何文龍，馬東民，陳應(yīng)濤

（西安科技大學(xué)，地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，西安 710054）

陜西韓城礦區(qū)燎原煤礦斷裂特征露頭分析

何文龍，馬東民，陳應(yīng)濤

（西安科技大學(xué)，地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，西安 710054）

根據(jù)野外地質(zhì)填圖資料，對陜西韓城燎原煤礦地表出露的斷層進(jìn)行了重新劃定，將先前作為逆斷層的一部分白頭山南坡一帶判定為正斷層，屬于韓城斷裂的同期次級(jí)斷層。綜合區(qū)域構(gòu)造背景和野外實(shí)地觀察資料，對燎原煤礦發(fā)育的各斷層特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明韓城斷裂形成于上新世；韓城斷裂的次級(jí)斷層形成于上新世及第四紀(jì)；禹門口-西垣溝逆斷層形成于白堊紀(jì)。研究區(qū)構(gòu)造演化總體可分為渭北隆起和汾謂地塹兩個(gè)演化階段。

韓城斷裂；禹門口-西垣溝逆斷層；渭北隆起；汾渭地塹

0 引言

韓城礦區(qū)處于渭北煤田東北部，煤炭資源豐富，自北向南依次有桑樹坪煤礦、下峪口煤礦、燎原煤礦、馬溝渠煤礦、象山煤礦等[1]（圖1）。韓城地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造研究，對煤礦的安全生產(chǎn)及遠(yuǎn)景勘探有重要意義。韓城地區(qū)發(fā)育的控制性構(gòu)造多呈NNE-NE向展布，主要有NNE-NE的鄂爾多斯東南邊緣淺部隆起構(gòu)造帶和馬家灣構(gòu)造帶、NE的龍骨嶺構(gòu)造帶、東澤村構(gòu)造帶和龍亭構(gòu)造帶[1]。其中鄂爾多斯東南邊緣淺部隆起構(gòu)造帶延伸較長，影響到韓城地區(qū)多數(shù)煤礦。

燎原煤礦主要發(fā)育擠壓作用形成的逆沖斷層——禹門口-西垣溝逆斷層（F2）及拉張作用形成的伸展斷裂——韓城斷裂（F1）及其次生斷層[1，2]。筆者近幾年在指導(dǎo)學(xué)生填圖實(shí)習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)，以前資料對礦區(qū)中部白頭山南坡的斷層三角面解釋不清楚，而學(xué)生填圖多將F2逆斷層延伸到此段，這和實(shí)際不符。另外以前資料對于填圖實(shí)習(xí)區(qū)內(nèi)各斷層的形成時(shí)間也沒有明確介紹，不利于學(xué)生進(jìn)行填圖區(qū)構(gòu)造演化的分析。

本文結(jié)合近幾年筆者野外地質(zhì)填圖結(jié)果，重新劃定了研究區(qū)部分?jǐn)鄬?，并對各斷層形成時(shí)間及演化過程作了探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

燎原煤礦位于陜西省韓城市北部，龍門鎮(zhèn)西北方向（圖1）。東起毛子溝，西至西垣溝，南鄰黃河沖積平原（圖2）。在區(qū)域構(gòu)造上，研究區(qū)位于鄂爾多斯地塊東南部，同時(shí)處于渭北隆起的東北端，渭河盆地北邊緣。

鄂爾多斯地塊是由古老的河套陸核向南擴(kuò)張形成，演化可分為4個(gè)階段：①在長城-薊縣紀(jì)（約15億a）接受陸相砂巖及海相頁巖、碳酸鹽沉積，后經(jīng)長期風(fēng)化剝蝕；②寒武紀(jì)開始海侵，至奧陶紀(jì)主要為海相沉積的碳酸鹽巖，晚奧陶世開始上升遭受風(fēng)化剝蝕；③石炭紀(jì)至白堊紀(jì)由海陸交互相含煤沉積演變?yōu)殛懴嗪雍喑练e，之后開始剝蝕；④漸新世至上新世局部河湖相沉積，第四紀(jì)大面積黃土沉積[1]。研究區(qū)地層出露情況和區(qū)域演化吻合，據(jù)前人研究資料[1]及筆者地質(zhì)填圖調(diào)查，研究區(qū)出露地層從老到新有：漱水群（Ars），花崗片麻巖；霍山組（Zh），石英狀砂巖；饅頭組（Э1m），泥質(zhì)灰?guī)r；毛莊組（Э2m），灰紫色泥巖、灰黃色泥灰?guī)r；徐莊組（Э2x），深紫色頁巖、灰色含鮞灰?guī)r；張夏組（Э2z），竹葉狀灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r；上寒武統(tǒng)（Э3），微晶-細(xì)晶白云巖；奧陶系（O1+2），燧石條帶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r；本溪組（C2b），泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖夾煤線；太原組（C2t），砂質(zhì)泥巖、石英砂巖、灰?guī)r夾煤層；山西組（P1s）砂泥巖夾煤層；下石盒子組（P1x），灰綠色、黃綠色砂泥巖；上石盒子組（P2s），鐵質(zhì)泥巖、紫雜色及黃綠色砂泥巖；石千峰群（P2sh），黃綠色、紫紅色泥巖、砂巖；第四系（Q）沖積、洪積粉砂質(zhì)黃土（圖3）。

