1、前 言平顶山煤业（集团）一矿是一个设计生产能力4Mt/a的大型现代化矿井，1993年达产。该矿开采为石炭一二叠纪含煤地层，自下而上含有5层主要可采煤层，分别是庚20、戊8、戊9、戊10、丁6煤层，井田地质储量41426.9万吨。目前主要开采戊8、丁6煤层，该矿井2002年之前，一直在一、二水平回采，属于低瓦斯涌出矿井。从2002年，戊8煤层、丁6煤层均进入三水平回采，回采工作面瓦斯涌出量分别为16.88m3/min、11.8m3/t和13.42m3/min、11.81m3/t，均属于高瓦斯矿井涌出量。按照煤与瓦斯突出“防突细则”进行突出煤层区域预测的综合指标法，该矿戊8 煤层、丁6煤层正在开采
2、的二水平下部和三水平以深均属于煤与瓦斯突出危险区，近几年该矿一直在进行着煤与瓦斯突出危险的预测防治工作，到目前为止，还没有发生过煤与瓦斯突出现象。瓦斯是气体地质体，瓦斯涌出、瓦斯突出、瓦斯爆炸灾害的预测、防治和瓦斯的抽放利用都与地质因素密切相关。尤其是煤与瓦斯突出受着地质构造的控制，并且是区域构造控制矿区、矿区控制井田、井田控制采区、采面，一级级的控制。瓦斯地质规律是瓦斯预测的基本规律，这个规律搞清楚了，瓦斯涌出、瓦斯突出、瓦斯赋存规律就可以一目了然，防治瓦斯灾害就可以有的放矢，综合防治。在集团公司聂光国总经理、姜光杰副总经理、张铁岗总工程师、卫修君副总工程师和一矿各级领导的大力支持下，我们做
3、了如下工作：1系统地整理了1985年以来积累的戊8、丁6煤层工作面瓦斯涌出量、瓦斯突出预测参数等资料，数据近20万个，得出了戊8煤层、丁6煤层回采工作面绝对瓦斯涌出量实测、预测等值线和预测数学公式。2编制了1：5000戊8煤层、丁6煤层彩色瓦斯地质图，分别为6个对开幅。划分了不同级别的瓦斯地质单元，分析了各个瓦斯地质单元的瓦斯涌出特征，对井田深部的瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性进行了预测，图面清晰，一目了然。3平顶山矿区位于华北地台南缘带，既受华北板块构造演化的控制，又受秦岭造山带构造演化的控制。在详尽地研究华北板块和秦岭造山带的区域构造历史演化的基础上，研究了平顶山矿区在历次构造运动中所处的
4、大地构造位置、地质构造演化、地质构造发育、构造应力场演化特征。在此基础上研究了平顶山矿区构造变形及对煤层结构破坏和形成构造煤的控制特征。将平顶山矿区划分为构造复杂区和简单区。更加清楚地分析了平顶山矿区各个矿井发生煤与瓦斯突出的地质原因和瓦斯高低分布的地质规律。4在研究矿区瓦斯地质规律的基础上，更加具体地研究了平顶山一矿的瓦斯地质规律和控制戊8、丁6煤层瓦斯涌出、煤与瓦斯突出危险性的地质因素。5研究了平顶山一矿煤层瓦斯的吸附性能，测定了煤层瓦斯压力、含量和煤与瓦斯突出危险性参数。6编制了“平顶山一矿戊8煤层、丁6煤层瓦斯地质规律和瓦斯预测研究”报告10余万字。编制的瓦斯地质图和研究报告，一定会有
5、许多不足之处，敬请各位领导、专家、教授指导和帮助。 目 录前言第一章 平顶山矿区区域构造演化 1第一节 结晶基底的特征 1第二节 中、晚元古代构造演化 3第三节 早古生代构造演化 5一、寒武纪构造-沉积发育特征 5二、奥陶纪、志留纪构造-沉积发育特征 7第四节 晚古生代构造演化 7一、石炭纪 7二、二叠纪 8第五节 华北盆地中生代构造演化 11一、盆地类型及沉积建造特征 11二、印支期地质构造演化特点 15三、燕山期地质构造演化特点 17第六节 华北盆地新生代构造演化 18一、早第三纪构造演化 19二、晚第三纪构造演化 19三、第四纪构造演化 20第七节 平顶山矿区中、新生代构造演化 20一、
