福建龍巖白沙南井田緩斷裂構(gòu)造及其控煤作用分析

楊生吉

（福建省197地質(zhì)大隊(duì)地質(zhì)勘查院，福建 泉州 362011）

白沙南井田位于龍巖市東北部的白沙鄉(xiāng)，屬于龍永煤田蘇邦煤礦區(qū)，井田面積約10km2。本區(qū)總體為一單斜構(gòu)造［1］，地層走向 NE35°～50°，傾向SE，傾角20°～50°，該區(qū)現(xiàn)已由勘探轉(zhuǎn)為見井階段。在礦區(qū)開采過程中，發(fā)現(xiàn)童子巖組煤系底部普遍發(fā)育緩斷層，且這些緩斷層對(duì)煤系地層的影響較大。

幾年，不同學(xué)者在白沙南井田緩斷裂構(gòu)造特征的研究上取得了很多認(rèn)識(shí)和進(jìn)展。謝長光、王仁山［2］總結(jié)了龍永煤田緩傾角斷裂的特征，詳細(xì)闡述了兩類主要緩斷層：推覆斷層、滑脫斷層。陳泉霖［3］通過分析F106斷層的特征及其成因機(jī)制，認(rèn)為該斷層不能單純用逆沖推覆構(gòu)造來解釋，F(xiàn)106斷層的形成經(jīng)歷了印支期的滑覆以及燕山早期、晚期的擠壓推覆等多次構(gòu)造。鄭振文［4］認(rèn)為，由于不同緩斷層的控煤特點(diǎn)不同，鉆探工程的施工順序應(yīng)做不同的安排。提出對(duì)于脫頂及脫底斷層，可在褶曲核部或工作區(qū)中心布孔；對(duì)于切翼斷層宜在中深部先期布孔。陳泉霖［5］運(yùn)用滑脫構(gòu)造理論，證實(shí)F127斷層為滑脫斷層，而非之前解釋的高角度斷層。為了更好地開發(fā)該井田，本文系統(tǒng)描述礦區(qū)發(fā)育的5條緩斷裂的構(gòu)造特征，分析其成因及其對(duì)煤系的控制作用。

1 緩斷裂構(gòu)造特征

白沙南井田共發(fā)育5條緩斷裂：F0、F128、F127、F106、F100（如圖1），以走向 NE—NNE的緩斷裂為主，呈“六層五斷式”結(jié)構(gòu)，滑覆、推覆構(gòu)造均有，其特征如下。

圖1 白沙南井田6線剖面構(gòu)造形態(tài)略圖

1.1 F0 緩斷層

區(qū)域性滑脫斷層，形態(tài)呈鏟狀，局部隆起被風(fēng)化剝蝕成“構(gòu)造窗”，構(gòu)造巖鏡下鑒定大都表現(xiàn)為拉伸狀態(tài)。發(fā)育于棲霞組灰?guī)rP1q與文筆山組P1w或童子巖組P1t地層之間，使文筆山組地層大量缺失，局部斷失了童子巖組一段下部地層。斷層破碎帶小，寬度1～2m，且構(gòu)造角礫被方解石膠結(jié)充填，使斷層破碎帶完全閉合，與下盤棲霞組P1q灰?guī)r難以區(qū)分，斷層面在走向和傾向上呈波狀起伏。

1.2 F128緩斷層

發(fā)育于井田南部向北延伸至白沙東井田，延伸長度大于3 500m，形態(tài)與F0緩斷層基本一致，局部地段與F0緩斷層復(fù)合。發(fā)育于文筆山組P1w與童子巖組P1t之間，在滑動(dòng)過程中造成童子巖組一段下部地層大量缺失，使原生39號(hào)可采煤層斷失而失去工業(yè)價(jià)值，并破壞了38號(hào)煤層的連續(xù)性。

1.3 F127緩斷層

發(fā)育于蘇邦北井田經(jīng)本區(qū)向北延伸至白沙東井田，延伸長度大于3 500m，破碎帶不明顯，有的鉆孔要經(jīng)過認(rèn)真的對(duì)比層位才能確定，發(fā)育于童子巖組一段與三段之間。形態(tài)呈波狀起伏，總趨勢(shì)面為低角度。具滑切性質(zhì)，斷距各點(diǎn)表現(xiàn)不一，有的部位斷失了二段頂部及三段底部地層。局部破壞了三段底部27號(hào)、28號(hào)煤層的連續(xù)性，局部斷失一段上部地層，使一段底部主采煤層抬升變淺，利于勘探。