圖1 研究區(qū)位置圖Figure 1 Study area location

圖2 構(gòu)造綱要圖Figure 2 Structural outline map

圖3 研究區(qū)綜合柱狀圖Figure 3 Comprehensive stratigraphic column

表1 研究區(qū)斷層露頭資料Table 1 Information of fault outcrops in study area

研究區(qū)斷裂構(gòu)造總體走向NNE-NE，延伸較長，部分?jǐn)鄬訖M穿研究區(qū)（圖2，表1）。斷層露頭主要表現(xiàn)為斷層三角面（圖4-1）、構(gòu)造角礫巖（圖4-4）、斷層面（圖4-3）、地層倒轉(zhuǎn)（圖5）等形態(tài)或現(xiàn)象。研究區(qū)主要受鄂爾多斯盆地東南邊緣淺部隆起構(gòu)造帶影響[2]。該構(gòu)造帶包括NNE伸展的大斷裂——韓城斷裂（F1）與其次生斷層，以及NE向延伸，斷續(xù)分布的逆斷層[1-2]。其中韓城斷裂歸并為汾渭地塹[1]。汾渭地塹是新生代華北板塊受太平洋構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域影響發(fā)生裂解形成[3]。同時(shí)研究區(qū)處在渭北隆起邊緣，因汾渭地塹的快速沉降，使渭北隆起邊緣相對抬升，并遭受剝蝕[4]。

2 斷層分析

2.1 韓城斷裂

韓城斷裂（F1）在汾謂地塹西北邊緣，向北東延伸穿過禹門口與山西羅云山斷裂相接[1]，向南西進(jìn)入合陽后延伸至華縣[5-6]，斷裂總體走向?yàn)镹E，傾向SE，傾角60°～70°，在平面上表現(xiàn)為舒緩波狀延伸，剖面上表現(xiàn)為階梯狀的正斷層向SE方向逐級(jí)降落[1]。研究區(qū)內(nèi)可見F1斷層切割低山山腳形成的斷層三角面，如西垣溝溝口西側(cè)的斷層三角面（圖4-1）。在毛子溝溝口西側(cè)可見F1斷層露頭，斷面產(chǎn)狀為175°∠57°。F1上盤為第四紀(jì)黃土（Q），下盤為漱水群（Ars）花崗片麻巖（圖4-2）。據(jù)露頭和產(chǎn)狀及其區(qū)域地貌特征可推測研究區(qū)內(nèi)斷層F1部分隱伏在黃土之下（圖5）。

圖4 野外照片F(xiàn)igure 4 The wild photos

韓城斷裂是東部太平洋板塊和西南印度板塊從兩側(cè)擠壓產(chǎn)生的NW、SE張力形成[3，5]，是汾渭地塹的西北邊緣斷裂。汾渭地塹從始新世開始活動(dòng)，中新世以來，受印度板塊與歐亞板塊碰撞擠出作用影響，南部和北部邊緣開始裂解。自上新世開始，隨著NWW向與NE向剪切應(yīng)力的增強(qiáng)，其合力影響范圍由中心向東擴(kuò)展[3]，進(jìn)入第四紀(jì)仍在活動(dòng)[6-8]。研究區(qū)內(nèi)韓城斷裂上盤沉積為第四紀(jì)黃土（Q），說明其形成時(shí)間不晚于第四紀(jì)。同時(shí)韓城斷裂處在汾謂地塹東部，應(yīng)初始形成于上新世。

