四大成煤期铸就山西能源大省
山西,这片古老而富饶的土地,在漫长的地质历史中,经历了四个重要的成煤期,形成了丰富的煤炭资源。
成煤期又叫作聚煤期,是指在地质历史中有煤炭资源形成的地质时期。不同的地质年代有着不同的生物种类,不同的地质年代的植物也生成了不同的煤种,不同地质年代的沉积岩里也就保存着不同种类的化石。
大量煤炭的集中形成要满足两个基本要素,一是有大量的植物死亡,二是植物残骸不会很快被微生物分解,即大量植物死亡后浸泡于水中形成水密环境。
成煤过程分为泥炭化阶段和煤化阶段:植物死亡后,在生物化学作用下,变成泥炭的过程称为泥炭化作用;在地热和压力的作用下,泥炭层发生压实、失水、老化、固结等变化而成为褐煤,这是煤化阶段的成岩作用,地壳下沉褐煤上覆岩层加厚,在地热和压力的作用下压实、失水,其内部组成、结构和性质都进一步发生变化,褐煤逐渐转变为无烟煤。
地层好比一本阅万年而不朽的石头书,而煤就如“石头书”里的文字,是植物演化史的见证。
山西省的主要成煤期有古生代石炭-二叠纪、中生代侏罗纪、白垩纪和新生代古近纪四个成煤期,形成的含煤地层有石炭-二叠系太原组和二叠系山西组、侏罗系大同组、白垩系羊投崖组和古近系白水组,其中最主要的成煤期是石炭-二叠纪和侏罗纪,形成了我省的六大煤田,而白垩纪和古近纪的煤在省内的分布比较局限,开发利用价值低。
在古生代石炭-二叠纪时期,山西气候炎热潮湿,适宜于植物繁殖,滨海地带到处是广大茂密的森林,高大的陆生蕨类植物,如鳞木、封印木、芦木和少数裸子植物一派繁荣,为煤层的形成提供了丰富的原始物质。因此,该时期也是山西最主要的成煤时期,所形成的煤几乎遍及全省所有含煤区域,占全省煤炭总资源储量的97.1%,山西的六大煤田和多个煤产地均有该时期的煤炭资源赋存。
到中生代侏罗纪时期,原始成煤植物则以裸子植物为主:银杏类、苏铁类、松柏类极为繁盛,成为山西另一个主要成煤期,这一时期的煤炭资源量约占山西全省煤炭资源储量的2.8%,主要分布在大同和宁武地区,形成了我省的两个“双纪煤田”,即大同煤田和宁武煤田。其中,大同煤田的侏罗纪煤炭资源煤质优良,且发热量高,为我国初期工业化基础建设和人民生产生活提供了有力的能源支持,但多年的高强度开采,大同煤田侏罗纪煤已近枯竭。宁武煤田的侏罗纪煤炭资源因埋藏深度较大,勘查及开发程度均较低。
在白垩纪时期早期仍以裸子植物为主:苏铁类、本内苏铁类、银杏类和松柏类,真蕨类仍然繁盛。初期出现了被子植物,逐步发展,被子植物的出现是植物进化史中的一次重要事件。白垩纪时期的成煤植物主要以松科、罗汉松科和海金沙科等裸子植物为主。山西在这一时期的煤炭主要分布于浑源县中庄铺、芦子沟、南水头及阳高县天桥、郭家坡等地,煤类均为褐煤,且资源储量稀少,仅具备研究价值,开发利用前景不大。
新生代古近纪,距今6500万年前到2300万年前,大型爬行动物绝迹,哺乳动物兴起,裸子植物衰亡,出现了更高级的被子植物,它们是现代枫树、白桦树、松树的祖先。当时,世界各地生成了大量的煤,而我国因为当时是干旱性气候,古近纪生成的煤只占全国煤炭储量的26%,山西这一时期成煤极少,仅在垣曲和繁峙一带赋存该时期的煤炭,但几乎无开发利用价值。
通过对山西四大成煤期的深入探究,我们不难发现,地质历史中的每一次变迁都孕育着新的机遇与挑战。山西作为能源大省,其丰富的煤炭资源正是地质历史赋予的宝贵财富。未来,随着科技的进步和环保意识的提高,山西的煤炭产业必将迎来更加广阔的发展前景。
宋文龙(山西省煤炭地质勘查研究院有限公司)