煤礦地質(zhì)構(gòu)造

煤礦地質(zhì)構(gòu)造,培訓(xùn)課件,地質(zhì)構(gòu)造第一節(jié)巖層產(chǎn)狀第二節(jié)褶皺構(gòu)造第三節(jié)斷裂構(gòu)造,第四章地質(zhì)構(gòu)造,地質(zhì)構(gòu)造：指構(gòu)成地殼的巖層或巖體在外力作用下所發(fā)生的變形與變位。1、構(gòu)造變動(dòng)：由地殼運(yùn)動(dòng)引起的巖層的變形與變位。地殼中的地質(zhì)構(gòu)造絕大多數(shù)屬于構(gòu)造成因。構(gòu)造變動(dòng)是地質(zhì)學(xué)尤其是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對(duì)象。2、非構(gòu)造變動(dòng)：由于重力作用、地下水、風(fēng)化、冰川等作用，使巖層或巖體發(fā)生局部變形。這種作用不是地殼運(yùn)動(dòng)的直接表現(xiàn)。非構(gòu)造變動(dòng)規(guī)模不大，分布局限，不是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對(duì)象，但它的存在影響了對(duì)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的全面認(rèn)識(shí)，所以有關(guān)章節(jié)中適當(dāng)介紹。,第一節(jié)巖層產(chǎn)狀,一、巖層產(chǎn)狀的概念1、巖層：兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的層狀巖石。某一地質(zhì)歷史時(shí)期形成的巖層地層。巖層頂、底界面之間的距離巖層的厚度。1.夾層2.變薄3.尖滅4.透鏡體巖層厚度的變化,2、巖層的產(chǎn)狀及測(cè)定方法巖層產(chǎn)狀巖層在地殼中的產(chǎn)出狀態(tài)。1）產(chǎn)狀的三要素（1）走向：（2）傾向：（3）傾角：巖層產(chǎn)狀三要素,第二節(jié)褶皺構(gòu)造,一、概念：巖層在外力作用下發(fā)生各種各樣的變形，但仍保持巖層的連續(xù)性和完整性。這種構(gòu)造形態(tài)叫褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造中的一個(gè)彎曲褶曲。向上彎曲背斜，向下彎曲向斜。背斜核心的巖層較老，外圍的巖層較新。向斜核心的巖層較新，外圍的巖層較老。二、褶曲要素褶曲的形態(tài)是千變?nèi)f化的，為了研究它的空間形態(tài)，通常把它的各個(gè)組成部分及決定其形態(tài)特征的幾何要素分別給予命名，并統(tǒng)稱為褶曲要素。常用的褶曲要素有：,1、核：褶曲最中心部分的巖層。2、翼部：褶曲核部?jī)蓚?cè)出露的巖層。3、軸面：是一個(gè)平分褶曲兩翼的假想面。軸面可以直立、傾斜或水平，可以是平面或曲面。4、軸及軸跡：軸面與水平面的交線褶曲軸。軸面與地表面的交線軸跡。地形起伏不大時(shí)，軸與軸跡近于重合。5、樞紐：褶曲巖層在橫剖面內(nèi)的最大彎曲點(diǎn)樞紐點(diǎn)。同一巖層面上樞紐點(diǎn)的連線樞紐。6、轉(zhuǎn)折端：褶曲一翼轉(zhuǎn)到另一翼的過(guò)渡部分，既兩翼巖層的匯合部分。常用的轉(zhuǎn)折端有圓滑狀、尖棱狀及平緩狀三種。,三、褶曲的形態(tài)分類1、橫剖面形態(tài)分類1）根據(jù)軸面產(chǎn)狀分類（1）直立褶曲：又叫對(duì)稱褶曲，軸面直立，兩翼巖層傾向相反，傾角近于相等。（2）傾斜褶曲：又叫斜歪褶曲、不對(duì)稱褶曲。（3）倒轉(zhuǎn)褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向一致，傾角不等，一翼地層順序正常，另一翼地層順序倒轉(zhuǎn)。a直立褶曲；b傾斜褶曲；c倒轉(zhuǎn)褶曲d平臥褶曲；e翻卷褶曲,2、根據(jù)樞紐在縱向上的起伏分類：（1）水平褶曲：樞紐是水平的，褶曲在水平面上長(zhǎng)距離延伸。（2）傾伏褶曲：樞紐是傾伏的，褶曲向一個(gè)方向傾伏，以至消失。,第三節(jié)斷裂構(gòu)造,地殼中的巖石在地應(yīng)力作用下，失去其連續(xù)性和完整性，這種構(gòu)造稱為斷裂構(gòu)造。節(jié)理：斷裂面兩側(cè)巖塊沒(méi)有明顯的位移。斷層：斷裂面兩側(cè)巖塊有明顯的位移。一、節(jié)理（一）節(jié)理特點(diǎn)：1、屬于小型構(gòu)造；2、與褶曲斷層有密切聯(lián)系。