福建省大田縣溪口礦區(qū)構(gòu)造特征及成因

鄭日震

（三明市自然資源局 福建三明 365000）

1 概況

溪口煤礦位于大田縣縣城262°方位，直距約15 km，行政區(qū)劃屬大田縣上京鎮(zhèn)管轄。

區(qū)內(nèi)出露地層由老至新依次為中二疊世棲霞組（P2q）、早二疊世文筆山組（P2w）、早二疊世童子巖組（P2t1-3）、晚二疊世翠屏山組（P3cp）和早三疊世溪口組（T1x）。

中二疊世棲霞組（P2q）：地表未出露，賦存于礦區(qū)深部，為淺海相沉積，厚度14 m。巖性以灰?guī)r為主，頂部夾有硅質(zhì)巖，常見水平層理或緩波狀水平層理，具縫合線構(gòu)造，局部含有泥礫。

中二疊世文筆山組（P2w）：地表未出露，賦存于礦區(qū)深部，為淺海相-濱海波浪帶相沉積。巖性以泥質(zhì)巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，生物化石極為貧乏，偶見介形蟲和海百合莖化石。下部以泥質(zhì)巖為主，中-上部砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖呈互層狀。與下伏棲霞組（P1q）呈整合接觸。

中二疊世童子巖組（P2t1-3）：地表出露于礦區(qū)中部122-128 線及南部132 線附近，呈條帶狀展布，為海陸交互相含煤沉積，其中該組第一段（P2t1）和第三段（P2t3）為礦區(qū)主要含煤地層。由瀉湖海灣波浪帶相、沼澤相、泥炭沼澤相、湖泊相-沼澤相-泥炭沼澤相-瀉湖海灣相、淺海相、濱海湖泊相等20 多個(gè)小旋回組成。巖性主要為泥質(zhì)巖，細(xì)砂巖次之，夾粉砂巖和煤層（線），含煤層（線）＞26 層次。

晚二疊世翠屏山組（P3cp）：地表出露于礦區(qū)中部，上部為陸相碎屑含煤沉積。中、下部為濱海湖泊相含煤沉積，巖性為泥質(zhì)巖夾粉砂巖、砂質(zhì)巖。

早三疊世溪口組（T1x）：大面積分布于礦區(qū)外圍北、北東、北西部，為淺海相沉積。巖性主要為鈣質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖組成。

礦區(qū)含煤地層為中二疊世童子巖組第一段和童子巖組第三段，厚度＞409 m，含煤層（線）＞66 層次。

主要含煤地層構(gòu)造形態(tài)為一復(fù)式背斜，次級(jí)褶皺發(fā)育。礦區(qū)走向斷裂、巖漿巖及小構(gòu)造均較為發(fā)育，對(duì)煤系有一定影響，其地層產(chǎn)狀變化大，礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜。

2 構(gòu)造特征

溪口礦區(qū)位于閩西南晚古生代凹陷的北東邊緣，政和-大埔斷裂帶西側(cè)，位于太華—長(zhǎng)塔復(fù)式背斜中段。礦區(qū)內(nèi)次級(jí)褶曲發(fā)育，大多為兩翼不對(duì)稱的斜歪或局部倒轉(zhuǎn)褶曲。斷裂以北北東走向斷層為主，橫向斷層次之，緩傾角逆掩斷層也較發(fā)育（圖1）。

圖1 福建省大田縣溪口礦區(qū)構(gòu)造綱要圖

2.1 褶皺

（1）Ⅰ號(hào)背向斜：位于礦區(qū)西部，軸向北東39°，水平幅度240～550 m，垂直幅度90～270 m。北段背斜局部倒轉(zhuǎn)，南段背斜為西陡東緩的斜歪褶曲，背斜南東翼傾角15°～25°，北西翼55°～62°，為一對(duì)軸面東傾的斜歪至局部倒轉(zhuǎn)的背向斜。126 線以北向斜被F8斷層破壞。

