第一章 绪论
受古植物、古地理、古气候和古构造等条件的制约，我国煤炭资源的形成和演化复杂多样，导致我国煤炭的煤岩、煤质和煤类特征的差异显著。煤炭清洁高效利用是我国煤炭工业的发展方向，也是21世纪解决能源、资源和环境问题的重要途径。煤炭清洁高效利用的可能性，取决于煤炭“质量”(煤岩、煤质和煤类)特征。查明煤炭质量特征，要知其然，知其所以然，清洁用煤赋存规律与控制因素研究是煤炭清洁高效利用的基础工作和前提条件。本章总结了我国四大赋煤区(东北赋煤区、华北赋煤区、西北赋煤区和华南赋煤区)煤田地质基本特征，梳理了清洁用煤形成的控制因素的研究现状及研究进展，在此基础上，提出了以煤岩、煤质、煤类的成因为切入点，从原生条件(沉积环境)和煤化作用过程(构造-热演化)两方面分析清洁用煤的形成条件，查明清洁用煤资源形成的地质控制因素，在此基础上，划分清洁用煤成因类型的研究思路及框架，为清洁用煤资源潜力调查评价提供理论支撑。
第一节 中国煤田地质特征
通过全国新一轮煤炭资源潜力评价，重新厘定了我国煤炭资源总量为5.90万亿t，已探获煤炭资源量为2.02万亿t，预测资源量3.88万亿t(中国煤炭地质总局，2016)。
我国含煤盆地多，聚煤期跨度大，成煤时代多，分布广泛，煤种齐全。在中国地史中主要聚煤期包括早石炭世、晚石炭世、早二叠世、中二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、早白垩世、古近纪、新近纪。其中晚石炭世—早二叠世、晚三叠世、早—中侏罗世和早白垩世四个时期相应含煤地层中赋存的煤炭资源占中国煤炭资源总量的98%以上。
受中国大地构造背景的控制，中国煤炭资源赋存时空差异显著，具有复杂而有序的分区、分带特征。我国四大赋煤区的主要成煤时代、成煤环境、成煤模式及后期的演化历程各异，导致煤炭资源的煤岩、煤质和煤类特征差异显著。煤炭资源的煤岩、煤质和煤类特征决定了煤炭清洁高效利用，煤炭地质特征是煤炭清洁高效利用的基础和前提。
一、东北赋煤区
东北赋煤区位于我国东北部，其东、北、西界为国界，南为阴山—燕山及辽东湾一线，面积约154.5万km2。含煤面积7.03万km2，探获资源量为3464亿t，预测资源量为1548亿t，煤炭资源量约占全国总资源量的8.49%。
东北赋煤区的聚煤期主要为早—中侏罗世、早白垩世及古近纪，其中，下白垩统为该区*重要的含煤地层，多以断陷盆地群的形式分布于海拉尔、二连及三江-穆棱等含煤盆地内，盆地中常有厚到巨厚煤层赋存。
区内聚煤环境除黑龙江东北部有一部分晚侏罗世—早白垩世的海陆交互相沉积外，其余均为陆相沉积。聚煤盆地类型主要为断陷型，受盆缘主干断裂控制呈北东至北北东向展布；煤层层数多、厚度大且较稳定，但结构复杂；煤系与火山碎屑岩沉积关系密切。
区内早白垩世煤几乎全为腐殖煤，显微组分中，镜质组(腐殖组)含量高，其含量一般都在85%以上，而惰质组含量一般不超过15%。煤质特征以低灰－中灰、低硫煤为主，也见有高灰煤。如扎赉诺尔煤为低中灰煤，而大雁和铁法等矿区属中高灰和高灰煤。煤的变质程度普遍较低，大兴安岭两侧的早白垩世煤均为褐煤；三江-穆棱含煤区因受岩浆岩影响，出现以中变质烟煤为主的气煤、肥煤、焦煤。古近纪煤以褐煤类为主。
二、华北赋煤区
华北赋煤区北起阴山—燕山，南至秦岭—大别山，西至桌子山—贺兰山—六盘山，东临渤海、黄海，面积121.5万km2。该区是我国煤炭资源*丰富的地区，探获资源量为12965亿t，预测资源量为17089亿t，煤炭资源量约占全国总资源量的50.91%。
华北地区的聚煤期主要为石炭纪—二叠纪，其次为早侏罗世、中侏罗世和晚三叠世，以及古近纪。石炭纪—二叠纪太原组、山西组广泛分布于全区，为主要含煤组段。太原组以海陆交互相沉积为主，山西组以陆相沉积为主，广泛分布于华北赋煤区。中二叠统下石盒子组为陆相沉积，北纬35°以北基本不含可采煤层，以南于河南、山东、安徽开始形成可采煤层，自北向南增多，厚度变大。