（二）節(jié)理成因分類1、構(gòu)造節(jié)理：2、非構(gòu)造節(jié)理：,（三）節(jié)理的幾何分類1、按力學(xué)性質(zhì)分類：1）張節(jié)理：張應(yīng)力作用的產(chǎn)物，垂直于張力方向裂開(kāi)。2）剪節(jié)理：力偶作用的產(chǎn)物。2、按節(jié)理面走向與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類：1）走向節(jié)理：節(jié)理面的走向與巖層的走向一致。2）傾向節(jié)理：節(jié)理面的走向與巖層的傾向一致。3）斜交節(jié)理：節(jié)理面的走向與巖層的走向斜交。3、按節(jié)理面走向與褶曲樞紐的關(guān)系分類：1）縱節(jié)理：節(jié)理走向平行于褶曲樞紐方向。2）橫節(jié)理：節(jié)理走向垂直于褶曲樞紐方向。3）斜節(jié)理：節(jié)理走向斜交于褶曲樞紐方向。,二、斷層（一）斷層要素：為了描述、研究斷層，把斷層的形態(tài)組成部分分別給以命名，統(tǒng)稱為斷層要素。1、斷層面：礦區(qū)常見(jiàn)的斷層面：1)規(guī)整的斷層面；2)破碎的斷層帶；3)密集的小錯(cuò)動(dòng)。斷層面的產(chǎn)狀用走向、傾向及傾角表示。2、斷層線：既斷層面與地面的交線。地形平坦時(shí)，斷層線接近斷層的走向線，斷層線的變化規(guī)律與地層界線一樣，遵循“V”字形法則。,3、斷盤(pán)：被斷層面所分割的由巖體或巖層所組成的地塊。1）上盤(pán)：斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面以上的地塊。2）下盤(pán)：斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面以下的地塊。4、交面線：巖層層面與斷層面的交線。1）上盤(pán)交面線：上盤(pán)巖層層面與斷層面的交線。2）下盤(pán)交面線：下盤(pán)巖層層面與斷層面的交線。（二）、斷距斷層兩盤(pán)相對(duì)錯(cuò)開(kāi)的距離斷距。斷距與斷層的延伸長(zhǎng)度、切割深度共同表示斷層規(guī)模的大小。在煤礦生產(chǎn)中斷距表明了煤層被錯(cuò)開(kāi)后相隔的距離，因此，斷距是開(kāi)采礦產(chǎn)不可缺少的資料。,1、真斷距斷層面上的某個(gè)點(diǎn)，隨上、下盤(pán)相對(duì)位移的距離。真斷距代表了斷層兩盤(pán)相對(duì)位移的總距離，故又稱總斷距。真斷距ab：是一個(gè)向量，可沿不同方向分解成各個(gè)分量：ab的鉛垂分量ad鉛垂斷距；水平分量bd水平斷距。以上兩個(gè)分量位于包含ab線的鉛垂面內(nèi)。在斷層面上：ab沿?cái)鄬幼呦蚓€的分量ac走向斷距；ab沿?cái)鄬觾A向線的分量ac傾向斷距。平移斷距：總斷距=走向斷距；鉛垂斷距=傾向斷距=0。正、逆斷層：總斷距=傾向斷距；走向斷距=0；鉛垂斷距=總斷距sin水平斷距=總斷距cos（斷層面傾角）,2、地層斷距上、下盤(pán)中同一地層面的距離地層斷距。若沿地層傾向切制剖面，在該剖面內(nèi)，上、下盤(pán)同一巖層面的垂直距離地層斷距；其它剖面內(nèi)得到的為視地層斷距。,與地層斷距相關(guān)聯(lián)的有：鉛垂地層斷距hg和水平地層斷距hf，三者之間的幾何關(guān)系：h0=hfcos；h0=hgsin在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用：地層斷距與真斷距是兩個(gè)不同的概念。兩點(diǎn)之間的距離必須在兩點(diǎn)的連線（即相對(duì)位移方向）上量取，而兩個(gè)面的距離與兩個(gè)面相對(duì)錯(cuò)移時(shí)的方向無(wú)關(guān)。因此，地層斷距相同的斷層，真斷距未必相等；真斷距相等的斷層，地層斷距未必相等。地層斷距不同于真斷距，它們的各個(gè)分量也不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。只有在某些特定條件下，二者的某些分量才相等。如地層水平時(shí)，地層斷距=鉛垂斷距=鉛垂地層斷距。,3、落差：橫切或斜切斷層的剖面內(nèi)，上、下盤(pán)同一巖層界線與斷層各有一個(gè)交點(diǎn)，兩個(gè)交點(diǎn)的高程差，叫落差（H），兩個(gè)交點(diǎn)的水平距離平錯(cuò)（L），兩點(diǎn)沿?cái)鄬用娴木嚯x傾斜間隔。