孫學陽 夏玉成 李成 苗霖田 李鵬強

摘?要：為掌握韓城地區(qū)煤田構造變形特征和含煤地層賦存的規(guī)律，指導該區(qū)的煤炭資源勘查與評價，在系統(tǒng)總結韓城礦區(qū)地質構造發(fā)育規(guī)律的基礎上，運用構造控煤分析方法，提出了礦區(qū)控煤構造樣式，總結出礦區(qū)構造控煤模式。研究認為韓城礦區(qū)構造控煤樣式共有3大類8種類型，其形成機制主要以擠壓作用為主，輔以拉張和走滑作用。煤層賦存規(guī)律與控煤構造樣式與模式密切相關，韓城礦區(qū)普遍存在聚煤前古構造控煤模式、同沉積構造控煤模式和后期構造控煤模式等3種構造控煤模式。綜合韓城礦區(qū)地質構造發(fā)育機制，解釋了韓城礦區(qū)東南淺部瓦斯含量高于西北深部的反?，F(xiàn)象存在的原因。

關鍵詞：地質構造;控煤構造樣式;構造控煤模式;韓城礦區(qū)

中圖分類號：P 618.11?文獻標志碼：ADOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0108文章編號：1672-9315（2019）01-0050-06

Coal?control structural patterns and coal?control

structural modes of Hancheng mine area

SUN Xue?yang，XIA Yu?cheng1，LI Cheng3，MIAO Lin?tian2，LI Peng?qiang1

（1.College of Geology and Environment，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China;

2.Key Laboratory of Coal Resource Exploration and Comprehensive Utilization，Ministry of Land and Resources，Xi’an 710021，China;

3.Geological Survey Center，ShaanxiInstitute of Geological Survery，Xi’an 710054，China）

Abstract：To obtain the regularities of coal structure deformation and the occurrence coal?bearing stratum，and guide the exploration and evaluation of coal resources in Hancheng area，coal?control structural analysis method is used to conclude coal?control structural modes，based on the existing coal field geological prospecting data and systematic summary of coal field structural features.It is considered that the coal?control structural patterns were classified into three patterns and eight modes.The formation mechanism is mainly compression，complemented by extensional or strike?slip actions.The relation between coal measures hosting features and coal?control structural patterns and modes is very closed.There are three coal?control structural modes in Hancheng mine area such as paleostructure mode，synsedimentary structure mode and later structure mode.Based on the development mechanism of geological structure in Hancheng mine area，the reasons for the abnormal phenomena of gas content in the southeast higher than that in the Northwest Hancheng mine area are explained.

Key words：geology structure;coal?control structural patterns;coal?control structural modes;Hancheng mine area

0?引?言

中國煤礦具有煤盆地類型多樣、含煤地層后期遭受改造明顯、構造樣式多樣的特點。地質構造是控制煤炭資源聚積過程與賦存狀態(tài)首要的地質因素[1-8]。雖然古植物、古地理、古氣候、古水文地質條件等因素對煤層聚積過程都有影響，但構造因素既可直接控制煤層聚積過程與賦存狀態(tài)，又可通過對古地理、古氣候、古水文地質條件等因素的影響而間接控制聚煤作用及其強度。構造對煤的直接控制不僅表現(xiàn)為對煤層聚集過程的控制，而且還表現(xiàn)為對煤層變位、變形、變質等賦存狀態(tài)的控制。雙明等研究了鄂爾多斯盆地構造演化和構造控煤作用[9-11]。廖昌珍等基于野外觀察和構造測量資料，論述了鄂爾多斯盆地東緣邊界帶分段特征及斷裂構造樣式，認為研究區(qū)發(fā)育有反沖斷裂、上盤斷坡褶皺和蓋層滑脫等3類構造樣式[12]。劉軍等通過對陜西省渭北石炭—二疊紀煤田的構造分布特征、分布規(guī)律以及地質構造對煤系賦存的控制作用進行綜合研究，將該煤田內主要控煤構造樣式總結為伸展構造樣式和壓縮構造樣式[13]。王輝運用構造解析法，討論了渭北石炭二疊紀煤田合陽縣控煤構造特征及構造樣式，認為該區(qū)有3類6種控煤構造樣式[14]。田俊偉總結了韓城礦區(qū)下峪口井田的地質構造特征及其對主采煤層的影響[15]。韓城礦區(qū)礦產(chǎn)資源較為豐富，尤以煤炭具有區(qū)域優(yōu)勢，控煤構造樣式[16-18]的確定，對于總結韓城地區(qū)煤田構造變形特征[19-21]與煤系賦存的規(guī)律[22]，指導煤炭資源勘查與評價有重要的意義。涉及研究區(qū)的相關研究也有不少，但要么研究范圍很大，涉及整個鄂爾多斯盆地，要么研究范圍過小，僅針對某個井田。從研究成果來看，迄今尚未見到專門針對韓城礦區(qū)的構造控煤樣式與構造控煤模式的研究成果。

