我國煤炭地域分布與差異分析(劉毅,孫聲勇).doc

我國煤炭地域分布差異分析與問題研究* 福建省科技計劃資助項目（2007Y0023）沈斐敏（通訊作者），教授、博導(dǎo)，從事安全技術(shù)及工程的教學(xué)與研究工作。劉毅, 陳明生,沈斐敏（福州大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，福建 福州 350108）摘要：我國是一個資源大國，其中煤炭資源約占世界煤炭總量的13.9%。但是在大儲量的同時卻存在著南北資源分布嚴(yán)重不均的問題。本文對我國主要聚煤時期古大陸的地質(zhì)條件，生物植被條件等方面進行了仔細對比，以不同的聚煤時期為縱向線索，主要的兩大影響條件為橫向線索，通過系統(tǒng)的分析聚煤過程，歸納總結(jié)了南北方煤炭的地域分布及形成差異。分析了可能存在的現(xiàn)實問題，并提出了解決措施。關(guān)鍵詞：南北；煤炭；儲量；分布；差異The analysis about the discrepancy of geographical distribution about our coalLIU Yi, CHEN Ming-sheng, SHEN Fei-min (College of environment & resources, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China)Abstract: China is a big country which is rich in natural resources and the number of our coal resources is about 13.9%. Although there are so much coal resources here, the resources distribution of northward and southward is different. This paper contrasts the geological condition of the ancient world and living conditions of vegetation in the getting-coal-period. The different groups of coal are made for the vertical lines, and the main two great influence on the conditions are made for the horizontal lines. The geographical distribution and forming differences of the northward-southward were summarize at the end.Key words: north-south; coal; reserves; distribute; difference1 引言我國是世界上發(fā)現(xiàn)和使用煤炭最早的國家，據(jù)吳越春秋記載，早在春秋戰(zhàn)國時期，人們就已經(jīng)開始利用煤炭鼓火鍛造兵器。不僅如此，我國的煤炭儲存量在世界上也是名列前茅。截止2008年，煤炭探明儲量為1 145108t占世界總量的13.9%，儲產(chǎn)比為411。但是在高儲存量的同時，卻也存在著地理位置上的嚴(yán)重分布不均，從而造成了全國工業(yè)布局，資源大范圍運輸，和南北生產(chǎn)方式上不同等諸多問題。2 我國煤礦分布現(xiàn)狀我國雖然煤炭儲量巨大，但是分布極不平衡：西部地區(qū)最為豐富，東部地區(qū)貧缺，中部地區(qū)居中，而東部長江以南省、區(qū)最為貧缺2。為方便進行分析對比，這里以長江為界，將全國的煤炭分布只歸為南北兩向，長江以北統(tǒng)稱為北方，長江以南為南方，下同。我國主要的煤田礦區(qū)約為47個，長江以北共有34個，其儲煤量約占全國儲煤總量的91.6%，其中包括我國最大的煤炭產(chǎn)場大同煤礦區(qū)，而長江以南的主要煤田、礦區(qū)卻只有13個，儲煤量約為8.4%。