（2）Ⅱ號(hào)背向斜：位于礦區(qū)中偏東部，軸向北北東27°，水平幅度550 m，垂直幅度290～370 m。背斜東翼傾角65°～82°，西翼25°～31°，為一對(duì)軸面西傾的倒轉(zhuǎn)向背斜。125 線以南，背向斜被F9斷層所破壞。南部被F1斷層上盤翠屏山組所覆蓋。

（3）Ⅲ號(hào)背向斜：位于礦區(qū)東部，軸向北北東15°，水平幅度150～290 m，垂直幅度230～510 m，背斜南東翼傾角55°～60°，北西翼傾角37°～51°，兩翼大致對(duì)稱或稍有斜歪。126 線以北被F1斷層上盤翠屏山組所覆蓋。

（4）Ⅳ號(hào)背向斜：位于礦區(qū)東南部，125 線～134 線之間，延伸長(zhǎng)度＞1 200 m，軸向北東30°，水平幅度160 m，垂直幅度128 m。背斜南東翼傾角10°，北西翼75°，為一對(duì)軸面往西斜歪或局部倒轉(zhuǎn)的背向斜構(gòu)造。

（5）Ⅴ號(hào)背斜：位于礦區(qū)西部，軸向北東29°，軸面向南東傾，水平幅度860～900 m，垂直幅度144～800 m。背斜南東翼傾角15°～20°，北西翼58°～70°，斜歪至局部倒轉(zhuǎn)。

此外，小型褶皺也相當(dāng)發(fā)育，但規(guī)模都較小。

2.2 斷層

斷層在區(qū)內(nèi)較發(fā)育，其中規(guī)模較大的有F1緩傾角推覆斷層，F(xiàn)11、F4、F0緩傾角拆離（滑脫）斷層，F(xiàn)5、F6橫向正斷層，次為北北東向且角度較陡的F7、F10逆斷層和F8、F9正斷層等，其特征分述如下：

2.2.1 緩傾角推覆斷層F1

地表出露于礦區(qū)北西部、中部、東部，地表有18 個(gè)點(diǎn)直接或間接控制，深部有6 個(gè)鉆孔（ZK5/128、ZK11/128、ZK17/128、ZK37/126、ZK29/124、ZK23/124）控制，斷層上盤為溪口組至翠屏山組，下盤為童子巖組，斷層面平緩，波狀起伏，傾角15°～25°。該斷層為遠(yuǎn)距離推覆構(gòu)造，在礦區(qū)123～132 線仍有較大面積的斷層上盤地層殘留。

2.2.2 緩傾角拆離（滑脫）斷層F11、F4、F0

F11斷層：地表未出露，深部有36 個(gè)工程控制（表1），斷層上盤為童子巖組，下盤主要為童子巖組或文筆山組（圖2）。斷層面沿走向和傾向均呈寬緩的波狀起伏。該地層對(duì)含煤地層破壞較大，大部分鉆孔斷失了39 號(hào)煤層以下地層。由于F11斷層破壞，斷層下盤地層對(duì)比比較困難。

表1 F11工程控制一覽表

圖2 溪口礦區(qū)煤礦F11 斷面等高線圖

F4斷層：地表未出露，深部有5 個(gè)鉆孔控制（ZK6/132、ZK3/132、ZK26/132、ZK16/132、ZK25/132）。斷層面沿走向和傾向均呈寬緩的波狀起伏，向北傾伏，上下盤均為童子巖組-文筆山組。

F0斷層：地表未出露，深部有2 個(gè)鉆孔控制（ZK3/132、ZK25/132）。斷層面沿走向和傾向均呈寬緩的波狀起伏，向北傾伏，上盤為童子巖組-文筆山組，下盤為文筆山組-棲霞組。

F5斷層為礦區(qū)東北部邊界斷層，走向北西320°，傾向北東，傾角＞70°。走向延伸長(zhǎng)度＞2 900 m，垂直落差＞350 m，上盤為溪口組，下盤為童子巖組、翠屏山組。斷層破碎帶0.5～1.0 m，帶內(nèi)斷層角礫清楚，斷層帶及旁側(cè)常有巖脈侵入。