6、华北板块南缘带或称秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带 20二、平顶山矿区中、新生代构造演化 25第二章 平顶山一矿瓦斯地质规律研究 28第一节 矿井概况 28一、位置、范围、储量与开拓方式 28二、矿井瓦斯鉴定情况 28三、交通情况 29第二节 井田构造特征 29一、矿区构造背景 29二、井田构造特征 33三、岩浆岩 35第三节 地层、煤层、煤质与煤岩特征 35一、地层 35二、煤层、煤质与煤岩特征 38第四节 煤体结构特征 42一、破坏煤体构造煤的宏观地质特征 42二、原生结构煤体和构造煤体的微观结构特征 42三、煤体结构类型的定量划分 43四、平顶山一矿煤体结构破坏特征 44第五节 平顶山一矿瓦
7、斯赋存特征 45一、煤对瓦斯的吸附特征 45二、瓦斯含量测定及分布特征 47第六节 平顶山一矿影响瓦斯赋存的地质条件 50一、瓦斯的生成条件 50二、瓦斯的保存条件 50三、构造对瓦斯赋存的控制 50四、构造煤对瓦斯赋存的影响 52五、顶板岩性对瓦斯赋存的影响 53第三章 平顶山一矿戊8煤层瓦斯预测研究 54 第一节 平顶山一矿戊8煤层瓦斯涌出量预测研究 54一、瓦斯涌出量预测技术研究状况 54二、戊8煤层不同瓦斯地质单元的瓦斯涌出特征 54三、平顶山一矿戊8煤层矿井瓦斯涌出规律和瓦斯涌出量预测 59第二节 平顶山一矿戊8煤层煤与瓦斯突出危险性预测研究 61一、煤与瓦斯突出预测技术研究状况 6
8、1二、平顶山矿区煤与瓦斯突出特征分析 62三、平顶山一矿戊8煤层煤与瓦斯突出危险性预测 62第四章 平顶山一矿丁6煤层瓦斯预测研究 64第一节 平顶山一矿丁6煤层瓦斯涌出量预测研究 64一、丁6煤层不同瓦斯地质单元的瓦斯涌出特征 64二、平顶山一矿丁6煤层瓦斯涌出规律和瓦斯涌出量预测 68第二节 平顶山一矿丁6煤层煤与瓦斯突出危险性预测研究 69一、 平顶山一矿丁6煤层煤与瓦斯突出危险性预测状况 69二、 平顶山一矿丁6煤层煤与瓦斯突出危险性参数测试 69三、 平顶山一矿丁6煤层煤与瓦斯突出危险性预测 69第五章 1：5000平顶山一矿戊8、丁6煤层瓦斯地质图的编制方法 71一、编图资料 71
9、二、编图内容和表示方法 71结语73参考文献 75第一章 平顶山矿区区域构造演化第一节 结晶基底的特征华北克拉通结晶基底划分为8个地块，分别是阴山地块、阿拉善地块、鄂尔多斯地块、太行地块、冀鲁地块、豫皖地块、胶辽地块，如图1-1。平顶山矿区属于豫皖地块。该地块位于华北地区的东南部，该地块的区域构造线为北西西或近东西向，与南边的秦岭一大别山的构造线相近。本区出露最古老是早元古代的登封群、太华群及中元古化下部的嵩山群，出露地区不多，仅见于小秦岭、篙箕地区、鲁箕地区、鲁山、舞阳及霍丘等地。基底之上不整合覆盖着中元古界下部的沉积层，其底层分别为西阳河群、兵马沟群、熊耳群和八公山群。该不整合面代表着著名
10、的中岳运动，最典型的剖面是嵩箕地区，表1-1和表1-2。图1-1 华北克拉通构造纲要图（据张步春等，1980，简化，补充）1褶皱带杂岩（年龄2017亿年）：滹沱群、黑茶山群、野鸡山群、岚河群、中条群、嵩山群、粉子山群、辽河群（包括宽甸群）、老岭群（包括集安群）等；2活动带杂岩上部层（年龄2720亿年）：五台群、吕梁群、降县群、泰山群、登封群、上赞皇群、胶东群、鞍山群、单塔子群（包括朱杖子群）、二道洼群等；3活动带杂岩下部层（年龄3127亿年）：阜平群（包括龙泉关群）、界河口群、涑水群、下赞皇群、太华群等；4陆核带杂岩（年龄3731亿年）迁西群、交干群、乌拉山群、集宁群、龙岗群等；5华北克拉通边
