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阳泉矿区地质构造特征及形成机制分析

2005/9/12 10:08:48       
摘 要:根据构造特征,分析其形成机制。阳泉矿区构造格局是纬向构造带和新华复系构造带复合造成。而煤系地层底部的岩浆侵入体,起了砥柱作用。
关键词:构造体系;构造带;形成机制

0 前言
  阳泉矿区是我国最大的无烟煤生产基地,近年来,随着开采技术的发展,开采强度愈来愈大,开采深度不断延伸,同时,矿井小构造对煤炭开采的影响也越来越显出了它的严重性,因而,分析矿区与区域构造的成因关系、控制影响关系,加强地质构造研究,提高矿井小构造预测水平,对建立高产、高效煤炭企业具有重大作用。

1 矿区构造特征
  阳泉矿区位于新华夏系泌水凹陷的东北边缘,其东部是新华夏系太行山隆起带,西及西北部是新华夏系多字型构造太原分国地,北就是38°东西向构造亚带。这样本区由于东部太行山北部五台山隆起,形成了沿北西走向往南西倾斜的一个规模较大的单斜构造。在这个单斜面上发育有次一级不同类型的构造形迹,见附图[1]。
1.1 构造形迹
1.1.1 北东方向构造
  区内北东方向构造,主要表现为一系列的挤压面和斜交面的扭裂面成直交的张裂面,从平面分布上看二、四矿比较发育,呈一些密集向、背斜,和与这些向、背斜呈平行套合的断褶组合带呈雁形排列相间出现,一、三矿井田次之,主要体现为一些舒缓波状的短轴的褶皱群和一些北东向的张裂面。
1.1.2 北北东向构造带
  北北东向构造在本区的西北部发育较好,主要分布在一矿、三矿井田西部,这些北北东向褶皱构造近似雁形排列,其中北北西向较发育,北东东向较差,它们均以小断裂形式出现。

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阳泉生产矿区构造纲要图

1.1.3 东西向构造带
  东西向构造带主要分布在矿区的北部(一、二、三、四矿以及荫营井田),它们与北东方向和北西方向构造复合形成拉长的“S”形,如桃河向斜,同时还常常横跨切割北北东向的褶皱构成。
1.1.4 其它构造
  区内还发育扭动构造和层间滑动构造。
1.2 构造分布格局
  
由于矿区构造边界条件不同,因此在多次不同方向类型构造应力作用下,形成构造格局不同,就目前看阳泉矿区表现为三个构造区:
1.2.1 北部构造区
  主要包括一、三矿井田,地质构造主要表现为一系列NNE、NE、NEE向的褶皱群形似帷幕状、舒缓波状,呈雁形排列。在纵向面上,呈不协调褶皱出现。断裂构造以正断层为主,占断层总数的90%以上;在平面分布上断层以NW方向为主,NE方向次之,EW、SN向零零无几。落差绝大多数小于5 m,一般在2 m左右,并且井田东部多于井田西部;在剖面上,上部煤层大于下部煤层,断层在褶皱构造的翼部比较发育,轴部相对次之,但在褶皱轴端部偏多。这些断层均属层间断层,没有断达地表。
1.2.2 中部及东北部构造区
  主要包括二、四矿井田,构造主要是NE走向的向背斜和与之方向一致的断裂构造带,二者常形成NE方向的断褶带。在平面上大致平行等距、相间,断裂构造带与线状延伸向、背斜相匹配为其主要特征,本构造区内断裂构造较发育,落差小,但走向长,多在2 000 m以上,属高角度的正断层,且断层切割整个煤系地层直达地表。
1.2.3 南部构造区
  主要包括五矿和马郡头井田,构造主要以扭动构造为主,褶皱呈短轴状,轴向多方向性延伸不长。断层主要是大中型NE、NEE向的逆断层为主,正断层次之,且切割整个煤系地层,大多直通地表[2]。

2 构造体系及特点的形成机制
2.1 应力场分析
  
从山西省含煤地层等厚线图来看,沁水坳陷由于受到南泌方向扭应力作用,形成了一系列北东方向的同沉积聚煤凹陷,导致了石炭纪的沉积方向、岩相古地理、聚煤中心的展布均呈北东方向斜列展布。这说明当时古构造受华夏系构造体系所控制,其应力场为南北方向的扭应力场;山西地台表现为北西——南东向挤压,由于这一扭应力作用形成了山西地台北北东向左旋反扭的新华夏系构造,遭受了右旋正扭的北北东——南南西方向应力的剪切。阳泉矿区由于受东部太行山、北部五台山的阻遏及喜山期北北东——南南西方向的剪切应力配生出南北向的挤压,因此又产生东西向构造。
2.2 形成机制
  
经初步分析,区内最小受过两次不同方向力的作用显示了两个构造体系相复合的特点。第一次南北向挤压力形成与38°东西构造亚带一致的构造线;这种构造体系形成较早,但对本区来讲强度比华夏系弱。第二次是在南北向一对力偶作用下产生了新华夏系北北东方向的主体褶皱群;这些褶皱尽管两翼倾角较小,轴部宽缓,但两翼倾角不一,一般向斜表现东缓西陡,而背余则表现东陡西缓;这些特点充分显示这一组褶皱群为新华夏构造体系。
  在矿区内部由于边界条件不同而形成了不同的构造形迹,一、三矿井田先期的东西向褶皱和后期的NNE向复合叠加,而呈现出向斜与向斜叠加使下凹加强,背斜与背斜叠加使上凸加强,背向斜相遇又会使背向斜减弱。二矿井田由于桑掌区底部有一砥柱,井田的东部是浮山昔阳凤凰山均有岩浆岩溢出造成砥柱,这样东西向构造在二矿井田表现很弱,SN向侧力偶作用,使得本区NNE向线状褶皱和配生的剪切力而生成的NE向断裂构造,呈现延伸长落差小、切割深的平移断层在剖面上主延断层。五矿和马郡头井田,由于东部边界为奥陶灰岩,且井田内火成岩岩脉常切开煤层,致使本构造区砥柱发育,这样在SN向侧向力偶作用下形成一系列扭动构造,扭动的结果导致落差大的逆断层发育,同时受局部构造 应力的影响,导致五矿、马郡头井田灶岩内坡角度较大的挠曲构造发育、节理密集、煤层破碎、硬度变小、局部的小型断层发育[3~5]。

3 结论
  (1)阳泉矿区现今构造特点是东西向构造带和北北东向新华夏系构造带相互复合长期作用的结果。
  (2)矿区内基底岩浆岩侵入体,在新华夏系南北扭动力的作用下起了砥柱作用,正因为砥柱分布数量位置不同,致使矿区地质构造特征分区性差异明显。
  (3)矿区不同的构造区内,由于构造作用应力大致相同,致使地质构造特征出现具有等距、重复性。

作者简介:焦希颖,(1962-),女,河北平山人,讲师,现在阳泉煤炭专科学校从事教学工作,曾发表论文数篇。

作者单位:阳泉煤炭专科学校,山西 阳泉 045001; 阳煤集团总公司,山西 阳泉 045000

参考文献:
[1] 郑超文.论山西台地构造演化[J].山西地质1986,(1).
[2] 山西省煤田地质勘探二队.阳泉矿区三矿扩区精查地质报告[R].1979.
[3] 阳泉矿务局二矿.阳泉矿务局二矿矿井地质报告[R].1990.
[4] 佘祖琪.阳泉矿区地质构造的分析与预测[J].1983.
[5] 杨森楠、杨魏然.中国区域大地构造学[M].北京:地质出版社,1984.

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