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【摘要】北京周口店地区在中国东部大地运动学、几何学、动力学、岩浆侵入背景下引发了变质作用，这种独具特色的变质环境下产生了高级无烟煤乃至超无烟煤。本文通过研究周口店地区变质煤层的糜棱化构造发育情况、采用薄片等地球物理的方法，结合前人研究，探讨了周口店地区变质作用对煤层的影响，并提供了对后期开采的影响产生的相应对策，为煤层的变质研究做出贡献。
【关键词】周口店；煤系煤层；变质作用；后期开采
【中图分类号】F407.21 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0204-02
1.北京周口店研究地区背景概述
北京周口店研究地区是北京西山煤田的一个重要的组成部分，所处周口店镇内，是举世闻名的“北京猿人遗址”所在地，行政区划属北京市房山区管辖。
周口店地区环境具有特殊性，有深成岩浆热变质作用以及有动力变质作用，有着复杂的地质现象。由于中国晚古生代含煤岩系多沉积于稳定阶段，除少数地区外，沉积幅度不大。华北晚古生代深成变质煤一般不超过肥气煤（Ro约0.9—1.2%）阶段。石炭一二叠纪煤系煤层发生过多期变质、变形，煤系煤层因温标矿物的形成为煤层变质作用类型的确定及变质条件的厘定提供了丰富的佐证，煤层及邻层中变质矿物和热液脉体的变形特征的详细观察研究，为煤层变质变形序列划分及相互关系的确立奠定了可靠的基础。
2.煤系煤层变质特征
周口店地区的石炭二叠纪为煤系含煤层，自上而下分别为山西组黑煤，太原组大白煤、小白煤。周口店地区石炭一二叠纪煤变质作用类型属区域岩浆热变质，煤变质程度之高，居华北石炭二叠纪煤层同类变质作用之首，高于杨起教授确认的峰峰高级无烟煤（属于区域岩浆热变质成因）。
周口店地区的煤系普遍遭受过浅变质作用，煤系变质矿物及岩石的研究有助于确定煤层的变质条件。本煤系主要变质岩石类型有：硬绿泥石角岩、红柱石角页岩、变余砂砾岩等。
针对相应的成分的进行试验研究如下：
2.1 X衍射实验
周口店地区六个煤层样品的X射线衍射分析谱图列于下图2—1。谱线的基本特征极端相似。（002）衍射峰及（1OL）衍射峰均表现得清晰突出，强度较大，可与西安煤勘分院研究的中国寒武纪石煤x衍射谱图相类比。
2.2 显微观察
通过对周口店和太原煤样薄片观察（如图2-2、2-3、2-4），对比分析周口店地区煤样的温标矿物。
在周口店煤样薄片中存在红柱石等温标矿物，由温标矿物知其形成条件（主要是温度）。推知周口店地区煤受到了强烈的区域变质作用。
目前一致认为，晚古生代煤系沉积以后，周口店地区发生过两次构造热事件，一次是印支运动，一次是燕山运动。就煤变质而言可分三阶段：印支运动前的深成变质作用、印支运动期及燕山运动期的区域岩浆热变质作用。
3.实验小结及讨论
地壳内的岩石或矿石，由于所处地质环境的变化，温度和压力的增高，其矿物成分、化学成分、结构构造、物理性质和形态产状等都可发生不同程度的变化，产生这种变化的地质作用称为变质作用。由变质作用形成的矿床称为变成矿床，遭受变质作用改造过的矿床叫受变质矿床。
印支期深成区域岩浆热变质作用使煤层以变质作用为主，变形作用次之。变质反应温度达到420-430℃，煤层从长焰煤迅速跨越气煤、肥煤、焦煤阶段至低级无烟煤。变形作用以韧性形变为主，形成糜棱煤。古太平洋晚中生代向西长程俯冲在形成了早中生代的一系列岩浆带之后，前缘到达包括房山岩体在内的太行山一线，俯冲洋壳脱水导致上覆岩石圈地幔的部分熔融，幔源岩浆底侵或内侵至下地壳，导致早中生代具有EMI特征的下地壳再次熔融，从而形成房山岩体这样的中酸性杂岩体和略早的基性火山岩（如南大岭组玄武岩）。
