鄭富龍
(福建省121地質(zhì)大隊,龍巖,364021)
福建境內(nèi)岀露地層較為齊全,經(jīng)歷了多期強(qiáng)烈造山作用,經(jīng)受了各種不同方向、不同規(guī)模、不同性質(zhì)的應(yīng)力作用,斷裂、褶皺十分發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜,尤其是每一造山旋回都相應(yīng)形成一些推覆與滑脫構(gòu)造[1]。但由于后期構(gòu)造運(yùn)動的多次破壞、改造,大多數(shù)推覆與滑脫構(gòu)造殘缺不全、形跡少見,研究難度大[2]。而省內(nèi)主要含煤地層為童子巖組,經(jīng)歷了多期次的推覆、滑脫及疊加構(gòu)造的作用,多已形成多種疊加型的復(fù)合構(gòu)造。筆者在全國第四輪煤炭資源潛力評價工作中,對省內(nèi)主要的控煤滑覆構(gòu)造進(jìn)行了全面的分析研究,總結(jié)了滑覆構(gòu)造的組合特征,在此基礎(chǔ)上初步提出了滑覆構(gòu)造的組合特征下的找煤方向。
滑覆構(gòu)造是指在伸展(或壓縮)構(gòu)造體制下,板狀巖席沿低緩的推覆面、滑脫面遠(yuǎn)距離運(yùn)移(以千米計)而成的構(gòu)造系統(tǒng)[3]?;矘?gòu)造在省內(nèi)極其發(fā)育,尤其在主要含煤地層童子巖組更加發(fā)育,滑覆構(gòu)造是省內(nèi)控煤構(gòu)造的主體,主要包括推覆、滑脫、疊加3大類。
推覆型滑覆構(gòu)造:由逆沖斷層面(推覆面)、上盤(推覆體、外來巖系)和下盤(下伏系統(tǒng)、原地巖系)3部分組成,并根據(jù)有否基底巖層卷入劃分為基底推覆構(gòu)造(中深層次)和蓋層推覆構(gòu)造(淺層次)2亞類*福建省閩西地質(zhì)大隊,福建省三明沙縣—永安以西聚煤區(qū)推覆構(gòu)造研究及隱伏煤田預(yù)測,1989。②福建省閩西地質(zhì)大隊,福建省閩西南推覆構(gòu)造與煤田預(yù)測研究,1993。③福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局,福建省三明地區(qū)二疊紀(jì)煤田地質(zhì)特征,1984。
。
滑脫型滑覆構(gòu)造:由拆離斷裂面、上拆離盤(滑覆體)、下拆離盤(滑覆體)三部分組成,并劃分滑片型和滑褶型2亞類[4]。
疊加型滑覆構(gòu)造:是在以上兩大類(推覆、滑脫)滑覆構(gòu)造的基礎(chǔ)上經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動形成的構(gòu)造疊加類型。
根據(jù)一個構(gòu)造單元中斷層的排列組合,滑、沖方向,復(fù)雜程度等,省內(nèi)逆沖推覆構(gòu)造主要控煤樣式有單沖型、對沖型、背沖型等[5];滑脫型滑覆構(gòu)造主要有滑片型(單向下滑、翅板式雙向反滑、掀斜同向下滑),滑褶型(順層紅綢舞、倒轉(zhuǎn)褶皺z),疊加型(滑推疊加、滑推多次疊加、滑褶推復(fù)雜疊加)等。
基底推覆構(gòu)造(中深層次)即以煤系下伏地層卷入,屬擠壓作用形成的以逆斷層為主體組合的構(gòu)造系,地層重復(fù),地層柱增厚,上盤相對上沖為特征。在省內(nèi)廣泛發(fā)育,主要是指深部變質(zhì)巖系和直接覆蓋于其上的上泥盆統(tǒng)或下石炭統(tǒng),以及加里東期侵入的巖體等組成的推覆體逆沖推覆于二疊-中生代之上。在閩西南坳陷帶的中部和東部地區(qū),外來巖系主要以泥盆系和奧陶系為主,其次是部分震旦系和圍埔?guī)r體組成;西部則主要由寒武系和震旦系及寧化巖體組成。原地巖系為上古生界及部分中生界(圖1)。
