瓦斯地质第三章030.pdf

1 1 2009, Henan Polytechnic University 第一节 地球的内部结构和板块构造学说 第二节 中国古板块的划分 第三节 中国区域构造及其演化 第四节 板块构造与中国煤层瓦斯赋存分布 第一节 地球的内部结构和板块构造学说 第二节 中国古板块的划分 第三节 中国区域构造及其演化 第四节 板块构造与中国煤层瓦斯赋存分布 第五节 平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节 平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征 第三章瓦斯赋存构造逐级控制理论第三章瓦斯赋存构造逐级控制理论 2 2009, Henan Polytechnic University 一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征 二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征 三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究 四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律 第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节第五节第五节第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征 2 3 2009, Henan Polytechnic University 一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征 二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征 三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究 四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律 第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节第五节第五节第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征 4 2009, Henan Polytechnic University 平顶山矿区位于华北板块南缘平顶山矿区位于华北板块南缘 平顶山 一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征 3 5 2009, Henan Polytechnic University 平顶山矿区位于秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带平顶山矿区位于秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带 II2 II1 II III III1 III2 F5 F3 SF1 F20 F1 F19 SF1 F3 SF2 F6 I I2 F13 F12 F11 F10 SF2 F14 F9 F8 F7 F16 F6 F15 I1 F4F13 F1 F2 F1 F16 F17 SF2 F4 F5 SF1 F7 F7 F18 F8 F9 丹凤 武汉 勉县 略阳 南坪 天水 宝鸡 西安 潼关 渑池 宜阳 鲁山 舞阳 周口 合肥 淮南 信阳 南阳 随州 襄樊 安康 石泉 城口 汉中 N 100km500 平顶山平顶山平顶山平顶山 一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征 6 2009, Henan Polytechnic University 秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带的基底与盖层的特点表 明，它具有华北型的地壳结构，即具有早前寒武纪结晶基底 （Ar－Pt1）1800Ma左右的吕梁运动构造界面和中新元古代以 来的不同盖层，并以古生界盖层中普遍缺失O2－C1地层为特征 性的标志。