辛勤耕耘夯基础,高瞻远瞩指方向——新中国煤田构造研究领域的奠基人高文泰先生的学术贡献

高文泰先生的研究领域涉及煤田地质学和构造地质学的一系列重大问题,他承担了第一次全国煤田预测的学术指导工作,为新中国煤炭资源勘查和煤炭地质教育事业的发展以及中国煤田地质学理论体系的建立奠定了坚实的基础。高先生积极倡导将板块构造理论应用于煤田地质研究领域,强调板块构造格局对中国煤田分布的控制作用,这从战略上指出了找煤方向;重视构造地质与煤田地质之间的紧密联系,对中国煤变质特征和有关煤岩问题进行了有益的探讨,强调构造格局和构造作用对煤变质的影响;注重加强隐伏煤田构造研究,提出隐伏煤田构造研究的思路和技术方法体系,并在找煤实践中取得良好效果。高先生重视新技术、新理论、新方法在煤田构造研究学中的应用,积极推动学科发展。     

构造控煤作用研究新进展与煤炭资源清洁高效利用

构造作用是控制煤系和煤层形成、赋存的首要地质因素,中国煤田地质条件的复杂性决定了构造控煤作用研究在煤炭清洁高效综合利用基础地质工作中的重要意义。构造控煤作用概念经历了逐渐形成和不断发展的过程,在学科进展和行业需求的推动下,构造控煤作用研究从深度和广度两方面大大拓展,这些进展主要表现为促进对煤化作用进程的深入认识、煤系矿产资源的盆地动力学控制、煤系非常规气成藏与评价、绿色矿山建设地质保障、清洁用煤资源赋存的构造控制等方面。     

流体构造动力学及其研究现状与进展

流体构造动力学是介于流体地质学和构造地质学之间的一个重要前沿领域 ,主要研究由流体的温度和压力等物理状态及其变化、流体的迁移与运动和流体与岩石矿物发生化学反应等物理与化学过程所引起的构造作用和动力学机制 ,研究内容涉及流体与构造的关系、流体的构造作用方式、流体构造类型与动力学成因机制。对流体构造动力学主要研究方向的研究成果进行了总结和回顾 ,介绍了流体构造动力学的一些研究进展 ,并指出流体是地壳运动、造山作用及岩石的褶皱和断裂等构造过程的重要参与者和组织者。     

构造地球化学在长沙大地构造研究所的进展状况

构造地球化学是一门新兴的边缘学科,它介于构造地质学与地球化学两个学科之间,研究各种地质构造作用与地球化学过程之间的时、空关系和生因关系,即研究各种构造作用对地球化学作用的驱动及地球化学作用对构造作用的促成和反映等。     

新疆伊犁盆地南缘中新生代以来构造演化与聚煤规律研究

新疆伊犁盆地以其丰富的煤碳和铀矿资源倍受专家与学者的高度关注,特别是伊犁盆地南缘。笔者从煤矿勘查角度,运用构造地质学、煤田地质学、沉积学的理论,从构造应力作用强度方面阐述伊犁盆地南缘现存的构造特征、构造格局以及含煤地层中下侏罗统水西沟群的沉积特征和赋煤性。笔者分析了古气候和沉积环境与聚煤关系,认为水西沟群是在温暖潮湿古气候条件下形成的冲积扇-扇三角洲体系的产物,有利于泥碳沼泽环境的形成,特别是西山窑组具备形成稳定而厚大煤层的基本条件。笔者重点分析中新生代以来的构造演化过程对煤矿的形成与保护作用,认为区域构造背景直接决定了盆地的形成与演化,从而影响着研究区成煤环境与赋煤潜力;构造格局或构造特征是成煤后构造演化的结果,即其活动影响着煤层成藏或保存程度;构造作用的差异性影响着煤层的保存状态和分布范围。     

重庆地区煤田构造格局及控煤构造样式

重庆市域位于上扬子陆块之川中前陆盆地、米仓山-大巴山基底逆冲带和扬子陆块南部被动边缘褶冲带范围。区域构造格局和构造演化历史复杂,多期构造作用形成了渝东北NW-NWW-EW向和渝西-渝东-渝东南NE-NNE-NW向形态特征。根据重庆地区煤田构造格局,分析了该区控煤构造样式,阐述了构造对煤系赋存的控制程度。研究认为,重庆地区构造复杂,控煤构造样式以挤压压缩构造为主,煤层大部分赋存于褶曲两翼。      

