鄂尔多斯盆地东北缘火烧岩地质成因规律与地质灾害效应：：：

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

2 鄂尔多斯盆地东北缘地质概况

2.1 自然地理

2.2 地形地貌

2.3 地层岩性

2.4 地质构造

2.5 水文地质

2.6 不良地质作用

3 火烧岩分布规律及地质成因演化

3.1 火烧岩分布范围

3.2 典型剖面地质特征

3.3 火烧岩分布规律

3.4 地质演化及火烧岩成因

3.5 本章小结

4 火烧岩分类及其成岩模式

4.1 火烧岩温度识别

4.2 火烧岩分类

4.3 火烧岩微观特征

4.4 火烧岩成岩模式

4.5 本章小结

5 典型火烧岩物理力学特性

5.1 采样剖面特征

5.2 物理特征

5.3 力学特征

5.4 本章小结

6 火烧岩区岩体结构及地质环境效应

6.1 火烧岩岩体结构特征

6.2 火烧岩区地质灾害效应

6.3 火烧岩区生态环境效应

6.4 火烧岩与煤矿水害

6.5 本章小结

7 结论

参考文献

1绪论

1.1研究背景与意义

鄂尔多斯盆地不仅含有丰富的煤炭资源，还蕴藏着储量十分可观的石油和天然气，是我国西北地区油气田的核心组成部分[23]，且风能资源和太阳能资源富集[4]。鄂尔多斯盆地东北缘分布着许多重要的侏罗系和石炭-二叠系煤田，主要煤层煤岩变质程度低，以长焰煤和气煤为主[s-6]。20Ma±以来，该区域曾多次发生大规模地史时期古煤层燃烧和现代煤层燃烧事件，形成了大量隐伏和出露地表的火烧岩[7-8]。火烧岩地区地质条件复杂多变，在矿产开采过程中常出现不可预测的地质灾害[]，不仅对采矿场地、石油和天然气管道、电力电缆、铁路、道路、地下存储库和工业与民用建筑等一系列基础工程设施的安全性造成很大的威胁，而且会对自然资源、生态环境、生命和财产安全造成无法挽回的损失[10-11]。

火烧岩是煤层围岩在自燃煤层的高温烘烤下发生烧熔、烧结、烘变和烘烤等作用而形成的一类特殊岩石[12]。火烧岩具有岩体结构疏松、孔裂隙及孔洞发育且孔裂隙之间连通性好等特点，成为具有良好供水意义和生态价值的含水层，同时也是煤炭开采过程中渗漏、涌水和突水等水文地质灾害的载体[13]。此

外，火烧岩区还存在边坡变形失稳、地面沉降及塌陷、地下工程塌方和生态环境破坏等工程地质问题[1415]。目前关于火烧岩的研究主要集中于矿区内火烧岩异于三大岩的特性问题、地下水运移规律、火烧岩含水层水害模式分析及涌水量预测等方面[16-17]，而关于鄂尔多斯盆地东北缘火烧岩的分布范围划定、火烧岩成因及分类、火烧岩区岩体结构及工程地质环境效应的研究还不够系统和深人。

因此，分析鄂尔多斯盆地东北缘地质构造演化特征，可以从宏观角度认识火烧岩的分布规律和地质成因，有助于对火烧岩的成岩模式进行更深层次的研

究：分析火烧岩的微观结构和宏观物理力学性质，有助于对火烧岩种类及岩体结构类型进行划分和野外识别；分析火烧岩的岩石和岩体结构特征，有助于研究火烧岩区地质灾害发生机理，揭示火烧岩区生态环境效应问题，为矿区安全开采和工程建设提供理论依据和技术支撑。

1.2国内外研究现状

1.2.1全球火烧岩分布

火烧岩在主要产煤国普遍存在[1s]，如美国Powder River Basin 东部[1s20]、俄罗斯 Kansk-Achinsk Basin 西部[21]和Kuznetsk Basin[22]、罗马尼亚 Dacic Ba-sin西部]、澳大利亚Wingen附近的火焰山[24]、印度Jharia Coalfield[2s]、印度尼西亚 Sumatra Island[26]等地均可见火烧岩。Novikova等通过对 Goose LakeDepression燃烧变质岩进行“0Ar/39Ar测年，发现岩浆长石在燃烧过程中失去了所有的放射性氩，并证明了含K-Na 长石遗迹的玻璃状 Combustion Metamor-phic岩石可正确测定燃烧变质古事件的0Ar/39Ar年龄[2]。Sharygin等在塔吉克斯坦中部的Fan-Yagnob煤矿发现了一种由拉瓦特天然煤火中的沉积原岩完全熔融而成的火烧岩，并对其矿物成分和形成原因进行了分析[28]。

Ottl[2]等指出中国作为世界上主要的煤田分布国家之一，其火烧岩的分布也十分广泛。在中国准格尔盆地东部[30-31]、鄂尔多斯盆地东北部的煤田区[3233]、内蒙古多地[3435]、塔里木盆地[36-37]、新疆乌鲁木齐天山山麓[38-39]均可见火烧岩出露。夏斐等[0]指出在陕北的柠条塔井田中部存在大量“色彩斑斓”的火烧岩，形成特有的地貌景观。贾文凯等[]在陕西省神木市的李家沟煤矿发现出露厚度约8~56m的大面积火烧岩，并对煤矿火烧岩的分布规律和水文地质特征进行了探究。朱颜彬[42]在陕北神府矿区的牛梁井田发现出露厚度0~55m的大面积条带状火烧岩。

1.2.2火烧岩成因

火烧岩是岩石受煤层燃烧的高温作用后，颜色、结构、构造、矿物成分、化学组成和物理力学性质发生明显变化而形成的一类特殊岩石[（3]，它具有火成岩、沉积岩及变质岩的部分特征，也具有与某些火成岩和变质岩相似的成岩过程[44s]，见图1-1。Heffern等[6]认为火烧岩性质与其成岩原岩性质有关系。

本书是关于火烧岩成因及地质灾害效应的入门专著。内容从鄂尔多斯盆地东北缘火烧岩分布规律及地质成因入手，利用声发射技术对研究区火烧岩曾经历的历史最高温度进行识别，完成火烧岩岩石分类。重点选取7处野外典型剖面，结合现场分析与室内试验，对火烧岩物理力学特性进行分析。书中突出了不同类型火烧岩岩体结构特征，并对其引起的地质灾害效应进行了分析，内容可为火烧岩区边坡工程、地下工程、水利水电工程和生态环境保护等方面的研究提供借鉴。