許德如，王力，2，王智琳，2，吳俊，2，吳傳軍，3

(1.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510640;2.中國科學(xué)院研究生院，北京100049;3.中國科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230026)

江西萍樂凹陷構(gòu)造－沉積演化的基本特征及對找煤預(yù)測的啟示

許德如1，王力1，2，王智琳1，2，吳俊1，2，吳傳軍1，3

(1.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510640;2.中國科學(xué)院研究生院，北京100049;3.中國科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230026)

中新生代以來，江西萍樂(萍鄉(xiāng)－樂平)凹陷帶的構(gòu)造－沉積演化經(jīng)歷了三期四個階段，即:印支期大規(guī)模的推覆、燕山早期晚三疊世末的基底拆離和褶皺－逆沖以及早侏羅世末的蓋層滑脫、喜山期新近紀(jì)蓋層和基底的滑覆，反映盆地性質(zhì)具有斷(裂)陷與坳陷的多次轉(zhuǎn)換特征。構(gòu)造運(yùn)動對煤層的控制也表現(xiàn)為坳陷導(dǎo)致煤系地層蓋層加厚、埋藏加深及錯斷、重復(fù)，以及由斷陷導(dǎo)致的煤系地層地塹式錯斷、不連續(xù)或埋藏加深。位于萍樂凹陷中段的豐城地區(qū)，因遠(yuǎn)離凹陷帶南緣的武功山和北緣的九嶺兩個巨型隆起帶，儲煤構(gòu)造相對簡單，晚二疊世龍?zhí)督M煤系地層受推覆構(gòu)造作用影響較小，B4煤層保存條件較好，是有利的儲煤區(qū)塊。據(jù)此，建立了豐城地區(qū)構(gòu)造控煤模式。

萍樂凹陷;構(gòu)造演化;推覆構(gòu)造;找煤預(yù)測

煤(井)田構(gòu)造、尤其是全隱伏區(qū)深部構(gòu)造，是煤田地質(zhì)勘探及深部煤層開采極為關(guān)注的重大科學(xué)問題(曹代勇等，2009;李小明等，2010;彭蘇萍，2008)，各種構(gòu)造的形成和演化對煤炭資源的聚集、保存和破壞起重要的控制作用(韓德馨和楊起，1980;黃克興和夏玉成，1991)。因此，深入開展煤(井)田構(gòu)造研究、查清賦煤構(gòu)造特點(diǎn)等，對找煤預(yù)測有著極其重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

位于揚(yáng)子和華南兩大板塊接合部位(圖1)的萍(萍鄉(xiāng))樂(樂平)凹陷，是江西省煤炭資源主要儲集區(qū)，主要含煤地層包括晚二疊世龍?zhí)督M及晚三疊世安源組。整體上，萍樂聚煤凹陷呈NE－近EWNNE向的反“S”展布，多期次構(gòu)造變形復(fù)雜，逆沖推覆、重力滑覆和伸展等各種構(gòu)造對帶內(nèi)煤巖系地層有重要的改造或破壞，給開展區(qū)內(nèi)、尤其是隱伏區(qū)找煤預(yù)測帶來了極大難度。區(qū)域上前人的研究主要集中在構(gòu)造形跡的識別、劃分(李文恒和龔紹禮，1998;馬杏垣等，1983;朱志澄等，1987;朱志澄，1989)以及地層沉積特征的辨別、分析(李思田，1992;殷鴻福，1994;趙金科，1978)等方面，而對找礦預(yù)測有重要意義的礦(井)田構(gòu)造較少涉及。近幾年來，由于國家對能源礦產(chǎn)的需求激增，淺部煤炭資源逐漸減少和枯竭，地下開采的深度越來越大(大于600 m)，深部構(gòu)造、尤其是全隱伏區(qū)的深部構(gòu)造，已成為找煤預(yù)測和煤田勘探過程極為重視的工作。

本文以位于萍樂凹陷中段的豐城地區(qū)為主要研究對象，在重點(diǎn)討論萍樂凹陷帶的構(gòu)造－沉積演化特征基礎(chǔ)上，結(jié)合豐城地區(qū)煤(井)田構(gòu)造的研究以及二維地震和鉆探工程所揭示的成果，總結(jié)了萍樂凹陷構(gòu)造控煤規(guī)律，開展了豐城地區(qū)全隱伏區(qū)深部找煤預(yù)測。

圖1 (a).江西省大地構(gòu)造略圖(據(jù)江西省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1988);(b).華南大地構(gòu)造略圖(據(jù)Chen and Jahn，1998修改);(c).豐城地區(qū)構(gòu)造簡圖Fig.1 (a).Sketch tectonic map of Jiangxi Province(after Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Resources，1988);(b).Sketch tectonic map of South China(after Chen and Jahn，1998);(c).Sketch tectonic map of the Fengcheng area

