小議地層傾角大于或小于斷層傾角時(shí)的斷層特征

劉紅林 馮春芬 馬櫻燕 王顯飛 石玉海

摘 要：斷層主要指地殼受力發(fā)生斷裂，沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對(duì)位移的構(gòu)造。斷層具有超強(qiáng)的破壞性，它破壞了礦床的連續(xù)性和完整性，對(duì)礦山開(kāi)采影響較大。本文通過(guò)田壩煤礦勘探實(shí)例展開(kāi)論述，煤巖層傾角大小與斷層傾角的關(guān)系特征，它直接導(dǎo)致地質(zhì)勘查鉆孔中控制的斷層的表現(xiàn)特征不一樣。因此，了解斷層的性質(zhì)對(duì)礦山開(kāi)采或規(guī)劃具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：正斷層；逆斷層；性質(zhì)；重復(fù)；缺失；科學(xué)；創(chuàng)新；保護(hù)環(huán)境

中圖分類號(hào)：X936 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）15-0180-02

1 斷層的定義及要素

斷層是巖層或巖礦體順破裂面發(fā)生明顯的位移的構(gòu)造，斷層在地殼中廣泛發(fā)育，是地殼的最重要構(gòu)造之一。在地貌上，大的斷層常常形成裂谷和陡崖。斷層的規(guī)模大小不等，大者沿走向延長(zhǎng)可達(dá)數(shù)百至上千米，向下可切穿地殼，通常由許多伴生斷層組成的，稱為斷裂帶；小者不足一米，可見(jiàn)于巖石標(biāo)本或礦層中。斷層都破壞了巖礦層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往出現(xiàn)巖石破碎（如斷層泥、斷層角礫），易被風(fēng)化侵蝕，有時(shí)斷層鄰近的巖礦層會(huì)出現(xiàn)褶皺或彎曲現(xiàn)象。沿?cái)鄬泳€常常發(fā)育為溝谷，有時(shí)出現(xiàn)泉或湖泊。斷層的幾何要素由斷層面、斷層線、斷盤(pán)、斷距構(gòu)成。斷層面是巖塊沿之發(fā)生相對(duì)位移的破裂面。斷層線是斷層面與地面的交線，表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層的形狀和地面的起伏情況。斷盤(pán)指斷層面兩側(cè)的巖塊，位于斷層面之上的稱為上盤(pán)，斷層面之下的稱為下盤(pán)，如斷層面直立，則按巖塊相對(duì)于斷層走向的方位來(lái)描述。斷層兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)距離統(tǒng)稱為位移；斷層兩側(cè)相當(dāng)層錯(cuò)開(kāi)的距離，即錯(cuò)動(dòng)前的某一巖層，錯(cuò)斷后分成兩對(duì)應(yīng)層之間的距離，統(tǒng)稱斷距。通常按斷層的位移性質(zhì)分為：上盤(pán)相對(duì)下降的斷層稱為正斷層；上盤(pán)相對(duì)上升的斷層稱為逆斷層。

2 斷層的性質(zhì)及特征

2.1 正斷層的定義及性質(zhì)、特征

正斷層（normal fault）：是地質(zhì)構(gòu)造中斷層的一種。是根據(jù)斷層的兩盤(pán)相對(duì)位移劃分的。斷層形成后，上盤(pán)相對(duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升的斷層稱為正斷層。它主要是受到拉張力和重力作用形成的。正斷層產(chǎn)狀較陡，通常在45°以上，而以60°左右者較為常見(jiàn)。正斷層在地形上表現(xiàn)顯著，多形成河谷、沖溝和湖泊等。地質(zhì)勘探鉆孔深部控制的正斷層常表現(xiàn)為巖礦層（煤層、標(biāo)志層、巖層等）缺失，巖礦層厚度變薄或缺失等現(xiàn)象；地表常表現(xiàn)為地層或巖礦層重復(fù)。正斷層的表示方法見(jiàn)圖1。

2.2 逆斷層的定義及性質(zhì)、特征

逆斷層（reverse fault）：地質(zhì)構(gòu)造中斷層的一種，為上盤(pán)上升，下盤(pán)相對(duì)下降的斷層，主要由水平擠壓與重力作用而形成。一般認(rèn)為逆斷層是受到近與水平的擠壓應(yīng)力作用而成，因之多與皺褶相伴生。根據(jù)斷層傾角的大小，可分為：高角度逆斷層和低角度逆斷層。

高角度逆斷層面傾斜陡峻，傾角大于45°，常常在正斷層發(fā)育區(qū)產(chǎn)成。傾角小于45°（一般多在30°左右或更?。┑哪鏀鄬臃Q為低角度斷層。位移距離很大的低角度逆斷層稱為逆沖斷層。聚合性板塊邊界多逆斷層與褶皺構(gòu)造。地質(zhì)勘探鉆孔深部控制的逆斷層常表現(xiàn)為巖礦層（煤層、標(biāo)志層、巖層等）重復(fù)，巖礦層厚度變厚或重復(fù)等現(xiàn)象；地表常表現(xiàn)為地層或巖礦層缺失。逆斷層的表示方法見(jiàn)圖1。

3 巖礦層傾角大于或小于斷層傾角時(shí)斷層的特征

據(jù)收集資料羊場(chǎng)礦區(qū)田壩煤礦構(gòu)造主要以馬尾狀斷裂為主，礦區(qū)為一向斜構(gòu)造，向斜東翼靠近礦區(qū)南端五井田范圍內(nèi)巖煤層傾角一般大于斷層傾角。地層走向2°-23°，傾向265-293°，傾角60°-85°，屬急傾斜巖煤層，局部（主要指地表或淺部）地段倒轉(zhuǎn)。向斜西翼及東翼地層傾角一般小于45°。本次根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況，篩選出3條具有代表性的斷裂進(jìn)行論證。篩選的斷層見(jiàn)表1。

