毛易礦區(qū)外圍滑脫構(gòu)造特征及找煤淺析

周榮洲，陳健明

（湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，湖南株洲412003）

毛易礦區(qū)外圍滑脫構(gòu)造特征及找煤淺析

周榮洲*，陳健明

（湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，湖南株洲412003）

湘中毛易礦區(qū)外圍發(fā)育了推覆構(gòu)造金盤侖斷層（F1），通過對金盤侖斷層（F1）上覆系統(tǒng)、滑脫帶、下伏系統(tǒng)的分析研究，認(rèn)為F1淺部變形強(qiáng)烈深部變形較弱，為煤系的賦存提供了有利條件，下盤主要含煤地層為石炭系下統(tǒng)測水組，呈向斜構(gòu)造產(chǎn)出，為構(gòu)造下的賦煤遠(yuǎn)景區(qū)，具有很好的找煤前景。

金盤侖斷層；推覆構(gòu)造；向斜；找煤

湘中地區(qū)經(jīng)過多年的勘探開發(fā)，煤炭資源暴露區(qū)和淺部的開發(fā)程度越來越高，尋找新的煤炭資源的工作重點(diǎn)將由暴露區(qū)向隱伏區(qū)轉(zhuǎn)移。隱伏區(qū)找煤主要指“三下”（老地層下、構(gòu)造下和紅層下）找煤，而“老地層下和構(gòu)造下”找煤主要是指利用推滑覆構(gòu)造理論尋找新的煤炭資源。推覆、滑覆構(gòu)造是控制煤系現(xiàn)今賦存狀況的主要因素之一，因此研究滑脫覆構(gòu)造的特征對指導(dǎo)構(gòu)造下找煤具有重要意義。

1　構(gòu)造背景

湘中毛易礦區(qū)外圍（研究區(qū)）位于湖南長邵斷坳北段漣源坳陷中部隔擋式褶皺帶，北至晏家鋪向斜南段外延，南至毛易礦區(qū)，東緣橋頭河向斜向斜金竹山礦區(qū)，西臨冷水江向斜。自晚古生代以來研究區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，煤系后期改造顯著、煤田構(gòu)造復(fù)雜。

研究區(qū)主要控煤構(gòu)造樣式為隔擋式褶皺和層間滑動斷層（徐志斌，1996）。區(qū)內(nèi)褶曲構(gòu)造以毛易—晏家鋪向斜為主體，以逆沖推覆構(gòu)造為基本構(gòu)造格架（圖1）。研究區(qū)內(nèi)推覆構(gòu)造金盤侖（F1）下盤主要含煤地層為石炭系下統(tǒng)測水組，呈向斜構(gòu)造產(chǎn)出。

2　滑脫構(gòu)造特征

研究區(qū)推覆構(gòu)造金盤侖斷層（F1）滑脫面位于下石炭統(tǒng)石磴子組泥質(zhì)灰?guī)r與測水組下段之間。上覆系統(tǒng)由中上石炭統(tǒng)壺天群、下石炭統(tǒng)梓門橋組、測水組、石磴子組組成的毛易向斜，地層較完整。下伏系統(tǒng)由下石炭統(tǒng)測水組（主要是測水組下段）、石磴子組組成的毛易—晏家鋪含煤向斜（圖2）。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)簡圖

2.1上覆系統(tǒng)

毛易向斜南北長約6.9km，東西寬1.6km，軸向北北東，西區(qū)翼傾角較陡，為20°～50°，東南翼地層傾角較緩，一般為15°～30°，兩翼稍不對稱。淺部產(chǎn)狀略陡，往深部變緩，形似碟狀（圖2），核部為壺天群，兩翼分別為梓門橋組、測水組和石磴子組。

圖2　9線剖面圖

2.2滑脫帶

金盤侖斷層（F1）滑脫面在淺部一般傾角較陡，破碎帶一般寬約3.0m。大建煤礦紅新井+115石門在底板石磴子組泥質(zhì)灰?guī)r中揭露了金盤侖斷層（F1）。斷層上盤泥質(zhì)灰?guī)r因構(gòu)造牽引傾向南東（原本傾向北西），斷面處節(jié)理裂隙發(fā)育，充填方解石脈，見擦痕、階步。破碎帶寬約2.0m，主要由構(gòu)造泥巖、灰?guī)r包體等組成。構(gòu)造泥巖巖性為鈣質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖，深灰色，原生層理被密集劈理所破壞，呈揉皺狀。構(gòu)造泥巖中夾灰?guī)r透鏡體，表面光滑。破碎帶直接與5煤層接觸，5煤層厚2.2m，為粒狀結(jié)構(gòu)粉煤，是典型的構(gòu)造煤（圖3）。

