龙永煤田昌福山区构造特征及其控煤作用.pdf

龙永煤田昌福山区构造特征及其控煤作用 鲍继冲 福建省煤田地质勘探队 , 福建龙 岩 摘要论述了昌福山区的构造特征 , 即印支运动产生的火成岩上升形成滑脱断层 , 再形成褶皱 , 在燕山运动早期 形成推度断层 , 在晚期由于燕山运动产生 火成岩的隆升机制 就形成倾 角较大的正逆断层 。 其控煤可分为三大块进行 二「 以东 , 所形成的煤系地层只受 高角度 断层切割破坏 以 西至线 , 其沉积煤层一般只受滑脱断层影响线以 西 , 主要受火成岩影响 , 离火成岩愈远影响愈小 , 一 般影响较大的是童子岩 组第三段中 、 下部和 第一段地层 。 关键词构造特征控煤作用 可采谋层 稳 定性昌福山 慈慈几 幻 一 ,, , , 】 , , ,, ,, , 旋 , 昌福山区位于永定县抚市镇溪联村和龙潭镇的上寨村 之旬 , 矿区面积 , 如 图 。 年月开始至年 月开展找煤工作 , 年底提交普查设计 , 年初被 中国煤田地质总局批准为国家类项目 , 工作至今 , 己有 整整十年 , 己完成孔 , 槽探 万 , 煤铜编 录 , 万地质填图 , 地质点个 。 全区 主要可采煤层 层 , 含煤地层为童子岩组 , 经多年勘探证 实 , 含可采 煤层一层 , 厚 度 在 一 , 平均 , 且埋藏都比较深 , 不是普查阶段主要勘探对象 , 含可采煤层层以上 , 厚度一般在 一 , 平均 , 且埋藏较浅 , 为本区主要勘探对象 。 预计煤炭总储 量亿吨左右 。 为了更了地开发本区的煤炭资源 , 特对本区 进行全面的地质研究 。 招皱 、 断层构造样式 本区总体为一向北北东倾的单斜构造 , 其中发育着 宽 缓褶曲和断层 , 西部发育了大面积的岩浆岩图 , 著名 的政和一大埔深大断裂在本区的东南部通过 。 褶曲 线和 线之间发育了主体背斜 , 轴向匕 七西 , 延伸长 度达以上 , 轴面向北北东东倾斜 , 倾角 一 “, 两翼 产状总体 向西倾斜 , 倾角一 “, 东翼总体向北倾斜 , 倾 角 “ 左右枢纽北北西方向倾伏 , 宽度在于 , 幅度 以上 。 滑脱断层 。、,。、 图 。 缓倾角断层 。 呈东西向展布 , 延伸长度近米 , 向北倾斜 , 倾角 “, 地表上盘为文笔山组 , 下盘为 栖霞组 , 深部 向北或北东倾斜 , 断层面呈波状起伏 , 为顺 层发育 , 南部缺失地层 , 北部缺失 ’ 部分地层 , 其破坏 程度不甚严重 。 缓倾角断层 。 地表呈北东向展开 , 发育在本区南 部一线之间 , 延伸长度达 , 总体向北东方向倾斜 , 倾角 一 “, 断层 沿倾角向和走向均具波状起伏 , 浅部 断失了童子岩组第一段下亚段 , 深 部多为顺层发育 , 断失 了童子岩组第二段及第一段的上亚段地层 , 因该段无可采 煤层 , 故氏断层对整个矿区的破坏性不大 。 收稿日期 一 一 修回期 一一 作者简介鲍继坤一 , 男 , 高级工程师 , 年于淮南矿业学院煤田地质与勘探专业毕业 , 现任福建省煤田地质勘探队总工程师 。 中西部科技年月上旬第第期总第,期 缓倾角断层 。 