蓋層(淺層次)推覆型滑覆構(gòu)造,主要發(fā)育在煤系及上覆蓋層中,屬淺層次擠壓作用形成,表現(xiàn)地層逆沖重復(fù)。淺部的地質(zhì)體逆沖于煤系及煤系蓋層組成的原地巖系之上的構(gòu)造,外來巖系主要為文筆山組、二疊紀(jì)煤系地層等。其變形屬淺層次脆性破裂,是燕山晚期或更晚產(chǎn)物。這類構(gòu)造規(guī)模小,分布零星,但代表一次重要構(gòu)造事件。斷層大多為疊瓦式及單向逆沖-雙向逆沖型組合。如龍永地區(qū)的津頭、瓦窯坪礦區(qū)的F1、F20斷層等(圖2)。
推覆型滑覆構(gòu)造主要特征。
(1)基底推覆型滑覆構(gòu)造在省內(nèi)廣泛發(fā)育,主要是指深部變質(zhì)巖系和直接覆蓋于其上的上泥盆統(tǒng)或奧陶紀(jì),以及加里東期侵入的巖體等組成的推覆體逆沖推覆于二疊-中生代地層之上[6,7]。
(2)因長期風(fēng)化剝蝕結(jié)果,原地巖系在地形低洼處暴露地表,形成大小不一,形態(tài)各異的“構(gòu)造窗”;而在地形高處,被殘留的外來巖系則形成“飛來峰”構(gòu)造。這種現(xiàn)象以往常作為陡傾角斷裂互相切割在平面上呈“井”字型或“多”字型展布。構(gòu)造窗自西向東,出露面積由小到大。
(3)外來巖系同斜褶皺、小褶曲及柔皺非常發(fā)育,柔皺的片麻理、褶曲的軸面均反映向北西傾斜特征。原地巖系在煤系中多見沙、泥質(zhì)互層的巖層形成緊密褶曲、尖棱褶曲和斜歪、平臥褶曲,并普遍發(fā)育滑覆型滑覆構(gòu)造。
(4)逆沖斷裂在平面上斷裂線呈彎曲狀、封閉圓狀或不規(guī)則圓狀,斷層走向為北東向或向南東突出的弧狀。常表現(xiàn)為明顯寬大的破碎帶,破碎帶物質(zhì)成分復(fù)雜,除直接上下盤巖性外,還有被推來的巖塊。斷裂線往往出露于溝谷兩側(cè),斷裂面向山體方向傾斜,淺部傾角較陡,往深部變緩,形成背沖或?qū)_型,如果發(fā)育一側(cè)則為單沖型疊瓦式構(gòu)造。
西部條帶及晉江—永安北西向斷裂帶以北的逆沖推覆構(gòu)造屬武夷山逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng),由北西往南東單沖式逆沖推覆,西部條帶推覆體以大面積的前泥盆和泥盆-石炭系組成,原地巖系以較小面積的“構(gòu)造窗”展布,顯示出武夷山逆沖推覆構(gòu)造根帶的特點(diǎn);中部條帶(永安—大田煤田)推覆體由前泥盆、泥盆-石炭及加里東-印支期巖體組成,推覆體面積較小,原地巖系出露面積相對較大。東部條帶(永春—尤溪煤田)推覆體大多呈零星的“飛來峰”,顯示出武夷山逆沖推覆構(gòu)造鋒帶的特點(diǎn)。南部龍永煤田逆沖推覆構(gòu)造屬東海岸逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng),為對沖式逆沖推覆樣式。
是指一組近水平的緩傾角斷裂,在拉張作用下形成的以正斷層為主體的構(gòu)造系,表現(xiàn)為地層缺失,使淺層的年輕巖層直接蓋于較深層次的老巖層之上,上盤相對下滑,水平拉伸為主要特征(相當(dāng)于滑脫、拆離構(gòu)造)。由一組向同方向或相對、相背斷落的正斷層組成。由背斜往翼部相背下滑呈拱形,由向斜往核部相對下滑呈向形。