盖层遭受印支、燕山及喜马拉雅期构造作用而有不 同程度的变形。该区与华北地块内部不同的特殊之处，是其盖 层从沉积到构造变动由于直接受造山作用的影响，其变质变形 与岩浆活动向造山带方向逐渐增强。长期把这一带称为华北地 台向秦岭地槽的过渡带，把南缘的洛南－栾川－方城断裂称为 台槽边界断裂。 4 7 2009, Henan Polytechnic University 石炭-二叠-三叠系，在该区仅沿其北缘的三门峡、宜阳- 鲁山-平顶山一线分布，图3-51，其岩层组合与古生物群落等 和华北地块内部基本一致，只是后期卷入秦岭陆内造山作用， 遭受构造变动变形与岩浆活动，成为造山带北缘组成部分。故 其沉积地层地质特征同于华北地块，不再重述。 中、新生代晚近期陆相盖层沉积岩层（J-Q），北缘与华 北同期沉积相连通，具有秦岭造山带北缘后陆盆地特点，其余 地区主体多是断坳陷性质的山间盆地型沉积。 8 2009, Henan Polytechnic University 图3-51东秦岭构 造带分区图 （据石 铨曾，2004） 1第四系；2华 北地块盖层；3宽 坪群；4二郎坪 群；5秦岭群； 6南秦岭造山带； 7扬子地块；8 华北及扬子地块基 底太古宇；9秦岭 造山带北缘边界逆 冲断裂；10栾 川方城逆冲断 裂；11区域大断 层； 12拆离断 层；13一般断层 5 在卷入秦岭造山带的华北地块南缘地区，古生代至中生代 地质演化与华北地块内部的演化具有惊人的相似，但又有重要 差异。该区以洛南－方城断裂为界，北部如同华北地块一样， 缺失O2－C1地层，但南半部北秦岭活动陆缘区却有发育。正是 晚石炭世至早二叠世初，整个华北陆表海盆地，从原来的沉积 中心在北缘阴山山前，物源主要来自北侧，转变其沉积中心南 移至秦岭山前，物源也主要来自于南侧。恰好对应，也正是石 炭纪之末二叠纪之初秦岭弧陆碰撞，弧后盆地全面封闭，隆升 造山，不仅形成了大荆组（P1-2）磨拉石堆积，而且也成为整 个华北盆地南侧主要蚀源地。综上所述，突出地显示了秦岭造 山带与华北盆地的山盆耦合关系。 中生界乃至新生界老第三系，分别遭受了中、新生代燕山、 喜马拉雅期以挤压逆冲和伸展断裂为特点的构造作用和岩浆活 动，并形成一系列逆冲推覆构造。 10 2009, Henan Polytechnic University 2．秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系 （1）秦岭北缘逆冲推覆构造系的分布特征 秦岭历经长期构造演化，现今的北界是天水-宝鸡-潼关-渑 池-宜阳-鲁山-舞阳-周口盆地谭庄凹陷南缘-淮南-定远一线，呈 宽缓波状弧形展布。地表地质研究证明，沿此线自西而东形成一 系列分段的自南向北的逆冲推覆构造组合，基本连续成带分布， 成为现今秦岭造山带与华北地块间的地质分界线，称其为秦岭北 缘逆冲推覆构造系。 6 11 2009, Henan Polytechnic University 该线以北属典型的华北地块，而以南至秦岭的洛南-栾川 断裂（F3）以北区间，虽然具有华北地块基底与盖层的结构和 组成，原曾属华北地块组成部分，但从其构造变形、变质、岩 浆活动与成矿作用综合地质特征判别，它又明显成为中新生代 秦岭造山带北缘组成部分。它是在秦岭晚古生代-中生代初期 板块碰撞造山之后，于中新生代陆内造山作用过程中，加入秦 岭造山活动，成为秦岭造山带现今的北缘组成部分。 12 2009, Henan Polytechnic University 秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系，其展布可以划分为四 个区段，分别是西部天水-宝鸡-潼关区段、豫西渑池-义马- 宜阳-鲁山-舞阳区段、豫东周口盆地南缘逆冲推覆构造带、淮 南煤田逆冲推覆构造。 7 13 2009, Henan Polytechnic University N 87654 910 321 30km20100 嵩县 洛阳 义马 渑池 宜阳 鲁山 舞阳 襄城 平顶山 临汝 汝阳 新密 图3-52 秦岭北缘逆冲推覆构造系渑池-舞阳区段地质简图 （据张国伟，2001） 1.中新生界；2.上古生界-三叠系；3.下古生界；4.中上元古界；5.中元古界熊耳群； 6.