安徽淮南矿床地质构造形成背景与形成机制

地质构造对矿产资源的开发与利用具有明显的影响作用，主要分为两种形式：一是对矿产资源的聚集起促进作用的构造，包括导矿构造和容矿构造；二是对矿产资源的形成和保存起破坏作用的构造，主要为破矿构造

。因此，研究矿床的地质构造形成背景以及形成机制，对区域矿产资源的综合利用以及找矿勘查具有重要意义。安徽省淮南矿床是我国长期开采的矿山之一，对区域经济发展起到了举足轻重的促进作用。但是，随着资源的开发与利用，形成了一系列“陷落柱”，导致矿井突水事故频发，对矿井的正常生产带来了巨大的威胁。鉴于此，本文以该矿床地质构造形成背景为研究对象，分析其形成机制，为进一步治理“陷落柱”灾害提供参考依据。

1 “陷落柱”构造形成背景

淮南矿床位于华北陆块内，为一套元古界陆核基础上沉积形成的碳酸盐岩地层，同时，在志留纪和泥盆纪期间，该区域经历了加里东期的区域性构造，导致该区域地层处于抬升隆起状态，形成了一个相对独立的碳酸盐岩台地

。随着地质演化过程，在漫长的风化剥蚀和改造作用下，加之后期资源的大规模开采，导致该区域浅部的地质应力发生改变，使得区域性断层、褶皱形成的裂隙网络进一步破碎，加剧了岩溶溶蚀作用，形成了各种岩溶，进而导致局部区域发生不均衡沉降，形成“陷落柱”构造。此外，该区域在地下水流的作用下，岩溶作用进一步发育，导致古岩溶复活与再生，“陷落柱”进一步发育，同时在新构造运动的控制下，表层沉积了古近纪、新近纪和第四纪河湖相物质。

2 “陷落柱”构造特征

2.1 平面特征

由于淮南矿床所在区域为一个相对独立的碳酸盐岩台地构造背景，发育各种岩溶地貌，而岩溶地貌的形成与区域水文地质单元关系密切。因此，研究区内的“陷落柱”构造在平面分布上也具有较为明显的特征（图1）。研究区以阜凤逆断层为界，将研究区划分为南北两个水文地质单元

。其中，南部水文地质单元内的“陷落柱”构造以浅部岩溶塌陷为主，主要分布在谢一矿、新集三矿一带，主要因矿产资源的开采而导致该区域的地下水位明显下降，进而引起该区域浅部岩溶覆盖区的塌陷；北部水文地质单元内的“陷落柱”构造以深部岩溶塌陷为主，主要分布在潘三矿、朱集矿等一带。

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2.2 深部特征

淮南矿床的“陷落柱”构造根据赋存空间部位可分为两类：一是位于南部区域的单斜地层，形成了较为典型的现代化岩溶特征，同时由于资源开采时疏干排水，导致浅部区域的松散充填岩溶地区地表发育了一系列的岩溶塌陷，该类型的“陷落柱”构造发育不均匀，且深部多具有突水现象，这是由于该类型的“陷落柱”一般与深部岩溶含水层相同，逐渐演化为突水的主要通道

；二是位于复式向斜内部的“陷落柱”构造，该类型陷落柱在平面上具有不均匀性，但总体上分布在向斜靠近核部一侧，形态以长条形为主，展布方向与向斜轴迹基本一致，在剖面上具有上小下大的特征，同时围岩较为破碎，裂隙较发育，“陷落柱”构造发育的深度与区域演化密切相关，较深者可穿透下石炭统灰岩地层，甚至是二叠系的含矿层位，由于该类型的“陷落柱”构造发育深度变化较大，故往往具有较强的隐蔽性，对查明该类构造的空间分布规律以及发育强度的增加了困难。