流体构造动力学与成矿作用

流体是地球的重要物质组成,其构造作用与动力学是地质力学与构造学重要的研究方向。流体构造动力学是介于流体地质学、地质力学和构造地质学之间的一个交叉学科。文章介绍了流体构造动力学的概念、主要研究内容、流体的构造作用方式及构造类型与特征,总结了近年来在流体构造动力学与成矿研究过程中取得的一系列重要进展。主要有提出液压致裂的新动力学机制、发现斑晶堆积构造并指出斑岩是岩浆房中部分结晶残余岩浆再侵位的产物及发现并厘定构造混积岩等多个方面,总结了存在的问题并指出了进一步研究的方向;指出流体作为构造作用的主要参与者和重要组织者,不仅对成矿流体的运移通道及其沉淀与就位的空间进行开拓,更重要的是作为载体运移、富集成矿元素并为最终成矿奠定基础。      

脆性变形序列构造煤纳米孔隙和粗糙度的原子力显微镜研究

煤孔隙结构是煤层气勘探开发与煤矿安全研究中的关键问题之一。构造煤相比于原生结构煤非均质性强,是煤储层研究中的热点和难点。采用原子力显微镜,结合NanoScope Analysis和Gwyddion分析软件,对脆性变形序列构造煤的孔隙结构和表面粗糙度特征进行研究。结果表明:构造作用整体上促进了脆性变形煤孔隙的发育,但不同脆性变形构造煤受构造作用影响的程度存在明显差异。根据煤受构造作用影响的程度,脆性变形煤孔隙结构演化可划分为强弱2个阶段:弱脆性变形阶段(原生结构煤—碎裂煤—片状煤—碎斑煤)构造作用对煤体的孔隙结构影响较小,平均孔数量缓慢增长,平均孔径缓慢减小,该阶段构造作用主要促进了100~200 nm大孔的发育;强脆性变形阶段(碎斑煤—碎粒煤—薄片煤)构造作用对煤体孔隙结构产生了显著影响,平均孔数量迅速增长,平均孔径迅速减小,这一阶段构造作用主要促进了10~50 nm介孔和50~100 nm大孔的发育。这表明脆性变形构造煤孔隙结构并非简单的线性演变。不同脆性变形煤的算术平均粗糙度和均方根粗糙度参数分别为3.00~6.05 nm和3.94~7.62 nm,其中,弱脆性变形阶段粗糙度整体较高且无明显变化,而强脆性变形阶段粗糙度迅速降低。通过AFM剖面分析,建立了煤表面孔隙形态的数学模型。基于该模型的算术平均粗糙度模拟结果表明,大孔是煤表面粗糙度的主要贡献者,构造作用主要通过影响煤中的孔隙结构,进而影响煤的表面粗糙度。      

断裂构造研究进展对工程地质学的启示

在长期地质作用下形成的岩体和岩体结构是工程地质学研究的基本内容，它们的形成和演化主要受控于构造作用，而系统地解析体所经历的构造作用是认知岩体结构，抽象和概括岩体工程地质模型的突破口，因此，重视和应用现代构造地质学研究的新理论，新方法必将会对岩体工程地质学研究起着重要的指导意义。本文系统总结了与工程地质研究相关的现代构造地质学理论和思维观的研究进展，在此基础上分析了这些理论方法对工程地质工作的启示和指导意义，希望起到抛砖引玉的作用。     

“构造地质学”发展方向的一些思考

构造地质学是地质学的核心基础学科,其发展方向是目前构造地质学家面临的挑战之一。本文从构造作用的本质出发,试图对构造地质学的发展方向进行思考。构造作用本质上是岩石和矿物对应力作用的响应,包括物理响应和化学响应,进而用数学方法进行表达:(1)物理响应主要表现为变形,包括脆性变形和韧性变形。岩石的力学性能决定了其变形特征。岩石圈力学性能在时间和空间上的不均一性一直是研究岩石圈变形行为的巨大挑战。需要结合野外观测、岩石力学和流变学研究,并借助多尺度模拟方法来建立不同时间尺度和空间尺度下岩石的变形行为和变形准则。(2)化学响应主要指构造应力作用下岩石和矿物发生化学变化的过程,即应力化学作用。变形变质作用、剪切带成矿作用、剪切带石墨化、应力生气和生烃等方面都可能存在应力化学过程,但其详细过程和反应机理还需要进一步探究。(3)运用数值模拟、量子计算对以上这些构造过程进行数学表达,也是构造地质学未来发展值得关注的方向。总之,构造地质学未来的发展方向应是与物理学、化学乃至数学等基础学科的深度融合。     

