六盘水煤田黑塘煤矿构造特征及其演化

田守强



六盘水煤田黑塘煤矿构造特征及其演化

田守强

（贵州省煤炭设计队，贵阳 550081）

通过系统分析六盘水煤田黑塘煤矿地质构造特征及演化认为：黑塘煤矿向斜构造—龙家沟向斜，轴向南东-北北东向，浅部地层倾角25°~50°，深部5°~20°；矿井内断层总体走向NE，倾向多为SE，断层落差多小于50 m，且正断层数量多于逆断层；断层组合样式多样；矿井构造的形成及演化受区域构造控制明显，燕山中期研究区经历了NE-SE向挤压、近NS向挤压和NW-SE向挤压的应力转换过程，奠定了研究区NE向的主体构造格局；燕山晚期NW-SE向拉张作用，使断裂构造性质发生转变，导致矿井现今正断层为主导。

煤矿；构造特征；构造演化；黑塘

黑塘井田位于贵州省六盘水市六枝特区的新场乡、岩脚镇辖区。地理坐标：东经105°15′00″~105°20′30″，北纬26°22′00″~26°26′06″，面积28.44km2。含煤地层为二叠系上统龙潭组，地层厚度385.55~515.29m，含煤36~55层，含煤总厚度11.82~27.45m，可采煤层9层，总厚15.06m，估算可采煤层煤炭资源量超过34亿t[1]。该区以往地质工作只作了1∶10 000地质及水文地质填图工作，钻探工程仅施工有1-1号钻孔，因此对于黑塘井田来说，其地质研究程度相对较低。本文依据现有地质勘查资料，对矿区内构造特征及成因进行分析，为煤矿的建设生产提供一定的地质依据。

图1 井田构造纲要简图

1 区域构造

六盘水煤田在大地构造单元上属扬子准地台（I级）上扬子台褶带（Ⅱ级）黔中早古拱断褶束（Ⅲ级），是上扬子台褶带上具菱形边界轮廓的长期发展的相对隆起区。位于娄山关大断裂，贵阳—黄平深断裂和威宁—紫云深断裂之间。区域构造走向主要为北西向，其次为东西向和北东向，有时三个互相交接，互相穿插干扰，构成长条形构造形态。井田属于六盘水煤田，其构造单元位于黔西北弧西北内部部位，在区域构造的控制下，井田内发育次一级褶皱及断裂构造。次一级褶曲主要有：比德向斜、六枝向斜、格目底向斜与加嘎背斜、威水背斜等。

2 井田构造

黑塘井田位于比德向斜西南翼中段南部。井田构造总体为浅部较陡、深部宽缓的向斜构造—龙家沟向斜，向斜轴由南东向转为北北东向，其北西翼地层走向呈北西~南东向，倾向北东；其南东翼地层走向为南西~北东西向，倾向北西。浅部地层倾角25°~50°，一般40°，深部5°~20°，其间发育有断裂构造和次一级褶曲，其构造复杂程度类型为中等（图1）。

表1 断层落差统计表

2.1 褶曲

井田总体为一向斜构造，即龙家沟向斜。其位于井田中部“V”字形转折处，龙家沟一带。轴部有BK4402、BK4403、BK46-103、BK46-102、ZK4602、和BK4601钻孔控制。轴向近NS向略偏NE向延伸，延伸长度3.00km。轴部最新地层为：T1yn，两翼地层为T1yn1、T1f。向斜轴向为SN向，往S至含煤地层轴部扬起逐渐消失，往N至井田边界倾没，开放逐渐消失。向斜NW翼地层走向NW向，浅部地层倾角25°~50°，深部地层倾角逐渐变缓为5°~20°；向斜SE翼地层走向为NE向，浅部地层倾角25°~50°，深部地层倾角逐渐变缓为10°~30°，SE翼地层受F16的影响，破坏严重。次级褶曲一条，狗场坡背斜主要分布在井田的南东部，褶曲构造主要延伸方向为NE-SW向。

表2 井田主要断层特征一览表

2.2 断裂构造

在区域构造的影响下，依据研究区物探、钻探等资料，井田内共发现断层23条。断层落差小于50m的13条，占整个井田内断层数的56.5%，是井田内的主要断层，其中落差小于50m大于或等于30m的6条，小于30m大于或等于20m的4条，小于20m至15m的3条；落差大于50m断层10条，其中大于或等于100m的6条，小于100m大于或等于50m的4条（表2）。按断层性质统计：正断层18条，占断层总数的78%，逆断层5条，占断层总数的22%；（其中出露地表的断层：正断层9条，逆断层1条，共计10条；隐伏断层：逆断层4条，正断层9条，共计13条）（表1）。

