河南东濮煤田杨集-吴坝含煤区构造发育规律分析.pdf

SEP 2023 No.5第54卷Vol.54中国井矿盐CHINA WELL AND ROCK SALT河南东濮煤田杨集-吴坝含煤区构造发育规律分析乐志军，徐永良，杨予生，陈良立（河南省资源环境调查四院，河南郑州 450000）摘要：由于受到多期构造运动的叠加影响，东濮煤田杨集-吴坝含煤区构造复杂，褶皱和断裂构造均有发育，并且出现断裂构造之间、褶皱与断裂构造之间有相互切割的现象。本含煤区煤层赋存特征受到构造影响显著，含煤区块一般为大型断裂构造切割的孤立断块，这也导致了本含煤区具有煤层层数多、埋藏较深、厚度较大且厚度变化较大的特点。因此，分析含煤区内构造发育规律、分布特征，为本区煤炭资源的进一步勘查及未来开发利用提供可靠的基础地质资料，具有重要的现实意义。关键词：含煤区；褶皱；断裂构造；发育规律；赋存特征中图分类号：TS32文献标识码：A文章编号：1001-0335（2023）05-0018-03Analysis on the Structural Development Law of Yangji-Wuba Coal BearingArea in Dongpu Coalfield,Henan ProvinceLe Zhijun,Xu Yongliang,Yang Yusheng,Chen Liangli（Henan No.4 Institute of Resources and Environment Investigation,Zhengzhou,Henan,450000）Abstract:Due to the superimposed influence of multistage tectonic movements,the Yangji Wuba coal bearing area in Dongpu CoalField has complex structures,with folds and fault structures developed,and there is a phenomenon of mutual cutting between faultstructures,folds and fault structures.The occurrence characteristics of the coal seams in this coal bearing area are significantly affectedby the structure.The coal bearing blocks are generally isolated fault blocks cut by large fault structures,which also leads to thecharacteristics of this coal bearing area with many coal seams,deep burial,large thickness and large thickness changes.Therefore,it isof great practical significance to analyze the structural development law and distribution characteristics in the coal bearing area andprovide reliable basic geological data for further exploration and future development and utilization of coal resources in the area.Key words:Coal bearing area,fold,fault structure,development rules,characteristics煤炭资源一直以来都是我国的重要矿产能源，是工业发展的基石。但随着工业的快速发展，需要源源不断的开采煤炭资源，导致目前我国煤矿开采不断往深部进行，而一些老矿山资源已经面临枯竭，因此深部煤炭资源的探明和储备就显得异常重要。东濮坳陷特殊的构造形态，造就了含煤地层埋藏较深的特征。本含煤区位于东濮坳陷的东部区域，具有煤层层数多，厚度变化较大的特点，二1煤层为主采煤层，其平均厚度为46m，局部受到构造的影响，厚度达810m。