太原市南峪塊區(qū)構造形態(tài)學研究

緒論伸展構造是地殼拉伸和減薄作用下的特殊構造組合系統(tǒng)。在不同的層次、尺度、區(qū)域構造背景的構造和演化階段，發(fā)育不同的伸展構造組合形式。晚中生代中國巖石圈減薄的重要淺部構造響應在地殼的拆離，表現(xiàn)為廣泛分布于華北克拉通不同部位的低角度拆離斷層、變質核雜巖石和斷陷盆地構造。太原市南峪礦區(qū)處于沁水煤田西北緣，呂梁山脈東麓，東南與山西地塹系中晉中斷陷盆地相鄰。新生代之前，鄂爾多斯地塊、山西地塊和華北平原地塊同屬于華北克拉通，有著共同的結晶基底，中生代末期。由于強烈的燕山構造運動使得華北克拉通發(fā)生裂解，形成于現(xiàn)今的構造格局。山西地塹系是華北克拉通解體過程中的重要形跡。太原西山煤田南峪礦區(qū)處于山西地塹系中部，與地塹系西部邊山斷裂為界，西山煤田地質構造發(fā)育與地塹系的構造發(fā)育演化有著千絲萬縷的聯(lián)系。本文選取了太原西山煤田南峪礦區(qū)周圍約30km2范圍的地質體作為研究對象。研究區(qū)以北黃樓溝北梁脊線為界限，南以上固驛村西梁脊線為界限，東至西山邊緣，西至石窯——杏坪一線。區(qū)內交通便利，地層、構造露頭出露條件較好，便于觀察。（一）研究的目的和意義1、理論意義查明研究區(qū)內的構造發(fā)育情況及其特征前人已經(jīng)對西山煤田的構造做了大量的基礎工作，在總體的形態(tài)學方面取得了廣泛的認識，但是小范圍的地質構造研究顯得明顯不夠細致，會有遺漏。西山向斜的東翼西南緣以褶皺構造和壘狀斷裂最為特征，本文研究區(qū)包含碾底—平地窯壘狀斷裂及其西南延至邊山斷裂之間的區(qū)域。前人對南峪礦區(qū)（榆林溝至黃樓溝之間范圍）研究較為清晰，但是其周緣未涉及。查明該區(qū)的構造發(fā)育特征具有重要意義，而且還可以與前人研究的南峪礦區(qū)做對比研究。2、生產(chǎn)意義西山煤田作為我國重要的煤炭開采區(qū)，區(qū)內發(fā)育的不同類型、不同尺度的地質構造，隨時影響著煤礦的安全、高效生產(chǎn)。查明礦區(qū)內構造顯得尤為重要，對井田劃分、采區(qū)布置，災害預報等有著重要影響，所以對地質人員是一樣挑戰(zhàn)，他是保證煤礦安全生產(chǎn)的排頭兵。本文的研究方法主要是以地表工作為主，研究區(qū)包含南峪礦區(qū)采區(qū)，有著較為詳細的井下資料，通過地面與井下的對比研究，得出規(guī)律性認識，于對未開采區(qū)構造特征進行預測。3、教學意義研究區(qū)位于太原市晉源區(qū)和清徐交界處，交通方便，構造露頭條件良好，是本科生構造基礎地質實習的理想場所。查明研究區(qū)的構造，用于地質教學可以培養(yǎng)和提高學生對地質的興趣和野外實戰(zhàn)能力。（二）本區(qū)構造研究現(xiàn)狀大規(guī)模的勘探工作開始于1956年，華北煤田地質勘探局142勘探隊及調查隊（現(xiàn)148隊）。對西山煤田進行了全面的地質勘探、測量和煤質普查等工作，取得了豐碩的成果。1978年，由原山西礦業(yè)學院地質系西山煤田構造小組在《太原西山煤田構造體系的探討》中提出：將西山煤田構造規(guī)劃為三個構造體系，即南北構造帶、新華夏系以及旋鈕構造。1.南北構造以褶皺為主，主要有獅子河向斜、馬蘭向斜、東社向斜等組成，統(tǒng)稱西山向斜、總體走向近南北，是煤田內的一級主干構造。2.新華夏構造以太山式斷裂發(fā)育極好，壓扭特征明顯，呈束成帶出現(xiàn)，具有等距規(guī)律。石千峰向斜歸屬新華夏系的壓性構造，但是它的軸向不能代表整個煤田的主要構造線方向。3.旋鈕構造僅見兩個比較明顯的帚狀構造[1]。1988年，胡瑞生等在《對太原西山向斜地質構造形成規(guī)律的初探》指出：西山向斜東部以北北東向延伸的斷裂構造發(fā)育為主要特征。這些斷裂構造均為高角度正斷層，傾角變化在65°~80°之間，且等間距成帶分布特征。自北而南大體可以分為四個斷裂帶。