下元古界和太古界；7.侵入岩；8.新生代基性火山岩；9.逆冲推覆断层；10.断层 14 2009, Henan Polytechnic University （2）渑池-义马逆冲推覆构造 渑池和义马地区地表及煤田钻探均证明，在两个煤田的南 侧，发育近东西向展布的自南向北的逆冲推覆构造，如图3- 53，2。元古界、古生界岩层依次自南向北呈叠瓦状逆冲堆 置，下盘岩层倒转褶皱。义马煤田南侧三叠系掩在侏罗系煤层 之上。该带最宽4～5km，连续延伸近百公里，构成渑池-义马 逆冲推覆构造带。 8 15 2009, Henan Polytechnic University ε mm150010005000 O 2 1 C23 N Pt2 Pt2 P P2 P1 1 2 1 P 青石岭 据渑池煤田资料 2 0 200 400 600 800 s 图 3-53 秦岭造山带北缘逆冲推覆各地段构造剖面（据张国伟，2001） 2.渑池 16 2009, Henan Polytechnic University （3）宜阳煤田逆冲推覆构造 据前人和煤田勘探及西北大学地质系多年构造填图与新 的研究证明，渑池-义马推覆构造向东南延伸，即连接宜阳 煤田逆冲推覆系，如图3-52所示。该地段逆冲推覆构造已展 现宽为30～40km，由一系列自南向北的逆冲推覆断层组成叠 瓦状推覆构造系。根据地表与钻探控制最大推覆移距20～ 30km，断层主导产状230～240∠50～60，倾角向下 变缓，呈铲状。从中元古界熊耳群火山岩至古生界、中生界 三叠系均卷入推覆构造，岩层褶皱倒转变形，自南向北逆冲 运动，形成多个推覆体依次叠置，所以整个宜阳煤田就是一 个大型逆冲推覆构造系，图3-54。 9 17 2009, Henan Polytechnic University C3t 保 丰 寺 沟 石门 448高地 庙坡 西老羊坡 630高地 香椿沟 后虎庙 黄沟 g 3ε x 2 m Nl ε z ε2 m ε2x ε1 2ε ε2 x 2ε xm 1ε m 1ε x 2ε g 3ε B A 坪 2 m 2 B 2 m m 1 1x m 2 x 1 xm 1 z 2 2x z 2 x 2 x m 1 1 x 1ε xm 1 m 2 21 z 2 A ε Nl g 3 3 ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε 3ε Q3 黄家门 徐沟 石板沟 西老庄 东安古村 樊村乡 摩天寨 宜洛煤矿 庙沟口 后虎庙 老龙山 西老羊坡 石门 苗村 周村 27＇ 34 18＇ 112 ＇ ＇112 34 33 18 N m 600 400 200 0 km21 0 F2 pt2x pt2y C1m P2sh C2m C2x P2sT12 176 18 2726 25 165 9 4 87 101214 16 18 16 18 20 22 24 18161412 10 2 3εg 2εz 2εx 3εg 2εx xm ε1 m ε2 g ε3 z ε2 g 3ε g3 ε z ε2 εg3 εx εxn 2 εm 11xε ε2g ε2z m 2ε P1s z2 ε ε2x m 2ε 1ε 1ε x ε2 z 2 ε 3ε ε2 3ε ε3 ε2x 2ε 县阳 Pt2bdPt2cPt2s C1x P1sh Q2-3Q3 z 34 27 112 33 34 112 陆家门 沟 08060402 196 16 18 20 22 08060402 196 04 24 D 杏村 三里庙 黄家窑 季家庄 陈庄 杨家沟 龙王庙 锦屏山 十字河 李沟 杨家沟 （m） 海拔 F7 C C23 F6 Ec F11 F6 P1s C23′ Q2-3 C23 C C23 C23 C23 C2bC3l F1 陈宅 Q4 宜 洛 图 例 29 24 15 6 23 14 5 28 22 13 4 2021 12 3 11 19 10 2 1 F3F2 Pt2b C2z Ec C2gC3g Nl Pt2l P1s Q3-4Q4 0 200 400 600 g g 3 3 g 3 外 外 外 张家门 刘家门外 Pt3l Pt2l Pt2s Pt2c ε1xlm′ Pt2l Pt2s Pt2c Pt2x Pt3lPt2l Pt2bd Pt2c′Pt2sPt2l Pt3l ε1xm ε2m