具體煤炭產(chǎn)場分布如圖1。圖1 我國煤炭產(chǎn)場分布示意圖3 差異成因3.1 聚煤過程3.1.1煤及聚煤條件煤是由死亡后的植物殘骸經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)、地球化學(xué)、物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而成的。從植物死亡、堆積、埋藏到轉(zhuǎn)變成煤經(jīng)過了一系列的演變過程3。通過對煤質(zhì)學(xué)等資料的參考整理，將聚煤條件歸納為主要以下兩點：第一，古植被（古氣候影響植被的分布），為聚煤的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，古地質(zhì)結(jié)構(gòu)及變化，為聚煤提供了物理化學(xué)作用基礎(chǔ)。3.1.2聚煤時期 我國的聚煤時期主要有以下四個：（1）晚元古代至早古生代的早寒武紀(jì) （2）古生代的石炭二疊紀(jì) （3）中生代的侏羅紀(jì)早白堊紀(jì) （4）第三紀(jì)3.2 成因分析 為了系統(tǒng)的解釋南北聚煤的差異，本文以四個聚煤時期為主要線索，從氣候植被和地質(zhì)情況這兩個影響條件來具體分析造成南北聚煤差距的原因。3.2.1晚古元代至早古生代的早寒武紀(jì)這段時期內(nèi)，聚集形成的主要是腐泥煤，它是由湖泊、瀉湖中的低等植物（藻類）和浮游生物經(jīng)過部分腐解而形成的3。（1）氣候植被原因 在這個時期內(nèi)，利于腐泥煤聚積的華南殼體位于赤道附近，而華北殼體此時卻位于北寒溫（4050）地帶，且距離華南殼體較遠，其間為深海洋盆隔絕，這種地域上的差異造成了南北兩大殼體的氣候不同。藻類和浮游生物等低等植物能夠得以生存和繁殖，就是得利于早寒武紀(jì)時期赤道附近的氣候十分溫暖。該有利氣候條件為腐泥煤的聚集提供了物質(zhì)來源，并最終導(dǎo)致了華南古生物豐度高，華北低4。（2）地質(zhì)原因由于地殼的活動頻繁，同時北方陸塊的向南運動，對南方陸塊形成了擠壓，從而使其產(chǎn)生了褶皺，之后由于風(fēng)化、剝蝕等作用，高度逐漸下降，進而發(fā)生海侵，最終形成了缺氧滯流的適宜環(huán)境，有利于有機物沉積變質(zhì)，聚集成煤。與此同時，北方卻由于一系列的造山運動，致使陸塊被整體逐漸抬升，不利于沉積。綜上所述，在晚古元代至早古生代的早寒武紀(jì)聚集形成的腐泥煤主要分布在長江以南的華南地區(qū)。這個時期的煤成煤植物較簡單，決定了它高灰分（一般大于60%），發(fā)熱低（3.510.5MJ/kg），煤巖混生的特點，不可能聚集形成石炭-二疊紀(jì)時期那樣較厚，優(yōu)質(zhì)的煤田，工業(yè)利用價值較低。3.2.2古生代的石炭二疊紀(jì)石炭二疊紀(jì)時期氣候適宜，植被茂盛，成煤地質(zhì)多為海陸交互相等一系列有利聚煤的自然條件，導(dǎo)致石炭二疊紀(jì)成為了第一個十分重要的聚煤期，我國現(xiàn)階段的重工業(yè)用煤業(yè)主要就是在這個時期聚集形成的。這段期間內(nèi)由于古氣候和古大陸構(gòu)造有較明顯的改變，故把整個石炭二疊紀(jì)時期劃分為早石炭紀(jì)、晚石炭紀(jì)早二疊紀(jì)、晚二疊紀(jì)三個部分闡述。（1）氣候植被條件石炭紀(jì)是植物的大發(fā)展時期，這時高大的石松類、木賊類等孢子植物已生長的十分茂盛5。在石炭紀(jì)早期，南北的古蕨類植物均延續(xù)晚泥盆紀(jì)的生長態(tài)勢，有利于聚煤的大規(guī)模的森林和沼澤均有形成，差別不明顯。在晚石炭早二疊紀(jì)時期，擬鱗木植物滅絕，此時重要的成煤植物華夏植物群開始出現(xiàn)，覆蓋古陸的植被主要為蕨類、木賊類、鱗木類。由于南方出現(xiàn)海侵，形成海相，不利植被生長，故此時有利成煤的大面積蕨類、木賊類和鱗木類植被均分布于北方古陸。進入晚二疊紀(jì)，由于受到全球干旱氣候的影響，此時的北方古陸氣候干燥，同時南方地區(qū)進入海退時期，廣泛成陸，形成了大面積濱海環(huán)境，而此時的主要成煤植物為蕨類和裸子植物的種子蕨類，由于它們靠孢子繁殖后代，生殖過程需要在水中進行，故只能生長在濱海濕潤地帶。