煤礦地質(zhì)構(gòu)造培訓(xùn)課件

    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：

tgβ=tgαcosω

ω—視傾向與真傾

向之間的夾角。

                                                            巖層產(chǎn)狀三要素

2）巖層產(chǎn)狀的記錄方法

 某巖層走向50°（或230°），傾向140°，傾角30°。記錄如下：

（1）方位角全面記錄：50°SE∠30°

                        NE50°SE∠30°

（2）方位角簡(jiǎn)單記錄：140°∠30°，N140°∠30°

（3）象限角全面記錄：N50°E，SE∠30°

（4）象限角簡(jiǎn)單記錄：S40°E，SE∠30°

產(chǎn)狀在地質(zhì)圖上的表示方法：在圖件的相應(yīng)位置上標(biāo)出  30°┤，

1：2000~1：10000的圖件：長(zhǎng)線7mm，短線2mm；1：25000~1：50000的圖件：長(zhǎng)線5mm，短線1mm。

3、巖層產(chǎn)狀的間接確定方法

1）三點(diǎn)法

適用條件：巖層傾角緩，羅盤(pán)不易測(cè)定，或巖層深埋地下不能直

接測(cè)定時(shí)。

（1）條件：

           a、三點(diǎn)位于同一巖層面上而不在一條直線上。

    b、三點(diǎn)水平位置和標(biāo)高為已知。

    c、三點(diǎn)范圍內(nèi)巖層產(chǎn)狀無(wú)變化。

（2）求法要點(diǎn)：

     過(guò)次高點(diǎn)作一條走向線，再過(guò)另二點(diǎn)中的任意一點(diǎn)（最高或最

低點(diǎn)）作走向線。利用兩條等高線的高程差和水平距離，求出巖層

產(chǎn)狀。

（3）具體求法：

    以一定比例將A、B、C三點(diǎn)按其平面位置投到平面圖上，連接最

高最低點(diǎn)（圖中A、C），在該線上巖層面高程均勻下降，等分該線

段，找出與次高點(diǎn)B相同高程的點(diǎn)E，BE連線即為次高點(diǎn)B的走向線，

過(guò)A、C兩點(diǎn)分別作EB的平行線，既為三條走向線。在BE線上任選

一點(diǎn)D，過(guò)D作DF⊥DB，D→F為巖層的傾向，在DB上截取一段DG，

并使其等于D、F兩點(diǎn)的高程差，連接GF，∠DFG既為巖層傾角。

 求傾角也可以用公式：

    α=arctg（高差/平距）

     上例中，高差=10m，平距可按比例量取。

2）在地形地質(zhì)圖上求巖層產(chǎn)狀

 地形地質(zhì)圖：在地形圖的基礎(chǔ)上，加繪一些地質(zhì)資料，

如地層界線、斷層走向線等地質(zhì)資料。

單斜巖層：在一定范圍內(nèi)，巖層的傾斜方向和傾角大

體一致。

    單斜巖層的露頭線是巖層面與地面的交線，露頭線上的各點(diǎn)既在

巖層面上，又在地面上。在地形地質(zhì)圖上，找到露頭線與地形等高

線的交點(diǎn)，這些點(diǎn)便是巖層面上的已知標(biāo)高點(diǎn)，只要有三個(gè)不同高

程的點(diǎn)，便可用上述三點(diǎn)法求解巖層產(chǎn)狀。在可能的條件下，直接

尋找露頭線與同一地形等高線的兩個(gè)交點(diǎn)，連接這兩個(gè)交點(diǎn)，既為

巖層走向線。

 右圖為地形地質(zhì)圖，A、B

兩點(diǎn)為某巖層界面與100m

等高線的兩個(gè)交點(diǎn)，連接A

B，既為某巖層面上的100m

走向線，再找出同一界面上

與另一等高線200的交點(diǎn)C，

過(guò)C點(diǎn)作AB的平行線，

既為200m走向線。

                                                 

