(福建省華廈能源設計研究院有限公司 福建福州 350003)
昌福山礦區(qū)位于龍永煤田撫市復向斜的西翼,西側外圍發(fā)育了大面積的巖漿巖體,著名的政和—大埔斷裂在礦區(qū)東南約20 km處通過[1-2]。礦區(qū)包括昌福山中井田和昌福山東井田,含煤地層為童子巖組第三段和童子巖組第一段地層。F2斷層發(fā)育于昌福山中井田童子巖組第三段地層之內,導致童子巖組第三段部分煤系地層缺失。筆者通過對昌福山中井田構造進行分析研究,結合前人的資料,通過對昌福山中井田F2斷層形成機制及斷層特征的總結,分析該斷層的控煤作用。
昌福山中井田地處永定縣撫市鎮(zhèn)的溪聯(lián)村和龍?zhí)舵?zhèn)的昌福山村之間,行政隸屬永定縣撫市鎮(zhèn)的溪聯(lián)村和龍?zhí)舵?zhèn)的上寨村管轄[1]。
昌福山中井田內總體為一向北北西傾伏的背斜構造,井田的大部位于背斜的北東翼[2]。在井田深部發(fā)育了緩傾角斷層F2,該斷層對井田煤層賦存的影響較大,導致童子巖組第三段部分煤系地層缺失。
F2緩傾角斷層地表出露于中井田南部,在井田東部被后期形成的斷層F9切割。F2斷層線呈“S”型,在井田9線至7線之間近南北走向,7線至1線之間則近東西走向,總的延伸長度大于 6 000 m,傾向總體西或北,傾角 10°~40°[2]。 該斷層發(fā)育于童子巖組第三段煤系地層中,會造成部分煤系地層的缺失。
印支早期,福建許多地域由于不均勻升降作用,而形成了一種特別的重力滑動構造。在童子巖組第三段煤系地層中順層發(fā)育了緩傾角的F2斷層。斷層形成后,在隨后的數(shù)次構造運動改造中與其上下地層發(fā)生近似同步的彎曲變形。燕山早期,福建所處的亞歐板塊受到太平洋板塊俯沖的影響,受到了強烈擠壓[1]。
燕山晚期,隨著太平洋板塊對亞歐板塊的繼續(xù)碰撞,在井田西側出現(xiàn)了較大規(guī)模的巖漿巖侵入活動,也對區(qū)內地層變形產生影響。一方面,加劇了井田內構造變動復雜性,另一方面,該巖漿侵入除直接大面積吞蝕、破壞含煤地層和煤層外,部分巖漿也順著早期形成的構造帶(如F2斷層帶)、巖層裂隙或煤層等軟弱巖層侵到含煤地層中。昌福山中井田繼續(xù)受到擠壓作用,產生了次一級褶曲構造[1]。
根據(jù)昌福山礦區(qū)綜合柱狀圖,該區(qū)主要含煤地層為童子巖組第三段(P1t3),厚度456.00 m,分為三個亞段。其中童子巖組第三段下亞段(P1t3-1)厚度149.00 m,含有煤層11層以上,編號25~30號,其中28上號煤層為局部可采煤層,28號煤層為大部分可采煤層;童子巖組第三段中亞段(P1t3-2)厚度104.50 m,含煤 13層,編號 13~24下號,其中24號煤層為局部可采煤層,23號煤層為大部分可采煤層;童子巖組第三段上亞段(P1t3-3)厚度202.50 m,含煤27層左右,編號1~12號,其中 7號煤層為局部可采煤層,3、5、9號煤層為大部分可采煤層。
昌福山中井田由于斷層F2的存在,導致童子巖組第三段(P1t3)部分煤系地層缺失。一般10~20號煤層被斷失,但在井田1線北部施工的1-10、1-12號鉆孔,3線北部施工的3-10、3-12號鉆孔,5線北部施工的 5-8、5-10、5-12號鉆孔中 9號煤層被斷失(見圖1),在井田1線北部施工的1-12號鉆孔,3線北部施工的3-12號鉆孔中7號煤層被斷失。
根據(jù)以往施工鉆孔分析,大部分鉆孔在7號或9號煤層過后,就直接出現(xiàn)23號煤層,7號、9號煤層也在井田北部施工的鉆孔中缺失。因此在井田內F2斷層對煤系地層的賦存有較大影響。
F2斷層發(fā)育于昌福山中井田煤系地層之內,為層間斷層,切斷了煤系地層的延伸,造成了煤系地層不連續(xù),破壞了煤系地層的完整性。
根據(jù)昌福山中井田3線地質剖面圖分析 (見圖2),在ZK3-8中F2斷層上、下盤揭露的可采煤層層位是9號煤層和23號煤層,缺失9下~22號煤層,根據(jù)本區(qū)綜合柱狀圖分析,缺失煤系地層厚度約85 m;在ZK3-10中F2斷層上、下盤揭露的可采煤層層位是7號煤層和23號煤層,缺失8~22號煤層,根據(jù)本區(qū)綜合柱狀圖分析,缺失煤系地層厚度約100 m;在ZK3-12中受斷層F2及F11影響,僅控制到童子巖組第三段下亞段(P1t3-1)煤系地層,缺失1~24號煤層,根據(jù)本區(qū)綜合柱狀圖分析,缺失煤系地層厚度約240 m。由此可見,隨著F2斷層不斷向下延伸,對煤系地層的破壞也越嚴重。另外分布于F2斷層下盤的F24等小型斷層,也對煤系地層有一定的破壞,使該區(qū)的地質構造變的更加復雜,也加劇了斷層對該區(qū)煤系地層的破壞。
由于F2斷層把部分煤系地層斷失,下部的煤系地層也相應的抬升,使本區(qū)的23、24號可采煤層賦存層位變淺,有利于該區(qū)的煤炭資源開發(fā)利用。
根據(jù)井田鉆孔資料分析,F(xiàn)2斷層發(fā)育于7~22號煤層之間,對本井田煤系地層的賦存造成了破壞,并且隨著斷層不斷向下延伸,對煤系地層的破壞作用越大。因此,該斷層對本井田的煤系地層延伸起著決定性作用,是井田控煤的關鍵斷裂構造之一,對煤系地層的賦存影響較大。
通過對昌福山中井田緩傾角斷層F2形成機制及斷層特征的總結,分析該斷層的控煤作用如下:
(1)F2斷層發(fā)育在童子巖組第三段(P1t3)煤系地層中,往往造成煤系地層的缺失,使得童子巖組第三段的煤系地層變薄,對煤系地層的賦存影響較大。
(2)F2斷層使下部煤系地層抬高,井田23號、24號主采煤層埋藏變淺,有利于該區(qū)的煤炭資源開發(fā)利用。