1 區(qū)域地質(zhì)概況

萍樂凹陷是古生代發(fā)育于江南古陸南側(cè)的凹陷，普遍沉積了上古生界淺海相灰?guī)r及海陸交互相煤系，沉積穩(wěn)定，煤層發(fā)育較好，即著名的晚二疊世“龍?zhí)痘驑菲矫合怠?至中生代由于燕山運(yùn)動影響，既改造了原始沉積物及其構(gòu)造，使構(gòu)造形跡(褶曲和斷裂)大部具NE方向，構(gòu)造基本定型;同時在凹陷附近產(chǎn)生斷陷盆地，接受如晚三疊世安源煤系的沉積。區(qū)內(nèi)基底強(qiáng)烈褶皺，蓋層褶皺較弱，前者呈NEE-NE向展布，后者主要呈NE向展布;斷裂破壞嚴(yán)重，且多成組、成帶出現(xiàn)，延伸一般數(shù)十公里至百余公里，斷層走向與蓋層褶皺軸向基本一致，多呈走向逆沖或斜沖性質(zhì)。

豐城地區(qū)位于萍樂凹陷帶中段、豐城－樂平凹斷束西南端內(nèi)，南北兩側(cè)均為深大斷裂所限(圖1)。該區(qū)石炭紀(jì)以前曾遭較長期的風(fēng)化剝蝕，晚石炭世才開始下沉接受沉積，形成了厚約1590 m的石炭紀(jì)至中三疊世地層。上三疊統(tǒng)至白堊系主要分布于斷陷帶及斷陷盆地中，總厚度大于2800 m。該區(qū)成煤期后因受印支、燕山、喜山三次大的構(gòu)造運(yùn)動影響，形成了曲江向斜(付家圩復(fù)式向斜向東部的延伸部分)及一系列斷裂構(gòu)造。

1.1 區(qū)域地層

豐城地區(qū)及鄰區(qū)出露的地層由老到新包括:中元古宇雙橋山群(Ptb)、上泥盆統(tǒng)峽山組(D3x)、下石炭統(tǒng)梓山組(C1z)和華山嶺組(C1h)、中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)、上石炭統(tǒng)船山組(C3c)、下二疊統(tǒng)棲霞組(P1q)和茅口組(P1m)、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)和長興組(P2c)、下三疊統(tǒng)大冶組(T1d)、下侏羅統(tǒng)門口山組(J1m)、古近系(E)和第四系(Q)。本區(qū)含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，一般厚度600 m左右，系一套過渡相為主的海陸交互相含煤建造，自上而下又可分為四段(圖2):即王潘里段(P2l4)、獅子山段(P2l3)、老山段(P2l2)和官山段(P2l1)。其中，官山段、老山段及王潘里段是龍?zhí)睹合抵饕簩游?，分別稱為A煤組、B煤組和C煤組，B4煤則是豐城地區(qū)及鄰區(qū)主要可采煤層。

圖2 豐城地區(qū)及鄰區(qū)二疊紀(jì)地層綜合柱狀圖Fig.2 Composite histogram for the Permian strata in the Fengcheng area

1.2 區(qū)域構(gòu)造

萍樂凹陷兩側(cè)是由元古界組成的隆起。北緣是中元古界組成的九嶺隆起，南緣是元古界和震旦系組成的武功山隆起，帶內(nèi)產(chǎn)出了自泥盆紀(jì)－新生代的地層。凹陷帶北、南兩緣分別發(fā)育了南昌－宜豐逆沖推覆系和武功山前逆沖推覆滑覆系(朱志澄等，1987)。前者自北向南、后者自南向北運(yùn)移逆沖，并于凹陷中部對接。該帶內(nèi)發(fā)育有華夏系的NE向褶皺、SN向斷裂、EW向褶皺;其中，基底褶皺主要發(fā)育于東端樂平－婺源地區(qū)，以NEE至NE向緊密線型褶皺為主;沉積蓋層褶皺主要發(fā)育于西端萍鄉(xiāng)－高安地區(qū)，以過渡型褶皺和寬緩型褶皺為主;在萍鄉(xiāng)－宜春地區(qū)，尚發(fā)育一系列同斜倒轉(zhuǎn)褶皺，南翼倒轉(zhuǎn)。褶皺展布由西而東，形成一NNE-NE-NNE向的反S型構(gòu)造式樣。該區(qū)斷裂發(fā)育，主要以NEE走向沖斷層為主，往往成群成組出現(xiàn)，其它如NNE、近EW及NW向斷裂則規(guī)模較小。依據(jù)地層、構(gòu)造、巖漿巖及煤系地層等特征，又可將萍樂聚煤凹陷劃分為豐城－樂平凹斷束(圖1中的Ⅳ12)和萍鄉(xiāng)－高安凹褶束(圖1中的Ⅳ13)。

