鄂尔多斯盆地西北部断裂发育特征及其控煤作用

李金涛，李　恒，李　彬（内蒙古矿业（集团）绿能非常规天然气勘查开发有限责任公司，呼和浩特 010010）

鄂尔多斯盆地西北部断裂发育特征及其控煤作用

李金涛，李恒，李彬
（内蒙古矿业（集团）绿能非常规天然气勘查开发有限责任公司，呼和浩特 010010）

通过对鄂尔多斯盆地西北部断裂特征的统计和分析，总结得出研究区由西至东断裂逐渐发育，断层走向由以东西向为主逐渐转变为以北北东向及近南北向为主，且断层性质由以正断层为主逐渐变为以逆断层为主的变化规律，并分析了其形成的内在因素；揭示了研究区从北到南断裂分布的分区特性；研究区内含煤岩系和煤层现今分布与构造形态之间的关系，结合实例详细分析了各类构造样式的控煤作用，为今后本区煤炭资源开采及构造活动研究提供借鉴意义。

鄂尔多斯盆地西北部；断裂特征；控煤作用

鄂尔多斯盆地是中新生代盆地叠加在古生代盆地之上的叠合盆地，长期以来，对鄂尔多斯盆地的认识是盆地处于稳定的克拉通内。在近些年诸多学者的研究中发现，鄂尔多斯盆地内部的稳定只是相对的，实际上盆地内部存在众多的错断壳乃至岩石圈的深大断裂，它们控制并影响着盆地内煤系赋存状况。断裂构造是一个地区构造活动的主要标志之一，因此，研究盆地西北部地区断裂分布特征及其控煤作用对该区煤炭资源安全开采具有重要意义。

1　鄂尔多斯盆地西北部地质概况

鄂尔多斯盆地西北部位于一级构造单元华北陆块区西北部，属二级构造单元鄂尔多斯陆块内，范围包括：东胜隆起、陕北斜坡西北部、天环凹陷北段和西缘逆冲带北段。从内蒙古自治区及宁夏自治区赋煤构造单元划分来看，鄂尔多斯盆地西北部属于华北赋煤构造区，包括鄂尔多斯盆地北部赋煤构造煤带、鄂尔多斯盆地西缘赋煤构造带及宁夏南北向逆冲赋煤构造带。鄂尔多斯盆地北部赋煤构造煤带包括准格尔挠褶带、东胜斜坡带、赛乌素拗陷及阿尔替斜坡构造带；鄂尔多斯盆地西缘赋煤构造带位于研究区西缘，主体为桌子山、贺兰山及银川地堑，该赋煤构造带是由10余条近SN向延伸的大型逆冲断裂、数条同向大型正断层及一些近EW走向的大型平移断层组成的构造骨架。宁夏南北向逆冲赋煤构造带位于鄂尔多斯盆地西部南北向构造带南段的北部，分为银川地堑和桌子山-横山堡断褶带。

从地理位置看，研究区跨越内蒙及宁夏两个自治区，位于内蒙古的西南部，宁夏的北部。东以黄河为界，南至青铜峡并与陕西省相接，西以乌兰布和沙漠的东缘为界，北以狼山-乌拉山-大青山的南缘为界。

2　断裂发育特征

本区周边构造比较复杂，断裂发育。根据区域地质调查结果，结合地球物理及遥感等资料分析，区内主要存在3组不同方向的主要断裂系统，分别为南北向、东西向及北东向断裂。主要大断裂有：东胜北缘断裂、贺兰山西缘断裂、桌子山东缘断裂等。为了对研究区断裂分布规律进行深入的研究，采用定性和定量分析相结合的方法，进一步对区内断裂特征展开定量研究。本次研究以从西到东、由南到北两条线展开调查，分别以乌达-公乌素-棋盘井-三眼井-杭锦旗-东胜-准格尔为一线，以惠安堡-银川-乌达-千里山为一线，对等值区内断裂特征及数目进行详细统计，总结得出区内断裂密度变化规律。

鄂尔多斯盆地西北部由东至西断裂逐渐发育，西部乌达地区断裂密度较大，在三眼井地区断裂密度相对较大，断裂活动性也相对较强。而在东部东胜及准格尔地区断裂稀疏，断裂密度较小。从南到北断裂密度有大有小，总体较大。在西部贺兰山构造带及桌子山地区断裂分布较集中。

