比德向斜北西端勘查區(qū)構造特征及其影響*

袁 波，李 碧

(貴州省煤田地質局一四二隊，貴州 貴陽 550000)

0 引言

勘查區(qū)位于貴州省納雍縣西部、六盤水市水城縣東部，至納雍縣約34 km、至六盤水市約68 km，為一不規(guī)則多邊形。其北西邊界為F1斷層；南東邊界為F3斷層；北東邊界為聶家寨至王家、塘邊一線；南西邊界為太陽寨至地凸寨、史家沖一線；南東至北西向長約為13.11 km，北東至南西向寬約為9.35～10.32 km，面積123.59 km2。

勘查區(qū)含煤地層為龍?zhí)督M，厚度為326.61～378.55 m，可采煤層共8層，其中全區(qū)可采煤層6層，分別為3、4、5、6、16、31號煤層，大部可采煤層2層，分別為14、28號煤層，均為較穩(wěn)定型，共獲保有煤炭總資源量達12.7億t[1]。整裝勘查區(qū)交通方便，煤質好，發(fā)展方向為煤-電-化，煤炭產品具有很好的市場開發(fā)前景。根據(jù)地質勘查資料，采用探采對比方法分析勘查區(qū)內構造發(fā)育特征、展布規(guī)律，結合區(qū)域構造分析其形成機制，為勘查區(qū)后續(xù)構造預測和采掘規(guī)劃提供參考[2-3]。

1 地質背景

勘查區(qū)位于華南板塊揚子陸塊上揚子地塊—黔北隆起區(qū)—織金穹盆構造變形區(qū)。區(qū)域構造形跡為一系列北西—南東向的背、向斜?？辈閰^(qū)位于其中的比德向斜北西端，加嘎背斜北西端的南西翼。加嘎背斜緊陡，比德向斜寬緩，勘查區(qū)內構造形態(tài)受此影響明顯，即地層走向與上述褶曲一致，均為北西—南東向。在區(qū)域構造上，比德向斜北東翼同為加嘎背斜北西端的南西翼的一部分，受加嘎背斜的影響，地層傾角陡，一般40°～50°；比德向斜的南西翼，地層傾角緩，一般小于15°。走向上地層傾角變化不大，傾向上淺部到深部(從加嘎背斜至比德向斜方向)，地層傾角由陡變緩，如圖1所示。

圖1 勘查區(qū)構造特征示意Fig.1 Structural characteristics of the exploration area

該區(qū)域由老至新有震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、下第三系、第四系，缺失志留系、白堊系?？辈閰^(qū)內向斜兩翼南東至北西一線有峨眉山玄武巖組(P3β)巖漿巖出露。與上覆龍?zhí)督M(P3l)呈假整合接觸，未對區(qū)內煤層和煤質造成影響。

2 構造特征

2.1 褶皺

勘查內褶曲主要為比德向斜，開闊平緩，寬度為14.85～16.17 km，地層傾角平緩，為11°～29°，核部地層為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組；其次為加嘎背斜，狹窄緊閉，寬度為4.46～8.25 km，地層傾角較陡，為30°～51°，核部地層為二疊系中統(tǒng)茅口組；構造線方向為北西—南東向，呈現(xiàn)侏羅山隔檔式特征。

2.2 斷層

根據(jù)勘查結果，勘查區(qū)內共發(fā)育斷層19條，其中，F(xiàn)1、F2、F3、F4這4條邊界斷層控制了勘查區(qū)的整體構造格架。斷層發(fā)育情況表明，NE—NNE向張性正斷層為主，傾角為50°～78°，地表露頭明顯，斷層兩盤多形成陡坎和深溝，常見破碎帶和斷層角礫巖，見表1。

表1 勘查區(qū)斷層統(tǒng)計Table 1 Fault statistics in the exploration area

F2斜交正斷層，為區(qū)內主要的斷層，走向近NE，傾向NW，傾角近60°，落差約300 m，延伸長度>13 720 m，切割T1yn、T1f、P3c、P3l、P3β、P2m地層；上地表露頭較為明顯，由44個觀測點控制斷層，兩盤形成陡坎和深溝，見破碎帶和斷層角礫巖；派生NE—NNE向F2-1正斷層、NNE—NE向F2-2正斷層及NW向F2-3正斷層，呈現(xiàn)出地塹式構造；切割整個勘查區(qū)，并由此將勘查區(qū)劃分為東、西2個區(qū)域，對區(qū)內煤層影響較大。

