地质构造教案.doc

地质构造 岩石变形的产物称为地质构造。最常见的地质构造为褶皱和断裂。由于地壳运动是引起地质构造的基本的也是最重要的动力，所以地壳运动又称为构造运动。一、岩层的产状岩层走向是表示岩层在空间的水平延展方向。岩层倾向是表示岩层向地下倾斜延伸的方向。岩层的倾角表示岩层的倾斜程度。它是指岩层层面与假想水平面的锐夹角，亦即倾斜线与其相应的倾向线的锐夹角。二、 褶皱构造由于地壳运动等地质作用的影响，使岩层发生塑性变形而形成一系列波状弯曲，但仍保持着岩层的连续完整性的构造形态，称为褶皱构造，简称为褶皱。在判别是否有褶皱存在时，应首先根据古生物化石、岩性、岩石的原生构造及次生小构造（如层间小褶皱等）确定地层层序，然后可横穿地层走向进行观察。若发现地层有对称重复现象，则可初步判定有褶皱构造存在，但尚不能做出最后结论。这是因为，在水平岩层和倾斜岩层地区，由于地形切割也会在地表上形成新老岩层依次对称重复出露现象，故必须结合岩层产状及地形起伏状况加以综合分析判断。对于褶曲来讲，新老岩层露头呈带状对称重复展布，这与地形起伏无关，其延展方向总体与岩层走向一致。判断褶曲轴的方法有两点：（1） 根据上部资料推断。可利用上部己查明的资料下延推断褶曲轴的位置和方向。（2） 根据区域构造线方向推测。查明褶曲的探测手段。三、 断裂构造组成地壳的岩层或岩体受力后不仅会发生塑性形变形成褶皱构造，而且也可以所受应力达到或超过岩石的强度极限时发生脆性形变，形成大小不一的破裂和错动，使岩石的连续完整性遭到破坏，这种岩石脆性形变的产物总称为断裂构造。断裂构造可分为节理和断层两类。（一）根据节理的成因不同，可将节理分为原生节理和次生节理。根据节理产状与岩层产状的关系，可将节理分为以下四种：（1） 走向节理（2） 倾向节理（3） 斜向节理（4） 顺层节理根据节理的力学成因，可把节理分为张节理和剪节理两种。应根据研究节理的目的和任务，选择适当的构造部位，建立观测点。如研究节理与褶皱的关系，就应当在各褶曲的核部、翼部、倾伏端等部位布点；研究断层发育特点，可沿断层及其两侧布点；了解水文地质特征，可在含水层及其顶底板岩层中布点。节理观测重点是对节理发育特征及其特征参数的观测与统计。应详细观测节理面的光滑平整程度、擦痕发育情况、节理的张开与闭合程度、充填特征、节理长度等，确定节理的力学性质；按节理的力学性质及产状，分组测量或对所有节理逐一测量其产状；分组统计节理发育的密集程度，常用的统计指标有：（1） 节理密度（2） 节理缝隙度（3） 裂隙率（二）断层是破裂面两侧的岩石有明显相对位移的一组断裂构造，也是最重要的地质构造。断层要素是断层基本组成部分的总称，是用以描述断层空间形态的几何要素，主要包括断层面、断层线、交面线、断盘、断距等。岩层断裂发生相对位移总是沿着一定的破裂面进行的，此破裂面即称为断层面。断层面的空间位置，由其走向、倾向和倾角确定。断层线是指断层面与地面的交线。（三）根据断层两盘相对位移的方向分类（1） 正断层：指上盘相对下降、下盘相对上升的断层。（2） 逆断层：上盘相对上升、下盘相对下降的断层（3） 平移断层：亦称平推断层，指断层两盘沿断层面作水平方向相对移动的断层。（四）某一地段存在断层，总会在相关的岩（煤）层、构造、水文、地貌等方面有所表现，这些表现即成为判别断层存在的主要标志。（1） 岩（煤）层或地层的缺失与重复垂直于岩层走向的方向若发现岩层或地层有不对称（单）重复（注意与褶皱造成的对称重复区别）或缺失现象，则说明有走向断层存在。（2） 地质体或地质界线不连续如在煤巷掘进过程中，迎头突然出现半煤岩或岩层，即可判断有断层存在。（3） 构造标志（4） 地貌标志（5） 水文标志断失煤层的寻找（1） 层位对比法（2） 伴生、派生构造判断法（3） 规律类推法（4） 作图分析法（5） 生产勘探法（五）开拓设计阶段对断层的处理运输大巷的布置。