福建龙岩白沙南井田缓断裂构造及其控煤作用分析

时间：2024-06-19

杨生吉

（福建省197地质大队地质勘查院，福建泉州 362011）

白沙南井田位于龙岩市东北部的白沙乡，属于龙永煤田苏邦煤矿区，井田面积约10km2。本区总体为一单斜构造［1］，地层走向 NE35°～50°，倾向SE，倾角20°～50°，该区现已由勘探转为见井阶段。在矿区开采过程中，发现童子岩组煤系底部普遍发育缓断层，且这些缓断层对煤系地层的影响较大。

几年，不同学者在白沙南井田缓断裂构造特征的研究上取得了很多认识和进展。谢长光、王仁山［2］总结了龙永煤田缓倾角断裂的特征，详细阐述了两类主要缓断层：推覆断层、滑脱断层。陈泉霖［3］通过分析F106断层的特征及其成因机制，认为该断层不能单纯用逆冲推覆构造来解释，F106断层的形成经历了印支期的滑覆以及燕山早期、晚期的挤压推覆等多次构造。郑振文［4］认为，由于不同缓断层的控煤特点不同，钻探工程的施工顺序应做不同的安排。提出对于脱顶及脱底断层，可在褶曲核部或工作区中心布孔；对于切翼断层宜在中深部先期布孔。陈泉霖［5］运用滑脱构造理论，证实F127断层为滑脱断层，而非之前解释的高角度断层。为了更好地开发该井田，本文系统描述矿区发育的5条缓断裂的构造特征，分析其成因及其对煤系的控制作用。

1 缓断裂构造特征

白沙南井田共发育5条缓断裂：F0、F128、F127、F106、F100（如图1），以走向 NE—NNE的缓断裂为主，呈“六层五断式”结构，滑覆、推覆构造均有，其特征如下。

图1 白沙南井田6线剖面构造形态略图

1.1 F0 缓断层

区域性滑脱断层，形态呈铲状，局部隆起被风化剥蚀成“构造窗”，构造岩镜下鉴定大都表现为拉伸状态。发育于栖霞组灰岩P1q与文笔山组P1w或童子岩组P1t地层之间，使文笔山组地层大量缺失，局部断失了童子岩组一段下部地层。断层破碎带小，宽度1～2m，且构造角砾被方解石胶结充填，使断层破碎带完全闭合，与下盘栖霞组P1q灰岩难以区分，断层面在走向和倾向上呈波状起伏。

1.2 F128缓断层

发育于井田南部向北延伸至白沙东井田，延伸长度大于3 500m，形态与F0缓断层基本一致，局部地段与F0缓断层复合。发育于文笔山组P1w与童子岩组P1t之间，在滑动过程中造成童子岩组一段下部地层大量缺失，使原生39号可采煤层断失而失去工业价值，并破坏了38号煤层的连续性。

1.3 F127缓断层

发育于苏邦北井田经本区向北延伸至白沙东井田，延伸长度大于3 500m，破碎带不明显，有的钻孔要经过认真的对比层位才能确定，发育于童子岩组一段与三段之间。形态呈波状起伏，总趋势面为低角度。具滑切性质，断距各点表现不一，有的部位断失了二段顶部及三段底部地层。局部破坏了三段底部27号、28号煤层的连续性，局部断失一段上部地层，使一段底部主采煤层抬升变浅，利于勘探。

1.4 F106缓断层

由苏邦矿区经本区向北延伸至白沙东井田，为一低角度的平缓推覆断层，延伸距离大于4 000m，推覆距离大于4 000m。造成童子岩组地层重复，断层破碎带宽1～5m，构造岩镜下鉴定既有拉伸又有挤压特征。上盘虽有一段、三段主采煤层零星保存，但由于上盘含煤地层经过多期次构造运动的破坏，未能圈定出工业储量而失去勘探价值，下盘煤系保存较完整，但5号煤以上地层被断失。