断层线呈 “” 型展布图 , 伸长 度左右 , 总体向北倾斜 , 断层面顺层发育 , 倾角 一 , 均发育在煤层顶板以上 , 往往造成煤层缺 失 , 这段地层除煤层可采外 , 其余煤层均不可采 , 因此 断层所造成的破坏不大 。 综上 , 昌福山区所发育的滑脱断层 , 由于缺失的都不 是主要可采煤层 , 因此其破坏作用在整个矿区内部不严 重 。 相反 , 由于地层断缺 , 断层使第三段下部地层抬高 , 有利于在钻探过程中煤层的揭露 。 正断层 、 , 、 正断层该断层为本区西部边界断层 , 走向 一 “, 倾向北东 , 倾角 一 “, 地表出露长度左 右 , 其上盘主要为 , 地层 , 下盘为 ’ 地层 , 地层断距大 于 , 该断层东南方向止于凡断层 , 据填图资料 , 其破碎 带数米至几十米 , 两盘岩层常见牵引现象 。 氏正断层 。 总体倾 向北 , 倾角约 一 。, 落差大于 , 出露长度大于伽 , 其上盘为几 , 下盘为几 地层 。 氏正断层 。 总体倾 向北 , 倾角约 一 。, 落差大于 , 出露长度大于 , 其上盘为 , , 下盘为和 地层 。 逆断层 、、 。 逆断层发育于矿区中部 , 倾向北东 , 走向 ’, 倾角 “, 落差 , 地表出露约左右 , 上盘为 、 , 下盘为 、、、 , , 走向两端止于 、 。断层。 。逆断层 走向 “, 倾向北东 , 倾角 一 ’, 落 差 一 , 地表出露长度 , 其上盘为印 , 下盘为 、。 拍逆断层 走向近南北向 , 倾向东 , 倾角 , 缺失 , 一 地层 , 地表出露长度 。 推彼断层氏 。推覆断层。 走向 ’, 倾角向东 , 倾角 。 深部 变缓 , 落差伽以上 , 为本区东南边界 , 出露长度大于 , 上盘为泥盆系地层 , 下盘为二叠系地层 , 该断层有 一派生断层 二, , 其下盘内岩石挤压破碎 , 见有轻微变质现 象 。 各断层特征见表 。 国福山区主要构造情况一览衰表 构造形成机翻分析 沉积建造的差异诱发 ①龙永煤田中童子岩组沉积岩层成层性好 , 决定了断 层传播方向性强 。 ②沉积岩层垂向上岩层强弱变化大 , 断层发育层位的 选择性强 。 本区滑动构造发育及类型主要有上二叠统翠 屏山组与下二叠统童子岩组第三段上亚段 , 一 之间 的脱顶滑脱断层下二叠统童子岩组第三段与童子岩组第 一段 ‘ 之间的层内滑覆断层下二叠统童子岩组第一段 饵与下二叠统栖霞组识之间的脱底滑覆断层 。 一 顶 部为以粉砂岩和泥岩组成的层位 , , 、 海相地层主要 由泥岩组成 。 ③ 煤层为区域性岩石力学软弱层位 , 极有利于层间滑 动构造发生 、 发展 。 综上 , 产生选择的层位是 由于泥岩 、 粉砂岩 、 煤层等 可塑性较大的岩层 以及云母片 、 绿泥岩等矿物在岩层滑动 过程中充当润滑剂 , 大大减少滑动岩层与下伏岩层之间的 摩擦阻力 。 因为孔隙液压不仅降低滑动面上下岩层间的摩 擦力 , 同时产生很强的浮力效应 , 使滑动岩层的重量得到 流体压力的支持 。 甚至这种异常的压力值可 以达到地静压 力以上而接近漂浮点马杏垣 , , 有了润滑物质和 孔隙液压 , 岩层滑动变得更加容易 。 印支期的火山岩隆升作用 印支期的火山岩隆升是重力滑覆构造形成 的主要原 因 。 