本含煤区煤层赋存特征受到构造影响显著，因此，分析研究构造发育特征及控煤作用，对研究本含煤区的煤层分布情况和赋存状态，为以后勘查及开发利用煤炭资源具有重要的意义。1含煤区概况杨集-吴坝含煤区位于河南省东北部濮阳市的范县、台前县境内，处于东濮拗陷东部区域。范县含煤区南部和东部都以黄河为界，与山东省的戴庙含煤区和巨野煤田相邻；北部到金堤河，与山东省聊城市阳谷县接壤；西部边界止于聊兰大断层。黄河北大堤纵贯本含煤区东南部，大堤以南多沙丘，地势稍高，以北则地势相对较低洼，区内地表标高为+40+50m。纵贯全区，区内地势具有南高北低，南沙北洼的特点，整体地形高差不大1。含煤区面积共1260km2。2含煤地层及含煤特性2.1 含煤地层含煤区内含煤地层主要是石炭系、二叠系，受构造运动的影响，本含煤区石炭系地层仅保留有上统本溪组和太原组，而二叠系地层也仅保留了下统山西组和下石盒子组以及中统上石盒子组下部。2.2 含煤特性该含煤区煤层层数多，厚度大且煤厚变化较大。含煤区内共发育煤层 24 层，其中二1煤层厚2.488.00m，平均4.68m，全区可采；一21和一61煤层作者简介：乐志军（1983-），男，江西东乡区人，硕士研究生，地质资源与地质工程专业，高级工程师，长期从事矿产资源勘查、煤矿灾害防治及地质灾害防治等工作。182023年9月第5期乐志军等：河南东濮煤田杨集-吴坝含煤区构造发育规律分析大部可采，一41、一71、一72、一92煤层局部可采，其他煤层偶见可采点或不可采。3含煤区构造研究3.1 区域构造背景杨集-吴坝含煤区大地构造位置位于华北板块（内）南部，郯庐裂谷系，鲁西隆起西缘，夹于聊兰断层和戴韩断层之间2，主要构造发育有：台前背斜、张秋向斜、候庙凹陷、聊兰断层、巨野断层、颜村铺断层、甄台断层、寿张断层和戴韩断层等，区域构造较发育，出现大型断裂构造和褶皱都有发育并且有相互切割现象（见图1）。整个华北板块自石炭-二叠纪含煤建造3形成后，先后经历了印支、燕山、喜山三大阶段构造变形。地壳自古生代经历了相对稳定的阶段之后，到三叠纪末又转变为相对活动阶段4-5，产生了差异沉降、褶皱变形、推覆逆冲、平移走滑等，同时伴有强烈的岩浆活动，使统一的华北板块解体为七大断块，同时每一断块内部又分解为许多次一级的断隆和断陷。1正断层；2背斜；3向斜；4凹陷；5河流图1东濮煤田区域构造纲要图3.2 含煤区构造由于受到区域构造运动的影响，本含煤区的构造较发育，包括了褶皱构造和断裂构造。3.2.1褶皱构造特征本含煤区褶皱构造以背斜为主，同时也发育有少量的向斜，这些褶皱构造对本区的含煤建造影响不容忽视。浚县背斜为本区的主体褶皱构造，它对本区石炭系和二叠系煤系分布具有重要的控制作用，也正是由于它的形成和存在才导致本区南北成带的煤系分布特征。纵观全区地层产状及其它褶皱的存在和规模，浚县背斜实质上为一宽缓的不对称复背斜，其它褶皱多为幅度小，延伸不远的背褶皱、向斜。本区褶皱轴方向均为NNE向。3.2.2断裂构造特征含煤区断裂构造基本为大、中型正断层，并且具有断距大、延伸较远的特点；而逆断层不太发育，仅发育数条小型逆断层，具有断距小、延伸不远的特点。主要构造发育分布见图2。含煤区内断裂构造方向主要为 NNE、NNW、NW、NE和SN向共五组。其中，NNE向断层在本区最为发育，所见主要断层达17条以上，NWW向断层发育次之，所见主要断层有14条，而NE向断层在区内发育很差，所见者断距较小且延伸不远等。上述五种构造相互交织，构成了本区基本的构造格架。平面上呈大小不同，形态各异的断块，剖面上又组合为地堑式、半地堑式、地垒式及阶梯状抬斜断块等形式6-7。1正断层；2含煤区边界图2含煤区断裂构造纲要图3.3 含煤区构造之间的关系含煤区构造经历了多期构造运动叠加影响后，造成了目前区域的构造格局，即地层为断层切割的孤立断块，每个断块中都发育了不完整的背斜或向斜。这样的构造格局则控制了岩层的展布方向和赋存状态，也控制了含煤地层的发育及赋存8。3.3.1褶皱与断裂的关系研究成果显示，含煤区内褶皱与断裂之间的关系主要表现为两种方式：一是褶皱的形成受控于断裂构造，二是褶皱的发生伴生了断层。褶皱的形成受控于断裂构造的现象在本含煤区内较为普遍，很多中小型褶皱形成机制属于此范畴，空间剖面展布形态上表现为不对称的褶皱或对称褶皱依附发育在规模较大的断层旁侧，也有发育在两断层之间。如陈庄背斜夹持于聊兰断层和师家集断层之间，榆林头背斜夹持于纹泗断层和颜村铺断层之间，张秋镇向斜依附于巨野断层西侧等。