圖3　大建煤礦紅新井+115石門素描圖

2.3下伏系統(tǒng)

下伏系統(tǒng)為隱藏在金盤侖斷層（F1）下的毛易—晏家鋪含煤向斜，具有較明顯的東西分帶、南北分段的特征。

東西分帶：毛易—晏家鋪向斜主體部分為中帶，向斜兩翼（滑脫斷裂帶）分別為西帶與東帶。

南北分段：晏家鋪向斜的揚(yáng)起端為北段，毛易短軸向斜為南段，毛易—晏家鋪向斜“鞍部”為中段。

2.3.1東西分帶特征

中帶為毛易—晏家鋪向斜主體部分，向斜兩翼分別為西帶與東帶。

西帶和東帶為近順層滑脫帶，表現(xiàn)為逆沖推覆、導(dǎo)致地層（煤層）重復(fù)。西帶一般巖層傾角較陡局部地區(qū)地層甚至出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，東帶巖層較緩，較連續(xù)。構(gòu)造變形強(qiáng)度從向斜兩翼至向斜軸部由強(qiáng)變?nèi)酰饕碜冃螐?qiáng)于東翼。

2.3.2南北分段特征

北段：

北段東帶主要斷裂為金盤侖斷層（F1），F(xiàn)1在渣渡礦區(qū)南段表現(xiàn)為地層重復(fù)，在該斷層之上重復(fù)了石炭系下統(tǒng)測水組及石磴子組，且渣渡礦區(qū)南段出露的測水組為F1上盤，為不均衡逆沖斷層導(dǎo)致的地層重復(fù)。北段西帶煤系整體呈條帶狀分布，但在局部尖滅，這可能與構(gòu)造擠壓抬升剝蝕有關(guān)。

中段：

中段為晏家鋪—毛易向斜之間的“鞍部”。受后期構(gòu)造作用的影響，中段抬升遭受剝蝕，寬度變窄。中段中帶僅出露基巖石磴子組灰?guī)r，中段東、西兩帶測水組剝蝕嚴(yán)重，僅在斷裂帶以透鏡狀零星出露。

中段東帶發(fā)育一逆沖推覆斷層，將C1s推到了C1c之上。斷層在剖面上表現(xiàn)為一定寬度的破裂帶，在斷裂帶內(nèi)可見雜搓碎的巖塊、巖屑、透鏡體等。斷層帶的構(gòu)造透鏡體，其長軸產(chǎn)狀與斷層面大致平行，斷層趨勢產(chǎn)狀260°∠59°（圖4）。

圖4　斷裂帶照片

本段可見小褶皺小斷層等小構(gòu)造，西帶斷層帶可見測水組砂巖受到南東—北西方向強(qiáng)烈擠壓而形成眾多小褶皺，南東向斷層逆沖于砂巖之上，斷層帶可見“S”形揉皺（圖5）。

圖5　D130-D132素描圖

南段：

南段西帶構(gòu)造復(fù)雜，煤系受斷層切割，出露不連續(xù)；中帶構(gòu)造簡單，出露煤系為推覆構(gòu)造上盤地層，寬度較為穩(wěn)定；東帶斷層的展布形態(tài)基本與煤系地層一致，逆沖推覆斷層基本上順層，煤系為逆沖推覆斷層下盤地層，出露寬度穩(wěn)定。

南段可見次級褶皺，具有向斜寬緩，背斜窄短的特征，與漣源凹陷中部隔擋式構(gòu)造帶的特點(diǎn)相吻合。斷裂帶中出現(xiàn)構(gòu)造角礫巖，由于逆沖推覆斷層，東部局部巖層構(gòu)造變形較為強(qiáng)烈。

研究區(qū)南段東翼大建煤礦區(qū)坑探結(jié)果表明在F1斷層下盤所保留的煤系一般厚40～70m，而5煤層底至石磴子組頂界的距離大多在30m以內(nèi)，因此F1斷層下盤保留5煤層的可能性很大（圖6）。

圖6　大建煤礦預(yù)測區(qū)構(gòu)造模式（楊雄庭，1999）

3　煤田構(gòu)造成因研究

3.1構(gòu)造應(yīng)力場分析

根據(jù)配套分析的結(jié)果（表1），可以確定3套共軛剪節(jié)理。顯微構(gòu)造、巖組分析、節(jié)理統(tǒng)計和小褶皺應(yīng)力分析等成果，均一致反映研究區(qū)自晚古生代以來先后經(jīng)歷了3期構(gòu)造應(yīng)力場。

