小议地层倾角大于或小于断层倾角时的断层特征

刘红林 冯春芬 马樱燕 王显飞 石玉海

摘 要：断层主要指地壳受力发生断裂，沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的构造。断层具有超强的破坏性，它破坏了矿床的连续性和完整性，对矿山开采影响较大。本文通过田坝煤矿勘探实例展开论述，煤岩层倾角大小与断层倾角的关系特征，它直接导致地质勘查钻孔中控制的断层的表现特征不一样。因此，了解断层的性质对矿山开采或规划具有非常重要的意义。

关键词：正断层；逆断层；性质；重复；缺失；科学；创新；保护环境

中图分类号：X936 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0180-02

1 断层的定义及要素

断层是岩层或岩矿体顺破裂面发生明显的位移的构造，断层在地壳中广泛发育，是地壳的最重要构造之一。在地貌上，大的断层常常形成裂谷和陡崖。断层的规模大小不等，大者沿走向延长可达数百至上千米，向下可切穿地壳，通常由许多伴生断层组成的，称为断裂带；小者不足一米，可见于岩石标本或矿层中。断层都破坏了岩矿层的连续性和完整性。在断层带上往往出现岩石破碎（如断层泥、断层角砾），易被风化侵蚀，有时断层邻近的岩矿层会出现褶皱或弯曲现象。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。断层的几何要素由断层面、断层线、断盘、断距构成。断层面是岩块沿之发生相对位移的破裂面。断层线是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层的形状和地面的起伏情况。断盘指断层面两侧的岩块，位于断层面之上的称为上盘，断层面之下的称为下盘，如断层面直立，则按岩块相对于断层走向的方位来描述。断层两侧错开距离统称为位移；断层两侧相当层错开的距离，即错动前的某一岩层，错断后分成两对应层之间的距离，统称断距。通常按断层的位移性质分为：上盘相对下降的断层称为正断层；上盘相对上升的断层称为逆断层。

2 断层的性质及特征

2.1 正断层的定义及性质、特征

正断层（normal fault）：是地质构造中断层的一种。是根据断层的两盘相对位移划分的。断层形成后，上盘相对下降，下盘相对上升的断层称为正断层。它主要是受到拉张力和重力作用形成的。正断层产状较陡，通常在45°以上，而以60°左右者较为常见。正断层在地形上表现显著，多形成河谷、冲沟和湖泊等。地质勘探钻孔深部控制的正断层常表现为岩矿层（煤层、标志层、岩层等）缺失，岩矿层厚度变薄或缺失等现象；地表常表现为地层或岩矿层重复。正断层的表示方法见图1。

2.2 逆断层的定义及性质、特征

逆断层（reverse fault）：地质构造中断层的一种，为上盘上升，下盘相对下降的断层，主要由水平挤压与重力作用而形成。一般认为逆断层是受到近与水平的挤压应力作用而成，因之多与皱褶相伴生。根据断层倾角的大小，可分为：高角度逆断层和低角度逆断层。

高角度逆断层面倾斜陡峻，倾角大于45°，常常在正断层发育区产成。倾角小于45°（一般多在30°左右或更小）的逆断层称为低角度断层。位移距离很大的低角度逆断层称为逆冲断层。聚合性板块边界多逆断层与褶皱构造。地质勘探钻孔深部控制的逆断层常表现为岩矿层（煤层、标志层、岩层等）重复，岩矿层厚度变厚或重复等现象；地表常表现为地层或岩矿层缺失。逆断层的表示方法见图1。

3 岩矿层倾角大于或小于断层倾角时断层的特征

据收集资料羊场矿区田坝煤矿构造主要以马尾状断裂为主，矿区为一向斜构造，向斜东翼靠近矿区南端五井田范围内岩煤层倾角一般大于断层倾角。地层走向2°-23°，倾向265-293°，倾角60°-85°，属急倾斜岩煤层，局部（主要指地表或浅部）地段倒转。向斜西翼及东翼地层倾角一般小于45°。本次根据矿区实际情况，筛选出3条具有代表性的断裂进行论证。筛选的断层见表1。

