1、煤 矿 地 质 构 造,培 训 课 件,地 质 构 造第一节 岩层产状第二节 褶皱构造第三节 断裂构造,第四章 地质构造,地质构造：指构成地壳的岩层或岩体在外力作用下所发 生的变形与变位。 1、构造变动：由地壳运动引起的岩层的变形与变位。地壳中的地 质构造绝大多数属于构造成因。构造变动是地质学尤其是构造地质 学的主要研究对象。 2、非构造变动：由于重力作用、地下水、风化、冰川等作用，使 岩层或岩体发生局部变形。这种作用不是地壳运动的直接表现。非 构造变动规模不大，分布局限，不是构造地质学的主要研究对象， 但它的存在影响了对矿区地质构造的全面认识，所以有关章节中适 当介绍。,第一节 岩层产状,一
2、、岩层产状的概念 1、岩层：两个平行或近于平行的界面所限制的层状岩石。某一地质历史时期形成的岩层地层。岩层顶、底界面之间的距离岩层的厚度。1.夹层 2.变薄 3.尖灭 4.透镜体 岩 层 厚 度 的 变 化,2、岩层的产状及测定方法岩层产状岩层在地壳中的产出状态。 1）产状的三要素（1）走向：（2）倾向：（3）倾角：tg=tgcos 视倾向与真倾 向之间的夹角。岩层产状三要素,2）岩层产状的记录方法某岩层走向50（或230），倾向140，倾角30。记录如下： （1）方位角全面记录：50SE30NE50SE30 （2）方位角简单记录：14030，N14030 （3）象限角全面记录：N50E，SE
3、30 （4）象限角简单记录：S40E，SE30 产状在地质图上的表示方法：在图件的相应位置上标出 30， 1：20001：10000的图件：长线7mm，短线2mm；1：250001：50000的图件：长线5mm，短线1mm。,3、岩层产状的间接确定方法 1）三点法 适用条件：岩层倾角缓，罗盘不易测定，或岩层深埋地下不能直 接测定时。 （1）条件：a、三点位于同一岩层面上而不在一条直线上。b、三点水平位置和标高为已知。c、三点范围内岩层产状无变化。 （2）求法要点：过次高点作一条走向线，再过另二点中的任意一点（最高或最 低点）作走向线。利用两条等高线的高程差和水平距离，求出岩层 产状。,（3）具
4、体求法：以一定比例将A、B、C三点按其平面位置投到平面图上，连接最 高最低点（图中A、C），在该线上岩层面高程均匀下降，等分该线 段，找出与次高点B相同高程的点E，BE连线即为次高点B的走向线， 过A、C两点分别作EB的平行线，既为三条走向线。在BE线上任选 一点D，过D作DFDB，DF为岩层的倾向，在DB上截取一段DG， 并使其等于D、F两点的高程差，连接GF，DFG既为岩层倾角。求倾角也可以用公式：=arctg（高差/平距）上例中，高差=10m，平距可按比例量取。,2）在地形地质图上求岩层产状地形地质图：在地形图的基础上，加绘一些地质资料， 如地层界线、断层走向线等地质资料。 单斜岩层：在
5、一定范围内，岩层的倾斜方向和倾角大 体一致。单斜岩层的露头线是岩层面与地面的交线，露头线上的各点既在 岩层面上，又在地面上。在地形地质图上，找到露头线与地形等高 线的交点，这些点便是岩层面上的已知标高点，只要有三个不同高 程的点，便可用上述三点法求解岩层产状。在可能的条件下，直接 寻找露头线与同一地形等高线的两个交点，连接这两个交点，既为 岩层走向线。,右图为地形地质图，A、B 两点为某岩层界面与100m 等高线的两个交点，连接A B，既为某岩层面上的100m 走向线，再找出同一界面上 与另一等高线200的交点C， 过C点作AB的平行线， 既为200m走向线。在地形地质图上求岩层产状 根据两条
6、走向线的平距和高差，可求 出岩层的倾向和倾角。,二、岩层的厚度及埋藏深度 1、岩层厚度的概念 真厚度（h）：岩层顶、底面之间的垂直距离。也叫岩层厚度。 铅垂厚度（hg）：岩层顶、底面间的铅垂距离。 水平厚度（hf）：在垂直岩层走向的剖面内，岩层顶、底间的水 平距离。 视厚度（h）：与岩层走向斜交的任意剖面内，岩层顶、底面间的距离。h=hgcos h=hfsin,2、厚度的测定一些岩层虽然出露地表，但受出露条件的限制，不易直接测量其真厚度，要根据已知数据，计算求得。 1）根据实测剖面求岩层厚度已知条件（实测剖面得到）：剖面方向、坡角、岩层产状、出露宽度。 （1）地形平坦：h=lsin （2）剖面
