小議地層傾角大于或小于斷層傾角時的斷層特征

劉紅林 馮春芬 馬櫻燕 王顯飛 石玉海

摘 要：斷層主要指地殼受力發生斷裂，沿破裂面兩側巖塊發生顯著相對位移的構造。斷層具有超強的破壞性，它破壞了礦床的連續性和完整性，對礦山開采影響較大。本文通過田壩煤礦勘探實例展開論述，煤巖層傾角大小與斷層傾角的關系特征，它直接導致地質勘查鉆孔中控制的斷層的表現特征不一樣。因此，了解斷層的性質對礦山開采或規劃具有非常重要的意義。

關鍵詞：正斷層；逆斷層；性質；重復；缺失；科學；創新；保護環境

中圖分類號：X936 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0180-02

1 斷層的定義及要素

斷層是巖層或巖礦體順破裂面發生明顯的位移的構造，斷層在地殼中廣泛發育，是地殼的最重要構造之一。在地貌上，大的斷層常常形成裂谷和陡崖。斷層的規模大小不等，大者沿走向延長可達數百至上千米，向下可切穿地殼，通常由許多伴生斷層組成的，稱為斷裂帶；小者不足一米，可見于巖石標本或礦層中。斷層都破壞了巖礦層的連續性和完整性。在斷層帶上往往出現巖石破碎（如斷層泥、斷層角礫），易被風化侵蝕，有時斷層鄰近的巖礦層會出現褶皺或彎曲現象。沿斷層線常常發育為溝谷，有時出現泉或湖泊。斷層的幾何要素由斷層面、斷層線、斷盤、斷距構成。斷層面是巖塊沿之發生相對位移的破裂面。斷層線是斷層面與地面的交線，表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層的形狀和地面的起伏情況。斷盤指斷層面兩側的巖塊，位于斷層面之上的稱為上盤，斷層面之下的稱為下盤，如斷層面直立，則按巖塊相對于斷層走向的方位來描述。斷層兩側錯開距離統稱為位移；斷層兩側相當層錯開的距離，即錯動前的某一巖層，錯斷后分成兩對應層之間的距離，統稱斷距。通常按斷層的位移性質分為：上盤相對下降的斷層稱為正斷層；上盤相對上升的斷層稱為逆斷層。

2 斷層的性質及特征

2.1 正斷層的定義及性質、特征

正斷層（normal fault）：是地質構造中斷層的一種。是根據斷層的兩盤相對位移劃分的。斷層形成后，上盤相對下降，下盤相對上升的斷層稱為正斷層。它主要是受到拉張力和重力作用形成的。正斷層產狀較陡，通常在45°以上，而以60°左右者較為常見。正斷層在地形上表現顯著，多形成河谷、沖溝和湖泊等。地質勘探鉆孔深部控制的正斷層常表現為巖礦層（煤層、標志層、巖層等）缺失，巖礦層厚度變薄或缺失等現象；地表常表現為地層或巖礦層重復。正斷層的表示方法見圖1。

2.2 逆斷層的定義及性質、特征

逆斷層（reverse fault）：地質構造中斷層的一種，為上盤上升，下盤相對下降的斷層，主要由水平擠壓與重力作用而形成。一般認為逆斷層是受到近與水平的擠壓應力作用而成，因之多與皺褶相伴生。根據斷層傾角的大小，可分為：高角度逆斷層和低角度逆斷層。

高角度逆斷層面傾斜陡峻，傾角大于45°，常常在正斷層發育區產成。傾角小于45°（一般多在30°左右或更?。┑哪鏀鄬臃Q為低角度斷層。位移距離很大的低角度逆斷層稱為逆沖斷層。聚合性板塊邊界多逆斷層與褶皺構造。地質勘探鉆孔深部控制的逆斷層常表現為巖礦層（煤層、標志層、巖層等）重復，巖礦層厚度變厚或重復等現象；地表常表現為地層或巖礦層缺失。逆斷層的表示方法見圖1。

