大型边界断层对煤矿及周边矿床(点)的影响分析*——以贵州省赫章县兴发乡逆断层为例

汤立方，王 云，刘顺喜

(1.贵州省煤田地质局一四二队，贵州 贵阳 550000；2.河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 454003)

0 引言

边界断层是煤田地质用语，指将含煤地层错开位移较大的断层，限制了煤田的边界，属大型断层[1-3]。煤矿勘查重点多集中在煤矿内煤层的控制，边界断层多是通过地质填图来确定，在覆盖严重区地质填图很难确定断层的产状性质，边界断层的断煤交线多为推断[4-6]，且存在较大的偏差。边界断层的控制性研究在煤田勘探中容易忽视，同时边界断层的研究局限于煤田范畴，拓展至其他矿床(点)的研究显得尤为重要[7-11]。虽然边界断层的研究属于地质工作中细微的一点内容，但对于基础地质工作者来说值得细致研究。以贵州省赫章县兴发乡钻探控制的边界逆断层为例，分析了控制的边界逆断层对煤层的影响，以及边界断层对其他矿床(点)的影响，并进一步总结了边界断层研究的重要性。

1 区域地层和区域构造

区域内出露的地层由下至上有：寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、下第三系、第四系，缺失白垩系。

工作区大地构造位于羌塘—扬子—华南板块(Ⅳ)，扬子陆块(Ⅳ-4)，上扬子地块(Ⅳ-4-1)，黔北隆起区(Ⅳ-4-1-3)织金穹盆构造变形区(Ⅳ-4-1-3(1))与六盘水裂隙槽(Ⅳ-4-1-3)(六盘水北西向褶断带)交界处。从断裂角度来说，研究区位于紫云—垭都断裂带(走向NW—SE)北东侧，结合前人资料，该紫云—垭都断裂自加里东末期(早泥盆世)以来存在多期活动的证据，说明该断层为一条较为古老的多期活动断层。紫云—垭都断裂的晚期形成一系列大型断层，本次工作区的F1和F2断层均属该类断层，如图1所示。

图1 贵州省构造单元分区及工作区位置图

2 地层和构造特征

2.1 地层

工作区内出露地层为二叠系阳新统茅口组(P2m)、峨嵋山玄武岩组(P2-3em)、龙潭组(P3l)、第四系(Q)。

茅口组(P2m)：主要为浅灰色、灰色中-厚层状石灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥晶灰岩、泥质灰岩等，为该区域铅锌矿的赋矿层位，容矿围岩主要为白云岩、白云质灰岩。区域地层平均厚度约300 m。与上覆峨嵋山玄武岩组呈不整合接触。

峨嵋山玄武岩组(P2-3em)：主要为深灰、暗绿色隐晶至细晶玄武岩、杏仁、拉斑玄武岩，夹粗玄岩、火山角砾岩、泥岩、炭质页岩等，具一至多次喷发-沉积韵律，上部含煤一层。工作区内出露不全，区域地层平均厚度约200 m。与上覆龙潭组呈假整合接触。

龙潭组(P3l)：龙潭组赋存不全，钻孔揭露的龙潭组最大厚度为263.30 m，最小厚度16.33 m。岩性主要为灰色、深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩；褐黄色、灰绿色泥岩夹玄武质岩屑砂岩，钙质砂岩、含煤0～33层。

第四系(Q)：为残积、坡积、冲积物，岩性为泥砾、砂砾、粘土及砂、砾石等，分布于地势低洼处，不整合于工作区内各地层表面，主要覆盖含煤地层之上，钻孔揭露厚2.30～13.41 m，一般为7.43 m。

2.2 构造

工作区内发育一系列SW—NE方向的大型逆断层，这些断层受紫云—垭都断裂带的影响。沿断层带赋存了大量铅锌矿、锑多金属矿等其他金属矿床(点)，主要赋矿地层为石炭系、二叠系等峨嵋山玄武岩组(P2-3em)以下地层，其中茅口组为主要含矿层位。而在赫章县兴发乡的“断夹块”却出露了一处十几平方公里的龙潭组(P3l)和峨嵋山玄武岩组(P2-3em)地层，从而有别于周边的茅口组地层，受边界逆断层的影响明显。工作区在构造应力作用下发育有不对称向斜即“兴发向斜”，如图2所示。

图2 交通位置和工作区构造图

褶曲：兴发向斜轴部走向124°，长约2 800 m，起于4勘查线的深部笔架山附近的F1断层，过301附近的白石岩和101附近的灰渣坡，止于望厂坡并交于F3断层。向斜两翼不对称。向斜南翼受断层影响局部出现小规模地层倒转现象。向斜南北两翼均有走向断层控制工作区边界。向斜南翼虽受断层影响，局部有小规模地层倒转现象，但煤层发育较连续，地层产状平缓。北东翼6-3勘查线地层的走向基本与轴线平行，倾向NW，倾角5°～15°，一般7°左右，并受F2走向正断层切割拉张破坏；3-1勘查线地层向轴部逐渐收紧变陡，倾向NNW，倾角15°～40°，一般30°左右，并受F2走向正断层和F1斜交逆断层挤压破坏。南西翼6-3勘查线地层的走向基本与轴线平行，倾向SE，倾角5°～15°，一般7°左右，并受F1断层切割挤压破坏而不全；3-1勘查线地层向轴部逐渐收紧变陡，倾向SSE，倾角15°～40°，一般30°左右，F1走向逆断层和F1斜交逆断层挤压破坏。301和402钻孔一线为最低点。向斜轴部、近轴线和两翼均有钻孔控制，轴线已经查明，在平面上不会有较大摆动。工作区内构造复杂程度为中等。