滑片型滑脫斷層煤系以單斜為主。斷面淺部較陡,深部平緩,呈鏟式或犁式等。對煤系貯存有破壞性的一面,又有建設(shè)性一面,是評價煤礦區(qū)遠(yuǎn)景的關(guān)鍵構(gòu)造。
滑褶型是早期滑片型滑脫構(gòu)造再次受印支末期和燕山早期構(gòu)造運(yùn)動后,地層、煤層經(jīng)褶皺作用形成的,煤巖層大多順層滑褶疊置,地層、煤層褶皺重復(fù),褶皺常以大型倒轉(zhuǎn)平臥褶皺的構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)出,呈斜歪、倒轉(zhuǎn)、“紅綢舞”、“Z”型等形態(tài),大中有小,形態(tài)復(fù)雜[8]。由于煤層擠壓重復(fù),增加煤層對比及開采難度,但可增加了井田煤炭資源量(圖3)。
省內(nèi)各含煤區(qū)中,已發(fā)現(xiàn)的以“順層”滑動和地層缺失為特征的滑脫構(gòu)造十分普遍。在剖面上一般有2個或2個以上的滑覆斷層同時存在,構(gòu)成了“層樓”格式,形態(tài)十分復(fù)雜,如永春天湖山礦區(qū)(圖4)。
滑脫型滑覆構(gòu)造主要特征。
(1)斷層面呈波狀起伏,主斷裂面形態(tài)與礦區(qū)主體褶皺形態(tài)近似,總體較協(xié)調(diào),多呈拱形(背形)或向形、犁式等組合樣式。
(2)滑脫斷裂面發(fā)育在一定層位,一般是在力學(xué)性質(zhì)差異的不同巖層接觸面或附近。剖面上往往出現(xiàn)多層的滑覆斷裂,上下疊置,互相平行,成組出現(xiàn)。在構(gòu)造變動劇烈地段,幾條滑脫斷裂構(gòu)造在進(jìn)一步發(fā)展過程中往往合并為一條斷裂或斷裂帶,同時造成較多的地層層位缺失。該次預(yù)測將主要的滑覆斷裂統(tǒng)一編號為F0、F1、F2,F(xiàn)0發(fā)育在童子巖組與下伏地層(P2w、P2g、C1、D3及老地層)之間;F1斷層發(fā)育在童子巖組與上覆翠屏山組接觸之間或附近;F2斷層發(fā)育在翠屏山組與上覆溪口組之間或附近。在童子巖組內(nèi)部滑覆斷裂同樣很發(fā)育,末作統(tǒng)一編號。
(3)斷裂在平面上沿走向有斜切地層的現(xiàn)象,在剖面上是由斷坡和斷坪組成,斜切地層較明顯。斷裂面傾角地表往深部具有由陡變緩的趨勢,總體形態(tài)以勺式或犁式產(chǎn)出。
(4)由于巖層的粘度性能不同,為層間滑動和拆離提供了一定條件。在滑脫斷裂的上下盤地層的構(gòu)造形態(tài)極不協(xié)調(diào),如滑動面上盤童子巖組的褶皺形成一系列緊密的、軸面北西傾的褶皺;而下盤的棲霞組、文筆山組表現(xiàn)為寬緩的褶皺,如永安上京井田等。
(5)滑脫斷裂大多表現(xiàn)為壓性破裂面特征,可見擠壓破碎帶,強(qiáng)烈的巖石揉皺現(xiàn)象及構(gòu)造透鏡體、片理化等現(xiàn)象,在斷裂旁側(cè)常發(fā)育一組近平行或斜交的次級構(gòu)造裂隙。
(6)缺失型的滑脫構(gòu)造在福建省煤田中普遍發(fā)育。特別是童子巖組底部的F0斷層幾乎遍及全省各煤礦區(qū)?;瑒酉到y(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造自西向東有變復(fù)雜趨勢,西部(連城、清流)多見滑片型,中部(龍巖、永定)為滑片-滑褶型,東部(上京、天湖山)多為滑褶型為主。滑動構(gòu)造在區(qū)域性的背斜軸部及附近的兩翼表現(xiàn)強(qiáng)烈,地層缺失嚴(yán)重,但在區(qū)域性的向斜核部及附近兩翼,滑動斷層就表現(xiàn)得相對微弱。