F6斷層地表出露于礦區(qū)南西角，走向延伸長(zhǎng)度＞4 500 m，礦區(qū)內(nèi)出露560 m，走向北西290°～320°，傾向南西，傾角63°，垂直落差250 m。上、下盤均為童子巖組、翠屏山組。

2.2.4 逆斷層F7、F10

F7斷層：為逆斷層，地表出露于礦區(qū)中南部，北段被F1斷層上盤翠屏山組地層覆蓋。地表有3 個(gè)點(diǎn)間接控制，深部有3 個(gè)鉆孔（ZK14/124、ZK12504、ZK37/126）控制。另外，經(jīng)多年開采，生產(chǎn)硐有9 個(gè)水平石門和四采區(qū)+665 m 副斜井揭露控制了該斷層。北段被F1斷層上盤翠屏山組地層覆蓋。斷層走向北北東10°～20°，傾向西，傾角40°～66°，垂直落差20～160 m，上、下盤均為童子巖組。

F10斷層：為走向逆斷層，地表出露于礦區(qū)中部，走向延伸長(zhǎng)度＞1 100 m。地表有4 個(gè)點(diǎn)控制，深部有1 個(gè)鉆孔（ZK12402）控制。斷層走向北東31°，傾向北西，傾角38°，垂直落差350 m，斷層上盤為童子巖組-文筆山組，下盤為童子巖組。126 線以南被F1斷層上盤地層覆蓋，北部被F5截?cái)唷?/p>

2.2.5 走向正斷層F8、F9、F3

近年來，能源危機(jī)激發(fā)了全世界范圍內(nèi)對(duì)新能源材料及其器件的研究熱潮。太陽(yáng)能作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，得到了廣泛關(guān)注.目前在光伏市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位的是晶硅太陽(yáng)能電池，其具有資源豐富、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn).傳統(tǒng)的硅基p-n結(jié)太陽(yáng)能電池受限于復(fù)雜的制備工藝和環(huán)境污染、高能耗等問題，生產(chǎn)成本較高，限制了硅基p-n結(jié)太陽(yáng)能電池的發(fā)展.相比之下，硅基肖特基結(jié)太陽(yáng)能電池制備更為簡(jiǎn)單，具有一定的優(yōu)勢(shì).這種器件往往通過在硅表面制備很薄的金屬薄膜獲得，但這種金屬薄膜表面反射率較高，會(huì)導(dǎo)致較大的入射光損失和較差的器件性能.

F8走向正斷層：地表出露于礦區(qū)北西部，地表穿過整個(gè)礦區(qū)，走向延伸長(zhǎng)度＞2 460 m，垂直落差80 m。斷層走向北東33°，傾向東，傾角58°，上下盤均為童子巖組。

F9走向正斷層：地表出露于礦區(qū)中部，走向延伸長(zhǎng)度＞900 m，斷層走向北東29°，傾向南東，傾角42°～65°，垂直落差110 m，上下盤均為童子巖組，南段被F1斷層上盤地層覆蓋。

F3走向正斷層：地表出露于礦區(qū)東南部，為東部邊界斷層，走向近南北向，傾向東，傾角45°，礦區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度＞430 m，垂直落差130 m。上盤為童子巖組第三段、第二段，下盤為童子巖組第一段、第二段。

除上述主要斷層外，還有F13正斷層，地表出露于礦區(qū)北西部，深部有4 個(gè)鉆孔控制。近東西走向，向北傾伏，上盤為童子巖組第三段-第二段，下盤為童子巖組第三段-第一段。另外礦區(qū)內(nèi)小斷層也較發(fā)育，走向大部分以北北東或北東為主，次為北西向及近東西向。

3 礦區(qū)構(gòu)造成因淺析

（1）中二疊世早期的海西運(yùn)動(dòng)，造成南嶺緯向構(gòu)造帶與華夏系構(gòu)造體系復(fù)合，地層發(fā)生了坳陷，巨厚的準(zhǔn)地臺(tái)沉積形成，含煤盆地在中二疊世晚期發(fā)育形成。根據(jù)已有的研究資料，童子巖組的含煤巖系形成后，翠屏山組與童子巖組由于東吳運(yùn)動(dòng)造成了假整合，但是晚古生代相對(duì)較平靜，這是沉積物固結(jié)成巖的時(shí)期，此期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)的構(gòu)造影響不大［1］。