边界逆断层：工作区内及周边共发育3条断层，分别为走向逆断层F1、走向正断层F2和F3斜交逆断层。本次对走向逆断层F1和斜交逆断层F3两条边界断层着重分析。①F1断层—边界断层位于工作区南部沿走向一带，走向6-3勘查线之间为NE，倾向NW，倾角15°～35°，一般20°左右；3-1勘查线之间为SSW，倾向NNW，倾角15°～35°，一般20°左右，落差H不详，工作区内延伸长度约4 500 m。F1断层切割P3l地层，并使P3l出露地层不全；6-3勘查线之间，由于F1断层的落差较大，上盘抬升，断层带附近地层接近直立，并使P2m和P2-3em地层出现倒转，P3β地层由302、402和502钻孔揭露控制，3-1勘查线之间，上盘仅出露P2m地层，而并无出露P2-3em地层，下盘出露P2-3em地层为与P3l接触的P2-3em地层。地表露头较为明显，由9个观测点控制，断层两盘地层接近直立和地层倒转现象，见破碎带和断层角砾岩。F1断层虽落差较大，但有钻孔控制，查明了边界逆断层对煤层的影响程度(图3)。②F3断层—位于工作区外围以北西部望厂坡垭口—望厂坡—海家坡一线，走向近NW—SE，倾向SW，倾角约60°，落差H不详，延伸长度大于2 000 m，切割P2m、P2-3em和P3l地层。F3断层上盘P2m地层抬升、地表露头较为明显，由6个观测点控制，断层两盘地层接近直立，形成以茅口组石灰岩为主的陡壁，见破碎带和断层角砾岩。

图3 3、5勘查线地质剖面图

3 边界逆断层对煤矿及周边矿床(点)的影响

3.1 边界逆断层对煤矿的影响性分析

兴发向斜不规则的向斜形态是逆断层对地层影响的反映，边界逆断层F1和F2控制了向斜的形态，并进一步影响到煤层底板等高线的形态，靠近边界断层的煤层倾角变化较大，甚至存在地层倒转现象；边界逆断层是影响因素，兴发向斜为受影响的结果。在峨嵋山玄武岩组(P2-3em)地层布置钻孔控制断层与煤层具有较大的风险性，但若无钻孔控制很难确定F1断层的倾角及煤层在深部的延伸情况。提高断层的控制，使矿区内的资源储量更接近于实际。工作区的“断夹块”含煤地层龙潭组的地层赋存不全，总体来说是受边界逆断层的影响。边界逆断层同时影响了煤矿的水文地质、工程地质和环境地质等开采技术条件。

3.2 边界逆断层对周边矿床(点)的影响性分析

钻孔控制了边界逆断层，同时控制了龙潭组(P3l)和峨嵋山玄武岩组(P2-3em)，根据钻探岩芯分析，在边界逆断层的下盘正常地层层序的峨嵋山玄武岩组(P2-3em)未发现铅锌矿等金属矿的矿化点，而在边界断层的上盘断层面与峨嵋山玄武岩组(P2-3em)接触的不整合面，茅口组(P2m)与峨嵋山玄武岩组(P2-3em)的不整合面，以及茅口组(P2m)地层中发现了铅锌矿的矿化点。这些现象说明铅锌矿的矿源物质不是来源于峨嵋山玄武岩，而是受该区边界逆断层的影响，但边界逆断层又进一步受区域性的紫云—垭都断裂带的影响，深大断裂指向于地壳深部，说明了矿源物质属于壳源物质。

该区域除煤矿以外，茅口组(P2m)和F1、F2边界逆断层周边位置分布有铅锌矿床(点)及锡多金属矿床(点)。这一现象说明了不同的矿床(点)同时受多期活动断层的影响，由此也说明了F1、F2边界逆断层是多期活动后期的表现断层。

不同的矿床(点)有着同样的赋矿层位和相近的成矿年代，说明这些矿床(点)存在千丝万缕的关系，也进一步说明影响不同矿床(点)的边界断层之间也有很大的关联性。

4 结论

(1)仅推断未经控制的边界断层，即使通过了前期地质填图，很可能出现较大的偏差，甚至会出现与实际相反的结果。

(2)无论是边界逆断层还是边界正断层，大型边界断层均会较大程度影响煤矿区的其他构造，对煤矿区的影响往往是全矿区而不是局部。研究全矿区的构造首先重视研究与矿区相关的边界构造。

(3)大型边界断层对多种矿床(点)成矿因素的影响，是分析矿源物质和矿床形态的基础，一定程度上决定了寻找矿床(点)的方向，是找矿突破的关键，意义重大。