高教授-古交構(gòu)造、沉積及水文地質(zhì)課件-高克德教授

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1、構(gòu)造地質(zhì)、煤層沉積規(guī)律及水文地質(zhì)條件主講：高克德教授部門：水文物探研究所中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司目錄第一部分構(gòu)造地質(zhì)1一、地球的起源1二、地質(zhì)力學(xué)方法研究中國(guó)大地構(gòu)造1三、中國(guó)大地構(gòu)造的主要特征2四、山西省大地構(gòu)造的特征3五、折曲斷裂構(gòu)造地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的劃分及構(gòu)造行跡特征與應(yīng)用7第二部分煤層沉積規(guī)律9第三部分古交水文地質(zhì)條件16第一部分構(gòu)造地質(zhì)一、地球的起源地球已有30億年~50億年，地球發(fā)展的總趨勢(shì)是除了個(gè)別時(shí)期有熱膨脹外，溫度在降低、地殼在收縮、硬化和地質(zhì)構(gòu)造趨于穩(wěn)定。地球發(fā)展的歷史，從大陸分開(kāi)和海洋受到內(nèi)力熱膨脹分裂成現(xiàn)今的大陸，有大陸漂流說(shuō)到現(xiàn)

2、在的地球五大洲相互依存，又相互作用。其主要內(nèi)動(dòng)力，就是地球本身的自轉(zhuǎn)。而我們研究的古生代到現(xiàn)在僅有兩億年。二、地質(zhì)力學(xué)方法研究中國(guó)大地構(gòu)造李四光教授所提出的“由地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力”使得地球巖石圈從南北兩極向赤道方向轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生北南方向的擠壓力形成橢球體，并形成東西方向構(gòu)造系。地球自轉(zhuǎn)速度的變化，特別是自轉(zhuǎn)速度變慢時(shí)，相當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)在急剎車，使得西部向東部產(chǎn)生擠壓力，形成南北方向的構(gòu)造系。李四光教授早于1924年在英國(guó)大學(xué)講學(xué)時(shí)，就提出了地質(zhì)力學(xué)的理論和方法研究中國(guó)大地構(gòu)造。1929年，李四光教授對(duì)中國(guó)的構(gòu)造線就作了系統(tǒng)的研究，并進(jìn)行了力學(xué)成因分析。1959

3、年，他一直堅(jiān)持著用地質(zhì)力學(xué)方法來(lái)研究中國(guó)大地構(gòu)造，創(chuàng)立了構(gòu)造帶的區(qū)劃，如東西構(gòu)造系、華夏構(gòu)造系、山字型構(gòu)造系以及各種弧形和旋轉(zhuǎn)等扭動(dòng)構(gòu)造系。21李四光教授在1951年又根據(jù)新的資料，進(jìn)一步把1929年所作的中國(guó)構(gòu)造型式作了修正和補(bǔ)充，發(fā)表在“受了歪曲的亞洲大陸”文章里。新中國(guó)建設(shè)時(shí)期，“大慶油田”的發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用地質(zhì)力學(xué)方法在山東金礦找礦等諸多方面做出了卓越的貢獻(xiàn)。三、中國(guó)大地構(gòu)造的主要特征把地球上穩(wěn)定的地區(qū)稱為地臺(tái)區(qū)，活躍的地區(qū)稱為地槽區(qū)。我國(guó)大地構(gòu)造的主要特點(diǎn)是地臺(tái)區(qū)比其他地臺(tái)區(qū)活動(dòng)性大，而地槽區(qū)則比其他地槽區(qū)活動(dòng)性小。這是指比歐洲、美國(guó)的地臺(tái)區(qū)地槽區(qū)。地

