“火焰山”之地质密码

新疆吐鲁番盆地的“火焰山”，在《西游记》中有被大家所熟知“悟空三借芭蕉扇” 的经典场景。其曰“无春无秋，四季皆热。那山是西方必由之路，却有八百里火焰，四周围寸草不生”；《山海经》中称之为“炎火之山”，维吾尔语叫“克孜尔塔克”，意为红山；隋唐时期又为“赤石山”，火焰山山体沟壑林立，曲折雄浑，寸草不生，在炎热的夏季，裸露的表层在太阳烘烤下温度可达75℃，热浪翻滚，使人透不过气来。

那么“火焰山”到底是是如何形成的？

这是缘由煤的自燃。煤是植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的黑色的腐殖质，由于地壳运动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学作用下，形成的黑色可燃沉积岩。在干旱缺水或煤层暴露地表地区，煤不经点燃而自行着火，称作“煤自燃”。这缘由自燃倾向性的煤在遇到空气中的氧气时，进行氧化产生的热量大于向周围环境中散失的热量，发生了热量聚集，是煤温升高达到燃点而着火。大家现在可能明白了“拉煤车为什么常浇水，储煤站为什么间歇式给煤堆洒水”。

煤层自燃在我国并不少见，在新疆、内蒙、宁夏、山西等地均可见煤层自燃现象，比如在距离乌鲁木齐市42公里的硫磺沟煤田，自清代光绪年间就是“裂隙纵横，浓烟弥漫，岩隙间火焰呼呼，经年不绝”。此煤田火区经过历时四年的清理工作，于2003年才被扑灭。

伴随着煤层自燃这一过程的产物便是“烧变岩”。

烧变岩的颜色一般为黄、橙黄、红及紫黑色等，颜色随烘烤的轻重程度而异，其常见的构造特征为气孔状构造、角砾状构造等，经受烘烤程度大者可见炉渣状构造，孔洞较发育，气孔一般为圆形或椭圆形；具有略带光泽的烧蚀流面，局部显示微弱的皱纹。2017年河北省区域地质调查院在河北省万全县北部首次发现了烧变岩的产出。

烧变岩的各种特征与距火区远近有着密切关系，靠火区最近的烧变岩，遭受烘烤程度最高，形成之后出现部分或全部熔融，之后又迅速冷却而呈熔融状、炉渣状或蜂窝状，烧变岩随远离燃烧区而遭受烘烤的程度逐渐降低直至过渡为正常岩石，这是因为受煤层燃烧时产生的高温影响不同，其原岩结构、构造及成分皆会发生程度不等的改变。根据其遭受烧蚀程度由重至轻可以分为烧蚀岩、烧烤岩、弱烧烤岩。因此烧变岩常作为煤矿的有效找矿标志。

煤自燃是煤炭资源的一种严重的浪费，并伴生地表裂缝、坍塌、滑坡等多种地质灾害，燃烧还会产生大量的二氧化碳、一氧化碳和二氧化硫等有毒有害气体，危害人民的生命安全、造成严重的大气污染。

如何预防煤的自燃？应加强对形成煤层的地质背景、储存条件、煤质，以及烧变岩等的研究。其中烧变岩作为研究“火焰山”又一密码，可进一步揭示煤田自燃的过程和规律，以帮助我们更好的保护、开采及利用煤炭资源。