11、界断裂；6地块边界断裂；7重要基底断裂表1-1 华北地区大地构造演化阶段划分简表地质时代年龄构造旋回及代表性地壳运动演化阶段演化进程新生代第四纪Q喜马拉雅旋回活动大陆边缘演化阶段库拉太平洋脊消减，太平洋板块俯冲由北北西转为北西西（40Ma），弧后扩张中心东移；印度板块与欧亚板块碰撞（20Ma）中国大陆东部向东扩张，华北裂陷盆地形成1.5喜马拉雅运动第三纪N23E65燕山运动幕中生代白垩纪K2燕山旋回库拉太平洋板块与亚洲大陆东部强烈作用，亚洲东部为安第斯型活动大陆边缘；华北克拉通解体；秦岭大别山造山带和兴蒙造山带持续收敛陆内俯冲，形成与克拉通边缘平行的逆冲推覆构造带燕山运动幕K1137燕山运动幕
12、侏罗纪J3燕山运动幕J2燕山运动幕J1195印支运动幕三叠纪T3印支旋回古大陆板块演化阶段华北古大陆板块与华南古大陆板块完全对接，统一的中国板块形成；华南、华北印支晚期发生逆冲推覆印支运动幕T2T1230古生代二叠纪P2海西旋回兴蒙褶皱带封闭、华北古大陆板块与西伯利亚古板块对接；华北古大陆板块与华南古大陆板块开始碰撞东吴运动P1280石炭纪C350泥盆纪D400加里东运动志留纪S加里东旋回华北古大陆板块边缘由大西洋型转化为安第斯型；华北古大陆板块主体于奥陶纪后全面抬升440奥陶纪O500寒武纪600震旦纪Z850晋宁运动元古代Pt3晋宁旋回古大陆板块形成阶段华北克拉通大陆板块边缘及内部裂陷10
13、00四堡运动Pt21850吕梁运动Pt21吕梁旋回华北古大陆板块形成2200五台运动Pt112500阜平运动太古代Ar阜平旋回表1-2 华北地区太古界和下元古界对比表时代小秦岭豫西中条山吕梁山五台山恒山太行山大青山集宁阿拉善迁西上覆地层高山河群熊耳群西阳河群汉高山群蓟县群长城群渣尔秦群长城群长城群早太古代秋岔群嵩山群中条群担山石亚群黑茶山群滹沱群郭家寨亚群东焦群马家店群阿拉担敖包群朱杖子群夏县亚群野鸡山群东冶亚群甘陶河群小中条亚群岚河群豆村亚群?安沟群绛县群吕梁群五台群高凡亚群?台怀亚群台怀亚群石咀亚群石咀亚群晚太古代太华群登封群涑水群界河口群龙泉关群赞皇群乌拉山群阿拉善群单塔子群阜平群上集宁
14、群?迁西群?迭布斯格群恒山群下集宁群第二节 中、晚元古代构造演化中条（台梁）运动使华北地区不同性质、不同时代、不同走向的基底地块逐渐全连合，固结为较稳定而广泛的统一的克拉通陆壳，但因地壳厚度薄、地温梯度高、刚性强度弱、固结程度低，于中元古代早期开始，以地幔热点为三叉点，普遍发生块段破裂与陷落、相继发育了一系列坳拉槽（图1-2）。从西至东主要有：贺兰坳拉槽、晋陕坳拉槽、晋豫坳拉槽、燕辽坳拉槽、白云鄂博渣尔秦坳拉槽、徐淮坳拉槽。图1-2 华北地区中、晚元古代坳拉槽分布图平顶山矿区属于晋豫坳拉槽，地层从下向上由熊耳群、汝阳群和洛峪群及震旦系的黄连垛组，董家组和罗圈组组成（表1-3）。19表1-3 华
15、北地区中上元古界划分对比表第三节 早古生代构造演化早古生代华北地区进入了克拉通盆地稳定发育时期，沉积了一套全区稳定可对比追踪的寒武、奥陶纪海相石炭酸盐岩夹碎屑岩沉积，盆地南侧以宝鸡洛南信阳桐城断裂为界与秦祁海槽相接，盆地北部人以内蒙古陆与兴蒙加里东海槽相隔，西以青铜峡固原断裂为界与祁连海海槽相邻，而西北侧仍为继承性活动的“再生”贺兰坳拉槽。一、寒武纪构造沉积发育特征前寒武纪末期的蓟县（少林）运动结束了坳拉槽的发育演化历史，使华北地区整体抬升为陆，经过长期的风化剥蚀，至早加里东旋回初期，华北克拉通是一个准平原化的地势低缓的陆地。早寒武世中期，受克拉通盆地南北海槽伸展扩张的影响，以下寒武统府君山组
16、（辛集组）的沉积代表了早古生代海浸的开始。府君山组（辛集组）为一套含磷的浅海石炭酸盐岩滨海碎屑建造，盆地东部称为府君山组，西部和南部称为辛集组或猴家山组（徐淮地区）。早寒武世馒头期海侵继续扩大，豫西豫东地区为馒头组沉积；早寒武世毛庄期海侵进一步扩大，豫西豫东地区为毛庄组沉积；到中寒武世徐庄期，海域范围进一步扩大加深，豫西豫东地区为徐庄组沉积；至中寒武世张夏期海侵进一步扩大，水体加深，达到寒武纪海侵的最高潮，豫西豫东地区沉积了张夏组沉积；到了晚寒武世海水开始退缩，水体总体变浅，主要为一套潮坪环境沉积。豫西豫东地区自下而上分为固山组、长山组、凤山组沉积。平顶山矿区寒武纪同华北地区一起为稳定克拉通盆
