黔西北陽關寨勘查區構造特征及對煤層賦存的影響

聶波　周正怡

摘要：通過對黔西北陽關寨勘查地質勘查資料的綜合分析，研究了該勘查區的構造特征以及對煤層賦存的影響。研究表明：勘查區構造特征主要表現為受燕山期應力作用的影響，形成的以NW向褶曲與斷裂為主；勘查區的3條NW向褶皺改造了本區煤層的空間位置，形成了現如今該地區煤層埋藏起伏不平的埋藏形態，抬升了中部背斜軸部地區煤層埋深，有利于中部地區煤層的開采利用；勘查區內切割煤層的斷層不僅限制了煤層空間發育位置，還改造了煤層的空間發育形態，破壞了煤層連續性。

關鍵詞：陽關寨勘查區；燕山期；構造特征；賦存改造

在煤田地質上，地質構造不僅對煤層埋深、厚度及其賦存狀態有著控制作用，還對井田劃分、開拓方式選擇、采區布置以及生產安全也有巨大的影響。陽關寨勘查區是貴州省實施“246”地質找礦突破戰略行動計劃的勘查靶區，研究區內構造發育特征及其對煤層賦存的影響，對進一步勘查工作及礦產開采具有重要的指導作用。前人對陽關寨勘查區構造的研究主要集中在該地區受三期構造作用的構造解析和構造對瓦斯賦存的控制。本文在前人研究的基礎上，對勘查區主要斷層和褶皺進行解析匹配，并討論主要構造對煤層的破壞和改造作用。

1.地質概況

陽關寨勘查區位于揚子陸塊（一級構造單元）黔北隆起（二級構造單元）六盤水斷陷（三級構造單元）。地層出露較廣，其出露主要為下石炭統、上石炭統、中二疊統、上二疊統、下三疊統、中三疊統、上三疊統及下侏羅統時期地層。本區有巖漿活動，區內巖漿巖為峨嵋山玄武巖，其層位穩定，對煤系沉積起到填平補齊作用，為含煤地層提供了良好的沉積基底。

本區含煤地層為二疊系上統宣威組，為一套河流沖積相和濱海沼澤相沉積。厚度277.48m～360.44m，平均306.34m。其厚度變化不大，呈中間厚，兩邊薄的趨勢，其沿陽關寨背斜軸部向兩翼厚度逐漸變薄。巖性由淺灰色、灰色及深灰色，薄至中厚層狀細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、炭質泥巖及煤組成。含煤21層～39層，一般30層左右，煤層總厚度18.34m～26.69m，平均21.22m，含煤系數6.9%。含可采煤層7層，可采煤層總厚度4.53m～13.59m，平均10.69m，可采含煤系數3.5%。

2.構造特征

勘查區內斷層及褶皺較發育，形成了以格目底向斜一陽關寨背斜一開坪向斜為主的北西向褶皺及以F₁、F₂等斷裂為主的北西向斷裂（見圖1）。

2.1褶曲發育特征

區內褶皺發育，發現大型褶曲3條，背斜1條，向斜2條，另有次生微小型褶曲發育。區內褶曲走向以NW向為主，區內3條主要褶曲特征描述如下：

（1）陽關寨背斜：位于本區中部，背斜長約16km，寬約11km，軸向NW-SE。核部最新地層為二疊系上統宣威組的深灰色泥質粉砂巖，粉砂巖夾泥巖及煤層，兩翼主要由三疊系飛仙關組，永寧鎮組及關嶺組地層組成。兩翼地層傾角基本一致，大致為15°～30°，屬基本對稱的開闊背斜。該背斜為勘查區含煤主體，含煤地層保存較好，僅在F，斷層附近因斷層抬升含煤地層有出露。

（2）格目底向斜：位于本區北東部，水城西南面，在勘查區內向斜長約11km，寬約6km，軸向NW-SE。核部最新地層為侏羅紀中統沙溪廟組紫紅色砂巖、泥巖，兩翼主要由侏羅紀下統、三疊系及上二疊統地層組成。北東翼地層倒轉，傾角較陡，一般40°～80°，局部地層近直立或倒轉，南西翼地層傾角較小，一般15°～30°，局部可達45°，為不對稱向斜。

（3）開坪向斜：位于本區西南部地區，在勘查區內向斜長約16km，寬約6km，軸向東西向。核部最新地層為三疊系中統關嶺組2段灰色、淺灰色石灰巖，兩翼主要由三疊系中統、下統地層組成，北東翼地層傾角較小，一般15°～25°，南西翼地層傾角較大，一般在35°～55°之間，在接近可渡河區域，最大可達75。，為不對稱向斜。

2.2斷裂發育特征

本區斷裂較發育，經勘查發現，區內發育規模較大，且對煤層賦存存在影響的斷裂7條（見圖1）。除此之外，尚有許多小斷裂發育，斷層主要有三組：NW向斷層組、近EW向斷層組和近SN向斷層組。

