1、福建省永春上姚井田煤矿缓断裂构造特征r_.福建省永春上姚井田煤矿缓断裂构造特征及罗大富(福建省 197 煤田地质勘探队,福建泉州 562000)摘要:通过对上姚井田缓断裂构造特征的分析研究, 探讨了区内缓断裂构造的形成机制及其控煤关系,尤其是煤系地层中的推覆和滑覆断层对含煤地层和主要可采煤层的影响,从中进一步掌握主要可采煤层的分布规律,对矿区今后的开发利用具有现实意义.关键词:缓断裂;构造特征;形成机制;控煤规律上姚井田位于永春县下洋镇,勘探区面积 24.Okm,是天湖山煤田中煤系地层出露面积最大的一个井田.195741981 年间,该区曾开展过多次普查找煤工作,但地质工作及研究程度均较低.为
2、寻找新的煤炭基地,2002 年起提交该区普查设计,勘探至今,累计完成钻探进尺10801.41m/20L,槽探 20441.31m.,硐探 1374.20m,地质点884 个,采样测试 118 件等.经历年来的勘探证实,井田含煤地层为童子岩组第一,三段地层,全区主要可采煤层 5 层以上.其中童子岩组第三段地层仅见个别可采煤层点;而童子岩组第一段地层,见主要可采煤层 5 层以上,煤厚 0.5241.97m,平均0.89m.该段地层为本区主要勘探对象.该区预测煤炭资源总储量数千万吨左右.因此,加强对井田构造特征的分析研究,进一步掌握区内主要可采煤层的分布规律,为更好地勘探开发本区的煤炭资源具有较好的
3、现实和经济意义.l 井田构造特征上姚井田位于闽西南拗陷的东条带,天湖山煤田北部.区内地层总体为一向北东倾向的单斜构造.中西部发育有上姚向斜和古峰背斜,其两翼均发育次一级褶曲和断层.区内的推覆和滑覆断层尤其发育(见插图 1).(1)褶曲.发育于 F.断层F 推覆断层之间的上姚向斜,为井田的主体向斜.轴向北东,延伸长度大于 2500m 以上,轴面向北东倾伏.轴部为翠屏山组地层,两翼为童子岩组地层,两翼产状大致对称,倾角一般 15435.,东翼地层较为稳定,而西翼均见有次一级小褶曲.(2)滑覆断层(F,F,F6).F1 滑覆断层: 隐伏于深部,倾向 sw,倾角 l46.,呈近南北向延伸.往北东逐渐抬
4、高至阳山地区出露于地表,往南则逐渐延深,断面有波状起伏现象.推测断距数公里至数十公里.该断层造成童子岩组第一段(P,t)下部与栖霞组石灰岩(P.q)直接接触.该断层对煤系地层造成的破坏性不大.F 滑覆断层: 出露于井田南部,走向 NE,倾向 Nw,倾角 4442.,延伸长度大于 6km.断面呈波状起伏,发生于 P.t.P.t 地层之间,造成 P.t.下部地层和 P.t上部地层缺失 ,断失部分可采煤层 .受后期构造影响,断层上下盘的构造形态不一致,根据钻孔资料断层上,下盘岩层中常见牵引现象.ll8O0天湖山煤田构造略图+“,l:50000025Ph254040笺至 t.耋 i 三 i 苎一/,广
5、与懿,:,霞25,25图囚团四口目目圆 h 岫肺油+JmTs-玉 thAQhas 孟一例团囡圜园团团圜平- 蹦蒲_10 童 tI 囊.一_?-m_舢_i 舡F 滑覆断层:发育于翠屏山组与童子岩组地层之间,因受后期构造影响,断面形状较为复杂,有较大的波状起伏收稿日期:20080308 修回日期:20080413作者简介:罗大富,男,地质工程师,现任福建省 197 煤田地质勘探队总工办副主任 .43/中国西部科技 2008 年 4 月(中旬)第 07 卷第 11 期总第 136 期现象,断层走向 NE,倾向 Nw,倾角 540.,延伸长度大于lOkm.5 线槽探中见有明显的断层破碎带及断层角砾岩
6、.该Nw,倾角 68.,走向延伸长度达 600m 以上,落差为 88m.F 正断层:出露于井田东部 58 线槽之间,亦为童子岩组层断层造成 P.t.上部地层缺失.(见插图 2).间断层,走向 NE,倾向 137.,倾角 63.,地表延伸长度;,.一 l(5)逆断层(F.,Fo).F9 逆断层:出露于井田南I_l.,卜,一一一t0二,_部,为童子岩组层间之逆断层,走向 NE,倾向 137.,倾角f,一一/56.,地表延申长度 750m 以上,落差为 92m.除 i 一-=IJ 一 n 越断层:出露于井乐鄙 56 线稽乙 J 且._为堇于君组酝,_/凳强啜搿盈鳓罐翻建“K撼巍氍=! 层间之逆断层,
