文王山和二崗山斷裂帶特征及斷層活動(dòng)演化規(guī)律

羅鵬波

（山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊(duì),山西長治046000）

1 區(qū)域構(gòu)造背景

區(qū)域構(gòu)造格局經(jīng)歷了三個(gè)階段，形成階段為太古代至早元古代古陸殼板塊，發(fā)展階段為晚元古代至早二疊紀(jì)板塊，變形階段為侏羅紀(jì)。區(qū)域構(gòu)造多形成于變形階斷。侏羅紀(jì)以來，庫拉—太平洋板塊向東亞大陸俯沖加強(qiáng)，產(chǎn)生了NW-SE向擠壓應(yīng)力，此作用力下形成了晉獲斷裂帶。自新生代開始，太平洋板塊向東俯沖，亞洲大陸東緣轉(zhuǎn)化為西太平洋溝弧盆大陸邊緣。激化了弧后地幔物質(zhì)的活動(dòng)，致使地幔上拱，地層側(cè)向伸展。到新生代中期，在晉獲斷裂帶南部長治段，局部垂直伸展開裂，小型裂陷盆地逐漸形成。

文王山和二崗山斷裂帶屬于華北斷塊區(qū)呂梁—太行斷塊沁水塊坳東部次級構(gòu)造單元沾尚—武鄉(xiāng)—陽城NNE向凹褶帶中段，晉獲斷裂帶西側(cè)，為長治新裂陷的同生斷裂。塊坳是一個(gè)被斷裂圍限的矩形斷塊。晉獲斷裂帶是沁水塊坳與太行山塊隆分界，是一條區(qū)域性的大斷裂。在山西省內(nèi)延展長約300km，總體走向NNE?？刂屏藚^(qū)域構(gòu)造格局的形成和發(fā)展。

2 斷裂帶構(gòu)造特征

文王山南正斷層向東延至周王山，以北70°東的方向與晉獲斷裂帶相交，向西至紅石溝村以南80°西的方向與文王山北斷層相交。全長約35km，傾向南南東，傾角70°～80°。落差自東往西為700～200m。西部為三疊系下統(tǒng)劉家溝組與二疊系上石盒子組、石千峰組接觸，東部為奧陶系峰峰組與二疊系上石盒子接觸。有205、3011號孔多處地表露頭控制，西部有302號孔控制。常-1號鉆孔3號煤層底板標(biāo)高806.82m，513號孔3號煤層底板標(biāo)高459.92m，兩者高差346.90m，常隆村附近斷距400m。常隆村西南斷層上盤為石千峰組底部地層，下盤為奧陶系及石炭系地層零星出露。東部淺1和111鉆孔控制，淺1為奧陶系石灰?guī)r，未見煤層，落差600m。

二崗山北正斷層位于小南莊、駝坊鄉(xiāng)、東王坡一線。屬張扭性斷裂，斷層走向?yàn)楸?1°東，傾向北西，傾角70°，斷距由東往西逐漸減小，全長12km，有3301、156號孔控制，西部有3301號孔控制（見圖1）。落差150m，傾向北西，傾角70°，第四系黃土覆蓋。東部156鉆孔控制，為奧陶系石灰?guī)r，未見煤層，落差400m。二崗山南正斷層有303、906號鉆孔控制，303號鉆孔在290.52m處遇到深灰、灰白、黃褐色砂巖、泥巖、石灰?guī)r碎塊，具滑面，巖芯破碎，于300.35m處巖芯正常，為奧陶系石灰?guī)r，落差250m；906號鉆孔在589.40m處遇破碎帶，下石盒子組底K8砂巖與上馬家溝組含石膏白云巖接觸，落差270m。文王山和二崗山斷層之間的一系列褶皺呈北北東走向，褶皺規(guī)模較小，向斜開闊，背斜緊閉，構(gòu)成相互平行的褶皺帶，壓扭性斷裂罕見。

圖1 斷層特征分布圖

3 斷裂活動(dòng)規(guī)律

文王山和二崗山斷裂帶總體構(gòu)造格架形成于中生代，新生代以來在中部地區(qū)由于構(gòu)造活動(dòng)，形成了斷陷帶。表現(xiàn)為文王山和二崗山地壘的斷階形式，文王山和二崗山斷裂與晉獲斷裂帶垂直相交，走向北東東向的張扭性斷裂。晉獲斷裂帶生成于侏羅紀(jì)變形階段，在燕山運(yùn)動(dòng)中復(fù)蘇，表現(xiàn)為由西向東位移的逆沖位移。由于變形差異和后期隆起剝蝕，在黎城以北段，逆沖斷裂保存完好，黎城以南段，新生代發(fā)生反向運(yùn)動(dòng)，基底埋深達(dá)200m，向西逐漸掀斜呈箕狀，沿?cái)嗔褞鱾?cè)發(fā)育一組向西傾斜的正斷層，形成了長治斷陷盆地，新斷裂內(nèi)的底層為第三系至第四系全新統(tǒng)。