钻孔控制表明［6］，F106断层带厚度不一，差异悬殊，存在透镜状及藕节状。断层带再生固结程度高，隔水效果良好，在钻探施工过程中很少发生涌水或漏水现象。

1.5 F100缓断层

由苏邦北井田经本区向北延伸至白沙东井田，延伸距离大于4 000m，性质与F106断层相似。在苏邦北井田可见构造岩被托泄现象［7］，通过牵引褶曲能看出两盘相对位移的方向（如图2）。发育于童子岩组P1t与翠屏山组P2cp地层之间。断失了翠屏山组下部地层，浅部7线以北推覆于沙县组地层下部后而出露地表。深部地段与F106断层复合（如图3）。

图2 苏邦—白沙区构造由各图

图3 F100断层带特征

表1 白沙南井田主要缓断层统计表

2 缓断裂构造形成机制分析

从区域上来看，苏邦煤矿区的西侧是泥盆纪以前的老地层，而东侧却是三叠纪以后的新地层，由此可以看出二叠纪以后的海域发生了东迁［7］。从而表明，本来的二叠纪海域在燕山期发生褶皱隆起，花岗岩的侵入则是促成褶皱隆起的主要内因之一。它从地壳一下冲上来，造成海底扩张之势，形成侧向挤压，迫使原来沉积槽地回返过程中发生褶皱和断裂。

从缓断层本身的构造特征来看，由其断层带、断层岩所确定的F0、F128、F127、F100、F106断层存在拉伸或挤压特征。

由此，我们可以认为，缓断层是在印支早期，在新华夏应力场的作用下，由于地壳的拉伸，使童子岩组与文笔山组、翠屏山组之间的软弱层开始滑移，童子岩组在滑移过程中，其三段顺着二段（软弱层）也发生滑移，即 F0、F128、F100、F127形成之始；印支末期形成的一系列次级隆起和拗陷，加速了上述各断层的形成。同时，由于隆起的进一步加强，侧向挤压力的不断加大，使得靠近隆起核部的童子岩组地层产生一与F100断层滑动面连接的破裂面，并在侧向挤压加上自身重力作用下，沿F100断层滑动面向南东滑动，形成F106断层（图4）。

图4 白沙南井田构造演化示意图

3 缓断层控煤作用分析

经过分析，本区缓断层主要有以下3种类型：

（1）脱底断层（F0、F128缓断层）：发育于栖霞组（P1q）与文笔山组（P1w）或童子岩组（P1t）之间；

（2）层间断层（F127缓断层）：发育于童子岩组一段（P1t1）与三段（P1t3）之间；

（3）脱顶断层（F106、F100缓断层）：发育于童子岩组（P1t）与翠屏山组（P2cp）之间。

不同类型的缓断层对煤系的控制作用不同，分述如下。

3.1 F0、F128缓断层的控煤作用

脱底断层对煤系底部表现为挖空作用，特别是对于可采煤层大都集中在童子岩组一段（P1t1）的地层，破坏作用更加突出。

由于F0缓断层主要发育于栖霞组灰岩（P1q）与文笔山组（P1w）之间，与童子岩组接触较少，所以导致文笔山组地层大量缺失，局部断失了童子岩组一段（P1t1）下部地层，对控煤作用影响不大。

F128缓断层主要发育于文笔山组（P1w）与童子岩组（P1t）之间，缺失童子岩组一段下部大部分地层，使39号可采煤层大部分断失，失去工业开采价值，并破坏了38号煤层的连续性，严重降低了可采煤层的勘探价值。

3.2 F127缓断层的控煤作用

层间断层表现为对煤系地层中部的切移作用，一般断失童子岩组二段（P1t2）地层。

本区由于童子岩组三段（P1t3）下部含有数层可采煤层，而童子岩组一段（P1t1）上部都没有可采煤层。断层对第三段煤系地层主要起破坏作用，破坏了三段底部27号、28号煤层的连续性。而第一段由于上部地层的断失，客观上造成了一段下部主采煤层抬升变浅，利于勘探。但总体来说，F127缓断层对煤系的层的破坏作用大于保护作用。