                                                                                                在地形地質(zhì)圖上求巖層產(chǎn)狀

根據(jù)兩條走向線的平距和高差，可求

出巖層的傾向和傾角。

二、巖層的厚度及埋藏深度

1、巖層厚度的概念

真厚度（h）：巖層頂、底面之間的垂直距離。也叫巖層厚度。

鉛垂厚度（hg）：巖層頂、底面間的鉛垂距離。

水平厚度（hf）：在垂直巖層走向的剖面內(nèi)，巖層頂、底間的水      

                                平距離。

視厚度（hˊ）：與巖層走向斜交的任意剖面內(nèi)，巖層頂、底面間的距離。

                      h=hgcosα     h=hfsinα

2、厚度的測(cè)定

   一些巖層雖然出露地表，但受出露條件的限制，不易直接測(cè)量其真厚度，要根據(jù)已知數(shù)據(jù)，計(jì)算求得。

1）根據(jù)實(shí)測(cè)剖面求巖層厚度

   已知條件（實(shí)測(cè)剖面得到）：剖面方向、坡角、巖層產(chǎn)狀、出露寬度。

（1）地形平坦：h=l×sinα

（2）剖面線垂直巖層走向，坡向與傾向相反：h=l×sin（α+β）

            

            地形平坦                                              坡向與傾向相反

（3）剖面線垂直巖層走向，坡向與傾向一致，α<β：

             h=l×sin（β-α）

（4）剖面線垂直巖層走向，坡向與傾向一致，α>β：

             h=l×sin（α-β）

（5）地形直立，地層傾斜：h=l×cosα

           

        坡向與傾向一致，α<β        坡向與傾向一致，α>β

2）在地形地質(zhì)圖上求巖層厚度

    在地形地質(zhì)圖上，根據(jù)巖層面的露頭線與同一地形等高線的兩

個(gè)交點(diǎn)，做出巖層頂面的走向線，延長(zhǎng)該走向線與巖層底面相交，

該直線也是巖層底面上的一條走向線的水平投影，求出重合的兩

條走向線的高程差，既為巖層的鉛垂厚度。

     下圖為地形地質(zhì)圖，AB為巖層頂面上100m走向線，CD為底面

 上50m走向線，巖層的鉛垂厚度hg=100-50=50m。

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(chēng)

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(lèi)

1、橫剖面形態(tài)分類(lèi)

1）根據(jù)軸面產(chǎn)狀分類(lèi)

（1）直立褶曲：又叫對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(lèi)：

（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(chēng)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(lèi)

           1、構(gòu)造節(jié)理：

           2、非構(gòu)造節(jié)理：

（三）節(jié)理的幾何分類(lèi)

1、按力學(xué)性質(zhì)分類(lèi)：

    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(lèi)：

    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(lèi)：

   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(chēng)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(chēng)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?br />
傾向線的分量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×sinφ

      水平斷距=總斷距×cosφ （φ—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=hf×cosα；h0=hg×sinα

 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(lèi)

1、以?xún)杀P(pán)相對(duì)位移方向?yàn)榛A(chǔ)的分類(lèi)：

    該分類(lèi)方案首先將斷層分成三大類(lèi)：

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(lèi)：

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(lèi)：

  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(lèi)：

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：

            P                      P                           C                         C

                  C         C        背斜                      P                         P     向斜

           P                       P                           C                           C

           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(lèi)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(lèi)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(lèi)型為正斷層。

2、小斷層類(lèi)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(lèi)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。          .   150

2）煤層厚度及層間距。

3）煤層結(jié)構(gòu)、夾矸厚度、巖性。                         100   .   .

                                                                                              A            B

                                               1#

                 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)，判斷新巷          2#

道所遇斷層性質(zhì)。                  利用相鄰煤層判斷          利用相鄰井巷判斷

2）利用相鄰煤層資料判斷

5、斷層標(biāo)志法

1）煤線方向指示另一盤(pán)錯(cuò)動(dòng)方向

2）斷層角礫巖：看角礫巖巖性，若全是頂板巖石，對(duì)

盤(pán)下降。若有底板巖石存在，對(duì)盤(pán)上升，此法只起輔助

作用。

3）擦痕：用手順擦痕方向摸，光滑方向既手代表盤(pán)運(yùn)

動(dòng)方向。

4）根據(jù)鉆孔資料：當(dāng)巷道開(kāi)到鉆孔附近時(shí),要充分利用

鉆孔資料。

5）根據(jù)產(chǎn)狀分析：要充分利用巖層產(chǎn)狀資料。