福建省大田县溪口矿区构造特征及成因

郑日震

（三明市自然资源局 福建三明 365000）

1 概况

溪口煤矿位于大田县县城262°方位，直距约15 km，行政区划属大田县上京镇管辖。

区内出露地层由老至新依次为中二叠世栖霞组（P2q）、早二叠世文笔山组（P2w）、早二叠世童子岩组（P2t1-3）、晚二叠世翠屏山组（P3cp）和早三叠世溪口组（T1x）。

中二叠世栖霞组（P2q）：地表未出露，赋存于矿区深部，为浅海相沉积，厚度14 m。岩性以灰岩为主，顶部夹有硅质岩，常见水平层理或缓波状水平层理，具缝合线构造，局部含有泥砾。

中二叠世文笔山组（P2w）：地表未出露，赋存于矿区深部，为浅海相-滨海波浪带相沉积。岩性以泥质岩、粉砂岩和细砂岩为主，生物化石极为贫乏，偶见介形虫和海百合茎化石。下部以泥质岩为主，中-上部砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩呈互层状。与下伏栖霞组（P1q）呈整合接触。

中二叠世童子岩组（P2t1-3）：地表出露于矿区中部122-128 线及南部132 线附近，呈条带状展布，为海陆交互相含煤沉积，其中该组第一段（P2t1）和第三段（P2t3）为矿区主要含煤地层。由泻湖海湾波浪带相、沼泽相、泥炭沼泽相、湖泊相-沼泽相-泥炭沼泽相-泻湖海湾相、浅海相、滨海湖泊相等20 多个小旋回组成。岩性主要为泥质岩，细砂岩次之，夹粉砂岩和煤层（线），含煤层（线）＞26 层次。

晚二叠世翠屏山组（P3cp）：地表出露于矿区中部，上部为陆相碎屑含煤沉积。中、下部为滨海湖泊相含煤沉积，岩性为泥质岩夹粉砂岩、砂质岩。

早三叠世溪口组（T1x）：大面积分布于矿区外围北、北东、北西部，为浅海相沉积。岩性主要为钙质粉砂岩、钙质泥岩组成。

矿区含煤地层为中二叠世童子岩组第一段和童子岩组第三段，厚度＞409 m，含煤层（线）＞66 层次。

主要含煤地层构造形态为一复式背斜，次级褶皱发育。矿区走向断裂、岩浆岩及小构造均较为发育，对煤系有一定影响，其地层产状变化大，矿区构造复杂。

2 构造特征

溪口矿区位于闽西南晚古生代凹陷的北东边缘，政和-大埔断裂带西侧，位于太华—长塔复式背斜中段。矿区内次级褶曲发育，大多为两翼不对称的斜歪或局部倒转褶曲。断裂以北北东走向断层为主，横向断层次之，缓倾角逆掩断层也较发育（图1）。

图1 福建省大田县溪口矿区构造纲要图

2.1 褶皱

（1）Ⅰ号背向斜：位于矿区西部，轴向北东39°，水平幅度240～550 m，垂直幅度90～270 m。北段背斜局部倒转，南段背斜为西陡东缓的斜歪褶曲，背斜南东翼倾角15°～25°，北西翼55°～62°，为一对轴面东倾的斜歪至局部倒转的背向斜。126 线以北向斜被F8断层破坏。

（2）Ⅱ号背向斜：位于矿区中偏东部，轴向北北东27°，水平幅度550 m，垂直幅度290～370 m。背斜东翼倾角65°～82°，西翼25°～31°，为一对轴面西倾的倒转向背斜。125 线以南，背向斜被F9断层所破坏。南部被F1断层上盘翠屏山组所覆盖。

（3）Ⅲ号背向斜：位于矿区东部，轴向北北东15°，水平幅度150～290 m，垂直幅度230～510 m，背斜南东翼倾角55°～60°，北西翼倾角37°～51°，两翼大致对称或稍有斜歪。126 线以北被F1断层上盘翠屏山组所覆盖。

（4）Ⅳ号背向斜：位于矿区东南部，125 线～134 线之间，延伸长度＞1 200 m，轴向北东30°，水平幅度160 m，垂直幅度128 m。背斜南东翼倾角10°，北西翼75°，为一对轴面往西斜歪或局部倒转的背向斜构造。