P2sh g Pt2bd Pt2bd Pt2c Pt2c Pt2s Pt2s Pt2l Pt2l T12 T12 T12 T12 P2s P2sh T12 F13 F7 g Pt2bd Pt2bPt2y Pt2c Pt2l Pt2s P2sh P1sh P2sh P2s P1sh P1sh P1s P2sh P1sh P1s Pt2l m P1s P2sh F14 g z P2s P2s F8 F9 F10 P2s P2sh P1s C23 F4 Ec g Pt2s Pt2c C23 F5 F12 T12 T12 P2s P2sh C23 C2y Pt3l Pt2c Pt2s F3F2 F1 Q2-7 Q2-3 Q3-4 Q3-4 Pt2lPt3l Pt2c Pt2s Ec Ec Pt2bd F15 P1sh T12 P1sh Q3-4 C23 F3 C23 P1s Pt3lPt2l Pt2c Pt3lPt2l Pt2s Pt2bd P2sh P2sh P1sh T12 F5F12 x F4 P1s P1sh P2shP2s P2sh P1sh C23 C23 P1s Pt2l Pt2l Pt3l Pt2x 外兰家门 图 3-54 河南宜阳地区地质构造图（据石铨曾，1991） 18 2009, Henan Polytechnic University （4）嵩县-汝阳-鲁山逆冲推覆构造 由宜阳煤田推覆带继续向东南延伸，在嵩县、汝阳至鲁山 地段，尤其在新太古代太华岩群北缘和梁洼煤田地段，出露了 典型的自南向北的叠瓦状逆冲推覆构造（图3-53，4）。致使 新太古代太华结晶杂岩系直接掩覆在震旦系-古生界之上。在 汝阳九店中元古界熊耳群火山岩逆掩在白垩系九店组之上。尤 其值得注意的是沿该段推覆带北缘，沿带露出K2-N的深源基性 火山岩，充分表明断层并非浅层产物。该段推覆移距估算可达 20km以上。 10 19 2009, Henan Polytechnic University ε 200 100 0 100 200 300 400 4 ENN ws s m Ar 1 3 2 Pt2 23 C P1 P1 据河南梁洼煤田资料 图3-53 秦岭造山带北缘逆冲推覆各地段构造剖面（据张国伟，2001） 4.鲁山 20 2009, Henan Polytechnic University （5）舞阳逆冲推覆构造 秦岭造山带北缘逆冲推覆构造带，经鲁山后，因新生界覆 盖，到舞阳铁矿区再次出露。据舞阳王道行、赵案庄、下曹等 矿床勘探与70年代富铁矿研究揭示，赋存铁矿的上太古界太华 岩群以低角度向北逆掩在元古界和古生界之上（图3-53，5）， 出现了多个飞来峰与构造窗。舞阳铁矿区地表研究发现沿逆冲 推覆次级断层发育脆韧性糜棱岩带，运动指向NNE。钻孔控制断 距最小在8km以上。 11 21 2009, Henan Polytechnic University 0 2 2 Arth 3 2 Arth th th Ar 398.40 354.74 369.69 2 18132 336161771530228207118199 202 301 500 400 300 200 100 0 km60 5 m 6F 21 Pt Arth2 th2 2 Ar 3 2 Ar 2 1 S Q N E Pt2 王道行 蔡古洞 下曹 据河南舞阳铁矿资料 图3-53 秦岭造山带北缘逆冲推覆各地段构造剖面（据张国伟，2001） 5.舞阳 22 2009, Henan Polytechnic University 3 秦岭北缘逆冲推覆构造系形成时代 秦岭北缘逆冲推覆构造系扩展方式和形成时代，随具体地 段有差异变化，但总体呈现为自南向北发展的背驮式，形成时 代主要为白垩纪。依据是，南侧主推覆断层发育早，断距幅度 大，造成古老结晶基底和中上元古界地层成带规律出露，逆冲 抬升，推掩于新地层之上，而向北断层主要依次发育在上元古 界和古生界与三叠系之中，断距幅度逐渐缩小。另据卷入推覆 的地层交切关系，可见渑池-义马地段三叠系推覆在侏罗煤系地 层之上，而在鲁山则有晚白垩世火山岩覆盖在南侧主推覆断层 之上，但在汝阳九店又可见上白垩统九店组被元古界熊耳群沿 推覆断层逆推其上。 