其次，F(xiàn)1斜交逆斷層，為勘查區(qū)西部的邊界斷層，走向近NNE—NE，傾向NWW—NW，傾角近70°，落差>550 m，延伸長度>13 300 m，切割T1yn1、T1f、P3c、P3l、P3β、P2m、P1l、C3mp地層，上盤C3mp、P1l、P2m、P3β地層抬升與下盤Tlyn1、T1f、P3c、P3l、P3β地層接觸。地表露頭較為明顯，由24個觀測點控制，斷層南西段上盤C3mp地層接近直立，形成以石灰?guī)r為主的陡壁，見破碎帶和斷層角礫巖；派生NE—NNE向F1-1、F1-2、F1-3、F1-4逆斷層、NWW向F1-5、F1-6逆斷層，表現(xiàn)出老地層抬升壓覆于新地層之上，呈現(xiàn)出疊瓦狀、地壘式構造；但對區(qū)內煤層影響不大。

勘查區(qū)內斷層多期活動性的特征明顯，主要表現(xiàn)為同方向斷層的交叉切割現(xiàn)象，如NE向斷裂F2斷層限制了NNE—NE向斷裂F2-1、F2-2斷層的進一步發(fā)展，在平面上支斷層F2-1、F2-2終止于主斷層F2，說明NE向斷裂早于NNE向斷裂的發(fā)育，NNE向斷層為主斷層的派生斷層。如圖2所示。

圖2 斷層組合剖面示意Fig.2 Schematic diagram of fault assemblage section

3 構造成因分析

研究顯示，勘查區(qū)先后經歷了武陵運動、雪峰運動、廣西運動、印支運動、燕山運動、喜馬拉雅運動等多次構造運動[4-5]，其中，燕山運動是最重要和強烈的一次。比德向斜核部發(fā)生褶皺變形的最新地層是三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組，故表明勘查區(qū)構造變形主要受燕山運動及以后構造活動的影響。燕山期早期，勘查區(qū)受到NE—NNE 的擠壓，形成北西—南東向向斜、背斜褶皺；在后期北西向應力作用下，形成了NW 方向和NE—NEE 方向共軛逆沖斷裂組。燕山運動之后，勘查區(qū)構造運動主要表現(xiàn)為區(qū)域性抬升和斷塊活動，形成F2、F2-1、F2-2正斷層帶地塹式-F1、F1-2逆斷層帶地壘式組合樣式。

4 構造特征對開采各方面的影響

4.1 工程地質

勘查區(qū)內出露堅硬巖組，在地表形成陡坡或陡崖，具有陡直的半臨空面。自然情況下，易失穩(wěn)形成崩塌。若其下有人為采煤活動，將加劇或誘發(fā)崩塌；出露軟質巖組在地表常形成斜坡，出露于淺表的部分易風化，力學強度較低，在本身自重或地表水的入滲情況下，易失穩(wěn)形成巖、土體滑坡；松散巖組，結構松散，力學強度低，在本身自重或地表水的作用下，易失穩(wěn)形成土體滑坡[6]。

4.2 水文地質

區(qū)內F1、F2、F3、F4斷層及其衍生次級斷層由于大多落差較大，切割了P2m、P3β、P3l、T1f等地層，對礦井充水影響主要表現(xiàn)為：一是由于斷層的錯動可能使茅口組含水層及長興組、飛仙關組二段含水層與煤層直接接觸或距離變近，從而導致灰?guī)r巖溶水可以直接進入礦井；二是斷層使煤層與近地表小窯、老窯積水和地表溪溝水溝通，這些地表水、地下水可能通過斷層破碎帶進入礦井。

4.3 環(huán)境地質

區(qū)內多為低中山地形，地形切割頻繁，但切割深度多為淺切，地形相對較平緩，有利于地表水及地下水排泄有害物質，從而減弱了有害物質的富集；不利之處是為水土流失提供了有利條件，為未來因采礦活動而形成的山體開裂及崩塌提供了物質基礎和地質空間。

4.4 瓦斯地質

勘查區(qū)斷層構造主要為張性正斷層，很容易產生節(jié)理、破碎等現(xiàn)象，大量瓦斯將會從構造通道中溢出，對瓦斯保存是不利的；同時，在煤層的圈閉條件未被破壞的前提下，或由于地下水的活動，對于瓦斯的富集是有利的，可能形成瓦斯富集區(qū)。因此，在煤炭開采過程中應加強瓦斯爆炸、突出等災害的防治工作[7-10]。

5 結論

(1)勘查區(qū)比德向斜、加嘎背斜呈現(xiàn)侏羅山隔檔式特征，斷層發(fā)育，NE—NNE向張性正斷層為主，傾角大，落差大，多期活動性的特征明顯，并形成一系列地壘-地塹式構造組合樣式。

(2)上述構造特征對勘查區(qū)后期開發(fā)利用在工程、水文、環(huán)境及瓦斯地質等方面產生了較為重大的影響。

(3)根據(jù)含煤地層沿走向、傾向的產狀變化、斷層發(fā)育情況，勘查區(qū)總體構造復雜程度為中等，在此背景下，以F2斷層為界將勘查區(qū)分為東西區(qū)，在東區(qū)以比德向斜軸線為界劃分南北區(qū)，3個構造區(qū)內地層總體均為單斜，傾角一般小于15°，無大型構造發(fā)育，可作為下一步詳查區(qū)。