通过对鄂尔多斯盆地北部地区航磁及遥感影像资料的深入分析，发现东胜煤田基底断裂构造较发育，但分布不均匀，其中三眼井、东胜-泊江海子地区基底断裂构造最为发育，而中部地区发育较少。该区基底断裂相互切割和交叉，反应了研究区地壳深部构造特征的复杂及结晶基底的破碎性和凹凸不平，造成其上覆盖层中的断裂发育状况及含煤岩系赋存的差异性及不均匀性。

盆地西部断裂发育主要位于乌达、贺兰山及汝箕沟一带。从宁东煤田南部惠安堡地区到北部桌子山煤田千里山地区，断层密度曲线变化有高有低，南北两端整体密度相对较大。南部马家滩断裂带是由数条近南北向且具有逆冲性质的断层构成，并在逆冲断块的挤压前缘和后缘伸展地带形成一系列复式背向斜构造。在该地区分布有许多小型断层，在这些断裂中以雷鸡圈-野麦子塘断层、上台子断层以及李新庄西侧断层规模最大。

西部贺兰山地区由于长期受到西部阿拉善地块东移的推挤而发生强烈变形，并向东发生逆冲，总体走向为北北东向，东西两侧分别被贺兰山东麓断裂和贺兰山西麓隐伏断裂所控，南部以青铜峡-固原断裂与六盘山弧形构造带相邻，断裂分布具有明显分段性。以正谊关断裂为界分为南北两段，北段为乌达冲起；南界大致位于青铜峡-固原断裂带上，该区在苏峪口至阿拉善左旗一线断续出露的北北西向的断裂较发育。黄河断裂东部上海庙地区也有少量断裂分布，而西侧银川断陷盆地内断裂分布很少。

3　断裂性质变化规律

定性和定量分析相结合，是当代构造地质学的特点之一。根据对鄂尔多斯盆地西北部地区断层特征的统计，以煤田为单位，对各个地区断层性质及断层走向进行详细分析，编制得到各煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图。通过对宁东煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图的分析，可以明显看出该区断层性质以逆断层为主，走向多呈近南北向及北北东向见图1；通过对桌子山-贺兰山煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图的分析，可以看出该区断层性质以逆断层为主，走向多呈近南北向及北北东向，见图2；本文对东胜煤田断层统计区域包含河套断陷，该区断层主要发育在煤田北部河套地区及阴山一带，通过对东胜煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图的分析，得出该区断层性质以逆断层为主，走向多呈近东西向及北东东向，见图3；准格尔煤田断层不发育，通过对准格尔煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图的分析，可以看出该区断层性质以高角度正断层为主，走向零乱，以近东西向及北东向为主，见图4。

综上分析，鄂尔多斯盆地西北部地区断裂发育，西部地区断层较东部地区发育，且断层性质以逆断层为主，由西向东逆断层比例变小，正断层比例逐渐增大。也说明西部地区受到阿拉善地块的挤压，向东发生大规模逆冲推覆，而东部地区则以拉张应力为主。

图1　宁东煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图

图2　桌子山-贺兰山煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图

图3　东胜煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图

图4　准格尔煤田断层性质比例图及断层走向玫瑰花图

4　控煤作用研究

煤层赋存于现在特定的位置上，是聚煤作用及多次构造变形作用的最终结果。断裂活动控制了区域性的地层、岩相和厚度的变化，煤系地层的聚集和消亡也与其密切相关，不仅可以切割煤系地层，破坏煤系的连续性，还会造成煤系地层的抬升剥蚀或将煤系地层深伏于地下。本区主要以断裂构造作用为主导的综合地质作用造就了现今的煤系地层赋存状态。其中典型的控煤构造样式介绍以下三种：

1）推覆构造型：在挤压作用条件下，老地层推覆于煤系地层之上，推覆距离一般较远。主要产出于造山带及其前陆；其次，在原稳定地块中的一些高活动性构造单元中，也有发育（板内造山）。是挤压或压缩作用的结果。即压缩体制下的产物。

岗德尔山东麓逆冲断层向南东方向低角度发展，在老石旦等地区形成推覆体和飞来峰，被老石旦—可就不沁希勒冲断带，该冲断带的西缘，老石旦北，早奥陶世桌子山组灰岩推覆到二叠纪上石盒子组浅灰色粉砂岩之上，形成飞来峰，见图5。

