田守強

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六盤水煤田黑塘煤礦構(gòu)造特征及其演化

田守強

（貴州省煤炭設(shè)計隊，貴陽 550081）

通過系統(tǒng)分析六盤水煤田黑塘煤礦地質(zhì)構(gòu)造特征及演化認為：黑塘煤礦向斜構(gòu)造—龍家溝向斜，軸向南東-北北東向，淺部地層傾角25°~50°，深部5°~20°；礦井內(nèi)斷層總體走向NE，傾向多為SE，斷層落差多小于50 m，且正斷層數(shù)量多于逆斷層；斷層組合樣式多樣；礦井構(gòu)造的形成及演化受區(qū)域構(gòu)造控制明顯，燕山中期研究區(qū)經(jīng)歷了NE-SE向擠壓、近NS向擠壓和NW-SE向擠壓的應力轉(zhuǎn)換過程，奠定了研究區(qū)NE向的主體構(gòu)造格局；燕山晚期NW-SE向拉張作用，使斷裂構(gòu)造性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，導致礦井現(xiàn)今正斷層為主導。

煤礦；構(gòu)造特征；構(gòu)造演化；黑塘

黑塘井田位于貴州省六盤水市六枝特區(qū)的新場鄉(xiāng)、巖腳鎮(zhèn)轄區(qū)。地理坐標：東經(jīng)105°15′00″~105°20′30″，北緯26°22′00″~26°26′06″，面積28.44km2。含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，地層厚度385.55~515.29m，含煤36~55層，含煤總厚度11.82~27.45m，可采煤層9層，總厚15.06m，估算可采煤層煤炭資源量超過34億t[1]。該區(qū)以往地質(zhì)工作只作了1∶10 000地質(zhì)及水文地質(zhì)填圖工作，鉆探工程僅施工有1-1號鉆孔，因此對于黑塘井田來說，其地質(zhì)研究程度相對較低。本文依據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)勘查資料，對礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征及成因進行分析，為煤礦的建設(shè)生產(chǎn)提供一定的地質(zhì)依據(jù)。

圖1 井田構(gòu)造綱要簡圖

1 區(qū)域構(gòu)造

六盤水煤田在大地構(gòu)造單元上屬揚子準地臺（I級）上揚子臺褶帶（Ⅱ級）黔中早古拱斷褶束（Ⅲ級），是上揚子臺褶帶上具菱形邊界輪廓的長期發(fā)展的相對隆起區(qū)。位于婁山關(guān)大斷裂，貴陽—黃平深斷裂和威寧—紫云深斷裂之間。區(qū)域構(gòu)造走向主要為北西向，其次為東西向和北東向，有時三個互相交接，互相穿插干擾，構(gòu)成長條形構(gòu)造形態(tài)。井田屬于六盤水煤田，其構(gòu)造單元位于黔西北弧西北內(nèi)部部位，在區(qū)域構(gòu)造的控制下，井田內(nèi)發(fā)育次一級褶皺及斷裂構(gòu)造。次一級褶曲主要有：比德向斜、六枝向斜、格目底向斜與加嘎背斜、威水背斜等。

2 井田構(gòu)造

黑塘井田位于比德向斜西南翼中段南部。井田構(gòu)造總體為淺部較陡、深部寬緩的向斜構(gòu)造—龍家溝向斜，向斜軸由南東向轉(zhuǎn)為北北東向，其北西翼地層走向呈北西~南東向，傾向北東；其南東翼地層走向為南西~北東西向，傾向北西。淺部地層傾角25°~50°，一般40°，深部5°~20°，其間發(fā)育有斷裂構(gòu)造和次一級褶曲，其構(gòu)造復雜程度類型為中等（圖1）。

