变质作用的结果。

释义聚煤坳陷内岩浆侵入的岩浆热，伴生热液、热气以及放射性元素的蜕变热使煤变质的作用，又称“煤区域热力变质作用”、“煤远程岩浆热变质作用”。钻探和物探资料证明，中国山东金岭镇、莱芜、沂南等地下有岩浆侵入体存在地区，浅部地温较高。岩浆侵入体及其附近地下300m处地温一般高出邻区3～5℃，莱芜的地温等值线形状，和地下400～800m处燕山期闪长岩所形成的背斜轮廓一致，而且背斜轴部的地温值较高。上述地区岩体附近煤级都增高为中、高煤级烟煤和无烟煤，是在经受深成变质的基础上，又叠加了区域岩浆热变质作用的结果。

亚型根据岩浆性质、侵入方式、侵入深度、侵入层位、岩体规模以及沉积盖层封闭程度等的不同，可将煤区域岩浆热变质作用划分为煤浅成区域岩浆热变质作用、煤中浅成区域岩浆热变质作用和煤中深成区域岩浆热变质作用等三种亚型。

煤浅成区域岩浆热变质作用岩浆主要侵入煤系，直接侵入煤层者可形成天然焦，以小型侵入体为主，煤级分带窄，规模小，侵入深度约在地面下0.5～1.5km之间，沉积盖层较薄、断裂发育。中国鲁中、苏西北、皖北各煤田煤的区域岩浆热变质作用多属此亚型。

煤中浅成区域岩浆热变质作用岩浆侵入深度大致在地面下1.5～3km，在中国华北多侵入于下、中奥陶统或寒武系内;岩体常呈岩床、岩株、岩瘤状;多形成中型规模的变质分带。位于中国太行山东麓的邯邢煤田和太原西山煤田煤的区域岩浆热变质作用属此亚型。

煤中深成区域岩浆热变质作用热源为规模较大的隐伏侵入体，侵入层位低于奥陶、寒武系，侵入深度大于3km; 常形成大面积的高变质煤。中国宁夏西北部的汝箕沟煤田产优质无烟煤，物探表明该煤田东南部大风沟西侧和南侧有三处磁异常，显示深处有火成岩侵入体;华北最大的高煤级带，是以山西阳城、翼城、安泽、晋城和河南济源、焦作、商丘、夏邑、永城为中心地带的晋东南一豫中煤的高变质带，以无烟煤为主，有的已达超无烟煤阶段 (焦作王封矿煤的镜质组最大反射率Ro，max为4.70%、中马村矿为5.39%，荥巩为4.16%～6.13%，济源克井矿为6.23%)，虽尚未发现大型侵入体，据其各种特点应属中深成区域岩浆热变质亚型。

特点煤级分带的特点分带的面积和形状受岩浆侵入体的规模、形状、产状、侵入次数和侵入深度的影响，一般小于深成变质分带而明显大于接触变质与动力变质分带。由于岩浆侵入体为高温热源中心，向外温度逐步降低，因而在平面上形成以侵入岩体为中心的环状煤级分带，由内向外煤级逐渐降低，称为煤级正向环带。而处于四周被岩浆侵入体包围的煤系，则其环状煤级分带由内向外逐渐增高，称为煤级反向环带。环状煤级分带常因岩体形状不同、侵入深浅不同而呈不规则形状，并因煤系分布或断层切割、剥蚀构成比较复杂的形态。区域岩浆热变质煤的煤级分带与区域构造走向的关系，主要取决于岩体的形状和走向以及后期构造变动。中国太行山东麓煤田煤级分带原为串珠状，后经北北东向断裂切割和剥蚀，煤级分带与区域走向接近垂直。

煤级在短距离内变化明显煤深成变质作用下增高一个煤级，常需增加近千米埋深，由贫煤提高到无烟煤所需增加的埋深更大。中国太原西山煤田山西组2号煤与太原组8号煤层间距尚不足百米，煤级却已有差别，显然是叠加了由狐偃山碱性二长岩侵入体导致的煤区域岩浆热变质作用的结果。

煤级梯度高与深成变质煤相比，区域岩浆热变质煤的煤级梯度(见希尔特规律)高。中国邯邢煤田山西组大煤反射率梯度为(0.07%～0.305%)/100m;豫中煤田二1煤的为 (0.12%～0.57%)/100m; 湘中洪山殿煤的为0.088%/100m，恩口煤的为0.103%/100m。表1将中国区域岩浆热变质煤与国内外一些地区深成变质煤的镜质组反射率和反射率梯度作了比较，显然前者的煤级梯度远远高于后者。

煤物理化学性质的特点与深成变质煤相比，区域岩浆热变质煤其焦煤阶段的发热量、碳含量和氢含量都较低，有的在瘦煤阶段已失去粘结性。在煤的物理性质方面，表现为光学各向异性发展较快。在煤的化学性质上，气煤到焦煤阶段的区域岩浆热变质煤，其光学各向异性与深成变质的贫煤和无烟煤阶段相当。

煤中气孔、镶嵌结构和小球体发育中国湖南和江西中南部高变质煤中，发育有较大的气孔和镶嵌结构;河南中部，山西太原西山和东南部非接触变质的中高变质煤中，也都发育有气孔和镶嵌结构;在山西太原西山和晋东南，煤中还发育有小球体。

围岩变化和发育热液石英脉由于岩浆和热液作用，煤层围岩发生一系列变化，在无烟煤带尤为常见。砂岩遭受高温后，使其胶结物的某些成分逸去，从而加大了孔隙度，密度减小。煤层围岩还常发生硅化、叶蜡石化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、黄铁矿化等。中国江西乐平涌山矿含煤岩系中粘土岩发生红柱石化;湘中金竹山渣渡矿区煤层围岩发生了蛇纹石化、大理石化、滑石化。围岩中有热液石英脉发育，更是煤区域岩浆热变质的重要标志之一。中国宁夏汝箕沟矿早侏罗世含煤岩系及下伏晚三叠世延长群中以及福建天湖山、山西阳城—晋城、湖南澄潭江、江西萍乡紫家冲—三湾、青海木里等无烟煤产地的含煤岩系中，都有石英脉发育。有些围岩中还有热液成因的方解石—重晶石脉、萤石脉和石棉脉发育。

常有内生矿床共生中国辽东燕山期花岗岩沿纬向断裂带侵入石炭二叠纪含煤岩系，发生煤区域岩浆热变质作用，使煤变质达到高煤级烟煤和无烟煤，并在其邻近形成了热液充填型、夕卡岩型多金属矿床;甘肃九条岭燕山期花岗岩岩浆的侵入，不仅使煤的煤级提高，而且在矿区外围形成了中、高温热液矿床;黔西晚二叠世中、高煤级烟煤区发育了不少中、低温热液矿床;赣南晚二叠世的煤，多已达到超无烟煤阶段，同时还形成了钨矿等中、高温热液矿床;太行山东麓武安和山东淄博东金岭镇的夕卡岩型磁铁矿，河南安阳铜冶南的铬、镍、铅矿，晋东南晋城犁川的铅锌矿以及晋城与陵川间的热液矿床，都与当地的高煤级煤共生。1

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李航 - 副教授 - 西南大学