区内中侏罗统延安组、大同组、义马组，分别于鄂尔多斯盆地、晋北宁武—大同和豫西出露，并含可采煤层，延安组大面积分布于鄂尔多斯盆地中、西部。山西北部大同—宁武的大同组在大同矿区含可采煤层6～8层，煤层厚度在宁武以南变薄，含可采煤层两层。在豫西，义马组仅分布于义马一带，含可采煤层3～5层。
该区位于华北地台的主体部位，被构造活动带环绕，煤系变形存在较大差异，具明显的变形分区特征，总体呈不对称的环带结构，变形强度由外围向内部递减。北、西、南外环带挤压变形剧烈，为构造复杂区。该区主体西部为鄂尔多斯含煤盆地，东部为华北和环渤海含煤盆地(群)。鄂尔多斯盆地明显的构造变形局限于盆地边缘，盆地内部变形微弱，主体构造格局呈向西缓倾的单斜。吕梁山—太行山之间以山西隆起为主体的石炭纪—二叠纪含煤区变形略强，以轴向北东和北北东的宽缓波状褶皱为主。太行山以东进入冀、鲁、皖内伸展变形区，以断块构造为其特征，断层密集，中生代岩浆岩侵入比较广泛，煤的区域岩浆热和接触变质规律明显。
该区石炭纪—二叠纪煤层的主要宏观煤岩类型为半亮煤和半暗煤，从太原组到山西组再到石盒子组，煤的光泽强度变弱。太原组煤中光亮煤和半亮煤含量较高，显微组分的显著特征是镜质组含量高，在壳质组含量都普遍较低的情况下，镜质组和惰质组含量相互消长的变化非常显著。太原组煤中镜质组含量一般高于山西组，而惰质组含量却相反。山西组的煤灰分一般为15%～30%，以中灰煤为主，从北往南灰分产率由高到低变化，具有明显的分带性。山西组各煤层的全硫含量普遍较低，硫分多为0.5%～1%。下石盒子组的煤以中灰煤为主(灰分大于15%)，硫分一般不超过1%。
中侏罗统延安组煤多为低变质不黏煤和长焰煤，陕北、东胜一带大部灰分小于10%，属特低灰煤；硫分绝大部分小于1%，属特低、低硫煤；磷不超过0.05%，多属低磷煤；发热量为25～29MJ/kg。
三、西北赋煤区
西北赋煤区位于我国西北部，东至狼山—桌子山—贺兰山—六盘山一线，南界为塔里木盆地南缘昆仑山—秦岭一线，面积259.6万km2。煤炭资源丰富，全区探获资源量为3464亿t，预测资源量为1548亿t，全区煤炭资源量约占全国总资源量的33.21%。
该区主要成煤期有石炭纪—二叠纪、晚三叠世、早—中侏罗世、早白垩世，其中，以早—中侏罗世为主。中下侏罗统西山窑组、八道湾组在新疆天山—准噶尔、塔里木、吐鲁番—哈密、三塘湖—淖毛湖、伊犁等大型含煤盆地广泛发育，准噶尔盆地乌鲁木齐及吐哈盆地沙尔湖、大南湖含煤性极好，含巨厚煤层5～30层。甘肃、青海等地中侏罗统含煤地层组的名称颇多，北山、潮水盆地的芨芨沟组含薄煤及煤线，青土井群含煤6～12层；兰州—西宁分别为窑街组及元术尔组、小峡组，含可采煤层2～3层。北祁连走廊及中祁连山以下侏罗统热水组、中侏罗统木里组、江仓组为主要含煤地层。柴达木盆地北缘以中侏罗统大煤沟组含煤性较好。
该区位于塔里木地台、天山-兴蒙褶皱系(西区)北部褶皱带和准噶尔地块，以及秦祁昆褶皱系祁连山褶皱区等构造单元中。以早—中侏罗世特大型聚煤盆地为主，如准噶尔、吐鲁番—哈密、塔里木盆地等，含煤地层及煤层沉积稳定，煤炭资源丰富。天山褶皱区有伊犁、尤尔都斯、焉耆、库米什等山间断陷型含煤盆地，受后期构造运动的改造，盆地周缘构造较复杂，断裂发育，地层倾角大，盆地内部为宽缓的褶曲构造，倾角变小。祁连褶皱区断陷含煤盆地受后期改造剧烈，周边断裂发育，褶皱构造复杂，致使含煤区、煤产地分布零散，规模也较小。
该区早—中侏罗世煤的宏观煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主，其显微组分的突出特点是惰质组含量高，镜质组含量较低，壳质组含量集中于2.6%左右。同时，不同成煤时代之间显微组分含量也有变化，如早侏罗世煤的镜质组含量高于中侏罗世煤，而惰质组则相反。