所以，這個時期的中國古陸南方成煤植被覆蓋多，北方少。（2）地質(zhì)條件在石炭紀(jì)早期，南北古陸繼續(xù)經(jīng)過長期的剝蝕，地形低緩，此時北方大部分為陸相和近海盆地含煤沉積，南方為海陸交互相含煤沉積，均利于成煤。晚石炭紀(jì)二疊紀(jì)時期，由于更接近海西運動和印支運動的前夕，地下巖漿活動劇烈，北方地區(qū)由于深層巖漿的移動而大面積沉降，形成海陸交互相，有利成煤。而此時的南方古陸則基本被海水淹沒，沒有成煤條件。到二疊紀(jì)晚期，古大陸北方地區(qū)的海水完全退出，陸相和湖泊相沉積占主導(dǎo)地位。同時東吳運動后，南方古陸基地抬升，全區(qū)開始海退，大部分地區(qū)為海陸交互相，極易聚煤。綜上所述，地質(zhì)條件為石炭二疊紀(jì)時期南北聚煤不同的主要限制因素。早石炭紀(jì)時的南北整體聚煤，但總量較少（不足1%）；晚石炭紀(jì)早二疊紀(jì)時期由于南方大部分地區(qū)被海水淹沒，故只有北方聚煤，其聚煤量約占全國總量的26%；晚二疊紀(jì)時期主要南方聚煤，聚煤量約為全國的5%。3.2.3侏羅紀(jì)早白堊紀(jì)侏羅紀(jì)是我國最大規(guī)模的聚煤時期，這個時期的煤炭聚集量超過全國總煤炭資源賦存量的一半。（1）氣候植被條進入侏羅紀(jì)時期，全球的氣候條件極其溫暖潮濕，特別適合植物的生長，此時高大的裸子植物進入極盛。早、中侏羅紀(jì)時期，我國北方屬溫帶氣候，潮濕多雨，松柏和真蕨類植物大量繁殖，形成巨大規(guī)模的森林帶，極易形成巨厚煤田。而此時的南方大部分地區(qū)卻處于干旱帶氣候發(fā)展期，不利于成煤植物的生長。進入晚侏羅紀(jì)早白堊紀(jì)，全球氣候開始逐漸炎熱干旱，此時我國干旱帶逐漸擴大，只有北方的內(nèi)蒙古和東北等少數(shù)地區(qū)仍然適合聚煤植被的生長。（2）地質(zhì)條件這一時期內(nèi)的地質(zhì)活動多以造山為主，其中最主要的就是燕山運動。由于早、中侏羅紀(jì)為晚晚三疊后的一個地殼相對寧靜時期，因而在內(nèi)陸形成許多大型的沉積盆地4。所以這一時期的聚煤沉積多為內(nèi)陸坳陷沉積（純陸相沉積，沉積較穩(wěn)定，故可聚集形成較厚煤層）。晚侏羅紀(jì)早白堊紀(jì)為燕山運動的劇烈期，古地殼活動劇烈，南北均有強烈造山運動，并伴有活躍的火山活動和巖漿侵入活動6，為聚集形成巨厚煤田提供了條件。綜上所述，在侏羅紀(jì)早白堊紀(jì)，氣候、植被為影響聚煤的主導(dǎo)因素，而此時潮濕溫暖的氣候和茂密的森林植被，為今后形成巨型煤田打下了基礎(chǔ)。同時由于氣候、植被的限制，這一時期的主要聚煤活動均集中在北方地區(qū)，其聚煤量約占全國總量的67%，是我國已知聚煤量最大的時期。3.2.4 第三紀(jì) 由于受到北潮濕帶、北干燥帶和赤道潮濕帶的控制，我國第三紀(jì)時期南北均有較茂盛的木本植物生長，為聚煤提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。同時，這一時期的喜馬拉雅運動影響遍及全國，大部分地區(qū)以大型的拱曲和皺褶為主，形成的許多聚煤盆地。 總的來說，第三紀(jì)我國南北地區(qū)均有煤田形成，只是在聚集時間上略有先后，但總量遠遜于以上兩個聚煤時期，只占全國儲煤量的不足1%。3.3 差異特征 通過上面的分析比較，我們可以清楚的看到我國每個時期的南北聚煤都不盡相同，主要可歸納為：（1）晚元古代至早古生代的早寒武紀(jì)時期，我國主要聚煤活動集中在長江以南的大部地區(qū)，但是儲量極少，不足1%。（2）古生代的石炭二疊紀(jì)，是對我國現(xiàn)階段工業(yè)影響最大的一個時期，大同煤礦、西山煤礦等較大煤田所開采煤層均形成于石炭二疊紀(jì)。在這段時期內(nèi)，我國南北地區(qū)均有聚煤，但北方聚集量明顯大于南方。（3）中生代的侏羅紀(jì)早白堊紀(jì)是我國現(xiàn)查明煤炭聚集量最大的一個時期，由于氣候、植被等因素，這一時期形成的的巨大煤層分布在北方地區(qū)，尤以新陜蒙和東北為甚。