湖南漣邵煤田控煤構造樣式研究

李煥同，王林杰，曹代勇

(中國礦業(yè)大學 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，北京，100083)

湖南地區(qū)處于揚子地塊與華夏地塊交接部位，分別受特提斯構造域和太平洋構造域多期次運動的影響，經(jīng)歷了自晉寧運動以來的多期強烈構造運動塑造了多期次的構造疊加、干擾、改造的復雜構造格局。研究區(qū)位于華南褶皺系中長邵斷坳的中部和西部，區(qū)域構造格局和構造演化歷史復雜，煤田構造樣式種類繁多。因此研究該區(qū)域煤田構造格局和控煤構造樣式，對深入認識湘中地區(qū)煤田構造變形、煤系賦存規(guī)律、指導煤炭資源勘查與評價有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)自元古代至早古生代，始終處于海相環(huán)境，沉積了巨厚海相復理石建造。早古生代末期，加里東運動使洋盆閉合形成加里東褶皺帶，揚子地臺和華南加里東褶皺帶再次拼合成統(tǒng)一的華南古板塊，水平運動擠壓形成一系列封閉性的褶皺及其相關的斷裂，構造線主體呈東西向和北東向。晚古生代至中三疊紀時，華南古板塊內(nèi)部裂解，形成一系列呈北東向的陸表海盆地，該時期形成了重要的石炭紀測水組、二疊紀龍?zhí)督M含煤巖系。晚三疊轉(zhuǎn)入強烈活動階段，運動以水平擠壓為主，受基底地層構造控制，形成寬展型到緊閉型的、有方向、系統(tǒng)的褶皺和斷層。中新生代大地構造演化受到古亞洲大陸與庫拉-太平洋板塊之間的相互作用及古陸殼板塊拼貼持續(xù)作用的聯(lián)合控制，地殼運動激化，構造變形復雜，擠壓和拉伸多次交替。

研究區(qū)內(nèi)賦存有下石炭統(tǒng)測水組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、上三疊統(tǒng)及下侏羅統(tǒng)等四個煤系。主要含煤地層為下石炭統(tǒng)測水組及上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，含煤性好，煤層較穩(wěn)定，儲量豐富，是湖南省最重要的兩個含煤地層，其次為下侏羅統(tǒng)唐垅組及心田門組。北部的白馬山—龍山串珠狀隆起將漣邵煤田分為北段的漣源凹陷和南部的邵陽凹陷，大致以北緯27°40′為界把本區(qū)龍?zhí)督M含煤地層分南型和北型兩個亞型[1-2]。

2 煤田構造特征

漣邵煤田處于雪峰隆起的東南，屬于“華南褶皺系”的范圍，經(jīng)歷中生代以來的多次構造運動，含煤巖系變形較強烈，以煤田推覆構造發(fā)育為特征。漣邵煤田主要受東西向構造和北東向構造的控制。東西向構造在本區(qū)很發(fā)育，北有安化-瀏陽東西向構造帶，南有陽明山-塔山東西向構造帶，中部有白馬山-龍山東西向構造帶；北東向構造有湘中北東向構造、越城嶺-牛頭寨-關帝廟北東向構造和都龐嶺-紫荊山-陽明山北東向構造。這些東西向構造和北東向構造不僅控制了漣邵煤田晚古生代的含煤建造及其巖相古地理，也是該煤田劃分三個含煤區(qū)的邊界(表1)。后經(jīng)祁陽弧形構造及北北東向構造的改造，使本煤田構造更趨復雜。其褶皺和斷裂都很發(fā)育，褶皺多為線型，背斜較緊密并多被規(guī)模較大的壓性或壓扭性斷裂破壞而不完整；向斜較開闊，多不對稱，一般東翼平緩，西翼較陡或倒轉(zhuǎn)，呈隔擋式組合，煤系主要賦存于向斜內(nèi)。

2.1褶皺構造

漣邵煤田褶皺構造發(fā)育，在西北部斷裂密集帶之間，發(fā)育著一系列樞紐略微向北西凸出呈弧形彎曲的緊閉褶皺，這些褶皺大多保存不完整，一般具有南東翼陡、北西翼緩、軸面傾向南東的特點。