17、地发育时期，沉积了一套浅海为主、广泛发育的稳定石炭酸盐岩和砂页岩地层（图1-3）（表1-4）。平顶山矿区归于（表1-4）的豫西豫东地区。图1-3 华北地区寒武纪沉积厚度图表1-4 华北地区古生界划分对比表二、奥陶纪、志留纪构造一沉积发育特征华北克拉通盆地，早奥陶世基本继承了晚寒武世以来的稳定构造沉积环境，以陆表海碳酸盐岩沉积为主；治里期，海水继承性地继续退却变浅，地势总体上南高北低，北部涞水，平泉等地地层厚达150米，而在南部洛阳淮南等地仅厚20m左右，在盆地南缘靠近秦岭构造带的大陆坡地区，推测也应有治里期沉积，位于豫西豫东地区的平顶山矿区由于后期风化剥蚀目前已完全缺失。壳甲山期，构造格局与冶
18、里期相似，平顶山矿区目前也完全缺失。中奥陶世马家沟期，华北克拉通盆地进入一个特殊的发展时期，主要表现为三次较大的海侵和海退，平顶山矿区同豫西豫东地区沉积了下马家沟组、上马家沟组地层，下马家沟组为大段的石灰岩、白云岩为特征；上马家沟组形成了一套含膏盐岩的碳酸盐岩沉积建造。马家沟组沉积以后，华北克拉通盆地南部受秦祁海槽北部受兴蒙海槽相向挤压，华北盆地整体抬升和隆起，这一区域性隆升并剥蚀作用一直持续了130Ma，导致了华北克拉通盆地内志留系的广泛缺失，和泥盆系地层较广泛地缺失，直到中石炭世晚期，地壳下沉。这就是著名的加里东运动（太康运动）。并表现为下古生界与上覆上古生界地层之间明显角度不整合。平顶山
19、矿区同豫西、豫东地区缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统地层沉积。第四节 晚古生代构造演化一、石炭纪石炭纪早中期，华北地区主体基本继承了泥盆纪以来的大面积隆起状态，中石炭纪晚期开始，华北克拉通盆地逐渐下沉，揭开了石炭纪乃至整个晚古生代的构造演化序幕和沉积建造活动。1中石炭世中石炭世晚期开始，华北克拉通盆地东北部开始整体倾伏下沉接受沉积，形成了除北部内蒙地区、南部豫晋地区及鄂尔多斯庆阳古隆起南北一线以外广泛分布的本溪组地层。本溪组主要为一套海相海陆交互相地层，由砂岩、页岩、石灰岩、铝土岩和褐铁矿及煤层组成。本溪组分为上、中、下两段，下段分布局限，目前只发现于盆地东南部的淮北、徐州、临沂一带及东
20、北部和北部的本溪、复州湾和开平一带。上段分布较广泛，向北至大同、平泉、南票一线，向南到临沂、永城、郑州、铜川一线，向西达淮格尔旗、靖边、榆林、延安一带，地层总厚度呈北厚南薄的箕状分布。平顶山矿区本溪组厚2-20m，平均厚度8m，以铝土质泥岩为主。2晚石炭世晚石炭世地壳继续下沉，海侵范围进一步扩大，华北克拉通盆地除北缘内蒙古陆地为长期继承性隆起外，全区都广泛沉积了一套海陆交互相为主的暗色砂泥岩夹石灰岩和煤层的太原组地层。太原组厚度100180m，分布比较稳定。石灰岩主要分布于盆地东部和中部、南部和北部石灰岩层数减少、厚度变薄。煤层的分布比石灰岩分布广、主要分布于北部地区、而南部地区层薄、数量少。
21、（图1-4）。平顶山矿区太原组为一套海陆交互相含煤沉积，本组下部为2-3层灰及深灰色中厚层状细结晶质石灰岩（L5L7）夹深灰色泥岩、砂质泥岩及薄煤2-4层。中部以深灰色泥岩、砂质泥岩及细砂岩为主，夹深灰色中厚层状细结晶质石灰岩两层（L3L4）及薄煤3-5层。上部以灰、深灰色厚层状细结晶质石灰岩（L2）及薄层泥灰岩（L1）为主，夹泥岩、砂质泥岩和薄层细砂岩。L1灰岩中含燧石团块。L1灰岩顶面为太原组顶界，太原组厚38-82m，一般厚72m。该组所含煤层组称之为庚组煤，其中庚20为大部分可采煤层。图1-4 太原组上段沉积分布图二、二叠纪二叠纪时期，华北克拉通盆地，是在石炭纪构造演化的基础上，构造开
