山西煤田构造及控煤构造特征

倪 倩

（山西地质矿产科学技术馆，山西太原030012）

山西煤田构造及控煤构造特征

倪 倩*

（山西地质矿产科学技术馆，山西太原030012）

山西构造位于华北板块的中部变形区，是我国煤炭资源最丰富的地区之一。结合前人研究成果，通过对山西地质特征和构造演化背景进行分析研究，划分褶皱控煤构造、逆冲控煤构造和伸展控煤构造3大控煤构造类型，并论述其构造特征。

构造特征；地质背景；构造演化

1 概述

山西地处华北平原西侧，构造上位于华北板块南北挤压变形带之间的中部变形区，是吕梁—太行断块主体组成部分。山西煤炭资源丰富，具有工业开采价值的含煤地层主要为石炭系、二叠系和侏罗系。本文通过对山西地质特征和构造演化背景进行分析研究，论述控制煤田的构造特征，以期能够为后期煤炭资源及其他相关能源的勘探开发提供一定帮助和指导。

2 地质背景

2.1 大地构造背景

根据板块学说的观点山西是华北板块的组成部分，华北板块属欧亚板块，位于中国大陆的东部，发育自中生代，南部的秦岭大别造山带和北部的蒙古—兴安造山带是南北边界。中国大陆是由众多较稳定的地块经多次构造运动后拼合而成的复式大陆，地球动力学环境复杂，东部发育太平洋板块向欧亚的俯冲作用，西南受印度板块向北碰撞产生的挤压作用，北部受西伯利亚板块的阻挡或向南挤推作用。这些构造作用对山西所属的华北板块构造格局发育与演化具有重要影响作用。

2.2 区域构造格局

本文在板块构造—地球动力学理论指导下，以地层划分和对比、沉积建造、侵入岩浆活动和变质变形等地质记录为基础，以不同规模相对稳定的古老陆块区和不同时期的造山系大地构造相分析为主线，以特定区域主构造事件形成的优势大地构造相的时空结构组成和存在状态为划分构造单元的基本原则。

潘桂棠等将华北板块划分为大青山—冀北岩浆杂岩陆块、鄂尔多斯陆块、晋冀陆块、豫皖陆块和叠加裂陷盆地系5个二级构造单元，二级构造单元又进一步划分为若干三级构造单元。山西境内构造格局的形成和区划是以中生代以来形成的断块为基础，可划分为5个二级构造单元和若干次级构造单元（图1）。

3 构造演化

山西地质历史主要经历了褶皱基底形成、沉积盖层发育和地壳活化沉积堆积3个阶段。

3.1 褶皱基底形成阶段

褶皱基底形成阶段包含前五台、五台和吕梁3个构造期。前五台时期表现为若干分散的古陆核，主要发育以褶皱为主的旋扭构造。五台早期陆核间形成现今呈北东东向的裂陷槽，边沉积边形成剥离断层，晚期发育挤压和上冲推覆作用下形成的各种褶皱和韧性剪切带。吕梁早期主要识别特征是发育裂陷槽闭合基础上形成的巨型坳陷；晚期以发育轴面外倾的次级歪斜倒转褶曲的复向斜为主。

上述3个构造期均伴随大量岩浆侵入，形成区域变质的紧闭褶皱构造，从而组成了山西的褶皱变质基底。

3.2 沉积盖层发育阶段

沉积盖层发育阶段包含晋宁、加里东、海西和印支4个构造期。吕梁运动后至印支运动前，山西的地壳由活动阶段转入相对稳定发展阶段，发育了几乎遍及全省的石炭—二叠纪含煤岩系。该阶段虽然也经历了多次地壳运动，但构造变动均表现为具天平式摆动的不均衡升降，及由此引起的地层间断和缺失。

