中國(guó)西北地區(qū)柴北緣賦煤區(qū)構(gòu)造單元新厘定*

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中國(guó)西北地區(qū)柴北緣賦煤區(qū)構(gòu)造單元新厘定*

王佟1，2，馮帆1，2，王慶偉3，劉天績(jī)2

(1.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安，710054；2.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局 勘查研究總院，北京 100039; 3.中化地質(zhì)礦山總局，北京 100013)

摘要：為對(duì)柴北緣賦煤區(qū)構(gòu)造單元進(jìn)行重新厘定，文章基于煤田地質(zhì)構(gòu)造特征并集成前人研究工作成果，從區(qū)域構(gòu)造控制與煤系賦存狀況相結(jié)合的角度對(duì)柴北緣賦煤區(qū)構(gòu)造單元進(jìn)行了深入研究，認(rèn)為柴北緣賦煤區(qū)可新厘定為““三隆三凹(五小凹區(qū))”即3個(gè)三級(jí)單元，11個(gè)四級(jí)單元，具體為：①東部構(gòu)造分區(qū)。整體地貌呈現(xiàn)三隆夾兩凹的構(gòu)造形態(tài)，3條隆起從南至北依次為綠梁山-錫鐵山-埃姆尼克山、歐龍布魯克山山前斷裂和宗務(wù)山隆起條帶，2個(gè)凹陷由南向北為烏蘭凹陷和德令哈凹陷；②中部構(gòu)造分區(qū)。該中間構(gòu)造分區(qū)整體構(gòu)造形態(tài)為兩隆兩凹，2個(gè)凹陷一為綠南凹陷一為魚(yú)卡-紅山凹陷，前者為低應(yīng)變區(qū)，褶皺構(gòu)造發(fā)育，后者為高應(yīng)變區(qū)，為主要含煤區(qū)段；兩個(gè)隆起是交叉歸并隆起，南為歐龍布魯克山-牦牛山隆起帶，北為達(dá)肯大坂隆起帶，二者在羊腸子溝一帶逐漸歸并為一；③西部構(gòu)造分區(qū)。本區(qū)整體構(gòu)造格局為一隆一凹，山前凹陷處于柴達(dá)木盆地邊緣，沉積厚度較厚，而綠南凹陷的西部區(qū)域也同賽南凹陷處于同一盆地區(qū)帶。該研究是首次從煤田地質(zhì)角度對(duì)柴北緣賦煤區(qū)構(gòu)造單元的新厘定。

關(guān)鍵詞：柴北緣賦煤區(qū)；構(gòu)造單元；煤田構(gòu)造特征；厘定

0引言

構(gòu)造單元?jiǎng)澐质谴蟮貥?gòu)造研究成果的表達(dá)形式之一，是對(duì)地質(zhì)演化規(guī)律的高度概括和總結(jié)，可以作為油氣盆地分析及成礦地質(zhì)背景或地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，用于對(duì)煤炭資源聚煤規(guī)律服務(wù)[1]。柴北緣地區(qū)不僅有豐富的煤炭資源，也有豐富的油氣資源，前人雖對(duì)柴達(dá)木盆地構(gòu)造單元的劃分方案較多[2]，但未形成主導(dǎo)性的歸屬與劃分方案。先后有學(xué)者基于不同認(rèn)知而劃分出不同的單元，如高延林等將之劃為4個(gè)三級(jí)單元即柴南緣火山巖漿弧帶、南祁連弧后陸緣帶和柴達(dá)木-華隆隆起帶，大單元將其歸為塔-柴板塊柴達(dá)木板段[3]；而程裕淇等基于整體構(gòu)造形跡將之全部歸為二級(jí)構(gòu)造單元，劃為4個(gè)單元：即柴北緣、宗務(wù)隆山、西秦嶺3個(gè)褶皺帶和1個(gè)柴達(dá)木地塊[4]；青海地質(zhì)人員在做區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)，將之仍劃為4個(gè)二級(jí)單元，但是其劃分方案與前述程裕淇的劃分方案卻不完全一致，其具體為2臺(tái)2褶帶，2臺(tái)為歐龍布魯克臺(tái)隆和柴達(dá)木臺(tái)坳，2褶帶為柴北緣臺(tái)緣褶帶和柴北緣殘山斷褶帶[5]。統(tǒng)觀而言，前述幾種分類(lèi)方案均是從區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)(油氣)為基礎(chǔ)，對(duì)柴北緣地區(qū)構(gòu)造單元的一種括定，難以滿足現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)的需要。且截至今日針對(duì)柴北緣地區(qū)對(duì)基于煤田聚煤構(gòu)造及賦煤規(guī)律而進(jìn)行構(gòu)造單元的劃分方案迄今還沒(méi)有述及。故而，針對(duì)柴北緣煤田構(gòu)造及其展布特點(diǎn)，對(duì)柴北緣賦煤構(gòu)造帶構(gòu)造單元新厘定具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1　柴北緣煤田構(gòu)造綱要圖Fig.1　Tectonic outline of the north margin of the Qaidam Basin coalfield