运输大巷是长期使用的主要巷道，须布置在较坚硬的岩层中，且尽量少改变方向。但在断层错动处，断层上、下盘的煤岩层位移较大。大断层影响采区内块段划分、井田开拓方式的确定，预测方法主要根据在煤层底板等高线图上作断煤交线的办法解决。四、岩浆侵入体岩浆侵入煤层，破坏煤层的连续性，减少煤炭储量；可使煤质变差，降低煤的工业价值；同时，侵入岩体硬度大，妨碍采掘工程顺利进行。岩浆侵入对煤矿生产的影响主要表现在以下三个方面：（1） 减少煤炭储量，缩短矿井服务年限。（2） 使煤质变差，灰分增高，挥发分显著降低，黏结性遭到破坏，使原来的优质工业用煤降为一般的民用煤或天然焦。（3） 破坏煤层的连续性。观测的内容有以下四个方面：（1） 岩浆侵入体的颜色、矿物成分、结构与构造特征及岩石类型。（2） 岩浆侵入体的产状。（3） 岩浆侵入体与断裂的关系。（4） 煤层受影响的情况，包括侵入体与煤层的接触关系，天然焦的宽度，煤层的变质程度等。五、 岩溶陷落柱岩溶陷落柱也称为喀斯特，是岩溶塌陷的一种类型。它是由于煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩层，经地下水强烈溶蚀形成空洞，从而引起上覆岩层失稳、向溶蚀空间冒落、塌陷，形成筒状或似锥状柱体，故以它的成因和形状取名为岩溶陷落柱，简称陷落柱，俗称“无炭柱”或“矸子窝”。溶洞的发育和溶洞塌陷是形成陷落柱的根本原因（一）陷落柱的基本形态（1） 陷落柱的平面形状（2） 陷落柱的剖面形状（3） 陷落柱的高度（4） 陷落柱中心轴（二）陷落柱出现前的预兆（1） 产状变化（2） 裂隙增多（3） 小断层增多（4） 煤质氧化（5） 涌水量增大（三）井下遇陷落柱的观测（1） 柱体前的煤岩层特征（2） 柱面特征（3） 柱体内特征六、井下地质构造的常见形态及观测方法 （一） 观测描述断层，应围绕确定其性质、断距和断裂结构面的力学属性来进行。其观测描述的基本捏容如下：（1） 断层面的形态、擦痕和阶步特征；断层面的产状要素和擦痕的侧伏角。（2） 断层带中断裂构造岩的成分和分布特征，断层带的宽度和充填、胶结情况。必要时，可采取定向标本，对断裂构造岩进行岩组分析。（3） 断层两翼煤、岩层的产状要素，煤、岩层的层位和岩性特征、断层旁侧的伴生和派生小构造。（4） 断层间的相互切割关系，断层、褶皱的组合特征。（5） 断层与煤厚变化等的关系。（二）观测和描述褶皱的基本内容如下：（1） 褶皱枢纽的位置、倾伏方向和倾伏角。（2） 褶皱两翼煤、岩层和褶皱轴面的产状要素。（3） 褶皱与煤厚变化、顶板破碎等的关系。（三）对构造裂隙，应观测描述主要裂隙组的发育方向、发育程度，并选择有代表性的地段，进行裂隙率的测定和统计；观测裂隙面的形态、宽度、充填成分和充填程度，为确定裂隙的力学性质，裂隙与断层、褶皱的关系累积资料。四、对陷落柱应观测描述其形状、大小和陷落角，充填物的岩性、层位、密实程度和含水性以及陷落柱附近煤、岩层的产状要素等。七、原始记录本中对于构造收集的描述要点断层观测点的描述内容：（1） 断层位置（2） 断层面的形态特征，断层面上擦痕及滑动方向（3） 断层带的宽度，断层带中充填物的成分、大小、分布和胶结情况，有无岩脉充填断层两盘岩层的层位及产状（4） 断层两盘伴生与派生地质现象，如牵引褶曲、羽状节理、人字型分支构造、带状构造等（5） 断层带含水、含瓦斯情况（6） 断层性质及其力学性质的鉴定（7） 断层产状要素及断煤交线的测量（8） 断距的测量（9） 煤层受断层的影响情况（10） 采集断层两盘煤岩层标本和反映其构造特征的定向标本褶曲观测点的描述内容：（1） 褶曲枢纽的位置、方向及倾伏情况（2） 褶曲两翼煤、岩层的层位和产状（3） 褶曲的宽度和幅度（4） 褶曲附近伴生的小构造特点，褶曲与断层、节理的关系、煤层受褶曲影响的情况（5） 煤层受褶曲影响的情况岩溶陷落柱的观测点的描述内容：（1） 陷落柱与围岩接触面的形态特征