通过对研究区断层各参数的统计分析，绘制了井田断层的倾向玫瑰花图及倾角分布直方图（图2、图3），从图中可以看出，井田内断层主要发育NE、NNE和NEE向三组，其中以NE向最发育， NNE及NEE向断层发育较少；倾向主要集中为NW和SE向，其次为SEE及NWW向，E及N向断层研究区仅见一条。井田内断层多为高角度断层，倾角大都在40°~80°之间，如位于井田南东部的F16正断层，从凉天边经米罗坡、偏坡寨和嘎那庄至黑坡寨；属井田边界断层。在井田范围地表延伸长度约6.5km左右，走向NE-SW向，倾向SE，倾角55°~74°，切割地层P2m~T2g2。该断层属区域性大断层，切割了P2m~T2g2之间含水层段，并使大部分含水地层直接与含煤地层接触，可见，在区内煤层形成的地质构造期间，地层受到较大的构造应力作用的影响。

2.3 构造组合的多样性

井田内断裂构造的平面组合主要变现为入字型、弧形及帚状，弧形构造研究较为常见，通常是由于断层所受构造应力方向发生微弱改变所致，这种组合对煤层的破坏相对较弱，如研究区F14断层延伸方向有原来的NE向转为EW向就是典型的代表；“入”字型构造组合也是黑塘矿区内较为常见的一种构造组合样式，其主要是由一条主干断裂与其旁侧的一系列分支构造在平面或剖面上呈一定角度斜交而形成的组合形式。旁侧的分支构造作用在与主断层交接的端部附近较强，远离端部逐渐减弱。如 F16、F15断层与两侧派生的F45、F22断层；帚状构造组合是“入”字型构造组合的进一步发展，“入”字构造中同一主干断裂不止一次的旁侧分支，则形成断层的帚状组合（树枝状组合），如井田内F16正断层组中由2条分支正断层F19，F23组成，平面上呈帚状组合样式，由北东向东西分支展开成3条，属于张扭性正断层的帚状构造。

图2 井田断层的倾向玫瑰花图

图3 井田断层的倾角分布直方图

3 矿井构造演化

区域构造背景及构造应力场很大程度上控制着矿井构造的发育，分析矿井构造特征应结合区域构造背景。本次研究的黑塘井田位于六盘水煤田的东南部，依据前人对中国现代构造应力场的分区结果可知[2]，六盘水煤田属于中国现代构造应力场分区的华南主体应力区，构造应力值为低-中，其最大主应力方向为北北西-北西向，其与研究区构造延伸方向NE的主体构造特征相符。黑塘井田自晚二叠世煤层形成以来主要经历了印支期的安源运动、燕山运动和喜山运动，其中以燕山期的构造运动对本区的影响最大[3,4]，其基本确定矿井构造特征。

3.1印支期运动

印支运动是中国地质发展史上的一次重要标志，其结束了古特提斯洋盆的发育，沿古特提斯洋分布的华南板块周缘形成南盘江、十万大山、兰坪-思茅及楚雄等前陆盆地[5]，中国南方古陆形成，其外围形成新特提斯洋，晚二叠世中期的海西运动，同沉积断层与断陷盆地在其伸展作用下形成[5,7]，研究区泥盆系-三叠系地层的沉积和后期构造的发育受控于其外围的威宁-紫云断裂、盘县-六盘水断裂和师宗-贵阳断裂[8]。晚三叠世中期的印支运动使得区内盆地发生萎缩、闭合[9]，而二叠纪地层局部出现假整合接触关系、整个三叠纪地层连续沉积，说明此次印支期的安源运动没有造成本区剧烈的构造运动发生，期间相对稳定的构造环境对区内煤层的发育及后期煤化作用的进行起到积极作用。

3.2 燕山期运动

中三叠统关岭组T2g1~2不整合于下覆地层，反映研究区燕山期构造活动较为强烈，燕山运动可分为早中晚三期，对研究区影响作用较大的是中燕山运动。早燕山运动发生在早中侏罗世之间，动力来源东部为台湾长春海山和南海北部与东海地块拼接，西部为丁青-怒江新特提斯洋聚敛，研究区早中侏罗世为连续沉积，说明此次构造运动并未影响到研究区。