省內(nèi)含煤區(qū)滑脫斷裂主要發(fā)生在印支期,后期繼續(xù)活動,而逆沖斷裂主要發(fā)生在燕山早期和燕山晚期,后期頻繁活動,單一的滑脫較少,更多的情況是多期、多次的推滑疊加[9]。在先期形成的滑脫斷裂基礎(chǔ)上疊加。推滑疊加型構(gòu)造主要發(fā)育在含煤地層中,煤層流變特別強(qiáng)烈,一般煤層塑流富集,發(fā)育平臥、褶疊褶曲,剖面上不僅有滑覆型斷層,同時出現(xiàn)推覆型斷裂。由于滑、褶、推多次疊置,可增大煤炭資源量,也使煤田地質(zhì)構(gòu)造更加復(fù)雜。除清流余朋、大田龍鳳場、德化陽山等處大型滑褶構(gòu)造外(圖5),較典型的推滑疊加型構(gòu)造在大田上京礦區(qū)、德化陽山礦區(qū)較為突出。
(1)大田上京滑推疊加構(gòu)造,在地質(zhì)剖面中發(fā)育有互相平行的F0、F1、F2及F11等緩傾角斷裂,其中F0、F1、F2為地層缺失的滑覆型斷裂,F(xiàn)11為地層重復(fù)的逆沖斷裂,前者運(yùn)動方向由西向東,后者運(yùn)動方向由東向西。地層重復(fù)斷距達(dá)五六百米,使煤系重復(fù)出現(xiàn)。在各斷裂的斷塊中,巖煤層發(fā)生強(qiáng)烈流變,變形強(qiáng)烈,形成獨(dú)具一格的“紅綢舞”式滑褶型復(fù)雜褶皺,并出現(xiàn)了似劍鞘褶皺。
(2)大田—廣平逆沖斷裂帶分布于大田廣平、建設(shè)、永安新村一帶,在廣平一帶,逆沖斷裂面在平面上呈弧形展布,弧頂指向南東,外來巖系由麻源群、印支期混合花崗巖、泥盆-林地組以及棲霞石灰?guī)r等地層組成,外來巖系在層序上表現(xiàn)為倒轉(zhuǎn)序列,各層組間存在滑覆構(gòu)造[10]??偟哪鏇_推覆斷裂面往西傾,傾角平緩,呈波狀起伏。原地巖系為童子巖組、文筆山組等下伏地層,并發(fā)育一系列斜歪、倒轉(zhuǎn)背向斜及與逆沖斷裂指向一致的小型逆沖斷裂。反映由北西往南東逆沖。在斷裂帶附近的大竹林煤礦和新村井田等地,下石炭統(tǒng)林地組以“飛來峰”形式覆蓋于童子巖之上。推覆斷裂總體呈滑、褶、推復(fù)雜型組合(圖6)。
(3)永春天湖山滑推疊加構(gòu)造,童子巖組與下伏文筆山、棲霞組、上泥盆統(tǒng)之間發(fā)育的F0、F0下滑覆構(gòu)造,由于后期F31逆沖斷裂影響,使其間的童子巖組第一段及不整合其上的上侏羅統(tǒng)長林組地層逆沖推覆在童子巖組及梨山組地層之上,地層、煤層形成十分復(fù)雜的斜歪、平臥褶皺,煤層塑流富集。
省內(nèi)二疊紀(jì)童子巖含煤地層分布北至閩西北隆起帶的將樂、順昌、南平、建甌等地,東至福安—南靖斷裂帶以西均有零星分布,說明童子巖組含煤地層原始沉積范圍遠(yuǎn)比現(xiàn)在控制的分布范圍廣。
由于后期改造,沉積盆地呈“南北分塊”、“東西分帶”的構(gòu)造格局。南北以晉江—永安及德化—將樂北西向斷裂帶為界,呈階梯狀由南向北三級抬高,北部隆起剝蝕,煤系僅在低洼地帶零星貯存,而南部煤系則大面積保存,為最重要的煤礦區(qū)。東西大致以政和—大埔斷裂帶及胡坊—古田復(fù)背斜為界,劃分3個含煤條帶(4大煤田),它們各在沉積特征、含煤性、地質(zhì)構(gòu)造等均存在較大差異。
根據(jù)省內(nèi)南北分塊、東西分帶煤系貯存的構(gòu)造格局及含煤地層貯存可采煤層的特點(diǎn),福建省今后找煤重點(diǎn)在“三下”。