在祁陽弧形構造北翼，自西而東分布了一系列寬緩的短軸向斜，這些向斜一般是東南翼平緩開闊，構造簡單，煤層賦存較好；而西北翼構造復雜，傾角陡峻，有時直立倒轉(zhuǎn)，煤層賦存相對較差。西部復式褶曲發(fā)育，而且褶皺比較緊閉，排列為南北向或北北東向，如蘆毛江復式向斜和青峰向斜；東部向斜比較寬展開闊，自西向東排列方向逐步折轉(zhuǎn)，如橋頭河向斜為北東向，斗笠山、恩口向斜為北東東向，洪山殿向斜則近東西向。因此本區(qū)具有各向斜構造向冷水江—金竹山一帶收斂，反之向北東方向散開的格局。在兩個凹陷地區(qū)之間的龍山串珠狀隆起帶，由一系列北東向的短軸背斜和穹窿構造組成，由西而東呈雁行狀排列。

在祁陽弧形構造的弧頂，自東向西由一系列寬展型至緊閉型的向斜構造組成，這些向斜仍然保持東翼平緩開闊、西翼陡峻、直立倒轉(zhuǎn)的特征，總體形成一個向西凸出的弧形。在漣邵煤田南部的牛頭寨串珠狀隆起帶，為一系列近南北向的緊閉褶皺。

在祁陽弧南翼則為一系列緊閉的向北西倒轉(zhuǎn)褶皺。這些褶皺經(jīng)歷多次構造運動而形成，形成各種復雜類型的褶皺形式，常見有單斜、向背斜、復向背斜、直立褶曲、斜歪褶曲、倒轉(zhuǎn)褶曲、傾伏褶曲、等斜褶曲、箱形褶皺等，在向背斜組合形成上，多形成隔檔式褶皺。

2.3斷裂構造

漣邵煤田內(nèi)斷裂構造以具有壓性、壓扭性的逆斷層、逆沖斷層為主，其次為弧形斷層，另外有逆沖推覆構造、順層滑褶構造、飛來峰、構造窗等構造。區(qū)域性主干斷裂為城步-新化斷裂；新邵-新寧斷裂；汨羅-邵陽斷裂；祁陽弧斷裂。金盤侖斷裂、鳳冠山斷裂把漣源含煤區(qū)分為梅城-新化構造帶、集云-鳳冠山構造帶和婁底-洪山殿構造帶。斷裂組合形式以逆沖推覆型、褶皺斷裂型為主。逆沖推覆型，逆沖推覆構造因其傾角緩、推覆距離遠，使煤層發(fā)生大規(guī)模的位移和較強烈的改造，推覆構造的各構造部位對煤層具有不同的控制作用。

表1 漣邵煤田分區(qū)分帶表

表2 漣邵煤田控煤構造樣式一覽表

3 控煤構造樣式的劃分

構造樣式指一群構造或某種構造形態(tài)特征的總特征和風格，即同一期構造變形或同一應力作用下所產(chǎn)生的構造的總和，這些構造在剖面形態(tài)、平面展布、排列應力機制上相互間有著密切聯(lián)系，構造樣式的目的在于揭示地質(zhì)構造的發(fā)育規(guī)律，建立地質(zhì)構造模型[3-5]。在地質(zhì)勘查資料不足的情況下，可以通過構造樣式的研究去認識可能存在的構造格局和進行構造預測。

控煤構造樣式是指對煤系和煤層的現(xiàn)今賦存狀況具有控制作用的構造樣式，它們是區(qū)域構造樣式中的重要組成部分[6]?？孛簶嬙鞓邮降膭澐植捎卯斍皹嬙鞓邮窖芯康闹髁鞣桨?地球動力學分類，即根據(jù)地殼應力環(huán)境劃分為伸展控煤樣式、壓縮構造樣式、剪切和旋轉(zhuǎn)構造樣式，以及具有構造疊加和復合性質(zhì)的反轉(zhuǎn)構造樣式四大類[7]。以野外調(diào)查、煤田地質(zhì)勘探資料分析為基礎，根據(jù)漣邵煤田的區(qū)域構造特征，結合區(qū)內(nèi)含煤巖系和煤層現(xiàn)今分布與構造形態(tài)之間的關系，將漣邵煤田地區(qū)構造樣式的主要類型歸納為伸展構造樣式(單斜斷塊和掀斜斷塊)、壓縮構造樣式(逆沖疊瓦構造、沖起構造、對沖斷夾塊型、褶皺斷裂型、飛來峰構造)和復合型負反轉(zhuǎn)構造等三大類型、八大亞類(見表2)。

