鄂爾多斯盆地西北部斷裂發(fā)育特征及其控煤作用

李金濤，李　恒，李　彬（內蒙古礦業(yè)（集團）綠能非常規(guī)天然氣勘查開發(fā)有限責任公司，呼和浩特 010010）

鄂爾多斯盆地西北部斷裂發(fā)育特征及其控煤作用

李金濤，李恒，李彬
（內蒙古礦業(yè)（集團）綠能非常規(guī)天然氣勘查開發(fā)有限責任公司，呼和浩特 010010）

通過對鄂爾多斯盆地西北部斷裂特征的統(tǒng)計和分析，總結得出研究區(qū)由西至東斷裂逐漸發(fā)育，斷層走向由以東西向為主逐漸轉變?yōu)橐员北睎|向及近南北向為主，且斷層性質由以正斷層為主逐漸變?yōu)橐阅鏀鄬訛橹鞯淖兓?guī)律，并分析了其形成的內在因素；揭示了研究區(qū)從北到南斷裂分布的分區(qū)特性；研究區(qū)內含煤巖系和煤層現(xiàn)今分布與構造形態(tài)之間的關系，結合實例詳細分析了各類構造樣式的控煤作用，為今后本區(qū)煤炭資源開采及構造活動研究提供借鑒意義。

鄂爾多斯盆地西北部；斷裂特征；控煤作用

鄂爾多斯盆地是中新生代盆地疊加在古生代盆地之上的疊合盆地，長期以來，對鄂爾多斯盆地的認識是盆地處于穩(wěn)定的克拉通內。在近些年諸多學者的研究中發(fā)現(xiàn)，鄂爾多斯盆地內部的穩(wěn)定只是相對的，實際上盆地內部存在眾多的錯斷殼乃至巖石圈的深大斷裂，它們控制并影響著盆地內煤系賦存狀況。斷裂構造是一個地區(qū)構造活動的主要標志之一，因此，研究盆地西北部地區(qū)斷裂分布特征及其控煤作用對該區(qū)煤炭資源安全開采具有重要意義。

1　鄂爾多斯盆地西北部地質概況

鄂爾多斯盆地西北部位于一級構造單元華北陸塊區(qū)西北部，屬二級構造單元鄂爾多斯陸塊內，范圍包括：東勝隆起、陜北斜坡西北部、天環(huán)凹陷北段和西緣逆沖帶北段。從內蒙古自治區(qū)及寧夏自治區(qū)賦煤構造單元劃分來看，鄂爾多斯盆地西北部屬于華北賦煤構造區(qū)，包括鄂爾多斯盆地北部賦煤構造煤帶、鄂爾多斯盆地西緣賦煤構造帶及寧夏南北向逆沖賦煤構造帶。鄂爾多斯盆地北部賦煤構造煤帶包括準格爾撓褶帶、東勝斜坡帶、賽烏素拗陷及阿爾替斜坡構造帶；鄂爾多斯盆地西緣賦煤構造帶位于研究區(qū)西緣，主體為桌子山、賀蘭山及銀川地塹，該賦煤構造帶是由10余條近SN向延伸的大型逆沖斷裂、數(shù)條同向大型正斷層及一些近EW走向的大型平移斷層組成的構造骨架。寧夏南北向逆沖賦煤構造帶位于鄂爾多斯盆地西部南北向構造帶南段的北部，分為銀川地塹和桌子山-橫山堡斷褶帶。

從地理位置看，研究區(qū)跨越內蒙及寧夏兩個自治區(qū)，位于內蒙古的西南部，寧夏的北部。東以黃河為界，南至青銅峽并與陜西省相接，西以烏蘭布和沙漠的東緣為界，北以狼山-烏拉山-大青山的南緣為界。

2　斷裂發(fā)育特征

本區(qū)周邊構造比較復雜，斷裂發(fā)育。根據(jù)區(qū)域地質調查結果，結合地球物理及遙感等資料分析，區(qū)內主要存在3組不同方向的主要斷裂系統(tǒng)，分別為南北向、東西向及北東向斷裂。主要大斷裂有：東勝北緣斷裂、賀蘭山西緣斷裂、桌子山東緣斷裂等。為了對研究區(qū)斷裂分布規(guī)律進行深入的研究，采用定性和定量分析相結合的方法，進一步對區(qū)內斷裂特征展開定量研究。本次研究以從西到東、由南到北兩條線展開調查，分別以烏達-公烏素-棋盤井-三眼井-杭錦旗-東勝-準格爾為一線，以惠安堡-銀川-烏達-千里山為一線，對等值區(qū)內斷裂特征及數(shù)目進行詳細統(tǒng)計，總結得出區(qū)內斷裂密度變化規(guī)律。

鄂爾多斯盆地西北部由東至西斷裂逐漸發(fā)育，西部烏達地區(qū)斷裂密度較大，在三眼井地區(qū)斷裂密度相對較大，斷裂活動性也相對較強。而在東部東勝及準格爾地區(qū)斷裂稀疏，斷裂密度較小。從南到北斷裂密度有大有小，總體較大。在西部賀蘭山構造帶及桌子山地區(qū)斷裂分布較集中。

