煤矿地质学4D-断裂构造

第三节断裂构造,地壳中的岩石在地应力作用下，失去其连续性和完整性，这种构造称为断裂构造。节理：断裂面两侧岩块没有明显的位移。断层：断裂面两侧岩块有明显的位移。一、节理（一）节理特点：1、属于小型构造；2、与褶曲断层有密切联系。（二）节理成因分类1、构造节理：2、非构造节理：,（三）节理的几何分类1、按力学性质分类：1）张节理：张应力作用的产物，垂直于张力方向裂开。2）剪节理：力偶作用的产物。2、按节理面走向与岩层产状的关系分类：1）走向节理：节理面的走向与岩层的走向一致。2）倾向节理：节理面的走向与岩层的倾向一致。3）斜交节理：节理面的走向与岩层的走向斜交。3、按节理面走向与褶曲枢纽的关系分类：1）纵节理：节理走向平行于褶曲枢纽方向。2）横节理：节理走向垂直于褶曲枢纽方向。3）斜节理：节理走向斜交于褶曲枢纽方向。,4、节理的组合方式：1）平行节理：各条节理的走向平行、倾向一致。2）X节理：两组节理直交或斜交成X形排列。3）放射状节理：节理成放射状排列。此节理常发育于因岩浆上拱而形成的穹隆地区。4）环状节理：节理面为弧形面，并呈同心圆状排列，多发育于局部下陷的构造盆地周围。（四）节理的观测研究1、节理的野外观测：1）观测点的选定：根据所要解决的问题进行选定。,2）观测内容：（1）了解观测点的地质背景。（2）区分构造节理和非构造节理。（3）分析节理发育程度与岩层的岩性、厚度、构造应力的关系。（4）区分节理期、节理组和节理系：（5）描述节理的特征：3）节理的测量记录：2、节理资料的整理：对野外观测获得的节理原始资料，应及时在室内加以整理，进行统计，编制成有关图件，以供分析节理发育的特点、规律以及与有关构造的关系。整理和统计节理的方法一般是按观测点分别编制节理玫瑰花图、节理极点图、节理等密度图。,在这里仅介绍节理玫瑰花图的编制方法：1）将节理走向方位角的大小依次排列,按每10为间隔，进行分组。2）统计每组节理数和该组平均走向。3）按选定比例作一半圆，一般为270-90，上方为北。4）以每组平均走向为方位，以节理数为长度，从圆心一端点连线，然后把各点端点连接，若端点不连续，则折线联回原点，既得该图。,二、断层（一）断层要素：为了描述、研究断层，把断层的形态组成部分分别给以命名，统称为断层要素。1、断层面：矿区常见的断层面：1)规整的断层面；2)破碎的断层带；3)密集的小错动。断层面的产状用走向、倾向及倾角表示。2、断层线：既断层面与地面的交线。地形平坦时，断层线接近断层的走向线，断层线的变化规律与地层界线一样，遵循“V”字形法则。,3、断盘：被断层面所分割的由岩体或岩层所组成的地块。1）上盘：断层面倾斜时，位于断层面以上的地块。2）下盘：断层面倾斜时，位于断层面以下的地块。4、交面线：岩层层面与断层面的交线。1）上盘交面线：上盘岩层层面与断层面的交线。2）下盘交面线：下盘岩层层面与断层面的交线。（二）、断距断层两盘相对错开的距离断距。断距与断层的延伸长度、切割深度共同表示断层规模的大小。在煤矿生产中断距表明了煤层被错开后相隔的距离，因此，断距是开采矿产不可缺少的资料。,1、真断距断层面上的某个点，随上、下盘相对位移的距离。真断距代表了断层两盘相对位移的总距离，故又称总断距。真断距ab：是一个向量，可沿不同方向分解成各个分量：ab的铅垂分量ad铅垂断距；水平分量bd水平断距。以上两个分量位于包含ab线的铅垂面内。在断层面上：ab沿断层走向线的分量ac走向断距；ab沿断层倾向线的分量ac倾向断距。平移断距：总断距=走向断距；铅垂断距=倾向断距=0。正、逆断层：总断距=倾向断距；走向断距=0；铅垂断距=总断距sin水平断距=总断距cos（断层面倾角）,2、地层断距上、下盘中同一地层面的距离地层断距。若沿地层倾向切制剖面，在该剖面内，上、下盘同一岩层面的垂直距离地层断距；其它剖面内得到的为视地层断距。,与地层断距相关联的有：铅垂地层断距hg和水平地层断距hf，三者之间的几何关系：h0=hfcos；h0=hgsin在煤矿生产过程中的应用：地层断距与真断距是两个不同的概念。两点之间的距离必须在两点的连线（即相对位移方向）上量取，而两个面的距离与两个面相对错移时的方向无关。