12 23 2009, Henan Polytechnic University 联系该推覆构造系区域延伸沿线也有同样现象存在，如宝 鸡李家楞、豫东平原谭庄凹陷等地段均为老地层向北逆冲推覆 在上白垩统之上，并普遍又为新生界始新统所覆盖等，综合表 明逆冲推覆构造系形成时代为侏罗纪晚期到新生代初期，主要 活动时期为白垩纪，而且南侧发育早，北侧迟，故说明推覆构 造依次由南而北发生，呈背驮式。事实上，地球物理探测揭示 的华北地块南部向秦岭的巨大陆内俯冲作用，必然造成秦岭北 缘上部地壳向北逆冲，持续作用，使古老基地逆冲而上，并推 挤上部盖层岩系依次向北变形扩展，形成背驮式双重叠瓦状逆 冲推覆构造系。 24 2009, Henan Polytechnic University 4．区域构造演化特征 秦岭造山带在晚海西期、早印支期碰撞造山之后，中、新 生代并未停下来，又发生了不亚于造山期造山作用的陆内造山 作用，包括主造山期后的伸展塌陷构造（T3－J1），燕山中期 的陆内造山的逆冲推覆和花岗岩岩浆活动（J2－K1），燕山晚 期与喜马拉雅期的挤压与伸展构造共存的急剧隆升成山演化 （K2－E）。 13 25 2009, Henan Polytechnic University （1）中生代早期T3－J1的伸展塌陷与块断平移、走滑作用和 陆相盆地沉积 秦岭在主期碰撞造山作用之后，结束其长期板块体制下的 海相与陆缘沉积环境，并由于碰撞造山作用的松驰和重力调 整，转入后造山早期的伸展塌陷，并以块断裂陷、剪切平移作 用造成的山间断陷盆地和拉分盆地相应沉积为特点。该时期秦 岭带内广泛分散地发育着一系列T3－J1和J的陆相盆地沉积地 层，而在造山带南北两侧则为秦岭前后陆盆地沉积区。 26 2009, Henan Polytechnic University 根据T3－J沉积地层、岩相与古流向研究，表明当时秦岭 北区后陆区大致沿平顶山、渑池、义马、黄陵一线沿伸。上述 一线以南总体是隆升山地蚀源区，表明当时后陆盆地区主要在 上述一线之北的区域。同时，上述前后陆盆地界线之间的秦岭 造山带内部及其边缘的前后陆逆冲断褶构造带上，同期发育分 散的T3－J1或J的伸展塌陷、断陷盆地与陆相沉积诸如义马、 鄂尔多斯南缘盆地等。它们共同反映了主碰撞造山期形成的造 山隆升范围和在造山隆升基础上开始的后造山期陆内构造的范 围与特点。 14 27 2009, Henan Polytechnic University （2）中生代中期J2－K1强烈的陆内构造变动 秦岭在侏罗纪晚期至白垩纪早期，甚至有的迟至晚白垩 世，广泛发生大范围的陆内构造运动，主要表现为① 秦岭 区发生广泛强烈的陆内俯冲和逆冲推覆构造，突出反映在沿秦 岭带内各类主干断裂，再次叠加发生自北向南为主的逆冲推覆 构造，其主要特点已论述于秦岭四大逆冲推覆构造内；秦岭南 部边界此时已开始发生自南向北的向秦岭之下的巨大的陆内俯 冲。 28 2009, Henan Polytechnic University ② 秦岭带内T3－J1和J2－K1等陆相岩层遭受程度不等的变质 变形构造变动。③ 同时，秦岭南北前后陆区普遍发生指向造 山带外侧的叠瓦逆冲推覆构造，但均未变质。④ 秦岭区伴随 上述构造变动发生强烈花岗岩岩浆活动，尤以北秦岭和华北板 块南缘（后陆区），更为广泛，形成众多花岗岩基和中小型斑 岩体，时代集中在152～135Ma，其形成与此时秦岭陆内俯冲作 用密切相关。 15 29 2009, Henan Polytechnic University （3）秦岭中生代早中期的陆内造山作用 从伸展塌陷盆地构造到挤压推覆与走滑区及花岗岩体的展 布均一致地反映了秦岭该时期仍以东西向构造为主体，揭示了 区域南北块体持续的收缩挤压运动和深部地幔的会聚作用，但 从J2－K1部分地段盆地展布方向的变化和花岗岩体在东西向分 布基础上已显示NE－NNE方向的复合。若联系下面将要说明的 中生代晚期K2和新生代盆地与构造特征，尤其深部结构与状态 的变化，显然表明中生代早期构造具有从主造山期板块构造至 板内构造的承前启后的过渡性转化特点。 30 2009, Henan Polytechnic University （4）秦岭在晚白垩世K2突出地发生沿现今北部边界的向秦岭 之下的巨大陆内俯冲作用 总体构成秦岭造山带处于南北受区域扬子和华北板块相向 挤压收缩运动，而且自身上部岩石圈和地壳呈现急剧抬升并向 外扩展的伸展隆升构造状态，所在整体发生挤压体制下的伸展 隆升构造。