综上所述，矿区内单斜地层内的浅部岩溶主要表现为现代化岩溶作用特征，同时由浅部向深部，由于该区域次级断裂构造与褶皱构造的相互叠加作用相对中部区域差，使得深部地下水径流条件受到明显的限制，进而使得该区域的岩溶发育逐渐变差。因此，在矿区南部的单斜地层区域内，由岩溶塌陷等进一步发育形成的“陷落柱”构造赋存部位较浅。但是，由于矿区内普遍存在寒武系和奥陶系以来的古岩溶作用，形成了古岩溶塌陷等，因此该区域深部也存在少量的导水“陷落柱”构造。

3 “陷落柱”构造的形成过程

（3）第三阶段：在印支运动后，由于持续的构造抬升运动，导致该区域处于隆生抬高阶段，是该区域主要的风化剥蚀物源区。在三叠纪至白垩纪之间的燕山运动期间，受区域性大气降水和地下水的强烈作用而导致该区域的古岩溶地貌“活化”，同时在多期向上的“淘蚀”作用下，该区域形成了不同高度的“陷落柱”构造。

由图1可知：位于矿区南部的单斜地层主要分布在舜耕山断层与阜凤断层之间，空间上属于淮南矿床南部推覆体构造的上盘。该区域的地层在多期次构造演化的影响下使得由近东西向倾斜倒转至单斜，地层产状变化较大。同时，根据已有的“陷落柱”构造调查和矿山生产疏放水引发的岩溶塌陷发现，岩溶发育位置主要分布在上覆薄层第四系松散堆积物区域。

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根据区域地质构造演化以及矿区“陷落柱”构造的分布特征等，可将矿区内的“陷落柱”构造形成过程大致划分为3个阶段：

4 “陷落柱”构造形成机制

根据上文论述可知，矿区内的“陷落柱”构造大致分为两种类型：一是位于南部单斜地层中的“陷落柱”构造，二是位于中部区域复式向斜内部的“陷落柱”构造。由于不同类型的“陷落柱”构造的赋存空间位置存在差异，导致的形成过程中机制存在差异。

根据“陷落柱”构造形成过程论述可知，该区域的“陷落柱”总体上经历了三个阶段的演化，一是加里东期运动导致碳酸盐岩台地抬升，形成了不同尺度的岩溶地貌

；二是在印支运动期间近南北向挤压作用下，导致寒武系和奥陶系的碳酸盐岩地层发生了倾斜和倒转；三是在燕山运动期间，形成了北东向和北北东向的次级构造。在上述三种区域性构造运动体系下，导致该区域的地层中形成了纵横交错的裂隙网络，为后期岩溶地貌的进一步发育提供了有利的条件。因此，岩溶塌陷是“陷落柱”构造发育的主要诱发因素。地表岩溶塌陷平面分布与矿区构造的空间展布形态具有紧密的联系，一般是沿着矿区主要构造迹线方向呈串珠状分布，岩溶塌陷区域主要分布在谢一矿、李嘴孜矿等一带

。同时，在-480m以上范围内，矿区内的碳酸盐岩岩溶含水层与大气降水、地表水之间存在紧密的水力联系，即该部位的地下水位与大地降水量之间具有良好的响应关系，也是进一步到岩溶地貌发育的主要因素之一，且常常与“陷落柱”构造的通道相互贯通，使得深部资源开发过程中容易产生异常突水等灾害。

4.1 单斜地层中“陷落柱”构造

（1）第一阶段：在区域性加里东期运动的影响下，使得区域内以寒武系和奥陶系为主的碳酸盐岩台地遭受到不同程度的破坏，形成了不同尺度的断裂、褶皱等构造，进而沟通了古地下水的流通通道，形成了形态各异的岩溶地貌，如岩溶塌陷、落水洞、溶洞等

。

根据北方农村生活污水水量小、污染物生化性较好、浓度低等特点，对具备土地条件的区域可采用湿地处理法，在土地紧张的区域需要因地制宜地选择适应的小型污水处理工程，有效处理农村生活污水。

