(1.成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610059;2.山西潞安礦業(yè)集團漳村煤礦 山西 長治 046000)
沁水盆地經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運動,總體上呈北高南低,加之整體沉降較為緩慢,決定了其具有豐富的生氣母質(zhì)和可靠的氣藏基底圈閉,從而為盆地的聚煤作用提供了一個穩(wěn)定的構(gòu)造背景[1-2]。
沁水盆地缺失上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)、白堊系、古近系等地層。
區(qū)域地層出露自東向西、由老到新依次為震旦系,寒武系,奧陶系中、下統(tǒng),石炭系,二疊系,三疊系,新近系,第四系。
區(qū)域位于我國東部新華夏構(gòu)造體系第三隆起帶中段,發(fā)育有由東向西的晉城——獲鹿斷褶帶,武鄉(xiāng)——陽城凹褶帶等,局部地段因受其它構(gòu)造體系的影響略偏北。
沁水盆地構(gòu)造格局經(jīng)歷了太古代至早元古代古陸殼核塊形成階段,晚元古代至早二疊紀板塊穩(wěn)定發(fā)展階段和侏羅紀以來板內(nèi)變形階段等三大階段[3]。沁水盆地的形成演化可劃分為以下幾個階段[4]:
1、中晚元古代,沁水盆地南北兩側(cè)的古秦祁海和古興蒙海向華北地臺的不斷俯沖,致使在晚元古代末期,沁水盆地抬升為陸,處于大陸剝蝕狀態(tài)。至晚古生代末期,沁水盆地的演化仍受控于整個華北地區(qū)的構(gòu)造演化之下。
2、中生代開始,受太平洋板塊俯沖及揚子板塊剪刀式與華北板塊碰撞的影響,華北板塊開始產(chǎn)生差異分化,沁水盆地開始了其獨立的演化過程。
3、三疊紀,沁水盆地處于構(gòu)造穩(wěn)定發(fā)展階段,但構(gòu)造活動較前期有所加強。揚子板塊向北俯沖,與華北板塊碰撞拼接在一起,同時太平洋板塊以北北西向歐亞板塊俯沖,受其綜合影響,三疊紀末期,沁水盆地抬升遭受剝蝕。
4、早中侏羅世,由于太平洋板塊及印度板塊向華北板塊的俯沖,在區(qū)內(nèi)產(chǎn)生北西——南東方向的擠壓應力,形成了以北東、北北東向為主的構(gòu)造;晚侏羅世,地殼進入強烈活動高潮期,形成了北東、北北東向的伸展拉張斷裂,沁水盆地抬升遭受剝蝕,盆地兩側(cè)的呂梁山及太行山開始形成。
5、早白堊世繼承了晚侏羅世的構(gòu)造特征,沁水盆地進一步抬升遭受剝蝕,受太平洋板塊及印度板塊俯沖的影響,沁水盆地東側(cè)形成北北東向的逆斷層,由于該時期巖漿活動劇烈,在太行山東側(cè)及沁水盆地的西側(cè)處于強烈伸展作用之下,形成了沁水盆地西側(cè)的晉中斷陷及太行山東側(cè)的斷陷盆地,太行山——呂梁山最終形成;晚白堊世,該區(qū)的構(gòu)造仍然主要受太平洋板塊及印度板塊的俯沖的影響,沁水盆地仍以擠壓抬升剝蝕為主,逐漸形成了現(xiàn)今的復向斜構(gòu)造的雛形。
6、古近紀仍然繼承了白堊紀的構(gòu)造演化歷程,以抬升剝蝕為主,僅在沁水盆地西側(cè)的晉中斷陷為斷陷沉降區(qū),但由于其早期抬升較高,沒有接受古近紀沉積;新近紀及第四紀,沁水盆地及周緣地區(qū)以抬升剝蝕為主,僅在晉中斷陷和山間斷陷盆地接受了新近紀和第四紀沉積,并且由于喜山期多期次的擠壓抬升,使先期形成的褶皺進一步被改造,逐漸形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。
沁水盆地作為國內(nèi)重要的資源勘探區(qū),構(gòu)造作用有著極其重要的控制作用。
沁水盆地位于崛山——龍門山——渭河——汾河——大同這一大型走滑帶附近,在這一走滑構(gòu)造背景的驅(qū)動下,盆地內(nèi)部不同部位產(chǎn)生了不同的變形響應:走滑擠壓地帶造成局部抬升、走滑引張區(qū)則形成新生代斷陷盆地,由此導致了區(qū)域性不均衡沉降,形成現(xiàn)今沁水盆地的構(gòu)造格局。
華北克拉通在晚古生代以來多期構(gòu)造運動的作用下,逐漸形成了以東部地塊、中部地塊和西部地塊三個構(gòu)造單元為主的構(gòu)造格局。沁水盆地則位于中部山西斷塊的東南側(cè),東臨太行山隆起,西接呂梁隆起,南靠豫皖地塊,北接五臺山隆起,是一個在古生界基底上形成的構(gòu)造活動相對較弱的克拉通內(nèi)斷陷盆地,其現(xiàn)今面貌為北北東向展布的大型復式向斜。
華北地區(qū)石炭-二疊紀煤系是在相對比較穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境下形成的,華北板塊由南升北降轉(zhuǎn)為北升南降[5],即出現(xiàn)“翹板”式構(gòu)造運動,造成了本區(qū)總體上北高南低的地勢,并且整體沉降較為緩慢,從此海水主要從東南向西北侵入,從而為本區(qū)的聚煤作用提供了一個穩(wěn)定的構(gòu)造背景。
沁水盆地穩(wěn)定的地臺式基底和巨型盆地控煤特征,決定了其具有豐富的生氣母質(zhì)和可靠的氣藏基底圈閉,因此其大地構(gòu)造背景有利于煤層氣的生成和保存。
走滑擠壓和拉張帶的形成和分布對區(qū)內(nèi)煤層氣的賦存富集具有決定性的控制作用:剪切拉張帶本身作為斷陷帶,不僅有利于煤層及其內(nèi)煤層氣的保存,也使受其影響范圍內(nèi)的煤層裂隙開放,提高煤層的滲透率,從而構(gòu)成煤層氣局部富集區(qū)。
小結(jié)
(1)沁水盆地的構(gòu)造格局是由于走滑擠壓地帶造成局部抬升、走滑引張區(qū)則形成新生代斷陷盆地,導致了區(qū)域性不均衡沉降。
(2)華北地區(qū)石炭-二疊紀煤系是在相對比較穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境下形成的;走滑擠壓和引張帶的形成和分布對區(qū)內(nèi)煤層氣的賦存富集具有決定性的控制作用。