礦山地質(zhì)學(xué)第5章--礦山地質(zhì)學(xué)

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礦山地質(zhì)學(xué)山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院編制

1目錄緒論第一章地球圈層構(gòu)造第二章礦物第三章地質(zhì)作用與三大巖類第四章地史學(xué)基本知識(shí)第五章地質(zhì)構(gòu)造第六章主要地質(zhì)圖件第七章煤與含煤巖系第八章礦床簡(jiǎn)述第九章工程地質(zhì)與水文地質(zhì)第十章煤礦主要地質(zhì)因素第十一章地質(zhì)勘查與儲(chǔ)量分類第十二章礦山地質(zhì)工作第十三章常見地質(zhì)災(zāi)害

2第五章地質(zhì)構(gòu)造第一節(jié)巖層產(chǎn)狀一、巖層產(chǎn)狀及產(chǎn)狀要素二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法第二節(jié)褶皺構(gòu)造一、褶曲要素二、褶曲的基本類型三、褶曲的分類四、褶曲的識(shí)別第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理二、斷層

3第五章地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造——巖石在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下變形或變位的產(chǎn)物。三種基本類型：?jiǎn)涡?、褶皺、斷裂?/p>

4第一節(jié)巖層產(chǎn)狀一、巖層產(chǎn)狀及產(chǎn)狀要素產(chǎn)狀——巖層在空間產(chǎn)出的狀態(tài)。產(chǎn)狀要素：走向、傾向、傾角。傾向表示巖層的傾斜方向，與走向垂直均用方位角表示走向(strike)：指走向線所指的方向。表示巖層在空間的水平延伸方向。傾向(dip)：指傾向線指向傾斜下方的方向。傾斜線在水平面上的投影稱為傾向線傾斜巖層層面上垂直于走向的線稱為傾斜線傾角(dipangle)：是傾斜線與其傾向線之間的夾角，即傾斜巖層層面與水平面間的最大夾角（真傾角）。同一傾斜巖層層面與水平面的交線稱為走向線

5第一節(jié)巖層產(chǎn)狀一、巖層產(chǎn)狀及產(chǎn)狀要素產(chǎn)狀——巖層在空間產(chǎn)出的狀態(tài)。產(chǎn)狀要素：走向、傾向、傾角。與走向垂直的傾向叫真傾向OG），它是唯一的、真正反映巖層的傾向；對(duì)應(yīng)的傾角稱為真傾角。剖面AOC中，AC、OC均與走向線不垂直，分別稱為視（偽、假）傾斜線和視（偽、假）傾向線，對(duì)應(yīng)的傾向OC叫視（偽、假）傾向。有無數(shù)個(gè)值。對(duì)應(yīng)的傾角α′稱為視（偽、假）傾角。視傾角均小于真傾角，Tanα′=tanα×cosω

6第一節(jié)巖層產(chǎn)狀二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法（一）產(chǎn)狀要素的測(cè)定方法一般使用地質(zhì)羅盤。底盤磁針校正螺絲傾斜儀制動(dòng)器圓形水準(zhǔn)氣泡長(zhǎng)形水準(zhǔn)氣泡方位角刻度傾斜角刻度折疊式瞄準(zhǔn)器折疊式瞄準(zhǔn)器玻璃鏡觀測(cè)孔

7第一節(jié)巖層產(chǎn)狀二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法（一）產(chǎn)狀要素的測(cè)定方法一般使用地質(zhì)羅盤。

8第一節(jié)巖層產(chǎn)狀二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法（二）產(chǎn)狀表示方法1、符號(hào)表示法（平面地質(zhì)圖上使用）水平巖層傾斜巖層。長(zhǎng)線-走向，短線-傾向，數(shù)字-真傾角。直立巖層。箭頭指向新巖層。倒轉(zhuǎn)巖層。箭頭指向轉(zhuǎn)向后的傾向，即指向老巖層。

9第一節(jié)巖層產(chǎn)狀二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法（二）產(chǎn)狀表示方法2、文字表示法（文字記錄和剖面圖中使用）方位角法0→1方位記為：NE55°或55°0→2方位記為：SW230°或230°0→3方位記為：SE140°或140°

10第一節(jié)巖層產(chǎn)狀二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法（二）產(chǎn)狀表示方法2、文字表示法（文字記錄和剖面圖中使用）象限角法1→2方位記為：S75°E，讀作南偏東75°1→3方位記為：N75°W，讀作北偏西75°

11第一節(jié)巖層產(chǎn)狀二、巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定和表示方法（二）產(chǎn)狀表示方法2、文字表示法（文字記錄和剖面圖中使用）方位角法表示產(chǎn)狀（常用）傾向∠傾角（常用）走向/傾向∠傾角象限角法表示產(chǎn)狀（SW）140o∠40o230o/140o∠40oN50oE/SE∠40o表示走向北偏東50o，傾角40o，向SE傾斜