圖5 毛子溝溝口西側(cè)F1露頭Figure 5 Outcrop of fault F1at west side of Maozigou entrance

2.2 禹門口-西垣溝逆斷層

禹門口-西垣溝逆斷層（F2）在區(qū)域上呈斷續(xù)分布[1]，向南東可延伸至文澗嶺[9-10]，是一條強(qiáng)烈擠壓形成的逆沖斷層[2]（圖6）?？傮w走向NE，基本和F1平行，傾向SE，傾角約50°。局部斷面表現(xiàn)為下陡上緩。研究區(qū)內(nèi)在西垣溝、禿山北側(cè)、毛子溝可見露頭（表1）。西垣溝中埡口位置可見F2斷面（圖4-3），產(chǎn)狀160°∠50°。西垣溝西側(cè)還可見寒武系被推覆于石炭系、二疊系之上[1]。受F2影響禿山北側(cè)可見石炭系、二疊系近直立甚至倒轉(zhuǎn)?，F(xiàn)今由于采石場采挖和堆放碎石，禿山北側(cè)的F2露頭只能看見一部分，毛子溝已被碎石堆積阻斷，無法觀察到F2。

圖6 禿山北側(cè)F2露頭（據(jù)蘇生瑞等，2005修改）Figure 6 Outcrop of fault F2at north side of Tushan(after Su Shengrui et al,2005 modified)

禹門口-西垣溝逆斷層（F2）在礦區(qū)內(nèi)整體表現(xiàn)為早古生代灰?guī)r逆沖推覆于石炭-二疊紀(jì)含煤巖系之上，由此可知該斷層形成二疊紀(jì)之后。同時(shí)F2位于渭北隆起邊緣。渭北地區(qū)印支期主要表現(xiàn)為抬升，至燕山期構(gòu)造變形強(qiáng)烈，燕山后期形成一系列逆斷層[6，11-12]，因此F2可能形成于燕山后期，即白堊紀(jì)。

2.3 禿山南坡斷層

禿山南坡斷層（F3）位于韓城斷裂和禹門口-西垣溝斷層之間，延伸較短。在研究區(qū)禿山南坡可見明顯露頭?？傮w走向近W-E，露頭處走向310°。上盤為寒武系灰?guī)r，下盤為漱水群花崗片麻巖。據(jù)野外觀察，其上盤向下滑落，上下盤巖層界線有平移錯(cuò)動(dòng)。可見構(gòu)造角礫巖帶，寬約1.2 m，礫石直徑10～60 cm，磨圓度差（圖7；圖4-4）。

圖7 禿山南坡F3露頭Figure 7 Outcrop of fault F3at south slope of Tushan

禿山南坡斷層為正斷層兼走滑性質(zhì)，未見和F1及F2相交，應(yīng)為F1的次級(jí)小斷層。同時(shí)F3走向近WE，符合F1應(yīng)力由NW向拉張逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹NW向拉張的變化趨勢[3]，形成時(shí)間應(yīng)晚于F1。另外野外填圖發(fā)現(xiàn)F3將禿山南坡山梁斷開，形成了另一個(gè)更低的小山包—圓山，沉積了第四紀(jì)黃土（Q）。因此推斷F3形成于第四紀(jì)。

2.4 白頭山南坡斷層

該斷層（F1-1）為本文新劃分的一條斷層，展布在曹家山南坡和白頭山南坡。總體走向NE，和F1平行，基本沿著F2的走向延伸（圖4-1）。斷面傾向SE，傾角約60°。之前多將此斷層劃為F2，認(rèn)為曹家山、白頭山南坡的斷層三角面為F2形成[1]。但野外觀察的結(jié)果是該斷層斷面傾向SE，和斷層三角面傾向一致，明顯為正斷層切割低山山嘴形成。另外，此段斷層三角面兩側(cè)的F2露頭（西垣溝、禿山北坡）也沒有應(yīng)力變化引起的斷層反轉(zhuǎn)的明顯證據(jù)（逆斷層變?yōu)檎龜鄬樱Ｒ虼斯P者將此斷層劃為F1-1，是沿著F2的斷層破碎帶發(fā)育的正斷層。由于在下盤未發(fā)現(xiàn)F2痕跡，說明F2已被破壞或者下滑后被黃土覆蓋。

該斷層（F1-1）和F1相比，走向一致，形成的斷層三角面和F1相似（圖4-1），上盤均為第四紀(jì)黃土，應(yīng)為F1的同期次級(jí)斷層，因此（F1-1）出現(xiàn)在上新世。

