黔西北陽關(guān)寨勘查區(qū)構(gòu)造特征及對煤層賦存的影響

聶波　周正怡

摘要：通過對黔西北陽關(guān)寨勘查地質(zhì)勘查資料的綜合分析，研究了該勘查區(qū)的構(gòu)造特征以及對煤層賦存的影響。研究表明：勘查區(qū)構(gòu)造特征主要表現(xiàn)為受燕山期應(yīng)力作用的影響，形成的以NW向褶曲與斷裂為主；勘查區(qū)的3條NW向褶皺改造了本區(qū)煤層的空間位置，形成了現(xiàn)如今該地區(qū)煤層埋藏起伏不平的埋藏形態(tài)，抬升了中部背斜軸部地區(qū)煤層埋深，有利于中部地區(qū)煤層的開采利用；勘查區(qū)內(nèi)切割煤層的斷層不僅限制了煤層空間發(fā)育位置，還改造了煤層的空間發(fā)育形態(tài)，破壞了煤層連續(xù)性。

關(guān)鍵詞：陽關(guān)寨勘查區(qū)；燕山期；構(gòu)造特征；賦存改造

在煤田地質(zhì)上，地質(zhì)構(gòu)造不僅對煤層埋深、厚度及其賦存狀態(tài)有著控制作用，還對井田劃分、開拓方式選擇、采區(qū)布置以及生產(chǎn)安全也有巨大的影響。陽關(guān)寨勘查區(qū)是貴州省實施“246”地質(zhì)找礦突破戰(zhàn)略行動計劃的勘查靶區(qū)，研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育特征及其對煤層賦存的影響，對進一步勘查工作及礦產(chǎn)開采具有重要的指導(dǎo)作用。前人對陽關(guān)寨勘查區(qū)構(gòu)造的研究主要集中在該地區(qū)受三期構(gòu)造作用的構(gòu)造解析和構(gòu)造對瓦斯賦存的控制。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對勘查區(qū)主要斷層和褶皺進行解析匹配，并討論主要構(gòu)造對煤層的破壞和改造作用。

1.地質(zhì)概況

陽關(guān)寨勘查區(qū)位于揚子陸塊（一級構(gòu)造單元）黔北隆起（二級構(gòu)造單元）六盤水?dāng)嘞荩ㄈ墭?gòu)造單元）。地層出露較廣，其出露主要為下石炭統(tǒng)、上石炭統(tǒng)、中二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)、中三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)及下侏羅統(tǒng)時期地層。本區(qū)有巖漿活動，區(qū)內(nèi)巖漿巖為峨嵋山玄武巖，其層位穩(wěn)定，對煤系沉積起到填平補齊作用，為含煤地層提供了良好的沉積基底。

本區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)宣威組，為一套河流沖積相和濱海沼澤相沉積。厚度277.48m～360.44m，平均306.34m。其厚度變化不大，呈中間厚，兩邊薄的趨勢，其沿陽關(guān)寨背斜軸部向兩翼厚度逐漸變薄。巖性由淺灰色、灰色及深灰色，薄至中厚層狀細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤組成。含煤21層～39層，一般30層左右，煤層總厚度18.34m～26.69m，平均21.22m，含煤系數(shù)6.9%。含可采煤層7層，可采煤層總厚度4.53m～13.59m，平均10.69m，可采含煤系數(shù)3.5%。

2.構(gòu)造特征

勘查區(qū)內(nèi)斷層及褶皺較發(fā)育，形成了以格目底向斜一陽關(guān)寨背斜一開坪向斜為主的北西向褶皺及以F₁、F₂等斷裂為主的北西向斷裂（見圖1）。

2.1褶曲發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，發(fā)現(xiàn)大型褶曲3條，背斜1條，向斜2條，另有次生微小型褶曲發(fā)育。區(qū)內(nèi)褶曲走向以NW向為主，區(qū)內(nèi)3條主要褶曲特征描述如下：

