９８ 西部探矿工程 ２０１５年第１２期 沁水盆地郑庄区块构造特征与演化研究 陈黎明 （山西省煤炭地质１１４勘查院，山西长治０４６０１１） 摘要：基于沁水盆地区域构造发育特征，以郑庄区块为构造演化研究对象，研究了自二叠纪煤系形 成以来该区域构造演化应力场及变形特征，分析了研究区构造发育规律。研究表明：郑庄地区主要经 历了印支期、燕山期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期一现代４个期次的构造应力场演化。在构造发育 受诸多因素的控制下，研究区的构造发育程度明显存在不均一性，根据构造分形研究揭示，平面上构 造分维数随距离寺头断层的远近而呈现明显的增减，分维值大的区域，其构造发育程度也将增高。 关键词：沁水盆地；郑庄；构造应力 中图分类号：Ｐ６１８文献标识码：Ａ文章编号：１００４－５７１６（２０１５）１２－００９８—０４ １沁水盆地区域构造特征 沁水盆地为中朝准地台（亦称华北地台）山西隆起上 的一个中生代以来形成的构造型复式盆地。沁水盆地现 今整体构造形态为一近ＮＥ－－ＮＮＥ向的大型复式向斜， 轴线大致位于榆社一沁县一沁水一线，东西两翼基本对 称，倾角４。左右，次级褶皱发育。在北部和南部斜坡仰起 端，以ＳＷ向和ＮＥ向褶皱为主，局部为近ＥＷ向和弧形 走向的褶皱。断裂以ＮＥ、ＮＮＥ、ＮＥＥ向高角度正断层为 主，主要分布于盆地的西部、西北部以及东南缘（图１）。 盆地的不同部位具有不同的构造特点。总体来 看，西部以中生代褶曲和新生代正断层相叠加为特征， 东北部和南部以中生代的ＥＷ向、ＮＥ向褶皱为主，盆 地中部ＮＮＥ－ＮＥ向褶皱发育。断层主要发育于盆地 东、西部边缘，在盆地中部有一组近ＥＷ向正断层，即 双头一襄垣断裂构造带。 ２郑庄区块构造变形特征 沁水盆地南部郑庄区块位于沁水盆地南部晋城地 区，主体部分位于山西省沁水县境内，以寺头断层为界， 西侧为郑庄区块。沁水盆地南部构造处于沁水盆地南 部晋城马蹄形斜坡带，东为太行山复式背斜隆起，南为 中条山隆起，西为霍山凸起，北部与盆地腹部相接。 郑庄区块，地层宽缓，地层倾角平均只有４。左右， 低缓、平行褶皱普遍发育，呈近南北和北北东向，褶皱 的幅度相对较小，背斜幅度一般小于５０ｍ，延伸长度在 ５￣ｌＯｋｍ，呈典型的长轴线性褶皱；断层相对不发育，断 图１沁水盆地南部构造纲要图 １．正断层；２．逆断层；３．性质不明断层；４．复向斜轴； ５．复背斜轴；６．背斜轴；７向斜轴；８．构造分区界限； ９．武阳凹东西一北东乡褶皱带；１０．阳城西哄哄一晋 城石盘东西向断裂带 距大于２０ｍ的断层仅在西南部分布，主要有寺头断层、 收稿日期：２０１４—１２—１９修回日期：２０１４—１２一ｌ９ 作者简介：陈黎明（１９８２一），男（汉族），湖南祁阳人， 翻翌师，现从事煤田地质相关工作。 ２０１５年第１２期 西部探矿工程 ９９ 后城腰断层以及与之伴生的断层，呈一组北东向一东 西向正断层组成的弧形断裂带（表１），区内无岩浆活 动，但发育有一定数量的陷落柱。 区内主要构造形态（断层走向与褶曲轴向）呈 的砂泥岩互层中。 寺头断层是郑庄区块的主要断层，也是区内最大 的断层构造。地表有多处出露，表现为正断层，断层断 在刘家沟组的上石盒子组、下石盒子组中，断层带宽约 ３ ｍ，总体呈ＮＮＥ向延伸，平面上呈舒缓状，断层产状 为１１０。 ４０。。 ２．３构造发育程度 ＮＮＥ向展布，但次一级褶曲构造发育，方向多变，明显 表现了多期构造作用的产物，而断层构造则不发育。 表１郑庄区块主要断层统计简表 由于构造发育受诸多因素的控制，导致研究区的构 造发育程度明显存在不均一性，对郑庄区块的构造分形 研究揭示，平面上构造分维数随距离寺头断层的远近而 呈现明显的增减，最低值出现在区块的西边界，其分维 值仅为０．４５，反映出该区域构造发育较为简单，断裂不 发育；而随着靠近寺头断层，分维值则逐渐增大，最高可 达１．３５，说明受寺头断层影响，接近大断层带节理也越 发育。最大值出现在寺头断层与后城腰断层的相交处； ２．１褶皱构造 局部受小断层发育的影响，其分维值也有随之增大趋 势，但总体上不破坏整个区块内部向ＮＷ方向分维值递 郑庄区块属于暴露与半暴露区，岩石地面露头良 好，在广泛收集区域资料的基础上，对野外进行了现场 考察，对褶曲进行了较详细的实地调查与研究，基本控 制了全区的褶曲发育迹线。 郑庄区块的褶曲构造发育，至少有２５个，但其发育 减的趋势，由图中数据结合地震解释资料及野外实测值 综合分析比对表明，分维值的展布与实际情况非常吻 合，因此，分维值大的区域，其构造发育程度也将增高， 发育可能有断层等构造的可能性也增大。 ３构造应力场演化 的规律性比较明显，背、向斜轴延伸规律性强，主要集 中在ＮＮＥ—ＮＥ，统计对比结果表明，褶曲轴向集中在 ３０。～７４ｏ。主要发育两翼倾角较缓的宽缓褶曲。 ２．２断裂构造 自石炭二叠系煤系形成以来，沁水盆地南部经历 了多期构造运动，先后经历了印支运动、燕山运动和喜 马拉雅运动，每次构造运动都相应地产生了一系列的 地质构造，现存的地质构造形态、组合形式及分布规律 都是各期构造作用的叠加。与之相对应，沁水盆地南 部晋城地区（包括研究区在内）构造应力场可以分为４ 断裂构造在研究区并不十分发育，多为正断层，断 层的规模相对较小。野外调研中，发现２条小型正断 层，一条位于郑庄镇西北侧，发育于刘家沟组（Ｔ １）地 层中，断层产状分别为：１１５。 ５４。，断距为／－／＝１．２ｍ；另 一个时期：第一期，印支期构造应力场；第二期，燕山期构 造应力场；第三期，喜马拉雅早期构造应力场；第四期， 喜马拉雅晚期一现代构造应力场（表２）。 条位于郑庄镇西石千峰组（Ｐ￣ｓｈ）地层中，产状为： ３２５。 ５５。，断距为Ｈ＝２ｍ，两条断层均发育在石千峰组 表２晋城地区中生代以来构造应力场演化及主应力特征 １００ 西部探矿工程 ２０１５年第ｌ２期 （１）印支期构造应力场。印支运动从中三叠世之后 开始影响沁水盆地，并且主要活动期为晚三叠世末。沁 水盆地主体遭受近南北向的挤压应力场，在该期主体构 造应力场的影响下，沁水盆地南部阳城断隆带上形成了 近东西向的褶皱。总体上看，印支期近南北向的水平挤 压应力场对沁水盆地的影响并不大，沁水盆地仍保持了 稳定状态，并未在盆地内部形成明显的地质构造，仅使 盆地南部产生了一定程度的隆起抬升。 （２）燕山期构造应力场。该期构造应力场表现为 ＮＷ－ＳＥ向近水平挤压应力场，在盆地南部晋城一带 主应力迹线略有偏转呈近东西向，事实上我们在研究 寺头断层的岩石的组构时，也明显发现其存在一期近 ＥＷ向的挤压应力场，主应力呈１５。向ＳＥＥ倾向。 在该期构造应力场的作用下，沁水盆地的构造活 动以挤压抬升和褶皱作用最为显著，盆地内部形成了 轴向ＮＥ－ＮＮＥ的一系列宽缓的背、向斜构造，规模较 大，一般长约１０￣３０ｋｍ，褶皱走向自北向南呈规律性 变化，南部阳城以南呈北北东一北东向，在大褶皱的两 翼往往发育一系列的次级褶皱，而盆地两缘特别是盆 地东缘靠近太行山造山带形成了北东向展布的冲断 层。同时，盆地的莫霍面上拱并有局部的岩浆侵入，形 成了不均衡高地热场，这对于煤储层中外生裂隙以及 割理的生成是十分有利的，因而形成本区所特有的煤 级虽高，但割理比较发育的状况，对于煤层气的生成和 产出以及勘探开发十分有利。 （３）喜马拉雅早期构造应力场。该阶段，华北地区 北部受到ＮＷ－ＳＥ方向的拉张构造应力作用，在区内 形成大规模伸展构造，即进入全面裂陷阶段，形成了贯 穿山西南北的断陷盆地，长治段及晋城段高角度正断 层发育，部分地段密集分布，同时伴生形成剪、张节理。 在研究区内，喜马拉雅早期最明显的构造是分隔 郑庄区块与樊庄区块的寺头断层，对该断裂带的岩组 与擦痕研究表明，明显可以区分出存在３期构造应力 场。其３期构造应力场的主压应力产状分别为：ＮＷ 向：３００。 ２０。；近ＥＷ向：１００。 １５。；ＮＮＥ向，约ｌ０。 １６。。而根据断层延展及性质与构造应力场的关系分 析，特别是就断层面的擦痕研究，断层形成时其三轴应 力方向分别为，最大主应力１０。 １６。，最小主应力２９０。 １６。，中间主应力１００。 ７４。。因此，该断层发育主要 与ＮＮＥ向挤压和Ｎｗｗ向伸展有关，应该是喜马拉雅 早期的产物。该期构造应力场在郑庄区块内，主要表现 为发育大量的节理构造，但褶曲构造并不明显，仅有少 量的正断层形成，原先的褶皱被得到一定程度的加强。 （４）喜马拉雅晚期一现代构造应力场特征。山西 地区的构造应力场由早期的ＮＮＥ—ＳＳｗ向挤压应力 逐渐转变为ＮＥ－ＳＷ向挤压应力。研究区在该期构造 应力场作用下，导致地壳进一步被抬升，接受剥蚀，并 在第四纪老黄土中发育有节理构造。野外实测黄土节 理表明现代构造应力场的主压应力方向为ＮＥ５０。左 右，而实测（测井解释）水平最大主应力值也呈ＮＥ向， 两者相得益彰，均揭示了该期构造应力场的特征。 最近的一期应力场对樊庄区块的构造改造性相对 大些，它进一步加强了前期构造特征，特别是中部的轴 向ＮＷ的褶曲构造。此外，研究区常存在一些褶曲轴 弯曲的现象，也可能是本期应力场影响的表现，使得原 先的构造复杂化。