7、线垂直岩层走向，坡向与倾向相反：h=lsin（+）地形平坦 坡向与倾向相反,（3）剖面线垂直岩层走向，坡向与倾向一致，：h=lsin（-） （5）地形直立，地层倾斜：h=lcos坡向与倾向一致，,2）在地形地质图上求岩层厚度在地形地质图上，根据岩层面的露头线与同一地形等高线的两 个交点，做出岩层顶面的走向线，延长该走向线与岩层底面相交， 该直线也是岩层底面上的一条走向线的水平投影，求出重合的两 条走向线的高程差，既为岩层的铅垂厚度。下图为地形地质图，AB为岩层顶面上100m走向线，CD为底面上50m走向线，岩层的铅垂厚度hg=100-50=50m。,第二节 褶皱构造,一、概念：岩层在外力作用下
8、发生各种各样的变形，但仍保持岩层的连续性和完整性。这种构造形态叫褶皱构造。褶皱构造中的一个弯曲褶曲。向上弯曲背斜，向下弯曲向斜。背斜核心的岩层较老，外围的岩层较 新。向斜核心的岩层较新，外围的岩 层较老。 二、褶曲要素褶曲的形态是千变万化的，为了研究它的空间形态，通常把它的 各个组成部分及决定其形态特征的几何要素分别给予命名，并统称 为褶曲要素。常用的褶曲要素有：,1、核：褶曲最中心部分的岩层。 2、翼部：褶曲核部两侧出露的岩层。3、轴面：是一个平分褶曲两翼的假想面。 轴面可以直立、倾斜或水平，可以是平面或曲面。 4、轴及轴迹：轴面与水平面的交线褶曲轴。轴面与地表面的交线轴迹。地形起伏不大时，
9、轴与轴迹近于重合。 5、枢纽：褶曲岩层在横剖面内的最大弯曲点枢纽点。同一岩层面上枢纽点的连线枢纽。 6、转折端：褶曲一翼转到另一翼的过渡部分，既两翼岩层的汇合部分。常用的转折端有圆滑状、尖棱状及平缓状三种。,三、褶曲的形态分类 1、横剖面形态分类 1）根据轴面产状分类 （1）直立褶曲：又叫对称褶曲，轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角近于相等。 （2）倾斜褶曲：又叫 斜歪褶曲、不对称褶曲。 （3）倒转褶曲：轴面 倾斜，两翼岩层倾向一 致，倾角不等，一翼地 层顺序正常，另一翼地 层顺序倒转。 a直立褶曲；b倾斜褶曲；c倒转褶曲d平卧褶曲；e翻卷褶曲,2、根据枢纽在纵向上的起伏分类： （1）水平褶曲：
10、枢纽是水平的，褶曲在水平面上长距离延伸。 （2）倾伏褶曲：枢纽是倾伏的，褶曲向一个方向倾伏，以至消失。,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
11、）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。,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
12、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，
13、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：h
14、0=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
15、。 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
16、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
17、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：P P C CC C 背斜 P P 向斜P P C C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
18、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
19、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。 . 150 2）煤层厚度及层间距。 3）煤层结构、夹矸厚度、岩性。 100 . .A B1#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。 4）根据钻孔资料：当巷道开到钻孔附近时,要充分利用 钻孔资料。 5）根据产状分析：要充分利用岩层产状资料。,