（4）新生代第三紀(jì)，這一時期內(nèi)南北均有聚煤，但總量極少。我國南北煤炭儲量差異如圖2所示。圖2 我國南北煤炭儲量差異柱狀圖4 現(xiàn)實存在問題及解決方案討論4.1 存在問題：通過上面的分析總結(jié)，我國煤炭資源分布“北多南少”這一現(xiàn)狀已經(jīng)十分明了，同時，這一現(xiàn)狀在我們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活中所造成的負(fù)面影響也日益凸顯。主要的實際問題表現(xiàn)為以下兩個方面：（1）由于氣候、植被和地質(zhì)等因素的影響，我國北方地區(qū)在聚煤期內(nèi)有較持續(xù)的聚煤運動，且數(shù)量巨大，尤其是古生代和中生代時期的成煤，對我國的現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)有著十分重要的作用。而南方地區(qū)則只在古生代的二疊紀(jì)晚期才形成有規(guī)模的聚煤，且聚集量較少。雖然在貴州省的部分地區(qū)仍有厚達可采的煤層，但就整個南方地區(qū)來看，其煤炭資源儲存量仍遠遠小于我國北方。上述原因?qū)е铝宋覈戏侥茉垂┙o的嚴(yán)重不足，目前我們只能通過北煤南運的方式來緩解壓力，但只是杯水車薪，隨著南方二疊紀(jì)煤層的陸續(xù)采掘使用殆盡，煤炭資源嚴(yán)重短缺的壓力與日俱增。（2）隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源緊張越來越成為阻礙我國前進的主要因素。我國現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)與生活所開發(fā)利用的煤炭資源尚不足全國總儲量的30%。但是占我國煤炭儲量近70%的侏羅紀(jì)時期的煤層，卻仍然深埋地下，沒有被有效利用。4.2解決方案可行性研究針對上面提到的兩個主要問題，現(xiàn)提出解決方案進行分析研究。（1） 針對我國南部地區(qū)煤炭資源不足的問題，我們可以采取以下措施：可以在加快自身煤炭開采的同時，適度地向越南等煤炭廉價輸出國進行資源進口。利用南方地區(qū)經(jīng)濟與科技相對發(fā)達的優(yōu)勢，大力發(fā)展潮汐能等新一代替代能源。可以加快南北運煤交通網(wǎng)的建設(shè)，使北煤南運更加方便快捷。（2） 針對我國侏羅紀(jì)時期的巨大煤層沒有被有效開采利用這一現(xiàn)狀，我們建議：從經(jīng)濟上，加大在諸如資源勘探和煤礦開采基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的資金投入，為煤炭資源的開采利用做好前期準(zhǔn)備。從政策上，可以對富含侏羅紀(jì)時期煤層且急待開發(fā)的地區(qū)進行適度的政策傾斜。技術(shù)上，在學(xué)習(xí)西方國家先進的開采經(jīng)驗、技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高我國煤炭開采方面的自主研發(fā)能力，爭取早日將侏羅紀(jì)時期的豐富煤炭資源變“儲量”為“產(chǎn)量”。5 結(jié)論綜合上述的分析研究可知，由于成煤時期古地質(zhì)，古氣候、植被等原因，導(dǎo)致了我國煤炭資源分布北多南少，二疊紀(jì)時期煤層也已經(jīng)開采殆盡，而占全國煤炭儲量近70%的侏羅紀(jì)時期煤層的煤炭資源卻主要集中在北方，并且還未被有效地開采利用。所以，我們應(yīng)該加大人力、物力和財力方面的投入，一方面解決南方用煤緊張的狀況，另一方面，開展侏羅紀(jì)時期煤層的勘探開采工作，為將來國家制定新能源戰(zhàn)略提供資源基礎(chǔ)和有效保障。參考文獻1 王再嵐，智穎飆，張東海，邱愛軍，韓雪，李靜敏. 我國煤炭資源稟賦與國際儲量格局分析J. 中國人口資源與環(huán)境2010, 20（3）: 318-320.2 中國礦床發(fā)現(xiàn)史綜合卷編委會. 中國礦床發(fā)現(xiàn)史綜合卷M. 地質(zhì)出版社2009， 7.3 白浚仁. 煤質(zhì)學(xué)M.