焦作矿区区域地质背景和地层构造特征

浅谈焦作矿区区域地质背景和地层构造特征
摘要：焦作矿区位于太行山南麓，东起赵固勘探区东界煤层露头，西至焦作柏山，与济源煤田接壤；北起太行山南麓煤层露头，南抵武陟古隆起，以盘古寺大断层为界。

地理坐标为：东经：113°03′～114°00′；北纬：35°10′～35°33′。

矿区分布于博爱、焦作、修武、获嘉、辉县、新乡等县（市）境内，东西长65km，南北宽10～35km，面积约1000 km2。

关键词：焦作矿区地质背景地层构造
一、区域地质背景
焦作矿区位于华北晚古生代聚煤盆地的南部，处于华北板块板内太行构造区太行断隆南段。

地层由老到新发育有太古界、下元古界、上元古界震旦系、下古生界寒武系和奥陶系、上古生界石炭系和二叠系、中生界三叠系、新生界第三系和第四系。

太行断隆区总体构造以断块构造为特征，以断裂构造为主要形式。

区内地层倾角较小，一般小于20°，发育ne及nww两组断裂，多为高角度正断层，交织成网，组合成地堑、地垒、掀斜断块和裂陷盆地等构造。

二、构造特征
1、基本构造格架
本区整体为走向北东、倾向南东的单斜构造形态，地层倾角6～16°，局部25～30°。

区内断裂构造发育，多为高角度正断层，按其构造特征可分为三级，盘古寺断层为一级断裂；凤凰岭断层和耿黄断层为二级断裂；南张门断层、九里山断层、薄壁断层和峪河断
层为三级断裂，构成了本区的基本格架构造，并把本区分成南、中、北三个构造断块。

按断裂构造的展布方向分为近东西向、北东向和北西向三组：
（1）近东西向断层：多为一、二级构造，构成了本区和区内断块边界。

主要有盘古寺断层、凤凰岭断层、南张门断层等，它们对北东向断层起限制作用。

（2）北东向断层：该组断层本区最为发育，但规模和表现形态变化较大。

西部多组成地堑和地垒，断层密度较大；中部和东部则表现为阶梯状构造，断层密度较小。

该组断层主要有：王封断层、三十九号断层、李庄断层、九里山断层和薄壁断层等。

（3）北西向断层：基本和东北向断层垂直，多为张性断裂，数量不多，但成对出现，多形成地堑构造。

如方庄断层和北碑村断层、峪河断层和赤庄断层。

2、矿区主要构造特征
（1）褶皱
①墙南向斜：西起焦南井田于村，东至修武县城，轴向近东西，轴长25km，两翼宽6 km。

南翼较低陡，地层倾角14°左右，北翼较缓，地层倾角3～7°，为一不对称宽缓向斜，向东倾伏，轴部倾角2—3°。

②朱营背斜：位于照镜预测区内，西起演马庄井田东南部，经朱营延至南张门断层，轴长18km，东部轴向北35°东，西部渐变为东西向，向北东倾伏，两翼基本对称，地层倾角11°左右。

③招民庄背斜：位于照镜预测区内，西起狮子营北，经招民庄村北延至南张门断层，全长4.0km，轴向北35°东，向南西倾伏，轴部倾角4°，两翼基本对称，地层倾角8°，轴面近于直立。

④褚丘向斜：位于薄壁预测区，轴向北65°西，轴长5km，向南东倾伏，轴部倾角5°，南西翼倾角12°左右，北东翼倾角8°左右，轴面略向南倾斜。

（2）断层
①盘古寺断层：为本区南部边界，区域伸展长度800km，区内长度60km，为一走向近东西，整体倾向南，但矿区倾向北，倾角约70°的正断层，落差大于1000m。