據(jù)研究(鐘南昌，1992)，萍樂凹陷及其基底存在不同層次的滑脫，并由宜春盆地滑覆系、九嶺南緣逆沖推覆系和樂平逆沖推覆系組成一個規(guī)模宏大的復(fù)雜推覆系統(tǒng)。推覆系內(nèi)部存在三種不同的結(jié)構(gòu)類型:基底逆沖疊瓦式、盆地蓋層對滑式和盆嶺對沖式。鐘南昌(1992)還認(rèn)為，蓋層區(qū)逆沖斷層擴(kuò)展的主導(dǎo)因素是蓋層底部不整合面的拆離，后繼作用是多層次滑脫和隨后的切層逆沖，擴(kuò)展順序是由盆內(nèi)指向盆緣;而推覆作用可分為三期:即印支期、燕山早期和喜馬拉雅期。萍樂凹陷及其緣區(qū)這一巨型推覆構(gòu)造系統(tǒng)與政和－大浦?jǐn)嗔岩晕鞯拈}西南地區(qū)發(fā)育的一系列NE-NNE向推覆構(gòu)造可能是華南地區(qū)自印支期至燕山早期因多期次構(gòu)造事件所形成的、走向NE-NNE、寬達(dá)1300 km復(fù)雜逆沖和褶皺推覆構(gòu)造系統(tǒng)的組成部分，其動力與華南－華北板塊沿秦嶺－大別造山帶的陸－陸碰撞和華南地塊南緣古特提斯洋的俯沖增生作用以及華南東部大洋板塊向華南大陸之下低角度俯沖作用有關(guān)(陳愛根和吳正文，1996;翟明國等，2004;陶建華，2008)。

1.3 區(qū)域巖漿巖

豐城地區(qū)及鄰區(qū)巖漿活動微弱，僅在其次級隆起或斷裂帶交叉復(fù)合地段，有少許加里東期或燕山期花崗巖、花崗閃長巖及少許燕山－喜山期基性巖及超基性巖，但對區(qū)內(nèi)煤層變質(zhì)改造影響很小。

2 萍樂凹陷構(gòu)造－沉積演化特征

2.1 構(gòu)造解析

本次構(gòu)造解析研究工作分為宏觀和微觀兩個方面:宏觀上主要進(jìn)行野外構(gòu)造剖面調(diào)查、實(shí)測，微觀上則采集區(qū)內(nèi)各地層巖石定向標(biāo)本進(jìn)行室內(nèi)巖石組構(gòu)分析，兩者結(jié)合進(jìn)而探討區(qū)域巖石形成時的條件及其在構(gòu)造運(yùn)動中的變形歷史。野外地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查和構(gòu)造剖面實(shí)測以豐城地區(qū)及鄰區(qū)為重點(diǎn)，選擇了豐城－西山－奉新和樟樹－泗溪－上高－宜豐2條NW-SE向剖面。巖石組構(gòu)分析采用X射線衍射法分別測量了石英(1010)、(1120)、(1011)、(0001)面網(wǎng)和方解石(1012)、(0001)面網(wǎng)分布的規(guī)律性，并據(jù)該巖石組構(gòu)(即礦物分布的規(guī)律性)分析構(gòu)造變形特點(diǎn)，探討構(gòu)造變形環(huán)境等。由于X光巖石組構(gòu)是采取全面積衍射統(tǒng)計，在顯微鏡下觀察鑒定的基礎(chǔ)上，考慮所測礦物的含量要求(＞25%)和粒度要求(＜1 mm)，結(jié)合礦區(qū)主要含煤地層(即龍?zhí)督M)巖石構(gòu)造變形形跡特征和礦區(qū)構(gòu)造變形歷史的研究需要，在樣品布局上考慮不同方向、不同特征的各種巖石，共選取了14塊巖石樣品以期充分了解不同巖性在不同構(gòu)造帶內(nèi)變形后的組構(gòu)特征。測試樣品尺寸要求是直徑30 mm、厚約2 mm的磨光巖片，先將野外地質(zhì)定向面恢復(fù)為地理水平方位切制巖片，進(jìn)行X光組構(gòu)測試，然后將測試結(jié)果進(jìn)行投影作圖(等面積施氏網(wǎng)上半球投影)。測量工作由中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所X光組構(gòu)實(shí)驗(yàn)室完成。