12第二節(jié)褶皺構(gòu)造一、褶皺要素褶皺構(gòu)造——由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)作用的影響，使巖層發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生的連續(xù)彎曲的各構(gòu)造形態(tài)。褶曲——褶皺中單個(gè)彎曲。

13第二節(jié)褶皺構(gòu)造一、褶皺要素1.核（核部）-處于褶曲中心部位的地層，最老或最新。2.翼（翼部）-褶曲中核部?jī)蓚?cè)的地層。3.轉(zhuǎn)折端-從一翼過渡到另一翼的彎曲部分。4.樞紐-褶曲中同一巖層面上最大彎曲點(diǎn)的連線?；蛑被蚯?，產(chǎn)狀水平、傾斜或直立。5.軸面-各相鄰褶曲面的樞紐連成的面6.軸-軸面與水平面的交線?？梢运降闹本€或水平的曲線。軸跡-軸面與地面的交線。

14第二節(jié)褶皺構(gòu)造二、褶曲的基本類型向斜——核部由相對(duì)新地層，翼部由相對(duì)老地層組成，巖層凸向變老方向。正常層序下巖層向下凹。背斜——核部由相對(duì)老地層、翼部由相對(duì)新地層組成，巖層凸向變新方向，正常層序下巖層向上拱。平面上兩翼巖層相對(duì)于軸跡對(duì)稱性重復(fù)排列。

15第二節(jié)褶皺構(gòu)造三、褶曲的分類（一）根據(jù)褶曲的橫剖面形態(tài)分類直立褶曲(對(duì)稱褶曲)：軸面近直立，兩翼層序正常，傾向相反，傾角近相等。斜歪褶曲(不對(duì)稱褶曲)：軸面傾斜，兩翼層序正常，傾向相反，傾角不等。倒轉(zhuǎn)褶曲（同斜褶曲）：軸面傾斜，兩翼傾向相同，一翼層序倒轉(zhuǎn)，一翼層序正常。平臥褶曲：軸面與兩翼近水平，一翼層序正常，另一翼層序倒轉(zhuǎn)。

16第二節(jié)褶皺構(gòu)造三、褶曲的分類（二）根據(jù)褶曲的縱剖面形態(tài)分類水平褶曲樞紐近似水平；褶曲沿水平方向延伸；兩翼巖層走向線大致平行。傾伏褶曲樞紐呈傾伏狀；褶曲向某一方向傾伏；兩翼巖層同一走向線匯合相交。不管是向斜還是背斜，其樞紐均向地層越來越新的方向傾伏。

17第二節(jié)褶皺構(gòu)造三、褶曲的分類（三）根據(jù)褶曲的平面形態(tài)分類短軸褶曲：褶曲向兩端延伸不遠(yuǎn)；同一地層界線長(zhǎng)/寬界于3~10之間。近等軸褶曲：呈圓形，同一地層界線長(zhǎng)/寬<3.線形褶曲：褶曲向某一方向延伸很遠(yuǎn)；同一地層界線長(zhǎng)/寬>10構(gòu)造盆地穹窿

18第二節(jié)褶皺構(gòu)造四、褶曲的識(shí)別標(biāo)志：在沿垂直走向方向上觀察，相同年代的地層呈對(duì)稱式重復(fù)出現(xiàn)。正常層序時(shí)，相對(duì)老巖層在中間的，為背斜，反之為向斜。同斜褶皺

19第二節(jié)褶皺構(gòu)造四、褶曲的識(shí)別順走向追索時(shí)，如兩翼巖層走向平行，表示樞紐水平，褶曲為水平褶曲；如弧形合圍，則為傾伏褶曲。

20第三節(jié)斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造——自然界巖石受力后，當(dāng)作用力超過其強(qiáng)度時(shí)，其連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生斷裂，巖石脆性變形的產(chǎn)物即斷裂。包括節(jié)理和斷層。節(jié)理——斷裂面兩側(cè)巖石沒有顯著位移的斷裂構(gòu)造。斷層——斷裂面兩側(cè)巖石有明顯相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造。

21第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（一）節(jié)理分類根據(jù)形成力學(xué)性質(zhì)分為張節(jié)理和剪節(jié)理兩類。剪節(jié)理—巖石受剪應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度時(shí)形成的節(jié)理，兩側(cè)巖塊沿節(jié)理面有微小剪切位移或趨勢(shì)。特征：1）產(chǎn)狀較穩(wěn)定，沿走向和傾向延伸較遠(yuǎn)。2）節(jié)理面較平直光滑，有時(shí)具有擦痕、摩擦鏡面。3）未被充填時(shí)平直閉合縫，充填時(shí)形成節(jié)理脈，脈寬較均勻，脈壁較平直。4）剪節(jié)理，一般穿切礫石、砂粒和結(jié)核等粒狀碎屑。5）常形成共軛“X”型節(jié)理系，將巖石切成菱形、棋盤格狀；如果一組節(jié)理發(fā)育時(shí)，則形成一組平行延伸的節(jié)理。6）尾端變化有折尾、菱形結(jié)環(huán)、多級(jí)分叉等形式。