3 構(gòu)造演化

研究區(qū)出露F1、F2、F3和F1-1共4條斷層。根據(jù)各斷層特點(diǎn)可劃分為2個(gè)構(gòu)造演化階段。

3.1 渭北隆起演化階段

渭北地區(qū)處在鄂爾多斯陸塊東南緣，屬華北板塊。該地區(qū)在印支期受揚(yáng)子與華北板塊匯聚作用影響開始抬升，但該時(shí)期地殼主體以垂直運(yùn)動(dòng)為主，主要表現(xiàn)為整體的抬升與剝蝕，造成該區(qū)域內(nèi)缺失三疊系-侏羅系。燕山期該地區(qū)受南部秦嶺陸內(nèi)造山等區(qū)域性構(gòu)造活動(dòng)的影響[13]，再次強(qiáng)烈擠壓活動(dòng)，形成褶皺帶和一系列逆斷層[4，6，11-12]。研究區(qū)主要表現(xiàn)為西北部山地的形成并遭受剝蝕，F(xiàn)2斷層強(qiáng)烈逆沖形成的推覆體[1]，以及F2下盤地層的直立甚至倒轉(zhuǎn)（圖6）。

3.2 汾渭地塹演化階段

新生代以來秦嶺北側(cè)和渭北隆起南緣開始出現(xiàn)一系列正斷層，形成汾謂地塹[6]。最初該地塹受太平洋構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域影響[3]，中新世后主要受青藏高原隆起影響[3]。第四紀(jì)以來汾謂地塹繼續(xù)沉降接受沉積，并和青藏高原隆升相關(guān)[7-8]。研究區(qū)內(nèi)主要是在上新世時(shí)形成韓城斷裂F1及同期正斷層F1-1。這些正斷層切割渭北隆起邊緣的低山山嘴形成斷層三角面。另外在第四紀(jì)隨著F1的繼續(xù)活動(dòng)形成了次級(jí)小斷層F3，并表現(xiàn)出左行走滑性質(zhì)。

4 結(jié)論

綜上所述，對于燎原煤礦的斷層構(gòu)造有以下結(jié)論：

(1)曹家山-白頭山南坡斷層三角面之前被定為F2逆斷層，本文根據(jù)其出露特點(diǎn)改定為正斷層F1-1，認(rèn)為其實(shí)韓城斷裂（F1）的同期次級(jí)斷層；

(2)根據(jù)研究區(qū)各斷層特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化過程，確定韓城斷裂（F1）及其同期次級(jí)斷層（F1-1）出現(xiàn)在上新世；禹門口-西垣溝逆斷層（F2）形成于白堊紀(jì)；禿山南坡正斷層（F3）形成于第四紀(jì)。

致謝

感謝西安科技大學(xué)王英教授、陳練武教授、王生全教授、李新虎教授在野外的指導(dǎo)。野外工作得到西安科技大學(xué)董良、馬吉斐等人協(xié)助；照片由西安科技大學(xué)張?zhí)m拍攝；地層柱狀圖由西安科技大學(xué)李仁偉協(xié)助繪制，特此感謝。

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Analysis of Fault Outcrops in Liaoyuan Coalmine,Hancheng Mining Area

He Wenlong,Ma Dongmin and Chen Yingtao
(Department of Geology and Environmental Engineering,Xi'an University of Science and Technology,Xi'an Shaanxi 710054)

Based on field geological mapping,has redefined faults outcropped in the Liaoyuan coalmine in Hancheng mining area, Shaanxi Province.The study has considered that the reverse fault around the south slope of Baitoushan hill previously determined should be a normal fault,a contemporaneous secondary fault of the Hancheng rupture.Based on integrated regional tectonic setting and field observation data carried out analysis for each fault features developed in Liaoyuan coalmine.The result has shown that Hancheng rupture had formed in Pliocene;its secondary faults formed from Pliocene to Quaternary;while the Yumenkou-Xiyuangou reverse fault in Cretaceous.The tectonic evolution in study area can be differentiated into Weibei uplift and Fenwei graben two evolutional stages as a whole.

Hancheng rupture;Yumenkou-Xiyuangou reverse fault;Weibei uplift;Fenwei graben

P542.3

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.01.01

1674-1803(2017)01-0001-05

西安科技大學(xué)博士培育基金201311資助

何文龍（1982—），男，陜西白水人，博士，從事地層古生物、資源勘查研究。

2016-06-30

責(zé)任編輯：宋博輦