沁水煤田樊莊井田構(gòu)造特征分析

田志強(qiáng)

（山西省煤炭地質(zhì)114勘查院，山西長(zhǎng)治046011）

沁水煤田樊莊井田構(gòu)造特征分析

田志強(qiáng)*

（山西省煤炭地質(zhì)114勘查院，山西長(zhǎng)治046011）

在分析區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，通過樊莊井田地質(zhì)填圖、鉆探、測(cè)井、化驗(yàn)等勘探手段，對(duì)區(qū)內(nèi)出露地層構(gòu)造和鉆孔巖芯構(gòu)造特征進(jìn)行綜合分析。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化，分析了井田構(gòu)造發(fā)育特征、構(gòu)造演化歷史及其形成機(jī)制。認(rèn)為樊莊井田構(gòu)造主要受燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造活動(dòng)控制，其構(gòu)造格局表現(xiàn)為東西分帶、南北分段的基本特征。

樊莊井田；構(gòu)造特征；發(fā)展演化

樊莊勘探區(qū)位于山西省沁水煤田晉城礦區(qū)中部，勘探區(qū)面積127.01km2，地質(zhì)填圖面積140km2，共施工鉆孔97個(gè)，其中11個(gè)鉆孔見巖芯構(gòu)造破碎帶，1個(gè)鉆孔為陷落柱。地質(zhì)填圖構(gòu)造形跡與鉆孔控制煤層起伏形態(tài)相對(duì)應(yīng)。9個(gè)鉆孔揭露的斷裂構(gòu)造和1個(gè)陷落柱未波及地表，其斷層落差均不大于20m。依據(jù)區(qū)域構(gòu)造特征及其演化，對(duì)本區(qū)構(gòu)造特征進(jìn)行對(duì)比分析。

1　區(qū)域構(gòu)造特征

1.1區(qū)域構(gòu)造位置

山西省地處華北古板塊內(nèi)部，屬于典型的板內(nèi)構(gòu)造。晉城礦區(qū)位于華北斷塊區(qū)呂梁—太行斷塊沁水塊坳?yáng)|部次級(jí)構(gòu)造單元沁水復(fù)式向斜南段，晉（城）—獲（鹿）斷裂帶的西側(cè)。樊莊井田位于晉城礦區(qū)的中部（圖1）。

1.2區(qū)域構(gòu)造特征

晉城礦區(qū)在奧陶系剝蝕面上沉積了石炭系、二疊系、三疊系地層，此間構(gòu)造活動(dòng)微弱。從三疊紀(jì)末期開始處于隆起狀態(tài)廣泛遭受剝蝕。之后始于早侏羅世至晚白堊世早期間為本區(qū)域最主要的燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)階段，在燕山運(yùn)動(dòng)的不同時(shí)期，隨應(yīng)力場(chǎng)的改變表現(xiàn)出不同的構(gòu)造形式。

（1）燕山運(yùn)動(dòng)早期（早侏羅世—中侏羅世早期）：由于東西向主壓應(yīng)力的作用，構(gòu)造變動(dòng)在形態(tài)上主要為大型開闊褶皺，如太行山復(fù)式背斜隆起、沁水復(fù)式向斜。

（2）燕山運(yùn)動(dòng)中期（中侏羅世晚期—早白堊世早期）：該期是北北東向構(gòu)造的主要時(shí)期，地塊在南北向扭力和東西向擠壓力聯(lián)合作用下發(fā)生構(gòu)造變動(dòng)，主壓應(yīng)力方位由早期的東西向轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽魑鳌蠔|東方向，由此而形成了北北東向的線型擠壓帶，如晉（城）—獲（鹿）斷裂帶。

（3）燕山運(yùn)動(dòng)晚期（早白堊世晚期—晚白堊世早期）—喜山期：該期區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方式發(fā)生了改變，主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西向，主張應(yīng)力方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，相應(yīng)的構(gòu)造變動(dòng)以改造先期變形為主，以北北東向壓性斷層改造為張性斷層尤為突出，其構(gòu)造類型以斷裂為主，褶皺次之。在沁水盆地南緣，有一組主要由東西向—北東向斷層組成的弧形斷裂帶。井田內(nèi)西部的寺頭斷層北東段走向北10°～25°東，南西段走向逐漸改為近東西向，這正是此期原屬北北東向的構(gòu)造形跡被改變的結(jié)果。

總之，沁水復(fù)向斜與太行山復(fù)背斜分界的晉獲斷裂帶對(duì)區(qū)域構(gòu)造格局的形成和發(fā)展具有重要的控制作用。晉城礦區(qū)主體構(gòu)造線方向與晉獲斷裂帶方向一致，呈北北東向展布，區(qū)域地層走向亦為北北東向，向西緩傾，沿走向和傾向方向均呈波狀起伏，形成次一級(jí)寬緩的短軸褶曲，自東向西其褶皺的緊閉程度由強(qiáng)變?nèi)酰瑯?gòu)造形跡的展布由集中到分散，隆起、凹褶的幅度逐漸變小，由窄變寬。區(qū)內(nèi)形成的主要斷裂構(gòu)造為高角度正斷層，走向北北東向。