通過地質(zhì)調(diào)查和巖石組構(gòu)分析(圖3)，我們對萍樂凹陷豐城－宜豐地區(qū)推覆構(gòu)造發(fā)育情況及構(gòu)造特征取得一定認(rèn)識，認(rèn)為豐城地區(qū)及鄰區(qū)構(gòu)造格局的形成和演化與不同時期構(gòu)造運(yùn)動密切相關(guān):

(1)印支－燕山期區(qū)內(nèi)曾發(fā)生多期次大規(guī)模的逆沖推覆，導(dǎo)致元古代地層逆沖推覆到石炭系－二疊系－三疊系－白堊系之上，逆沖推覆方向在宜豐、西山地區(qū)均近似由N向S;

圖3 西山萬壽宮地質(zhì)剖面圖與代表性巖石組構(gòu)圖Fig.3 Geological profile of the Xishan-Wanshougong and representative rock fabric charts

(2)中元古代地層主要表現(xiàn)NE-SW向擠壓，其次是NW-SE向和/或近SN向擠壓，說明晉寧期形成的近EW向構(gòu)造形跡已受后期構(gòu)造應(yīng)力的改造;

(3)震旦紀(jì)－寒武紀(jì)主要表現(xiàn)NW-SE向擠壓，反映了加里東構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài);

(4)石炭紀(jì)仍表現(xiàn)近EW向擠壓，說明海西構(gòu)造運(yùn)動主要應(yīng)力來源于近EW向，但仍殘余有近SN向擠壓或剪切旋轉(zhuǎn)變形形跡;

(5)晚二疊世龍?zhí)督M主要表現(xiàn)近SN向擠壓或NW-SE的扭壓，但疊加有NE-SW向擠壓，說明海西－印支期以近SN向或NW-SE向擠壓和扭動為主;

(6)至晚二疊世長興組，構(gòu)造應(yīng)力明顯以近SN向構(gòu)造應(yīng)力為主，但NE-SW向應(yīng)力對該地層有一定影響，說明在印支期后構(gòu)造運(yùn)動已開始發(fā)生重大的轉(zhuǎn)折;

(7)三疊紀(jì)同時表現(xiàn)NE-SW向和NW-SE向構(gòu)造擠壓，這與印支期－燕山期以來構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換相一致。

通過前述各構(gòu)造變形特征的分析，結(jié)合前人已有的研究成果，認(rèn)為:豐城地區(qū)及鄰區(qū)早期的構(gòu)造環(huán)境主要是南北向擠壓，以造成東西向褶皺構(gòu)造為主(圖4a)。到印支期末以來，以由東向北、由西向南的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動上升為主要機(jī)制、且扭動的愈來愈烈，因此構(gòu)造形跡由北東東到北東再到北北東(圖4b)，其擠壓主應(yīng)力方向由北北西到北西再到北西西。到燕山晚期以后，伸展、剪切和塊斷隆降成了本區(qū)的主要構(gòu)造活動形式，因而白堊紀(jì)以后主要是形成各種斷裂和斷陷紅盆(圖4c)?？傆^本區(qū)應(yīng)力場的變化大致是:強(qiáng)烈的擠壓－逆時針扭轉(zhuǎn)－后期的伸展拉張、升降和剪切。

2.2 沉積特征

為了進(jìn)一步制約龍?zhí)督M賦煤巖系的沉積環(huán)境，本次主要對龍?zhí)督M賦煤巖系和古近系沉積巖開展了沉積粒度分析。粒度分析的樣品均采自豐城地區(qū)，包括上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M官山段、老山段、獅子山段和王潘里段砂巖、細(xì)砂巖、泥巖，以及古近系砂巖。實(shí)驗(yàn)采用薄片圖像分析法，先將巖石樣品制成薄片，然后將顯微鏡下的薄片圖像攝取到計算機(jī)中(選擇有代表性的視域采集圖像)，在計算機(jī)上對顆粒的二維圖像進(jìn)行測量統(tǒng)計、編輯處理，并以此結(jié)果表征巖石的粒度分布特征，本次實(shí)驗(yàn)每個樣品統(tǒng)計顆粒數(shù)為450個，總共得到3600個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計、分析后，得到以下數(shù)據(jù)表1及概率累積曲線圖(圖5)。巖石粒度分析由作者在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所顯微鏡室完成。

圖4 區(qū)域構(gòu)造發(fā)展示意圖Fig.4 Sketch diagram for the regional tectonic evolution