梭峪斷裂帶：該帶寬約43km，長尾12km，總體走向為北東65°左右，包括安莊斷層，九龍塔斷層，紅崖斷層；李家莊王封斷裂帶：該帶寬75km，長40km，總體走向北東60°~70°，包括古交斷層、南頭岇斷層、李家莊斷層、羊圈港斷層、王封斷層、隨老母斷層；杜爾坪斷裂帶：此帶寬為3km，長30km，總體走向北東60°~65°，包括杜兒坪斷層、崖底斷層、陳家社斷層；碾底—平地窯斷裂帶：該帶寬約4~8km，長25km，總體走向北東65°左右，主要由清交斷層、碾底斷層、平地窯斷層組成。前述四斷層相互組合成為地壘或地塹。晉祠斷層和清交斷層展布在本向斜的東與東南邊緣，為晉中斷陷盆地邊界。晉祠斷層北東20°~25°延伸，向南東傾斜，據(jù)其西盤派生的拖拉褶皺軸面和次一級正斷層與其相交，該斷層具有右行扭動特征；清交斷層以北東65°方向延伸，與向斜東部正斷層延伸方向一致，向南南東傾斜，傾角75°左右，據(jù)西北盤的派生構造分析，該斷層同樣具有右行扭動特征[2]。1989年，吳汾柱在《山西中生代構造體系對巖漿巖的控制》中提出：1.燕山期的巖漿活與喜山期汾渭地塹對每天得相對扭動是狐偃山環(huán)狀構造與云夢山帚狀構造形成的主要因素；2.喜山時期，汾渭地塹西緣邊山斷裂形成，并將西山煤田與沁水煤田分離[3]。1993年，王志友在總結前人研究成果，并根據(jù)自己長期工作實踐成果，在《太原西山煤田地質構造》一文中提到西山煤田主構造為軸部偏西，兩翼不對稱的復式向斜，向斜軸部近南北展布，兩翼發(fā)育與主褶皺軸向近于平行的次級褶曲構造，向斜西翼狹窄、陡峻，東翼寬緩，并且被五組近于平行展布的北東向斷裂構造帶切割，因受到燕山期巖體侵入的影響，向斜軸中部樞紐局部抬高，形成云夢山輻射狀、狐偃山環(huán)狀、帚狀構造組合[4]。2010年，太原理工大學碩士熊浩對太原西山煤田五組壘狀斷裂中的杜兒坪斷裂進行研究,，認為：太原西山煤田杜兒坪斷裂帶不僅僅是一個單一的地壘構造，而是集合了眾多斷層、裂隙帶、破碎帶等的復雜構造單元。斷裂帶內斷層主要受到走向NE、NNW兩個方向的斷裂控制；提出太原西山煤田東部五組壘狀斷裂是受到晚中生代的燕山運動影響，深部巖漿上涌，造成表層脆性巖層發(fā)生伸展張裂，在重力作用下發(fā)生塌陷[5]。2011年。太原理工大學碩士趙劍對太原西山煤田五組壘狀斷裂中杜兒坪斷裂帶和碾底—平地窯斷裂帶之間白家莊和官地為研究對象，認為該區(qū)域發(fā)育的NE、NNE、NW、NNW向斷裂構造和軸向NNE、NW、NNW、褶皺構造是受到中生代以來區(qū)域性EW向與NS向擠壓力影響，區(qū)內在兩期構造作用下以拉賬伸展運動為特征，同時可能受到巖石圈深部巖體影響[6]。2011年。太原理工大學碩士杜磊以向斜西翼水峪貫向斜區(qū)為研究對象。查明了區(qū)內構造形態(tài)學問題，并通過構造解析研究區(qū)內變形路徑、動力學過程和構造演化過程[7]。2013年，太原理工大學碩士衛(wèi)強強對太原西山煤田五組壘狀斷裂的杜兒坪斷裂帶和王封斷裂帶之間西銘為研究對象，查明區(qū)內構造形態(tài)學特征。并對其進行運動學分析和三維地質塊體的劃分[8]。（三）存在問題前人對太原西山煤田地質構造做了大量的工作，同時也取得豐碩的成果。但是受到諸如經(jīng)費、時間、研究方法等各種主觀因素，使得對整個西山煤田的構造研究相對粗略、零散?，F(xiàn)在尚存在很大疑問，具體分為以下幾個方面：首先是對西山煤田野外露頭觀察不夠細致、全面。以致于對構造解析不清晰，甚至可能發(fā)生一些認識上的錯誤。研究僅僅是地表零星露頭的觀察，但其深部是否變化未知。對于西山煤田斷裂和褶皺構造的動力來源研究很少，斷裂和褶皺的形成時間也沒有準確的測年數(shù)據(jù)作為支撐。對于構造研究多余對太原西山煤田的柱體構造進行研究，忽視了對次一級小構造的研究。希望本次細致的研究能對能為整個太原西山煤田的地質演化、太原西山煤田與山西地塹系和整個華北克拉通裂解提過一些佐證。（四）研究內容和方法1、研究內容本文以西山向斜的南峪礦區(qū)為研究對向，通過文獻調研、圖像資料，以及煤礦生產(chǎn)資料的獲取，對其詳細解讀、理解的基礎上，結合自己在進行實地觀測的成果，借助計算機軟件（AutoCAD、Photoshop、Googleearth、Mapgis6.7等），主要針對以下幾個方面進行研究：（1）通過大量的野外露頭和高密度產(chǎn)狀測量等證據(jù)來查明、分析區(qū)內構造形態(tài)學；（2）將地表揭露的陷落柱位置在地形圖上標定，分析陷落柱分布特點，分析陷落柱與構造關系。2、技術路線