1構(gòu)造特征

柴北緣地處柴達(dá)木盆地的東北部，形態(tài)狀近長(zhǎng)方形，其南北寬65 km，東西長(zhǎng)440 km，面積近3 000 km2.在整體構(gòu)造界限上，南部被冷湖-陵間-埃南斷裂(或稱(chēng)柴北緣斷裂帶)區(qū)隔、北界為賽什騰山北-達(dá)肯大坂-宗務(wù)隆山山前斷裂帶、東到德令哈凹陷的大浪-土爾崗構(gòu)造帶的東端鄂拉山斷裂、西起阿爾金山前的冷湖三號(hào)。

柴北緣整體構(gòu)造組合由3個(gè)隆起帶夾3條凹陷組成，其主體構(gòu)造展布為北西至北西西，3個(gè)隆起自南至北為：錫鐵山-埃姆尼克山隆起帶、綠草山-歐龍布魯克山-牦牛山隆起帶和賽什騰山-達(dá)肯大坂山-宗務(wù)隆山隆起帶。3條凹陷帶由南向北為賽昆凹陷、魚(yú)卡-烏蘭凹陷和德令哈凹陷。但是由于西側(cè)阿爾金左行走滑斷裂牽引作用，次級(jí)斷裂構(gòu)造體系多發(fā)育，構(gòu)造行跡自西向東多呈反“S”形展布。盆地的形成受制于構(gòu)造作用，同樣構(gòu)造的作用也影響含煤巖系地層沉積變化規(guī)律，加上后期的構(gòu)造改造，對(duì)煤系賦存規(guī)律的控制更是至關(guān)因素。論文通過(guò)遙感資料的解譯與野外驗(yàn)證調(diào)查分析，從微觀厘正到宏觀整體控制，在前人構(gòu)造綱要圖件的基礎(chǔ)上重新編制了柴北緣構(gòu)造綱要圖(圖1)。

2劃分依據(jù)

煤田構(gòu)造單元的確立主要依據(jù)基底構(gòu)造、沉積地層、構(gòu)造特征和含煤巖系內(nèi)煤層展布等[5-7]，文中基于柴北緣基底構(gòu)造在借鑒前人劃分依據(jù)基礎(chǔ)上，建立了柴北緣煤田構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨浮?/p>

2.1　基底構(gòu)造特征

柴達(dá)木盆地是西域板塊的組成部分，位于古亞洲構(gòu)造域和特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造交界帶，被大型斷裂帶與四周構(gòu)造單元區(qū)隔。如鄂拉山斷裂在東部與西秦嶺造山帶區(qū)隔、西部被阿爾金山斷裂與塔里木盆地區(qū)隔、南部被昆北斷裂帶與東昆侖造山帶區(qū)隔、北部被宗務(wù)隆山-青海南山斷裂與南祁連褶皺系相區(qū)隔(圖2)，中間凹陷即柴北緣區(qū)域沉積有中新生界厚地層，古老的基巖地層僅在盆地的北緣出露[6-7]?？傮w而言，柴北緣區(qū)域基底地貌呈現(xiàn)隆、凹相間，斷裂區(qū)隔，其基底起伏斷連控制著新生地層如侏羅系地層的空間發(fā)育。在凹陷區(qū)域形成沉降中心，如德令哈巨厚沉積區(qū)、魚(yú)卡-烏蘭巨厚沉積區(qū)和賽昆巨厚沉積區(qū)等(圖3)。所以，基底構(gòu)造(尤其是NW和NEE斷裂)所控制的古地貌特性控制了中新生代地層的發(fā)育，進(jìn)而為構(gòu)造單元的區(qū)劃提供了依據(jù)[8]。