（5）Ⅴ号背斜：位于矿区西部，轴向北东29°，轴面向南东倾，水平幅度860～900 m，垂直幅度144～800 m。背斜南东翼倾角15°～20°，北西翼58°～70°，斜歪至局部倒转。

此外，小型褶皱也相当发育，但规模都较小。

2.2 断层

断层在区内较发育，其中规模较大的有F1缓倾角推覆断层，F11、F4、F0缓倾角拆离（滑脱）断层，F5、F6横向正断层，次为北北东向且角度较陡的F7、F10逆断层和F8、F9正断层等，其特征分述如下：

2.2.1 缓倾角推覆断层F1

地表出露于矿区北西部、中部、东部，地表有18 个点直接或间接控制，深部有6 个钻孔（ZK5/128、ZK11/128、ZK17/128、ZK37/126、ZK29/124、ZK23/124）控制，断层上盘为溪口组至翠屏山组，下盘为童子岩组，断层面平缓，波状起伏，倾角15°～25°。该断层为远距离推覆构造，在矿区123～132 线仍有较大面积的断层上盘地层残留。

2.2.2 缓倾角拆离（滑脱）断层F11、F4、F0

F11断层：地表未出露，深部有36 个工程控制（表1），断层上盘为童子岩组，下盘主要为童子岩组或文笔山组（图2）。断层面沿走向和倾向均呈宽缓的波状起伏。该地层对含煤地层破坏较大，大部分钻孔断失了39 号煤层以下地层。由于F11断层破坏，断层下盘地层对比比较困难。

表1 F11工程控制一览表

图2 溪口矿区煤矿F11 断面等高线图

F4断层：地表未出露，深部有5 个钻孔控制（ZK6/132、ZK3/132、ZK26/132、ZK16/132、ZK25/132）。断层面沿走向和倾向均呈宽缓的波状起伏，向北倾伏，上下盘均为童子岩组-文笔山组。

F0断层：地表未出露，深部有2 个钻孔控制（ZK3/132、ZK25/132）。断层面沿走向和倾向均呈宽缓的波状起伏，向北倾伏，上盘为童子岩组-文笔山组，下盘为文笔山组-栖霞组。

F5断层为矿区东北部边界断层，走向北西320°，倾向北东，倾角＞70°。走向延伸长度＞2 900 m，垂直落差＞350 m，上盘为溪口组，下盘为童子岩组、翠屏山组。断层破碎带0.5～1.0 m，带内断层角砾清楚，断层带及旁侧常有岩脉侵入。

F6断层地表出露于矿区南西角，走向延伸长度＞4 500 m，矿区内出露560 m，走向北西290°～320°，倾向南西，倾角63°，垂直落差250 m。上、下盘均为童子岩组、翠屏山组。

2.2.4 逆断层F7、F10

F7断层：为逆断层，地表出露于矿区中南部，北段被F1断层上盘翠屏山组地层覆盖。地表有3 个点间接控制，深部有3 个钻孔（ZK14/124、ZK12504、ZK37/126）控制。另外，经多年开采，生产硐有9 个水平石门和四采区+665 m 副斜井揭露控制了该断层。北段被F1断层上盘翠屏山组地层覆盖。断层走向北北东10°～20°，倾向西，倾角40°～66°，垂直落差20～160 m，上、下盘均为童子岩组。

F10断层：为走向逆断层，地表出露于矿区中部，走向延伸长度＞1 100 m。地表有4 个点控制，深部有1 个钻孔（ZK12402）控制。断层走向北东31°，倾向北西，倾角38°，垂直落差350 m，断层上盘为童子岩组-文笔山组，下盘为童子岩组。126 线以南被F1断层上盘地层覆盖，北部被F5截断。

2.2.5 走向正断层F8、F9、F3

近年来，能源危机激发了全世界范围内对新能源材料及其器件的研究热潮。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的清洁能源，得到了广泛关注.目前在光伏市场上占据主导地位的是晶硅太阳能电池，其具有资源丰富、性能稳定的优点.传统的硅基p-n结太阳能电池受限于复杂的制备工艺和环境污染、高能耗等问题，生产成本较高，限制了硅基p-n结太阳能电池的发展.相比之下，硅基肖特基结太阳能电池制备更为简单，具有一定的优势.这种器件往往通过在硅表面制备很薄的金属薄膜获得，但这种金属薄膜表面反射率较高，会导致较大的入射光损失和较差的器件性能.

