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山西为什么盛产煤(和煤老板)?真相在这里!

2016-8-24 19:17| 发布者: admin| 查看: 6459| 评论: 0|微博通分享|

来源:知乎网   用户天道酬勤


看到上面大家的讨论,感觉我的补充回答可能有点帮助,如有回答错误之处请大家批评指正,在此先谢过。
题主的问题是“山西丰富的煤储量是如何形成的”,这个问题可能要分成三个部分,先说“煤储量”,通俗来说是指准确查明的、具有经济价值的、现阶段可开采的煤,最重要的一个内容是具有经济价值,现在一般来说是深度在1500米以浅的煤(目前中国煤矿开采的最大深度在1300米左右),1500米以深的煤可能算不成储量。第二个分析“山西煤储量丰富”,山西的煤储量确实丰富,也有很大一部分原因在于山西大多数地方的煤埋藏深度都不大,适合开采,也有其他好多省份地下拥有很多煤炭,但由于埋深较大,不适合开采因此不如山西这么出名。第三个解释“如何形成的”,煤炭的形成过程大多数人均有一定的认识,简单说是植物遗体的保存下来在地下经过复杂的过程而形成。但仅这样回答,解决不了为何“山西的煤储量丰富”。以地质的思想来看,此外在这个题目进一步解释中还蕴藏着另外一层意思,煤形成后如何能够保存下来,毕竟有可能煤炭形成后被剥蚀掉的煤比现存的煤还多。
所以这个问题可以拓展为:山西的煤如何形成,且为何能够妥善保存下来,并使得现今埋深刚好达到适合开采的深度,进而显得山西的煤炭储量非常丰富。
如其他人所述,山西的煤可分为三个时期,分别为石炭二叠系、侏罗系与古近系,古近系(第三系)的煤零星分布,储量很少,在此就不说了,不符合“丰富”这个词。侏罗系的煤主要分布在宁武盆地北部与大同盆地,储量还可以,不过相对内蒙的侏罗系的煤,有点小儿科,不典型,工作量原因也不再详细说了。在此主要说石炭二叠的煤,因为典型且储量丰富,石炭二叠的煤主要分布在六大煤田(沁水、霍西、宁武、大同、西山、河东),接下来主要分两部分,第一是煤炭的形成,主要是涉及沉积的问题,第二是说保存,包括现在埋深状态的形成,主要是涉及构造的问题。可能我说的比较絮叨,我想的是,仅仅说煤炭的形成(沉积),山西并不突出,河北、山东、河南、内蒙等省(整个华北)和山西的情况是一样的,现在显得丰富的原因其实在于保存,其他省被破坏(或者埋深太大)的比较严重。
一、山西石炭二叠纪煤的形成(沉积)。
石炭二叠纪煤形成于海陆过渡相(海陆交互相)沉积环境,通俗的说是海边上沼泽环境里面,水不太深,并且要求气候温暖湿润,适合植物生长,植物死亡后遗体沉入水中,刚好与空气隔绝,防止被氧化分解(其他评论中有说和当时微生物有着很大关系,微生物不发育所以导致能够大量保存,这是个比较新颖的观点,个人不是太同意,因为第三纪的微生物系统很发达了,东北地区依旧形成了丰富的煤炭资源,现在的条件中也有泥炭形成)。能够形成厚煤层有着一个特别苛刻的条件:要求成煤植物沉积的速率与地壳下降的速率一致,也就是植物一边沉积着,地壳一边下降着,使得这个地方的海水深度保持稳定,至少是坚持一百年不动摇(形成一米厚的煤需要沉积数倍厚的泥炭)。这样在天时地利人和的条件下,煤炭就可以一点点沉积了。如果地壳沉降速率快,那么海水深度增大,煤炭的形成就中断了,形成泥岩灰岩等,在地质上称之为“海进”,如果地壳沉积速率慢,煤炭的形成也会中断,形成砂岩、泥岩等,在地质上称之为“海退”。山西石炭二叠纪经历过许多次的海进海退(旋回),由此也形成了许多层煤,晋南地区可形成16层煤,从上之下依次编号为1~16号,一层煤一个号,晋东南15号煤是稳定、厚度大的下主采煤层。
如前文所述,山西石炭二叠纪的煤形成与华北其他地区相类似,河北、山东、江苏(徐州)、河南、内蒙、陕西、安徽(淮南淮北)等地,亦有丰富的煤炭资源,在此不得不提一个名词“陆表海”。
神奇的“陆表海”:陆表海是针对于华北地区石炭二叠纪的专有名词(这个词是个设想,亦有争议),这个词就是说,当时(石炭二叠纪)时期,整个华北地区是一片汪洋大海,并且水深都很小,平平的,都适合植物生长、煤炭形成。这个设想的争议在于,目前地球上没有存在这种案例,不符合地质“将今论古”的思想,现在的海都是越往里走越深,大陆架、海沟、洋盆……
当时华北陆表海拥有者极佳的天时地利条件,气候湿润,地理环境极佳,地壳稳定,植物疯长,闷声发大财,沉积了一层层煤炭(泥炭),放眼望去,整个华北,漆黑一片。
但后来为何现在谈起煤炭首先想到的是山西?河北、山东的煤去哪了?这个问题且听下一节分解:
二、构造运动下的幸运儿——山西六大煤田
