毛易礦區外圍滑脫構造特征及找煤淺析

周榮洲，陳健明

（湖南省煤田地質局第二勘探隊，湖南株洲412003）

毛易礦區外圍滑脫構造特征及找煤淺析

周榮洲*，陳健明

（湖南省煤田地質局第二勘探隊，湖南株洲412003）

湘中毛易礦區外圍發育了推覆構造金盤侖斷層（F1），通過對金盤侖斷層（F1）上覆系統、滑脫帶、下伏系統的分析研究，認為F1淺部變形強烈深部變形較弱，為煤系的賦存提供了有利條件，下盤主要含煤地層為石炭系下統測水組，呈向斜構造產出，為構造下的賦煤遠景區，具有很好的找煤前景。

金盤侖斷層；推覆構造；向斜；找煤

湘中地區經過多年的勘探開發，煤炭資源暴露區和淺部的開發程度越來越高，尋找新的煤炭資源的工作重點將由暴露區向隱伏區轉移。隱伏區找煤主要指“三下”（老地層下、構造下和紅層下）找煤，而“老地層下和構造下”找煤主要是指利用推滑覆構造理論尋找新的煤炭資源。推覆、滑覆構造是控制煤系現今賦存狀況的主要因素之一，因此研究滑脫覆構造的特征對指導構造下找煤具有重要意義。

1　構造背景

湘中毛易礦區外圍（研究區）位于湖南長邵斷坳北段漣源坳陷中部隔擋式褶皺帶，北至晏家鋪向斜南段外延，南至毛易礦區，東緣橋頭河向斜向斜金竹山礦區，西臨冷水江向斜。自晚古生代以來研究區經歷了多期構造運動，煤系后期改造顯著、煤田構造復雜。

研究區主要控煤構造樣式為隔擋式褶皺和層間滑動斷層（徐志斌，1996）。區內褶曲構造以毛易—晏家鋪向斜為主體，以逆沖推覆構造為基本構造格架（圖1）。研究區內推覆構造金盤侖（F1）下盤主要含煤地層為石炭系下統測水組，呈向斜構造產出。

2　滑脫構造特征

研究區推覆構造金盤侖斷層（F1）滑脫面位于下石炭統石磴子組泥質灰巖與測水組下段之間。上覆系統由中上石炭統壺天群、下石炭統梓門橋組、測水組、石磴子組組成的毛易向斜，地層較完整。下伏系統由下石炭統測水組（主要是測水組下段）、石磴子組組成的毛易—晏家鋪含煤向斜（圖2）。

圖1　研究區地質簡圖

2.1上覆系統

毛易向斜南北長約6.9km，東西寬1.6km，軸向北北東，西區翼傾角較陡，為20°～50°，東南翼地層傾角較緩，一般為15°～30°，兩翼稍不對稱。淺部產狀略陡，往深部變緩，形似碟狀（圖2），核部為壺天群，兩翼分別為梓門橋組、測水組和石磴子組。

圖2　9線剖面圖

2.2滑脫帶

金盤侖斷層（F1）滑脫面在淺部一般傾角較陡，破碎帶一般寬約3.0m。大建煤礦紅新井+115石門在底板石磴子組泥質灰巖中揭露了金盤侖斷層（F1）。斷層上盤泥質灰巖因構造牽引傾向南東（原本傾向北西），斷面處節理裂隙發育，充填方解石脈，見擦痕、階步。破碎帶寬約2.0m，主要由構造泥巖、灰巖包體等組成。構造泥巖巖性為鈣質泥巖和砂質泥巖，深灰色，原生層理被密集劈理所破壞，呈揉皺狀。構造泥巖中夾灰巖透鏡體，表面光滑。破碎帶直接與5煤層接觸，5煤層厚2.2m，為粒狀結構粉煤，是典型的構造煤（圖3）。

圖3　大建煤礦紅新井+115石門素描圖

2.3下伏系統

下伏系統為隱藏在金盤侖斷層（F1）下的毛易—晏家鋪含煤向斜，具有較明顯的東西分帶、南北分段的特征。

東西分帶：毛易—晏家鋪向斜主體部分為中帶，向斜兩翼（滑脫斷裂帶）分別為西帶與東帶。

南北分段：晏家鋪向斜的揚起端為北段，毛易短軸向斜為南段，毛易—晏家鋪向斜“鞍部”為中段。

2.3.1東西分帶特征

中帶為毛易—晏家鋪向斜主體部分，向斜兩翼分別為西帶與東帶。

西帶和東帶為近順層滑脫帶，表現為逆沖推覆、導致地層（煤層）重復。西帶一般巖層傾角較陡局部地區地層甚至出現倒轉，東帶巖層較緩，較連續。構造變形強度從向斜兩翼至向斜軸部由強變弱，西翼變形強于東翼。

2.3.2南北分段特征

北段：

北段東帶主要斷裂為金盤侖斷層（F1），F1在渣渡礦區南段表現為地層重復，在該斷層之上重復了石炭系下統測水組及石磴子組，且渣渡礦區南段出露的測水組為F1上盤，為不均衡逆沖斷層導致的地層重復。北段西帶煤系整體呈條帶狀分布，但在局部尖滅，這可能與構造擠壓抬升剝蝕有關。

中段：

中段為晏家鋪—毛易向斜之間的“鞍部”。受后期構造作用的影響，中段抬升遭受剝蝕，寬度變窄。中段中帶僅出露基巖石磴子組灰巖，中段東、西兩帶測水組剝蝕嚴重，僅在斷裂帶以透鏡狀零星出露。