表1 斷層落差統(tǒng)計表

2.1 褶曲

井田總體為一向斜構(gòu)造，即龍家溝向斜。其位于井田中部“V”字形轉(zhuǎn)折處，龍家溝一帶。軸部有BK4402、BK4403、BK46-103、BK46-102、ZK4602、和BK4601鉆孔控制。軸向近NS向略偏NE向延伸，延伸長度3.00km。軸部最新地層為：T1yn，兩翼地層為T1yn1、T1f。向斜軸向為SN向，往S至含煤地層軸部揚起逐漸消失，往N至井田邊界傾沒，開放逐漸消失。向斜NW翼地層走向NW向，淺部地層傾角25°~50°，深部地層傾角逐漸變緩為5°~20°；向斜SE翼地層走向為NE向，淺部地層傾角25°~50°，深部地層傾角逐漸變緩為10°~30°，SE翼地層受F16的影響，破壞嚴重。次級褶曲一條，狗場坡背斜主要分布在井田的南東部，褶曲構(gòu)造主要延伸方向為NE-SW向。

表2 井田主要斷層特征一覽表

2.2 斷裂構(gòu)造

在區(qū)域構(gòu)造的影響下，依據(jù)研究區(qū)物探、鉆探等資料，井田內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斷層23條。斷層落差小于50m的13條，占整個井田內(nèi)斷層數(shù)的56.5%，是井田內(nèi)的主要斷層，其中落差小于50m大于或等于30m的6條，小于30m大于或等于20m的4條，小于20m至15m的3條；落差大于50m斷層10條，其中大于或等于100m的6條，小于100m大于或等于50m的4條（表2）。按斷層性質(zhì)統(tǒng)計：正斷層18條，占斷層總數(shù)的78%，逆斷層5條，占斷層總數(shù)的22%；（其中出露地表的斷層：正斷層9條，逆斷層1條，共計10條；隱伏斷層：逆斷層4條，正斷層9條，共計13條）（表1）。

通過對研究區(qū)斷層各參數(shù)的統(tǒng)計分析，繪制了井田斷層的傾向玫瑰花圖及傾角分布直方圖（圖2、圖3），從圖中可以看出，井田內(nèi)斷層主要發(fā)育NE、NNE和NEE向三組，其中以NE向最發(fā)育， NNE及NEE向斷層發(fā)育較少；傾向主要集中為NW和SE向，其次為SEE及NWW向，E及N向斷層研究區(qū)僅見一條。井田內(nèi)斷層多為高角度斷層，傾角大都在40°~80°之間，如位于井田南東部的F16正斷層，從涼天邊經(jīng)米羅坡、偏坡寨和嘎那莊至黑坡寨；屬井田邊界斷層。在井田范圍地表延伸長度約6.5km左右，走向NE-SW向，傾向SE，傾角55°~74°，切割地層P2m~T2g2。該斷層屬區(qū)域性大斷層，切割了P2m~T2g2之間含水層段，并使大部分含水地層直接與含煤地層接觸，可見，在區(qū)內(nèi)煤層形成的地質(zhì)構(gòu)造期間，地層受到較大的構(gòu)造應力作用的影響。

2.3 構(gòu)造組合的多樣性

井田內(nèi)斷裂構(gòu)造的平面組合主要變現(xiàn)為入字型、弧形及帚狀，弧形構(gòu)造研究較為常見，通常是由于斷層所受構(gòu)造應力方向發(fā)生微弱改變所致，這種組合對煤層的破壞相對較弱，如研究區(qū)F14斷層延伸方向有原來的NE向轉(zhuǎn)為EW向就是典型的代表；“入”字型構(gòu)造組合也是黑塘礦區(qū)內(nèi)較為常見的一種構(gòu)造組合樣式，其主要是由一條主干斷裂與其旁側(cè)的一系列分支構(gòu)造在平面或剖面上呈一定角度斜交而形成的組合形式。旁側(cè)的分支構(gòu)造作用在與主斷層交接的端部附近較強，遠離端部逐漸減弱。如 F16、F15斷層與兩側(cè)派生的F45、F22斷層；帚狀構(gòu)造組合是“入”字型構(gòu)造組合的進一步發(fā)展，“入”字構(gòu)造中同一主干斷裂不止一次的旁側(cè)分支，則形成斷層的帚狀組合（樹枝狀組合），如井田內(nèi)F16正斷層組中由2條分支正斷層F19，F(xiàn)23組成，平面上呈帚狀組合樣式，由北東向東西分支展開成3條，屬于張扭性正斷層的帚狀構(gòu)造。