4、殼上的穩(wěn)定區(qū)與活動(dòng)區(qū)的出現(xiàn)，我們認(rèn)為主要是取決于原始地殼的破裂程度。它的破裂是由于地球不均一的收縮和自轉(zhuǎn)。地殼上的主要構(gòu)造帶大致成東西和南北兩個(gè)方向，根據(jù)李四光教授的意見(jiàn)，中國(guó)的東西構(gòu)造帶有三個(gè)，北面是陰山，中間是秦嶺，南面是南嶺。南北構(gòu)造帶最清楚的是賀蘭山、六盤山、龍門山和橫斷山脈，中間被秦嶺東西構(gòu)造帶截?cái)?。這兩個(gè)方向的構(gòu)造帶，主要是深斷裂形成的，而這兩個(gè)方向的斷裂帶主要是分別遷就北西西的和北東東“X”型交叉斷裂組與北北東和北北西“X”型交叉斷裂組合而成。即東西構(gòu)造帶是遷就北東東和北西西“X”型斷裂而成的；南北構(gòu)造帶是遷就北北東和北北西“X”型斷裂而成的

5、。由于東西構(gòu)造帶的存在，所以中國(guó)地殼的古生代發(fā)展歷史，在南北方有顯著的不同。21四、山西省大地構(gòu)造的特征如前所述，李四光教授所提出的由地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用也就使亞洲地殼表皮（即蓋層）向南滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此，在華北就形成巨大的祁呂山字型構(gòu)造系，山西省就在祁呂山字型東翼及反射弧部分，山字型脊柱在賀蘭山，山字型西翼在祁連山，山字型前弧頂在西安附近，見(jiàn)圖1-1祁呂山字型構(gòu)造。祁呂山字型是我國(guó)最大的山字型構(gòu)造，在我國(guó)北方，南鄰秦嶺東西向構(gòu)造帶，是地質(zhì)上南北方向構(gòu)造分區(qū)的標(biāo)志。祁呂山字型構(gòu)造系，前面弧的西翼是祁連山，東西是呂梁山，脊柱是賀蘭山六盤山南北向構(gòu)造線。雖

6、然祁連山是古生代地槽區(qū)，呂梁山是地臺(tái)區(qū)，但是他們?cè)诠派┘匆延不哂械嘏_(tái)性質(zhì)。中生代使他們同時(shí)活化，發(fā)生斷裂和褶皺，在同時(shí)期的蓋層滑動(dòng)的統(tǒng)一力學(xué)系統(tǒng)中形成了山字型構(gòu)造。由于基底性質(zhì)的不均一，所以它的西翼不很對(duì)稱。西翼的走向?yàn)楸蔽?，而東翼的走向則為北東至北東東，可能分別受基底的西域系和華夏系的構(gòu)造控制。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使西翼發(fā)生高角度的沖斷，東翼發(fā)生雁行列式的汾渭斷陷帶，六盤山的褶皺隆起形成它的脊柱，由地震中的分布也可以看出這個(gè)山型構(gòu)造系在最新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中仍不失為一個(gè)統(tǒng)一的構(gòu)造系。21圖1-1祁呂山字型構(gòu)造示意圖21圖1-2山西省地質(zhì)圖21圖1-3山西省構(gòu)造圖

7、21圖1-4山西臺(tái)背斜構(gòu)造分區(qū)示意圖21五、折曲斷裂構(gòu)造地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的劃分及構(gòu)造行跡特征與應(yīng)用煤礦含煤沉積主要以石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和三疊系或中生代侏羅系，少數(shù)在第三紀(jì)成褐煤沉積。這些含煤地層均屬于在古老基底之上的蓋層沉積，而中國(guó)大地構(gòu)造特征是含煤地臺(tái)區(qū)有強(qiáng)烈的活化，不均一的沉陷凹陷，在古老結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上不斷的水平擠壓力形成向斜背斜等等。在簡(jiǎn)單應(yīng)力場(chǎng)的單一方向的主水平擠壓力形成向斜、背斜及不同級(jí)別的配套壓性、扭性、張性的構(gòu)造斷裂。圖1-3單一應(yīng)力場(chǎng)下形成的各種構(gòu)造示意圖這些不同力學(xué)性質(zhì)的斷裂有如下特征：壓性結(jié)構(gòu)面形成逆斷層，配套屬于最大的首先形

8、成，斷層面傾角可從小到大，斷層傾向和走向上彎曲變化比較大，一般斷層