表1　共軛剪節(jié)理產(chǎn)狀配套統(tǒng)計表

第一期為印支期，構(gòu)造變形以南東—北西向的擠壓變形為主，主要是由于南海—印支古板塊與華南古板塊的碰撞、拼合以及其內(nèi)部一些地體的碰撞聯(lián)合作用。這一期的擠壓作用塑造了本區(qū)構(gòu)造的基本格局。

第二期為燕山期早中期，構(gòu)造應(yīng)力場最大主壓應(yīng)力軸為北東—南西向，最大拉張應(yīng)力方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向。該伸展作用導(dǎo)致沉積蓋層沿加里東構(gòu)造層頂部滑體層向南東方向發(fā)生大規(guī)模重力滑動，形成區(qū)域性蓋層重力滑動構(gòu)造，改造了印支期的部分構(gòu)造面貌。同時，一些向斜的兩翼亦發(fā)生滑體向向斜核部的重力滑動，一些局部重力滑動構(gòu)造開始形成。在北東—南西向的側(cè)向擠壓作用下，向斜中部隆起遭受剝蝕，導(dǎo)致晏家—毛易向斜的中部石磴子組直接出露地表。與此同時，晏家鋪向斜南段揚(yáng)起，向北東傾伏。

第三期為燕山晚期，應(yīng)力場表現(xiàn)為北西西—南東東向擠壓，致使先期形成的褶皺和斷層再次發(fā)生活動，構(gòu)造面貌更加復(fù)雜化。至此，研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造格局基本形成。

3.2有限元模擬分析

通過有限元模擬分析得出，向斜的擠壓變形主要集中在兩翼，并且變形發(fā)育在軟弱帶（即煤系），向斜深部變形減弱。毛易向斜在受到擠壓作用時，兩翼的含煤地層將成為變形集中區(qū)，導(dǎo)致構(gòu)造較為復(fù)雜；而向斜深部變形較弱，煤系地層能較好的保存。若是兩側(cè)受力不均，則應(yīng)力主要集中在較大力源一側(cè)。研究區(qū)西側(cè)的構(gòu)造復(fù)雜程度強(qiáng)于東側(cè)，說明受到是兩側(cè)不均勻的擠壓作用，并且應(yīng)力較大一側(cè)為西側(cè)（圖7）。

4　結(jié)論及找煤前景

圖7　應(yīng)變第二不變量和主偏應(yīng)力模擬結(jié)果（黑色箭頭和長度表示主應(yīng)變軸的大小和方向）

研究區(qū)自晚古生代以來先后經(jīng)歷了至少3期構(gòu)造應(yīng)力場，現(xiàn)今的構(gòu)造面貌是多期構(gòu)造疊加的結(jié)果。

研究區(qū)測水組發(fā)育的煤層及泥巖為區(qū)內(nèi)重要的軟弱層，為滑脫面的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

研究區(qū)全區(qū)發(fā)育推覆構(gòu)造——金盤侖斷層（F1），從地表露頭、剖面、井下巷道（石門）均揭露了金盤侖斷層（F1）滑脫帶（斷層面）、上覆系統(tǒng)和下伏系統(tǒng)。

金盤侖斷層（F1）導(dǎo)致了測水組含煤地層重復(fù)，在毛易向斜（已進(jìn)行精查的毛易礦區(qū)）之下，隱伏了一個毛易—晏家鋪含煤向斜，具有很好的找煤前景。

［1］湖南省冷水江市毛易礦區(qū)外圍滑脫構(gòu)造的研究與找煤預(yù)測［R］.湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，2014.

［2］錢光謨，曹代勇.煤田構(gòu)造研究方法［M］.煤炭工業(yè)出版社，1994.

［3］徐志斌，云武，楊雄庭，等.湖南漣源凹陷蓋層滑脫構(gòu)造與控煤作用研究［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996.

［4］湖南漣邵煤田北段測水煤系滑脫構(gòu)造的研究與找煤預(yù)測［R］.湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì)，1989.

［5］王義方.湘中漣源凹陷內(nèi)的滑脫構(gòu)造［J］.湖南地質(zhì),1989（2）：10-17.

P618.11

A

1004-5716（2016）01-0129-04

2015-01-05

2015-01-05

周榮洲（1979-），男（漢族），湖南湘潭人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查工作。