1.4 F106緩斷層

由蘇邦礦區(qū)經(jīng)本區(qū)向北延伸至白沙東井田，為一低角度的平緩?fù)聘矓鄬?，延伸距離大于4 000m，推覆距離大于4 000m。造成童子巖組地層重復(fù)，斷層破碎帶寬1～5m，構(gòu)造巖鏡下鑒定既有拉伸又有擠壓特征。上盤雖有一段、三段主采煤層零星保存，但由于上盤含煤地層經(jīng)過多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的破壞，未能圈定出工業(yè)儲(chǔ)量而失去勘探價(jià)值，下盤煤系保存較完整，但5號(hào)煤以上地層被斷失。

鉆孔控制表明［6］，F(xiàn)106斷層帶厚度不一，差異懸殊，存在透鏡狀及藕節(jié)狀。斷層帶再生固結(jié)程度高，隔水效果良好，在鉆探施工過程中很少發(fā)生涌水或漏水現(xiàn)象。

1.5 F100緩斷層

由蘇邦北井田經(jīng)本區(qū)向北延伸至白沙東井田，延伸距離大于4 000m，性質(zhì)與F106斷層相似。在蘇邦北井田可見構(gòu)造巖被托泄現(xiàn)象［7］，通過牽引褶曲能看出兩盤相對(duì)位移的方向（如圖2）。發(fā)育于童子巖組P1t與翠屏山組P2cp地層之間。斷失了翠屏山組下部地層，淺部7線以北推覆于沙縣組地層下部后而出露地表。深部地段與F106斷層復(fù)合（如圖3）。

圖2 蘇邦—白沙區(qū)構(gòu)造由各圖

圖3 F100斷層帶特征

表1 白沙南井田主要緩斷層統(tǒng)計(jì)表

2 緩斷裂構(gòu)造形成機(jī)制分析

從區(qū)域上來看，蘇邦煤礦區(qū)的西側(cè)是泥盆紀(jì)以前的老地層，而東側(cè)卻是三疊紀(jì)以后的新地層，由此可以看出二疊紀(jì)以后的海域發(fā)生了東遷［7］。從而表明，本來的二疊紀(jì)海域在燕山期發(fā)生褶皺隆起，花崗巖的侵入則是促成褶皺隆起的主要內(nèi)因之一。它從地殼一下沖上來，造成海底擴(kuò)張之勢(shì)，形成側(cè)向擠壓，迫使原來沉積槽地回返過程中發(fā)生褶皺和斷裂。

從緩斷層本身的構(gòu)造特征來看，由其斷層帶、斷層巖所確定的F0、F128、F127、F100、F106斷層存在拉伸或擠壓特征。

由此，我們可以認(rèn)為，緩斷層是在印支早期，在新華夏應(yīng)力場(chǎng)的作用下，由于地殼的拉伸，使童子巖組與文筆山組、翠屏山組之間的軟弱層開始滑移，童子巖組在滑移過程中，其三段順著二段（軟弱層）也發(fā)生滑移，即 F0、F128、F100、F127形成之始；印支末期形成的一系列次級(jí)隆起和拗陷，加速了上述各斷層的形成。同時(shí)，由于隆起的進(jìn)一步加強(qiáng)，側(cè)向擠壓力的不斷加大，使得靠近隆起核部的童子巖組地層產(chǎn)生一與F100斷層滑動(dòng)面連接的破裂面，并在側(cè)向擠壓加上自身重力作用下，沿F100斷層滑動(dòng)面向南東滑動(dòng)，形成F106斷層（圖4）。

圖4 白沙南井田構(gòu)造演化示意圖

3 緩斷層控煤作用分析

經(jīng)過分析，本區(qū)緩斷層主要有以下3種類型：

（1）脫底斷層（F0、F128緩斷層）：發(fā)育于棲霞組（P1q）與文筆山組（P1w）或童子巖組（P1t）之間；

（2）層間斷層（F127緩斷層）：發(fā)育于童子巖組一段（P1t1）與三段（P1t3）之間；

（3）脫頂斷層（F106、F100緩斷層）：發(fā)育于童子巖組（P1t）與翠屏山組（P2cp）之間。

不同類型的緩斷層對(duì)煤系的控制作用不同，分述如下。

3.1 F0、F128緩斷層的控煤作用

脫底斷層對(duì)煤系底部表現(xiàn)為挖空作用，特別是對(duì)于可采煤層大都集中在童子巖組一段（P1t1）的地層，破壞作用更加突出。

由于F0緩斷層主要發(fā)育于棲霞組灰?guī)r（P1q）與文筆山組（P1w）之間，與童子巖組接觸較少，所以導(dǎo)致文筆山組地層大量缺失，局部斷失了童子巖組一段（P1t1）下部地層，對(duì)控煤作用影響不大。