現將主要斷層構造特征列表展列如下（表1）。

2.3構造規律探討

通過對區內的地表斷層及褶曲組合樣式分析認為，斷層主要有三組：NW向斷層組、近EW向斷層組和近SN向斷層組；褶皺主要有一組：NW向褶皺組。根據斷層以及褶皺的運動學特征，進行動力學分析，大致將本區域構造行跡分為三期；

第一期：NW向的褶曲構造受NE-NNE方向擠壓形成了NW方向的3條褶曲（格目底向斜、陽關寨背斜、開坪向斜）組合，其形成最早的是格目底向斜，陽關寨背斜及開坪向斜是在格目底向斜的西南翼形成的次一級控煤構造。

第二期：NW向-NEE向壓性斷裂受NE-NNE方向擠壓形成了NW方向的逆沖走滑斷層組（包括F₁、F₂、F₄、F₆、F₇斷裂）及其次生斷裂。

第三期：近北西西一南北向張性斷裂及褶曲受近EW方向擠壓形成了近SN向斷層組（包括F₃斷裂）。受后期SN方向的伸展作用形成了EW向的正斷層組（包括F₅斷裂及其次生斷裂）。

格目底向斜核部發生褶皺變形的最新地層是侏羅紀中統沙溪廟組粉砂巖，故本勘查區構造變形主要受燕山期及燕山期以后的構造活動影響。在燕山運動過程中出現了南北向的正、反兩次直扭運動的復合疊加，先期反時針直扭運動可能發生在燕山運動早期，后期順時針直扭運動可能發生在燕山運動中、晚期。結合本區的構造活動，燕山早期紫云一水城斷裂帶受構造運動影響，發生反旋剪切，從而對斷裂帶南部包括本勘查區在內的區域產生NE-NNE的擠壓，形成了區域褶曲格目底向斜及威水背斜。在后期北東向應力作用下，形成了區內次一級的陽關寨背斜、開坪向斜以及NW方向逆沖斷裂組，故本勘查區NW向的褶皺組同NW方向逆沖斷裂組是同期構造。燕山運動中、晚期紫云一水城斷裂帶發生正旋剪切，從而對本勘查區所在區域產生近EW方向擠壓，從而形成了F₃斷裂。燕山運動之后，本區域可能受區域伸展作用的影響，從而形成了NWW向的張性正斷層組]。

3.構造對煤層賦存的影響

3.1褶曲對煤層的影響

區內褶曲較發育，后期褶曲的發育形成對前期沉積形成的煤層空間位置進行了改造，造成煤層在空間分布上表現為起伏不平。受燕山運動早期形成的格目底向斜影響，煤層在東北部的紙廠村附近向下彎曲，煤層埋深加大。燕山運動早期形成的格目底向斜與稍后形成的陽關寨背斜、開坪向斜組合形成了“向斜一背斜一向斜”的褶曲組合，其對煤層的改造作用形成了現今該地區起伏不平的煤層賦存形態（見圖2）。特別是陽關寨背斜對煤層的抬升作用，在陽關寨背斜軸部地區形成穹隆（見圖3），且在抬升過程中，煤層受應力作用擠壓，導致背斜軸部地區煤層厚度相對較厚，有利于煤層的開采。

3.2斷裂對煤層的影響

本區內斷裂發育，形成了大大小小的斷裂超過30余條，其中多數斷層對煤層的賦存沒有影響或者影響較小。勘查區內對煤層賦存情況影響較大的斷層主要是F₁、F₂、F₆、F₇。F₁、F₂斷層為本區主要的控煤斷層。兩條斷層分別分布于陽關寨背斜的兩翼，其走向基本一致，均為NW向，傾向相反，F₁斷層傾向SW，F₂斷層傾向NE。F₁、F₂斷層的存在，破壞了勘查區內煤層的連續性。在陽關寨背斜對煤層抬升的基礎上，F₁、F₂斷層上升盤的抬升作用，進一步造成了本區煤層在陽關寨背斜軸部地區的抬升效果。在F₇斷層的進一步抬升作用下，使得在本區中部的興隆煤礦附近煤層出露于地表（見圖4）。

4.結論

（1）本區地質構造復雜，褶曲與斷裂發育較多，且均具備規模大、分布廣的特點。通過對區內構造進行分析研究，區內的構造特征主要表現為受燕山期應力作用的影響，形成的以NW向褶曲與斷裂為主；

（2）該地區的3條褶曲對煤層的賦存影響主要表現為改造了本區煤層的空間位置，形成了現如今該地區煤層埋藏起伏不平的埋藏形態，抬升了中部背斜軸部地區煤層埋深，有利于中部地區煤層的開采利用；區內切割煤層的斷層不僅限制了煤層空間發育位置，還改造了煤層的空間發育形態，破壞了煤層連續性。