地质基础知识汇总

第一章地质学基础知识

第一节岩石学基础知识

一、矿物

矿物是天然产物，通常具有一定的物理性质和比较固定的化学成份。有的矿物是由一种化学元素组成的单质矿物，如自然金、自然铜、金刚石等；有的是由两种或两种以上的元素组成的化合物，如黄铁矿、方解石等。某些人工合成的矿物，如人造金刚石、人造水晶等，其化学成份与物理性质与自然矿物类似，但不是天然产物，称之为“人造矿物”或“合成矿物”。

目前，已发现的矿物约3000多种，但组成煤系地层岩石的常见矿物仅有20余种，称之为造岩矿物。常见的矿物有：石英、长石、方解石、黑云母、白云母、角闪石、黄铁矿、赤铁矿和铝土矿等。

二、岩石

岩石是由矿物或岩屑在地质作用下聚集而形成的，自然界中有些岩石是由一种矿物组成，如纯洁的大理岩是由方解石组成；而多数是由两种以上的矿物组成，如花岗岩主要由石英、长石、云母三种矿物组成；少数由火山玻璃物质、胶体物质或生物遗骸组成。

岩石具有一定的结构和构造特征，与矿物比较，岩石的物质组成不固定，物理性质不均匀。

岩石与矿产的关系密切，各种金属、非金属矿产（如煤炭、石油等）绝大多数蕴藏于岩石之中，与岩石具有成因和时空上的联系。

自然界中岩石种类名目繁多，但根据其成因可分为三大类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

1、岩浆岩

岩浆岩又称火成岩，它是地壳下面存在着高温高压的熔融硅酸盐物质（称为岩浆），受地壳运动的影响，沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度降低，最后冷凝固结形成的岩石。

岩浆岩的主要矿物组成是硅酸盐矿物，主要氧化物是SiO2。根据SiO2的百分含量，岩浆岩可分为超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩。这些岩浆岩中的SiO2含量依次逐渐增大。根据岩浆岩的产出深度和状态的不同，岩浆岩又可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。

岩浆岩侵入煤系地层，是一种常见的地质现象，也是影响煤矿生产的重要地质因素之一。岩浆岩侵入体对煤层的破坏性主要表现为：①煤层被侵入体所代替，破坏了煤层的连续、完整性，减少了煤炭的可采储量；②由于接触变质的影响，使煤的灰分增高，黏结性减弱，煤质变劣，降低煤的工业价值；③侵入体硬度较煤层大，会妨碍采掘工作的正常进行，增加生产成本；④侵入体在煤层中发育时，使采区和工作面布置困难，甚至造成废巷等损失。

岩浆岩与沉积岩及变质岩的主要区别标志有：①岩浆岩大多为块状的结晶岩石，部分因冷凝过快而呈玻璃质结构；②具有特有的矿物及结构构造；③与围岩有明显的界线，常含有围岩碎块，称“捕虏体”，接触处有热变质现象；④没有任何生物遗迹或化石。

2、变质岩

变质岩是指已存在的各种岩石（岩浆岩、沉积岩或早先形成的变质岩），在地壳中由于物理和化学条件的改变（高温、高压或化学性质活泼的气体、液体的影响），使原来岩石的结构、构造或矿物成份等发生变化而形成的新的岩石。如：由石灰岩变为大理岩、由石英砂岩变质为石英岩。变质轻者可保持原有岩石的一

些结构、构造特征，重者则原岩面目皆非。

由于煤是沉积矿产，属沉积岩的一部分，本教材主要针对煤矿防治水问题，因此，下节重点介绍沉积岩。

第二节沉积岩

一、沉积岩的概念

沉积岩主要指由出露地表的岩石及火山碎屑物质、生物遗骸等在外动力地质作用下被风化、剥蚀的产物，经过搬运、沉积、固结作用所形成的一类岩石。

沉积岩在地表分布最广，约占地球表面积的3/4。更为重要的是许多矿产如煤、油页岩、岩盐等都是沉积岩。据统计，目前，全世界每年开采的矿产的75％来自沉积岩。从地表往下，沉积岩所占比例逐渐减少。

二、沉积岩的结构及原生构造

1、沉积岩的结构

沉积岩的结构可分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。

碎屑结构的特点是岩石可分为碎屑和胶结物两部分。碎屑颗粒大于0.01mm，按颗粒直径大小可分为：砾状结构颗粒直径大于2mm，砂状结构颗粒直径在2至0.1mm，粉砂结构颗粒直径在0.1至0.01mm之间。

泥质结构多为粘土矿物，颗粒直径小于0.01mm。

化学结构是通过化学溶液沉淀结晶而成，如大部分石灰岩是由许多方解石晶体组成。

生物结构是由生物遗体或碎片组成。

2、沉积岩的原生构造

沉积岩最典型的特征之一是具有原生层状构造。包括层理构造和层面构造。

（1）层理构造：两层面之间更微细的成层现象称层理构造，是岩石性质在垂直原始沉积层面的方向上，由于矿物成份、颜色、结构等特征发生突变或渐变而显现出来。沉积岩的层理类型主要有水平层理、波状层理及交错层理（也称斜层理）等。

（2）层面构造

在岩层面，由于沉积物沉积时，表面遭受到流水、风、生物活动及阳光曝晒等作用所留下的痕迹称层面构造。常见的有波浪、干裂、雨痕、痕迹化石等。如图2-1-1所示。

砂 层

砂 层

图2—1—1 干裂及其形成示意图

三、沉积岩的分类

关于沉积岩的分类，目前国内外流行的分类方案，十分强调沉积岩的物质来源，并以此作为分类的基础，如图2-1-2。

外源沉积岩：所谓“外源”，是指沉积物质来源于沉积盆地之外。其中，由母岩风化、剥蚀后形成的碎屑物质和黏土矿物，经过机械搬运、沉积、成岩作用而形成的岩石称陆源碎屑岩。由火山喷发形成的火山碎屑物质经过堆积、压实、胶结或熔结作用而形成的岩石称火山碎屑岩。

内源沉积岩：所谓“内源”，是指沉积物质直接来源于沉积盆地之内，由沉积盆地内的溶解物质通过化学或生物化学作用沉淀生成的。常见的岩石类型有石灰岩等。其中可燃生物岩主要是指生活在沼泽、湖泊中的生物遗体经过复杂的物理、化学和生物化学及成岩作用而形成的一类岩石，如煤、油页岩等。

图2—1—2 沉积岩分类

第三节构造地质学基础知识

承受地壳运动的岩层或岩石，在地壳运动力的作用下发生变形或变位的形迹，称为地质构造。地质构造在层状的岩石中表现最显著，在不成层的岩浆岩中也是存在的。本节重点讲述成层岩石中的地质构造。它的基本类型有：水平构造，倾斜构造，褶皱构造和断裂构造等。

一、水平构造

原始沉积物，特别是海洋中的沉积物多是水平或近于水平的层状堆积物，按沉积顺序先沉积的在下面，后沉积的覆盖在上面，这些一层层叠置起来的沉积物，经过固结成岩作用形成坚硬的层状岩石，称为岩层。每个岩层具有近似相互平行