7、走向近东西,倾句南,倾角58.,地表延_=伸长度 300m 左右,落差为 60m.各断层特征见表 1 曩lll 一.编母性质断层产状延伸长度控静曝度(3)推覆断层(Fo,F5).Fo 推覆断层.为矿区东部边 F.推覆 12040“60600o 上浇龉为主昂断层.该断层走向 NE40.,倾向 120.,地表浅部倾角滑覆 SI1.6 数+公里250“5001/4 个LO60.,深部变缓为 1030.,延伸长达 6000m 以上.表 F.置走向骶一 s 顺角 442数公里嚣伽 l2 千见为 C11 地层和印支一华力西期片麻状二长花岗岩(rlYFI 推覆骶.4ooo上50D100cb_,BF睫走向骶一
8、 s,频角 64o.数公望 2Q 鱼 118 个_51)推覆至 P.q 和 P,t 地层之上.在永春县上姚村道旁一Fl 正断层走向骶一 s,肼 68.母.Q 上 2O,石灰岩旧采坑见到 C11 地层推覆于 Pq 地层之上并见有断层正断层邀旬骶一 s,瓶6 靼 Q 右 25O,阶 FI皮碎带宽 0.51.Om.(见插图 3)F 推覆断层:在柳坑一带 F.逆断层走向 Ns,骶 56.,鼬舭 2,d 个量向呈 NW 向 ,倾向 NE:在井田东部至阳山一带走向呈 NE,Fm 遵断层走向 E,s 碍.3o0-左右 250/2 个羹要构造性质一览表表.,为井田南部边界断层.该断表现为童子岩组地层推覆于侏罗
9、系长林组地层之上.(见插图 4)2 缓断裂构造的形成机制插图 4395 探硐 F5 断层素描图02mI._J(4)正断层(F,F).F7 正断层:为隐伏断层,发育于 F,F.断层之间,系童子岩组层间断层 ,走向 NE,倾向闽西南地区二叠纪童子岩组煤系地层及其上下新老地层中广泛发育的缓倾角断裂构造,具有不同的地层叠覆关系和不同的运动学特征.它们是在不同的动力条件和应变环境中形成的.这些构造在不同地区或不同地段具有各自的构造模式,均经历了复杂的滑变历史.缓倾角断裂构造造成的地层叠覆关系有二种:一为地层缺失,二为地层重复.前者主要是由重力作用引起的滑覆断裂;而后者则是由侧向挤压力引起的推覆滑脱.(1
10、)滑覆断裂的运动学特征.滑覆断裂的空间分布.造成地层缺失的滑覆断层大体有三个层位:a.Fl 断层以二叠系下统文笔山组为润滑层,造成童子岩组第一段地层直接覆盖于栖霞组灰岩之上,或偶尔残留数米数十米厚的文笔山组泥岩呈“包裹体 “夹于二者之间;b.F4 断层以二叠系下统童子岩组第二段海相泥岩为润滑层,造成童子岩组第三段直接覆盖第一段之上;C.F6 断层以二叠系下统童子岩组第三段顶部泥岩,粉砂岩为润滑层,造成二叠系上统的翠屏山组覆盖在童子岩组地层之上,经风化剥离后以“帽状 “残留于山峰峰顶 . 运动图象和滑动方向.各滑动断裂有着一致的运动方向和大体相似的运动路线.它们部是由南东向北西方向滑移运动.大多
11、勘探剖面及野外实测褶皱倒伏方向,以及各种面理,线理等次级构造都证实了这一点.滑动形成时代.滑覆断裂滑动的时代比较早,它们主要为印支期产物.因而各滑覆断裂均被后期断裂切割错动,如:F 断层切割 F 断层等.(2)推覆断裂的运动学特征.推覆断裂的空间分布.推覆断裂 F 断层,属非层间推覆断裂 ,即将下二叠统童子岩组地层切层推覆盖在侏罗系上统长林组地层之上.运动图象和滑动方向.非顺层的推覆构造从地质图上不难发现其后根部都在其北侧,那里又仅有时代相同的地层分布,而且有相同的地层顺序.所以它们的运动方向都是由北向南.该推覆体在推覆过程中其东侧逆时针向北发生偏转,致使其倾向由北东转向北西.(3)推覆形成时
