文王山和二岗山断裂带特征及断层活动演化规律

罗鹏波

（山西省地质勘查局二一二地质队,山西长治046000）

1 区域构造背景

区域构造格局经历了三个阶段，形成阶段为太古代至早元古代古陆壳板块，发展阶段为晚元古代至早二叠纪板块，变形阶段为侏罗纪。区域构造多形成于变形阶断。侏罗纪以来，库拉—太平洋板块向东亚大陆俯冲加强，产生了NW-SE向挤压应力，此作用力下形成了晋获断裂带。自新生代开始，太平洋板块向东俯冲，亚洲大陆东缘转化为西太平洋沟弧盆大陆边缘。激化了弧后地幔物质的活动，致使地幔上拱，地层侧向伸展。到新生代中期，在晋获断裂带南部长治段，局部垂直伸展开裂，小型裂陷盆地逐渐形成。

文王山和二岗山断裂带属于华北断块区吕梁—太行断块沁水块坳东部次级构造单元沾尚—武乡—阳城NNE向凹褶带中段，晋获断裂带西侧，为长治新裂陷的同生断裂。块坳是一个被断裂围限的矩形断块。晋获断裂带是沁水块坳与太行山块隆分界，是一条区域性的大断裂。在山西省内延展长约300km，总体走向NNE。控制了区域构造格局的形成和发展。

2 断裂带构造特征

文王山南正断层向东延至周王山，以北70°东的方向与晋获断裂带相交，向西至红石沟村以南80°西的方向与文王山北断层相交。全长约35km，倾向南南东，倾角70°～80°。落差自东往西为700～200m。西部为三叠系下统刘家沟组与二叠系上石盒子组、石千峰组接触，东部为奥陶系峰峰组与二叠系上石盒子接触。有205、3011号孔多处地表露头控制，西部有302号孔控制。常-1号钻孔3号煤层底板标高806.82m，513号孔3号煤层底板标高459.92m，两者高差346.90m，常隆村附近断距400m。常隆村西南断层上盘为石千峰组底部地层，下盘为奥陶系及石炭系地层零星出露。东部浅1和111钻孔控制，浅1为奥陶系石灰岩，未见煤层，落差600m。

二岗山北正断层位于小南庄、驼坊乡、东王坡一线。属张扭性断裂，断层走向为北61°东，倾向北西，倾角70°，断距由东往西逐渐减小，全长12km，有3301、156号孔控制，西部有3301号孔控制（见图1）。落差150m，倾向北西，倾角70°，第四系黄土覆盖。东部156钻孔控制，为奥陶系石灰岩，未见煤层，落差400m。二岗山南正断层有303、906号钻孔控制，303号钻孔在290.52m处遇到深灰、灰白、黄褐色砂岩、泥岩、石灰岩碎块，具滑面，岩芯破碎，于300.35m处岩芯正常，为奥陶系石灰岩，落差250m；906号钻孔在589.40m处遇破碎带，下石盒子组底K8砂岩与上马家沟组含石膏白云岩接触，落差270m。文王山和二岗山断层之间的一系列褶皱呈北北东走向，褶皱规模较小，向斜开阔，背斜紧闭，构成相互平行的褶皱带，压扭性断裂罕见。

图1 断层特征分布图

3 断裂活动规律

文王山和二岗山断裂带总体构造格架形成于中生代，新生代以来在中部地区由于构造活动，形成了断陷带。表现为文王山和二岗山地垒的断阶形式，文王山和二岗山断裂与晋获断裂带垂直相交，走向北东东向的张扭性断裂。晋获断裂带生成于侏罗纪变形阶段，在燕山运动中复苏，表现为由西向东位移的逆冲位移。由于变形差异和后期隆起剥蚀，在黎城以北段，逆冲断裂保存完好，黎城以南段，新生代发生反向运动，基底埋深达200m，向西逐渐掀斜呈箕状，沿断裂带西侧发育一组向西倾斜的正断层，形成了长治断陷盆地，新断裂内的底层为第三系至第四系全新统。

4 断裂带演化规律

燕山运动中晚期，在水平挤压力作用下，发生断裂变形，延左权长治晋城基底软弱带应力集中，产生了晋获逆冲推覆构造带。晋获断裂带是在基底软弱带基础上发育起来的一条区域性断裂带。主体为一逆冲褶皱构造带，自下而上变形强度逐渐减弱，构造演变为推覆逆冲褶皱。中新世开始受太平洋俯冲形成的应力场控制，在引张持续作用下，NEE的断层发生正断层运动，在重力作用下，沿早期构造破碎带形成共轭剪破裂，进而发展成X型正断层，构成了文王山和二岗山地垒组合。

第四系更新世开始了新构造运动，太平洋俯冲产生引张作用，喜马拉雅陆陆碰撞产生的挤压作用也影响到本区，断块运动为新构造运动的表现形式，在上升区和下降区内部以断裂为界形成不同的块体，文王山地垒和二岗山地垒将地层分成一个个断块。

5 对煤矿区构造的控制

作为沁水块坳与太行山块隆分界的晋获断裂带对区域构造格局的形成和发展具有重要的控制作用，晋获断裂带对矿区的构造展布和发育起到决定性的作用，控制着矿区的构造密度，煤矿区的构造是区域构造的组成部分，文王山地垒和二岗山地垒构造的几何边界条件和边界动力条件影响了井田的构造样式和变形强度，对煤矿的开采形成以下影响。

断层构造对瓦斯赋存的影响主要表现在：分布的不均衡和瓦斯赋存、排放的条件影响。类型、部位、力学性质、封闭情况的差异造就不同的断层形迹，形成差异的瓦斯赋存条件，在封闭型地质构造中瓦斯较多，在开放型地质构造中瓦斯较少。

二岗山和文王山正断层作为井田的边界，属张扭性正断层。在断层两盘太灰含水层和奥灰含水层对接，是已定性的导水断层，二岗山断层附近906号钻孔钻进时有冲洗液漏失现象。附近将伴生数条落差不等的小断层。断层两盘的煤层与含水层之间可能在垂向上或平面上发生水力联系，从而向矿井充水。断层可能导通含水层水而发生水害事故。

煤矿开采时，断层附近工作面开采时及放顶过程中破坏断层原始应力，导致断层应力释放，造成非自然性的地震，尤其引起二岗山文王山正断层的局部活动，对煤矿开采造成威胁。

6 结论

中新世开始在太平洋俯冲形成的应力场控制下，形成了文王山和二岗山地垒组合。更新世开始的新构造运动使文王山和二岗山地垒复活，将矿区分成一个个断块。二岗山和文王山正断层几何边界条件将矿区分开，成为矿区瓦斯、水文条件及工作面的重要影响因素。