出现除秦岭南北边界的相向向秦岭之下的陆内俯冲 作用和与之相应的分别向北向南的边缘逆冲推覆构造外，秦岭 带内、又广泛发生晚白垩世的断陷陆相沉积而且是秦岭中新生 代时期最广泛最大的伸展断陷盆地发育时期。盆地不但沿先期 主要东西向断裂分布，而且更突出沿一系列NW和NE向共轭剪切 断裂展布，斜切叠置于先期构造上，控制了一系列K、尤其是 K2断陷盆地。 16 31 2009, Henan Polytechnic University （5）晚白垩世秦岭开始沿东部豫、陕交界的豫西地区和西部 陕、甘交界的东、西秦岭衔接地带，也即中国大陆NNE－SN向 的两个重力梯级带横跨秦岭造山带的部位，形成一系列NNE－ SN向的中新生代陆相断陷盆地横切先期所有构造，诸如东部洛 阳－伊川、洛阳－宜阳－洛宁－卢氏－灵宝－朱阳镇、南阳、 汉江等盆地。 32 2009, Henan Polytechnic University （6）秦岭－大别山造山带南北边缘及其后陆区发生不同 的伸展断陷，叠加改造的边界形态，而且更加剧了山脉差异隆 升。秦岭北缘的中段，因鄂尔多斯地块的相对逆时针旋转，导 致其周边自晚白垩世以来尤其是新生代以来形成一系列拉张断 陷裂谷或盆地，其中汾渭裂谷断陷盆地就是一例。它与其东侧 分支的灵宝－三门峡裂陷盆地叠置出现秦岭北部边界与后陆区 之上，即复合于华北板块南部向秦岭之下的陆内俯冲带之上。 证明自晚白垩世以来，秦岭差异升降超过12km。 17 33 2009, Henan Polytechnic University （7）秦岭－大别造山带北界的东段，由于中新生代，尤 其是新生代以来南华北平原作为华北盆地组成部分，随同整个 盆地急剧沉降，盆地新生界覆盖了整个造山带后陆区，直到北 淮阳带、使大别山骤然突兀于平原之南侧。 显然，中新生代，尤其中生代晚期和新生代以来的叠加 复合断陷构造和盆地，最终改造成现今秦岭－大别造山带的山 脉面貌。表明至少在中生代中期J2－K1秦岭不具地形、生物、 气候等的显著分隔作用，是近于夷平状态的平缓山地，只是后 来经燕山中晚期，尤其新生代以来的陆内造山才急剧抬升而成 现今高大山脉。 34 2009, Henan Polytechnic University （8）现今秦岭山脉成山隆升过程经历了A、中生代燕山 中期J2－K1挤压收缩为主的逆冲推覆和花岗岩浆活动的陆内造 山作用；B、中生代晚期至新生代初期K2－E1的总体挤压体制 下的伸展抬升裂陷与剥离构造等的陆内造山构造演化；C、新 生代，尤其是第四纪以来晚近时期秦岭周边扩张断陷和秦岭总 体的不均一块断翘升构造活动。 18 35 2009, Henan Polytechnic University 一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征一、区域大地构造位置及构造演化特征 二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征 三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究三、平顶山矿区瓦斯地质规律研究 四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律四、平顶山八矿瓦斯地质规律 第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征第五节第五节第五节第五节平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征平顶山矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征 36 2009, Henan Polytechnic University 二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征二、平顶山矿区构造演化和控制特征 1．矿区构造演化特征1．矿区构造演化特征 平顶山矿区位于华北地块南缘带，即沿天水－宝鸡－潼关 －渑池－宜阳－鲁山－舞阳－周口盆地谭庄凹陷南缘－淮南－ 定远一线，或称秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带的豫西渑池－ 义马－宜阳－鲁山－平顶山－舞阳区段，深部与华北地块南部 向秦岭的巨型陆内俯冲带相吻合。 