黔西北阳关寨勘查区构造特征及对煤层赋存的影响

时间：2024-04-24

聂波　周正怡

摘要：通过对黔西北阳关寨勘查地质勘查资料的综合分析，研究了该勘查区的构造特征以及对煤层赋存的影响。研究表明：勘查区构造特征主要表现为受燕山期应力作用的影响，形成的以NW向褶曲与断裂为主；勘查区的3条NW向褶皱改造了本区煤层的空间位置，形成了现如今该地区煤层埋藏起伏不平的埋藏形态，抬升了中部背斜轴部地区煤层埋深，有利于中部地区煤层的开采利用；勘查区内切割煤层的断层不仅限制了煤层空间发育位置，还改造了煤层的空间发育形态，破坏了煤层连续性。

关键词：阳关寨勘查区；燕山期；构造特征；赋存改造

在煤田地质上，地质构造不仅对煤层埋深、厚度及其赋存状态有着控制作用，还对井田划分、开拓方式选择、采区布置以及生产安全也有巨大的影响。阳关寨勘查区是贵州省实施“246”地质找矿突破战略行动计划的勘查靶区，研究区内构造发育特征及其对煤层赋存的影响，对进一步勘查工作及矿产开采具有重要的指导作用。前人对阳关寨勘查区构造的研究主要集中在该地区受三期构造作用的构造解析和构造对瓦斯赋存的控制。本文在前人研究的基础上，对勘查区主要断层和褶皱进行解析匹配，并讨论主要构造对煤层的破坏和改造作用。

1.地质概况

阳关寨勘查区位于扬子陆块（一级构造单元）黔北隆起（二级构造单元）六盘水断陷（三级构造单元）。地层出露较广，其出露主要为下石炭统、上石炭统、中二叠统、上二叠统、下三叠统、中三叠统、上三叠统及下侏罗统时期地层。本区有岩浆活动，区内岩浆岩为峨嵋山玄武岩，其层位稳定，对煤系沉积起到填平补齐作用，为含煤地层提供了良好的沉积基底。

本区含煤地层为二叠系上统宣威组，为一套河流冲积相和滨海沼泽相沉积。厚度277.48m～360.44m，平均306.34m。其厚度变化不大，呈中间厚，两边薄的趋势，其沿阳关寨背斜轴部向两翼厚度逐渐变薄。岩性由浅灰色、灰色及深灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。含煤21层～39层，一般30层左右，煤层总厚度18.34m～26.69m，平均21.22m，含煤系数6.9%。含可采煤层7层，可采煤层总厚度4.53m～13.59m，平均10.69m，可采含煤系数3.5%。

2.构造特征

勘查区内断层及褶皱较发育，形成了以格目底向斜一阳关寨背斜一开坪向斜为主的北西向褶皱及以F₁、F₂等断裂为主的北西向断裂（见图1）。

2.1褶曲发育特征

区内褶皱发育，发现大型褶曲3条，背斜1条，向斜2条，另有次生微小型褶曲发育。区内褶曲走向以NW向为主，区内3条主要褶曲特征描述如下：

（1）阳关寨背斜：位于本区中部，背斜长约16km，宽约11km，轴向NW-SE。核部最新地层为二叠系上统宣威组的深灰色泥质粉砂岩，粉砂岩夹泥岩及煤层，两翼主要由三叠系飞仙关组，永宁镇组及关岭组地层组成。两翼地层倾角基本一致，大致为15°～30°，属基本对称的开阔背斜。该背斜为勘查区含煤主体，含煤地层保存较好，仅在F，断层附近因断层抬升含煤地层有出露。

（2）格目底向斜：位于本区北东部，水城西南面，在勘查区内向斜长约11km，宽约6km，轴向NW-SE。核部最新地层为侏罗纪中统沙溪庙组紫红色砂岩、泥岩，两翼主要由侏罗纪下统、三叠系及上二叠统地层组成。北东翼地层倒转，倾角较陡，一般40°～80°，局部地层近直立或倒转，南西翼地层倾角较小，一般15°～30°，局部可达45°，为不对称向斜。

（3）开坪向斜：位于本区西南部地区，在勘查区内向斜长约16km，宽约6km，轴向东西向。核部最新地层为三叠系中统关岭组2段灰色、浅灰色石灰岩，两翼主要由三叠系中统、下统地层组成，北东翼地层倾角较小，一般15°～25°，南西翼地层倾角较大，一般在35°～55°之間，在接近可渡河区域，最大可达75。，为不对称向斜。

2.2断裂发育特征

本区断裂较发育，经勘查发现，区内发育规模较大，且对煤层赋存存在影响的断裂7条（见图1）。除此之外，尚有许多小断裂发育，断层主要有三组：NW向断层组、近EW向断层组和近SN向断层组。

现将主要断层构造特征列表展列如下（表1）。

2.3构造规律探讨

通过对区内的地表断层及褶曲组合样式分析认为，断层主要有三组：NW向断层组、近EW向断层组和近SN向断层组；褶皱主要有一组：NW向褶皱组。根据断层以及褶皱的运动学特征，进行动力学分析，大致将本区域构造行迹分为三期；

第一期：NW向的褶曲构造受NE-NNE方向挤压形成了NW方向的3条褶曲（格目底向斜、阳关寨背斜、开坪向斜）组合，其形成最早的是格目底向斜，阳关寨背斜及开坪向斜是在格目底向斜的西南翼形成的次一级控煤构造。

第二期：NW向-NEE向压性断裂受NE-NNE方向挤压形成了NW方向的逆冲走滑断层组（包括F₁、F₂、F₄、F₆、F₇断裂）及其次生断裂。

第三期：近北西西一南北向张性断裂及褶曲受近EW方向挤压形成了近SN向断层组（包括F₃断裂）。受后期SN方向的伸展作用形成了EW向的正断层组（包括F₅断裂及其次生断裂）。

格目底向斜核部发生褶皱变形的最新地层是侏罗纪中统沙溪庙组粉砂岩，故本勘查区构造变形主要受燕山期及燕山期以后的构造活动影响。在燕山运动过程中出现了南北向的正、反两次直扭运动的复合叠加，先期反时针直扭运动可能发生在燕山运动早期，后期顺时针直扭运动可能发生在燕山运动中、晚期。结合本区的构造活动，燕山早期紫云一水城断裂带受构造运动影响，发生反旋剪切，从而对断裂带南部包括本勘查区在内的区域产生NE-NNE的挤压，形成了区域褶曲格目底向斜及威水背斜。在后期北东向应力作用下，形成了区内次一级的阳关寨背斜、开坪向斜以及NW方向逆冲断裂组，故本勘查区NW向的褶皱组同NW方向逆冲断裂组是同期构造。燕山运动中、晚期紫云一水城断裂带发生正旋剪切，从而对本勘查区所在区域产生近EW方向挤压，从而形成了F₃断裂。燕山运动之后，本区域可能受区域伸展作用的影响，从而形成了NWW向的张性正断层组]。

3.构造对煤层赋存的影响

3.1褶曲对煤层的影响

区内褶曲较发育，后期褶曲的发育形成对前期沉积形成的煤层空间位置进行了改造，造成煤层在空间分布上表现为起伏不平。受燕山运动早期形成的格目底向斜影响，煤层在东北部的纸厂村附近向下弯曲，煤层埋深加大。燕山运动早期形成的格目底向斜与稍后形成的阳关寨背斜、开坪向斜组合形成了“向斜一背斜一向斜”的褶曲组合，其对煤层的改造作用形成了现今该地区起伏不平的煤层赋存形态（见图2）。特别是阳关寨背斜对煤层的抬升作用，在阳关寨背斜轴部地区形成穹隆（见图3），且在抬升过程中，煤层受应力作用挤压，导致背斜轴部地区煤层厚度相对较厚，有利于煤层的开采。

3.2断裂对煤层的影响

本区内断裂发育，形成了大大小小的断裂超过30余条，其中多数断层对煤层的赋存没有影响或者影响较小。勘查区内对煤层赋存情况影响较大的断层主要是F₁、F₂、F₆、F₇。F₁、F₂断层为本区主要的控煤断层。两条断层分别分布于阳关寨背斜的两翼，其走向基本一致，均为NW向，倾向相反，F₁断层倾向SW，F₂断层倾向NE。F₁、F₂断层的存在，破坏了勘查区内煤层的连续性。在阳关寨背斜对煤层抬升的基础上，F₁、F₂断层上升盘的抬升作用，进一步造成了本区煤层在阳关寨背斜轴部地区的抬升效果。在F₇断层的进一步抬升作用下，使得在本区中部的兴隆煤矿附近煤层出露于地表（见图4）。