表1 沉積粒度分析數(shù)據(jù)表Table 1 Sediment grain size analysis data table

圖5 樣品概率累積曲線圖Fig.5 Cumulative frequency curves of the samples

參考粒度參數(shù)的解譯數(shù)據(jù)，并對比晚二疊世江西省巖相古地理特征，認(rèn)為豐城地區(qū)龍?zhí)睹合?即B4煤層)形成于海退末期與海侵初期河流相、沙灘相的淺水三角洲環(huán)境。其中官山段為河流相沉積，巖性主要為石英砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖;老山段近海三角洲相到淺海相沉積，巖性為粉砂巖、細(xì)砂巖互層，夾煤層;獅子山段、王潘里段均為濱海浪帶及潮坪沉積，巖性主要為細(xì)砂巖、中粒砂巖，夾泥巖、黏土巖互層。本區(qū)從龍?zhí)督M下部的官山段往上到長興組灰?guī)r底界，主要由一個大的三角洲旋回組成，分別對應(yīng)粒度分析的結(jié)果:ZYZ-12官山段河流環(huán)境→ZYK-12下老山段海灘環(huán)境→ZYZ-17、ZYZ-21中老山段海相環(huán)境→ZYZ-06獅子山段、ZYZ-28、ZYZ-29王潘里段海灘環(huán)境→ZYZ-02第三系河流天然堤或沙洲環(huán)境(圖6)。

2.3 構(gòu)造－沉積演化特征

圖6 豐城地區(qū)二疊系龍?zhí)督M沉積序列示意圖Fig.6 Sketch diagram showing the Permian Longtan Formation sedimentary sequences in the Fengcheng area

結(jié)合華南區(qū)域構(gòu)造演化特征，國內(nèi)外學(xué)者探討了不同時期華南盆山構(gòu)造格局的動力學(xué)成因及與各種礦產(chǎn)的關(guān)系(Gilder et al.，1991，1996;Li，2000;Li et a1.，1995;Zhou and Li，2000)。李文恒和龔紹禮(1998)曾將區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)聚煤盆地形成演化劃分為區(qū)域基底形成階段(Ar?-Pz1)、聚煤盆地形成發(fā)展階段(D-T2)和含煤地層變形階段(T3之后)。本次通過野外地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合已開展的區(qū)域構(gòu)造變形和沉積特征研究，認(rèn)為萍樂凹陷構(gòu)造－沉積演化經(jīng)歷了以下5個階段:

第一階段的晉寧期(圖7a)，因揚(yáng)子陸塊和華夏陸塊沿江山－紹興一線對接，在揚(yáng)子陸塊上表現(xiàn)為晉寧運(yùn)動，造成震旦紀(jì)與晚元古代早期地層呈不整合接觸;而在江紹縫合帶向西，揚(yáng)子陸塊與華南板塊繼續(xù)對接、碰撞，但未造山，只是引起該區(qū)震旦系與下伏地層呈整合或假整合接觸。

第二階段的加里東期(圖7b)，華夏陸塊繼續(xù)向揚(yáng)子陸塊拼貼，永豐－撫州海底深斷裂形成。該斷裂向北延伸，與清江－紹興深斷裂的東鄉(xiāng)－紹興段連成一線，形成了贛杭斷裂帶。它將浙贛淺海分為兩個沉積區(qū)，其北側(cè)新干－淳安為相對坳陷區(qū)，南側(cè)南城－金華為相對隆起區(qū)，北部的沉積厚度一般比南部厚100～300 m。

第三階段的海西期－印支期(圖7c)，受兩側(cè)同生斷裂控制(宜豐－景德鎮(zhèn)斷裂和萍鄉(xiāng)－廣豐斷裂)，萍鄉(xiāng)－樂平地區(qū)發(fā)生大規(guī)模裂陷，沉積盆地由此開始成形。海西期地殼運(yùn)動以升降為主，海水進(jìn)退頻繁，沉積了陸相、海陸交互相、海相地層。早二疊世末的東吳運(yùn)動，使東南側(cè)華夏陸塊進(jìn)一步上隆，區(qū)內(nèi)海水向西南方向逐漸退卻，造成了濱海平原沼澤環(huán)境，形成了區(qū)內(nèi)重要的晚二疊世海陸交互相含煤建造即龍?zhí)睹合?圖7d)。晚二疊世末－中三疊世，海侵范圍和沉積中心略有變化，但沒有明顯的構(gòu)造變動。印支運(yùn)動則使板塊整體上升，基本結(jié)束了該區(qū)的海相沉積，進(jìn)入了陸相沉積歷史。

