大型邊界斷層對(duì)煤礦及周邊礦床(點(diǎn))的影響分析*
——以貴州省赫章縣興發(fā)鄉(xiāng)逆斷層為例

湯立方，王 云，劉順喜

(1.貴州省煤田地質(zhì)局一四二隊(duì)，貴州 貴陽 550000；2.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454003)

0 引言

邊界斷層是煤田地質(zhì)用語，指將含煤地層錯(cuò)開位移較大的斷層，限制了煤田的邊界，屬大型斷層[1-3]。煤礦勘查重點(diǎn)多集中在煤礦內(nèi)煤層的控制，邊界斷層多是通過地質(zhì)填圖來確定，在覆蓋嚴(yán)重區(qū)地質(zhì)填圖很難確定斷層的產(chǎn)狀性質(zhì)，邊界斷層的斷煤交線多為推斷[4-6]，且存在較大的偏差。邊界斷層的控制性研究在煤田勘探中容易忽視，同時(shí)邊界斷層的研究局限于煤田范疇，拓展至其他礦床(點(diǎn))的研究顯得尤為重要[7-11]。雖然邊界斷層的研究屬于地質(zhì)工作中細(xì)微的一點(diǎn)內(nèi)容，但對(duì)于基礎(chǔ)地質(zhì)工作者來說值得細(xì)致研究。以貴州省赫章縣興發(fā)鄉(xiāng)鉆探控制的邊界逆斷層為例，分析了控制的邊界逆斷層對(duì)煤層的影響，以及邊界斷層對(duì)其他礦床(點(diǎn))的影響，并進(jìn)一步總結(jié)了邊界斷層研究的重要性。

1 區(qū)域地層和區(qū)域構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)出露的地層由下至上有：寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、下第三系、第四系，缺失白堊系。

工作區(qū)大地構(gòu)造位于羌塘—揚(yáng)子—華南板塊(Ⅳ)，揚(yáng)子陸塊(Ⅳ-4)，上揚(yáng)子地塊(Ⅳ-4-1)，黔北隆起區(qū)(Ⅳ-4-1-3)織金穹盆構(gòu)造變形區(qū)(Ⅳ-4-1-3(1))與六盤水裂隙槽(Ⅳ-4-1-3)(六盤水北西向褶斷帶)交界處。從斷裂角度來說，研究區(qū)位于紫云—埡都斷裂帶(走向NW—SE)北東側(cè)，結(jié)合前人資料，該紫云—埡都斷裂自加里東末期(早泥盆世)以來存在多期活動(dòng)的證據(jù)，說明該斷層為一條較為古老的多期活動(dòng)斷層。紫云—埡都斷裂的晚期形成一系列大型斷層，本次工作區(qū)的F1和F2斷層均屬該類斷層，如圖1所示。

圖1 貴州省構(gòu)造單元分區(qū)及工作區(qū)位置圖

2 地層和構(gòu)造特征

2.1 地層

工作區(qū)內(nèi)出露地層為二疊系陽新統(tǒng)茅口組(P2m)、峨嵋山玄武巖組(P2-3em)、龍?zhí)督M(P3l)、第四系(Q)。

茅口組(P2m)：主要為淺灰色、灰色中-厚層狀石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等，為該區(qū)域鉛鋅礦的賦礦層位，容礦圍巖主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。區(qū)域地層平均厚度約300 m。與上覆峨嵋山玄武巖組呈不整合接觸。

峨嵋山玄武巖組(P2-3em)：主要為深灰、暗綠色隱晶至細(xì)晶玄武巖、杏仁、拉斑玄武巖，夾粗玄巖、火山角礫巖、泥巖、炭質(zhì)頁巖等，具一至多次噴發(fā)-沉積韻律，上部含煤一層。工作區(qū)內(nèi)出露不全，區(qū)域地層平均厚度約200 m。與上覆龍?zhí)督M呈假整合接觸。

龍?zhí)督M(P3l)：龍?zhí)督M賦存不全，鉆孔揭露的龍?zhí)督M最大厚度為263.30 m，最小厚度16.33 m。巖性主要為灰色、深灰色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖；褐黃色、灰綠色泥巖夾玄武質(zhì)巖屑砂巖，鈣質(zhì)砂巖、含煤0～33層。