图5　老石旦北东的奥陶系飞来峰示意图

2）同沉积断裂：主要发育于沉积盆地边缘，是沉积岩系在沉积过程中活动的基底断裂或同生断裂，在沉积盆地形成发育的过程中，对于两侧的沉积物及其厚度变化，有明显控制作用。一般为正断层，常呈上陡下缓的凹面向上勺状，上盘（下降盘）地层明显增厚。

如岗德尔山东麓的西来峰断层，是向西倾斜的同沉积正断层，见图6。该断层起初于元古代，早古生代时，是贺兰拗拉谷的东界，是早中奥陶世地层及本溪组和羊虎沟组之构造界线。西侧下落、东侧上升，东侧桌子山仍与华北地区相连，晚侏罗世时由于受到西北方向的挤压，断裂转变为断面西倾的逆冲性质。

图6　岗德尔山西来峰断层剖面图

3）叠瓦扇断夹块型：煤系地层为夹持于逆断层之间的断夹块，变形程度较低。根据地球动力学成因分类，该构造样式应属于挤压构造样式范畴。与逆冲褶皱型构造样式成因类似，不同之处在于，断夹块的变形程度相对较低，基本保持单斜形态，褶皱不发育，断裂对煤系赋存影响不大，多构成矿区或井田的自然边界。

此种构造类型在宁东煤田分布广泛，自印支运动早期至燕山运动晚期一直受到来自西南方向的强烈挤压，而形成一系列由逆冲断裂构成的叠瓦状构造，如甜水堡及红墩子矿区一带。甜水堡以北发育的次级褶皱构造，受深大断裂控制并与断裂平行走向。从剖面上看主干掩冲大断裂构成大型叠瓦状构造，断面一般西倾，具上陡下缓，并向深部逐渐收敛，沿石炭二叠纪煤层向上滑移，见图7，这也是造成本区地层大量缩减的主要因素。本区断裂构造活动对煤田的改造大部分是有利的，因后期推覆抬升使煤层浅埋于地表，成为目前具有经济价值的开发区域。

图7　 罗山-马家滩段构造横剖面图

5　结论

鄂尔多斯盆地西北部断裂不仅较发育，而且其分布也具有明显的规律性。盆地西部由于受到较强烈的后期改造作用，构造较北部复杂，区内煤田被高角度断裂切割为不同的断块，其构造具有明显的分区分带性。该区逆冲断裂较发育，区域构造线为近南北至北北西向，控煤构造样式以挤压型为主，使区内石炭二叠纪和侏罗纪两套含煤地层遭受逆冲断层的推覆及牵引作用，失去了原始的连续性和完整性；盆地北部构造形态简单，煤田构造主要产生于地壳升降运动，构造形式以褶曲和正断层为主，该区发育的控煤构造样式以伸展型为主。

[1]程爱国,曹代勇,袁同兴，等.煤炭资源潜力评价技术要求[M].北京：地质出版社,2010.

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[3]国家地震局课题组.鄂尔多斯周缘活动断裂系[M].北京:地震出版社,1988.

[4]内蒙古煤田地质局.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价（内蒙部分）研究报告[R].内蒙古：内蒙古煤田地质局，1992.

[5]马润勇,朱浩平,张道法，等.鄂尔多斯盆地基底断裂及其现代活动性[J].地球科学与环境学报,2009,31(4)：400-407.

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[7]丁燕云.鄂尔多斯盆地北部航磁反映的构造特征[J].物探与化探,2000,24(3)：197-202.

（编辑：刘新光）

Fracture Development Features and Coal Control in Northwest Ordos Basin

LI Jintao，LI Heng，LI Bin
(Lvneng Unconventional Gas Resources Exploration and Development Co.,Ltd.,Inner Mongolia Mining Group,Hohhot 010010,China)

On the statistics and analysis of fracture features in northwest Ordos basin,the fracture in research area gradually develops from west to east.The fault strike gradually changes from east-west dominated direction to north-northeast and trending near north-south dominated direction.The most faults also gradually transform from normal faults to thrust faults,which intrinsic factors are studied.The study discloses the partitioning features of north-south fault distribution and the relationship between the distribution and structural configuration of coal-bearing formation and coal seams.The coal control action of different structures were studied based on cases,which could be helpful for the future coal resources mining and tectonic activity study in the area.

northwest Ordos basin;fracture features;coal control action

P618.11

A

1672-5050（2016）02-0019-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.02.006

2015-11-17

李金涛（1983-），男，河北廊坊人，大学本科，工程师，从事煤田地质非常规天然气勘查工作。