（1）陽關(guān)寨背斜：位于本區(qū)中部，背斜長約16km，寬約11km，軸向NW-SE。核部最新地層為二疊系上統(tǒng)宣威組的深灰色泥質(zhì)粉砂巖，粉砂巖夾泥巖及煤層，兩翼主要由三疊系飛仙關(guān)組，永寧鎮(zhèn)組及關(guān)嶺組地層組成。兩翼地層傾角基本一致，大致為15°～30°，屬基本對稱的開闊背斜。該背斜為勘查區(qū)含煤主體，含煤地層保存較好，僅在F，斷層附近因斷層抬升含煤地層有出露。

（2）格目底向斜：位于本區(qū)北東部，水城西南面，在勘查區(qū)內(nèi)向斜長約11km，寬約6km，軸向NW-SE。核部最新地層為侏羅紀(jì)中統(tǒng)沙溪廟組紫紅色砂巖、泥巖，兩翼主要由侏羅紀(jì)下統(tǒng)、三疊系及上二疊統(tǒng)地層組成。北東翼地層倒轉(zhuǎn)，傾角較陡，一般40°～80°，局部地層近直立或倒轉(zhuǎn)，南西翼地層傾角較小，一般15°～30°，局部可達(dá)45°，為不對稱向斜。

（3）開坪向斜：位于本區(qū)西南部地區(qū)，在勘查區(qū)內(nèi)向斜長約16km，寬約6km，軸向東西向。核部最新地層為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組2段灰色、淺灰色石灰?guī)r，兩翼主要由三疊系中統(tǒng)、下統(tǒng)地層組成，北東翼地層傾角較小，一般15°～25°，南西翼地層傾角較大，一般在35°～55°之間，在接近可渡河區(qū)域，最大可達(dá)75。，為不對稱向斜。

2.2斷裂發(fā)育特征

本區(qū)斷裂較發(fā)育，經(jīng)勘查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)發(fā)育規(guī)模較大，且對煤層賦存存在影響的斷裂7條（見圖1）。除此之外，尚有許多小斷裂發(fā)育，斷層主要有三組：NW向斷層組、近EW向斷層組和近SN向斷層組。

現(xiàn)將主要斷層構(gòu)造特征列表展列如下（表1）。

2.3構(gòu)造規(guī)律探討

通過對區(qū)內(nèi)的地表斷層及褶曲組合樣式分析認(rèn)為，斷層主要有三組：NW向斷層組、近EW向斷層組和近SN向斷層組；褶皺主要有一組：NW向褶皺組。根據(jù)斷層以及褶皺的運動學(xué)特征，進行動力學(xué)分析，大致將本區(qū)域構(gòu)造行跡分為三期；

第一期：NW向的褶曲構(gòu)造受NE-NNE方向擠壓形成了NW方向的3條褶曲（格目底向斜、陽關(guān)寨背斜、開坪向斜）組合，其形成最早的是格目底向斜，陽關(guān)寨背斜及開坪向斜是在格目底向斜的西南翼形成的次一級控煤構(gòu)造。

第二期：NW向-NEE向壓性斷裂受NE-NNE方向擠壓形成了NW方向的逆沖走滑斷層組（包括F₁、F₂、F₄、F₆、F₇斷裂）及其次生斷裂。

第三期：近北西西一南北向張性斷裂及褶曲受近EW方向擠壓形成了近SN向斷層組（包括F₃斷裂）。受后期SN方向的伸展作用形成了EW向的正斷層組（包括F₅斷裂及其次生斷裂）。

