比德向斜北西端勘查区构造特征及其影响*

袁 波，李 碧

(贵州省煤田地质局一四二队，贵州 贵阳 550000)

0 引言

勘查区位于贵州省纳雍县西部、六盘水市水城县东部，至纳雍县约34 km、至六盘水市约68 km，为一不规则多边形。其北西边界为F1断层；南东边界为F3断层；北东边界为聂家寨至王家、塘边一线；南西边界为太阳寨至地凸寨、史家冲一线；南东至北西向长约为13.11 km，北东至南西向宽约为9.35～10.32 km，面积123.59 km2。

勘查区含煤地层为龙潭组，厚度为326.61～378.55 m，可采煤层共8层，其中全区可采煤层6层，分别为3、4、5、6、16、31号煤层，大部可采煤层2层，分别为14、28号煤层，均为较稳定型，共获保有煤炭总资源量达12.7亿t[1]。整装勘查区交通方便，煤质好，发展方向为煤-电-化，煤炭产品具有很好的市场开发前景。根据地质勘查资料，采用探采对比方法分析勘查区内构造发育特征、展布规律，结合区域构造分析其形成机制，为勘查区后续构造预测和采掘规划提供参考[2-3]。

1 地质背景

勘查区位于华南板块扬子陆块上扬子地块—黔北隆起区—织金穹盆构造变形区。区域构造形迹为一系列北西—南东向的背、向斜。勘查区位于其中的比德向斜北西端，加嘎背斜北西端的南西翼。加嘎背斜紧陡，比德向斜宽缓，勘查区内构造形态受此影响明显，即地层走向与上述褶曲一致，均为北西—南东向。在区域构造上，比德向斜北东翼同为加嘎背斜北西端的南西翼的一部分，受加嘎背斜的影响，地层倾角陡，一般40°～50°；比德向斜的南西翼，地层倾角缓，一般小于15°。走向上地层倾角变化不大，倾向上浅部到深部(从加嘎背斜至比德向斜方向)，地层倾角由陡变缓，如图1所示。

图1 勘查区构造特征示意Fig.1 Structural characteristics of the exploration area

该区域由老至新有震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、下第三系、第四系，缺失志留系、白垩系。勘查区内向斜两翼南东至北西一线有峨眉山玄武岩组(P3β)岩浆岩出露。与上覆龙潭组(P3l)呈假整合接触，未对区内煤层和煤质造成影响。

2 构造特征

2.1 褶皱

勘查内褶曲主要为比德向斜，开阔平缓，宽度为14.85～16.17 km，地层倾角平缓，为11°～29°，核部地层为三叠系下统永宁镇组；其次为加嘎背斜，狭窄紧闭，宽度为4.46～8.25 km，地层倾角较陡，为30°～51°，核部地层为二叠系中统茅口组；构造线方向为北西—南东向，呈现侏罗山隔档式特征。

2.2 断层

根据勘查结果，勘查区内共发育断层19条，其中，F1、F2、F3、F4这4条边界断层控制了勘查区的整体构造格架。断层发育情况表明，NE—NNE向张性正断层为主，倾角为50°～78°，地表露头明显，断层两盘多形成陡坎和深沟，常见破碎带和断层角砾岩，见表1。

表1 勘查区断层统计Table 1 Fault statistics in the exploration area

F2斜交正断层，为区内主要的断层，走向近NE，倾向NW，倾角近60°，落差约300 m，延伸长度>13 720 m，切割T1yn、T1f、P3c、P3l、P3β、P2m地层；上地表露头较为明显，由44个观测点控制断层，两盘形成陡坎和深沟，见破碎带和断层角砾岩；派生NE—NNE向F2-1正断层、NNE—NE向F2-2正断层及NW向F2-3正断层，呈现出地堑式构造；切割整个勘查区，并由此将勘查区划分为东、西2个区域，对区内煤层影响较大。

