中小断裂构造特征分析

东荣三矿位于矿区的中部，面积约59平方公里，其中地震勘探面积46 平方公里。地层走向南北，向西倾斜，含煤地层属上侏罗统鸡西群城子河组，其中含煤63层，可采及局部可采煤层14层。全井田由三维地震、钻探、测井、实际揭露等综合手段确定的大小断层500余条，断层破坏了煤层的连续性和完整性，影响采区划分、开拓方式、工作面布置、安全生产，增加煤炭损失量和巷道掘进量，影响煤矿综合效益，严重制约煤矿发展。因此对中小型断层（落差20m以下）的形成机理、解释方法及分布规律进行深入研究和评价，以便指导生产。 1 东荣三井田构造的解释与研究 本井田位于绥滨～新安镇坳陷带中的东辉——东荣弧形向斜东翼的中段。在新华夏构造体系的改造和东西向挤压应力的作用下形成了正负相间排列的背向斜褶皱，从西向东有福山背斜、福山东向斜、二九一背斜和福山背斜南缘的牵引褶曲等。 1.1 东荣三井田主干断层类型 （1）X型断层 ：主要分布在福山背斜的南北端，由北东、北西向二组断层交叉切割组成。北东向断裂位于东南部边界，与二九一背斜轴向相平行的压性断裂；其次是一系列规模较小、延展不长，有张有压并受旁侧主干断裂所控制的断裂。北西向断裂位于西南部、北部、东北部边界，形成早而活动时间长的区域性压扭性、张扭性断裂；其次是一系列规模较小、延展不长，有张有压并受旁侧主干断裂所控制的断裂。 （2）弧形断层：主要分布在福山背斜以东及福山东向斜东翼的浅部，具有压扭性、压性结构面性质，呈向西突出的南北伸展的弧形，特别在福山背斜东翼，形成密集的断裂带，有的属于伴生断裂，有的属于派生断裂，对地层切割非常严重。 （3）横张断层 ：主要分布在福山东向斜的东翼上，形成由北而南的东西向三组断层，其中每组断层又是由2--5条断层组合在一起的断层群，断层带内的构造极为复杂。 1.2断点的识别 （1）中小断层在钻孔岩芯中非常明显，既有破碎带的特征、地层倾角的变化及煤层及标志层的层位缺失等现象。 （2）中小断层在测井曲线上，主要有以下特征。 人工放射性曲线（HGG）常常显示为低密度，高伽玛伽玛异常，因破碎带中，不同岩石的混杂，以及断层界面附近岩石破碎程度的渐变关系，使曲线异常包罗边界反映为渐变。这种破碎性造成异常内显示不稳定的剧变，这与煤层的曲线异常完整性很容易区分。 天然放射性曲线（HG）在断层带的曲线特征是低伽玛值，由于岩性的差异曲线表现为杂乱的低异常，顶、底界面不清晰，同厚层砂岩、煤层形成的低异常相比，有很大的差别。 视电阻率曲线（DLW）常表现为低异常，因断层带岩性破碎，且含水性好，这也是断裂带的重要标准。东荣矿区综合测井参数呈现的岩石地球物理特征明显，曲线所反映的煤系地层的岩性、岩相特征也很明显。通过曲线对比，可确定断点的存在及断距的大小。 （3）地震利用反射界面的连续性，通过有效波组的追踪，确定中小断层，其断点反应清晰可靠。该区有效波T2、T3波组是两组标准波，T2波组相当于14—16号煤层，T3波组相当于30号煤层。波组显示的能量很强，连续性好，当连续波组出现中断时可视为断点。相位错开的时间可换算出断距。 通过时间剖面上T2波组的追踪，中小断层有规律的出现，即断层束派生的分支断裂、横张断裂中形成的阶梯式断层群。 1.3 中小断层的组合 （1）首先通过剖面对比，寻找煤层间距变化异常处、煤层和标志层的缺失段、查找钻孔中岩芯完整性、倾角变化等构造标志作为中小断层存在的依据。 （2）将钻探发现的断点，用测井曲线加以验证，查对曲线上是否有断层的标志，以 及断点的深度。煤层和断距的大小等。经二者互相验证的点，可视为断层可靠点。 （3）将测井、钻探对比确定的断点引伸到地震时间剖面上去，与时间剖面相互验证，确定时间剖面上可靠断点的地震相特征。 2 中小断层的形成机理及分布规律 中小断层的发育和分布规律受到主体构造的约束。在煤系形成以后，受到的构造变动大致可以分为三期。第一期是福山背斜的形成，第二期是弧形断裂束的形成，第三期是横张断裂带的形成。由于三期构造变动及其叠加的结果，形成了F10～F20断层束，分布在福山背斜东侧，西以F10号断层为界，东以F20号断层为界，呈南北转南东向的弧形展布。斜切福山背斜的东翼，断层束中包括F10、F19、F20等断层，在福山背斜核部东侧断层的断距明显增大，福山背斜对断层影响严重。 断层束中的中小断层发育规律明显的受主干断裂的控制。由于主干断裂应力释放的因素，地层表现为不连续，中小断层极发育。地震时间剖面上表现为高倾角，杂乱的不连续的地震相，形成一个陡坎加断层带。根据资料综合分析，这个带的宽度约300m，这个高倾角的陡坎为构造复杂区。 中小断层的展布方向和主干断裂大致平行。断点在平面上的走向长度一般为200～300m。以单点组合为主，线与线间的断点组合依据不足，少数断点可以相互组合，走向长度可达400～500m。 断层点在空间的展布密度也受断层束的制约，断层束在7线以南部分，出现的条数少，频度低，一般为1条∕400m，向北断层收敛，断点出现的频度明显增高，到13、14线附近F10～F19之间已全被“陡坎”所占据。 还有东部横张断裂带内弧形张断层，几乎为等距出现。根据钻探和地震资料对照，结合部分实际揭露发现横张断层各是一个断层组，至少有1～2个分支断层伴随出现。 F40以南的区域和F87以北的区域，离开F41弧顶和福山背斜的阻挡，应力不能集中，只能在期间形成少量的受控于F41的次生小断层，出现的频度为1条∕150～350m。属于构造稳定区。 3 结论 （1）结合实际揭露共解释落差20米以下新增加的断层点101个，钻孔中新发现断层点23个，利用原精查报告中离散的断层点5个，共组合成小断层77条。其中可靠的62条，较可靠的15条。 （2）中小断层应是主干断裂的次生断裂，它们之间有密切的成生关系，归纳后分三个构造复杂区和四个构造简单区。 （3）三个构造复杂区：福山背斜核心部位以南到10勘探线；F10断层以东、在9～14勘探线之间形成一宽度达300m的“陡坎带”；东部F40～F87断层之间，局部应力又形成一组交叉断层，对煤系地层切割严重。 （4）四个构造简单区为：福山背斜、10勘探线以南部分；福山背斜以东、F87断层至F32断层之间的部分；F44断层以南到二九一背斜之间；F10～F20断层束在9线以南的部分。