一般把斷層傾向剖面內(nèi)的落差值叫落差，其它剖面內(nèi)的落差值叫視落差。（三）斷層的分類1、以兩盤(pán)相對(duì)位移方向?yàn)榛A(chǔ)的分類：該分類方案首先將斷層分成三大類：,1）正斷層：上盤(pán)相對(duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升。2）逆斷層：上盤(pán)相對(duì)上升，下盤(pán)相對(duì)下降。3）平移斷層：兩盤(pán)沿?cái)鄬用孀呦蛳鄬?duì)水平位移。若上盤(pán)相對(duì)逆傾向斜沖逆平移斷層。若上盤(pán)相對(duì)順傾向斜滑正平移斷層。,2、根據(jù)斷層走向與兩盤(pán)巖層走向的關(guān)系分類：1）走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致。2）傾向斷層：斷層走向與巖層走向近于直交,與傾向平行。3）斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交。3、根據(jù)斷層走向與褶曲軸向的關(guān)系分類：1）縱斷層：斷層走向與褶曲軸向近于平行。2）橫斷層：斷層走向與褶曲軸向近于直交。3）斜斷層：斷層走向與褶曲軸向斜交。,4、根據(jù)斷層的組合形式分類：1）地塹和地壘（塹壘構(gòu)造）：2）迭瓦狀構(gòu)造：3）階梯狀構(gòu)造：階梯狀斷層地塹和地壘,（四）識(shí)別斷層的標(biāo)志1、巖層的不連續(xù)1）平面上表現(xiàn)為錯(cuò)開(kāi)，剖面上表現(xiàn)為升降。證明有斷層的存在，斷層存在于平面上煤（巖）層錯(cuò)開(kāi)的部位。2）巖層走向發(fā)生急劇變化：由于兩盤(pán)巖層在相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)狀發(fā)生變化而形成，是指一些大、中型斷層而言。2、煤（巖）層的重復(fù)與缺失1）走向斷層與巖層傾向相反時(shí)，正斷層造成重復(fù)，逆斷層造成缺失。2）傾向相同，且斷層面傾角巖層傾角，正斷層造成缺失，逆斷層造成重復(fù)。3）傾向相同，且斷層面傾角巖層傾角,正斷層造成重復(fù)，逆斷層造成缺失。,走向斷層造成巖層重復(fù)與缺失a.c.e-走向斷層造成巖層重復(fù)；b.d.f-走向斷層造成巖層缺失,3、褶曲的突然變寬變窄褶曲被橫向或斜向斷層切割時(shí)，不僅表現(xiàn)為巖層分布不連續(xù)及軸線不連續(xù)，還表現(xiàn)為褶曲核部寬度在斷層兩盤(pán)突然變化：PPCCCC背斜P(pán)P向斜P(pán)PCC下降上升上升下降切割背斜時(shí)，上升盤(pán)變寬，下降盤(pán)變窄；切割向斜時(shí)，上升盤(pán)變窄，下降盤(pán)變寬。平移斷層切割褶曲，兩盤(pán)寬度不變，但各地層界線平行錯(cuò)開(kāi)。斜移斷層，既有平面錯(cuò)開(kāi)，也有寬度變化。4、牽引褶曲斷層兩盤(pán)沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)錯(cuò)移時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，拖動(dòng)斷層附近的巖層，使之彎曲而形成的褶曲。巖層因牽引而變薄的尖端指示了對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。,5、斷層角礫巖6、地形上的陡壁、懸崖7、水文特征有些斷層導(dǎo)水性較強(qiáng)，往往成為地下水的出露地表通道，有些斷層切割含水層，形成泉水。沼澤、湖泊成排成帶分布時(shí)，沿線可能是一條或平行排列的數(shù)條斷層。（五）斷層類型的確定主要指正斷層、逆斷層和平移斷層的確定，常用的方法有：1、經(jīng)驗(yàn)類推法：根據(jù)以往研究成果，若某礦以正斷層為主，那么所遇新斷層，就可以根據(jù)這種規(guī)律判斷其類型為正斷層。2、小斷層類比法：大斷層附近常伴生一系列小斷層。在巷道掘進(jìn)中若遇到一系列小斷層，可判斷前方有大地層存在，且性質(zhì)與小斷層相同。小斷層類比,3、巖層層位對(duì)比法采用本方法時(shí)，必須掌握下列地質(zhì)情況：1）煤層頂、底板的巖性特征，植物化石分帶。.1502）煤層厚度及層間距。3）煤層結(jié)構(gòu)、夾矸厚度、巖性。100.AB1#1#2#2#.4、對(duì)比分析法1）利用相鄰井巷查明的1#1#斷層的性質(zhì)