第四階段的印支期(圖7e)，發(fā)生大規(guī)模對沖式逆沖推覆，使得華南晚古生代以來的古地理格架發(fā)生了根本性變化。在江西及毗鄰地區(qū)，大規(guī)模的海侵已基本退出;萍樂凹陷北緣的九嶺隆起、南緣的武功山隆起則在構(gòu)造應(yīng)力作用下向凹陷帶中部逆沖并對接，沉積盆地構(gòu)造性質(zhì)也由斷陷逐漸向坳陷轉(zhuǎn)變。豐城地區(qū)由于地處應(yīng)力薄弱部位(山間坳陷)，受逆沖推覆作用影響不明顯，僅在其南部的洛市一帶存在屬萍鄉(xiāng)－樂平推覆－滑覆構(gòu)造組成部分的推覆構(gòu)造(馬逸麟和梅麗輝，1997;吳安國，1990)。盡管如此，區(qū)域大規(guī)模對沖式逆沖推覆構(gòu)造造成豐城地區(qū)龍?zhí)督M含煤巖系地層形成一近東西向復(fù)式向斜褶皺。印支期末，萍樂凹陷西部即萍鄉(xiāng)至豐城一帶地殼又開始下沉、海水侵入，因而沉積了一套晚三疊世含煤巖系，即安源煤系，沉積盆地構(gòu)造性質(zhì)也由坳陷向斷陷轉(zhuǎn)變。

第五階段的燕山期－喜山期(圖7f)，燕山運(yùn)動使區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，它既繼承加強(qiáng)、又破壞改造了前期構(gòu)造形跡，同時還強(qiáng)制新生發(fā)育一些新的構(gòu)造形跡。燕山早期由于區(qū)域上第二次大規(guī)模基底拆離和逆沖推覆作用，不但使晚三疊世安源煤系發(fā)生褶皺變形和破壞、并控制其保存，而且也對龍?zhí)睹合档钠茐暮捅４嫫鹬匾萍s，因而此時盆地構(gòu)造性質(zhì)具有斷陷－坳陷的過渡特點(diǎn);燕山晚期晚白堊世末或喜山期初，由于重力滑脫作用，盆地構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘?、斷陷作用繼續(xù)加劇(余心起等，2006)，在原有構(gòu)造的基礎(chǔ)上形成一系列近南北向正斷層，并伴隨次一級牽引褶曲的發(fā)育，使之整體上表現(xiàn)地塹式斷陷構(gòu)造，因而有利于煤系保存。至喜山期，區(qū)內(nèi)應(yīng)力環(huán)境轉(zhuǎn)化，原有深斷裂活動轉(zhuǎn)化為正斷層性質(zhì)，裂陷作用隨之發(fā)生，個別地區(qū)形成箕狀坳陷盆地，抬升剝蝕不一，接受古近紀(jì)巨厚的類磨拉石沉積建造，隨后接受第四紀(jì)沉積形成了現(xiàn)存的地形地貌。

3 典型礦田(豐城)控煤規(guī)律與找煤預(yù)測

3.1 礦(井)田構(gòu)造調(diào)查

豐城地區(qū)及其周緣分布著一系列已開采或正在開采的井田和勘探區(qū)(圖1c)，主要包括坪湖煤礦、建新煤礦、八一煤礦、曲江煤礦、石上勘探區(qū)、尚莊煤礦、云莊井田、白富井田、杉林井田和八景礦區(qū)。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造總體較復(fù)雜，主干斷裂均分布在井田邊界，次級斷裂在井田內(nèi)部較為發(fā)育，一定程度上影響礦井生產(chǎn)及工程布置。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)任何類型的巖漿巖、蝕變巖。整個豐城地區(qū)及鄰區(qū)構(gòu)造線方向?yàn)镹NE-NE向，個別發(fā)育近EW向和NW向構(gòu)造(表2)。其中，斷層主要為正斷層、平移正斷層，逆斷層發(fā)育較少。正斷層走向多以近SN向、NE向?yàn)橹鳎浯螢镹W向和近EW向，但NE向、NW向和近EW向正斷層常被近SN向正斷層所錯斷，反映近SN向正斷層的形成相對較晚;而近SN向正斷層在深部則構(gòu)成一組X型斷層組合，傾向相對的正斷層多構(gòu)成地塹式形態(tài)、傾向相反的正斷層形成地壘式形態(tài)，與萍樂凹陷內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)相一致。

褶皺構(gòu)造在豐城地區(qū)及鄰區(qū)整體表現(xiàn)一弧形復(fù)式向斜形態(tài)，屬于研究區(qū)西部付家圩復(fù)式向斜東延部分，控制了區(qū)內(nèi)煤系地層。褶皺軸在豐城地區(qū)西部呈NEE-NE-近EW走向、中部轉(zhuǎn)北部呈NEE-NNE-NNW-NW向，東部又變?yōu)镹NE-NW-近EW向。