4 構造控煤作用及煤系展布規(guī)律

4.1單斜斷塊型

該型廣泛分布于在漣邵煤田各段，如在易家橋礦區(qū)36線剖面，該區(qū)為一個遭到斷裂破壞略具波狀起伏的單斜構造，地層走向北西50°，傾向南西，傾角30°～45°。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，其中走向斷層傾向南西、傾角50°～60°，斷距在50～250 m間，形成單斜斷塊，破壞煤層連續(xù)性，使深部煤層若階梯狀上升(圖1)。

4.2掀斜斷塊型

以短陂橋礦區(qū)為代表，為一軸向北東呈“S”形的不對稱倒轉(zhuǎn)向斜，其構造軸面的產(chǎn)狀南-中部傾向北西，北部傾向南東，向斜中南段的東南翼正常，北西翼倒轉(zhuǎn)，由于一系列正斷層使得含煤地層倒轉(zhuǎn)，使構造趨于復雜，煤層遭到破壞。

4.3逆沖疊瓦型

以漣邵煤田為代表，在漣源凹陷西部[8]，由數(shù)十條不同規(guī)模、走向大致平行、斷面傾向南東的逆沖斷層組成，總體呈密集成帶、等間距分布，每條斷裂密集帶由一至二條主干斷層及數(shù)條不連續(xù)的次級斷層組成，構成逆沖疊瓦型構造樣式(圖2)。

4.4沖起構造

以楓江溪礦區(qū)為代表，為軸向北東的向斜，次一級褶曲非常發(fā)育，兩翼不對稱，東翼平緩，傾角一般20°～40°，西翼傾角略陡為40°～50°，向北則逐漸變陡。在本區(qū)中部14勘探線近東側(cè)，由傾向相背的周家山逆斷層和天鵝坪逆斷層共用上升盤，形成沖起構造，使得上升盤的煤層抬升變淺。

4.5對沖斷夾塊型

以新化馬鞍山礦區(qū)為代表，在漣源凹陷中部，該構造發(fā)育于下石炭統(tǒng)上部的頂板逆沖斷層帶(上部層間滑動帶)和加里東構造層頂部的底板逆沖斷層帶(下部層間滑動帶)以及其間的傾向南東并且切割泥盆系和下石炭統(tǒng)下部的分支斷層所組成(圖3)。

4.6褶皺斷裂型

以蘆毛江礦區(qū)為代表，北北東向的復式褶皺，褶曲、斷裂均較發(fā)育，褶曲東部緊密，傾角陡，西部開闊平緩。在礦區(qū)西北，孔灣正斷層走向北東25°，傾向北西、傾角65°，落差65～200 m，以及石槽沖正斷層走向北東55°，傾向南東、傾角50°，落差45～85 m等將褶皺斷開，破壞煤層的連續(xù)性和完整性。

4.7飛來峰構造

一些規(guī)模不等的、主要由上石炭統(tǒng)灰?guī)r組成的橢圓型或長條形飛來峰，其長軸方向與蘆毛江礦區(qū)的構造線方向基本一致，呈北北東方向展布，如蘆毛江礦區(qū)的長崗嶺飛來峰、大洋江飛來峰、礦仔巖飛來峰和望江亭飛來峰，這些飛來峰由西向東滑覆于先期形成的逆沖斷層之上(圖4)。

4.8反轉(zhuǎn)構造

在漣源凹陷西部大熊山林場-圳上一帶[9]，伸展構造帶沿先期形成的逆沖斷裂帶發(fā)育，斷裂破碎帶內(nèi)可見先期擠壓逆沖產(chǎn)生的構造透鏡體、擠壓片理及斷層旁側(cè)的倒轉(zhuǎn)褶皺外，及后期拉伸滑動產(chǎn)生的張性角礫巖、牽引褶皺及剖面共軛方解石雁列脈(圖5)。

5結論

1)漣邵地區(qū)多期次構造運動形成了北北東向的褶皺、斷裂組合體系，構造變形強烈，并以擠壓型的控煤構造樣式為主。煤系賦存狀況與構造演化、構造組合特征密切相關，構造變形的疊加、改造及相互制約，控制了煤炭資源賦存。

2)提出了8中不同的控煤構造樣式，對煤炭資源的賦存、勘探、開發(fā)具有重要作用(如推覆體下、飛來峰下找煤等)。煤系在漣源、邵陽坳陷內(nèi)向斜部位保存較好，有利于煤炭資源開發(fā)，但緊閉背斜處受到抬升剝蝕。推覆(滑覆)構造下成為找煤的重要地段。

參考文獻：

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