圖2 井田斷層的傾向玫瑰花圖

圖3 井田斷層的傾角分布直方圖

3 礦井構(gòu)造演化

區(qū)域構(gòu)造背景及構(gòu)造應力場很大程度上控制著礦井構(gòu)造的發(fā)育，分析礦井構(gòu)造特征應結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景。本次研究的黑塘井田位于六盤水煤田的東南部，依據(jù)前人對中國現(xiàn)代構(gòu)造應力場的分區(qū)結(jié)果可知[2]，六盤水煤田屬于中國現(xiàn)代構(gòu)造應力場分區(qū)的華南主體應力區(qū)，構(gòu)造應力值為低-中，其最大主應力方向為北北西-北西向，其與研究區(qū)構(gòu)造延伸方向NE的主體構(gòu)造特征相符。黑塘井田自晚二疊世煤層形成以來主要經(jīng)歷了印支期的安源運動、燕山運動和喜山運動，其中以燕山期的構(gòu)造運動對本區(qū)的影響最大[3,4]，其基本確定礦井構(gòu)造特征。

3.1印支期運動

印支運動是中國地質(zhì)發(fā)展史上的一次重要標志，其結(jié)束了古特提斯洋盆的發(fā)育，沿古特提斯洋分布的華南板塊周緣形成南盤江、十萬大山、蘭坪-思茅及楚雄等前陸盆地[5]，中國南方古陸形成，其外圍形成新特提斯洋，晚二疊世中期的海西運動，同沉積斷層與斷陷盆地在其伸展作用下形成[5,7]，研究區(qū)泥盆系-三疊系地層的沉積和后期構(gòu)造的發(fā)育受控于其外圍的威寧-紫云斷裂、盤縣-六盤水斷裂和師宗-貴陽斷裂[8]。晚三疊世中期的印支運動使得區(qū)內(nèi)盆地發(fā)生萎縮、閉合[9]，而二疊紀地層局部出現(xiàn)假整合接觸關(guān)系、整個三疊紀地層連續(xù)沉積，說明此次印支期的安源運動沒有造成本區(qū)劇烈的構(gòu)造運動發(fā)生，期間相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境對區(qū)內(nèi)煤層的發(fā)育及后期煤化作用的進行起到積極作用。

3.2 燕山期運動

中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組T2g1~2不整合于下覆地層，反映研究區(qū)燕山期構(gòu)造活動較為強烈，燕山運動可分為早中晚三期，對研究區(qū)影響作用較大的是中燕山運動。早燕山運動發(fā)生在早中侏羅世之間，動力來源東部為臺灣長春海山和南海北部與東海地塊拼接，西部為丁青-怒江新特提斯洋聚斂，研究區(qū)早中侏羅世為連續(xù)沉積，說明此次構(gòu)造運動并未影響到研究區(qū)。

中燕山運動始于晚侏羅世止于早白堊世末，燕山中期是奠定研究區(qū)構(gòu)造格局的關(guān)鍵時期，動力主要源自于西部丁青-怒江新特提斯洋自西向東碰撞閉合及東部太平洋板塊早白堊世初向北斜向俯沖于歐亞大陸之下。侏羅紀末，井田內(nèi)受到NE-SW向擠壓應力作用，井田內(nèi)部及周邊形成近NW向的褶皺與斷裂，如比德向斜、格目底向斜、六枝向斜、加嘎背斜及水城-紫云斷裂、普安斷裂都是在此構(gòu)造應力場作用下形成的；隨后，區(qū)內(nèi)丁青-怒江洋東段閉合，產(chǎn)生由南向北的巨大擠壓作用，粵海古特提斯造山帶復活，整個黔西地區(qū)受到近NS向擠壓應力作用，井田附近產(chǎn)生近EW向逆沖斷層和褶皺，該時期構(gòu)造的表現(xiàn)主要為龍家溝向斜的東段及區(qū)內(nèi)一些小型斷裂構(gòu)造；至早白堊世初，古太平洋板塊向北斜向俯沖于華南板塊之下，中國南方由新特提斯構(gòu)造域向濱太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換，長樂-南澳新特提斯洋碰撞閉合，整個中國中東部受到強烈的NW-SE向擠壓應力作用，形成NE、NNE向構(gòu)造，如龍家溝向斜西段、狗場坡背斜、F12、F13、F14、F15、F17、F23、F102~1、F0501、F0302、F4302、F45101等，至此，研究區(qū)主要構(gòu)造形態(tài)基本形成?？傊捎趨^(qū)域構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)換，新特提斯洋自西向東閉合，使得整個研究區(qū)在中燕山期經(jīng)歷了NE-SE向擠壓、近NS向擠壓和NW-SE向擠壓的應力轉(zhuǎn)換過程，奠定了研究區(qū)主體構(gòu)造格局。