3.2 二維地震及鉆探信息

本次二維地震工作儀器采用德國產(chǎn)SUMMIT數(shù)字地震儀，1.0 ms采樣。記錄長度1.5 s，全頻帶接收;激發(fā)方式:井深一般在2～6 m，井深小于3 m時采用雙井組合激發(fā)，采用1.0～1.2 kg藥量激發(fā);接收方式采用40 Hz檢波器組合檢波，4個檢波器2串2并組合，5 m內(nèi)距接收;觀測系統(tǒng)采用偏移距60 m，10 m道距，20 m炮距，80道接收，單邊激發(fā)，疊加次數(shù)20次。

圖7 萍樂凹陷構(gòu)造演化示意圖Fig.7 Sketch map showing the tectonic evolution of the Pingle depression

表2 豐城地區(qū)各井田構(gòu)造特征綜合簡表Table 2 Structural features of the mining area in Fengcheng area

圖8 二維地震解譯B4煤層底板等高線與構(gòu)造示意圖Fig.8 B4 seam floor contour and structure diagram

野外工作共在豐城泉港地區(qū)共施工地震測線四條，呈“口”字型分布，分別為D1、D2、L1、L2(圖8)。結(jié)合區(qū)域內(nèi)原有的地震和鉆探資料，對所得地震時間剖面進(jìn)行了解譯:主要包括確定相應(yīng)的地質(zhì)層位、斷層及褶皺構(gòu)造。其中，對應(yīng)于古近系底界的TR波和二疊系長興組底界的TC波，組成一組波組TR+C，作為覆蓋層波組處理。對應(yīng)于B4煤層的反射波TB波。該反射波能量較強(qiáng)，連續(xù)性較好，波組關(guān)系明顯，是本區(qū)煤層對比解釋的主要依據(jù)。

四條地震剖面基本反映了區(qū)內(nèi)構(gòu)造形態(tài)和煤系地層分布范圍。解譯結(jié)果顯示測區(qū)煤系地層整體受一寬緩向斜控制，軸向北西，地層傾角較緩，煤層埋藏深度－600～－1300 m。由于后期地質(zhì)改造，在東北角形成一個寬緩的次級褶曲。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以正斷層為主(圖8)。

其中，D1測線樁號6950處B4煤層反射波明顯，反射波相位強(qiáng)，在該點(diǎn)設(shè)計鉆探驗(yàn)證(驗(yàn)1孔)。鉆探工作見C煤組兩層，由于B4煤層被斷層錯斷，未見 B4煤層。但在區(qū)內(nèi)曾施工 2701鉆孔，在884 m深度見B4煤層，厚1.72 m;另外，最近江西省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目(項(xiàng)目號［2009］02-17)實(shí)施鉆孔(1-1)在地震D1剖面線樁號4000位置約1060 m已揭露到B4煤層，證明該區(qū)有可采煤層存在。

3.3 控煤規(guī)律與找煤預(yù)測

結(jié)合二維地震勘探結(jié)果和礦(井)田構(gòu)造調(diào)查，在豐城地區(qū)及鄰區(qū)，褶皺軸轉(zhuǎn)折部位均出現(xiàn)近SN向的正斷層，如位于泉港區(qū)東部與白富－云莊井田之間的F39(F9)斷層和位于泉港區(qū)西部與杉林－八景井田之間的F4斷層等(圖9)，這些近SN向正斷層在使礦區(qū)地層發(fā)生錯斷過程中還形成一系列牽引褶曲。豐城地區(qū)所具有的褶皺、斷層和地塹、地壘式構(gòu)造形態(tài)，實(shí)際上是萍樂聚煤盆地的構(gòu)造性質(zhì)因多次轉(zhuǎn)變而在局部的響應(yīng)結(jié)果。

總體來看，豐城地區(qū)的褶皺和斷層構(gòu)造發(fā)育程度相對較復(fù)雜，尤其是礦區(qū)正斷層不僅破壞了區(qū)內(nèi)褶皺和含煤地層的連續(xù)性，而且使整個礦區(qū)煤系地層因斷層錯動產(chǎn)生一系列次一級牽引褶曲，最終導(dǎo)致煤巖層抬升不一而出現(xiàn)埋深不一的特點(diǎn)。

依據(jù)周邊各礦區(qū)地質(zhì)勘查報告和龍?zhí)镀诰勖阂?guī)律，豐城地區(qū)內(nèi)B4煤層屬于較穩(wěn)定類型且含煤層位具較好的連續(xù)性，故B4煤層將向泉港區(qū)穩(wěn)定延伸。加之泉港區(qū)為一隱伏向斜構(gòu)造，有利于煤層保存，認(rèn)為深部有隱伏的B4煤層存在。但該向斜深部(＞1000 m)隱伏斷層較發(fā)育，這些斷層形成于成煤期后的喜山運(yùn)動，斷層性質(zhì)基本為正斷層，相鄰的正斷層組成地塹或地壘式構(gòu)造形態(tài)，使得B4煤層產(chǎn)生錯斷和移動，導(dǎo)致煤層埋深加大或缺失。

