1、煤礦地質(zhì)構(gòu)造培訓(xùn)課件第四章 地質(zhì)構(gòu)造 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)、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)、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)第一節(jié) 巖層產(chǎn)狀巖層產(chǎn)狀一、巖層產(chǎn)狀的概念一、巖層產(chǎn)狀的概念1、巖層、巖層：兩個(gè)平行或近

2、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、巖層的產(chǎn)狀及測(cè)定方法 巖層產(chǎn)狀巖層產(chǎn)狀巖層在地殼中的產(chǎn)出狀態(tài)。1）產(chǎn)狀的三要素）產(chǎn)狀的三要素（1）走向）走向：（2）傾向）傾向：（3）傾角）傾角：tg=tgcos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）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）方位角全面記錄：50SE30 NE50SE30 （2）方位角簡單記錄）

3、方位角簡單記錄：14030，N14030 （3）象限角全面記錄）象限角全面記錄：N50E，SE30 （4）象限角簡單記錄）象限角簡單記錄：S40E，SE30 產(chǎn)狀在地質(zhì)圖上的表示方法產(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， 1：20001：10000的圖件：長線7mm，短線2mm；1：250001：50000的圖件：長線5mm，短線1mm。3、巖層產(chǎn)狀的間接確定方法、巖層產(chǎn)狀的間接確定方法1）三點(diǎn)法）三點(diǎn)法 適用條件：巖層傾角緩，羅盤不易測(cè)定，或巖層深埋地下不能直接測(cè)定時(shí)。（1）條件）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

4、圍內(nèi)巖層產(chǎn)狀無變化。（2）求法要點(diǎn)）求法要點(diǎn)： 過次高點(diǎn)作一條走向線，再過另二點(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）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D作DFDB，DF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： =arctg（

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

6、巖層界面與100m等高線的兩個(gè)交點(diǎn)，連接AB，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二、巖層的厚度及埋藏深度1、巖層厚度的概念、巖層厚度的概念 真厚度（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（鉛垂厚度（hg）：）：巖層頂、底面間的鉛垂距離。 水平厚度（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（視厚度（h）：）：與巖層走向斜交的任意剖面內(nèi)，巖層頂、底

7、面間的距離。 h=hgcos h=hfsin2、厚度的測(cè)定、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）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=lsin（2）剖面線垂直巖層走向，坡向與傾向相反：h=lsin（+） 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，： h=lsin（-）（5）地形直立，地層傾斜：h=lcos 坡向與傾向一致，2）在地形地質(zhì)圖上求巖層厚度）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

8、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)第二節(jié) 褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造一、概念一、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、褶曲要素二、褶曲要素 褶曲的形

9、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、核核：褶曲最中心部分的巖層。2、翼部翼部：褶曲核部兩側(cè)出露的巖層。3、軸面軸面：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：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

10、曲的形態(tài)分類三、褶曲的形態(tài)分類1、橫剖面形態(tài)分類、橫剖面形態(tài)分類1）根據(jù)軸面產(chǎn)狀分類）根據(jù)軸面產(chǎn)狀分類（1）直立褶曲：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：傾斜褶曲：又叫斜歪褶曲、不對(duì)稱褶曲。（3）倒轉(zhuǎn)褶曲倒轉(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、根據(jù)樞紐在縱向上的起伏分類：（1）水平褶曲）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）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

11、節(jié)第三節(jié) 斷裂構(gòu)造斷裂構(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。和完整性，這種構(gòu)造稱為斷裂構(gòu)造。節(jié)理節(jié)理：斷裂面兩側(cè)巖塊沒有明顯的位移。斷層斷層：斷裂面兩側(cè)巖塊有明顯的位移。一、節(jié)理一、節(jié)理（一）節(jié)理特點(diǎn)（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（二）節(jié)理成因分類 1、構(gòu)造節(jié)理：、構(gòu)造節(jié)理： 2、非構(gòu)造節(jié)理：、非構(gòu)造節(jié)理：（三）節(jié)理的幾何分類（三）節(jié)理的幾何分類1、按力學(xué)性質(zhì)分類、按力學(xué)性質(zhì)分類： 1）張節(jié)理：）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：）剪節(jié)理：力

