六盤水煤田黑塘煤礦構造特征及其演化

田守強

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六盤水煤田黑塘煤礦構造特征及其演化

田守強

（貴州省煤炭設計隊，貴陽 550081）

通過系統(tǒng)分析六盤水煤田黑塘煤礦地質構造特征及演化認為：黑塘煤礦向斜構造—龍家溝向斜，軸向南東-北北東向，淺部地層傾角25°~50°，深部5°~20°；礦井內斷層總體走向NE，傾向多為SE，斷層落差多小于50 m，且正斷層數(shù)量多于逆斷層；斷層組合樣式多樣；礦井構造的形成及演化受區(qū)域構造控制明顯，燕山中期研究區(qū)經歷了NE-SE向擠壓、近NS向擠壓和NW-SE向擠壓的應力轉換過程，奠定了研究區(qū)NE向的主體構造格局；燕山晚期NW-SE向拉張作用，使斷裂構造性質發(fā)生轉變，導致礦井現(xiàn)今正斷層為主導。

煤礦；構造特征；構造演化；黑塘

黑塘井田位于貴州省六盤水市六枝特區(qū)的新場鄉(xiāng)、巖腳鎮(zhèn)轄區(qū)。地理坐標：東經105°15′00″~105°20′30″，北緯26°22′00″~26°26′06″，面積28.44km2。含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，地層厚度385.55~515.29m，含煤36~55層，含煤總厚度11.82~27.45m，可采煤層9層，總厚15.06m，估算可采煤層煤炭資源量超過34億t[1]。該區(qū)以往地質工作只作了1∶10 000地質及水文地質填圖工作，鉆探工程僅施工有1-1號鉆孔，因此對于黑塘井田來說，其地質研究程度相對較低。本文依據(jù)現(xiàn)有地質勘查資料，對礦區(qū)內構造特征及成因進行分析，為煤礦的建設生產提供一定的地質依據(jù)。

圖1 井田構造綱要簡圖

1 區(qū)域構造

六盤水煤田在大地構造單元上屬揚子準地臺（I級）上揚子臺褶帶（Ⅱ級）黔中早古拱斷褶束（Ⅲ級），是上揚子臺褶帶上具菱形邊界輪廓的長期發(fā)展的相對隆起區(qū)。位于婁山關大斷裂，貴陽—黃平深斷裂和威寧—紫云深斷裂之間。區(qū)域構造走向主要為北西向，其次為東西向和北東向，有時三個互相交接，互相穿插干擾，構成長條形構造形態(tài)。井田屬于六盤水煤田，其構造單元位于黔西北弧西北內部部位，在區(qū)域構造的控制下，井田內發(fā)育次一級褶皺及斷裂構造。次一級褶曲主要有：比德向斜、六枝向斜、格目底向斜與加嘎背斜、威水背斜等。

2 井田構造

黑塘井田位于比德向斜西南翼中段南部。井田構造總體為淺部較陡、深部寬緩的向斜構造—龍家溝向斜，向斜軸由南東向轉為北北東向，其北西翼地層走向呈北西~南東向，傾向北東；其南東翼地層走向為南西~北東西向，傾向北西。淺部地層傾角25°~50°，一般40°，深部5°~20°，其間發(fā)育有斷裂構造和次一級褶曲，其構造復雜程度類型為中等（圖1）。

表1 斷層落差統(tǒng)計表

2.1 褶曲

井田總體為一向斜構造，即龍家溝向斜。其位于井田中部“V”字形轉折處，龍家溝一帶。軸部有BK4402、BK4403、BK46-103、BK46-102、ZK4602、和BK4601鉆孔控制。軸向近NS向略偏NE向延伸，延伸長度3.00km。軸部最新地層為：T1yn，兩翼地層為T1yn1、T1f。向斜軸向為SN向，往S至含煤地層軸部揚起逐漸消失，往N至井田邊界傾沒，開放逐漸消失。向斜NW翼地層走向NW向，淺部地層傾角25°~50°，深部地層傾角逐漸變緩為5°~20°；向斜SE翼地層走向為NE向，淺部地層傾角25°~50°，深部地層傾角逐漸變緩為10°~30°，SE翼地層受F16的影響，破壞嚴重。次級褶曲一條，狗場坡背斜主要分布在井田的南東部，褶曲構造主要延伸方向為NE-SW向。