2　井田構(gòu)造

2.1井田構(gòu)造特征

井田構(gòu)造特征與區(qū)域構(gòu)造特征一致。井田內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為走向南北—北北東，向西緩傾的單斜。在此基礎(chǔ)上發(fā)育方向比較單一的寬緩褶曲。沿傾向方向，東部較平緩；中部褶皺形跡緊密，西部較陡，走向近南北，多為不對(duì)稱的褶曲，表現(xiàn)為東翼緩，西翼陡，兩翼地層產(chǎn)狀一般為4°～12°，局部受構(gòu)造應(yīng)力作用最大可達(dá)28°；西部表現(xiàn)為向西傾的單斜，傾角一般為10°左右。沿走向方向，南部褶曲，多為短軸寬緩褶曲，斷裂構(gòu)造較發(fā)育；北部褶曲相對(duì)緊密，兩翼地層產(chǎn)狀較陡。沿傾向及走向伴有少量斷層和一個(gè)陷落柱。井田構(gòu)造格局表現(xiàn)為東西分帶、南北分段的基本特征（見圖2）。

（1）褶曲：井田內(nèi)共有10條褶曲，走向近南北，以西坪上背斜和應(yīng)郭向斜為主體，構(gòu)成井田構(gòu)造形態(tài)的骨架(褶曲構(gòu)造特征見表1)。

表1　樊莊井田褶曲構(gòu)造統(tǒng)計(jì)表

（2）斷層：井田內(nèi)共有斷層14條，其中落差大于50m的2條，落差在20～50m的斷層5條，落差小于20m的7條；正斷層8條，逆斷層6條(斷層構(gòu)造特征見表2)。

利用鉆孔破碎帶孤立斷點(diǎn)確定斷層最可靠的依據(jù)是地層層位缺失和重復(fù)，其斷層性質(zhì)、落差易確認(rèn)，走向依據(jù)井田在區(qū)域應(yīng)力作用下張性斷層一般為北25°東，壓性斷層一般為北15°西的方向確認(rèn)，斷面傾向方向一般與地層的傾向有關(guān)。

在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下會(huì)形成一組走向、傾向、傾角相同，落差不一的疊瓦狀斷裂帶；井田內(nèi)逆斷層規(guī)模均不大，落差小于30m，其沿走向和傾向方向延伸不會(huì)太遠(yuǎn)，傾角平緩，一般為45°左右，落差將逐漸變小導(dǎo)致斷層消失，以至于地表基巖無(wú)斷層表現(xiàn)形跡。

（3）陷落柱：井田內(nèi)中部-107號(hào)鉆孔為陷落柱(X1)，形態(tài)上，平面呈圓形或橢圓形，剖面上呈倒漏斗狀。該孔從518.05m至終孔927.24m巖芯破碎。上部巖芯正常，未出露地表。其3號(hào)煤層陷落范圍直徑約200m。陷落柱壁傾角按區(qū)域陷落角為80°確定。

2.2井田構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析

井田構(gòu)造的發(fā)育受到區(qū)域構(gòu)造背景和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制。

燕山運(yùn)動(dòng)早期，最大擠壓應(yīng)力方位為東西向，構(gòu)造變動(dòng)在形態(tài)上主要為大型開闊褶皺；井田內(nèi)在東西向擠壓應(yīng)力的作用下，形成次一級(jí)南北向壓性構(gòu)造褶曲和北北西向逆沖斷裂。區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)河淮“軟塊”向西擠壓遇到沁水相對(duì)“硬塊”的作用下，使井田內(nèi)構(gòu)造由東向西，地層產(chǎn)狀由東部平緩變形至西部較陡，褶曲亦形成東翼緩，西翼陡的不對(duì)稱變形，地層產(chǎn)狀最大可達(dá)28°。

燕山運(yùn)動(dòng)中期，主壓應(yīng)力方位由早期的東西向轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽魑鳌蠔|東方向；在井田內(nèi)形成北北東向壓性構(gòu)造，由于南部擠壓性斷裂的發(fā)育，應(yīng)力得以釋放，擠壓褶曲應(yīng)力得到“舒展”變形，使井田南部表現(xiàn)為斷裂發(fā)育而褶曲寬緩的構(gòu)造特征。

燕山運(yùn)動(dòng)晚期—喜山期，主壓應(yīng)力方位由中期的北西西—南東東方向轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|—南西向，主張應(yīng)力方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，相應(yīng)的構(gòu)造變動(dòng)以改造先期變形為主，其構(gòu)造類型以斷裂為主；在井田內(nèi)原形成的北北東向壓性斷裂改造為北北東向張性斷裂；井田南端至寺頭一線壓應(yīng)力跡線向北偏轉(zhuǎn)，原北北東向構(gòu)造形跡被改造形成由東西向—北東向的弧形張扭性斷裂。

3　結(jié)語(yǔ)

樊莊井田構(gòu)造的發(fā)育在很大程度上受到區(qū)域構(gòu)造背景和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制。經(jīng)歷燕山運(yùn)動(dòng)早期、中期、晚期—喜山期等不同時(shí)期的改造，構(gòu)造格局相應(yīng)產(chǎn)生了分異轉(zhuǎn)化。總體構(gòu)造形態(tài)為走向南北—北北東，向西緩傾的單斜，在此基礎(chǔ)上發(fā)育方向比較單一的寬緩褶曲。沿傾向方向，東部較平緩；中部褶皺形跡緊密，西部較陡，走向近南北。沿走向方向，南部褶曲，多為寬緩褶曲；北部褶曲相對(duì)緊密，兩翼地層產(chǎn)狀較陡。中南部沿傾向及走向伴有少量斷層和一個(gè)陷落柱。其構(gòu)造格局表現(xiàn)為東西分帶、南北分段的基本特征

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P618

A

1004-5716(2016)11-0162-04

2015-12-09

2015-12-10

田志強(qiáng)（1962-），男（漢族），山西孝義人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)工作。