从以上实例数据中得出结论，对正断层、逆断层的特征综述如下：

3.1 正断层的特征

正断层为上盘相对下降，下盘相对上升的断层。当岩矿层倾角大于断层倾角时，且断层倾向与地层倾向同向时，正断层表现为重复，即岩矿层间距和地层变厚、重复（见图2）；断层倾向与地层倾向相反时，正断层表现为缺失。当岩矿层倾角小于断层倾角时，且断层倾向与地层倾向相反时，正断层表现为缺失，即岩矿层间距和地层变薄、缺失，属正常表现；断层倾向与地层倾向相同时，正断层表现为缺失。

3.2 逆断层的特征

逆断层为上盘上升，下盘相对下降的断层。当岩矿层倾角大于断层倾角时，且断层倾向与地层倾向同向时，逆断层表现为缺失，即岩矿层间距和地层变薄、缺失，与一般勘查正常情况下反映刚好相反（见图3）；断层倾向与地层倾向相反时，逆断层表现为重复。当岩矿层倾角小于断层倾角时，且断层倾向与地层倾向相反时，逆断层表现为重复，即岩矿层间距和地层变厚、重复，属正常表现；断层倾向与地层倾向相同时，逆断层表现为重复。

4 岩矿层倾角大于断层倾角时的断层特征

通过上述论证得出，在地质勘查钻孔中当岩矿层倾角大于断层倾角时，且断层倾向与地层倾向同向时，逆断层表现为缺失，即岩矿层间距和地层变薄、缺失，与一般勘查正常情况下反映刚好相反；断层倾向与地层倾向同向时，正断层表现为重复，即岩矿层间距和地层变厚、重复，与一般勘查正常情况下反映刚好相反。除此之外，其它情况下一般为正断层表现为缺失、层间距和地层变薄，逆断层表现为岩矿层间距和地层变厚、重复。

5 研究断层的性质、特征具有重要的意义

（1）矿山开采设计方面：断层主要指岩层或岩矿体顺破裂面发生明显的位移的构造。它破坏了岩矿层的连续性、完整性，甚至使岩矿层破碎或变薄、变厚及倾角变陡等现象。这给矿山开采带来诸多不便，甚至投资资金多出几倍，造成盲目投资；或者产量达不到预期目标，经濟效益低等。综合矿山实际情况，结合地勘及地质构造的区域特性，必须先探后采，避免盲目投资。查明断层的性质对矿山开采或规划具有不可替代的重要的意义。（2）地震方面：近年来地震在我国及全球频发，其主要为地壳运动产生的断层，研究断层对于了解地震机制，预测地壳的未来活动显得尤为重要。（3）保护环境方面：了解断层的性质可以针对性的有效的、科学的保护自然资源和环境，如地热、泉水等。（4）恢复治理环境方面：了解断层的性质闭坑后可以有效的恢复治理环境、土地复垦、水土保持等，加强矿山生态环境管理，推进矿产资源开发过程中的生态环境保护与恢复治理。

6 结语

综上所述，在了解断层的性质、背景、成因等的前提条件下，要具有创新的针对矿山从设计到生产开采，再到闭坑后的水土保持与生态环境保护、恢复治理等相结合的系统性的创新思维应用到实际操作中来。矿床开采要有全局意识，科学、合理、有效、创新开采利用资源与研究、保护、恢复环境齐抓共进，以预防矿山事故或开采诱发的事故为主，真正的让我们的生产生活环境变得越来越美好、人与自然和谐相处，还地球一个光明或原生态环境。

参考文献

[1]云南省地质矿产局.云南省区域地质志[M].地质出版社，1990.

[2]石显耀，曹代勇，林玉成，郑志红.滇东地区主要控煤构造[J].中国煤炭地质，2009，（12）：24-27.