格目底向斜核部發(fā)生褶皺變形的最新地層是侏羅紀(jì)中統(tǒng)沙溪廟組粉砂巖，故本勘查區(qū)構(gòu)造變形主要受燕山期及燕山期以后的構(gòu)造活動影響。在燕山運動過程中出現(xiàn)了南北向的正、反兩次直扭運動的復(fù)合疊加，先期反時針直扭運動可能發(fā)生在燕山運動早期，后期順時針直扭運動可能發(fā)生在燕山運動中、晚期。結(jié)合本區(qū)的構(gòu)造活動，燕山早期紫云一水城斷裂帶受構(gòu)造運動影響，發(fā)生反旋剪切，從而對斷裂帶南部包括本勘查區(qū)在內(nèi)的區(qū)域產(chǎn)生NE-NNE的擠壓，形成了區(qū)域褶曲格目底向斜及威水背斜。在后期北東向應(yīng)力作用下，形成了區(qū)內(nèi)次一級的陽關(guān)寨背斜、開坪向斜以及NW方向逆沖斷裂組，故本勘查區(qū)NW向的褶皺組同NW方向逆沖斷裂組是同期構(gòu)造。燕山運動中、晚期紫云一水城斷裂帶發(fā)生正旋剪切，從而對本勘查區(qū)所在區(qū)域產(chǎn)生近EW方向擠壓，從而形成了F₃斷裂。燕山運動之后，本區(qū)域可能受區(qū)域伸展作用的影響，從而形成了NWW向的張性正斷層組]。

3.構(gòu)造對煤層賦存的影響

3.1褶曲對煤層的影響

區(qū)內(nèi)褶曲較發(fā)育，后期褶曲的發(fā)育形成對前期沉積形成的煤層空間位置進行了改造，造成煤層在空間分布上表現(xiàn)為起伏不平。受燕山運動早期形成的格目底向斜影響，煤層在東北部的紙廠村附近向下彎曲，煤層埋深加大。燕山運動早期形成的格目底向斜與稍后形成的陽關(guān)寨背斜、開坪向斜組合形成了“向斜一背斜一向斜”的褶曲組合，其對煤層的改造作用形成了現(xiàn)今該地區(qū)起伏不平的煤層賦存形態(tài)（見圖2）。特別是陽關(guān)寨背斜對煤層的抬升作用，在陽關(guān)寨背斜軸部地區(qū)形成穹隆（見圖3），且在抬升過程中，煤層受應(yīng)力作用擠壓，導(dǎo)致背斜軸部地區(qū)煤層厚度相對較厚，有利于煤層的開采。

3.2斷裂對煤層的影響

本區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，形成了大大小小的斷裂超過30余條，其中多數(shù)斷層對煤層的賦存沒有影響或者影響較小?？辈閰^(qū)內(nèi)對煤層賦存情況影響較大的斷層主要是F₁、F₂、F₆、F₇。F₁、F₂斷層為本區(qū)主要的控煤斷層。兩條斷層分別分布于陽關(guān)寨背斜的兩翼，其走向基本一致，均為NW向，傾向相反，F(xiàn)₁斷層傾向SW，F(xiàn)₂斷層傾向NE。F₁、F₂斷層的存在，破壞了勘查區(qū)內(nèi)煤層的連續(xù)性。在陽關(guān)寨背斜對煤層抬升的基礎(chǔ)上，F(xiàn)₁、F₂斷層上升盤的抬升作用，進一步造成了本區(qū)煤層在陽關(guān)寨背斜軸部地區(qū)的抬升效果。在F₇斷層的進一步抬升作用下，使得在本區(qū)中部的興隆煤礦附近煤層出露于地表（見圖4）。

4.結(jié)論

（1）本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶曲與斷裂發(fā)育較多，且均具備規(guī)模大、分布廣的特點。通過對區(qū)內(nèi)構(gòu)造進行分析研究，區(qū)內(nèi)的構(gòu)造特征主要表現(xiàn)為受燕山期應(yīng)力作用的影響，形成的以NW向褶曲與斷裂為主；

（2）該地區(qū)的3條褶曲對煤層的賦存影響主要表現(xiàn)為改造了本區(qū)煤層的空間位置，形成了現(xiàn)如今該地區(qū)煤層埋藏起伏不平的埋藏形態(tài)，抬升了中部背斜軸部地區(qū)煤層埋深，有利于中部地區(qū)煤層的開采利用；區(qū)內(nèi)切割煤層的斷層不僅限制了煤層空間發(fā)育位置，還改造了煤層的空間發(fā)育形態(tài)，破壞了煤層連續(xù)性。