4 斷裂帶演化規(guī)律

燕山運(yùn)動(dòng)中晚期，在水平擠壓力作用下，發(fā)生斷裂變形，延左權(quán)長治晉城基底軟弱帶應(yīng)力集中，產(chǎn)生了晉獲逆沖推覆構(gòu)造帶。晉獲斷裂帶是在基底軟弱帶基礎(chǔ)上發(fā)育起來的一條區(qū)域性斷裂帶。主體為一逆沖褶皺構(gòu)造帶，自下而上變形強(qiáng)度逐漸減弱，構(gòu)造演變?yōu)橥聘材鏇_褶皺。中新世開始受太平洋俯沖形成的應(yīng)力場控制，在引張持續(xù)作用下，NEE的斷層發(fā)生正斷層運(yùn)動(dòng)，在重力作用下，沿早期構(gòu)造破碎帶形成共軛剪破裂，進(jìn)而發(fā)展成X型正斷層，構(gòu)成了文王山和二崗山地壘組合。

第四系更新世開始了新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，太平洋俯沖產(chǎn)生引張作用，喜馬拉雅陸陸碰撞產(chǎn)生的擠壓作用也影響到本區(qū)，斷塊運(yùn)動(dòng)為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式，在上升區(qū)和下降區(qū)內(nèi)部以斷裂為界形成不同的塊體，文王山地壘和二崗山地壘將地層分成一個(gè)個(gè)斷塊。

5 對煤礦區(qū)構(gòu)造的控制

作為沁水塊坳與太行山塊隆分界的晉獲斷裂帶對區(qū)域構(gòu)造格局的形成和發(fā)展具有重要的控制作用，晉獲斷裂帶對礦區(qū)的構(gòu)造展布和發(fā)育起到?jīng)Q定性的作用，控制著礦區(qū)的構(gòu)造密度，煤礦區(qū)的構(gòu)造是區(qū)域構(gòu)造的組成部分，文王山地壘和二崗山地壘構(gòu)造的幾何邊界條件和邊界動(dòng)力條件影響了井田的構(gòu)造樣式和變形強(qiáng)度，對煤礦的開采形成以下影響。

斷層構(gòu)造對瓦斯賦存的影響主要表現(xiàn)在：分布的不均衡和瓦斯賦存、排放的條件影響。類型、部位、力學(xué)性質(zhì)、封閉情況的差異造就不同的斷層形跡，形成差異的瓦斯賦存條件，在封閉型地質(zhì)構(gòu)造中瓦斯較多，在開放型地質(zhì)構(gòu)造中瓦斯較少。

二崗山和文王山正斷層作為井田的邊界，屬張扭性正斷層。在斷層兩盤太灰含水層和奧灰含水層對接，是已定性的導(dǎo)水?dāng)鄬?，二崗山斷層附?06號鉆孔鉆進(jìn)時(shí)有沖洗液漏失現(xiàn)象。附近將伴生數(shù)條落差不等的小斷層。斷層兩盤的煤層與含水層之間可能在垂向上或平面上發(fā)生水力聯(lián)系，從而向礦井充水。斷層可能導(dǎo)通含水層水而發(fā)生水害事故。

煤礦開采時(shí)，斷層附近工作面開采時(shí)及放頂過程中破壞斷層原始應(yīng)力，導(dǎo)致斷層應(yīng)力釋放，造成非自然性的地震，尤其引起二崗山文王山正斷層的局部活動(dòng)，對煤礦開采造成威脅。

6 結(jié)論

中新世開始在太平洋俯沖形成的應(yīng)力場控制下，形成了文王山和二崗山地壘組合。更新世開始的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使文王山和二崗山地壘復(fù)活，將礦區(qū)分成一個(gè)個(gè)斷塊。二崗山和文王山正斷層幾何邊界條件將礦區(qū)分開，成為礦區(qū)瓦斯、水文條件及工作面的重要影響因素。