本含煤区内伴生的向斜构造一般发育于正断层的上盘，伴生的背斜构造则反之。3.3.2断裂构造之间的关系在不同地质时期且受到不同的构造应力作用下形成了本含煤区内的断裂构造，导致了构造形态19SEP 2023 No.5乐志军等：河南东濮煤田杨集-吴坝含煤区构造发育规律分析较复杂。区内的断裂构造主要有三种相互关系，即：一是主断裂构造的伴生关系，二是断裂构造的“X”型共轭关系，三是后期断裂对前期断裂的切割关系。3.3.2.1主断裂构造的伴生一般在受主断层构造应力作用下产生的，且在主断层附近发育的小型断层，便是伴生断层9-11。本含煤区内的聊兰断层（F13）以及伴生的F13-1和F13-2等一系列支断层和其他断层，共同构成了聊兰断裂系。3.3.2.2断裂构造的“X”型共轭本含煤区内的师家集断层（NEE 向）和颜村铺断层（NWW 向），平面形态就是典型的“X”共轭，两者交叉剪切但未发生明显的错位。3.3.2.3后期构造对前期构造的切割本含煤区喜山期的纹泗断层（NWW向）对燕山期的师家集断层（NEE 向）以及 F13-2断层进行了切割，使其发生错动，但师家集断层（NEE向）以及F13-2断层又限制了纹泗断层的发育，使其延伸不远。4结论与建议4.1本含煤区煤层较发育，共发育煤层24层，其中可采煤层7层，二1煤层全区可采，其他煤层大部可采或局部可采。由于受到多期构造运动的影响，区内煤层厚度及煤质变化较大。4.2由于受到区域多期构造运动的影响，本区的构造也较发育，包括褶皱构造和断裂构造。其中褶皱构造以背斜为主，同时也发育有少量的向斜，褶皱轴方向均为NNE向，这些褶皱构造对含煤建造及煤层赋存状态有重大影响；断裂构造以大、中型正断层为主，并且具有断距大、延伸较远的特点，仅发育少量的小型逆断层，断裂构造方向共有 NNE、NNW、NW、NE和SN向五组，其中NNE向最为发育，NWW向断层发育次之，而NE向断层在区内发育很差。4.3本区的褶皱构造与断裂构造之间的关系主要包括两类：褶皱的形成受控于断裂构造，褶皱的发生伴生了断层；而断裂构造与断裂构造之间主要有三种相互关系，主断裂构造的伴生关系，断裂构造的“X”型共轭关系，后期断裂对前期断裂的切割关系。正是由于这些褶皱构造与断裂构造、断裂构造与断裂构造之间的相互关系，造成了本区构造形态复杂，也对煤层的赋存有着明显的控制作用，研究清楚构造发育规律为后期本区煤炭资源的勘查与开采提供了坚实的地质基础。参考文献1乐志军,宁超,郭辅臣等.河南省东濮煤田煤炭资源潜力评价报告R.焦作:河南理工大学,2009.2张晗,卢玮,黄烜等.综合地球物理方法在范县地热勘查中对比试验研究J.地质装备,2021,22(4):15-23.3王永哲.河南板内大地构造演化及区域动力学背景分析J.中州煤炭,2009,162(6):29-32.4韩德馨,杨起.中国煤田地质学M.北京:煤炭工业出版社,1980.5郝富昌,刘明举,魏建平,等.重力滑动构造对煤与瓦斯突出的控制作用J.煤炭学报,2012,37(5):825829.（收稿日期：2023-02-13）（编 辑/林梅影）置的一个重要发展方向，同时也对相应的处理工艺技术提出了新的要求。页岩气田水综合利用目前面临的主要问题有：4.1能耗较高，特别是涉及脱盐的蒸发结晶工艺；4.2组合工艺中各单项处理技术对不同水质的适应性不强；4.3综合利用过程中对目标产物的标准要求不同。要解决以上问题，需通过寻求新的处理工艺技术，采用能耗较低的处理工艺，例如采用膜浓缩+蒸发结晶工艺，降低蒸发规模从而达到节能目的；在工程设计中采用节能设备等。调整现有单项处理工艺参数，增强其适用性，推动国家在页岩气采出水行业的标准化，特别是最终产物的标准化，有利于相关技术的健康发展。页岩气田水综合利用是保障页岩气开发的有力支撑，开展页岩气田水综合利用工艺技术研究是促进页岩气健康有序开发的有力保障。参考文献1蔡晓波.气田水综合治理成套技术研究J.中国井矿盐，2016.3.2彭传丰.连续分离天然气及页岩气开采废水中低沸物的方法和装置P.ZL2015.10606706.7.3李宇.一种气田采出水处理技术探讨J.中国化工贸易，2018.7.4李靖.浅谈页岩气开发过程中的水处理技术J.中国化工贸易，2020.7.5胡志勇.川西地区气田废水处理技术及应用J.油气田环境保护，2009.2.（收稿日期：2023-07-14）（编 辑/林梅影）（上接第17页）20