圖9 豐城礦區(qū)及鄰區(qū)構(gòu)造控煤規(guī)律分布示意圖Fig.9 Sketch map of structure-control on coal mine in Fengcheng and adjacent regions

結(jié)合豐城地區(qū)位于萍樂凹陷兩側(cè)巨型推覆構(gòu)造系統(tǒng)斷陷盆地構(gòu)造中心部位的認(rèn)識，我們進(jìn)一步認(rèn)為，區(qū)內(nèi)一系列不同方向的向斜構(gòu)造雖是由于晚期一系列斷層破壞而變得支離破碎的結(jié)果，但整體上仍有利于尋找龍?zhí)督M賦煤巖系地層。據(jù)此，在豐城地區(qū)及其周緣提出了兩個預(yù)測區(qū):即位于曲江向斜西側(cè)的泉港預(yù)測區(qū)和位于其東側(cè)的同田預(yù)測區(qū)(圖9)。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，在泉港預(yù)測區(qū)預(yù)獲煤炭資源量近1.2億噸，說明所提出的預(yù)測區(qū)可供進(jìn)一步開展找煤勘查工作。

4 結(jié) 論

(1)中新生代以來，萍樂聚煤凹陷及緣區(qū)曾發(fā)生過三個期次四個階段的構(gòu)造－沉積演化，即印支期大規(guī)模的推覆、燕山早期晚三疊世末的基底拆離和褶皺－逆沖和早侏羅世末的蓋層滑脫、喜山期新近紀(jì)的蓋層和基底滑覆，反映盆地性質(zhì)具有斷(裂)陷與坳陷的多次轉(zhuǎn)換特征。

(2)豐城地區(qū)二疊系龍?zhí)督M老山段煤層(B4煤)形成于河流－沙灘相的淺水三角洲環(huán)境。

(3)構(gòu)造運(yùn)動對煤層的控制在豐城地區(qū)主要表現(xiàn)為由斷陷(地壘、地塹)導(dǎo)致的煤系地層錯斷、不連續(xù)或埋藏加深。

(4)豐城地區(qū)龍?zhí)督M煤系地層受推覆構(gòu)造作用影響較小，B4煤層保存條件較好，有利于找煤預(yù)測工作的開展。

致謝:衷心感謝江西省煤田地質(zhì)勘察研究院鄭在邦總工程師、王飛榮高級工程師在野外地質(zhì)考察工作及室內(nèi)報告編寫工作中給予的幫助和指導(dǎo)!感謝地質(zhì)人員秦偉穎、伯慧、韓秋、鄒永軍、王振強(qiáng)給予的工作支持!

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Tectonic-Sedimentary Characteristics of the Ping(Pingxiang)-Le(Leping)Depression in Jiangxi Province and its Implications on Coal Mineral Resource Prospecting

XU Deru1，WANG Li1，2，WANG Zhilin1，2，WU Jun1，2and WU Chuanjun1，3
(1.CAS Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510640，Guangdong，China;2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China;3.School of Earth and Space Sciences，University of Science and Technology of China，Hefei230026，Anhui，China)

The formation of the Ping(Pingxiang)-Le(Leping)coal-bearing depression zone was strictly controlled by three-period and four-stages of tectonic-sedimentary evolution from Mesozoic to Cenozoic.These include Nappestage in Indosinian，basal-detachment and fold-thrust stage in the end of the Late Triassic and cover strike-slip stage in the end of the Early Jurassic，and cover and basal sliding stage during Himalayan.Thus，multistage conversion between sag and fault depression made the basin type of the Pingle depression showing different geotectonic features.And different geotectonic features lead to diverse occurrence features of the coal seam.Sag led to thicker cover strata，greater depth of coal seams，stratigraphic leap and repetition;while fault depression led to stratigraphic leap，discontinuity or the greater buried depth like graben.The Fengcheng region is favorable location for coal mine as is it located in the middle of the Pingle depression and far away from the southern Wugongshan and the northern Jiuling uplift of the Pingle depression，its structural styles are relatively simple and the B4 coal stratum was well preserved.As a result of this study，we establish a coal-controlling structural model which could be a guide for coal mine exploration in the Fengcheng region.

Pingle depression;tectonic-sedimentary evolution;nappe structure;coal mine predicting

P542;P612

A

1001-1552(2011)04-0513-012

2010－11－20;改回日期:2011－06－07

項(xiàng)目資助:本文受全國危機(jī)礦山接替資源找礦項(xiàng)目(項(xiàng)目編碼200736030)資助。

許德如(1966－)，男，博士，研究員，長期從事構(gòu)造與成礦研究。Email:xuderu@gig.ac.cn