②河道水环境没有得到根本改变。农村生活污水直排入河内状况还未改观，农业面源污染无法有效控制，工业废水不达标排放，农村生产、生活污水处理还处于起步阶段，农村河道水质恶化，水环境状况不容乐观。

4.2 复式向斜中的“陷落柱”构造

矿区内的“陷落柱”构造主要发育在中部区域，空间上位于阜凤断层北侧和尚塘集—明龙山断层南侧区域，属于淮南矿区推覆体构造的下盘

。该区域在印支期期间具有普遍的南北向挤压作用，导致该区域地层形成了以近东西向为主的褶皱和断层。

在燕山期运动期间，该区域由于郯庐断裂的左旋运动影响，形成了一系列的北东向和北北东向的拉张断裂，使得该区域的地层具有较为致密的裂隙网络，为地下水的运移和导水构造的贯通创造了有利条件。

该区域的“陷落柱”构造主要集中在复式向斜靠近核部一侧，其形成机制大致可划分为两个阶段：

（2）第二阶段：中—晚石炭世至二叠纪沉积物形成了覆盖层，在早三叠世印支期运动形成的南北向挤压作用下，形成了一些了以近东西向为主的褶皱和断裂破碎带，同时在该时期后期由于郯庐断裂的左旋运动影响导致该区域形成了一系列的北东向和北北东向的断裂。

（1）印支期南北向挤压作用后古岩溶地貌的复活阶段：矿区在寒武纪和奥陶纪期间形成了碳酸盐岩台地，空间上位于海拔较高的风化剥蚀区，经过志留纪和泥盆纪的风化剥蚀，形成了石炭纪—早三叠世为主的沉积覆盖层。在印支运动期间，在近南北向断裂破碎带的影响下，形成了一系列近东西向展布的褶皱和构造，使得研究区内的碳酸盐岩地层普遍发生褶皱变形等。同时，三叠纪期间的古大气降水、地下水径流等作用，在该区域的复式向斜内部形成了岩溶地下水系统，使得断裂与断裂之间、断裂与褶皱虚脱部位之间形成了强径流带，使得该区域的寒武—奥陶系地层中的古岩溶地貌逐渐复活，在长期的水流作用下，大的岩溶裂隙、落水洞、古岩溶塌陷等反复溶蚀，进一步复活岩溶塌陷等，使得溶蚀作用逐渐向二叠系含矿层位延伸。

（2）燕山期拉张断裂后的岩溶深化阶段

在上述构造运动和岩溶地貌演化的基础上，叠加了燕山期北东向和北北东向的拉张断裂构造，使得矿区中形成了多个阶梯状断裂带，进而使得东西两盘的落差近200m。燕山期拉张断裂后的岩溶深化阶段不仅改造了早期形成的区域性构造体系，而且使得古地貌具有自东向西台阶式下降的基本格架，还使得深部岩溶进一步发育，为“陷落柱”构造的形成提供了进一步的地下径流系统。在深部碳酸盐岩区域在较强的地下水径流作用下其岩溶作用也明显加强，使得该区域的岩溶发育进一步深化，形成了岩溶塌陷、溶洞以及岩溶裂隙等地貌。同时，在含矿层位中的“陷落柱”构造就是在该种条件下形成的。

本次研究纳入时间为2017年8月至2018年1月,内分泌科开放床位31张,医生8名,护士11名,其中主管护士1名,护师6名,护士4名;护理人员的工作年资:大于10年者2名,5~10年7名,3~5年者1名,3年以下者1名;学历:大专生6名,本科生5名。

5 结束语

安徽淮南矿区蕴含着丰富的矿产资源，随着开采活动逐渐向深部延深，矿区的“陷落柱”构造逐渐被揭露，对矿产资源的开发与利用增加了难度，使得深部岩溶突水现象明显增加，同时对矿产资源的损耗十分明显。

鉴于此，本文较为系统的分析了矿区“陷落柱”构造的形成背景和形成机制，为进一步防治资源开发过程中突水事故的防治提供参考。

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