区域构造演化及其对阳泉矿区构造发育的控制机理

发布时间：2020-10-26 17:52

　　 阳泉矿区是我国最大的无烟煤生产基地,但矿区构造较为复杂,矿井生产中瓦斯突出安全形势较为严峻,在一定程度上制约了煤炭的安全高效生产。本文以区域地质构造背景及矿井地质资料为基础,通过对野外典型构造观测,结合构造岩、构造煤显微变形特征,深入研究了阳泉矿区区域构造演化机制及其对矿井构造的控制机理,为矿井瓦斯突出预测与评价提供了重要支撑,取得了以下研究成果:(1)对阳泉矿区构造发育具有明显的控制作用的区域构造演化主要为印支期、燕山期和喜马拉雅期,其中燕山早期NWW-SEE向构造挤压作用是奠定阳泉矿区构造格局的关键时期。印支期近NS向挤压应力作用,在沁水盆地南北端形成近EW向的褶皱和断裂构造,矿区内的构造变形较为微弱;燕山早期是奠定研究区构造格局的关键时期,此时区域受NWW-SEE向的挤压应力作用,华北中部形成NNE向主体构造,矿区内NNE向的褶皱构造发育普遍;燕山中期太行山两侧出现截然不同的构造分异,太行山以东以伸张作用为主,以西仍以挤压应力为主,位于中部的沁水盆地轻微伸展;燕山晚期华北地区处于弱挤压变形期,构造应力机制以NW-SE向挤压为主;喜马拉雅期以NNE-SSW向挤压为主,对研究区影响较弱,主要体现为对早期构造的改造。(2)沁水盆地东侧的太行山大断裂与太行山隆起近于平行发育,对盆地的形成具有控制作用。断裂带沿走向呈现明显的构造分段特征,北部构造变形强度明显强于南部,北段逆冲推覆构造较为发育,多表现为W盘向E盘逆冲,造成断盘附近岩层发生褶皱弯曲。五台山隆起位于研究区北部,以出露太古系基底变质岩为特征,控制着矿区的北界。研究区以南的沾尚-武乡-阳城NNE向褶皱带构成沁水盆地的主体部分,区内出露地层以三叠系为主。通过对构造岩微观变形特征分析表明,研究区脆性变形和塑性变形均较为发育。脆性变形的形式以剪裂隙和张裂隙交错发育为特征;塑性变形以双晶滑移为主,根据双晶纹的宽窄及形态特征可估算双晶形成时的温度在150~250℃之间,通过统计方解石中双晶化颗粒百分数计算出古应力差Δσ在111~162Mpa之间,指示构造形成的应力应变环境属于地壳浅层次的中低温、较高应力和较高应变速率的变形环境。(3)阳泉矿区褶皱较为发育,主要为开阔褶皱,变形相对较弱,按照褶皱展布方向和发育规模主要分为3组,以NNE-NE向的褶皱最为发育,控制着矿井的主体形态,近EW向褶皱次之,NW向褶皱发育最弱。通过曲率分析,说明阳泉矿区煤层的总体变形程度较小,平均曲率反映褶皱的变形程度,高斯曲率对鞍状构造指示较好。矿区断裂构造发育程度较低,以小断层成群出现为特点,断层落差、延伸距离均较小,不同煤层断层发育特征有所不同,3号煤多发育正断层,断层走向以NE、NW向最为发育,15号煤正、逆断层数基本相当,断层走向以NNE向最为发育,且15号煤大断层较3号煤更为发育。阳泉矿区构造煤的发育主要受到次级褶曲构造及其相互叠加作用的控制,局部受小型断裂的影响,矿区构造煤以脆性变形为主,形成不同类型脆性变形系列构造煤,但局部揉皱及糜棱煤等韧性变形构造煤也较为发育。(4)阳泉矿区构造发育具有“平面分区、垂向分异”的变形特征,矿区不同方向展布的褶皱形成于不同的构造期次,彼此相互叠加形成矿区目前的构造组合形式。区域构造应力作用下矿区褶皱的形成和演化特点为:印支期对整个矿区影响较弱,主要在矿区北部形成几条走向近EW的宽缓褶皱;燕山早期矿区广泛发育NNE-NE向褶皱,构成矿区构造的主体部分;喜马拉雅期除形成少量NWW向褶皱外,对早期褶皱具有一定的改造作用。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD713;TD163.1
【部分图文】：

硕士学位论文 研究思路及技术路线综合前人积累的资料和研究成果，运用构造地质学、区域构造解析、矿井地地质等相关学科理论，以理论结合现场实际为原则，在系统收集和综合分析和矿井资料的基础上，进行有针对的野外构造观察、构造岩采样，深入分形成机制和构造演化阶段；结合构造岩微观变形特征和岩石组构分析，探变形期的应力-应变环境及动力学机制；通过对各个矿井的构造特征的系统和分析，探讨区域构造对矿井构造发育的控制作用，建立阳泉矿区构造演化本文的技术路线图如图 1-1，具体研究步骤如下。

地质概况ional Geological Setting地构造位置（Tectonic Location）矿区位于山西省东部地区，在大地构造位置上属于华北地台沁阳泉单斜带，即沁水盆地的北翘起端（王红岩，2005）。沁水山西断块的东南侧，盆地东依太行山隆起，南接豫皖地块，西靠五台山隆起（图 2-1），面积约 26000km2，是华北晚古生代平挤压作用形成的复向斜（山西省区域地质志，1989；刘超等斜主体构造形态呈长轴状，沿 NNE 向延伸，次级褶皱发育。、西两侧均发育逆冲断层，显示了水平挤压的特征，盆地内部变角度正断层为主，分布于盆地的西北部、西南部及东南缘等地向腹部逐渐变新，地层发育较为齐全，外围古生界呈环状单斜，盆地腹部被三叠系及新生代地层覆盖。

2 区域地质概况 地层与含煤地层(Stratum and Coal-bearing Strata).1 地层研究区位于华北地层区的中部地带，侏罗系以前地层发育相对较全，只志留系和泥盆系以及石炭系下统部分地层，这也与整个华北地区地层层（王永超，2014；王莹，2013）。基底变质岩系大范围出露，主要为太岩及各种变质岩主要分布在五台山隆起以及太行大断裂一带。由断裂带水盆地内部，地层由新到老发育比较齐全，从太古界、元古界、古生界、奥陶系、石炭系、二叠系至中生界的三叠系均有发育，盆地内地层分型复式向斜特征，边缘出露老地层，盆内出露新地层。新生界主要分布以东，山西地堑以及沁水盆地中部等地（图 2-2）。
【参考文献】

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本文编号：2857316