圖2　柴達(dá)木盆地區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境[6]Fig.2　Regional geotectonic enviroment of Qaidam Basin

圖3　鄂博粱Ⅰ號(hào)-魚(yú)卡構(gòu)造剖面圖Fig.3　Structural section for Eboliangn-Yuka

2.2　侏羅系沉積特征

如前所言，柴北緣侏羅系地層的發(fā)育受制于基底地貌，故而孕育的侏羅系煤系地層也在凹陷區(qū)內(nèi)發(fā)育，因?yàn)槌两抵行募丛诖藚^(qū)域。煤系地層形成之后，被后期的構(gòu)造如逆沖推覆構(gòu)造和阿爾金走滑斷裂的改造，致使柴北緣地區(qū)的侏羅系煤系地層變形改造強(qiáng)烈，斷-褶狀構(gòu)造發(fā)育典型，但是呈現(xiàn)較為明顯的規(guī)律性。

2.2.1早侏羅世末-中侏羅世初聚煤

塔里木地塊相對(duì)與柴達(dá)木地塊進(jìn)行的向北作用的非對(duì)稱(chēng)角度推力，致使后者順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，造成了地層的抬升和沉陷，如冷湖-南八仙之南西區(qū)域的地層抬升及大煤溝和魚(yú)卡凹陷盆地形成，且凹陷盆地多受控于賽什騰山-宗務(wù)隆山板塊邊緣的斷裂。由于整體性非對(duì)稱(chēng)力的作用，在沉積凹陷區(qū)水體向東、向北作大規(guī)模遷移，聚煤作用的產(chǎn)生也是沿著水體的遷移方向在發(fā)展，從大煤溝開(kāi)始，煤系地層小煤溝組第1段受控于斷陷盆地初期基底地形變化和水體均不大，僅在辮狀河三角洲平原上形成了規(guī)模和厚度均較小的A，B煤組；隨著第1段沉積區(qū)的填平補(bǔ)齊作用，加之構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的減弱，有工業(yè)價(jià)值的C和D組煤在辮狀河三角洲平原、濱淺湖和湖灣環(huán)境下形成，直至小煤溝組第4段沉積期由于炎熱干旱氣候環(huán)境的到來(lái)，早侏羅世聚煤作用也隨之停止?？v觀而言，早侏羅世聚煤作用在沉積范圍和聚煤規(guī)模上均較小，僅有大煤溝區(qū)塊含煤地層發(fā)育較厚，聚煤作用稍強(qiáng)。主要發(fā)生在早侏羅世的大煤溝地區(qū)。

2.2.2中侏羅世聚煤

塔里木地塊在中侏羅世對(duì)柴達(dá)木地塊進(jìn)行北東方向持續(xù)作用，由舊時(shí)的伸展環(huán)境變?yōu)閿D壓而致使新的構(gòu)造環(huán)境開(kāi)始形成，原有的沉積環(huán)境也隨之漸變，過(guò)去的沉積區(qū)域如冷湖和鄂博梁地區(qū)沉積開(kāi)始間斷，而新的下陷區(qū)塊如魚(yú)卡、大煤溝成為新的沉降中心開(kāi)始接受沉積，沉降中心沿四周緑梁山、賽什騰凹陷一路走來(lái)，具有早斷陷后坳陷的沉積特征。