受该期ＮＥ—ＳＷ向的区域挤压应力 场作用，寺头断层可能在该期应力场下，兼具右行走滑 作用，导致该断裂在喜马拉雅晚期一现代处于相对紧 闭状态而有利于煤层气的保存。 ４结论 （１）沁水盆地现今整体构造形态为一近ＮＥ－－ＮＮＥ 向的大型复式向斜，东西两翼基本对称，在北部和南部 斜坡仰起端，以ＳＷ向和ＮＥ向褶皱为主，局部为近ＥＷ 向和弧形走向的褶皱。断裂以ＮＥ、ＮＮＥ、ＮＥＥ向高角 度正断层为主。 （２）郑庄区块的褶曲构造发育，其发育的规律性比 较明显，背、向斜轴延伸规律性强，主要集中在ＮＮＥ— ＮＥ，主要发育两翼倾角较缓的宽缓褶曲。断裂构造在 研究区并不十分发育，多为正断层，断层的规模相对较 小。由于构造发育受诸多因素的控制，研究区的构造 发育程度明显存在不均一性，郑庄区块的构造分形研 究揭示，而随着靠近寺头断层，分维值则逐渐增大，分 维值大的区域，其构造发育程度也将增高。 （３）沁水盆地南部经历了多期构造运动，先后经历 了印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动，每次构造运动 都相应地产生了一系列的地质构造，现存的地质构造 形态、组合形式及分布规律都是各期构造作用的叠加。 参考文献： ［ｔ】曹代勇，张守仁，任德贻．构造变形对煤化作用进程的影 响——以大别造山带北麓地区石炭纪含煤岩系为例『Ｊ】．地 质论评，２００２，４８（３）：３１３—３１７． 【２】段利江．晋城地区郑庄区块煤层气解析分馏特征研究［Ｄ１＿中 国地质大学，２００７． 【３】段利江，唐书恒，刘洪林，李贵中，王勃．晋城地区煤层甲烷 ２０１５年第１２期 西部探矿工程 １０１ 碳同位素特征及成因探讨ＩＪ】．煤炭学报，２００７，３２（１１）：１１４２— １１４６． ＣＨＥＮ Ｌｉ—ｍｉｎｇ （Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｃｏａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ １ １４ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇ－ ｚｈｉＳｈａｎｘｉ０４６０１１，Ｃｈｉｎａ） ［４】冯文光．煤层气藏丁程［Ｍ】．北京：科学出版社，２００９． 【５】傅雪海，秦勇．现代构造应力场中煤储层孔隙应力分析与渗 透率研究［Ｊｌ１．地球学报，１９９９，２０（增刊）：６２３—６２７． ［６］方爱民，侯泉林，琚宜文，卜英英，卢继霞．不同层次构造活 动对煤层气成藏的控制作用 中国煤田地质，２００５，１７ｆ４）： １５－２０． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｑｉｎｓｈｕｉ Ｂａｓｉｎ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｔａｋｅ Ｚｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ ｂｌｏｃｋ ａｓ ａ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｔｓ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｉｆｅｌｄ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ Ｐｅｒｍｉａｎ ｃｏａｌ ｍｅａ． ｓｕｒｅ ｓｔｒａｔａ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅａ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐａｔ— 【７］樊生利．沁水盆地南部煤层气勘探成果与地质分析【ＪＪ．天然 气工业，２００１，２１（４）：３５－３８． ｔｅｒｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ Ｚｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ ｂｌｏｃｋ ｈａｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ｈｅ ｔｔｅｃｔｏｎｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｌｅｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｄｏｓｉｎｉａｎ ｐｅｒｉｏｄ，Ｙａｎ— ｓｈａｎｉａｎ ｐｅｒｉｏｄ，ｅａｒｌｙ Ｈｉｍａｌａｙａｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄ，ｌａｔｅｒ ｔｏ ｍｏｄｅｍ Ｈｉｍａｌａｙａｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ａｒｅａ ｉｓ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｒａｃｔａｌ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ 【８］冯虎，刘刚芝，黄雷，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｊ．Ｅｃｏｎｏｍｉｄｅｓ．７Ｋ力压裂优化设 计研究及应用『Ｊ］．油气井测试，２００８． 【９】冯培文．潞安矿区煤层气生产井井网布置方法的探讨［Ｊ】．中 国煤炭地质，２００８，２０（１ １）２１—２３． 【ｌ０】康永尚，邓泽，刘洪林．我国煤层气井排采工作制度探讨 【Ｊ］．天然气地球科学，２００８，１９（３）：４２３—４２７． ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ｗｉｈ ｄｉｔｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｔｎｃｅｓ ｆａｒｏｍ ｔｈｅ Ｓｉｔｏｕ ｆａｕｌｔ．Ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃ－ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｏｆｔｈｅ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｇｒｅｅ． Ｚｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ Ｂｌｏｃｋ ｉｎ Ｑｉｎｓｈｕｉ Ｂａｓｉｎ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｑｉｎｓｈｕｉ ｂａｓｉｎ；Ｚｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ；ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｓｔｒｅｓｓｅｓ；ｔｅｃ— ｔｏｎｉｃ ｐｅｒｉｏｄ （上接第９７页） ３讨论 抓好地下矿山开采过程中的安全生产和标准化建 设，必须从矿山生产系统的危险源辨识人手，以风险控 制为核心，采用综合手段管理风险，实现风险的可控和 事故的预防。 参考文献： 矿山企业普遍存在从业人员素质较低、安全防患 意识弱的问题，而且每家矿山企业的安全管理现状和 特点各不一样，为确保风险管理的可靠性，必须注意方 式方法。 （１）全员参与风险管理隅 。员工是风险管理的组织 者、参与者更是风险管理的对象。风险管理不仅是靠 风险管理人员，更重要的是要让从业人员全员参与、并 且形成习惯。大家都有了风险管理的意识，风险管理 才能取得实效。 （２）信息公开。应当将作业危害分析的结果告知 到所有从事该作业的人员。 ［１】ＡＱ２００７．２—２００６金属非金属矿山安全标准化规范——导则 【Ｓ］． ［２】李春民，王云海，胡家国，李全明，王庆．金属非金属矿山安全 标准化核心思想肯理论基础探讨 中国安全生产科学技 术，２０１２（１）． ［３】马世海，魏利军．浅谈如何开展危害辨识、风险评价和风险 控制『Ｊ１＿中国职业安全卫生管理体系认证，２００３（３）． ［４】ＧＢ／Ｔ１３８ １６—２００９生产过程危险和危害因素分类代码【ｓ］． ［５】ＧＢ／６４４１－－１９８６企业职业伤亡事故分类标准［ｓ】． ［６ 王广亮．作业危害分析法叭安全技术，６１２００３（８）． ［７］史秀志，陆广，张舒．金属矿山地下开采系统的风险管理研究 ［Ｊ】．安全与环境＿Ｔ程，２００８（３）． （３）对从业人员进行再教育。根据风险辨析的结 果，要对矿山从业人员进行再教育，并充分进行讨论， 使从业人员懂得怎样去防范和处置风险。 （４）持续改进。生产是动态的，风险管理是一项长 期性工作，不能一劳永逸，必须持续改进。 ４结论 【８］魏艳敏，戴晓江，季现伟．全员参与生产系统风险辨识与控制 方法研究ｌＪ１．有色金属（矿山部分）２０１０（１１）．