从龙永煤田滑脱构造分布图可见 , 本区以外的北部 , 有大片的印支 、 燕山期的火成岩体即三明一上杭古岛弧火 山岩体侵入 。 受印支期火山岩侵入的隆升作用 , 产生了 、、 等滑筱断层 , 随着火成岩体在燕山早期继续上 升 , 则形成 昌福山中心背斜 , 在此基础上形成了一些东西 向或南北向的 、、、、 。、,等正逆断层。 燕山晚 期 , 由于古太平洋板块向东部的俯冲作用 , 形成了本区氏推 覆断层 , 本区基安村附近即可见栖霞灰岩的飞来峰 。 控擞作用分析 控煤作用可分为沿倾向和走 向两种 。 沿倾 向控煤作用 又可分五类昌福山背斜的控煤作用缓倾角断层的控煤 作用高断层的控煤作用层间推覆断层的控煤作用岩 浆岩的控煤作用 。 一门 昌福山一号背斜的控煤作用 昌福山背斜的形成过程中 , 煤层等软弱岩层在与顶底 板岩层一起弯曲时 , 岩煤层不仅发生相互挤压 、 牵引 、 切 割 , 甚至 出现倒转之势 , 同时还引发层间滑动 , 使某些软 弱岩层如煤层出现内部物质流动现象 , 而顶底板则对 煤层的流动起着控制作用 。 其主要变形特点是岩层内物 质流动一般是从转折端流向翼部 , 使煤层在转折端处变 薄 , 形成在翼部增厚的顶厚煤层 。 如本区探酮的褶皱转折 端处煤层相对变薄 , 翼部相对变厚 。 缓倾角断层的控煤作用 缓倾角断层主要类型有三种类型下二叠统童子岩组 第三段上亚段 , 一 与童子岩组第三段中亚段 一 之间 的层内滑覆断层缓倾角断层下二叠统童子岩组第 三段与童子岩组第一段 , 之间的层内滑覆断层 缓倾角断层下二叠统童子岩组第一段 ’ 与下二 叠统栖霞组之间的脱底滑覆断层 。缓倾角断层 。 由于 。 及氏缓倾角断层发育在非煤系及无可采煤层童子 岩组第一段无可采煤层中 , 对控煤作用不产生影 响 , 故 只分析一条缓倾角断层的控煤作用 。 童子岩组第三段上亚段 一 与该组第三段中亚段 下部 , 一 之间产生的层内滑覆断层缓倾角断层 , 一般缺失童子岩组第三段中亚段上部 一 地层 , 该层段 为润滑层 , 童子岩组第三段上亚段 一 为上覆系统 , 第三段 中亚段下部 , 一 为下伏系统 。 矿区资料表 明 , 上 覆系统破坏性大 , 断层附近多数缺失童子岩组第三段中 亚段 一, 上部不可采煤层下伏系统破坏性小 , 因厚 煤带只赋存在下伏地层中 , 可见与段所含的煤系地层 有相关性 , 厚煤带层位主要有 、 、 上及等煤层 。 正 、 逆断层的控煤作用 、 、 凡等三条正断层的控煤作川受民 、 氏正断 层作用 , 下盘 ,层段得 以保存 , 上盘勘探深度加大 。 由于 断层作用 , 当发生在非煤地层时 、 , 则产生 相反的作用 , 使得 几层段勘探深度减小 当发生在煤地层 时 , 上盘煤系得以保留 , 且勘探深度增大 。 、 等三条逆断层的控煤作用由于逆断层作川 , 使得煤系地层重复 , 煤炭储量大增 , 还能使得覆层厚度 大为削减 , 这样有利于勘探 。 层间推扭断层的控煤作用 从 ,断层来看, 推覆使得下盘的煤系得以保护 , 免遭剥 蚀 因其上盘则为泥盆系砂砾岩 , 更为重要的是开辟一 个找煤的新思路 , 即老地层之下仍能找到含煤丰富的 , 煤 系地层 , 如本区施工的一钻孔 , 即证明了这一点 。 