燕山期，煤层发生复区域岩浆热变质及韧性变形，煤级提高不大，但煤层的韧性变形作用持久而强烈，糜棱煤化作用广泛发生，几乎所有煤层都转化为鳞片状糜棱煤。燕山期主要表现在温度高、埋藏深、围压大，构造应力也较大。当时煤层变质温度在430-540℃之间，煤级进一步提高至高级无烟煤。
4.对后期开采的影响
20世紀80年代以来，北京西山地区因煤炭开采而再度显现的采空区地面塌陷灾害的频繁发生，以减灾防灾为目的的专项地质调查得以迅速展开。
根据实地调查瓦斯含量等数据表明，变质程度高的煤炭，由于生成的气体含量大，煤层间的孔裂隙发达，总表面积增大导致了吸附量增大，瓦斯含量很高。经过实地调查煤层顶底岩层的强度，煤层的底部是一套马家沟组厚层灰岩夹少量白云质灰岩地层，硬度大。同时，煤矿采空区地质灾害链的特殊结构。由于大面积的采挖，打破矿区重力均衡作用，极易产生坍塌、滑坡地质灾害。
建议政府主管部门和科研机构加强对各种灾害及灾害链成因研究的资助，将有助于进一步采取从根本上治理和减轻灾害的综合措施的完善，从而达到既能使矿产资源得到开发利用实现经济可持续发展，又能减轻和防止地质灾害，改善生态环境的目的。
参考文献
[1]北京市地质矿产局.北京市区域地质志[M].北京：地质出版社，1991
[2]曹运兴.北京周口店地区晚古生代煤系煤层变质变形机制研究[J].焦作矿业学院学报，1994—12
[3]刘瑞殉等.显徽构造地质学[M].北京大学出版社，1988
[4]邓晋福，罗照华，苏尚国，等.岩石成因、构造环境与成矿作用[M].北京：地质出版社：1—381
[5]童玉明，陈胜早，王伏泉，等.中国成煤大地构造[M].北京：煤炭出版社，1999，第一版
[6]覃锋，徐晓霞，罗照华.北京房山岩体形成过程中的岩浆混合作用证据[J].岩石学报，2006
[7]谭应佳，叶俊林.北京周口店地质及地质教学指导书[M].武汉：武汉地质学院出版社：84—87
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金，中国地质大学（北京）大学生创新性实验计划项目（项目批准号：2011CXY056）。
【关键词】周口店；煤系煤层；变质作用；后期开采
【中图分类号】F407.21 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0204-02
1.北京周口店研究地区背景概述
北京周口店研究地区是北京西山煤田的一个重要的组成部分，所处周口店镇内，是举世闻名的“北京猿人遗址”所在地，行政区划属北京市房山区管辖。
周口店地区环境具有特殊性，有深成岩浆热变质作用以及有动力变质作用，有着复杂的地质现象。由于中国晚古生代含煤岩系多沉积于稳定阶段，除少数地区外，沉积幅度不大。华北晚古生代深成变质煤一般不超过肥气煤（Ro约0.9—1.2%）阶段。石炭一二叠纪煤系煤层发生过多期变质、变形，煤系煤层因温标矿物的形成为煤层变质作用类型的确定及变质条件的厘定提供了丰富的佐证，煤层及邻层中变质矿物和热液脉体的变形特征的详细观察研究，为煤层变质变形序列划分及相互关系的确立奠定了可靠的基础。
2.煤系煤层变质特征
周口店地区的石炭二叠纪为煤系含煤层，自上而下分别为山西组黑煤，太原组大白煤、小白煤。周口店地区石炭一二叠纪煤变质作用类型属区域岩浆热变质，煤变质程度之高，居华北石炭二叠纪煤层同类变质作用之首，高于杨起教授确认的峰峰高级无烟煤（属于区域岩浆热变质成因）。
周口店地区的煤系普遍遭受过浅变质作用，煤系变质矿物及岩石的研究有助于确定煤层的变质条件。本煤系主要变质岩石类型有：硬绿泥石角岩、红柱石角页岩、变余砂砾岩等。
针对相应的成分的进行试验研究如下：
2.1 X衍射实验