通過對鄂爾多斯盆地北部地區(qū)航磁及遙感影像資料的深入分析，發(fā)現(xiàn)東勝煤田基底斷裂構造較發(fā)育，但分布不均勻，其中三眼井、東勝-泊江海子地區(qū)基底斷裂構造最為發(fā)育，而中部地區(qū)發(fā)育較少。該區(qū)基底斷裂相互切割和交叉，反應了研究區(qū)地殼深部構造特征的復雜及結晶基底的破碎性和凹凸不平，造成其上覆蓋層中的斷裂發(fā)育狀況及含煤巖系賦存的差異性及不均勻性。

盆地西部斷裂發(fā)育主要位于烏達、賀蘭山及汝箕溝一帶。從寧東煤田南部惠安堡地區(qū)到北部桌子山煤田千里山地區(qū)，斷層密度曲線變化有高有低，南北兩端整體密度相對較大。南部馬家灘斷裂帶是由數(shù)條近南北向且具有逆沖性質的斷層構成，并在逆沖斷塊的擠壓前緣和后緣伸展地帶形成一系列復式背向斜構造。在該地區(qū)分布有許多小型斷層，在這些斷裂中以雷雞圈-野麥子塘斷層、上臺子斷層以及李新莊西側斷層規(guī)模最大。

西部賀蘭山地區(qū)由于長期受到西部阿拉善地塊東移的推擠而發(fā)生強烈變形，并向東發(fā)生逆沖，總體走向為北北東向，東西兩側分別被賀蘭山東麓斷裂和賀蘭山西麓隱伏斷裂所控，南部以青銅峽-固原斷裂與六盤山弧形構造帶相鄰，斷裂分布具有明顯分段性。以正誼關斷裂為界分為南北兩段，北段為烏達沖起；南界大致位于青銅峽-固原斷裂帶上，該區(qū)在蘇峪口至阿拉善左旗一線斷續(xù)出露的北北西向的斷裂較發(fā)育。黃河斷裂東部上海廟地區(qū)也有少量斷裂分布，而西側銀川斷陷盆地內斷裂分布很少。

3　斷裂性質變化規(guī)律

定性和定量分析相結合，是當代構造地質學的特點之一。根據(jù)對鄂爾多斯盆地西北部地區(qū)斷層特征的統(tǒng)計，以煤田為單位，對各個地區(qū)斷層性質及斷層走向進行詳細分析，編制得到各煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖。通過對寧東煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖的分析，可以明顯看出該區(qū)斷層性質以逆斷層為主，走向多呈近南北向及北北東向見圖1；通過對桌子山-賀蘭山煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖的分析，可以看出該區(qū)斷層性質以逆斷層為主，走向多呈近南北向及北北東向，見圖2；本文對東勝煤田斷層統(tǒng)計區(qū)域包含河套斷陷，該區(qū)斷層主要發(fā)育在煤田北部河套地區(qū)及陰山一帶，通過對東勝煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖的分析，得出該區(qū)斷層性質以逆斷層為主，走向多呈近東西向及北東東向，見圖3；準格爾煤田斷層不發(fā)育，通過對準格爾煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖的分析，可以看出該區(qū)斷層性質以高角度正斷層為主，走向零亂，以近東西向及北東向為主，見圖4。

綜上分析，鄂爾多斯盆地西北部地區(qū)斷裂發(fā)育，西部地區(qū)斷層較東部地區(qū)發(fā)育，且斷層性質以逆斷層為主，由西向東逆斷層比例變小，正斷層比例逐漸增大。也說明西部地區(qū)受到阿拉善地塊的擠壓，向東發(fā)生大規(guī)模逆沖推覆，而東部地區(qū)則以拉張應力為主。

圖1　寧東煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖

圖2　桌子山-賀蘭山煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖

圖3　東勝煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖

圖4　準格爾煤田斷層性質比例圖及斷層走向玫瑰花圖

4　控煤作用研究

煤層賦存于現(xiàn)在特定的位置上，是聚煤作用及多次構造變形作用的最終結果。斷裂活動控制了區(qū)域性的地層、巖相和厚度的變化，煤系地層的聚集和消亡也與其密切相關，不僅可以切割煤系地層，破壞煤系的連續(xù)性，還會造成煤系地層的抬升剝蝕或將煤系地層深伏于地下。本區(qū)主要以斷裂構造作用為主導的綜合地質作用造就了現(xiàn)今的煤系地層賦存狀態(tài)。其中典型的控煤構造樣式介紹以下三種：

1）推覆構造型：在擠壓作用條件下，老地層推覆于煤系地層之上，推覆距離一般較遠。主要產(chǎn)出于造山帶及其前陸；其次，在原穩(wěn)定地塊中的一些高活動性構造單元中，也有發(fā)育（板內造山）。是擠壓或壓縮作用的結果。即壓縮體制下的產(chǎn)物。