22第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（一）節(jié)理分類根據(jù)形成力學(xué)性質(zhì)分為張節(jié)理和剪節(jié)理兩類。張節(jié)理—巖石受張應(yīng)力超過其抗張強(qiáng)度時(shí)形成的節(jié)理，節(jié)理面與最小主應(yīng)力軸垂直，與最大、中間主應(yīng)力軸平行。特征：1）產(chǎn)狀不穩(wěn)定，沿走向和傾向延伸不遠(yuǎn)。2）節(jié)理面粗糙不平，沒有擦痕；常繞過礫石和砂粒。3）兩壁之間的距離較大，呈開口狀或楔形，常被巖脈充填。4）一般發(fā)育稀疏，節(jié)理間距較大，即使局部地段發(fā)育較多，也是稀疏不均，很少密集成帶。5）尾端尾端變化形式有兩種：樹枝狀分叉及杏仁狀結(jié)環(huán)。6）一般擠壓和拉伸作用下形成的張節(jié)理彼此平行排列，剪切作用下形成的張節(jié)理在平面或剖面上呈雁行排列。

23第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（二）節(jié)理玫瑰花圖的編制目的：研究構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化。類型：主要有三種：節(jié)理走向玫瑰花圖節(jié)理傾向玫瑰花圖節(jié)理傾角玫瑰花圖

24第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（二）節(jié)理玫瑰花圖的編制1、節(jié)理走向玫瑰花圖1)資料整理-將野外測(cè)得的走向換算成NE和NW兩個(gè)方向。-按照5°或10°的間隔進(jìn)行分組；-統(tǒng)計(jì)各組節(jié)理數(shù)目，計(jì)算各組平均走向。

25第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（二）節(jié)理玫瑰花圖的編制1、節(jié)理走向玫瑰花圖1)資料整理2）確定作圖比例尺-根據(jù)做圖大小和各組節(jié)理數(shù)，選取一定長(zhǎng)度的線段代表一條節(jié)理，然后以等于或稍大于數(shù)目最多的那一組節(jié)理線段長(zhǎng)度為半徑做半圓，過圓心做SN和EW直徑線，在圓周上標(biāo)明方位。

26第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（二）節(jié)理玫瑰花圖的編制1、節(jié)理走向玫瑰花圖1)資料整理2）確定作圖比例尺從0°~9°一組開始，按各組平均走向在半圓周上做標(biāo)記，再?gòu)膱A心向圓周上該點(diǎn)的半徑方向，按該組節(jié)理的數(shù)目和比例尺定出一點(diǎn)。將各組點(diǎn)確定后，連線。3）投點(diǎn)連線4）寫上圖名和比例尺**觀測(cè)點(diǎn)節(jié)理走向玫瑰花圖

27第三節(jié)斷裂構(gòu)造一、節(jié)理（二）節(jié)理玫瑰花圖的編制2、節(jié)理傾向玫瑰花圖按節(jié)理傾向方位角分組，求出各組節(jié)理的平均傾向和節(jié)理數(shù)目，用圓周方位代表節(jié)理的平均傾向，用半徑長(zhǎng)度代表節(jié)理的數(shù)目，作法與節(jié)理走向玫瑰花圖相同，只不過是用整圓表示。3、節(jié)理傾角玫瑰花圖按節(jié)理傾向方位角的分組，求出各組的平均傾角，然后用節(jié)理的平均傾向和平均傾角做圖，圓的半徑長(zhǎng)度代表傾角，由圓心至圓周從0°~90°，找點(diǎn)連線的方法與傾向玫瑰花圖相同。

28第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（一）斷層要素1.斷層面-指巖層斷裂后發(fā)生位移的破裂面。斷層面的產(chǎn)狀也是由其走向、傾向、傾角來確定。2.斷層線-指斷層面與地表面的交線，即斷層面在地表的出露。3.斷盤-斷層面兩側(cè)相對(duì)位移的巖塊（巖體）。分為：上/下盤、東/西盤、上升/下降盤。4.交面線-斷層面與巖層面的交線。若巖層為煤層，稱為斷煤交線，分為上盤斷煤交線和下盤斷煤交線。