周口店地区六个煤层样品的X射线衍射分析谱图列于下图2—1。谱线的基本特征极端相似。（002）衍射峰及（1OL）衍射峰均表现得清晰突出，强度较大，可与西安煤勘分院研究的中国寒武纪石煤x衍射谱图相类比。
2.2 显微观察
通过对周口店和太原煤样薄片观察（如图2-2、2-3、2-4），对比分析周口店地区煤样的温标矿物。
在周口店煤样薄片中存在红柱石等温标矿物，由温标矿物知其形成条件（主要是温度）。推知周口店地区煤受到了强烈的区域变质作用。
目前一致认为，晚古生代煤系沉积以后，周口店地区发生过两次构造热事件，一次是印支运动，一次是燕山运动。就煤变质而言可分三阶段：印支运动前的深成变质作用、印支运动期及燕山运动期的区域岩浆热变质作用。
3.实验小结及讨论
地壳内的岩石或矿石，由于所处地质环境的变化，温度和压力的增高，其矿物成分、化学成分、结构构造、物理性质和形态产状等都可发生不同程度的变化，产生这种变化的地质作用称为变质作用。由变质作用形成的矿床称为变成矿床，遭受变质作用改造过的矿床叫受变质矿床。
印支期深成区域岩浆热变质作用使煤层以变质作用为主，变形作用次之。变质反应温度达到420-430℃，煤层从长焰煤迅速跨越气煤、肥煤、焦煤阶段至低级无烟煤。变形作用以韧性形变为主，形成糜棱煤。古太平洋晚中生代向西长程俯冲在形成了早中生代的一系列岩浆带之后，前缘到达包括房山岩体在内的太行山一线，俯冲洋壳脱水导致上覆岩石圈地幔的部分熔融，幔源岩浆底侵或内侵至下地壳，导致早中生代具有EMI特征的下地壳再次熔融，从而形成房山岩体这样的中酸性杂岩体和略早的基性火山岩（如南大岭组玄武岩）。
燕山期，煤层发生复区域岩浆热变质及韧性变形，煤级提高不大，但煤层的韧性变形作用持久而强烈，糜棱煤化作用广泛发生，几乎所有煤层都转化为鳞片状糜棱煤。燕山期主要表现在温度高、埋藏深、围压大，构造应力也较大。当时煤层变质温度在430-540℃之间，煤级进一步提高至高级无烟煤。
4.对后期开采的影响
20世紀80年代以来，北京西山地区因煤炭开采而再度显现的采空区地面塌陷灾害的频繁发生，以减灾防灾为目的的专项地质调查得以迅速展开。
根据实地调查瓦斯含量等数据表明，变质程度高的煤炭，由于生成的气体含量大，煤层间的孔裂隙发达，总表面积增大导致了吸附量增大，瓦斯含量很高。经过实地调查煤层顶底岩层的强度，煤层的底部是一套马家沟组厚层灰岩夹少量白云质灰岩地层，硬度大。同时，煤矿采空区地质灾害链的特殊结构。由于大面积的采挖，打破矿区重力均衡作用，极易产生坍塌、滑坡地质灾害。
建议政府主管部门和科研机构加强对各种灾害及灾害链成因研究的资助，将有助于进一步采取从根本上治理和减轻灾害的综合措施的完善，从而达到既能使矿产资源得到开发利用实现经济可持续发展，又能减轻和防止地质灾害，改善生态环境的目的。
参考文献
[1]北京市地质矿产局.北京市区域地质志[M].北京：地质出版社，1991
[2]曹运兴.北京周口店地区晚古生代煤系煤层变质变形机制研究[J].焦作矿业学院学报，1994—12
[3]刘瑞殉等.显徽构造地质学[M].北京大学出版社，1988
[4]邓晋福，罗照华，苏尚国，等.岩石成因、构造环境与成矿作用[M].北京：地质出版社：1—381
[5]童玉明，陈胜早，王伏泉，等.中国成煤大地构造[M].北京：煤炭出版社，1999，第一版
[6]覃锋，徐晓霞，罗照华.北京房山岩体形成过程中的岩浆混合作用证据[J].岩石学报，2006
[7]谭应佳，叶俊林.北京周口店地质及地质教学指导书[M].武汉：武汉地质学院出版社：84—87
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金，中国地质大学（北京）大学生创新性实验计划项目（项目批准号：2011CXY056）。