F8走向正断层：地表出露于矿区北西部，地表穿过整个矿区，走向延伸长度＞2 460 m，垂直落差80 m。断层走向北东33°，倾向东，倾角58°，上下盘均为童子岩组。

F9走向正断层：地表出露于矿区中部，走向延伸长度＞900 m，断层走向北东29°，倾向南东，倾角42°～65°，垂直落差110 m，上下盘均为童子岩组，南段被F1断层上盘地层覆盖。

F3走向正断层：地表出露于矿区东南部，为东部边界断层，走向近南北向，倾向东，倾角45°，矿区内延伸长度＞430 m，垂直落差130 m。上盘为童子岩组第三段、第二段，下盘为童子岩组第一段、第二段。

除上述主要断层外，还有F13正断层，地表出露于矿区北西部，深部有4 个钻孔控制。近东西走向，向北倾伏，上盘为童子岩组第三段-第二段，下盘为童子岩组第三段-第一段。另外矿区内小断层也较发育，走向大部分以北北东或北东为主，次为北西向及近东西向。

3 矿区构造成因浅析

（1）中二叠世早期的海西运动，造成南岭纬向构造带与华夏系构造体系复合，地层发生了坳陷，巨厚的准地台沉积形成，含煤盆地在中二叠世晚期发育形成。根据已有的研究资料，童子岩组的含煤岩系形成后，翠屏山组与童子岩组由于东吴运动造成了假整合，但是晚古生代相对较平静，这是沉积物固结成岩的时期，此期构造运动对本区的构造影响不大［1］。

（2）三叠纪早、中期发生的印支运动，造成南岭纬向构造体系进一步加强，并占据主导的地位。与此同时北北东向的新华夏系开始形成，古特提斯洋慢慢关闭，欧亚大陆南部地层开始伸展，整个福建含煤区二叠系及其它地层处在南东和北西向的拉伸环境中，使地层顺着软弱层发生了滑移，推覆断层F1及其它的断层初具成型。在晚三叠世印支运动末期，扬子板块与华南板块发生了碰撞，造山运动在福建含煤区发生，形成了一系列的背、向斜，例如太华—长塔背斜的形成。同时，由于隆起进一步加强，侧向挤压力在不断加大，致使靠近隆起核部的含煤岩系产生了一系列的破裂面，并在侧向挤压力和自身重力等多种因素的作用下，形成了次一级褶皱。印支运动使地壳应力场转变为以水平挤压为主，由于翠屏山组中巨厚砂岩层呈刚性，阻挡了水平挤压冲力，且童子岩组地层的泥质岩呈高塑性，含煤地层受挤压进而产生一系列翻卷褶皱［1］。

（3）侏罗纪中、晚期发生的燕山运动，新华夏系构造运动以北东向为主导，受到太平洋板块俯冲挤压的作用，本区在区域应力场的作用下，受到来自南东向的推力，煤系地层和翠屏山组在印支运动形成的褶皱得到进一步强化，同时在先期形成的共轨破裂面进一步发育，形成了一系列次一级褶曲和张性断层，进而形成上述多种断层［2-3］。

（4）白垩纪开始后，受燕山运动的作用，菲律宾板块的活动表现尤为强烈。在以南北向为主的压剪性等主压应力作用下，对本区先期形成的断层和褶皱进行了叠加和改造，在褶皱的转折端形成一系列的次级褶皱，并且先期形成的褶皱受到断层的切割和破坏，在随着构造应力场呈周期性的变化，本区的构造趋于定型［4-5］。

4 结论

通过上述的分析和研究，笔者得到以下2 点粗浅认识：

（1）本区在经历了海西期、印支期和燕山期以来多次构造运动的长期作用，形成了复杂的构造格局，其形成过程可划分为4 个阶段：①含煤盆地形成阶段；②I 级褶皱和推覆断层形成阶段；③次级褶皱和一系列正断层形成阶段；④构造体系的叠加、改造和定型阶段。

（2）本区构造主要特征表现为翻卷褶曲，这是由于本区煤系地层高塑性的泥质岩为主，其在应力作用下产生大幅度的塑性变形，且不发生断裂，即为揉皱现象。流弯褶皱作用使高塑性的煤岩层产生了顺层流动，在侧向和水平挤压应力等外力的综合作用下，最终形成了翻卷褶曲。