中段東帶發育一逆沖推覆斷層，將C1s推到了C1c之上。斷層在剖面上表現為一定寬度的破裂帶，在斷裂帶內可見雜搓碎的巖塊、巖屑、透鏡體等。斷層帶的構造透鏡體，其長軸產狀與斷層面大致平行，斷層趨勢產狀260°∠59°（圖4）。

圖4　斷裂帶照片

本段可見小褶皺小斷層等小構造，西帶斷層帶可見測水組砂巖受到南東—北西方向強烈擠壓而形成眾多小褶皺，南東向斷層逆沖于砂巖之上，斷層帶可見“S”形揉皺（圖5）。

圖5　D130-D132素描圖

南段：

南段西帶構造復雜，煤系受斷層切割，出露不連續；中帶構造簡單，出露煤系為推覆構造上盤地層，寬度較為穩定；東帶斷層的展布形態基本與煤系地層一致，逆沖推覆斷層基本上順層，煤系為逆沖推覆斷層下盤地層，出露寬度穩定。

南段可見次級褶皺，具有向斜寬緩，背斜窄短的特征，與漣源凹陷中部隔擋式構造帶的特點相吻合。斷裂帶中出現構造角礫巖，由于逆沖推覆斷層，東部局部巖層構造變形較為強烈。

研究區南段東翼大建煤礦區坑探結果表明在F1斷層下盤所保留的煤系一般厚40～70m，而5煤層底至石磴子組頂界的距離大多在30m以內，因此F1斷層下盤保留5煤層的可能性很大（圖6）。

圖6　大建煤礦預測區構造模式（楊雄庭，1999）

3　煤田構造成因研究

3.1構造應力場分析

根據配套分析的結果（表1），可以確定3套共軛剪節理。顯微構造、巖組分析、節理統計和小褶皺應力分析等成果，均一致反映研究區自晚古生代以來先后經歷了3期構造應力場。

表1　共軛剪節理產狀配套統計表

第一期為印支期，構造變形以南東—北西向的擠壓變形為主，主要是由于南海—印支古板塊與華南古板塊的碰撞、拼合以及其內部一些地體的碰撞聯合作用。這一期的擠壓作用塑造了本區構造的基本格局。

第二期為燕山期早中期，構造應力場最大主壓應力軸為北東—南西向，最大拉張應力方向為北西—南東向。該伸展作用導致沉積蓋層沿加里東構造層頂部滑體層向南東方向發生大規模重力滑動，形成區域性蓋層重力滑動構造，改造了印支期的部分構造面貌。同時，一些向斜的兩翼亦發生滑體向向斜核部的重力滑動，一些局部重力滑動構造開始形成。在北東—南西向的側向擠壓作用下，向斜中部隆起遭受剝蝕，導致晏家—毛易向斜的中部石磴子組直接出露地表。與此同時，晏家鋪向斜南段揚起，向北東傾伏。

第三期為燕山晚期，應力場表現為北西西—南東東向擠壓，致使先期形成的褶皺和斷層再次發生活動，構造面貌更加復雜化。至此，研究區現今構造格局基本形成。

3.2有限元模擬分析

通過有限元模擬分析得出，向斜的擠壓變形主要集中在兩翼，并且變形發育在軟弱帶（即煤系），向斜深部變形減弱。毛易向斜在受到擠壓作用時，兩翼的含煤地層將成為變形集中區，導致構造較為復雜；而向斜深部變形較弱，煤系地層能較好的保存。若是兩側受力不均，則應力主要集中在較大力源一側。研究區西側的構造復雜程度強于東側，說明受到是兩側不均勻的擠壓作用，并且應力較大一側為西側（圖7）。

4　結論及找煤前景

圖7　應變第二不變量和主偏應力模擬結果（黑色箭頭和長度表示主應變軸的大小和方向）

研究區自晚古生代以來先后經歷了至少3期構造應力場，現今的構造面貌是多期構造疊加的結果。

研究區測水組發育的煤層及泥巖為區內重要的軟弱層，為滑脫面的形成提供了物質基礎。

研究區全區發育推覆構造——金盤侖斷層（F1），從地表露頭、剖面、井下巷道（石門）均揭露了金盤侖斷層（F1）滑脫帶（斷層面）、上覆系統和下伏系統。

金盤侖斷層（F1）導致了測水組含煤地層重復，在毛易向斜（已進行精查的毛易礦區）之下，隱伏了一個毛易—晏家鋪含煤向斜，具有很好的找煤前景。

［1］湖南省冷水江市毛易礦區外圍滑脫構造的研究與找煤預測［R］.湖南省煤田地質局第二勘探隊，2014.

［2］錢光謨，曹代勇.煤田構造研究方法［M］.煤炭工業出版社，1994.

［3］徐志斌，云武，楊雄庭，等.湖南漣源凹陷蓋層滑脫構造與控煤作用研究［M］.徐州：中國礦業大學出版社，1996.

［4］湖南漣邵煤田北段測水煤系滑脫構造的研究與找煤預測［R］.湖南省煤田地質局第二勘探隊，1989.

［5］王義方.湘中漣源凹陷內的滑脫構造［J］.湖南地質,1989（2）：10-17.

P618.11

A

1004-5716（2016）01-0129-04

2015-01-05

2015-01-05

周榮洲（1979-），男（漢族），湖南湘潭人，工程師，現從事地質調查、礦產勘查工作。