22、始抬升，海水逐渐变浅退却，并转化为陆相盆地沉积。二叠纪继承性地沉积了一套从下至上包括下二叠纪山西组、下石盒子组、上二叠统的上石盒子组和石千峰组地层。原始沉积厚度，一般从500m至大于1300m，最厚的达2000m。总的厚度变化趋势是南厚北薄。（图1-5）图1-5 华北地区二叠系地层等厚图1山西期二叠纪初山西期继承了石炭纪的构造运动特征，华北克拉通盆地北缘受兴蒙海槽于海西中晚期关闭的影响，由此向南挤压，而南缘的秦祁海槽松驰下沉，华北克拉通盆地整体上北高南低地势进一步明显。自南向北出现了从浅海石灰岩海陆过渡的滨岸砂滩和近岸煤沼砾岩、含砾粗砂岩等以粗碎屑岩为特征的冲积扇、辩状河流组成的大型克拉通内陆
23、盆地沉积体系。山西期华北克拉通盆地的沉积中心位于徐洲、淮南、阜阳一带，以含厚层状石灰岩为特征，由此向北向南石灰岩的层数和厚度都明显减少。山西组的岩性展布也有规律性的变化，在盆地北部的北京宁武以北地区，以砾岩、含砾粗砂岩为主，夹少量泥岩、粉砂岩和不稳定的薄煤层。向南至唐山、石家庄、太原、乌审旗一线沉积物粒度明显变细，下部煤层稳定变厚。继续向南金乡，峰峰、沁水、延安一线，山西组变成了以泥质岩为主，夹细砂岩的地层，并出现了2-4层厚度不等的海相石灰岩，顶部并发育了稳定且厚度较大的煤层。再向南至淮北、淮南、阜阳、三门峡、铜川一带，岩性进一步变细，且东西方向上有较大的差异，东部的两淮地区，山西组以海相石
24、灰岩占绝对优势，含厚层一巨厚层石灰岩4-6层，顶部主要为泥质岩，含煤层性差。向西厚度减薄。岩性为砂岩、泥岩、石灰岩和煤的交互层。再向西到三门峡以西的鄂尔多斯南部地区，则变成了粉砂岩和泥岩为主。含煤层变差（图1-6）。图1-6 山西组沉积分布图平顶山矿区山西组与下伏太原组呈整合，顶界面止于砂锅窑砂岩底面，为一套过渡相的含煤沉积。岩性下部为深灰色泥岩、砂质泥岩、夹煤2-4层，中上部多为砂质泥岩、或细至粗砂岩、砂质泥岩和砂岩互层，砂岩层面上含有大量碳屑和白云母，俗称“油毛毡”砂岩是对比层良好标志，本组厚37-54 m，一般厚40 m，含煤层，所含煤层称之为己组煤，该煤组为本区主要可采煤组，己15、己
25、16、己17为主要可采煤层。2下石盒子期下石盒子期，华北克拉通盆地北缘，由于兴蒙海槽西段褶皱关闭，受其挤压应力影响，北部的阿拉善、阴山古隆起进一步抬升，来自北部剥蚀区的大量粗粹屑物质由河流携入本区，造成冲积平原相迅速向南扩大，迫使海水不断向东南方向撤退，但区域沉积总体继承了山西期的沉积相带的展布规律。但气候由潮湿向干旱炎热型转化，不利于大量植物繁盛，因而发育了一套总体上以河流相为主的灰绿、黑灰和灰紫色的砂泥岩为主的沉积。在华北盆地的北部和中部，下石盒子组以杂色的粗碎屑为主，仅下部含有薄煤层或煤线，在盆地的南部，下石盒子组地层厚度增大，岩性显著变细，煤层加厚，层数增加。大多数地区地层厚度100m
26、左右，沉积最厚的地区位于盆地东南部的淮南、淮北等地，最厚可达190m。在豫西地区，下部岩性以中细砂岩为主，夹粉砂岩、泥岩含2-4层煤层，分布比较稳定。在豫东地区，下部岩性由细砂岩、粉砂岩和泥岩组成、两个正韵律；上部中细砂岩和泥岩互层组成，含2-5层煤层。在两淮地区下部虽然粗碎屑岩含量略高于豫东地区，但煤层发育增多增厚；上部以粉砂岩和泥岩为主夹细中砂岩，含煤层数较多。下石盒子组未发现特征显著的海相沉积，仅在盆地东南部的宿县、淮南、淮北一带出现含舌形贝的过渡相沉积，表明下石盒子期海水已基本退出整个华北盆地。平项山矿区下石盒子组整合于山西组之上，顶面止于戊组煤底板砂岩底面，为一套陆相杂色岩系。岩性由