3.3 地壳活化沉积堆积阶段

地壳活化沉积堆积阶段包含燕山和喜马拉雅2个构造期。中侏罗世—早白垩世的燕山运动，使山西全境产生了一系列以北东向为主的褶皱和压性断层及相应的北西向张性断层和北西西向扭性断层，形成了一系列的隆起和凹陷构造。伴随地壳变动，部分地区有岩浆侵入和火山喷发。进入白垩纪后，山西又逐渐稳定，主要构造特征是准平原化。新生代受喜马拉雅运动的影响，山西处于拉张状态，首先是中条山以南地区下陷接受磨拉石相堆积，晋北有玄武岩喷出。新近纪开始，沿山西中部开始形成一系列斜列的裂陷盆地，下陷的同时接收沉积，呈箕状构造特征。

4 控煤构造特征

山西的主要控煤构造根据构造运动的改造作用方式、影响程度和分布范围并且在侧重考虑对煤系地层及相关地层影响程度的条件下，可分为3大类：褶皱控煤构造、逆冲控煤构造和伸展控煤构造。

4.1 褶皱控煤构造及其特征

褶皱构造是山西的主要赋煤构造类型之一，多为燕山运动的产物，呈一系列大型北北东向的复式褶皱构造。沁水和西山复向斜的主体部分分别构成沁水煤田和太原西山煤田，河东复式单斜为河东煤田，其余分别发育霍西煤田、宁武煤田和大同煤田。复向斜构造使山西石炭—二叠纪含煤地层得以大面积保存，煤层的空间展布也主要受控于向斜构造的形态特征。

4.1.1 大同云岗复向斜

大同云岗复向斜是大同煤田主体赋煤构造，位于阴山板缘带以南，山西块体北部的云岗块坳，东北以青磁窑断裂为界，东以口泉—鹅毛口断裂与大同裂陷盆地相邻，西为煤层露头线，南以洪涛山背斜与宁武煤田相隔。该向斜呈长轴状展布，轴向北北东—北东，向北西倾伏，西北翼宽缓，东南翼陡峻。地层出露东南老，西北新，石炭纪—白垩纪地层区域性地倾向盆内。向斜内部构造发育不均衡，东部和东南部构造较复杂，北部和西北部构造相对简单。

4.1.2 宁武—静乐复向斜

宁武—静乐复向斜是宁武煤田主体赋煤构造，为较完整的向斜构造盆地，北以王万庄断层为界，西以春景洼—西马坊断裂带为界，东以芦家庄—娄烦断裂带为界，南为煤层露头线。该向斜构造呈北北东向长轴状展布，两翼边缘地层倾角较大，向盆内倾斜，盆内中心平缓。石炭二叠纪和侏罗纪含煤地层并存。东西侧翼逆冲断层发育，地层倾角较陡，向斜内部构造发育不均衡，北部构造复杂，中部及南部构造较简单。

4.1.3 太原西山复向斜

太原西山复向斜是太原西山煤田的主体赋煤构造，为规模相对较小的向斜构造盆地，西以白家滩—西社断层为界，南东以晋祠断层和清徐交城大断裂为界。该盆地主要发育石炭系、二叠系和三叠系，区域性地倾向盆内。可划分为2个构造区，西部以轴向近南北的向斜为特征，主要有狮子河—马兰向斜和水峪贯—泉泉寺向斜，是太原西山复向斜的主体组成部分；东部发育以北东东向正断层构成的地垒组合。

4.1.4 沁水复向斜

沁水复向斜是沁水煤田的主体赋煤构造，为大型复式向斜构造盆地。北为五台山隆起，东为太行山隆起，南为中条山—王屋山隆起，西为太岳山隆起。该向斜呈宽长轴状展布，地层走向为北北东向，由石炭系、二叠系和三叠系组成，区域性地倾向盆内。盆地内褶皱构造相对发育，以北北东向和南北向的长轴及短轴褶皱为主，东西向褶皱展布于北部太原东山、阳泉和盂县一带，北东向褶皱分布在陵川一带。断裂构造局部发育。