晚燕山運動始于晚白堊世，持續(xù)至古近紀，西部雅魯藏布新特提斯洋自西向東的俯沖擠壓及東部太平洋板塊塊正向俯沖于歐亞板塊之下產(chǎn)生的弧后擴張作用是此時期構(gòu)造變形的主要動力，其構(gòu)造應力主要表現(xiàn)為NW-SE向拉張。由于區(qū)域東側(cè)雪峰山地區(qū)快速隆升，出露大量的元古界地層[10]，產(chǎn)生區(qū)域性伸展作用，雪峰山西側(cè)由擠壓性盆地轉(zhuǎn)為拉張斷陷。研究區(qū)大部分逆沖斷層反轉(zhuǎn)為正斷層就是在此構(gòu)造背景下形成的，研究區(qū)23條斷層中正斷層數(shù)達78%，正斷層數(shù)之多主要是受此時期構(gòu)造變形的影響。在區(qū)域性伸展作用中，在近NS向雪峰山控制下，研究區(qū)近EW的伸展作用可能更為強烈，使得研究區(qū)大量的NE向斷層發(fā)生左行走滑運動，具有張扭性質(zhì)。

3.3 喜山運動

喜山運動期的構(gòu)造作用主要表現(xiàn)為對早期構(gòu)造具有一定的改造作用。本期構(gòu)造運動主要造成區(qū)內(nèi)張性構(gòu)造組合的形成，同時使礦井內(nèi)一些斷層轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬有再|(zhì)。

4 小結(jié)

1）黑塘煤礦總體為淺部較陡、深部寬緩的向斜構(gòu)造—龍家溝向斜，軸向南東~北北東向，淺部地層傾角25°~50°，深部5°~20°，其間發(fā)育有斷裂構(gòu)造和次一級褶曲，其構(gòu)造復雜程度類型為中等。

2）礦井內(nèi)斷層總體走向NE，傾向多為SE，斷層落差多小于50m，且正斷層數(shù)量多于逆斷層。斷層組合樣式多樣，如：入字型、弧形及帚狀等。

3）區(qū)域構(gòu)造背景及構(gòu)造應力場很大程度上控制著礦井構(gòu)造的發(fā)育，黑塘井田自晚二疊世煤層形成經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，其中以燕山中期的構(gòu)造運動對本區(qū)的影響最大，期間研究區(qū)經(jīng)歷了NE-SE向擠壓、近NS向擠壓和NW-SE向擠壓的應力轉(zhuǎn)換過程，奠定了研究區(qū)主體構(gòu)造格局。燕山晚期NW-SE向拉張作用，使斷裂構(gòu)造性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，導致礦井現(xiàn)今正斷層為主導。

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Geological Structure and Its Evolution of the Heitang Coal Mine in Liupanshui, Guizhou

TIAN Shou-qiang

(Coal Design Team of Guizhou Province, Guiyang 550081 )

The Heitang coal mine lies in the Longjiagou syncline with NNE-trending axis, coal seam dip angle of 25~50 in shallow and 5~20 in depth. Most of the faults are NE-treding reverse one with SE direction of dip. Structures in the mine are controlled by regional structure in the Yanshanian period.

coal mine; fault; tectonic revolution; Heitang

P618.11

A

1006-0995（2017）03-0383-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.006

2017-03-05

田守強（1982-），男，貴州貴陽人，碩士研究生，工程師，從事煤田地質(zhì)及礦井地質(zhì)研究工作

2017-8-30 http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1273.P.20170830.1014.002.html