27、泥岩、斑块泥岩及砂岩组成，厚79.5-125.0 m，一般厚120 m。下石盒子组仅发育有劣质薄煤。不具开采价值。3上石盒子期华北盆地，上石盒子期基本上继承了下石盒子期的构造的基本特点，在西北抬升、东南持续下降的总体背景征，沉积范围明显扩大，其沉积环境已过渡为内陆河湖相为主。上石盒子组厚度较大，在盆地中部、北部及西北部，上石盆子组厚度200400m；在以反映干旱条件的红色及杂色为主，偶见泥质岩夹石膏岩，属典型的干旱气候条件下的内陆河湖相沉积。在盆地南部，岩性较细，颜色上则表现为灰黑色与杂色层段的交互，并出现多层含舌形贝等半咸水化石夹层，并见重要的可采煤层，代表了近海平原的河湖相沉积，同时也暗示
28、了盆地东南缘，向海域散开，盆地河湖水流主要由此入海。平顶山矿区上石盒子组整合于下石盒子组之上，上石盒子组又可分为上、下两段。下段顶界止于“平顶山砂岩”底面，为一旋回结构明显的陆相含煤岩系，岩性由灰、灰黄、灰绿、黄绿色泥岩、砂质泥岩、砂岩、杂色斑块泥岩、炭质泥岩及煤层组成，该段是平顶山煤田的主要含煤段，含甲、乙、丙、丁、戊五个煤组，其中戊、丁煤组成为主要可采煤组。下段厚421701 m，一般厚586 m。上石盒子组上段是一套灰白、肉红色厚层状中至粗粒长石石英砂岩、局部为巨粒并含小砾，具明显的直线型斜层理及韵律分选特征，硅质胶结、坚硬，为陆相碎屑沉积。岩性、岩相非常稳定，具有独特的“平顶山”地貌形
29、态，故有“平顶山砂岩”之称。由于“平顶山砂岩”非常坚硬，难以风化剥蚀，多以低山保留下来形成了煤系的良好保护层，亦为豫西地区石炭、二叠纪地层良好的找煤标志层：上段厚100150 m，一般厚120 m。4石千峰期华北盆地，石千峰期基本保持了原来的构造格局，全区沉积稳定，石千峰组沉积厚度200m以上，为一套内陆河湖相为主的紫红色，杂色砂泥岩地层。但由于后期构造作用，现今石千峰组保存不全，尤其是盆地东部地区石千峰组大面积缺失（图1-5）。平顶山矿区石千峰组沉积厚度约356m，为陆相碎屑岩系，以红色岩层为特征。第五节 华北盆地中生代构造演化华北地区中生代经历了印支、燕山两大构造旋回，出现了六次较为明显的
30、构造造山运动和岩浆活动，形成了六个中生代成盆期，即早、中三叠世，晚三叠世，早、中侏罗世，晚伴罗世，早白垩世和晚白垩世。一、盆地类型及沉积建造特征1早、中三叠世早、中三叠世继承了晚二叠世以来的构造沉积格局，出现了统一的大型华北盆地，连续沉积了一套以河湖相、沼泽相为主的红色及杂色砂质岩、泥质碎屑岩建造，早、中三叠世盆地与二叠纪晚期的沉积盆地并无多大差异，早、中三叠世沉积等厚度图（图1-7）早、中期三叠世存在着厚度北薄南厚，岩性北粗南细和沉积中心位于南部的共同规律。早、中三叠世华北地区存在着大型统一的沉积盆地，但由于后期的多期强烈改造，目前早、中三叠世地层保存不全，仅在鄂尔多斯地区有大面积或成片分布
31、。其它地区，只残存在几个新生代坳陷中，特别是华北北部地区和南部地区的古隆起上剥蚀殆尽。平顶山矿区早、中三叠世的沉积已受到剥蚀，仅局部出露。图1-7 华北地区早、中三叠世沉积等厚图2晚三叠世由于中三叠世末到晚三叠世初期的早印支运动，华北地区的整体构造一沉积发生了较大的变化，沉积盆地收缩，其中最为特征的是华北东部地区整体抬升，形成大面积的沉积缺失区，北部边界线大致位于大同五台石家庄邯郸济宁一线，在该线以东，以北地区，以隆升剥蚀为主，局部地区可能出现山间盆地小型沉积区。在大同五台石家庄邯郸济宁一线以南地区仍为统一的大型沉积盆地。该盆地西至银川以西、南至秦岭构造带北缘，盆地整体上呈北高南低，沉积厚度北
