基于趋势面分析法的下峪口井田褶皱构造发育新认识

发布时间：2019-11-12 06:49

【摘要】：褶皱构造是影响煤矿安全生产的重要因素之一。前人对下峪口井田褶皱构造的原有认识成果已不能满足当前矿井生产的需要。依据最新揭露的地质资料,运用趋势面分析方法重新对下峪口井田总体形态和褶皱发育特征进行定量分析,研究结果证明了前人对下峪口井田整体地层起伏形态及北山子向斜等大型褶曲判定的准确性,但对井田内部的小型褶曲的推断存在较大偏差。基于趋势面分析方法对井田褶曲构造的新认识,可为下峪口井田未来生产提供最新的地质依据。
【图文】：

区域地质图,韩城矿区,区域地质图

数学地质中的“趋势面分析方法”重新对矿井总体形态和褶皱发育特征进行定量分析，研究成果可为该矿未来生产提供地质依据。1地质背景下峪口井田位于陕西省韩城矿区中北部边缘地带，韩城矿区所处的大地构造位置，决定了下峪口井田总体构造形态。韩城矿区总的构造特征为南强北弱、东强西弱，边浅部到深部构造逐渐简单化;南北区差异明显，分别以拉伸和挤压构造为特色;矿区主要构造变形带集中在东南边缘地带，矿区区域地质图如图1所示。图1韩城矿区区域地质图矿区东南缘因受强烈挤压，原为一规模较大的NE向展布的复背斜，主体被后期的F1(韩城断层)切割，陷落于汾渭地堑之中，现今表现为一宽缓的向NW向缓倾的单斜构造;深部发育少量EW向褶皱，该类褶皱因受前述背斜的叠加，且受F1等断层的割切，其残体规模有限，现今发育数量不多。2已有的研究成果受韩城矿区构造背景的控制，下峪口井田地层总体呈北东—南西向的展布形态，总体构造形态为一走向NE—NEE，倾向NW—NWW，沿走向与倾向有明显波状起伏的单斜构造。大中型构造不甚发育，主要以小型褶皱、断裂及层滑构造为主。井田边浅部受边界断层的影响，含煤地层呈急倾斜甚至微倒转状态，但深部煤岩层倾角急剧变缓，倾角一般不超过10°。2008年相关资料［8］曾指出，井田内除上峪口背斜和北山子向斜2条较大规模褶曲以外，还发育有另外9个规模较小的褶曲(ZX3－1～ZX3－9)，褶曲轴向几乎全部为NWW—SEE向。该结论主要是基于当时的地面钻孔资料，绘制了2、3号煤层底板等高线图，并据此定性地推断井田内小型褶曲的发育特征。3褶皱构造趋势面分析3．1方法和过程在系统汇总井田内地面钻孔和井下巷道揭露等地质资料的基础上，运用数学地质中的“趋势面分析方法”定量?

趋势面图,煤层

量及其特征的一种数学方法［9－12］。笔者选用下峪口井田及周边矿井钻孔2号、3号煤层(主采煤层)底板标高作为地质变量，对煤层底板进行了1～3次趋势面和残差分析(2、3号煤层变化趋势基本保持一致，故仅展示3号煤层的分析成果图)，研究该区褶皱构造发育特征。通过趋势面分析计算，将所得数据利用相关软件成图，得到3号煤层的1～3次趋势面图，见图2。(a)1次趋势面(b)2次趋势面(c)3次趋势面图23号煤层趋势面图由图2可以看出，1～3次趋势面显示煤层整体为一SE高、NW低的单斜构造，地层总体走向NE—SW向，倾向NW，，倾角平缓;3个趋势面的整体形态差异不大，能较好地反映井田的地层变化趋势。但3次趋势面和1次趋势面相比，等高线开始有较为明显的向SW向凸出的“S”型分布趋势，说明煤层发生了一定的起伏，特别表现在北山子向斜和上峪口背斜轴部附近等高线变密。残差值是用实际值减去趋势值，残差分析是去掉地质变量中的区域性分量，其能清晰地解译出地质构造。多项式趋势面分析中每一类型的多项式次数越高，趋势值与实际值的残差值就越小，但次数过高会造成计算复杂、趋势面过于曲折，反而不利于分析［13］。本文仅绘制出该矿1～3次残差图，见图3。(a)1次残差(b)2次残差(c)3次残差图33号煤层残差分布图由图3可知，1～3次残差具有大体一致的变化规律，尤其以2次残差等值线具有广泛代表性，在单斜构造背景下，通过分析可明显判定出下峪口井田共计褶皱7条，除上峪口背斜(Z7)与北山子向斜(Z8)2条褶曲规模较大外，其余5条褶曲幅度均较校井田褶皱分布图如图4所示，统计汇总见表1。3．2结果分析3．2．1褶曲构造的展布特征1)井田内除轴向NE的北山子向斜以外，褶曲轴向主要有2组，分别为近东西向的上峪口背斜、ZX3－3、ZX3－4

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