文中通過分析總結韓城礦區(qū)聚煤前古構造和聚煤期同沉積構造對聚煤作用的控制，以及聚煤后構造變動對煤系、煤層、煤質的改造，揭示地質構造對煤炭資源的聚積過程與賦存狀態(tài)的主導影響作用，總結和劃分控煤構造樣式，建立構造控煤模式。

1?韓城礦區(qū)地質構造發(fā)育特征

韓城礦區(qū)總的構造格局為一個倒轉背斜的殘留翼，具體表現(xiàn)為一個北東走向，向北西方向傾斜，且被級一次褶皺和斷裂復雜化了的單斜構造。斷裂與褶皺均較為發(fā)育，但在空間上發(fā)育程度不同，具有“東西分帶，南北分塊;淺部復雜，深部簡單”的發(fā)育特征。斷裂與褶皺等構造發(fā)育有“東強西弱、南強北弱”的特點;從斷裂構造發(fā)育類型的角度考察，南區(qū)以切層斷層為主，北區(qū)以層滑構造占多數(shù)，具有“南斷北滑”的特點。

礦區(qū)內的中型至大型地質構造主要集中分布在幾個構造帶內，具有明顯的成帶性和方向性。南區(qū)構造帶相距較近，構造帶變形強烈，北區(qū)構造帶構造簡單。南區(qū)以走向近EW向斷層及褶皺為主，北區(qū)以走向NW的褶皺構造為主以及北部邊界NEE?NE向的斷層。小斷層主要以NW向、NE向為主，小斷層的分布受區(qū)域控制性斷層的控制。

韓城礦區(qū)層滑構造及與層滑構造相關的構造煤發(fā)育廣泛，分布具有分區(qū)性。北區(qū)的層滑構造多為褶皺型，構造煤分布范圍廣、級別較高;南區(qū)的層滑構造多為斷裂型，構造煤分布范圍相小、級別較低，多為原生結構煤。

印支期（T3）在南向北方向的擠壓應力作用下，韓城礦區(qū)的煤系煤層及上覆巖層出現(xiàn)東西走向的褶皺、東西走向的逆斷層以及由北東向和北西向剪裂面疊加形成的共軛剪節(jié)理系，呈現(xiàn)出構造變形“南強北弱”的特征;燕山期（J～K1）在自南東向北西的擠壓應力作用下，奠定了韓城礦區(qū)構造擱架，出現(xiàn)北東走向的褶皺、北東走向的逆斷層、東西向與南北向剪裂面疊加行成的共軛剪節(jié)理系，呈現(xiàn)出構造變形“東強西弱”的特征，此時在北區(qū)發(fā)育較多的層滑構造和構造煤;喜山期（K2～Q）構造在南東方向的拉張應力作用下，韓城礦區(qū)內普遍發(fā)育了正斷層及其組合的伸展構造，仍表現(xiàn)出“東強西弱”和“南強北弱”的規(guī)律。三期次的構造相互限制、相互疊加和相互改造，造成了韓城礦區(qū)地質構造錯綜復雜的局面。

韓城礦區(qū)以文間嶺隆起為界，化分成北區(qū)與南區(qū)[23-26]。北區(qū)包括下峪口、桑樹坪煤礦;南區(qū)包括象山煤礦。 韓城礦區(qū)總面積為1 110 km2.區(qū)內總體構造形態(tài)為一個北東走向，向北西傾斜的波狀單斜構造。各種構造類型多集中發(fā)育在韓城的礦區(qū)邊淺部，各個礦井中深部大中型斷層不發(fā)育，僅有少量褶皺構造發(fā)育，地層相對平緩，傾角多在10°以內[27]。韓城礦區(qū)地質構造相對復雜，構造類別比較多樣，既有斷層又有褶皺，既有節(jié)理又有層滑（圖1）。

2?韓城礦區(qū)控煤構造樣式及其劃分

控煤構造樣式，是對煤系和煤層的發(fā)育狀況具有顯著控制作用，對煤礦開采有重要影響的主要構造類型及其組合的總結，反映構造變動與煤層賦存狀態(tài)的因果關系。控煤構造模式的劃分，對于掌握煤田地質構造發(fā)育的規(guī)律、指導煤炭資源勘查、安全高效開采具有重要的意義。以地球動力學背景為基礎，依據(jù)構造樣式與盆地形成的地球動力學的一致性，一般將構造樣式劃分為伸展、壓縮、剪切和旋轉，以及反轉等4大類。在此基礎上，結合煤田構造的特點，可單獨劃分其他典型的控煤構造樣式類型。