4.1.5 汾西复向斜

汾西复向斜是霍西煤田的主体赋煤构造，由2个右行斜列的复向斜组成，即阳泉曲—汾西复向斜和克城—南湾里复向斜。其北西受龙门—吕梁隆起控制，西为紫荆山断裂带，北东以汾介断层与晋中新裂陷相隔，东以霍山断裂带与太岳山隆起毗邻，南东以上团柏断层、罗云山断层、龙祠断层与临汾新裂陷相接。阳泉曲—汾西复向斜总体展布方向为北北东，西部较宽广，东部狭窄，地层产状平缓，次级构造较发育。克城—南湾里复向斜总体呈近南北向展布，发育有一系列雁行斜列的次级褶曲。

4.1.6 河东复式单斜

河东复式单斜位于鄂尔多斯向斜盆地东部边缘，是河东煤田的主体赋煤构造。其东界和南界以离石断裂带、紫荆山断裂带、龙祠断层和乡宁断挠带与偏关一神池隆褶带和吕梁—五台隆褶带相邻，西以黄河为界与鄂尔多斯盆地主体相连。地层走向近南北，总体向西倾斜，自东向西依次出露石炭系、二叠系、三叠系。东部边缘为陡坡带，地层倾角较大。北部为走向近南北向西倾斜的单斜，中部离石形成典型的东部翘起、向西倾没的鼻状构造。南部为走向北东、倾向北西的单斜。

4.2 逆冲控煤构造及其特征

对控制煤田的形成具有决定意义的断裂构造主要有离石大断裂、口泉断裂带、春景洼—西马坊和芦家庄—娄烦断裂组、交城大断裂、霍山大断裂、太行山大断裂和管头—河底断裂。

4.2.1 离石大断裂

离石大断裂是鄂尔多斯与吕梁—太行断块的分界，南北长约270km，临汾—运城新裂陷中襄汾古城、侯马礼元隐伏断裂可能为其南延部分。该断裂近南北向，北段为雁行排列的逆冲断层，中段及南段为近南北向锯齿状逆冲断裂。离石大断裂西侧地层下降，保留了石炭二叠纪含煤岩系及其上覆地层，为河东煤田的东缘，与霍西煤田以吕梁山相隔。

4.2.2 口泉断裂带

口泉断裂带自大同镇川堡经口泉、怀仁鹅毛口至山阴上神泉，为走向北北东—北东的雁行排列逆冲断层组，延展长约100km，为多期活动断裂，构成云岗块坳即大同煤田边界，南东与桑干河新裂陷相邻。

4.2.3 春景洼—西马坊和芦家庄—娄烦断裂组

该断裂组展布于芦芽山与云中山之间，北东起自雁门关，南西至娄烦县，走向北北东，逆冲断裂带相向成对，是宁武块坳即宁武煤田的东、西边界断裂。

4.2.4 交城大断裂

交城大断裂自汾阳向阳村北，总体呈北东走向，延展180km，为多期活动断裂，表现为一枢纽断裂，构成晋中新裂陷的北界，也是太原西山煤田的南东和东部边缘。

4.2.5 霍山大断裂

霍山大断裂沿霍山西侧自灵石峪口、军寨至洪洞广胜寺，南北走向，延展长约60km，构造形迹复杂。新生代以来多期活动强烈，也是临汾裂陷的东北端，构成霍西煤田的东缘。

4.2.6 太行山大断裂

太行山大断裂展布于太行山中、南段，在山西内延展长320km，总体走向北北东向，表现为主干断裂为主的一束平行的断裂带，并伴有与其平行的紧密褶曲，为沁水块坳与太行山块隆的分界断裂。中南段影响到石炭二叠系，构成沁水煤田的东缘。

4.2.7 管头—河底断裂

管头—河底断裂是鄂尔多斯断块的南缘，乡宁矿区南部边界。该断裂由河底逆断层、管头逆断层、石灰窑逆断层等组成，北东向延展25km，北端为离石大断裂所截，南西端与禹门口龙门头北东向褶断带相接，为临汾裂陷带的北西边界。

4.3 伸展赋煤构造及其特征

伸展赋煤构造是喜马拉雅运动的产物，新生代印度板块向北移动，与欧亚板块碰撞，产生近南北向右旋平移运动，在大范围内产生北西—南东向拉张应力，从而在山西范围内形成了一系列走向北东—北北东呈雁行式排列的裂陷盆地。