第四系(Q)：為殘積、坡積、沖積物，巖性為泥礫、砂礫、粘土及砂、礫石等，分布于地勢(shì)低洼處，不整合于工作區(qū)內(nèi)各地層表面，主要覆蓋含煤地層之上，鉆孔揭露厚2.30～13.41 m，一般為7.43 m。

2.2 構(gòu)造

工作區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列SW—NE方向的大型逆斷層，這些斷層受紫云—埡都斷裂帶的影響。沿?cái)鄬訋зx存了大量鉛鋅礦、銻多金屬礦等其他金屬礦床(點(diǎn))，主要賦礦地層為石炭系、二疊系等峨嵋山玄武巖組(P2-3em)以下地層，其中茅口組為主要含礦層位。而在赫章縣興發(fā)鄉(xiāng)的“斷夾塊”卻出露了一處十幾平方公里的龍?zhí)督M(P3l)和峨嵋山玄武巖組(P2-3em)地層，從而有別于周邊的茅口組地層，受邊界逆斷層的影響明顯。工作區(qū)在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)育有不對(duì)稱向斜即“興發(fā)向斜”，如圖2所示。

圖2 交通位置和工作區(qū)構(gòu)造圖

褶曲：興發(fā)向斜軸部走向124°，長約2 800 m，起于4勘查線的深部筆架山附近的F1斷層，過301附近的白石巖和101附近的灰渣坡，止于望廠坡并交于F3斷層。向斜兩翼不對(duì)稱。向斜南翼受斷層影響局部出現(xiàn)小規(guī)模地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。向斜南北兩翼均有走向斷層控制工作區(qū)邊界。向斜南翼雖受斷層影響，局部有小規(guī)模地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但煤層發(fā)育較連續(xù)，地層產(chǎn)狀平緩。北東翼6-3勘查線地層的走向基本與軸線平行，傾向NW，傾角5°～15°，一般7°左右，并受F2走向正斷層切割拉張破壞；3-1勘查線地層向軸部逐漸收緊變陡，傾向NNW，傾角15°～40°，一般30°左右，并受F2走向正斷層和F1斜交逆斷層擠壓破壞。南西翼6-3勘查線地層的走向基本與軸線平行，傾向SE，傾角5°～15°，一般7°左右，并受F1斷層切割擠壓破壞而不全；3-1勘查線地層向軸部逐漸收緊變陡，傾向SSE，傾角15°～40°，一般30°左右，F(xiàn)1走向逆斷層和F1斜交逆斷層擠壓破壞。301和402鉆孔一線為最低點(diǎn)。向斜軸部、近軸線和兩翼均有鉆孔控制，軸線已經(jīng)查明，在平面上不會(huì)有較大擺動(dòng)。工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

邊界逆斷層：工作區(qū)內(nèi)及周邊共發(fā)育3條斷層，分別為走向逆斷層F1、走向正斷層F2和F3斜交逆斷層。本次對(duì)走向逆斷層F1和斜交逆斷層F3兩條邊界斷層著重分析。①F1斷層—邊界斷層位于工作區(qū)南部沿走向一帶，走向6-3勘查線之間為NE，傾向NW，傾角15°～35°，一般20°左右；3-1勘查線之間為SSW，傾向NNW，傾角15°～35°，一般20°左右，落差H不詳，工作區(qū)內(nèi)延伸長度約4 500 m。F1斷層切割P3l地層，并使P3l出露地層不全；6-3勘查線之間，由于F1斷層的落差較大，上盤抬升，斷層帶附近地層接近直立，并使P2m和P2-3em地層出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，P3β地層由302、402和502鉆孔揭露控制，3-1勘查線之間，上盤僅出露P2m地層，而并無出露P2-3em地層，下盤出露P2-3em地層為與P3l接觸的P2-3em地層。地表露頭較為明顯，由9個(gè)觀測(cè)點(diǎn)控制，斷層兩盤地層接近直立和地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，見破碎帶和斷層角礫巖。F1斷層雖落差較大，但有鉆孔控制，查明了邊界逆斷層對(duì)煤層的影響程度(圖3)。②F3斷層—位于工作區(qū)外圍以北西部望廠坡埡口—望廠坡—海家坡一線，走向近NW—SE，傾向SW，傾角約60°，落差H不詳，延伸長度大于2 000 m，切割P2m、P2-3em和P3l地層。F3斷層上盤P2m地層抬升、地表露頭較為明顯，由6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)控制，斷層兩盤地層接近直立，形成以茅口組石灰?guī)r為主的陡壁，見破碎帶和斷層角礫巖。

