煤深成变质作用查看源代码讨论查看历史

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煤深成变质作用地面下较深处的煤，在正常地温和上覆岩系静压力的影响下发生的变质作用。煤深成变质作用在各种煤变质类型中对煤影响范围最广，具有普遍性，又称煤区域变质作用。由于它主要是以地温为热源，因而亦称煤地热变质作用或煤正常变质作用。

煤深成变质与褶皱的关系

M. 泰希缪勒 (M.Teichmuller)用等煤级线与煤层之间的交角关系表示煤深成变质与褶皱的关系。图中2a所示等煤级线与煤层大致平行，表明褶皱发生在煤深成变质作用完成之后，煤的变质与褶皱无关;图2b所示等煤级线与煤层斜交，表明煤深成变质作用是在褶皱期间进行的;图2c所示煤层受到褶皱而等煤级线水平，表明煤层在褶皱之前未曾经受变质，而是在褶皱之后才变质的。因泥炭在被覆盖后不久由于基底的沉降，就开始了煤化作用，故单纯褶皱后的变质作用(煤化作用)并不易见到。经过变质的煤，褶皱后若继续受到50℃以上温度的影响，煤的变质程度仍然可以继续加深。经过褶皱的同一煤层，由于在向斜部位较在背斜部位埋藏深，因而向斜核部煤的变质程度就较高，背斜顶部煤的变质程度则较低。同样的原因，经构造变动后，断层下降盘煤的变质程度高于上升盘的同一煤层的煤。

地温来源

煤深成变质作用的地温来源于原始地球残余热、化学反应热、重物质位移热以及放射性元素蜕变热等。地壳各处的地温是不同的，洋脊、裂谷带、岛弧、中新生代造山带以及现代火山区等，是地壳上可能的高地温区;板块俯冲带的地温较低;不同构造单元之间的地温有差异，同一构造单元上的地温也有变化，隆起区的地温高于坳陷区。各地区的地温梯度不同，中国开滦的地温梯度为1～2℃/100m，淮北为2.1～2.6℃/100m，抚顺为3.6～4.57℃/100m。这就必然导致各地区煤变质梯度的差异。可以推断，地史上也必然有类似的情况，而且随着时间的演变，同一地点的地温梯度和变质梯度也不会一成不变。

深成变质煤的分带

由于含煤岩系下部煤层或煤组经受的温度和压力大于上部，因而下部煤的变质程度也高于上部。这种煤变质依沉降深度而呈现的规律性变化，即煤变质的垂直分带是希尔特规律的体现。 德国鲁尔煤田石炭纪含煤岩系厚度超过5000m，煤层多达100余层，煤的挥发分随深度的加大而递减，大致是每深100m降低2.3%，在垂直剖面中，由上而下煤变质程度分带依次为长焰煤—气煤带、气煤带、肥煤带、焦煤—无烟煤带。中国黑龙江省鸡西煤田中生代含煤岩系厚1000余米，含煤10余层，煤质由上而下分为低变质、低中变质和中变质三个带。即使含煤岩系厚度仅几百米，仍能显示出煤质垂直分带。中国河南某晚古生代煤田，其上部石盒子组煤的平均挥发分Vdaf为29.4%，属肥煤;中部和下部的山西组煤的平均挥发分Vdaf分别为23.7%与21.8%，均属焦煤。不仅含煤岩系及其上覆岩系厚度和煤层的层间距影响煤质垂直分带，而且煤变质梯度越大，煤质的垂直分带越明显。 煤质(煤变质)分带包括煤层的煤质垂直分带及其反映在平面上的水平分带。聚煤盆地中，同一含煤岩系的不同地段，在形成过程中，或其上覆岩系在沉积过程中的沉降幅度差异，以及后期构造变动，都会使其煤层的埋藏深度不同，从而引起变质程度出现差异，即形成煤质垂直分带;反映到平面上就是煤质水平分带。由于希尔特规律的普遍性，煤深成变质形成的煤质分带在许多煤田都有显示，含煤岩系或含煤岩系及上覆岩系厚度的差异越大就越明显。煤深成变质作用形成的煤质分带，较其它煤变质类型的规模大。煤质水平分带呈带状、弧状或环状，各变质带之间的宽度不等。

上覆岩系厚度对煤深成变质作用的影响

中国北方晚古生代仅仅经受深成变质作用的煤，在有些地区的煤变质分带比较明显。但含煤岩系本身的厚度一般较薄，且变化不大，其所代表沉降幅度上的差别，尚不足以形成不同煤种; 而体现聚煤期后不同沉降幅度的上覆岩系厚度的差异，却是这些地区形成煤变质分带的主要原因。中国贺兰山沙巴台太原组和山西组的厚度为221m，正义关为230m，相差不多，但其上覆的石盒子组与三叠系的总厚度的差别却较大，沙巴台只沉积了石盒子组，厚1490m;而正义关还覆有三叠系，与石盒子组相加共厚2557m，因而，沙巴台的晚古生代煤为焦煤和瘦煤;而正义关的煤则已达无烟煤阶段。上覆岩系厚度对煤深成变质的影响表明，煤变质作用(煤化作用)具有长期性、继承性和叠加性。但对于含煤岩系上覆岩系对煤变质程度的影响需进行具体分析。如果上覆岩系与含煤岩系为连续沉积，或虽有间断但时间很短，并与含煤岩系一道经受褶皱构造运动，那么上覆岩系厚度的差异就会对煤变质分带产生重要影响;假若上覆岩系与含煤岩系之间有长时间的沉积间断，或上覆岩系是在含煤岩系褶皱之后才沉积，那么它对含煤岩系中煤层的影响，就应考虑扣除沉积间断时期的作用。