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：由地殼運動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)造變動是地質(zhì)學(xué)尤其是構(gòu)造地質(zhì)

學(xué)的主要研究對象。

2、非構(gòu)造變動：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動的直接表現(xiàn)。非

構(gòu)造變動規(guī)模不大，分布局限，不是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對象，

但它的存在影響了對礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的全面認(rèn)識，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）方位角簡單記錄：140°∠30°，N140°∠30°

（3）象限角全面記錄：N50°E，SE∠30°

（4）象限角簡單記錄：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：長線7mm，短線2mm；1：25000~1：50000的圖件：長線5mm，短線1mm。

3、巖層產(chǎn)狀的間接確定方法

1）三點法

適用條件：巖層傾角緩，羅盤不易測定，或巖層深埋地下不能直

接測定時。

（1）條件：

           a、三點位于同一巖層面上而不在一條直線上。

    b、三點水平位置和標(biāo)高為已知。

    c、三點范圍內(nèi)巖層產(chǎn)狀無變化。

（2）求法要點：

     過次高點作一條走向線，再過另二點中的任意一點（最高或最

低點）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三點按其平面位置投到平面圖上，連接最

高最低點（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B相同高程的點E，BE連線即為次高點B的走向線，

過A、C兩點分別作EB的平行線，既為三條走向線。在BE線上任選

一點D，過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，這些點便是巖層面上的已知標(biāo)高點，只要有三個不同高

程的點，便可用上述三點法求解巖層產(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交點，連接這兩個交點，既為

巖層走向線。

 右圖為地形地質(zhì)圖，A、B

兩點為某巖層界面與100m

等高線的兩個交點，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C，

過C點作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，不易直接測量其真厚度，要根據(jù)已知數(shù)據(jù)，計算求得。

1）根據(jù)實測剖面求巖層厚度

   已知條件（實測剖面得到）：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

個交點，做出巖層頂面的走向線，延長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：褶曲核部兩側(cè)出露的巖層。

3、軸面：是一個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，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—樞紐點。同一巖層面上樞紐點的連線—樞紐。

6、轉(zhuǎn)折端：褶曲一翼轉(zhuǎn)到另一翼的過渡部分，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，褶曲在水平面上長距離延伸。

（2）傾伏褶曲：樞紐是傾伏的，褶曲向一個方向傾伏，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：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。

    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)密集的小錯動。

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，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：被斷層面所分割的由巖體或巖層所組成的  

              地塊。

   1）上盤：斷層面傾斜時，位于斷層面以上的地塊。

   2）下盤：斷層面傾斜時，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）上盤交面線：上盤巖層層面與斷層面的交線。

    2）下盤交面線：下盤巖層層面與斷層面的交線。

（二）、斷距

    斷層兩盤相對錯開的距離—斷距 。

     斷距與斷層的延伸長度、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開后相隔的距離，因此，斷距

是開采礦產(chǎn)不可缺少的資料。

1、真斷距

斷層面上的某個點，隨上、下盤

相對位移的距離。

    真斷距代表了斷層兩盤相對位移

的總距離，故又稱總斷距。

真斷距ab：是一個向量，可沿不同

方向分解成各個分量：ab的鉛垂分量ad—鉛垂斷距；水平分量bd—

水平斷距。以上兩個分量位于包含ab線的鉛垂面內(nèi)。

    在斷層面上：ab沿斷層走向線的分量ac—走向斷距；ab沿斷層

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)過程中的應(yīng)用：

  地層斷距與

真斷距是兩個

不同的概念。

兩點之間的距

離必須在兩點

的連線（即相對位移方向）上量取，而兩個面的距離與兩個面相

對錯移時的方向無關(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，它們的各個分量也不存在對應(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，

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、下盤同一巖層界線與斷層各有

一個交點，兩個交點的高程差，叫落差（H），兩個交點的水平

距離—平錯（L），兩點沿斷層面的距離—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、以兩盤相對位移方向為基礎(chǔ)的分類：

    該分類方案首先將斷層分成三大類：

1）正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升。

2）逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降。

3）平移斷層：兩盤沿斷層面走向相對水平位移。

    若上盤相對逆傾向斜沖—逆平移斷層。

    若上盤相對順傾向斜滑—正平移斷層。

2、根據(jù)斷層走向與兩盤巖層走向的關(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）識別斷層的標(biāo)志

1、巖層的不連續(xù)

1）平面上表現(xiàn)為錯開，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）層錯開的部位。

2）巖層走向發(fā)生急劇變化：由于兩盤巖層在相對錯動時，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，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，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，上升盤變寬，下降盤變窄；切割向斜時，上升盤

變窄，下降盤變寬。平移斷層切割褶曲，兩盤寬度不變，但各地

層界線平行錯開。斜移斷層，既有平面錯開，也有寬度變化。

4、牽引褶曲

    斷層兩盤沿斷層面相對錯移時產(chǎn)生的摩擦力，拖動斷層附近的

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盤運動方向。

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，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、巖層層位對比法

    采用本方法時，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錯動方向

2）斷層角礫巖：看角礫巖巖性，若全是頂板巖石，對

盤下降。若有底板巖石存在，對盤上升，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運

動方向。

4）根據(jù)鉆孔資料：當(dāng)巷道開到鉆孔附近時,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。