首先说明几个问题,在此说的华北是地质上所述的华北板块(包括内蒙、山西、陕西、河南、河北、江苏安徽北部),比现在华北平原的范围大得多,希望不要受到楼上答主的误导,太行山等山系是石炭二叠纪煤形成之后几千万年后才形成的。
上图为山西六大煤田的分布范围图,红颜色的地区为有煤,空白颜色除零星煤产地外基本没有煤(图经过了处理,不太清楚,不好意思)。
如果你家在各煤田边缘附近,那么恭喜你,在屋里掏个洞就可以挖煤了,如果你家在空白颜色范围内,那么不好意思,你家附近百分之九十九没有煤及煤矿,虽然你也是山西人。
上述红颜色六大煤田就是这次的主人公——构造运动下的幸运儿。
接着更新:
还是先说明一个地质上的基本规律:通俗、大概来说如果一个地区由于地壳运动与构造原因使得地势比较低,处于水(海、湖、河)平面以下,这个地区就接受沉积,老地层上面会有新地层覆盖,如果一个地区地势比较高,处于陆地状态,那么这个地区非但不接受沉积,老地层也会被剥蚀掉。
构造正文:
山西石炭二叠纪煤层形成时间大概在3亿年前左右,在形成之后,很长一段时间内华北均是地壳下降的,煤层上面沉积了大量的地层,这个过程一直持续到2亿3千万年前左右,煤层上面覆盖了大概3000米左右的地层,煤炭处于3000米左右的埋深,此后不安分的扬子板块、西伯利亚板块、菲律宾板块开始“欺负”华北板块,华北板块不在平静,经受了三次规模比较大的“战役”(构造运动),分别是印支运动(2亿5千万年前-2亿前年)、燕山运动(2亿年前-1亿3千万年前)、喜山运动(八千万年前至今)。
在这三次运动中,均有一个特点:华北地区东部最强烈的(打的最激烈),中部为过渡地区,西部为稳定区(百姓安居乐业)。东部即使太行山以东,中部是太行山以东到山西与陕西交界(黄河为限),西部就是山西与陕西交界黄河以西,大家可以想出中部过渡区也就是山西了。
下面分别来介绍三次战役(构造运动)。
印支运动:这个时期华北板块主要受到了南北夹击(NS向挤压),华北板块两端首当其冲,南部与北部形成了大量的褶皱(背向斜——高山、盆地),如果抬升比较严重(高山、背斜),地下三千米的煤层,就会被抬出来剥蚀掉(类似于挫骨扬灰),大家看上图,山西的最北部与最南部就是属于这种情况,原来的煤被剥蚀掉了,东西走向的露头线就是这个时候形成的。这个时候咱看看东部、中部、西部的情况,东部由于受到的伤害大,剥蚀也比较严重,不过仍然是有很大区域的煤层是没有被剥蚀的。中部大概就是山西,南北两端的被剥蚀掉了,其他还好。西部比较安稳,除了南北两端,其他地区比较安稳,继续沉积。
燕山运动:燕山运动是值得大书特书的一个运动,主要是运动的遗迹在很多地方很明显,比如说太行山,比如说山西各大盆地(沁水、宁武、大同等)基本形态都是这个时候形成的。这个运动有个特点是受到了近于东西方向的挤压,使得形成的盆地与太行山都是近于南北走向(实际准确来说是NNE方向),大家可以看谷歌地图,好多山了、盆地了都是这个走向。和印支期一样,东部剥蚀也严重,仍然仍然还是有很大区域的煤层是没有被剥蚀的。
中部大概也就是山西,山西东部形成了太行山,很老很老的地层都被抬起来了,山西东部的煤层也就被剥蚀了,山西的中西部还好,盆地内有大量的煤田保存起来了。山西北部(大同盆地、宁武盆地北部)受到的影响较小,继续接受沉积,默默的又形成了很多煤(侏罗系煤层)。
华北西部依旧比较安稳,继续沉积。形成了侏罗白垩纪的煤层,这也是内蒙为何煤这么多的一大原因(山西煤储量在内蒙之后),在此得说明,稳定沉积不一定是个好事情,由于上面沉积的太多,导致很多地区石炭二叠纪的煤埋深太大了,在3000米以下,目前来说没啥开采价值,鄂尔多斯市石炭二叠纪的煤大概埋深就是在3000米左右(他们现在开采的是上面侏罗系的煤)。
喜山运动:喜山运动和上面两个运动的作用有着很大差别,上面两个是受到挤压力的作用,这次是受到了拉张应力的作用了,这一拉不要紧,使得地壳一直往下沉降。这次华北东部受到了一亿点伤害,被拉下水了,于是就接受沉积,上面接受的就是华北东部地区脚下踩的这些东西:黄土松散层,这个松散层厚度有多大呢,很多地区在1500米以上不成问题。这次比上两次对煤炭储量的破坏更为严重,埋深太大了不能开采,剥蚀的话终究是局部,而这次沉降的是大部。不过有些原本隆起地区,沉降的不太严重还是形成了可开采的煤田(如果在上两次运动没被剥蚀的话),比如开滦煤田,徐州沛县(丰沛隆起),现在大家看到的华北一望无际的大平原就是这次的杰作,沉积了厚厚的松散层(沙土、粘土)。
接着来看山西的幸运儿,山西在这次运动中受到的作用比较小,仅在部分凹陷盆地内煤层沉降的很厉害,比如晋中凹陷,煤层深度在1500米以上,(晋中人民要哭了,有煤,没被剥蚀,但深度太大。)
再来说华北西部,也没啥说的,华北西部石炭二叠系煤层在上两次运动中已经被淘汰了,为啥?一直在沉积,上两次埋深已经太大了,基本上没法开采。