據(jù)含煤盆地總體走向為北北東向,在含煤盆地走向延伸的兩側(cè)推覆體下找煤更值得注意,如西部條帶羅口向斜清流—連城煤礦間大片前泥盆紀(jì)地層之下;中部條帶永安洪田向斜南至漳平赤水員當(dāng)一帶泥盆-石炭紀(jì)推覆體下;大田廣平—永安新村推覆構(gòu)造前泥盆、泥盆-石炭、及加里東-印支巖體下;龍巖盆地西部前泥盆、泥盆-石炭;東部天湖山煤礦區(qū)淺層次推覆構(gòu)造下。
省內(nèi)滑脫構(gòu)造普遍發(fā)育,具有缺層機(jī)制和多層次發(fā)育的特點(diǎn),主要發(fā)生在童子巖組含煤地層中,其中最主要發(fā)育的層位在童子巖組與下伏地層之間(F0);F1斷層發(fā)育在童子巖組與上覆翠屏山之間;F2斷層發(fā)育在上覆翠屏山與下三疊統(tǒng)溪口組之間。F0斷層對煤系、煤層具有較大的破壞性,F(xiàn)1、F2二斷層往往使蓋層厚度部分缺失,而含煤地層抬高,有利于煤田勘探。找煤主要地區(qū)有羅口向斜核部、上京—長塔復(fù)背斜兩翼、龍永煤田悠遠(yuǎn)向斜等地,上覆翠屏山組、溪口組等之下。
中生代地層及火山巖下找煤重點(diǎn)在中、東部條帶,尤其東部煤田火山巖下找煤是主要方向。尤溪、德化、永春天湖山外圍、安溪縣境內(nèi)煤系地層小面積零星分布,大面積的火山巖與煤系或下伏地層呈不整合或斷層接觸。如尤溪中仙十字隔—劍溪一帶、天湖山煤礦區(qū)F31斷層上下盤火山巖下煤系地層等。如在大田大吉、槐南、永安新村一帶,火山巖與煤系不整合或斷層接觸,由于受后期構(gòu)造影響,煤系埋深變化大。因此,對火山巖下找煤選點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)研究。
龍永煤田北部白沙—蘇邦煤礦區(qū)以東、將樂—武平煤田清連城煤礦至連城廟前煤礦之間的北東向白堊紀(jì)沙縣組分布區(qū)是紅層下找煤的主要地區(qū)。尤其燕山晚期淺層次逆沖推覆構(gòu)造發(fā)育的地段,如蘇邦—白沙煤礦區(qū)以東地區(qū),童子巖組含煤地層往東傾,埋于紅層之下,為紅層下深部找煤的主要地區(qū)。
該構(gòu)造使煤系地層及煤層褶皺倒轉(zhuǎn)、平臥并多層次疊加重復(fù),使煤田構(gòu)造更加復(fù)雜,但滑推疊加構(gòu)造往往增加了井田煤炭儲量,如龍巖盆地、上京煤礦等地,這一構(gòu)造類型的礦區(qū)可利用重復(fù)多褶的特性尋找礦區(qū)煤炭資源量。
(1)滑覆構(gòu)造是省內(nèi)最發(fā)育的主要控煤構(gòu)造,各亞類滑覆構(gòu)造又存在多種多樣的構(gòu)造樣式。多個煤礦區(qū)勘查表明,單一的推覆、滑脫構(gòu)造發(fā)育不多,絕大多數(shù)為推滑疊加型的構(gòu)造為主。
(2)煤田的大量煤層具塑性形變構(gòu)造,如“穿剌”、“包體”、“瓜藤狀”、“蛇曲狀”等多種多樣的煤體,是在推覆、滑覆、疊加型3大類滑覆構(gòu)造形成過程中伴生的產(chǎn)物,是伴隨“Z”字型倒轉(zhuǎn)褶皺和不協(xié)調(diào)褶皺的同時產(chǎn)生的。
(3)對推覆型滑覆構(gòu)造的分析認(rèn)為,是在其兩側(cè)的推覆型滑覆體下找煤前景更大;而在滑脫型滑覆構(gòu)造普遍發(fā)育的含煤盆地內(nèi),上覆翠屏山組、溪口組等之下,以及中生代地層、火山巖及“紅層”下也是理想的找煤方向?;漂B加型滑覆構(gòu)造發(fā)育的礦區(qū),可以利用其使煤系地層及煤層多層次疊加重復(fù)的多褶特性,尋找老礦區(qū)深部隱伏的煤炭資源量。
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