32、薄南厚，沉积物岩性北粗南细，沉积中心大致位于铜川三门峡济源郑州一带，上三叠统最大厚度达到2500m以上。在沉积盆地从北向南发育了一套河流三角洲湖泊沉积体系，为延长组地层。在北部地区，沉积厚度较薄，以平原河流相砂泥岩沉积为主；在华北盆地的中部和南部则发育了一套稳定的以湖泊相为主的细碎屑沉积物。特别是延长组第二段以深灰、灰黑色泥岩和粉砂质泥岩为主；第三段上部以泥岩和粉砂质泥岩为主，中部以粉砂岩为主，下部以油页岩、黑色页岩上优势，累计厚度约250360m，是本区最主要的生油层段。延长组第五段常见灰绿色泥岩夹粉细砂岩、碳质页岩及煤层。位于沉积中心的南部地区铜川三门峡济源郑州一带，以湖泊泥质岩发育为特征
33、，沉积了相当于延长组的椿树腰组和谭庄组，主要为一套浅灰色灰白色细砂岩、灰质粉砂岩夹深灰色灰黑色泥岩，并且少量炭质泥岩，并含劣质煤线。（表1-5）、（图1-8）。平顶山矿区晚三叠世地层剥蚀殆尽。图1-8 华北地区晚三叠世沉积分布图表1-5 华北地区中生代地层划分对比简表3早、中侏罗世早、中侏罗世时期为早燕山旋回时期，随着太平洋板块向北北西向的俯冲消减作用继续加强，整个华北地区开始出现明显的东西分异的构造格局，东部地区进一步强烈抬升，并出现了以北东北北东向为特征的强烈冲断褶皱作用和大规模的岩浆活动。在东隆西坳的背景上出现了大范围的沉积，西部为大型的鄂尔多斯湖盆地沉积，而中、东部地区主要为受北东向为
34、主控制的小型各类坳陷或断隔盆地，面积从不足1km2至数百上千平方公里。华北早、中侏罗世盆地主要有鄂尔多斯盆地、承德盆地、下花园盆地、京西盆地、柳江盆地、北票盆地、济源黄口盆地、周口合肥盆地、以及渤海湾盆地的武清黄骅、济阳盆地（图1-9）。图1-9 华北地区早、中侏罗世构造及盆地分布图4晚侏罗世中侏罗世末的燕山幕构造运动剧烈，由于郯庐断裂左旋挤压活动加剧，产生北西南东向的挤压应力，使早侏罗世沉积盆地褶皱变形，在西部鄂尔多斯地区，长期以来完整、统一的大型内陆盆地开始解体并发生明显的沉积分异，区内大部分地区隆升，缺失上侏罗统沉积。在山西地区，主要形成一系列北北东向的复背斜、复向斜与之伴生的压扭性断裂
35、，在复向斜中卷入的最新地层为中、下侏罗统，大多缺失上侏罗统。在东部地区，燕山二幕构造运动使盆地内部产生大型复背斜与大型复向斜，华北中北部褶皱轴走向以北北东向为主，而南华北地区因受秦岭造山带的影响以北西西向为主。晚侏罗世，由于北东向的挤压应力作用，太行山、吕梁山拱起成山，鄂尔多斯西缘由于受秦岭祁连构造带的陆内俯冲挤压作用贺兰山、桌子山隆起。晚侏罗世沉积盆地主要有西部的鄂尔多斯西缘沉积盆地，大别山麓发育了以合肥盆地为代表的前陆盆地，在燕辽、鲁西、太行北侧及南端的济源义马一带的隆起局部地区发育了小型断陷盆地，位于南华北东南部的周口合肥前陆坳陷盆地是一个在早、中侏罗世前陆坳陷基础上继续发育起来的沉积盆
36、地，包括有汝南、合肥等几个沉积中心，上侏罗统由火山岩和沉积岩组成，火山岩厚逾1744m。合肥地区上侏罗统为紫红色砂泥岩，盆地边缘有火山喷发相和火山碎屑岩沉积。5早白垩世进入早白垩世以后，古构造格局继承了晚侏罗世的特点，沉积盆地在晚侏罗世盆地的基础上进一步发育，并达到盆地发育的鼎盛时期，由于沉积湖盆发育，早白垩世以出现暗色泥岩等生油层沉积为特征。区内较重要的沉积盆地有鄂尔多斯坳陷型盆地、下辽河断陷盆地、黄骅断陷盆地、石家庄断陷盆地、黄口断陷盆地、周口合肥前陆盆地是在晚侏罗世盆地基础上继承性发育的盆地，在午阳、周口南、潭庄、沈丘及合肥等地下白垩统发育，地层厚度较大。（图1-10）。图1-10 华北
37、地区晚侏罗早白垩世古构造盆地图6晚白垩世燕山幕构造运动以后，华北地区整体抬升，大面积处于剥蚀状态。太行山以西的鄂尔多斯、山西等华北中西部地区缺失这一时期的沉积。东部地区则存在个别晚白垩世盆地，可见有限地晚白垩世沉积。晚白垩世盆地是早白垩世盆地的继承性发育的产物，上白垩统厚度较薄，分布面积大为缩小，沉积物岩性较粗。上白垩统地层主要见于下辽河、临清、石家庄等断陷区以及合肥前陆盆地内。合肥前陆盆地上白垩统主要分布于郯庐断裂带西侧，包括响导铺组和张桥组，响导铺组以棕褐色、棕色砂泥岩为主，厚度大于140m，张桥组以浅棕红色细、粉砂岩为主夹含砾砂岩，下部夹棕红色薄层泥岩，厚度大于1000m（图1-11）。