东海西湖凹陷构造演化及控煤作用

西湖凹陷是经历了多期构造作用的新生代弧后盆地。在对其区域构造和其内部构造特征分析的基础上,利用平衡剖面技术,探讨西湖凹陷构造演化特征及控煤作用。研究结果表明:西湖凹陷具有“东西分带、南北分块”的构造格局;受区域演化的影响,西湖凹陷构造演化可分为断陷期、坳陷期和区域沉降期;聚煤前的平坦地形、聚煤期的同沉积构造坡折带的发育及聚煤期后一系列反转构造,造就了西湖凹陷现今煤层气赋存特征。      

河北晚古生代含煤区的构造形变与找煤方向

河北省位于华北板块的东北部，区内普遍赋存晚古生代含煤岩系，地层后期改造强烈，存在逆冲推覆控煤构造、向斜控煤构造、复合控煤构造等多种控煤构造类型。根据控煤构造在空间上的展布规律，对本区自北而南划分为四个控煤构造类型区，并指出在不同的控煤构造类型区内进行找煤工作应采取不同的措施和研究方法。     

新疆东准噶尔松喀尔苏斑岩型铜金矿床的火山构造系统及其控矿作用

松喀尔苏铜金矿床位于卡拉麦里石炭纪陆相火山岩带,属于与陆相火山–侵入岩有关的斑岩型铜金矿床。文章分析了火山构造系统、及其控制作用和构造应力场,结合区域构造演化,探讨了矿床控矿火山构造演化和机制,构建了控矿模式。研究表明:(1)火山构造系统依次分类为陆相火山岩带→火山构造盆地→破火山口(火山穹窿)。控矿火山构造类型是具有环状和放射状断裂的破火山口构造。(2)火山构造系统控矿作用表现在NW走向的区域深大断裂控制火山构造盆地,NW走向的基底断层控制串珠状破火山口构造,赋存于泥盆系基底内的破火山口构造以及派生的EW走向和SN走向的火山断裂交汇部位控制含矿斑岩体侵入和矿化带形成,岩体侵入过程中发生的侵入接触带构造控制矿体和矿化类型,NE走向断裂和剪切裂隙密集带则有利于矿化的叠加。(3)构造系统从主断裂构造带系统向基底断层系统、火山断裂系统和岩体接触带系统依次演化。控矿构造作用与晚泥盆世–早石炭世早中期SN向构造作用和早石炭世晚期–二叠纪NW向构造作用有关:晚泥盆世–早石炭世早中期,SN向挤压构造作用引发NW走向的断层右行走滑剪切、块体顺时针旋转和火山构造控矿系统;早石炭世晚期–二叠纪,来自SN方向和EW方向联合挤压作用下产生的NW方向的构造作用,使得火山断裂构造进一步发育,引起NE走向剪切面理的叠加改造、陆相火山岩线状分布和浅成低温金成矿作用。(4)后碰撞早期挤压–伸展转换环境,早期SN向持续缩短和后期NW向构造作用使构造体制转换,诱发深部岩石圈拆沉作用和软流圈地幔底侵作用,是斑岩型铜金成矿作用和控矿火山构造演化的重要机制。(5)控矿模式明确接触带和斑岩型为主要矿化部位和勘查类型,外围北东侧岩体与接触带是重要勘查区域。     

煤地质学研究进展与前沿

煤地质学是以煤的形成、组成、煤系伴生矿产、煤层瓦斯和煤层气为主要研究内容的地质学分支。近年来随着我国和世界对煤炭资源安全开采、洁净利用的要求逐渐提高,煤及煤层气资源的勘探与开发,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过分析2011-2015年《国际煤地质学》杂志发表的717篇学术论文,总结了近期煤地质学最新的研究热点与前沿。研究发现:煤层气资源评价以及与煤层气开发关系最为紧密的煤储层物性研究是各国煤地质科技工作者最为关注的热点;煤中的矿物质和元素地球化学一直为人们所重视;与煤的形成、开采和利用相关的煤岩学及有机地球化学,煤的自燃、燃烧与环境,沉积环境与煤炭演化,地理信息系统与矿区环境监测,矿井瓦斯,矿井构造,矿井水和煤的热解等方面的研究一直在持续开展;页岩气资源评价与开发越来越受到人们重视。      