12、代.非层问推覆构造从地层叠复关系看,不难推断它形成于上侏罗统火山岩之后.所以它的运动时代属于燕山晚期.3 控煤作用分析(1)上姚向斜控煤作用.井田的主要富煤带赋存于上姚向斜轴部及其东南翼,其展布方向 NE30.左右.这是由于印支期运动长时期持续的北西,南东向扭压力的作用下褶曲形成过成中,煤层等软弱岩层在其与顶底板岩层一起弯曲时,岩煤层不仅发生挤压,牵引或倒转,并同时引发层问动,使软弱岩层,煤层等出现内部流动现象,从而形成转折端和向斜东翼翼部煤层增厚.加上向斜开成过程中引发了频繁次的一级小褶皱,造成煤层倒转重复,在空间上增加了可采煤层的储藏量.(2)缓断裂对主要含煤层段的控制作用及影响.缓断裂对
13、煤系地层厚度及主要可采煤层分布范围的影响作用明显.由于本区童子岩组一段地层的顶部和底部受限于 F,F1 滑覆断层之间 ,而 F,F1 滑覆断层又呈波状起伏状态,说明,童子岩组一段地层保存的厚度与缓断裂的形态紧密相关(见插图 2).而井田的主要可采煤层均赋存于童子岩组一段地层中,当 F 断层呈向斜出现时,童子岩组一段上部地层被断失较多,43 号煤层就有可能被断失;呈背斜出现时,保留的地层较厚,主要可采煤层均有保存.而 F 断层却相反 ,当断层呈向斜出现时 ,保留童予岩组一段底部地层较完整,59,60 号煤层就有可能被保留下来;当呈背斜出现时,底部地层保留较不完整,59,60 号煤层常被断失.从
14、F 断面等高线可以看出,F 滑覆断层总体向北抬升,造成 6 线以北东部煤系地层保留厚度较薄,59,60 号煤层大部份被断失,岩层挤压,破碎较历害,主要可采煤层整体变薄.缓断裂对主要可采煤层厚度的影响.本区的主要可采煤层主要赋存于童子岩组一段地层中,由于受缓断裂构造 F,Fa 上,下两条滑覆断层的影响,区内主要可采煤层的厚度主要表现为三个方面:a,加剧了煤层的褶曲形态不协调,并出现煤层形态多样的穿刺现象.主要表现有穿顶的“槽沟煤“,“尖子煤“,“羊角煤“,“倒钩煤“;穿底的“ 三角煤“,“透镜状“,“串珠状“等(见插图5);b.断层在煤层附近常拖煤,挤煤或在断带充煤,给煤层对比增加了困难;C,煤
15、层的稳定性较差,可采性下降,常造成煤层的压薄,增厚带变化急剧,不利开采.断层对主要煤层的煤质影响明显.因地质构造复杂,挤压强烈,煤层原生结构,构造多数遭受破坏.煤的原生结构为条带状结构,受后期构造破坏后多数改变为碎粒状结构,少量条带状,卷曲状.煤的构造因受后期构造破坏,多数煤层成粒状,鳞片状集合体.少数煤层混入有外来杂质或石英脉穿插,并经压紧再胶结成块状构造,质坚,比重大.u5-3 号孔 59 号煤层的灰分高达 72%.此外,由于童子岩组一段受上,下两条滑覆断层的影响,煤层变质程度偏高,发热量偏低.50一插图井下 53,54 号煤层素描图4 结论(1)综上所述, 井田内的主要可采煤层,均赋存于
16、F 断层上盘,F 断层下盘之问 .因 F 断层影响,断失 YPt.,Pt.大部地层及 Pt 上部地层 ,致使主要含煤段带在空间位置上相对抬升,有利于今后开采;Fa 断层,虽局部断失了Pit 下部地层 ,但主要含煤带尚基本保存 .(2)滑覆断层 F,破坏性大,往往断失童子岩组三段下部,二段全部,以及一段上部的大部份地层.断层面呈舒缓波状,在同一剖面上,当断层面上翘时主要断失童子岩组三段;当断层面下倾时,主要断失童子岩组一段 ,造成童子岩组三段与一段在不同地段有不同层位的接触.该断裂主要破坏了 43 号煤层的连续性.(3)井田东部的 F 推覆断层,造成 Cl 地层和印支一华力西期片麻状二长花岗岩(
17、nv4_51)推覆至 Pq 和 Pt 地层之上.该断层浅部表现较陡,深部变缓.这对于在上姚矿区东部大面积 Cl 地层和印支一华力西期片麻状二长花岗岩(nY)推覆体下寻找童子岩组煤系地层极其有利.(4)上姚向斜轴部及东南翼(7 线以南) 含煤性较好,童子岩组一段地层保留较厚,构造相对较为简单,井田主要可采煤层连续性较好;上姚向斜西翼由于受内坑花岗岩体侵入的影响,构造相对复杂,煤层稳定性较差,煤层变质程度较高;7 线以北,由于 F 断层抬升,破坏了童子岩组段底部主要可采煤层的连续性,主要可采煤层厚度变薄.参考文献:1王文杰等. 中国东部煤田滑脱构造与找煤研究 JR,1990,12.2王信,王桂棵等 .福建省含煤区滑脱构造与找煤预测R,1989,6.3陈志芳等. 福建省永春天湖山矿区上姚井田煤矿详查(最终)地质报告.2006.5.