区内宁夏、甘肃、新疆煤的灰分含量为7%～20%，硫分含量一般小于1%。西北地区煤以黏结性弱、二氧化碳转化率高为特点。区内南部各产地的煤质明显比北部差，以中灰-中高灰、低中硫-特高硫煤占多数，灰分和硫分的两极值变化很大，灰分含量范围为10%～50%，硫分含量范围为0.3%～5.9%。
早—中侏罗世煤以中灰、低硫、低变质烟煤为主。准噶尔、塔里木盆地周边含煤区多为长焰煤和不黏煤，乌鲁木齐、吐鲁番—哈密、艾维尔、焉耆等区的深部有少量气煤、肥气煤，梧桐窝子—野马泉一带有少量中灰、低硫焦煤，伊犁、三塘湖—淖毛湖一带以长焰煤为主，多属低-中灰、低硫煤。
四、华南赋煤区
华南赋煤区位于我国南部，其北界为秦岭—大别山一线，西至龙门山—大雪山—哀牢山，东南临东海，面积为207.4万km2。区内煤炭资源分布不均衡。西部资源赋存地质条件较好，资源丰度相对较高；东部的资源地质条件差，地域分布零散，煤炭资源匮乏，不同地质时代的含煤面积合计11.13万km2，煤炭资源量约占全国总资源量的7.25%。
区内有早石炭世、早二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早侏罗世、晚侏罗世及古近纪、新近纪等含煤地层，其中以晚二叠世为主。早石炭世含煤地层在鄂西、苏皖称高骊山组，滇黔边称万寿山组与祥摆组，湘、赣、粤称测水组，桂北、桂中称寺门组，其中，以测水组在湘中的含煤性较好，粤中、粤北次之。万寿山组、祥摆组、寺门组也含可采或局部可采煤层，以桂北红茂罗城一带含煤性较好；东南沿海各地的梓山组、忠信组、叶家塘组等虽也含煤，但大多不具稳定可采煤层。早二叠世含煤地层梁山组在滇东、滇西、苏浙皖、湘赣川边分布，含煤性较差，仅含局部可采煤层。闽西南及粤中童子岩组以及江西上饶组含煤性较好，含可采及局部可采煤层。晚二叠世龙潭组、吴家坪组、宣威组的分布遍及全区，大部含可采煤层。以贵州六盘水、四川筠连、赣中、湘中南及粤北为煤层富集区；福建翠屏山组、广西合山组局部也含可采煤层。晚三叠世含煤地层以四川、云南的须家河组，湘东、赣中的安源组含煤性较好，含可采及局部可采煤层；闽北、闽西南、粤北的焦坑组、红卫坑组、文宾山组虽含煤，但多不可采。早、晚侏罗世含可采煤层分布零星，各地名称不一，鄂西、陕南称香溪组，鄂中南为武昌组，湘东—赣中西为造上组，桂东称北大岭组，湘西南称下观音组等，含煤性差，多为薄层煤或煤线，含煤性较差。
华南赋煤区跨扬子地台和华南褶皱系。扬子地台西界为龙门山推覆构造带与红河剪切断裂带，东界为三江-溆浦断裂，北界为阳平关-洋县-城口-房县断裂带及襄阳-武穴、嘉山-响水断裂带，南界为江山-绍兴-萍乡断裂带。华南褶皱系以扬子地台南东缘断裂带为界，其东南部的闽浙沿海为大面积火山岩所覆盖，西南隅为右江断裂带。赋煤区以晚二叠世聚煤盆地为主体，晚三叠世后经历了十分强烈的改造，西缘龙门山一带强烈褶皱、逆掩，中部和东部盖层的隆起与褶皱发育，沿赋煤区周边构成褶皱群，北缘陕南至鄂东为北西西或近东西向，西、西南缘康滇、滇南、桂西南为南北或北西向，断裂也较发育。中部的川东、川南、黔北、黔东和鄂西等地，也以发育比较完整的连续缓波状褶皱带为特征。东部的苏南、皖南、鄂东南、浙、闽、湘、赣及粤北处于华南和东南沿海褶皱系，以煤系的强烈变形、褶皱发育、断层密集、推覆构造普遍发育为特征。古近纪和新近纪含煤盆地以滇东(含川西)与雷琼盆地群(含台湾)为主，除台湾外，其中大部以断陷盆地形式存在，后期改造微弱，盆地展布与区域构造方向一致，岩浆活动微弱。
早石炭世煤主要分布在华南赋煤区，其宏观煤岩类型在华南以光亮煤、半亮煤为主，而在黔西、滇东部分矿区，湘中、湘南及赣东南永新等地区的煤以半亮煤、半暗煤为主。显微组分中，镜质组含量较高，一般达70%以上，惰质组一般小于20%，壳质组很少。
区内早二叠世煤的宏观煤岩类型：湘西、赣北以光亮煤为主，半亮煤、半暗煤次之，鄂东南以光亮煤为主，西南地区的滇、黔、川地区则多属半亮煤和半暗煤，湖南省一般以半亮型煤为主。在显微组分
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