青海全吉山地区构造特征及其控煤作用

青海全吉山地区煤炭勘查工作的关键是对构造控煤作用的分析研究。为有效指导研究区煤炭勘查工作,通过对近年来最新物探、钻探等地质资料系统的整理,在分析研究区内构造特征和构造演化过程的基础上,深入探讨了构造控煤作用。研究认为:全吉山地区NWW向压性、扭性逆断层发育;断层交错,形成沿NWW向展布的一系列条带状断块,对含煤地层改造影响强烈;研究区内控煤构造经历了4个演化阶段,各阶段控煤作用不同且相互影响。      

伸展构造与铀成矿作用

伸展构造理论的兴起是建立在近代构造地质学理论基础之上。变质核杂岩构造模式的研究，对伸展构造理论的发展起到了重要的促进作用。伸展构造环境中的铀矿田（区）成矿规律的深入研究，必须采用变质核杂岩构造模式重新认识，铀矿化的形成与伸展构造作用下的岩浆岩体系关系密切。     

关于金矿构造化探问题的探讨

构造控矿是找矿地质学和矿床地质学非常重要的问题，分别从主成矿阶段矿物组合，基底控矿，盖层，岩体，重磁线性构造，矿床密集区及系统论工程的角度探讨了金矿构造化探问题。     

熊耳山伸展构造与金矿化的关系

<正> 大陆伸展构造是指陆块受水平拉伸运动的影响,而形成的一种区域构造作用,当某区域遭到拉张后,在伸展最大的地方断面变得非常平缓。这种低高度拉张断层称为剥离断层。伸展构造对岩石的形成和变形都具有重要的意义。近年来,有人发现伸展构造不仅与煤、石油和天然气等非金属矿产有密切的关系,而且还与很多贵金属矿床的成矿和控矿构造有关。过去被认为的“层控”矿床,现在有人认为是受伸展构造产生的低角度剥离断层控制的。因而对“层控”理论提出了挑     

贵州省织金区块岩脚向斜煤层气富集高产规律研究

针对南方煤层层数多、单层薄,构造复杂,糜棱煤发育,选区评价难度大等问题,利用织金区块勘探成果及分析化验数据,开展了多煤层煤层气成藏条件研究。结果表明,南方多煤层煤层气具有“沉积控储,保存控气,地应力、煤体结构控产”四元富集高产规律。沉积控制煤层厚度、层数、煤岩煤质等,决定了煤层气资源基础,潮坪沼泽控制下的煤层分布稳定,连续性好,灰分小于20%,镜质组体积分数大于80%。构造、水文地质联合控制煤层含气性,呈现出向斜核部富气特征,珠藏次向斜翼部往核部方向,随着埋深增大,氯根质量浓度及储层压力逐渐增大,含气量由8 m3/t逐渐增大到28 m3/t。构造作用影响煤体结构、地应力大小及现今地应力状态,进而影响压裂改造效果、渗流条件,直接影响煤层气井产能,研究区NE向与NW向构造分属不同形变区,北西向构造珠藏、阿弓、三塘次向斜较北西向构造比德、水公河次向斜形成时间晚,构造作用相对弱,现今地应力小于20 MPa,煤体结构主要为原生结构煤或碎裂煤,且水平应力大于垂向应力,压裂缝以水平缝为主,利于裂缝在煤储层中延伸,煤层气开发条件更有利。通过富集高产规律研究,认为南方多煤层资源基础较好,构造及其对地应力、煤体结构的影响是多煤层选区评价的关键因素,岩脚向斜珠藏–阿弓–三塘次向斜为煤层气开发有利区。区域上,远离威宁—紫云断裂的NE向含煤向斜是南方多煤层煤层气勘探的重点方向。      

西藏安多土门格拉煤田沉积环境与聚煤规律

通过对土门格拉煤田沉积剖面的系统研究分析、沉积相进行总结,判断煤田的沉积环境,恢复了土门格拉煤田晚三叠世构造一岩相古地理格局。在研究土门格拉煤田控煤因素,特别是控煤沉积环境及控煤构造样式基础上,研究后期地质事件所诱发的主要构造活动对煤层的影响,剖析了该煤田的主要聚煤规律．