12、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、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：）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：）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：）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、按節(jié)理面走向與褶曲樞紐的關(guān)系分類： 1）縱節(jié)理：）縱節(jié)理：節(jié)理走向平行于褶曲樞紐方向。 2）橫節(jié)理：）橫節(jié)理：節(jié)理走向垂直于褶曲樞紐方向。 3）斜節(jié)理：）斜節(jié)理：節(jié)理走向斜交于褶曲樞紐方向。二、斷層二、斷層（一）斷層要素：（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

13、層要素。1、斷層面、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(cuò)動(dòng)。斷層面的產(chǎn)狀用走向、傾向及傾角表示。2、斷層線：、斷層線：既斷層面與地面的交線。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、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：）上盤：斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面以上的地塊。 2）下盤：）下盤：斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面以下的地塊。4、交面線、交面線：巖層層面與斷層面的交線。 1）上盤交面線：）上盤交面線：上盤巖層層面與斷層面的交線。 2）下盤交面線：）下盤交面線：

14、下盤巖層層面與斷層面的交線。（二）、斷距（二）、斷距 斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)開的距離斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)開的距離斷距斷距 。 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(cuò)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、真斷距斷層面上的某個(gè)點(diǎn)，隨上、下盤斷層面上的某個(gè)點(diǎn)，隨上、下盤相對(duì)位移的距離。相對(duì)位移的距離。 真斷距代表了斷層兩盤相對(duì)位移的總距離，故又稱總斷距。真斷距真斷距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

15、距；ab沿?cái)鄬觾A向線的分量ac傾向斷距。 平移斷距平移斷距：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、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=hfcos；h0=hgsin 在煤礦生產(chǎn)過程中的應(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）

16、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：、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(gè)交點(diǎn)，兩個(gè)交點(diǎn)的高程差，叫落差叫落差（H），兩個(gè)交點(diǎn)的水平水平距離平錯(cuò)平錯(cuò)（L），兩點(diǎn)沿?cái)鄬用娴木嚯x傾斜間隔傾斜間隔。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（三）斷層的分類1、以兩盤相對(duì)位移方向?yàn)榛A(chǔ)

17、的分類、以兩盤相對(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）正斷層：上盤相對(duì)下降，下盤相對(duì)上升。2）逆斷層）逆斷層：上盤相對(duì)上升，下盤相對(duì)下降。3）平移斷層）平移斷層：兩盤沿?cái)鄬用孀呦蛳鄬?duì)水平位移。 若上盤相對(duì)逆傾向斜沖逆平移斷層。 若上盤相對(duì)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、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）走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致。2）傾向斷層）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）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、根據(jù)斷層走向與褶曲軸向的關(guān)

18、系分類： 1）縱斷層）縱斷層：斷層走向與褶曲軸向近于平行。 2）橫斷層）橫斷層：斷層走向與褶曲軸向近于直交。 3）斜斷層）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：、根據(jù)斷層的組合形式分類：1）地塹和地壘（塹壘構(gòu)造）：）地塹和地壘（塹壘構(gòu)造）：2）迭瓦狀構(gòu)造：）迭瓦狀構(gòu)造：3）階梯狀構(gòu)造：）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（四）識(shí)別斷層的標(biāo)志1、巖層的不連續(xù)、巖層的不連續(xù) 1）平面上表現(xiàn)為錯(cuò)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(cuò)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(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)狀發(fā)生變化而形成，是指一些大

19、、中型斷層而言。2、煤（巖）層的重復(fù)與缺失、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)，上升盤變寬，下降盤變窄；切割向斜時(shí)，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(cuò)開。斜移斷層，既有平面錯(cuò)開，也有寬度變化。4、牽引褶曲、牽引褶曲 斷層兩盤沿?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)盤運(yùn)動(dòng)方向。5、斷層角礫巖、斷層角礫巖6、地形上的陡壁、懸崖、地形上的陡壁、懸崖7、水文特征、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