中燕山运动始于晚侏罗世止于早白垩世末，燕山中期是奠定研究区构造格局的关键时期，动力主要源自于西部丁青-怒江新特提斯洋自西向东碰撞闭合及东部太平洋板块早白垩世初向北斜向俯冲于欧亚大陆之下。侏罗纪末，井田内受到NE-SW向挤压应力作用，井田内部及周边形成近NW向的褶皱与断裂，如比德向斜、格目底向斜、六枝向斜、加嘎背斜及水城-紫云断裂、普安断裂都是在此构造应力场作用下形成的；随后，区内丁青-怒江洋东段闭合，产生由南向北的巨大挤压作用，粤海古特提斯造山带复活，整个黔西地区受到近NS向挤压应力作用，井田附近产生近EW向逆冲断层和褶皱，该时期构造的表现主要为龙家沟向斜的东段及区内一些小型断裂构造；至早白垩世初，古太平洋板块向北斜向俯冲于华南板块之下，中国南方由新特提斯构造域向滨太平洋构造域转换，长乐-南澳新特提斯洋碰撞闭合，整个中国中东部受到强烈的NW-SE向挤压应力作用，形成NE、NNE向构造，如龙家沟向斜西段、狗场坡背斜、F12、F13、F14、F15、F17、F23、F102~1、F0501、F0302、F4302、F45101等，至此，研究区主要构造形态基本形成。总之，由于区域构造体制的转换，新特提斯洋自西向东闭合，使得整个研究区在中燕山期经历了NE-SE向挤压、近NS向挤压和NW-SE向挤压的应力转换过程，奠定了研究区主体构造格局。

晚燕山运动始于晚白垩世，持续至古近纪，西部雅鲁藏布新特提斯洋自西向东的俯冲挤压及东部太平洋板块块正向俯冲于欧亚板块之下产生的弧后扩张作用是此时期构造变形的主要动力，其构造应力主要表现为NW-SE向拉张。由于区域东侧雪峰山地区快速隆升，出露大量的元古界地层[10]，产生区域性伸展作用，雪峰山西侧由挤压性盆地转为拉张断陷。研究区大部分逆冲断层反转为正断层就是在此构造背景下形成的，研究区23条断层中正断层数达78%，正断层数之多主要是受此时期构造变形的影响。在区域性伸展作用中，在近NS向雪峰山控制下，研究区近EW的伸展作用可能更为强烈，使得研究区大量的NE向断层发生左行走滑运动，具有张扭性质。

3.3 喜山运动

喜山运动期的构造作用主要表现为对早期构造具有一定的改造作用。本期构造运动主要造成区内张性构造组合的形成，同时使矿井内一些断层转变为正断层性质。

4 小结

1）黑塘煤矿总体为浅部较陡、深部宽缓的向斜构造—龙家沟向斜，轴向南东~北北东向，浅部地层倾角25°~50°，深部5°~20°，其间发育有断裂构造和次一级褶曲，其构造复杂程度类型为中等。

2）矿井内断层总体走向NE，倾向多为SE，断层落差多小于50m，且正断层数量多于逆断层。断层组合样式多样，如：入字型、弧形及帚状等。

3）区域构造背景及构造应力场很大程度上控制着矿井构造的发育，黑塘井田自晚二叠世煤层形成经历了多期构造运动，其中以燕山中期的构造运动对本区的影响最大，期间研究区经历了NE-SE向挤压、近NS向挤压和NW-SE向挤压的应力转换过程，奠定了研究区主体构造格局。燕山晚期NW-SE向拉张作用，使断裂构造性质发生转变，导致矿井现今正断层为主导。

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Geological Structure and Its Evolution of the Heitang Coal Mine in Liupanshui, Guizhou

TIAN Shou-qiang

(Coal Design Team of Guizhou Province, Guiyang 550081 )

The Heitang coal mine lies in the Longjiagou syncline with NNE-trending axis, coal seam dip angle of 25~50 in shallow and 5~20 in depth. Most of the faults are NE-treding reverse one with SE direction of dip. Structures in the mine are controlled by regional structure in the Yanshanian period.

coal mine; fault; tectonic revolution; Heitang

P618.11

A

1006-0995（2017）03-0383-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.006

2017-03-05

田守强（1982-），男，贵州贵阳人，硕士研究生，工程师，从事煤田地质及矿井地质研究工作

2017-8-30 http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1273.P.20170830.1014.002.html