煤矿地质构造

第四章地质构造愤一节岩层产状
镖二节褶皱构造
C第三节断裂构
造
第四章地质构造
媒层的褶皱揉流平臣卜褶皱弓虽烈且不协调，煤炭物质通过这种弓虽烈的揉皱而迁移宛动，这是最常见的物性流空。

福建上京柯坑，下二叠, 35号煤。

手标"近原大
. 脆韧叠加的韧脆性流变
照片的大部分视域是一块具有褶皱变形的碎块，周围为碎粒、碎粉。

福建龙岩翠屏山矿，下二叠统煤层。

反光显微镜, X 50
应力作用产生的弱应变现象安徽淮南辛集通冲断层带。

透射电骨，X 33000〈姜 波提供〉 同
直线型位错线 石英矿物中平直的位车昔钱，它代表— 才目当低的
第一节岩层产状
一、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一地层。

岩层顶、底界面之间的距离一岩层的厚度。

1.夹层
2.变薄
3.尖灭
4.透镜体
2、岩层的产状及测定方法
岩层产状一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 B =tg a cos 3
3—视倾向与真倾
向之间的夹角。

岩层产状三要素
（3）具体求法：
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DF丄DB, D-F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，ZDFG既为岩层倾角。

求倾角也可以用公式：
a =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
如地层界线、断层走向线等地质资料。

单斜岩层：在一定范围内，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。

地形地质图：在地形图的基础上，加绘一些地质资料
1=1
右图为地形地质图，A、B
两点为某岩层界面与200m
等高线的两个交点，连接A
B,既为某岩层面上的200m
走向线，再找出同一界面上
与另一等咼线的交点C，
过C点作AB的平行线，
既为300m走向线。

根据两条走向线的平距和高
差，可求出岩层的倾向和
倾角。

在地形地质图上求岩层产状
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 a
h=hfsin a
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、出露见度。

(1)地形平坦：h=l X sin a
(2)剖面线垂直岩层走向，坡向与倾向相反：h=l X sin (a+B)
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，a<B：
h=l X sin (B-a)
(4)剖面线垂直岩层走向，坡向与倾向一致，a>B：
h=l X sin (a-B)
(5)地形直立，地层倾斜：h=l X cos a
坡向与倾向一致，a<B
坡向与倾向一致，a>B
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。

3、岩层的埋藏深度
岩层顶面距地面的铅垂距离一埋藏深度。

右图为单斜岩层区的地形地质图,
根据煤层露头及产状，求A点煤
层的埋藏深度？
凡。

=人点的标咼一E点的标咼+EF X tg a
第二节褶皱构造
-、概念：岩层在外力作用下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一褶曲。

向上弯曲一背斜，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:
、核題核濤出K』
、娜面:是立、倾斜
轴*轴轴―
ts瞬"翼5 W -岩层
面褶曲一翼
转有圆滑状、一
七、折端常
褶的^折端
有^ssssssss^八平分衲嚨部或笔聃钵平面交細轴迹詭
—枢纽点K的最大弯曲点
睜分，既。

同
岩层的汇合
D
"与交
线3于重合
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
(4)两翼地层及轴面都近于水平, 翼地层顺丿予正常，
另一翼地层顺序倒转。

(5)翻卷褶曲：轴面翻卷向下弯曲，为平卧褶曲进一步复杂化的产
物。

2)根据转折端产状及两翼特点分类：
(1)箱形褶曲：转折端平直，两翼陡峭，在两翼转折端处呈膝状
弯曲，背斜形态类似箱形，向斜形态类似屉形。

(2)扇形褶曲：轴面直立，两翼地层呈形弯曲，中段倒转，背斜
两翼向轴面倾斜，向斜两翼轴面背周倾斜，转折端圆滑。

7 6 5 4 321 讎 4 5 6 7 6 54321 23456 5 4
(3)等斜褶曲：两翼与轴面平行，轴面倾斜，一翼倒转。

(4)挠曲：缓倾斜岩层中，某段岩层突然变陡，形成一种膝状弯曲
2、根据枢纽在纵向上的起伏分类：
(1)水平褶曲：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。