圖3 3、5勘查線地質(zhì)剖面圖

3 邊界逆斷層對(duì)煤礦及周邊礦床(點(diǎn))的影響

3.1 邊界逆斷層對(duì)煤礦的影響性分析

興發(fā)向斜不規(guī)則的向斜形態(tài)是逆斷層對(duì)地層影響的反映，邊界逆斷層F1和F2控制了向斜的形態(tài)，并進(jìn)一步影響到煤層底板等高線的形態(tài)，靠近邊界斷層的煤層傾角變化較大，甚至存在地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象；邊界逆斷層是影響因素，興發(fā)向斜為受影響的結(jié)果。在峨嵋山玄武巖組(P2-3em)地層布置鉆孔控制斷層與煤層具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，但若無鉆孔控制很難確定F1斷層的傾角及煤層在深部的延伸情況。提高斷層的控制，使礦區(qū)內(nèi)的資源儲(chǔ)量更接近于實(shí)際。工作區(qū)的“斷夾塊”含煤地層龍?zhí)督M的地層賦存不全，總體來說是受邊界逆斷層的影響。邊界逆斷層同時(shí)影響了煤礦的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)等開采技術(shù)條件。

3.2 邊界逆斷層對(duì)周邊礦床(點(diǎn))的影響性分析

鉆孔控制了邊界逆斷層，同時(shí)控制了龍?zhí)督M(P3l)和峨嵋山玄武巖組(P2-3em)，根據(jù)鉆探巖芯分析，在邊界逆斷層的下盤正常地層層序的峨嵋山玄武巖組(P2-3em)未發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦等金屬礦的礦化點(diǎn)，而在邊界斷層的上盤斷層面與峨嵋山玄武巖組(P2-3em)接觸的不整合面，茅口組(P2m)與峨嵋山玄武巖組(P2-3em)的不整合面，以及茅口組(P2m)地層中發(fā)現(xiàn)了鉛鋅礦的礦化點(diǎn)。這些現(xiàn)象說明鉛鋅礦的礦源物質(zhì)不是來源于峨嵋山玄武巖，而是受該區(qū)邊界逆斷層的影響，但邊界逆斷層又進(jìn)一步受區(qū)域性的紫云—埡都斷裂帶的影響，深大斷裂指向于地殼深部，說明了礦源物質(zhì)屬于殼源物質(zhì)。

該區(qū)域除煤礦以外，茅口組(P2m)和F1、F2邊界逆斷層周邊位置分布有鉛鋅礦床(點(diǎn))及錫多金屬礦床(點(diǎn))。這一現(xiàn)象說明了不同的礦床(點(diǎn))同時(shí)受多期活動(dòng)斷層的影響，由此也說明了F1、F2邊界逆斷層是多期活動(dòng)后期的表現(xiàn)斷層。

不同的礦床(點(diǎn))有著同樣的賦礦層位和相近的成礦年代，說明這些礦床(點(diǎn))存在千絲萬縷的關(guān)系，也進(jìn)一步說明影響不同礦床(點(diǎn))的邊界斷層之間也有很大的關(guān)聯(lián)性。

4 結(jié)論

(1)僅推斷未經(jīng)控制的邊界斷層，即使通過了前期地質(zhì)填圖，很可能出現(xiàn)較大的偏差，甚至?xí)霈F(xiàn)與實(shí)際相反的結(jié)果。

(2)無論是邊界逆斷層還是邊界正斷層，大型邊界斷層均會(huì)較大程度影響煤礦區(qū)的其他構(gòu)造，對(duì)煤礦區(qū)的影響往往是全礦區(qū)而不是局部。研究全礦區(qū)的構(gòu)造首先重視研究與礦區(qū)相關(guān)的邊界構(gòu)造。

(3)大型邊界斷層對(duì)多種礦床(點(diǎn))成礦因素的影響，是分析礦源物質(zhì)和礦床形態(tài)的基礎(chǔ)，一定程度上決定了尋找礦床(點(diǎn))的方向，是找礦突破的關(guān)鍵，意義重大。