崗德爾山東麓逆沖斷層向南東方向低角度發(fā)展，在老石旦等地區(qū)形成推覆體和飛來峰，被老石旦—可就不沁希勒沖斷帶，該沖斷帶的西緣，老石旦北，早奧陶世桌子山組灰?guī)r推覆到二疊紀上石盒子組淺灰色粉砂巖之上，形成飛來峰，見圖5。

圖5　老石旦北東的奧陶系飛來峰示意圖

2）同沉積斷裂：主要發(fā)育于沉積盆地邊緣，是沉積巖系在沉積過程中活動的基底斷裂或同生斷裂，在沉積盆地形成發(fā)育的過程中，對于兩側的沉積物及其厚度變化，有明顯控制作用。一般為正斷層，常呈上陡下緩的凹面向上勺狀，上盤（下降盤）地層明顯增厚。

如崗德爾山東麓的西來峰斷層，是向西傾斜的同沉積正斷層，見圖6。該斷層起初于元古代，早古生代時，是賀蘭拗拉谷的東界，是早中奧陶世地層及本溪組和羊虎溝組之構造界線。西側下落、東側上升，東側桌子山仍與華北地區(qū)相連，晚侏羅世時由于受到西北方向的擠壓，斷裂轉變?yōu)閿嗝嫖鲀A的逆沖性質。

圖6　崗德爾山西來峰斷層剖面圖

3）疊瓦扇斷夾塊型：煤系地層為夾持于逆斷層之間的斷夾塊，變形程度較低。根據(jù)地球動力學成因分類，該構造樣式應屬于擠壓構造樣式范疇。與逆沖褶皺型構造樣式成因類似，不同之處在于，斷夾塊的變形程度相對較低，基本保持單斜形態(tài)，褶皺不發(fā)育，斷裂對煤系賦存影響不大，多構成礦區(qū)或井田的自然邊界。

此種構造類型在寧東煤田分布廣泛，自印支運動早期至燕山運動晚期一直受到來自西南方向的強烈擠壓，而形成一系列由逆沖斷裂構成的疊瓦狀構造，如甜水堡及紅墩子礦區(qū)一帶。甜水堡以北發(fā)育的次級褶皺構造，受深大斷裂控制并與斷裂平行走向。從剖面上看主干掩沖大斷裂構成大型疊瓦狀構造，斷面一般西傾，具上陡下緩，并向深部逐漸收斂，沿石炭二疊紀煤層向上滑移，見圖7，這也是造成本區(qū)地層大量縮減的主要因素。本區(qū)斷裂構造活動對煤田的改造大部分是有利的，因后期推覆抬升使煤層淺埋于地表，成為目前具有經(jīng)濟價值的開發(fā)區(qū)域。

圖7　 羅山-馬家灘段構造橫剖面圖

5　結論

鄂爾多斯盆地西北部斷裂不僅較發(fā)育，而且其分布也具有明顯的規(guī)律性。盆地西部由于受到較強烈的后期改造作用，構造較北部復雜，區(qū)內煤田被高角度斷裂切割為不同的斷塊，其構造具有明顯的分區(qū)分帶性。該區(qū)逆沖斷裂較發(fā)育，區(qū)域構造線為近南北至北北西向，控煤構造樣式以擠壓型為主，使區(qū)內石炭二疊紀和侏羅紀兩套含煤地層遭受逆沖斷層的推覆及牽引作用，失去了原始的連續(xù)性和完整性；盆地北部構造形態(tài)簡單，煤田構造主要產(chǎn)生于地殼升降運動，構造形式以褶曲和正斷層為主，該區(qū)發(fā)育的控煤構造樣式以伸展型為主。

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[5]馬潤勇,朱浩平,張道法，等.鄂爾多斯盆地基底斷裂及其現(xiàn)代活動性[J].地球科學與環(huán)境學報,2009,31(4)：400-407.

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（編輯：劉新光）

Fracture Development Features and Coal Control in Northwest Ordos Basin

LI Jintao，LI Heng，LI Bin
(Lvneng Unconventional Gas Resources Exploration and Development Co.,Ltd.,Inner Mongolia Mining Group,Hohhot 010010,China)

On the statistics and analysis of fracture features in northwest Ordos basin,the fracture in research area gradually develops from west to east.The fault strike gradually changes from east-west dominated direction to north-northeast and trending near north-south dominated direction.The most faults also gradually transform from normal faults to thrust faults,which intrinsic factors are studied.The study discloses the partitioning features of north-south fault distribution and the relationship between the distribution and structural configuration of coal-bearing formation and coal seams.The coal control action of different structures were studied based on cases,which could be helpful for the future coal resources mining and tectonic activity study in the area.

northwest Ordos basin;fracture features;coal control action

P618.11

A

1672-5050（2016）02-0019-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.02.006

2015-11-17

李金濤（1983-），男，河北廊坊人，大學本科，工程師，從事煤田地質非常規(guī)天然氣勘查工作。