②耿黄断层：为本区东部边界，南起盘古寺断层，经陈召、庙口，沿京广铁路北延至河北省，区内长约40km。

走向北40°东，倾向南东，倾角70°的正断层，落差大于1000m。

③薄壁断层：为本区西北部边界，南西起自方庄断层，北东到羊圈村附近，全长约30km。

走向北40°东，倾向南东，倾角70°度的正断层，落差300～1000m。

④凤凰岭断层：位于矿区南部，从焦作、修武县城北止于耿黄断层，区内长60km，为走向东西，倾向南，倾角约70°的正断层，落差100～1200m。

⑤峪河断层：位于矿区东北部，北西起于铁匠庄，经合河村，东止耿黄断层，长35km。

为走向北60°西，倾向南西，倾角约70°的正断层，落差300～700m。

⑥南张门断层：位于照镜预测区北部，西起演马庄井田南部，经招民庄北至于耿黄断层，在演马庄井田走向北78°东，至五里源后即转为东西向，长40km。

为倾向北，倾角70°的正断层，落差53～1000m。

⑦九里山断层：为矿区西北部，西南起盘古寺断层，经于村和九里山、古汉山残丘北侧，东北至五里河附近，长约60km，为走向北40 ～60°东，倾向北西，倾角约70°的正断层，落差50～650m。

（3）小构造特征
本区煤层中褶皱不发育，多以小断裂为主，煤层小断层具有如下特征：
①断裂构造规模小。

据演马庄、九里山矿井资料统计，开采过程中所揭露的断裂构造落差较小，一般为5m左右。

②方向性明显。

煤层小断层展布方向主要有四组：北东东向（50～80°）、近东西向（80～100°）、北东向（30～50°）、和北西西向（280～300°），按其断层倾角分为高角度（>45°）和低角度（<45°）两类，前者占其总量的60%，后者占40%。

③断裂性质差异明显。

井田内断裂构造是多期构造应力场作用下形成的，结构面力学性质明显表现为压扭和张扭性。

煤层中北东东向和北西向两组断裂为张性，近东西向的断裂为压扭性，北东向、北北东向和部分北西向断裂为张扭性，北西西向断裂为压扭性。

3、分区构造特征
（1）南部断块
位于盘古寺断层和凤凰岭断层之间，浅部为一走向北东、倾向南东的单斜构造，北东向断层较发育，将该断块切割为多个地堑和地垒小断块；深部为一轴向近东西、向东倾伏的宽缓向斜—墙南向斜，南翼陡，倾角14°左右，北翼较缓，倾角3～7°，同时发育北东向和近东西向两组主干断裂，并派生北东东向羽毛状或分支状断裂和次一级小褶曲。

断层多为高角度正断层，其形成是南北向挤压作用的结果。

（2）中部断块
位于凤凰岭断层和峪河断层之间，为地层走向北东、倾向东南的单斜构造，断块内发育北东向和北西向两组正断层，其中，北东向断层主要为反倾向走向断层（地层倾向和断层倾向相反），将断块切割成一系列阶梯状小断块。

凤凰岭断层对断块内构造有明显的控制作用，愈靠近凤凰岭断层，构造愈复杂。

（3）北部断块
位于峪河断层以北，为地层走向北西向、倾向南西的单斜构造，断块内主要发育一组北东向断裂，且断层面多倾向南东，将断块切割成一系列阶梯状长条形小断块。

由于峪河断层使该断块大幅度抬升，长期风化剥蚀，致使该断块煤上覆有效地层厚度小，断块内断裂多为开放性正断层。

4、构造形成与演化
本区含煤地层形成后，至少经历了印支、燕山和喜山三期主要不同方向的构造应力场作用，形成褶皱、断裂等构造形迹。

（1）印支期（t）
三叠纪末期的印支运动使华南板块和华北板块对接、拼合，区内主要受南—北向挤压应力场的作用，形成了轴向近东西向的褶皱构造和近东西向的断裂。

（2）燕山期（j-k）
燕山期（j-k）本区主要受北西—南东向主压应力作用，产生一组近南北向的压扭性的左旋剪切断裂和一组近东西向的压扭性右旋剪切断裂，以及一组北西向的张性断裂。

在区域挤压应力的持续作用下，形成了轴向北东的太行山复背斜隆起，同时在北斜轴部和翼部形成了一系列的北东向纵张断裂，这些断裂的差异升降运动，进而形成了区内的阶梯状、地堑、地垒状断块构造。

（3）喜山期（q+r）
喜山期本区应力场发生了转变，主压应力方向为北东东～南西西向，对早期形成的构造不同程度的改造和复合，断裂构造结构面力学性质展布方向发生了转化，除了对早期形成的构造被改造外，产生一些新的构造形迹，一组为北北东向和一组北西西向的剪切断裂及一组北东东向的张性断裂，使矿区成为一系列菱形破碎小断块。