岩浆岩的控煤作用 本区岩浆岩主 要有燕山晚期 。〔 花 岗岩及 辉绿 岩 。 燕山晚期 ‘, 花 岗岩呈岩基产出 , 规模较大 , 南 北长 , 东西宽一 。 该花岗岩使主背斜东边的煤系的 连续性大部分遭到破坏 , 并使附近保存的煤层遭到不同程 度的变质 。 本区的辉绿岩 属于本区最晚期侵入的 , 一般 以岩墙 、 岩株形式存在 , 主要沿主背斜轴方向及断层附近 产出 , 对煤层破坏一般不甚严重 。 构造对可采煤层的稳定性影响 ①本区滑脱断层对煤层几乎不产生破坏作用 。 ②印支 , 燕山期的火山岩隆升产生的各正逆断层正 断层只产生不连续性破坏逆断层使煤层重复 , 并使可采 储量增加 。 ③推覆断层上盘使本区东南部的煤系全部破坏 , 而下盘的煤层可 以说几乎完整无缺地保存下来 。 ④本区大片的火成岩出露在 线中部以西附近 , 对其 附近的煤系影响不大 , 但与其伴生的其他石英斑岩 、 辉绿 岩 , 一般构成其附近 , 一,、一 等可采煤层的上下部 , 但 对煤层不产生吞噬作用 , 可能是由于侵入到浅部时 , 其热 力作用锐减的结果 。 结论 ①昌福山煤矿中印支运动产生的滑覆构造 , 由于主 滑面沿走向与倾起伏不平 , 切割地层有深有浅 , 受其影响 煤层厚度多呈带状分布 。 厚煤带 、 薄煤带 、 无煤带在平面 上常相间排列 , 走 向相互平行 , 往往煤层沿走 向可采性较 好 , 沿倾向可采性变化较大 。 因此 , 本区中印支运动产生 的滑覆构造 、、 时 , 注意寻找走向上的厚煤带 。 ②区内花 岗岩使主背斜两侧的煤系的连续性大部分遭 到破坏 , 并使附近保存的煤层遭到不 同程度的变质而主 要沿主背斜轴方向及断层附近产出的辉绿岩 , 对煤层破坏 一般不甚严重 。 ③龙永煤田滑脱构造演化过程是在印支早期先形成 重力滑覆断层 , 在重力滑覆基础上使滑覆面随地层褶皱 最后形成正断层 。 ④昌福山煤矿区走向控煤作用 、 以东块段煤系地 层只受构造切割破坏 , 可采煤层连续破坏 , 诸断层范围内煤层 稳定性 , 只受沉积本身的控制油于埋藏深 , 对开采不利 、 以西至线块段土要受滑脱断层影响 , 而除凡以外 , 其他滑 脱断层几乎不影响煤层 , 凡断层断失的 , 一 , 因其几乎无可采 煤层段 , 故不影响可采煤层 , 但在 、、、 煤层附近 , 顶 底板有辉绿岩侵入 , 但煤层被火成岩吞噬现象很少 , 影响不 大 , 此外火成岩对其他煤层均不影响 , 由于该范围内埋藏浅 , 破坏性小 , 是整个昌福山区类项目的主要部分 。 、 线以西 块段 , 由于存在线中部以西附近大片印支 、 燕山期流纹岩体 侵入 , 受其影响 , 使很多煤层顶底中侵入 了石英斑岩 、 辉绿 岩 , 影响较大是 月 、 一,和 ,地层的煤系, 但值得庆幸的 是 , 所有这些小火成岩脉 , 对煤层不产生什么吞噬作用 , 其煤 层层位都存在 , 也几乎保持原始厚度 。 参考文献 〔福建省煤田地质勘探队 , 福建省永定昌福山煤矿区中井田 详查最终地质终报告 , 〔〕朱志澄 等构造地质学【 〕北京地质出版社 , 【马杏垣等 篙山构造变形【 〕 北京地质出版社 ,