F128緩斷層主要發(fā)育于文筆山組（P1w）與童子巖組（P1t）之間，缺失童子巖組一段下部大部分地層，使39號(hào)可采煤層大部分?jǐn)嗍?，失去工業(yè)開采價(jià)值，并破壞了38號(hào)煤層的連續(xù)性，嚴(yán)重降低了可采煤層的勘探價(jià)值。

3.2 F127緩斷層的控煤作用

層間斷層表現(xiàn)為對(duì)煤系地層中部的切移作用，一般斷失童子巖組二段（P1t2）地層。

本區(qū)由于童子巖組三段（P1t3）下部含有數(shù)層可采煤層，而童子巖組一段（P1t1）上部都沒有可采煤層。斷層對(duì)第三段煤系地層主要起破壞作用，破壞了三段底部27號(hào)、28號(hào)煤層的連續(xù)性。而第一段由于上部地層的斷失，客觀上造成了一段下部主采煤層抬升變淺，利于勘探。但總體來說，F(xiàn)127緩斷層對(duì)煤系的層的破壞作用大于保護(hù)作用。

3.3 F106、F100緩斷層的控煤作用

脫頂斷層與脫底斷層控煤作用相反，對(duì)煤系地層頂部表現(xiàn)出挖空作用，一般斷失翠屏山組底部及童子巖組上部部分煤系地層，使得蓋層變薄，煤系實(shí)際埋藏變淺，有利于井田的勘探。

礦區(qū)資料表明：F106緩斷層上盤煤系地層零星保存，不具有工業(yè)開采價(jià)值；下盤煤系保存完整，但5號(hào)煤以上地層被斷失。F100緩斷層斷失了翠屏山組下部地層，淺部7線以北推覆于沙縣組紅層下部后而出露地表，深部與F106斷層復(fù)合，對(duì)煤系控制影響大不。

在白沙南井田，上述3種緩斷層相互并存，在它們的共同作用下形成了白沙南井田“六層五斷式”結(jié)構(gòu)，從而造成了礦區(qū)構(gòu)造的復(fù)雜化。

4 結(jié)語

通過對(duì)白沙南井田緩斷裂構(gòu)造特征及其控煤作用的分析，得出以下結(jié)論：

（1）白沙南井田主要勘探對(duì)象為F106斷層下盤童子巖組三段地層，一段39號(hào)煤層（區(qū)域?yàn)橹鞑擅簩樱┐蟛糠直粩嗍В?8號(hào)煤層也受到較大破壞。

（2）白沙南井田滑脫構(gòu)造演化過程：印支早期形成重力滑覆斷層，在滑移過程中，由于板塊碰撞，形成次級(jí)隆起和拗陷；受南東方向的推力，使得滑動(dòng)斷層向北西方向推覆；最后由于外圍應(yīng)力的釋放，形成正斷層。

（3）白沙南井田的構(gòu)造具有“六層五斷式”結(jié)構(gòu)。即5條緩斷層F0、F128、F127、F106、F100將本區(qū)的地層切割成6個(gè)構(gòu)造層。

（4）F106、F127、F1283條緩斷層對(duì)煤系的控制作用明顯。

［1］陳泉霖，劉炳江，李金鎖，等.福建龍巖白沙南井田詳查最終地質(zhì)報(bào)告［R］.泉州：福建省197煤田地質(zhì)勘探隊(duì)，1991：52－62.

［2］謝長光，王仁山.淺析緩傾角斷裂的控煤規(guī)律與找煤前景［J］.西部探礦工程，2003（10）：66－67.

［3］陳泉霖.試論蘇邦煤礦區(qū)逆沖斷層之成因機(jī)制及其控煤作用［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2004，32（1）：6－8.

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［5］陳泉霖.白沙南井田層間滑脫斷層的發(fā)現(xiàn)及找煤意義［J］.能源與環(huán)境，2009（3）：45－46.

［6］連斌.龍永煤田蘇邦礦區(qū)緩斷裂構(gòu)造及其控煤分析［J］.龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，25（6）：62－64.

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