其次，F1斜交逆断层，为勘查区西部的边界断层，走向近NNE—NE，倾向NWW—NW，倾角近70°，落差>550 m，延伸长度>13 300 m，切割T1yn1、T1f、P3c、P3l、P3β、P2m、P1l、C3mp地层，上盘C3mp、P1l、P2m、P3β地层抬升与下盘Tlyn1、T1f、P3c、P3l、P3β地层接触。地表露头较为明显，由24个观测点控制，断层南西段上盘C3mp地层接近直立，形成以石灰岩为主的陡壁，见破碎带和断层角砾岩；派生NE—NNE向F1-1、F1-2、F1-3、F1-4逆断层、NWW向F1-5、F1-6逆断层，表现出老地层抬升压覆于新地层之上，呈现出叠瓦状、地垒式构造；但对区内煤层影响不大。

勘查区内断层多期活动性的特征明显，主要表现为同方向断层的交叉切割现象，如NE向断裂F2断层限制了NNE—NE向断裂F2-1、F2-2断层的进一步发展，在平面上支断层F2-1、F2-2终止于主断层F2，说明NE向断裂早于NNE向断裂的发育，NNE向断层为主断层的派生断层。如图2所示。

图2 断层组合剖面示意Fig.2 Schematic diagram of fault assemblage section

3 构造成因分析

研究显示，勘查区先后经历了武陵运动、雪峰运动、广西运动、印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动等多次构造运动[4-5]，其中，燕山运动是最重要和强烈的一次。比德向斜核部发生褶皱变形的最新地层是三叠系下统永宁镇组，故表明勘查区构造变形主要受燕山运动及以后构造活动的影响。燕山期早期，勘查区受到NE—NNE 的挤压，形成北西—南东向向斜、背斜褶皱；在后期北西向应力作用下，形成了NW 方向和NE—NEE 方向共轭逆冲断裂组。燕山运动之后，勘查区构造运动主要表现为区域性抬升和断块活动，形成F2、F2-1、F2-2正断层带地堑式-F1、F1-2逆断层带地垒式组合样式。

4 构造特征对开采各方面的影响

4.1 工程地质

勘查区内出露坚硬岩组，在地表形成陡坡或陡崖，具有陡直的半临空面。自然情况下，易失稳形成崩塌。若其下有人为采煤活动，将加剧或诱发崩塌；出露软质岩组在地表常形成斜坡，出露于浅表的部分易风化，力学强度较低，在本身自重或地表水的入渗情况下，易失稳形成岩、土体滑坡；松散岩组，结构松散，力学强度低，在本身自重或地表水的作用下，易失稳形成土体滑坡[6]。

4.2 水文地质

区内F1、F2、F3、F4断层及其衍生次级断层由于大多落差较大，切割了P2m、P3β、P3l、T1f等地层，对矿井充水影响主要表现为：一是由于断层的错动可能使茅口组含水层及长兴组、飞仙关组二段含水层与煤层直接接触或距离变近，从而导致灰岩岩溶水可以直接进入矿井；二是断层使煤层与近地表小窑、老窑积水和地表溪沟水沟通，这些地表水、地下水可能通过断层破碎带进入矿井。

4.3 环境地质

区内多为低中山地形，地形切割频繁，但切割深度多为浅切，地形相对较平缓，有利于地表水及地下水排泄有害物质，从而减弱了有害物质的富集；不利之处是为水土流失提供了有利条件，为未来因采矿活动而形成的山体开裂及崩塌提供了物质基础和地质空间。

4.4 瓦斯地质

勘查区断层构造主要为张性正断层，很容易产生节理、破碎等现象，大量瓦斯将会从构造通道中溢出，对瓦斯保存是不利的；同时，在煤层的圈闭条件未被破坏的前提下，或由于地下水的活动，对于瓦斯的富集是有利的，可能形成瓦斯富集区。因此，在煤炭开采过程中应加强瓦斯爆炸、突出等灾害的防治工作[7-10]。

5 结论

(1)勘查区比德向斜、加嘎背斜呈现侏罗山隔档式特征，断层发育，NE—NNE向张性正断层为主，倾角大，落差大，多期活动性的特征明显，并形成一系列地垒-地堑式构造组合样式。

(2)上述构造特征对勘查区后期开发利用在工程、水文、环境及瓦斯地质等方面产生了较为重大的影响。

(3)根据含煤地层沿走向、倾向的产状变化、断层发育情况，勘查区总体构造复杂程度为中等，在此背景下，以F2断层为界将勘查区分为东西区，在东区以比德向斜轴线为界划分南北区，3个构造区内地层总体均为单斜，倾角一般小于15°，无大型构造发育，可作为下一步详查区。