38、二、印支期地质构造演化特点早印支期（早中三叠世），华北地区基本继承了晚海西期以来的构造格局和沉积特点，呈北西西向，近东西向展布的大型内陆沉积盆地。中三叠世末发生的早印支运动，使之与上覆的上三叠统地层形成不整合。华北地区“东西分异”现象开始出现，太行山以东地区明显均衡抬升，并逐渐转化为剥蚀高地，在晋北、冀中北部、鲁西南等地缺失上三叠统沉积；在盆地南缘和东缘，由于后期大面积剥蚀，目前尚未发现上三叠统边缘相带。图1-11 华北地区晚白垩世古构造及盆地分布图晚三叠世末的晚印支运动，使本区全面抬升，地层遭受大面积剥蚀，并造成三叠系地层的大面积缺失。华北地区在海西印支旋回期间，主要表现为南北向的挤压构造环
39、境，构造线伸展方向以东西向近东西向为主，其动力来源于北缘的西伯利亚板块与华北板块的俯冲碰撞作用，以及南缘的杨子板块与华北板块间的俯冲碰撞作用，因此，华北地区在印支期主要属于古亚洲构造域动力学体系。应当指出的是，自晚三叠世的晚印支期起受太平洋库拉板块北北西向的左旋挤压应力的逐渐加强，以郯庐断裂带活动为标志的环太平洋构造域体系开始活动，致使晚三叠世东部明显抬升，盆地向西收缩，并在盆地内部形成了近北东向展布的挤压型坳陷，如沁水坳陷、武清坳陷、黄骅坳陷等构造单元。万天丰（1994）根据变形统计，得到中国大陆东部地区印支期的构造应力场方向，最大主应力轴（1）的优选产伏为SE1765。该期区域构造的挤压方
40、向为近南北向为主，这主要代表印支早期的应力场特征。印支晚期，由于板块间的相对应运动，使郯庐断裂左行平移，本区则受到NWSE方向的挤压分力的作用，形成了NE向展布隆坳相间的构造格局。在华北地区南缘，早印支期为古特提斯海的东延部分即秦岭洋，从晚三叠世末期开始，华北板块南缘继续有向北的洋壳俯冲作用发生，导致地壳的均匀下沉，演化为安第斯型活动大陆边缘，早印支期、秦岭洋盆水域向北向华北南缘地区及鄂尔多斯西南缘侵漫，形成了规模不等的海湾，早、中三叠世在这些区域形成了复理石和混杂堆积，并含大量火山喷发岩。至晚印支期，秦岭洋开始闭合，于山阳桐城舒城的俯冲消减带一线进一步发展成为华北板块与扬子板块的对接碰撞带。
41、至此，扬子地区与华北地区拼合为一体。早期的陆陆对接碰撞作用使华北地区南部强烈隆起，缺失沉积。从合肥盆地南北向地震大剖面上，可见缺失这一时期的沉积，证实了这一点。而在克拉通盆地内部则主要表现为褶皱作用和冲断作用，以及南华北地区东西向、北西西向南东东向分布的隆、坳相间的构造格局。三、燕山期地质构造演化特点印支运动以后，华北地区进入了全新的构造演化时期。自加里东、海西、印支期以来长期形成的南北成带，东西分块的区域构造格局在燕山期发生了根本性变化。至燕山中期（J2）以太平洋板块活动影响上主导地位的东西成带、南北分块的区域构造特征已基本形成，取代了秦祁、西伯利亚板块活动对华北地区构造活动控制的历史。根据构造活动期次，盆地分布及其性质等，燕山期经历了五次明显的构造运动（表1-6）即燕山、幕，并大致可分为早、中、晚、末四期各有特点的古构造格局，与早中侏罗世、晚侏罗世、早白垩世和晚白垩世四个成盆期相对应，形成了四期不同类型的沉积盆地。表1-6 华北地区燕山旋回分期表1.燕山早期早、中侏罗世时期的早燕山旋回期，随着太平洋板块向北北西向的俯冲消减作用继续加强，整个华北地区首次出现了东西构造格局的明显差异。东部地区进一步强烈抬升，并伴有强烈的冲断褶皱作用和大规模
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