因此，地层断距相同的断层，真断距未必相等；真断距相等的断层，地层断距未必相等。地层断距不同于真断距，它们的各个分量也不存在对应关系。只有在某些特定条件下，二者的某些分量才相等。如地层水平时，地层断距=铅垂断距=铅垂地层断距。,3、落差：横切或斜切断层的剖面内，上、下盘同一岩层界线与断层各有一个交点，两个交点的高程差，叫落差（H），两个交点的水平距离平错（L），两点沿断层面的距离倾斜间隔。一般把断层倾向剖面内的落差值叫落差，其它剖面内的落差值叫视落差。（三）断层的分类1、以两盘相对位移方向为基础的分类：该分类方案首先将断层分成三大类：,1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。2）逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。3）平移断层：两盘沿断层面走向相对水平位移。若上盘相对逆倾向斜冲逆平移断层。若上盘相对顺倾向斜滑正平移断层。,2、根据断层走向与两盘岩层走向的关系分类：1）走向断层：断层走向与岩层走向基本一致。2）倾向断层：断层走向与岩层走向近于直交,与倾向平行。3）斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。3、根据断层走向与褶曲轴向的关系分类：1）纵断层：断层走向与褶曲轴向近于平行。2）横断层：断层走向与褶曲轴向近于直交。3）斜断层：断层走向与褶曲轴向斜交。,4、根据断层的组合形式分类：1）地堑和地垒（堑垒构造）：2）迭瓦状构造：3）阶梯状构造：阶梯状断层地堑和地垒,（四）识别断层的标志1、岩层的不连续1）平面上表现为错开，剖面上表现为升降。证明有断层的存在，断层存在于平面上煤（岩）层错开的部位。2）岩层走向发生急剧变化：由于两盘岩层在相对错动时，产状发生变化而形成，是指一些大、中型断层而言。2、煤（岩）层的重复与缺失1）走向断层与岩层倾向相反时，正断层造成重复，逆断层造成缺失。2）倾向相同，且断层面倾角岩层倾角，正断层造成缺失，逆断层造成重复。3）倾向相同，且断层面倾角岩层倾角,正断层造成重复，逆断层造成缺失。,走向断层造成岩层重复与缺失a.c.e-走向断层造成岩层重复；b.d.f-走向断层造成岩层缺失,3、褶曲的突然变宽变窄褶曲被横向或斜向断层切割时，不仅表现为岩层分布不连续及轴线不连续，还表现为褶曲核部宽度在断层两盘突然变化：PPCCCC背斜PP向斜PPCC下降上升上升下降切割背斜时，上升盘变宽，下降盘变窄；切割向斜时，上升盘变窄，下降盘变宽。平移断层切割褶曲，两盘宽度不变，但各地层界线平行错开。斜移断层，既有平面错开，也有宽度变化。4、牵引褶曲断层两盘沿断层面相对错移时产生的摩擦力，拖动断层附近的岩层，使之弯曲而形成的褶曲。岩层因牵引而变薄的尖端指示了对盘运动方向。,5、断层角砾岩6、地形上的陡壁、悬崖7、水文特征有些断层导水性较强，往往成为地下水的出露地表通道，有些断层切割含水层，形成泉水。沼泽、湖泊成排成带分布时，沿线可能是一条或平行排列的数条断层。（五）断层类型的确定主要指正断层、逆断层和平移断层的确定，常用的方法有：1、经验类推法：根据以往研究成果，若某矿以正断层为主，那么所遇新断层，就可以根据这种规律判断其类型为正断层。2、小断层类比法：大断层附近常伴生一系列小断层。在巷道掘进中若遇到一系列小断层，可判断前方有大地层存在，且性质与小断层相同。小断层类比,3、岩层层位对比法采用本方法时，必须掌握下列地质情况：1）煤层顶、底板的岩性特征，植物化石分带。.1502）煤层厚度及层间距。3）煤层结构、夹矸厚度、岩性。100.AB1#1#2#2#.4、对比分析法1）利用相邻井巷查明的1#1#断层的性质，判断新巷2#道所遇断层性质。利用相邻煤层判断利用相邻井巷判断2）利用相邻煤层资料判断,5、断层标志法1）煤线方向指示另一盘错动方向2）断层角砾岩：看角砾岩岩性，若全是顶板岩石，对盘下降。若有底板岩石存在，对盘上升，此法只起辅助作用。3）擦痕：用手顺擦痕方向摸，光滑方向既手代表盘运动方向。