圖1-1研究技術路線圖3、研究方法收集并掃描研究區(qū)1:50000地形圖和1：50000水文地質圖，利用Photoshop進行拼接，讀圖了解當?shù)氐匦蔚孛?、地層分布和主要構造分布，建立當?shù)貥嬙斓恼w框架。對研究區(qū)進行實地踏勘a、踏勘前熟悉當?shù)氐孛c自然村落分布情況b、閱讀地形地質圖，找到地層分布連續(xù)且露頭較好剖面，進行實測地層厚度，室內完成《研究區(qū)實測剖面柱狀圖》。（3）野外工作a、前期準備工作在進行野外工作之前，利用Googloerath和地形圖進行預研究，了解溝谷分布情況，公路建設情況、當?shù)馗唿c等，設計考察路線。并在地形圖上繪制路線。b、野外工作方法對野外地質體進行攝影，要充分考慮視野、光照情況、天氣狀況、相機參數(shù)等客觀因素。在考察之前要了解次日天氣情況：如天氣晴朗，能見度高，找到當?shù)馗唿c，對地質體進行攝影，把握整體構造形態(tài)特征；如天氣陰或者多云，能見度差，在發(fā)現(xiàn)問題點地點進行近距離觀察，認真描述細節(jié)特點。c、野外觀察方法（a）用地質羅盤儀對地層進行高密度產(chǎn)狀測量，尋找產(chǎn)狀變化大的地質點，用GPS定點；（b）尋找地質構造明顯的地質點進行攝影測量，繪制信手剖面圖，用GPS定點；（c）發(fā)現(xiàn)X節(jié)理發(fā)育好的點，進行節(jié)理產(chǎn)狀測量，用GPS定點；（d）尋找地質界限分界點，在地形圖上定位，獲取GPS坐標點；注：考察過程發(fā)現(xiàn)問題點后如不能攝影，先測量，待下次安排考察路線時，經(jīng)過該問題點剖面露頭，進行攝影取證。d、室內工作室內要對野外獲得的大量數(shù)據(jù)進行分析、總結，及時整理、寫出考察報告，更新對研究區(qū)認識，對發(fā)現(xiàn)的問題點，做出預測，指導下一步野外路線安排。利用GPS將野外獲得的地層界限點、構造點、產(chǎn)狀點，投影到Googloearth之上。將實測褶皺樞紐和斷層走向用線連接，對下一點進行預測，待下次考察的到準確數(shù)據(jù)進行修正。利用Photoshop圖像處理軟件，將野外構造露頭進行去噪處理，將產(chǎn)狀要素、斷層界面、露頭拍攝方位，進行標注并編號，將照片構造露頭位置投影到Googleearth之上。待野外工作完成之后，將研究區(qū)地形圖在Mapgis6.7中矢量化并對其進行空間矯正之后，將所有數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（包括地層界限點、產(chǎn)狀、斷層、褶曲樞紐、陷落柱點）整合到地形圖之上，繪制《研究區(qū)地形地質圖》、《研究區(qū)圖切剖面》。選取構造剖面線時，剖面線走向要盡量與地層走向和構造走向垂直，并且要能反映研究區(qū)內構造特征。剖面圖要包含比例尺、地形、高程、地層、斷層要素、褶曲要素、產(chǎn)狀、剖面走向等地質信息。4、研究所需工具（1）野外考察所需工具：放大鏡、羅盤、測繩、地質錘、鋼卷尺、數(shù)碼相機、手持GPS、鉛筆、橡皮、野外記錄薄、背包、手機、區(qū)域1:50000水文地質圖、區(qū)域1:50000地形圖。（2）室內分析工具：筆記本電腦、坐標紙、直尺、橡皮、鉛筆、掃描儀、1.50000地形圖、1:50000水文地質圖；計算機軟件有Photoshop、AutoCAD、Googleearth、WPS、Mapgis6.7。（五）工作量本人在工作期間就在太原西山煤田進行地質考察和研究工作。2015年8月，選定了本區(qū)作為本科論文的研究區(qū)。本次論文的完成經(jīng)歷了文獻調研、野外實地考察、室內數(shù)據(jù)處理三個階段。2015年8—9月期間，在研究區(qū)進行了20天的野外地質考察工作，做了大量的野外工作（表1-1）。主要針對研究區(qū)的出露的巖石、地層、地貌和構造做了詳細的觀察、描述和記錄，其中在褶曲露頭、斷層露頭做了詳細的描述、分析。獲得了大量的第一手資料。表1-1野外工作量統(tǒng)計工作內容工作量野外工作天數(shù)20天野外工作面積約30km2照片數(shù)量500余張照片容量8GGPS定點59頁野外記錄300個信手剖面圖30個室內構造解析及繪圖20天