4.3.1 桑干裂陷盆地

桑干裂陷盆地宁武煤田北部朔南矿区赋煤构造，位于此裂陷盆地的西南部，北为担水沟断层，南以王万庄断层与宁武—静乐复向斜相隔，西为黑驼山隆起，东与大同裂陷盆地主体相连。区内全为新生界松散层覆盖，发育走向近南北的褶曲和北东向正断层，煤层埋深一般为300～600m，赋煤面积不大。

4.3.2 滹沱裂陷盆地

滹沱裂陷盆地位于忻州区定襄的滹沱河谷地，展布地面呈鱼钩状。盆地发育于五台块隆之上。北边界以代县、繁峙县滹沱河上游呈北东向延伸，南界为五台山山前断裂所限，沿山前向西南延伸至忻州到定襄滹沱河，南沿由系舟山断裂限定。基本无含煤地层赋存。

4.3.3 晋中裂陷盆地

晋中裂陷盆地四周为断裂所围限，为全掩盖型裂陷盆地。主体为向西北掀斜的箕状凹陷，北东向和北西向次级断裂发育。钻孔资料证实区内新生界之下有三叠系和侏罗系赋存。地震资料解释奥陶系界面深3～6km，石炭—二叠纪含煤地层保存完好，但埋藏很深。

4.3.4 临汾裂陷盆地

临汾裂陷盆地是霍西煤田南部的重要赋煤构造，为全掩盖型裂陷盆地。呈北北东—北东向展布，区内北东向和近东西向次级断裂发育。盆地沉积中心大致在洪洞—甘亭—临汾一带。安居—武池断裂以北石炭—二叠纪含煤地层保存完好，地质构造复杂。

4.3.5 运城裂陷盆地

运城裂陷盆地呈北东向展布，为全掩盖型裂陷盆地。盆地沉积中心大致位于运城市永济县开张镇—盐湖区龙居镇一带。区域构造分析认为，在盆地形成前，该区为山西区域性扭动构造南部翘起端的最高部位，石炭—二叠纪含煤地层已被大量剥蚀，但盆地形成相对较早，在古近系（下第三系）下可能会有零星煤系地层残留。

4.3.6 芮城裂陷盆地

芮城裂陷盆地展布于中条山以南直至黄河，呈北东东向延伸至平陆锥子山的西面，为潼关—三门峡裂陷部分。裂陷内沉积古近系、新近系及第四系，厚度不等。

5 结论

（1）山西属于华北板块板内构造，早期形成过程中作为华北板块的一部分参与构造变动，经历了古陆基底演化，板内构造演化及裂陷盆地形成3个主要阶段，逐渐形成了现今的山西主要构造格局。

（2）山西主要聚煤期为晚古生代石炭—二叠纪含煤岩系，聚煤前期的基底形成及后期的构造运动对煤系地层的改造作用形成了现在山西的主要以北东—北北东走向为主的构造走向形迹的煤田构造格局，呈南北分块，东西分带的特征。

（3）山西的地质历史主要经历了褶皱基底形成、沉积盖层发育和地壳活化沉积堆积3个阶段。每个阶段的发育均经历了不同的构造期，褶皱基底形成阶段包含前五台、五台和吕梁3个构造期；积盖层发育阶段包含晋宁、加里东、海西和印支4个构造期；地壳活化沉积堆积阶段包含燕山和喜马拉雅2个构造期。

（4）山西的主要控煤构造根据构造运动的改造作用方式、影响程度和分布范围并且在侧重考虑对煤系地层及相关地层影响程度的条件下，可分为褶皱控煤构造、逆冲控煤构造和伸展控煤构造3大类。

（5）今后山西煤炭资源勘探的重点应考虑控煤构造影响下赋煤带内勘探程度较低的区域。

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P618.11

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1004-5716(2015)09-0113-04

2015-04-21

2015-04-30

倪倩（1980-），女（汉族），山西大同人，工程师，现从事地质勘查及相关工作。