3 巖礦層傾角大于或小于斷層傾角時斷層的特征

據收集資料羊場礦區田壩煤礦構造主要以馬尾狀斷裂為主，礦區為一向斜構造，向斜東翼靠近礦區南端五井田范圍內巖煤層傾角一般大于斷層傾角。地層走向2°-23°，傾向265-293°，傾角60°-85°，屬急傾斜巖煤層，局部（主要指地表或淺部）地段倒轉。向斜西翼及東翼地層傾角一般小于45°。本次根據礦區實際情況，篩選出3條具有代表性的斷裂進行論證。篩選的斷層見表1。

從以上實例數據中得出結論，對正斷層、逆斷層的特征綜述如下：

3.1 正斷層的特征

正斷層為上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。當巖礦層傾角大于斷層傾角時，且斷層傾向與地層傾向同向時，正斷層表現為重復，即巖礦層間距和地層變厚、重復（見圖2）；斷層傾向與地層傾向相反時，正斷層表現為缺失。當巖礦層傾角小于斷層傾角時，且斷層傾向與地層傾向相反時，正斷層表現為缺失，即巖礦層間距和地層變薄、缺失，屬正常表現；斷層傾向與地層傾向相同時，正斷層表現為缺失。

3.2 逆斷層的特征

逆斷層為上盤上升，下盤相對下降的斷層。當巖礦層傾角大于斷層傾角時，且斷層傾向與地層傾向同向時，逆斷層表現為缺失，即巖礦層間距和地層變薄、缺失，與一般勘查正常情況下反映剛好相反（見圖3）；斷層傾向與地層傾向相反時，逆斷層表現為重復。當巖礦層傾角小于斷層傾角時，且斷層傾向與地層傾向相反時，逆斷層表現為重復，即巖礦層間距和地層變厚、重復，屬正常表現；斷層傾向與地層傾向相同時，逆斷層表現為重復。

4 巖礦層傾角大于斷層傾角時的斷層特征

通過上述論證得出，在地質勘查鉆孔中當巖礦層傾角大于斷層傾角時，且斷層傾向與地層傾向同向時，逆斷層表現為缺失，即巖礦層間距和地層變薄、缺失，與一般勘查正常情況下反映剛好相反；斷層傾向與地層傾向同向時，正斷層表現為重復，即巖礦層間距和地層變厚、重復，與一般勘查正常情況下反映剛好相反。除此之外，其它情況下一般為正斷層表現為缺失、層間距和地層變薄，逆斷層表現為巖礦層間距和地層變厚、重復。

5 研究斷層的性質、特征具有重要的意義

（1）礦山開采設計方面：斷層主要指巖層或巖礦體順破裂面發生明顯的位移的構造。它破壞了巖礦層的連續性、完整性，甚至使巖礦層破碎或變薄、變厚及傾角變陡等現象。這給礦山開采帶來諸多不便，甚至投資資金多出幾倍，造成盲目投資；或者產量達不到預期目標，經濟效益低等。綜合礦山實際情況，結合地勘及地質構造的區域特性，必須先探后采，避免盲目投資。查明斷層的性質對礦山開采或規劃具有不可替代的重要的意義。（2）地震方面：近年來地震在我國及全球頻發，其主要為地殼運動產生的斷層，研究斷層對于了解地震機制，預測地殼的未來活動顯得尤為重要。（3）保護環境方面：了解斷層的性質可以針對性的有效的、科學的保護自然資源和環境，如地熱、泉水等。（4）恢復治理環境方面：了解斷層的性質閉坑后可以有效的恢復治理環境、土地復墾、水土保持等，加強礦山生態環境管理，推進礦產資源開發過程中的生態環境保護與恢復治理。

6 結語

綜上所述，在了解斷層的性質、背景、成因等的前提條件下，要具有創新的針對礦山從設計到生產開采，再到閉坑后的水土保持與生態環境保護、恢復治理等相結合的系統性的創新思維應用到實際操作中來。礦床開采要有全局意識，科學、合理、有效、創新開采利用資源與研究、保護、恢復環境齊抓共進，以預防礦山事故或開采誘發的事故為主，真正的讓我們的生產生活環境變得越來越美好、人與自然和諧相處，還地球一個光明或原生態環境。

參考文獻

[1]云南省地質礦產局.云南省區域地質志[M].地質出版社，1990.

[2]石顯耀，曹代勇，林玉成，鄭志紅.滇東地區主要控煤構造[J].中國煤炭地質，2009，（12）：24-27.