由上而知，三隆三陷控制了煤系地層的發(fā)育與空間展布，在隆起帶煤系地層由于抬升而變淺，遭遇斷裂破壞，在凹陷帶由于沉積的持續(xù)，煤系地層發(fā)育較厚，埋藏較深。聚煤作用也因三隆三陷而呈現(xiàn)差異，在斷陷盆地、沖積平原上聚煤作用強(qiáng)，如魚(yú)卡、老高泉和大煤溝的M7和F煤組就是最好的證明。

3.3　斷裂、褶皺構(gòu)造特征

柴達(dá)木盆地是在前侏羅紀(jì)柴達(dá)木板塊基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的中、新生代陸內(nèi)沉積盆地。構(gòu)造格局上為圍限于阿爾金山褶皺帶、祁連山褶皺帶和東昆侖山之間的凹陷盆地構(gòu)造單元。在晚三疊世末，三大造山系之間的柴達(dá)木陸塊相對(duì)下沉并產(chǎn)生向造山帶下的陸內(nèi)俯沖，接受了早期的沉積。燕山早期，祁連山和昆侖山兩大山系向盆地逆沖，形成各自的斷裂體系，破壞了原有的沉積地質(zhì)體的連續(xù)性。嗣后阿爾金的左旋運(yùn)動(dòng)加入，致使盆地內(nèi)構(gòu)造變形達(dá)到前所未有的強(qiáng)度，改變了舊有的沉積環(huán)境和構(gòu)造單元，不僅造成盆地內(nèi)部普遍的斷裂和褶皺變形，而且使早期構(gòu)造得到進(jìn)一步加強(qiáng)或破壞，奠定了現(xiàn)今的柴達(dá)木盆地構(gòu)造格局。前述構(gòu)造的演變對(duì)柴達(dá)木盆地中、新生代以來(lái)的沉積過(guò)程中的含煤地層巖系地層及聚煤作用產(chǎn)生了極為深刻的影響[9-17]。

在南北向上斷裂系統(tǒng)以逆沖斷裂系統(tǒng)為主要特征，依次有祁連山-柴北緣斷裂系統(tǒng)和東昆侖山-柴達(dá)木盆地南緣斷裂系統(tǒng)，柴達(dá)木盆地被前述斷裂系統(tǒng)分隔為多個(gè)偏東西向狹長(zhǎng)條帶。而東西向上，自西向東被阿爾金斷裂、鄂拉山走滑斷裂、和甘森-小柴旦斷裂所表現(xiàn)出來(lái)的北東、南西向走滑-逆沖斷裂系統(tǒng)所切割為多個(gè)斷塊。由此可將柴達(dá)木盆地劃分為不同的構(gòu)造單元，該構(gòu)造單元是長(zhǎng)期地質(zhì)構(gòu)造演化的結(jié)果，但是這個(gè)結(jié)果是呈現(xiàn)出南北向、東西向規(guī)律性，控制了柴達(dá)木盆地基本構(gòu)造格局。

而且，被東西、南北向斷裂系統(tǒng)所切割的柴達(dá)木盆地各組成小塊內(nèi)構(gòu)造又呈現(xiàn)背斜構(gòu)造為主，且在走滑斷層控制之下，褶皺的軸向呈現(xiàn)北西-南東向，在不對(duì)稱(chēng)應(yīng)力之扭動(dòng)之下其組合呈現(xiàn)雁行陣列和反“S”形(圖4)，條帶性明顯，可劃歸為5個(gè)構(gòu)造條帶近20個(gè)小構(gòu)造區(qū)(表1)。

2.4　含煤巖系展布特征

在區(qū)域性構(gòu)造控制之下(圖1)，含煤巖系也被劃格為不同區(qū)塊，呈現(xiàn)出與區(qū)域構(gòu)造特性的一致性，因而柴達(dá)木盆地內(nèi)含煤巖系分布也具有北西西-南東東向展布。在3條隆起帶上，由于地層的抬升，煤層埋深變淺，利于開(kāi)采，但是在抬升過(guò)程中難免不被構(gòu)造破壞，所以含煤塊段縱橫向連續(xù)性差、面積小，此種類(lèi)型的煤礦多以小型為主；而在3條凹陷區(qū)內(nèi)，煤系地層埋深較深(魚(yú)卡煤礦除外)，受構(gòu)造改造程度較低，煤塊連續(xù)性較好，易于設(shè)計(jì)大型煤礦進(jìn)行開(kāi)采。整體規(guī)律而言，含煤塊段以馬海-南八仙斷裂與紅山-錫鐵山斷裂為界而呈現(xiàn)如下規(guī)律。