區(qū)域地質背景（一）太原西山煤田簡介1、地理位置太原西山煤田位于山西省中部，西部為呂梁山脈，東南部與晉中盆地相鄰。地理坐標：東經(jīng)111°47′27″~112°32′24″，北緯37°26′00″~37°08′48″。整個區(qū)域南北長約80km，東西寬約65km，總面積約為27000km2，北部開闊，南部收斂，總體上看似一個“倒梨形”。汾河上游從煤田北部經(jīng)過，中游流經(jīng)太原和晉中盆地，對太原西山呈半包圍之勢。（圖2-1）圖2-1太原西山煤田地理位置圖[9]2、地貌形態(tài)太原西山煤田地形地貌較為復雜，地表溝壑縱橫?！皾M目瘡痍”，山巒起伏，地形受流水切割強烈。本區(qū)自西向東由狐偃山—三縣嶺—廟前山—石千峰形成一個弧形分水嶺，其中狐偃山為區(qū)內最高峰，海拔2202.47m，三縣嶺1630.42m，廟前山1865.52m，石千峰1772.67m。區(qū)內水系呈樹枝狀，溝谷常為V型或U型谷。西山煤田地貌成因類型主要為構造剝蝕和流水堆積地貌。構造剝蝕地貌，是原始地貌被構造破壞，在流水作用的剝蝕下，表面風化、剝蝕和地下水活動的綜合作用，但保留了構造形態(tài)基本保留。弧形分水嶺東西兩側石炭—二疊泥砂巖及部分三疊系砂巖區(qū)均為剝蝕作用強烈的中低山區(qū)，大部分山體基巖裸露，溝谷強烈切割，梁頂及臺地殘留少量第四紀紅、黃土，古交丘陵區(qū)黃土殘留較厚，最厚處厚度達到150m,煤田東部為流水堆積地貌，有洪積扇、山間谷地等。3、構造特征太原西山為一軸部偏西的不對稱復式向斜，西翼陡峻，東翼平緩。軸部有獅子河向斜、馬蘭向斜，東社向斜等南北、北北西走向的向斜組成，呈“S”或“反S”形。軸部為三疊系下、中統(tǒng)的劉家溝組、和尚溝組和二馬營組及二疊系上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，兩翼有石炭系及二疊系的山西組和下石盒子組，及其奧陶系、寒武系地層。兩翼發(fā)育了次一級褶曲構造，如廟前山向斜、石千峰向斜、馬圪臺背斜、冀家溝背斜、獅子河向斜、屯蘭背斜等。受燕山運動影響，西山煤田中部堿性二長巖侵入，形成巖體、巖床，造成局部煤和巖石發(fā)生變質。（見圖2-2）圖2-2太原西山煤田地質構造略圖[11]圖2-2太原西山煤田地質構造略圖[11]太原西山煤田被一系列北東向斷裂與煤田東部邊界的邊山斷裂所切割。在西山煤田東部主要分布有五個壘狀斷裂帶，各條斷裂走向一致，為NE50°~70°，展布規(guī)律，分帶明顯，相互間平行分布，五條壘狀斷裂帶分布如下：（1）杜兒坪斷裂帶東部由杜兒坪斷層及其分支鴉崖底、小虎峪斷層分別組成地壘和地塹。主斷裂個分支斷裂均在100~150m以上。地壘延伸到太原盆地，成為南寒地壘；西部越過分水嶺，斷距逐漸減小，派生出密集的分支斷裂，距王封、隨老母斷裂9~13km，為相距最寬的斷裂帶[10]。（2）平地窯—碾底斷裂帶伸至煤田邊界與邊山斷裂斜交，向西延伸至申家山一帶為斷續(xù)出露，斷距減小，直至尖面。分布于煤田東南邊緣，由平地窯、瓦窯村、碾底、黃山底等斷層組成壘狀狀條帶，展布寬約1km，斷裂帶向東延斷層均為高角度正斷層，其中平地窯斷層走向NE65°，斷面傾向SE，傾角75°，落差大約120m，延伸13km，；碾底斷層走向NE60°，斷面傾向NW，傾角近80°，落差60m左右，延伸月18km。（3）王封—隨老母斷裂帶該斷裂位于煤田東北部，由王封隨老母斷層、賽莊斷層等組成，展布寬約500~1000m，斷裂帶向東延伸至煤田邊界與邊山斷裂相交，詳細延伸至煤田中部。王封斷層為一正斷層，走向NE67°，斷面傾向NW，傾角65°~80°,落差100至140m，沿走向延伸2km以上；賽莊斷層也是一高角度正斷層，斷層走向NE70°，斷面傾向SE，傾角65°~80°，落差45~65m。（4）古交斷裂帶該斷裂帶位于煤田中北部，由古交正斷層、南峁正斷層、土地溝正斷層等組成，斷裂帶展布寬300~1500m。