表2 井田主要斷層特征一覽表

2.2 斷裂構造

在區(qū)域構造的影響下，依據(jù)研究區(qū)物探、鉆探等資料，井田內共發(fā)現(xiàn)斷層23條。斷層落差小于50m的13條，占整個井田內斷層數(shù)的56.5%，是井田內的主要斷層，其中落差小于50m大于或等于30m的6條，小于30m大于或等于20m的4條，小于20m至15m的3條；落差大于50m斷層10條，其中大于或等于100m的6條，小于100m大于或等于50m的4條（表2）。按斷層性質統(tǒng)計：正斷層18條，占斷層總數(shù)的78%，逆斷層5條，占斷層總數(shù)的22%；（其中出露地表的斷層：正斷層9條，逆斷層1條，共計10條；隱伏斷層：逆斷層4條，正斷層9條，共計13條）（表1）。

通過對研究區(qū)斷層各參數(shù)的統(tǒng)計分析，繪制了井田斷層的傾向玫瑰花圖及傾角分布直方圖（圖2、圖3），從圖中可以看出，井田內斷層主要發(fā)育NE、NNE和NEE向三組，其中以NE向最發(fā)育， NNE及NEE向斷層發(fā)育較少；傾向主要集中為NW和SE向，其次為SEE及NWW向，E及N向斷層研究區(qū)僅見一條。井田內斷層多為高角度斷層，傾角大都在40°~80°之間，如位于井田南東部的F16正斷層，從涼天邊經米羅坡、偏坡寨和嘎那莊至黑坡寨；屬井田邊界斷層。在井田范圍地表延伸長度約6.5km左右，走向NE-SW向，傾向SE，傾角55°~74°，切割地層P2m~T2g2。該斷層屬區(qū)域性大斷層，切割了P2m~T2g2之間含水層段，并使大部分含水地層直接與含煤地層接觸，可見，在區(qū)內煤層形成的地質構造期間，地層受到較大的構造應力作用的影響。

2.3 構造組合的多樣性

井田內斷裂構造的平面組合主要變現(xiàn)為入字型、弧形及帚狀，弧形構造研究較為常見，通常是由于斷層所受構造應力方向發(fā)生微弱改變所致，這種組合對煤層的破壞相對較弱，如研究區(qū)F14斷層延伸方向有原來的NE向轉為EW向就是典型的代表；“入”字型構造組合也是黑塘礦區(qū)內較為常見的一種構造組合樣式，其主要是由一條主干斷裂與其旁側的一系列分支構造在平面或剖面上呈一定角度斜交而形成的組合形式。旁側的分支構造作用在與主斷層交接的端部附近較強，遠離端部逐漸減弱。如 F16、F15斷層與兩側派生的F45、F22斷層；帚狀構造組合是“入”字型構造組合的進一步發(fā)展，“入”字構造中同一主干斷裂不止一次的旁側分支，則形成斷層的帚狀組合（樹枝狀組合），如井田內F16正斷層組中由2條分支正斷層F19，F(xiàn)23組成，平面上呈帚狀組合樣式，由北東向東西分支展開成3條，屬于張扭性正斷層的帚狀構造。

圖2 井田斷層的傾向玫瑰花圖

圖3 井田斷層的傾角分布直方圖

3 礦井構造演化

區(qū)域構造背景及構造應力場很大程度上控制著礦井構造的發(fā)育，分析礦井構造特征應結合區(qū)域構造背景。本次研究的黑塘井田位于六盤水煤田的東南部，依據(jù)前人對中國現(xiàn)代構造應力場的分區(qū)結果可知[2]，六盤水煤田屬于中國現(xiàn)代構造應力場分區(qū)的華南主體應力區(qū)，構造應力值為低-中，其最大主應力方向為北北西-北西向，其與研究區(qū)構造延伸方向NE的主體構造特征相符。黑塘井田自晚二疊世煤層形成以來主要經歷了印支期的安源運動、燕山運動和喜山運動，其中以燕山期的構造運動對本區(qū)的影響最大[3,4]，其基本確定礦井構造特征。