2.4.1馬海-南八仙斷裂西部

煤礦主要有新高泉煤礦、老高泉煤礦和圓頂山煤礦等，含煤層位多為中侏羅統(tǒng)大煤溝組，地理上煤礦床分布在賽什騰山及其山前地帶。而下侏羅統(tǒng)煤層僅分布在潛西地區(qū)。

圖4　柴達(dá)木盆地北緣主要背斜構(gòu)造展布圖Fig.4　Distribution plan of main anticlines in the north margin of Qaidam Basin

2.4.2馬海-南八仙斷裂與紅山-錫鐵山斷裂之間的中間區(qū)帶

主要含煤層位為中侏羅統(tǒng)大煤溝組，局部可采煤層也發(fā)育于大煤溝-西大灘地區(qū)，但為下侏羅統(tǒng)小煤溝組。該中間地帶是煤炭最為富集的地區(qū)，煤層厚度較大，最易發(fā)現(xiàn)大礦，在本區(qū)段分布的較大規(guī)模煤礦有大煤溝組露天礦和魚(yú)卡煤礦等。

2.4.3紅山-錫鐵山斷裂東部

主要可采煤層為大煤溝組，由于含煤沉積較差，煤炭資源稟賦較弱，后期的構(gòu)造作用破壞，致使沒(méi)有大規(guī)模的煤礦存在。根據(jù)區(qū)內(nèi)次級(jí)構(gòu)造，又可將本區(qū)劃分成桑格賦煤條帶，北帶由宗務(wù)山逆沖推覆構(gòu)造前鋒控制，柏樹(shù)山煤礦在開(kāi)采；中間歐龍山布魯克-牦牛山逆沖斷裂控制的歐南礦、旺尕秀煤礦等；南部的愛(ài)南礦，位于埃姆尼克山山前。

3劃分結(jié)果

在前人工作的基礎(chǔ)上[2-5，9-17]，根據(jù)柴北緣構(gòu)造的分區(qū)分帶性以及煤田構(gòu)造特征，對(duì)柴北緣構(gòu)造單元進(jìn)行基于煤田構(gòu)造和賦煤規(guī)律特性而作重新劃分，劃分結(jié)果如圖5所示(見(jiàn)表1)。

表1　柴北緣區(qū)內(nèi)大的構(gòu)造條帶與對(duì)應(yīng)小型構(gòu)造區(qū)

在柴北緣南北向上研究區(qū)構(gòu)造單元表現(xiàn)出明顯的分帶特征，具有3條隆起帶及其間的3個(gè)凹陷盆地，尤其在東部構(gòu)造分區(qū)內(nèi)，表現(xiàn)得更為完整和突出(圖5)。劃分的3個(gè)凹陷之間具有一定的連續(xù)性和相關(guān)性，組成3條北西-南東向展布的凹陷帶，由南向北，依次為賽南凹陷、魚(yú)卡-烏蘭凹陷、德令哈凹陷。前述凹陷呈斜列式不規(guī)則雁行展布，構(gòu)成柴北緣塊斷帶“3條隆起、3個(gè)凹陷”的三高三低起伏構(gòu)造格局。

圖5　柴北緣塊斷帶構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.5　Tectonic units classification of the northmargin of Qaidam Basin block-faullted belt①賽什騰山北-達(dá)肯大板-宗務(wù)隆山山前斷裂帶　②歐龍布魯克山-牦牛山斷裂帶?、圪愂豺v山-錫鐵山-埃姆尼克山山前斷裂帶?、芰觊g斷裂帶?、蓠R海-南八仙斷裂帶　⑥紅山-錫鐵山斷裂帶?、甙柦饠嗔褞А、喽趵綌嗔褞?/p>