古交斷層走向65°。斷層面傾向NW，傾角65°~75°。落差140~175m，延伸大約9km，南峁正斷層走向NE65°斷面傾向SE，傾角68m，落差140m，延伸約6km；土地溝正斷層走向NE60°，斷面傾向SE，傾角65°，落差50~120m。(5)安裝—九龍塔—紅巖村斷裂帶該斷裂帶位于太原西山煤田西北部，由安莊斷層、九龍塔正斷層、紅巖村正斷層等組成，控制面積大，影響到梭峪和西曲礦區(qū)西部，展布寬約3km。組成該斷裂的幾條主要斷層，走向近于一致，均為NE60°，其中安莊斷層面傾向SE，落差90m，延伸長9km；九龍塔斷層斷面傾向SE，落差180m，延伸8.5km；紅巖子斷層斷面傾向NW，落差120m，延伸長8km。（二）南峪區(qū)域地質概況1、研究區(qū)地層出露特征研究出露地層主要為二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組下段地層和第四紀風積黃土。為了解山西煤炭煤系地層特點，其同時可與整個華北石炭——二疊系地層進行對比，在臨近區(qū)實測了奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）——二疊系上石盒子組地層（P2s）。（見圖件Ⅰ）表2-1實測剖面坐標點統(tǒng)計實測剖面組名地點經(jīng)度緯度O2f~C2t下段風峪溝37°45'41.60"112°26'20.25"C2t上段開化溝37°44'28.17"112°25'32.35"P1s窯頭村37°43'04.11"112°22'54.70"P1x下石村37°42'23.65"112°24'1.12"P2s下石村37°42'23.65"112°24'1.12"奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）：主要灰?guī)r（豹皮灰?guī)r），青灰色，厚層狀，含腕足化石。厚度>20m。石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）：本組與奧陶系中統(tǒng)峰峰組呈平行不整合接觸。該組分為兩段：鐵鋁巖段和畔溝段。鐵鋁巖段：底部發(fā)育0.2m褐鐵礦層，上部為鋁土巖和鐵質泥巖互層，呈灰、褐黃色，為該組標志層。畔溝段：主要為泥巖、煤線、不穩(wěn)定灰?guī)r層組合，實測區(qū)未見灰?guī)r層。實測厚度17.73m。石炭系中統(tǒng)太原組（C2t）：為太原西山煤田海陸交互相含煤地層，海陸交互相。該組分為三段：晉祠段、毛兒溝段、東大窯段。都為灰?guī)r、泥巖、砂巖、煤組合，含4層灰?guī)r，自下而上為：廟溝灰?guī)r、毛兒溝灰?guī)r、斜道灰?guī)r、東大窯灰?guī)r，都是煤層直接頂板，層位穩(wěn)定，都為該組標志層，實測厚度62m。二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）：本組為太原西山主要陸相含煤地層，主要特點：整體為灰黑色，主要為泥巖、砂巖互層組合。泥巖主要為：深灰色、黑色頁巖、砂質泥巖、粉砂質泥巖；砂巖為：5—6層灰白色砂巖（灰色長石砂巖和長石石英砂巖）；夾煤2—4層。其中，山西組底部巨厚層中粗粒長石石英砂巖，厚達20m，層位穩(wěn)定，特征明顯，顧作為本組標志層，同時作為山西組底界。實測83.98m。主要分布于研究區(qū)東北部蠶石溝溝口附近。二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）：整體呈黃綠色、灰綠色，為厚層砂巖和泥巖的組合地層。砂巖主要為厚層灰綠色中細粒長石砂巖，層理發(fā)育。泥巖主要為灰綠色泥巖、粉砂質泥巖（含云母碎屑）。本部底部發(fā)育厚層黃綠色中細粒長石砂巖，砂巖顏色與山西組灰白色砂巖明顯不同，顧作為本組底部，同時作為本組標志層（駱駝脖子砂巖。研究區(qū)內本組上段夾薄層黑色泥巖、煤線，部分砂巖新鮮面為灰色。主要分布于溝底，本組實測61m，主要分布于山梁。二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）：本組主要顏色為杏黃色、紫紅色為特點，地貌常呈緩坡、陡坎。