3.1印支期運動

印支運動是中國地質發(fā)展史上的一次重要標志，其結束了古特提斯洋盆的發(fā)育，沿古特提斯洋分布的華南板塊周緣形成南盤江、十萬大山、蘭坪-思茅及楚雄等前陸盆地[5]，中國南方古陸形成，其外圍形成新特提斯洋，晚二疊世中期的海西運動，同沉積斷層與斷陷盆地在其伸展作用下形成[5,7]，研究區(qū)泥盆系-三疊系地層的沉積和后期構造的發(fā)育受控于其外圍的威寧-紫云斷裂、盤縣-六盤水斷裂和師宗-貴陽斷裂[8]。晚三疊世中期的印支運動使得區(qū)內盆地發(fā)生萎縮、閉合[9]，而二疊紀地層局部出現(xiàn)假整合接觸關系、整個三疊紀地層連續(xù)沉積，說明此次印支期的安源運動沒有造成本區(qū)劇烈的構造運動發(fā)生，期間相對穩(wěn)定的構造環(huán)境對區(qū)內煤層的發(fā)育及后期煤化作用的進行起到積極作用。

3.2 燕山期運動

中三疊統(tǒng)關嶺組T2g1~2不整合于下覆地層，反映研究區(qū)燕山期構造活動較為強烈，燕山運動可分為早中晚三期，對研究區(qū)影響作用較大的是中燕山運動。早燕山運動發(fā)生在早中侏羅世之間，動力來源東部為臺灣長春海山和南海北部與東海地塊拼接，西部為丁青-怒江新特提斯洋聚斂，研究區(qū)早中侏羅世為連續(xù)沉積，說明此次構造運動并未影響到研究區(qū)。

中燕山運動始于晚侏羅世止于早白堊世末，燕山中期是奠定研究區(qū)構造格局的關鍵時期，動力主要源自于西部丁青-怒江新特提斯洋自西向東碰撞閉合及東部太平洋板塊早白堊世初向北斜向俯沖于歐亞大陸之下。侏羅紀末，井田內受到NE-SW向擠壓應力作用，井田內部及周邊形成近NW向的褶皺與斷裂，如比德向斜、格目底向斜、六枝向斜、加嘎背斜及水城-紫云斷裂、普安斷裂都是在此構造應力場作用下形成的；隨后，區(qū)內丁青-怒江洋東段閉合，產生由南向北的巨大擠壓作用，粵海古特提斯造山帶復活，整個黔西地區(qū)受到近NS向擠壓應力作用，井田附近產生近EW向逆沖斷層和褶皺，該時期構造的表現(xiàn)主要為龍家溝向斜的東段及區(qū)內一些小型斷裂構造；至早白堊世初，古太平洋板塊向北斜向俯沖于華南板塊之下，中國南方由新特提斯構造域向濱太平洋構造域轉換，長樂-南澳新特提斯洋碰撞閉合，整個中國中東部受到強烈的NW-SE向擠壓應力作用，形成NE、NNE向構造，如龍家溝向斜西段、狗場坡背斜、F12、F13、F14、F15、F17、F23、F102~1、F0501、F0302、F4302、F45101等，至此，研究區(qū)主要構造形態(tài)基本形成?？傊?，由于區(qū)域構造體制的轉換，新特提斯洋自西向東閉合，使得整個研究區(qū)在中燕山期經歷了NE-SE向擠壓、近NS向擠壓和NW-SE向擠壓的應力轉換過程，奠定了研究區(qū)主體構造格局。

晚燕山運動始于晚白堊世，持續(xù)至古近紀，西部雅魯藏布新特提斯洋自西向東的俯沖擠壓及東部太平洋板塊塊正向俯沖于歐亞板塊之下產生的弧后擴張作用是此時期構造變形的主要動力，其構造應力主要表現(xiàn)為NW-SE向拉張。由于區(qū)域東側雪峰山地區(qū)快速隆升，出露大量的元古界地層[10]，產生區(qū)域性伸展作用，雪峰山西側由擠壓性盆地轉為拉張斷陷。研究區(qū)大部分逆沖斷層反轉為正斷層就是在此構造背景下形成的，研究區(qū)23條斷層中正斷層數(shù)達78%，正斷層數(shù)之多主要是受此時期構造變形的影響。在區(qū)域性伸展作用中，在近NS向雪峰山控制下，研究區(qū)近EW的伸展作用可能更為強烈，使得研究區(qū)大量的NE向斷層發(fā)生左行走滑運動，具有張扭性質。