19 37 2009, Henan Polytechnic University 后造山中新生代陆内伸展隆升裂陷盆地后造山早期的隆升伸展塌陷盆地 32 34 30106 108 110 112 114 116 116114112 110108 0 40 80 120km 30 32 34 广元 汉中 武都 武山 宝鸡 天水 西安 丹凤 武 当 山 安康 竹山 房县 Ⅱ 宜昌 长 武汉江 红安 随州襄樊 宿松 长 江 合肥 固始 淮 河 淮南 明钢 南阳 栾川 宜阳 黄河 郑州 凤县 Ι 图3-57 秦岭造山带后造山期的伸展构造 据张国伟，2001 38 2009, Henan Polytechnic University 该矿区中生代之前属于华北型的地壳结构，如同华北 地块一样，缺失O2－C1地层。晚海西至早印支期，扬子地块 与华北地块碰撞拼接，华北地块南缘带卷入秦岭大别造山 带。中生代以来受着秦岭大别造山带构造的控制和改造， 同时在一些方面与华北地块内部有相似之处。主要表现为 中生代中期J2－K1秦岭造山带各主干断裂发生强烈地逆冲 推覆构造，位于后陆区的秦岭造山带北缘边界断裂发生由 南向北指向造山带外侧的逆冲推覆；平顶山矿区形成了一 系列北西北西西向逆冲推覆和褶皱构造，同时，华北地 块南部自北向南向秦岭的巨型陆内俯冲，鲁山断裂是华北 地块向秦岭方向的俯冲断裂。 20 39 2009, Henan Polytechnic University 燕山早期受太平洋库拉板块北北西向俯冲，北北东向 断裂主要表现为左行压扭性活动。北西北西西向构造表 现为差异升降活动，一系列断层反转为正断层。晚白垩世 至早第三纪时期，太平洋库拉板块俯冲方向，由原来的北 北西转为北西西向，同时随着印度板块挤压应力的增强， 影响到华北板块不断向东蠕散，华北板块处于引张、裂陷、 伸展的地球动力学背景，北北东、北东向断裂表现为右旋 拉张的受力状态，并形成一系列北北东北东向展布的裂 陷带（图3-57）。平顶山矿区北北东向的正断层郏县断裂、 洛岗断裂是此时形成的（图3-58）。此时，北西西北西 向构造表现为逆冲推覆等压扭性活动。 40 2009, Henan Polytechnic University 后造山中新生代陆内伸展隆升裂陷盆地后造山早期的隆升伸展塌陷盆地 32 34 30106 108 110 112 114 116 116114112 110108 0 40 80 120km 30 32 34 广元 汉中 武都 武山 宝鸡 天水 西安 丹凤 武 当 山 安康 竹山 房县 Ⅱ 宜昌 长 武汉江 红安 随州襄樊 宿松 长 江 合肥 固始 淮 河 淮南 明钢 南阳 栾川 宜阳 黄河 郑州 凤县 Ι 图3-57 秦岭造山带后造山期的伸展构造 据张国伟，2001 21 41 2009, Henan Polytechnic University 2．矿区构造控制特征 平顶山矿区及其外围形成为一系列的北西西－北西向褶皱 （鲁山背斜、李口向斜、襄郏背斜、景家洼向斜）平行排列的 复式褶皱构造形态，并伴随北西西－北西向的断裂（鲁叶断裂、 襄郏断裂、商水断裂、张得断裂）和北北东－北东向的断裂 （郏县断裂、洛岗断裂）（图3-58）。 42 2009, Henan Polytechnic University C3 C C C3C1 C2 C1 C1 C2 C1 C1 C3 C Km1050 背斜 地名 向斜 逆断层 正断层 γ花岗岩 δ花岗岩 β玄武岩 α安山岩 Ar 太古界 Z震旦系 寒武系 C3 上石炭 P 二叠系 T 1 下三叠 R 第三系 Q 第四系沟 PP P P Z y53 3 5y Z Ar Ar P N A A B B 鲁渡 裂 断 郏 襄 岗 断 裂 灵 武 山 向 斜 白 石 沟 断 裂 李口 擂午 十矿 平顶山 裂 断 山 青 草 岭 断 层 白龟山水 鲁 叶 断 裂 鲁 叶 背 斜 鲁山县 裂 断 山 里 九 九矿 六矿 向 斜 裂 断 郏 县 宝丰县 断 裂 李 口 商 水 断 裂 景 家 洼 向 斜 辉 县 背 斜 郏 县 向 斜 张得背斜 俞县 山 断 裂 虎 尖 张 得 断 裂 锅 底 图图2-2 平顶山矿区区域地质构造简图平顶山矿区区域地质构造简图 平顶山矿区及其平顶山矿区及其平顶山矿区及其平顶山矿区及其 外围形成为一系外围形成为一系外围形成为一系外围形成为一系 