主要分為三段：下段為杏黃色泥巖、紫紅色泥巖夾薄層灰黃色砂巖，地貌常為緩坡，易于識別；中段為厚層中粗粒黃色砂巖，局部達到礫級，斜層理發(fā)育，抗風化能力強，地貌常呈陡坎；上段為暗紫紅、紫、雜色泥巖及黃綠色中粗里硬砂巖組合。本組在研究區(qū)出露下段和中段底部厚層砂巖，主要分布于山梁之上，厚度大于100m。上更新統(tǒng)馬蘭黃土（Q3）:淺黃色粉砂土，疏松，顆粒均勻，呈塊狀，半固結，大空隙，垂直節(jié)理發(fā)育。零星分布于山梁之上。全新世地層（Q4）：近代沖、洪物，顏色雜，分選差，含黃色礫石、沙土、泥質碎屑等，多分布于溝谷、溝口處。2、研究構造概況本文研究區(qū)位于太原西山煤田東南緣，以南峪礦區(qū)為中心，以北黃樓溝北梁脊線為界限，南以上固驛村西梁脊線為界限，東至西山邊緣，西至石窯村—杏坪一線，面積約30km2。自北向南主要包括蠶石溝、黃樓溝、南峪溝、洞兒溝、榆林溝、人山寺溝。研究區(qū)交通便利，出露良好，適合進行構造研究。另外，處于南峪礦的采區(qū)范圍，有較為豐富的井下資料。研究區(qū)包括碾底—平地窯斷裂帶之間以及以東延伸到邊山斷裂的區(qū)域，構造走向以北東向、北北東向為主。主要構造樣式以褶皺和斷裂為主，褶皺構造是區(qū)內的一級構造，前人資料中提及并研究較多的碾底—平地窯斷裂帶呈地壘式產(chǎn)出，是區(qū)內二級構造。對研究區(qū)構造野外露頭、整合分析，本文將在后面第三章進行詳細描述。

研究區(qū)地表構造形態(tài)學分析構造地質學是一門實踐性很強的學科。研究一個地區(qū)的地質構造，必須先從形態(tài)學入手，進而深一步研究其運動學、動力學。通過調研前人資料，總結分析，再加以大量的野外實地考察，在室內對采集數(shù)據(jù)分析，進而得出本文。本次研究通過大量的野外實地考察，對研究區(qū)內各種、各級構造地表形態(tài)、走向、產(chǎn)狀、分布范圍等進行實測、跟蹤，對野外采集數(shù)據(jù)分析研究，從而獲得研究區(qū)內構造空間形態(tài)、分布范圍、排列方式以及各個點位構造的發(fā)育狀況。在此基礎上建立區(qū)內構造三維構造形態(tài)，為運動學和動力學分析打下基礎。研究區(qū)內構造（褶皺、斷層）走向以北東、北北東向為主，其中發(fā)現(xiàn)正斷層6條，向斜（樞紐）5條，背斜（樞紐）4條，陷落柱19個。圖Ⅱ為作者對研究區(qū)內構造研究得出的地質圖。（一）野外構造露頭剖面分析本節(jié)將結合野外照片，運用實證的方法對觀測到的斷層、褶皺在不同地點的出露情況進行描述，從而更確切的闡明每條斷層、褶皺（樞紐）在不同地方的變化情況。1、斷層剖面露頭分析F1：位于研究區(qū)西北部，正斷層，走向50°~65°，傾角約為70°，斷距從區(qū)內東北向西南減小，斷層切割上石盒子組和下石盒子組地層，露頭出露明顯，地貌上易于識別，斷層兩端延伸出研究區(qū)之外。該斷層為區(qū)內最大斷層，被前人命名為碾底斷層。斷層橫切南峪溝、黃樓溝，在區(qū)內延伸約5.75km。（見圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4、）圖3-1F1斷層在黃樓溝東北梁露頭剖面圖3-2F1在南峪溝東北梁剖露頭剖面圖3-3F1在南峪溝底露頭剖面圖3-4F1在南峪溝西南梁剖面露頭F2：位于研究區(qū)西北部，正斷層，走向約50°~70°，傾角63°，斷距由東北向西南減小，走向與F1近于一致，兩斷層之間寬1km。與F1斷層傾向相反，可組成一地壘。斷層在切割下石盒子組地層，斷層露頭較少，多處被植被覆蓋，僅在山梁上出露，地貌特征明顯。斷層兩端延伸出研究區(qū)之外。圖3-5F2在黃樓溝東北梁剖面露頭圖3-6F2在黃樓溝西南梁剖面露頭F2出露不明顯，在黃樓溝南梁未找到清晰的露頭剖面，但是從地貌解析（地貌上受到強烈侵蝕形成小型溝谷地貌）和斷層斷面走向綜合判斷，斷層從此處經(jīng)過。圖3-7F2在南峪溝西南梁剖面露頭F3：位于研究區(qū)西北部，正斷層，在F1和F2之間，靠近于F1。