由韓城礦區(qū)構造發(fā)育特征可知，韓城礦區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)有走滑斷層。F1大斷裂其形成于燕山期NW和SE向擠壓應力的作用下，形成了NE走向的逆斷層，后在喜山期NW和SE向的拉張應力作用，形成了張性大斷裂，是典型的反轉構造。但F1位于在韓城礦區(qū)東南邊界以外，不是本礦區(qū)內的主要斷裂，所以走滑構造構造樣式和反轉構造不是本區(qū)主要構造控煤樣式。韓城礦區(qū)在三期構造應力作用下，主要發(fā)育斷裂、褶皺和層滑構造，對應構造控煤樣式為伸展構造樣式、擠壓構造樣式和層滑構造樣式3大類型。依據(jù)韓城礦區(qū)構造特征，結合野外地質調查和煤田地質勘探資料，將韓城礦區(qū)劃分為3大類8種類型的控煤構造樣式（表1）。

3?韓城礦區(qū)構造控煤模式

構造控制著煤層的形成過程，煤層形成后受到構造的改造。構造控煤模式是關于構造對煤層聚集、變位、變形、變質的控制機理的總結。韓城礦區(qū)構造控煤模式包括古構造控煤模式、同沉積構造控煤模式及后期構造控煤樣式。

3.1?聚煤前古構造控煤模式

在古地形低洼處，接受沉積的時間較早，聚煤強度較大，造成煤層局部增厚的現(xiàn)象。韓城礦區(qū)古構造控煤模式如圖2所示。

3.2?同沉積構造控煤模式

韓城礦區(qū)晚古生代聚煤階段，廣泛接受聚煤物質，同沉積構造形跡對聚煤強控制作用明顯：基底下沉幅度大的地方，含煤巖系厚度大，煤層厚度也增大;基底下沉幅度小的地方，含煤巖系厚度薄，煤層厚度也薄。煤層厚度和含煤巖系的厚度正相關，如圖3所示。

3.3?后期構造控煤模式

韓城礦區(qū)煤系形成以后，先后經(jīng)歷了印支運動、燕山運動和喜山運動。上述構造運動，對韓城礦區(qū)煤層改造作用明顯，造成了韓城礦區(qū)的構造變形在區(qū)域上具有顯著的不同特點。

韓城南部礦區(qū)的斷裂構造和褶皺均比較發(fā)育（圖4）。斷層形成地壘和地塹等組合形式;褶皺構造的波幅較大。斷層造成了煤層的減薄甚至斷失;背斜區(qū)構造變形相對較強。小斷層多表現(xiàn)為頂斷底不斷和底斷頂不斷，因斷裂型層滑作用，局部形成構造煤。

韓城礦區(qū)的北區(qū)普遍發(fā)育寬緩褶皺，煤層呈現(xiàn)波狀起伏。斷裂構造較少。因褶皺型層滑作用相對強烈，普遍發(fā)育較高級別的構造煤（圖5）。

韓城礦區(qū)在燕山期受到來自南東方向的擠壓，在礦區(qū)東南邊淺部形成倒轉背斜和大型斷裂帶，使煤系煤層受到強烈破壞。在動力變質作用與區(qū)域變質作用疊加耦合作用下，韓城礦區(qū)東南淺部煤層的變質程度異常程度有增加的趨勢;由于淺部煤層露頭有地表水入滲作用，利于細菌等微生物參與煤化作用，形成次生生物氣，故出現(xiàn)深部煤層的瓦斯含量低于邊淺部的反常現(xiàn)象（圖6）。

4?結?論

1）韓城礦區(qū)總體構造格局是倒轉背斜的殘留翼，表現(xiàn)為一單斜構造。礦區(qū)東西部呈現(xiàn)帶狀分布，南北部呈現(xiàn)塊狀分布;煤層埋藏淺的地區(qū)構造相對復雜，埋藏深的地區(qū)構造相對簡單的特征。礦區(qū)內部的斷裂構造和褶皺構造分布具有東部礦區(qū)構造強烈，西部弱，南部強烈而北部較弱的特點;

2）依據(jù)韓城礦區(qū)構造特征，將韓城礦區(qū)控煤構造樣式劃分3類8型。其中伸展構造樣式包含地塹型、地壘型和階梯型;擠壓構造樣式包含縱彎褶皺型、逆沖型和疊瓦型;層滑構造樣式包含褶皺型層滑和斷裂型層滑;

3）古構造控煤模式、同沉積構造控煤模式及后期構造控煤樣式揭示了構造對韓城礦區(qū)煤層聚集、變位、變形、變質的控制機理。

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