4結(jié)論

根據(jù)柴北緣構(gòu)造的分區(qū)分帶性以及煤田構(gòu)造特征，對(duì)柴北緣構(gòu)造單元進(jìn)行重新劃分，并在前人工作的基礎(chǔ)上加以集成綜合，厘定結(jié)果為三隆三凹(五小凹陷區(qū))。

1)東部構(gòu)造分區(qū)，整體地貌呈現(xiàn)三隆夾兩凹的構(gòu)造形態(tài)，3條隆起從南至北依次為綠梁山-錫鐵山-埃姆尼克山、歐龍布魯克山山前斷裂和宗務(wù)山隆起條帶，2個(gè)凹陷由南向北為烏蘭凹陷和德令哈凹陷；

2)中部構(gòu)造分區(qū)，該中間構(gòu)造分區(qū)整體構(gòu)造形態(tài)為兩隆兩凹，2個(gè)凹陷一為綠南凹陷一為魚(yú)卡-紅山凹陷，前者為低應(yīng)變區(qū)，褶皺構(gòu)造發(fā)育，后者為高應(yīng)變區(qū)，為主要含煤區(qū)段；兩個(gè)隆起是交叉歸并隆起，南為歐龍布魯克山-牦牛山隆起帶，北為達(dá)肯大坂隆起帶，二者在羊腸子溝一帶逐漸歸并為一；

3)西部構(gòu)造分區(qū)，本區(qū)整體構(gòu)造格局為一隆一凹，山前凹陷處于柴達(dá)木盆地邊緣，沉積厚度較厚，而綠南凹陷的西部區(qū)域也同賽南凹陷處于同一盆地區(qū)帶。該研究是首次立足于煤田地質(zhì)構(gòu)造特征，從區(qū)域構(gòu)造控制與煤系賦存狀況相結(jié)合的角度，對(duì)柴北緣賦煤區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨付M(jìn)行地新厘定，具有一定的實(shí)際意義。

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A new division of the structural units of the north Qaidam coal zone in northwest China

WANG Tong1，2，F(xiàn)ENG Fan1，2，WANG Qing-wei3，LIU Tian-ji2

(1.CollegeofGeologyandEnvironment,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710054,China;

2.GeneralProspectingInstitute，ChinaNationalAdministrationofCoalGeology，Beijing100039，China；

3.ChinaChemicalGeologyandMineBureau，Beijing100013，China)

Abstract：On the basis previous work such as the coalfield tectonic features，regional tectonic control and coal reserves condition perspective，the paper divides the coal zone of northern Qaidam into three units in large scale and eleven units in small scale.The result is：①Eastern Structure Division：From south to north there are three uplift belts，the Lveliangshan-Xitieshan-Aimnikeshan uplift belt，the Oulongbulukeshan-Maoniushan uplift belt，and the Zongwulongshan uplift belt，the structural pattern is three uplift belts and two depression basins.②Central configuration partition：Because of the merge of the Oulongbulukeshan-Maoniushan uplift belt and Dakedaban uplift belt，the structural pattern shows two uplift belts and two depression basins，in the north is North Qaidam major coal-bearing zone named as Yuka-Hongshan depression basin，and in the south is low strain region，the fold is developing.③western construct Subdivision：Because of the merge of the Xitieshan-Aimunikeshan uplift zone and the Saishitengshan uplift zone，the structural features exhibit one uplift belt and depression basin，the Sainan depression zone in the southern mountain，the Jurassic sedimentary is deep，also at the edge of the Qaidam Basin，and the Lvnan west extension of the recess.The new determined tectonic units study is the first from the perspective of Coalfield Geology in North Qaidam coal areas，which is a very important practical significance.

Key words：coal zone in north Qaidam; tectonic units; coalfield structural feature; division

中圖分類(lèi)號(hào)：P 54；TD 163

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通訊作者：王佟(1959-)，男，甘肅會(huì)寧人，博士，教授級(jí)高工，E-mail:wangtong517@126.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家973基礎(chǔ)研究計(jì)劃(2013CB227901)

收稿日期：*2015-11-23責(zé)任編輯：楊忠民

文章編號(hào)：1672-9315(2016)01-0024-07

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0105