從以上實(shí)例數(shù)據(jù)中得出結(jié)論，對(duì)正斷層、逆斷層的特征綜述如下：

3.1 正斷層的特征

正斷層為上盤(pán)相對(duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升的斷層。當(dāng)巖礦層傾角大于斷層傾角時(shí)，且斷層傾向與地層傾向同向時(shí)，正斷層表現(xiàn)為重復(fù)，即巖礦層間距和地層變厚、重復(fù)（見(jiàn)圖2）；斷層傾向與地層傾向相反時(shí)，正斷層表現(xiàn)為缺失。當(dāng)巖礦層傾角小于斷層傾角時(shí)，且斷層傾向與地層傾向相反時(shí)，正斷層表現(xiàn)為缺失，即巖礦層間距和地層變薄、缺失，屬正常表現(xiàn)；斷層傾向與地層傾向相同時(shí)，正斷層表現(xiàn)為缺失。

3.2 逆斷層的特征

逆斷層為上盤(pán)上升，下盤(pán)相對(duì)下降的斷層。當(dāng)巖礦層傾角大于斷層傾角時(shí)，且斷層傾向與地層傾向同向時(shí)，逆斷層表現(xiàn)為缺失，即巖礦層間距和地層變薄、缺失，與一般勘查正常情況下反映剛好相反（見(jiàn)圖3）；斷層傾向與地層傾向相反時(shí)，逆斷層表現(xiàn)為重復(fù)。當(dāng)巖礦層傾角小于斷層傾角時(shí)，且斷層傾向與地層傾向相反時(shí)，逆斷層表現(xiàn)為重復(fù)，即巖礦層間距和地層變厚、重復(fù)，屬正常表現(xiàn)；斷層傾向與地層傾向相同時(shí)，逆斷層表現(xiàn)為重復(fù)。

4 巖礦層傾角大于斷層傾角時(shí)的斷層特征

通過(guò)上述論證得出，在地質(zhì)勘查鉆孔中當(dāng)巖礦層傾角大于斷層傾角時(shí)，且斷層傾向與地層傾向同向時(shí)，逆斷層表現(xiàn)為缺失，即巖礦層間距和地層變薄、缺失，與一般勘查正常情況下反映剛好相反；斷層傾向與地層傾向同向時(shí)，正斷層表現(xiàn)為重復(fù)，即巖礦層間距和地層變厚、重復(fù)，與一般勘查正常情況下反映剛好相反。除此之外，其它情況下一般為正斷層表現(xiàn)為缺失、層間距和地層變薄，逆斷層表現(xiàn)為巖礦層間距和地層變厚、重復(fù)。

5 研究斷層的性質(zhì)、特征具有重要的意義

（1）礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)方面：斷層主要指巖層或巖礦體順破裂面發(fā)生明顯的位移的構(gòu)造。它破壞了巖礦層的連續(xù)性、完整性，甚至使巖礦層破碎或變薄、變厚及傾角變陡等現(xiàn)象。這給礦山開(kāi)采帶來(lái)諸多不便，甚至投資資金多出幾倍，造成盲目投資；或者產(chǎn)量達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益低等。綜合礦山實(shí)際情況，結(jié)合地勘及地質(zhì)構(gòu)造的區(qū)域特性，必須先探后采，避免盲目投資。查明斷層的性質(zhì)對(duì)礦山開(kāi)采或規(guī)劃具有不可替代的重要的意義。（2）地震方面：近年來(lái)地震在我國(guó)及全球頻發(fā)，其主要為地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層，研究斷層對(duì)于了解地震機(jī)制，預(yù)測(cè)地殼的未來(lái)活動(dòng)顯得尤為重要。（3）保護(hù)環(huán)境方面：了解斷層的性質(zhì)可以針對(duì)性的有效的、科學(xué)的保護(hù)自然資源和環(huán)境，如地?zé)帷⑷?。?）恢復(fù)治理環(huán)境方面：了解斷層的性質(zhì)閉坑后可以有效的恢復(fù)治理環(huán)境、土地復(fù)墾、水土保持等，加強(qiáng)礦山生態(tài)環(huán)境管理，推進(jìn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在了解斷層的性質(zhì)、背景、成因等的前提條件下，要具有創(chuàng)新的針對(duì)礦山從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)開(kāi)采，再到閉坑后的水土保持與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、恢復(fù)治理等相結(jié)合的系統(tǒng)性的創(chuàng)新思維應(yīng)用到實(shí)際操作中來(lái)。礦床開(kāi)采要有全局意識(shí)，科學(xué)、合理、有效、創(chuàng)新開(kāi)采利用資源與研究、保護(hù)、恢復(fù)環(huán)境齊抓共進(jìn)，以預(yù)防礦山事故或開(kāi)采誘發(fā)的事故為主，真正的讓我們的生產(chǎn)生活環(huán)境變得越來(lái)越美好、人與自然和諧相處，還地球一個(gè)光明或原生態(tài)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.云南省區(qū)域地質(zhì)志[M].地質(zhì)出版社，1990.

[2]石顯耀，曹代勇，林玉成，鄭志紅.滇東地區(qū)主要控煤構(gòu)造[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2009，（12）：24-27.