图2 华北含煤盆地东西向构造特征示意剖面(据曹代勇老师,2007)
说明几个问题:
1. 现在的埋深状态、构造形式是历次运动叠加的结果。
2. 华北东部中部西部都是整体、笼统的说的,每个地方都有例外,当然例外也不少。
3. 地质人常说:大构造胡说八道,小构造吵吵闹闹,很多地方均是假设,如果持有怀疑态度,请积极提出意见。举个例子,现在的板块构造学说也不是完美,很多地方也不能够自圆其说,需要后来人去完善或者是推翻。您提出的怀疑可能就是板块构造学说的几片乌云,未来将会推动地质学说的巨大变革。

到此回答基本完结,以下为总结:
1. 华北板块石炭二叠纪陆表海沉积环境、及当时温暖湿润的气候使得整个华北板块均沉积了大量的煤炭,山西是其中的一部分,但并不突出。
2. 煤形成后的构造运动中,山西位于中部过渡带,使得煤层剥蚀不是太严重,沉降的也不太严重,多数地区埋藏深度比较适合开采(很重要),由此显得山西煤炭储量显得非常丰富。
下面依旧是几点说明,希望大家不要觉得我絮叨。
1. 上文所述是凭借自己的想法和记忆写的,基本没有去查找文献,由此很多地方必然会出现错误,写的时候我已经很心虚了,我的方向也不是沉积与构造方向,希望大家批评指正,在此非常感谢。
2. 知乎还是一个科普性的平台,应该说基本上我写的每一个点都是讲故事。从科研角度来说,我说的每句话都可以说是瞎扯。
3. 山西北部侏罗系煤层是山西煤炭资源的重要组成部分,亦早就了响当当的煤炭企业,如同煤集团与中煤平朔,不应忽视,这也是山西为何煤炭储量丰富的重要原因,如前文所述,因工作量原因,在此不再叙述。
4. 我觉得山西的煤炭储量在人们印象中的丰富程度要低于其实际情况。山西在煤炭方面出名可能主要是因为山西的煤老板、单一的产业结构(煤炭)。近年煤炭行业进入冰期,山西经济受到重创,再联系起环境问题,大家对山西的情况较为担忧。
谈些题外话,近年我每年在山西出差(或野外)的时间大概在4个月左右,是除了我家乡外待的时间最长的地方,对山西也有着较为特殊的感情。每年夏天的时候在山西跑野外,很爽的一点是可以走一路吃一路,到处都有枣树,可以随便吃,有时候路过果园,热情的山西人都会给水果吃(苹果、桃子),甚至老乡们还会让你带走一些,回去吃,哈哈。在此感谢帮助过我们的山西老乡们。

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