29第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（一）斷層要素5.斷層位移-斷層兩盤巖石沿?cái)嗔衙娴南鄬?duì)錯(cuò)動(dòng)?；啵瓟鄬觾杀P實(shí)際的位移距離，即錯(cuò)動(dòng)前為一點(diǎn)在錯(cuò)動(dòng)后分成兩個(gè)點(diǎn)，此兩點(diǎn)間的實(shí)際距離.總滑距-兩盤上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)被錯(cuò)開后的實(shí)際距離ab。走向滑距-總滑距在斷層面走向上的投影長(zhǎng)度ac。傾向滑距-總滑距在斷層面傾斜線上投影長(zhǎng)度bc。

30第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（一）斷層要素5.斷層位移-斷層兩盤巖石沿?cái)嗔衙娴南鄬?duì)錯(cuò)動(dòng)。斷距－斷層兩盤對(duì)應(yīng)巖層在產(chǎn)狀未發(fā)生變化條件下錯(cuò)動(dòng)的相對(duì)距離.垂直地層走向剖面圖垂直斷層走向剖面圖地層斷距-指斷層兩盤上對(duì)應(yīng)巖層之間的垂直距離ho。水平地層斷距-指斷層兩盤上對(duì)應(yīng)巖層面之間的水平距離hf。鉛直地層斷距-指斷層兩盤上對(duì)應(yīng)巖層之間的鉛直距離hg。斜斷距-指斷層兩盤上對(duì)應(yīng)巖層中某一對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿?cái)鄬用鎯A斜線的距離ee′。鉛直斷距-指斷層兩盤上對(duì)應(yīng)巖層中某一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的高程差em。水平斷距-指斷層兩盤上對(duì)應(yīng)巖層中某一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的水平距離e′m。

31第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（二）斷層分類1、根據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移的方向分類正斷層—上盤相對(duì)下降，下盤相對(duì)上升。逆斷層—上盤相對(duì)上升，下盤相對(duì)下降。平移斷層—兩盤沿?cái)鄬用孀魉较鄬?duì)位移。

32第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（二）斷層分類2、根據(jù)斷層走向與所切割巖層走向的關(guān)系分類走向斷層F1—斷層走向與巖層走向基本一致傾向斷層F2—斷層走向與巖層傾向基本一致斜交斷層F3—斷層走向與巖層走向斜交。

33第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（二）斷層分類3、根據(jù)斷層走向與褶曲軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向的關(guān)系分類F1：縱斷層F2：橫斷層F3：斜斷層

34第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（三）斷層的識(shí)別1、巖（煤）層或地層的缺失或重復(fù)2、地質(zhì)體或地質(zhì)界線不連續(xù)3、構(gòu)造標(biāo)志4、地貌標(biāo)志：沖溝、錯(cuò)斷山脊、斷層崖、斷層三角面5、水文標(biāo)志

35第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（三）斷層的識(shí)別1、巖（煤）層或地層的缺失或重復(fù)在野外或井下垂直于巖層走向的方向上,若巖層或地層有不對(duì)稱重復(fù)或缺失，則說明有走向斷層存在.正斷層逆斷層重復(fù)重復(fù)重復(fù)缺失缺失缺失

36第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（三）斷層的識(shí)別2、地質(zhì)體或地質(zhì)界線不連續(xù)如果發(fā)現(xiàn)某些地質(zhì)體或地質(zhì)界線在延展方向上突然中斷、錯(cuò)開，則說明有橫斷層（或傾向）或斜（交）斷層存在。如在煤巷掘進(jìn)過程中，迎頭突然出現(xiàn)半煤巖或全巖，即可判斷有斷層存在。

37第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（三）斷層的識(shí)別3、構(gòu)造標(biāo)志斷層兩側(cè)的巖（煤）層因受強(qiáng)烈擠壓或拉張、錯(cuò)動(dòng)，常常會(huì)伴生、派生諸如巖層產(chǎn)狀急劇變化或變陡、巖層節(jié)理化或節(jié)理化加劇、巖石破碎成（斷層）角礫巖或泥狀、斷層面擦痕、牽引褶曲等現(xiàn)象。斷層角礫巖擦痕與階步節(jié)理密集發(fā)育牽引褶曲

38第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（三）斷層的識(shí)別4、地貌標(biāo)志:沖溝、錯(cuò)斷山脊、斷層崖、斷層三角面阿爾金山山前斷裂

39第三節(jié)斷裂構(gòu)造二、斷層（三）斷層的識(shí)別5、水文標(biāo)志一系列湖泊、沼澤、洼地、泉水等呈帶狀分布，常反映可能有大斷層存在。此外，地表水系以折線方式急劇轉(zhuǎn)向及巖石浸染、蝕變、礦化等現(xiàn)象的帶狀分布也常與斷層有關(guān).

40復(fù)習(xí)思考題1.深刻理解巖層產(chǎn)狀要素的概念并熟練掌握其測(cè)量方法。2.如何識(shí)別褶曲?并判斷其類型。3.怎樣做節(jié)理玫瑰花圖？有何意義？4.斷層有哪些要素和類型？5.如何識(shí)別斷層？

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