3.3 喜山運動

喜山運動期的構造作用主要表現(xiàn)為對早期構造具有一定的改造作用。本期構造運動主要造成區(qū)內張性構造組合的形成，同時使礦井內一些斷層轉變?yōu)檎龜鄬有再|。

4 小結

1）黑塘煤礦總體為淺部較陡、深部寬緩的向斜構造—龍家溝向斜，軸向南東~北北東向，淺部地層傾角25°~50°，深部5°~20°，其間發(fā)育有斷裂構造和次一級褶曲，其構造復雜程度類型為中等。

2）礦井內斷層總體走向NE，傾向多為SE，斷層落差多小于50m，且正斷層數(shù)量多于逆斷層。斷層組合樣式多樣，如：入字型、弧形及帚狀等。

3）區(qū)域構造背景及構造應力場很大程度上控制著礦井構造的發(fā)育，黑塘井田自晚二疊世煤層形成經歷了多期構造運動，其中以燕山中期的構造運動對本區(qū)的影響最大，期間研究區(qū)經歷了NE-SE向擠壓、近NS向擠壓和NW-SE向擠壓的應力轉換過程，奠定了研究區(qū)主體構造格局。燕山晚期NW-SE向拉張作用，使斷裂構造性質發(fā)生轉變，導致礦井現(xiàn)今正斷層為主導。

[1] 貴州煤田地質局地質勘察研究院. 貴州省六盤水市黑塘礦區(qū)黑塘煤礦詳查地質報告[R]. 2009

[2] 謝富仁，崔效鋒，趙建濤，等. 中國大陸及鄰區(qū)現(xiàn)代構造應力場分區(qū)[J]. 地球物理學報, 2004, 47(4): 654-662.

[3] 徐彬彬，何明德．貴州煤田地質[M]．徐州: 中國礦業(yè)大學出版社，2003．

[4] 貴州省地質礦產局．貴州省區(qū)域地質志[M]．北京: 地質出版社，1987．

[5] 吳根耀. 古深斷裂活化與燕山期陸內造山運動-以川南-滇東和揚子褶皺-沖斷系為例[J]. 大地構造與成礦學, 2001, 25(3): 246-253.

[6] 王鐘堂．黔西煤田構造及其演化[J]．中國煤田地質，1990，2(3) : 13-17．

[7] 熊孟輝，秦勇，易同生．貴州晚二疊世含煤地層沉積格局及其構造控制［J］．中國礦業(yè)大學學報，2006，35( 6) : 778-782．

[8] 王尚彥，張慧，王天華，等．黔西水城－紫云地區(qū)晚古生代裂陷槽盆充填和演化［J］．地質通報，2006，25(3) : 402-407．

[9] 毛健全，張啟厚，顧尚義．水城斷陷的地質特征及構造演化[J]．貴州工業(yè)大學學報， 1997，26(2) : 1-6．

[10] 丘元禧，張渝昌，馬文璞等.雪峰山的構造性質與演化-一個陸內造山帶的形成演化模式[M]. 北京: 地質出版社, 1999.

Geological Structure and Its Evolution of the Heitang Coal Mine in Liupanshui, Guizhou

TIAN Shou-qiang

(Coal Design Team of Guizhou Province, Guiyang 550081 )

The Heitang coal mine lies in the Longjiagou syncline with NNE-trending axis, coal seam dip angle of 25~50 in shallow and 5~20 in depth. Most of the faults are NE-treding reverse one with SE direction of dip. Structures in the mine are controlled by regional structure in the Yanshanian period.

coal mine; fault; tectonic revolution; Heitang

P618.11

A

1006-0995（2017）03-0383-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.006

2017-03-05

田守強（1982-），男，貴州貴陽人，碩士研究生，工程師，從事煤田地質及礦井地質研究工作

2017-8-30 http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1273.P.20170830.1014.002.html