斷層走向為35°，傾向125°，斷距約8m，長約1.25km，向東北延伸與F1相交，向西南延伸在黃樓溝西南梁溝內尖滅。圖3-8F3在黃樓溝西南梁剖面露頭F4位于研究區(qū)東南邊緣，正斷層，斷層走向40°~50°，傾向為ES，斷層長約6.75km，斷距西南向東北方向斷距減小，西南方向延伸與邊山斷裂相交，東北方向延伸在黃樓溝東北梁尖滅。圖3-9F4在榆林溝西南側剖面露頭圖3-10F4在榆林溝東北梁上剖面露F5：位于研究區(qū)東南邊緣，F(xiàn)4東南側。正斷層，斷層走向26°~45°，傾向西北約40°，斷層向東北延伸至研究區(qū)之外，區(qū)內斷層長度為3.5km，和F4組成一地塹，兩斷層寬度約150m。圖3-11F5在蠶石村西南側山梁露頭剖面圖3-12F5在南峪村北側山梁剖面露頭圖3-13F5在南峪村西南側梁上露頭剖面2、褶皺剖面露頭分析（1）向斜剖面露頭分析研究區(qū)內向斜構造樞紐相對背斜構造緊閉，野外露頭便于觀察，便于進行地質攝影。通過實證進行分析。S1：位于研究區(qū)東南邊緣，樞紐總體走向45°，向西南延伸出研究區(qū)之外，向東北延伸至F2處尖滅，樞紐長度約2.75km，呈“S”狀。東南翼傾角為15°，西北翼傾角為20°。圖3-14S1在上固驛村西側山梁露頭剖面圖3-15S1在人山寺溝西南梁露頭剖面圖3-16S1在人山寺溝東北梁剖面露頭圖3-17S1在洞兒溝西南梁剖面露頭S2：位于研究區(qū)東南部，A1西北側。樞紐走向近東西轉向北東向，樞紐長度1.31km，南側在人山寺溝西南梁尖滅，北側在洞兒溝西南梁處尖滅。北翼為10°，南翼為6°。圖3-18S2在榆林溝西南梁剖面露頭圖3-19S2在人山寺溝西南梁剖面露頭S3：位于研究區(qū)西南部,S2西北側。是區(qū)內展布第一大向斜構造。樞紐總體走向70°，向西南側延伸至人山寺溝西南梁處尖滅，向北東延伸出研究區(qū)之外，樞紐長度約4.75km,，呈“W”型，西南側向斜核部相對“緊閉”，東南側向斜核部相對寬緩。圖3-20S3在人山寺溝西南梁剖面露頭圖3-21S3在人山寺溝東北側小梁剖面露頭圖3-22S3在榆林溝東北梁剖面露頭圖3-23S3在洞兒溝東北梁西南梁剖面露頭圖3-24S3在南峪溝西南梁剖面露頭圖3-25S3在南峪溝東北梁剖面露頭圖3-26S3在黃樓溝東北梁剖面露頭S4位于研究區(qū)中部，A2西北側。向斜樞紐整體走向為55°，向西南延伸至南峪溝西南梁尖滅，向東北延伸出研究區(qū)之外，區(qū)內延伸長度4.35km。向斜樞紐寬緩，兩翼傾角在10~15°之間。圖3-27S4在南峪溝西南梁剖面露頭圖3-28S4在黃樓溝東北梁剖面露頭圖3-29S4在蠶石溝東北梁剖面露頭S5：位于研究區(qū)西北部，碾底（F1）—平地窯（F2）壘狀斷裂帶之間，樞紐走向約30°，并向西南傾斜，整條樞紐在研究區(qū)之內，向西南延伸至F2被截斷，向東北延伸至F1被截斷，區(qū)內延伸長度約2.25km，西北翼產(chǎn)狀150°∠20°，東南翼產(chǎn)狀為240°∠9°，為一不對稱向斜。（2）背斜剖面露頭分析研究區(qū)內背斜構造比向斜構造寬緩，在相機廣角范圍內不利于攝影，通過零星的露頭和產(chǎn)狀測量進行分析。A1：位于研究區(qū)東南邊緣，S1西北側。樞紐總體走向為60°，向西南延伸至人山寺溝西南梁尖滅，向東北延伸至洞兒溝西南梁尖滅，區(qū)內延伸長度1.75km，東南翼傾角為20°，西北翼傾角在6°~16°之間。圖3-30A1在榆林溝西南梁剖面露頭圖3-31A1在榆林溝東北梁剖面露頭A2：為與研究區(qū)中部，S3和S4之間。樞紐總體走向約57°，向西南延伸至南峪溝西南梁尖滅，向北東延伸出研究區(qū)之外，區(qū)內延伸長度3.75km，總體呈反“S”型。西北翼傾角在10°~17°之間，東南翼傾角在10°~21°之間。圖3-32A2在蠶石溝西南梁剖面露頭圖3-33A2在蠶石溝東南梁剖面露頭A3：位于研究區(qū)中部，F(xiàn)2東南側。樞紐總體走向為55°，是區(qū)內延伸最長的一條向斜構造，向西南、東北分別延伸出研究區(qū)之外，延伸長度約5.75km，西北翼傾角在10°~15°之間，東南翼傾角在10°~25°之間。