列的北西向褶皱列的北西向褶皱列的北西向褶皱列的北西向褶皱 （鲁山背斜、李（鲁山背斜、李（鲁山背斜、李（鲁山背斜、李 口向斜、襄郏背口向斜、襄郏背口向斜、襄郏背口向斜、襄郏背 斜、景家洼向斜）斜、景家洼向斜）斜、景家洼向斜）斜、景家洼向斜） 平行排列的复式平行排列的复式平行排列的复式平行排列的复式 褶皱构造形态，褶皱构造形态，褶皱构造形态，褶皱构造形态， 并伴随北西向的并伴随北西向的并伴随北西向的并伴随北西向的 断裂，（鲁叶断断裂，（鲁叶断断裂，（鲁叶断断裂，（鲁叶断 裂、襄郏断裂、裂、襄郏断裂、裂、襄郏断裂、裂、襄郏断裂、 商水断裂、张得商水断裂、张得商水断裂、张得商水断裂、张得 断裂）和北东向断裂）和北东向断裂）和北东向断裂）和北东向 的断裂。（郏县的断裂。（郏县的断裂。（郏县的断裂。（郏县 断裂、洛岗断裂）断裂、洛岗断裂）断裂、洛岗断裂）断裂、洛岗断裂） 22 43 2009, Henan Polytechnic University 以鲁叶断裂为界，南部出露震旦纪以前的老地层，北部 出露石炭二叠系煤系地层及新生界地层。该断裂为华北板块 向南的俯冲断裂，后期反转为正断层。该断裂南侧的地层大 规模逆冲推覆，震旦系以上的石炭二叠系煤系地层遭受强烈 地风化剥蚀。断裂以北的地层同样受来自南西侧的推挤力作 用，发生大规模褶皱断裂活动，形成了李口向斜、襄郏背斜、 景家洼向斜，鲁叶背斜等褶皱，同时形成了一系列压扭作用 为主的北西西至北西向展布的逆冲断层，如九里山断裂、锅 底山断裂、白石沟－霍堰断裂、襄郏断裂，后期反转为正断 层。 44 2009, Henan Polytechnic University 此时，锅底山断裂是一个由南西向北东逆冲的断裂；襄郏 断裂位于景家洼向斜的南西翼，景家洼向斜是一个紧闭的褶 皱，此时襄郏断裂是一个由北东向南西逆冲的断裂；此时的白 石沟断裂与霍堰断裂同是一条断裂，由于位于李口向斜的北东 翼，向斜在弯曲过程中形成了由北东向南西逆冲的断裂。北西 西向的断裂表现为右行压扭性活动，正是由于锅底山断裂的右 行压扭性活动形成了三矿G2孔逆断层次级断裂（图3-59）。 23 45 2009, Henan Polytechnic University N 斜 主井 正断层 逆断层 00.5 1.0km 主井 二矿 井 断 裂 断 裂 山 底 锅 断 裂 山 小 三矿 裂 断 山 小 G2 断 裂 孔 伴 生 图3-59 二、三矿构造纲要图 46 2009, Henan Polytechnic University 燕山早期，平顶山矿区与华北板块内部一样，受太平洋库 拉板块向北北西向俯冲作用，该矿区在原来北西西－北西向构 造的基础上又叠加了北北东－北东向构造，如在矿区东、西两 侧北北东－北东向展布的郏县断裂和洛岗断裂，此时，表现为 左行压扭性活动。矿区内的北西、北西西向构造在一些部位与 北北东向构造复合作用。如位于李口向斜东南收敛端的八矿既 受到北西西向构造的控制，又受到北北东向构造的控制，两者 又发生复合作用。八矿既发育北北东-北东向展布的前聂背 斜，又发育北西西-北西向的焦赞向斜，又发育有北西向与北 东向联合作用控制的任庄向斜盆形构造，（图3-60）。 24 47 2009, Henan Polytechnic University 十二矿 km N 采煤样点号 逆断层正断层向斜背斜 210 12 3 主 副井 井 副 主 辛 西山风井2 西风井 八 矿 十二矿 一 矿 集 张 斜 背 聂 前 裂 断 沟 石 白 裂断湾 张 店 断 裂 焦 赞 向 斜 斜 向 庄任 裂 断 庄 任 裂 断 斜 向 庄 牛 裂 断 庄 牛 裂 断 矿 一 十 原 斜 背 庄 郭 十 矿 十 矿 八 矿 图3-60 十、十二、八矿构造纲要图 48 2009, Henan Polytechnic University 第三纪，平顶山矿区表现为隆升伸展构造，该矿区是一个 四周坳陷中间拱托的宽条带状隆起的块体，南西侧是鲁叶断裂、 北东侧是襄郏断裂、北西侧是郏县断裂、南东侧是洛岗断裂。 北西西向的鲁叶断裂、锅底山断裂、襄郏断裂表现为左行拉张 活动，原来的逆冲断裂反转为上盘下滑的正断层。锅底山断裂 旁侧的煤层受到左行扭动的牵引，其北东，南西盘的煤层弧形 弯曲分别凸向北西、南东（图3-61）。 25 49 2009, Henan Polytec