（2）三疊紀(jì)早、中期發(fā)生的印支運(yùn)動(dòng)，造成南嶺緯向構(gòu)造體系進(jìn)一步加強(qiáng)，并占據(jù)主導(dǎo)的地位。與此同時(shí)北北東向的新華夏系開始形成，古特提斯洋慢慢關(guān)閉，歐亞大陸南部地層開始伸展，整個(gè)福建含煤區(qū)二疊系及其它地層處在南東和北西向的拉伸環(huán)境中，使地層順著軟弱層發(fā)生了滑移，推覆斷層F1及其它的斷層初具成型。在晚三疊世印支運(yùn)動(dòng)末期，揚(yáng)子板塊與華南板塊發(fā)生了碰撞，造山運(yùn)動(dòng)在福建含煤區(qū)發(fā)生，形成了一系列的背、向斜，例如太華—長(zhǎng)塔背斜的形成。同時(shí)，由于隆起進(jìn)一步加強(qiáng)，側(cè)向擠壓力在不斷加大，致使靠近隆起核部的含煤巖系產(chǎn)生了一系列的破裂面，并在側(cè)向擠壓力和自身重力等多種因素的作用下，形成了次一級(jí)褶皺。印支運(yùn)動(dòng)使地殼應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐运綌D壓為主，由于翠屏山組中巨厚砂巖層呈剛性，阻擋了水平擠壓沖力，且童子巖組地層的泥質(zhì)巖呈高塑性，含煤地層受擠壓進(jìn)而產(chǎn)生一系列翻卷褶皺［1］。

（3）侏羅紀(jì)中、晚期發(fā)生的燕山運(yùn)動(dòng)，新華夏系構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以北東向?yàn)橹鲗?dǎo)，受到太平洋板塊俯沖擠壓的作用，本區(qū)在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的作用下，受到來自南東向的推力，煤系地層和翠屏山組在印支運(yùn)動(dòng)形成的褶皺得到進(jìn)一步強(qiáng)化，同時(shí)在先期形成的共軌破裂面進(jìn)一步發(fā)育，形成了一系列次一級(jí)褶曲和張性斷層，進(jìn)而形成上述多種斷層［2-3］。

（4）白堊紀(jì)開始后，受燕山運(yùn)動(dòng)的作用，菲律賓板塊的活動(dòng)表現(xiàn)尤為強(qiáng)烈。在以南北向?yàn)橹鞯膲杭粜缘戎鲏簯?yīng)力作用下，對(duì)本區(qū)先期形成的斷層和褶皺進(jìn)行了疊加和改造，在褶皺的轉(zhuǎn)折端形成一系列的次級(jí)褶皺，并且先期形成的褶皺受到斷層的切割和破壞，在隨著構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)呈周期性的變化，本區(qū)的構(gòu)造趨于定型［4-5］。

4 結(jié)論

通過上述的分析和研究，筆者得到以下2 點(diǎn)粗淺認(rèn)識(shí)：

（1）本區(qū)在經(jīng)歷了海西期、印支期和燕山期以來多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期作用，形成了復(fù)雜的構(gòu)造格局，其形成過程可劃分為4 個(gè)階段：①含煤盆地形成階段；②I 級(jí)褶皺和推覆斷層形成階段；③次級(jí)褶皺和一系列正斷層形成階段；④構(gòu)造體系的疊加、改造和定型階段。

（2）本區(qū)構(gòu)造主要特征表現(xiàn)為翻卷褶曲，這是由于本區(qū)煤系地層高塑性的泥質(zhì)巖為主，其在應(yīng)力作用下產(chǎn)生大幅度的塑性變形，且不發(fā)生斷裂，即為揉皺現(xiàn)象。流彎褶皺作用使高塑性的煤巖層產(chǎn)生了順層流動(dòng)，在側(cè)向和水平擠壓應(yīng)力等外力的綜合作用下，最終形成了翻卷褶曲。