A4：位于研究區(qū)西北部，碾底（F1）—平地窯（F2）壘狀斷裂之間，樞紐走向約45°，向西南延伸被被F2所截，向東北延伸被F1所截，區(qū)內延伸2.75km。西北翼傾角在20°~30°之間，東南翼在10°~20°之間。3.2研究區(qū)構造剖面為了能更好的表達區(qū)域內三維地質塊體的幾何形態(tài)和運動特征，同時也能更直觀的描述研究區(qū)內斷層與褶皺的關系，對研究區(qū)拉了2（A-A’，B-B’）條圖切剖面（見圖件Ⅲ）。研究區(qū)內構造痕跡走向基本為北東、北北東向，固選取兩條垂直于構造走向線方向剖面線即可說明研究區(qū)內斷層與褶皺關系。A-A’位于研究區(qū)東北部，起始點位于杏坪村，終點位于南峪溝溝口，切過F1、F3、F2、A3、S4、A2、S3、F4、F5及邊山斷裂。B-B’位于研究區(qū)西南部，起始點于研究區(qū)西北南峪溝小山梁，終點位于上固驛，切過F1、A4、S5、F2、A3、S4、S3、S2、A1、S1、F4及邊山斷裂。（二）陷落柱煤系陷落柱是煤系地層下伏灰?guī)r中大跨度溶洞發(fā)生持續(xù)向上的塌陷所產(chǎn)生的、三維形態(tài)呈柱狀的塌落巖塊堆積體[5]，通常隱伏在華北頑固聲帶煤系地層中。陷落柱發(fā)育的基本條件之一就是需要足夠的塌落空間，其上覆巖層在重力作用下，由于地震等因素的影響失穩(wěn)而塌落。太原西山煤田下伏巨厚奧陶系灰?guī)r，在地下水機械磨蝕和化學溶蝕下，形成大小不一的溶洞，隨著時間推移，溶洞相互連通形成組層巨大的溶洞群，為陷落柱形成提供了必要條件[5]。1、野外揭露陷落柱本次野外考察中，發(fā)現(xiàn)19個地表揭露的陷落柱柱體，分述如下：1號陷落柱，圍巖下石盒子組，柱體內見上是盒子組紫紅色泥巖，柱頂被坡積物覆蓋。圖3-341號陷落柱露頭剖面2號陷落柱，柱體寬10m，圍巖為下石盒子灰色泥巖，柱體內見上是盒子紫紅色泥巖，砂巖，黃綠色砂巖，礫60%泥40%。圖3-352號陷落柱露頭剖面3號陷落柱，圍巖為下石盒子地層，溝為陷落柱柱體，柱體圍巖都向柱中心傾斜。圖3-363號陷落柱露頭剖面4號陷落柱，圍巖下石盒子地層，柱體內含有上石盒子泥巖和灰色砂巖塊。圖3-374號陷落柱露頭剖面5號陷落柱，圍巖下石頭盒子，柱體內見紫紅色泥巖，溝對面也發(fā)現(xiàn)露頭。圖3-385號陷落柱露頭剖面6號陷落柱，圍巖上石頭盒子，柱內見紫紅色泥巖碎塊，柱壁明顯。圖3-396號陷落柱露頭剖面7號陷落柱，圍巖下石盒子灰綠色粉砂巖、泥巖。寬5米，見杏黃色泥巖，綠色砂巖，見頂，圍巖牽引現(xiàn)象明顯。圖3-407號陷落柱露頭剖面8號，寬2.5米，見看綠色長石砂巖，杏黃色泥巖，綠色泥巖，圍巖為下石盒子黃綠色泥巖。圖3-418號陷落柱剖面露頭9號陷落柱，柱寬7米，見紫紅色泥巖，綠色塊狀砂巖，圍巖上石盒子組。圖3-429號陷落柱露頭剖面10號陷落柱，圍巖為上是盒子，柱體內有超大塊狀杏黃色加紫紅色泥巖，砂巖。清晰可見上是盒子圍巖，見頂，地貌上呈現(xiàn)漏斗狀凹陷。圖3-4310號陷落柱露頭剖面11陷落柱，號圍巖下石盒子地層，柱體內見紫紅色泥巖塊。圖3-4411號陷落柱露頭剖面12號陷落柱，圍巖下石盒子組，柱體內見紫紅色巖塊。圖3-4512號陷落柱露頭剖面13號陷落柱，圍巖是下石盒子地層，柱壁近于直立，南側柱壁形態(tài)界限明顯，并且可見明顯的向下的牽引現(xiàn)象，北側沒有明顯的界面。柱體內部巖塊雜亂無章，可見上石盒子組暗紫紅色泥巖石盒子組的砂巖。圖3-4613號陷落柱露頭剖面14號陷落柱，陷落柱圍巖是下石盒子，柱體內為上石盒子內巖塊，含紫紅色泥巖，同樣是南側柱壁界限明顯，而北壁界限不明，被沖積物所覆蓋。圖3-4714號陷落柱露頭剖面15號陷落柱，圍巖為上石盒子地層，主內為上石盒子的巖石碎塊，已固結。圖3-4815號陷落柱露頭剖面16號陷落柱，圍巖為上石河子地層，柱體內為其巖石碎塊，已經(jīng)固結。圖3-4916號陷落柱露頭剖面17號陷落柱，圍巖為可能為山西組，灰白色砂巖，這里有斷層經(jīng)過，柱體內見上石盒子紫紅色巖塊。圖3-5017號陷落柱露頭剖面18號陷落柱，圍巖下石盒子組地層，柱體內可見上石盒子紫紅色泥巖。圖3-5118號陷落柱露頭剖面19號陷落柱，