(3)双倾伏褶曲：枢纽向两个方向倾伏，以至消失。

长宽比一同一平面内，同一露头线所构成的褶曲的长宽比。

(1)线形褶曲：褶曲在平面内延伸很远，其长度远远超过宽度, 长宽比在10:1以上。

VT)
褶曲在纵冋上延1甲不远便倾伏，长宽比10:1〜3:1,
有短轴向斜、短轴背斜。

(3)浑圆褶曲：褶曲长宽比在3:1〜1:1之间，近于圆形，背斜叫穹隆，向斜叫构造盆地。

4、褶曲的组合分类：
(1)复向斜和复背斜：一种规模巨大，两翼被次一级褶皱复杂化了的背斜和向斜。

复背斜次一级褶曲轴面向下收敛，构成扇形；复向斜向上方收敛，构成房盖形。

(2)隔档式和隔槽式褶皱：褶曲轴并列，背、向斜发育不等。

隔栏
式一背斜狭窄，向斜开阔；隔槽式一背斜开阔，向斜狭窄。

(6)
^5
®
圆弧状等厚褶皱粉砂岩岩层呈圆弧状弯曲，各层等厚，相互平故又称平行褶皱。

福建龙岩苏邦东井田井下，下二叠统童子岩组
F 斜歪倾侏禮皱泥晶庆岩中，糟曲轴面何斜，枢纽倾快，且物者勺側向和倾斜程度不——至岩中又发育有次级者向斜，成为箕式褶皱。

江宁大连 4石滩南秀园，震旦系兴民木寸缉
1、褶曲形态的观察研究
有些褶曲可在有限地段一天然露头或人工露头直接看到，然而 更多的褶曲，特别是一些大型褶曲，需要经过踏勘、测量，根据 地层产状与地层分布规律来确定其存在。

因此，研究褶曲的首要 工作是将该地区的地层时代、岩层顺序、岩性、厚度及变化以及 地层之间的接触关系等地质情况搞清楚。

一般来说，新老地层对称分布是褶曲构造的表现。

但是，在水 平岩层地区及单斜岩层地区，由于地形切割也会出现对称分布：
U! 四、褶皱构造的观察与研究
2、褶皱内部小构造的观察研究
• 1）层间擦痕：褶曲形成过程中，岩层相对滑动、摩擦所留下的痕迹。

枢纽水平时，翼部的擦痕方向近于垂直枢纽；枢纽倾伏时擦痕方向与枢纽斜交。

• 2）拖拉褶皱：一种层间褶曲，多发育在两层坚硬岩层间的软岩层中，位于主褶皱翼部的层间小褶皱多为不对称褶皱。

小褶皱的轴面与其上、下相邻的主褶皱岩层面所夹锐角指示该相邻岩层相对滑动方向。

除翻卷褶曲外，可以结合层间滑动规律判断岩层顶底面，从而确定岩层层序是正常或倒转以及背斜和向斜的相对位置。

根据拖拉褶曲恢复褶皱形态
3、褶皱形成时期的确定:
描述褶皱形成的时代，通常用两种术语：
1）根据组成褶皱的地层时代命名：
如：下古生代褶皱；中生代褶皱等。

2）根据形成褶皱的构造运动命名：
如：加里东期褶皱（D/S之间）；K
喜山期褶皱（第三纪）。

1）褶曲名称：（地名+褶曲形态）如：宁武一静乐向斜
2）轴的延展方向及延展长度，经过的主要地物。

3）两翼产状。

4）核、翼地层时代，岩性特征，地层厚度。

4、褶皱的文字描述:形成于J末期（燕山运动）
5）枢纽产状、起伏变化情况。

6）褶曲的形态特征及形态类型。

7）褶曲被断层、岩浆岩的破坏情况。

8）形成时代。

第三节断裂构造
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。

4、节理的组合方式:
1）平行节理：各条节理的走向
平行、倾向一致。

2） X节理：两组节理直交或斜交
成X形排列。

3）放射状节理：节理成放射状排
列。

此节理常发育于因岩浆上拱而
形成的穹隆地区。

4）环状节理：节理面为弧形面，
并呈同心圆状排列，多发育于局部下陷的构造盆地周围。

（四）节理的观测研究
1、节理的野外观测：
1）观测点的选定：根据所要解决的问题进行选定。

在这里仅介绍节理玫瑰花图的编制方法：
1）将节理走冋方位用的大小依次排列，
按每10°为间隔，进行分组。

2）统计每组节理数和该组平均走向。

3）按选定比例作一半圆，一般为270°
--90°，上方为北。

4）以每组平均走向为方位，以节理数为长度，从圆心一端点连线，然后把各点端点连接，若端点不连续，则折线联回原点，既得该图。

二;
（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。

I 、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”字形法则。

图5-35断层要素
a 图：1—下盘；2—上盘;3—断层线；4一断层破碎带；5—断层面;
b 图：ABCD —断层面；AD —断层线；ab —下盘交面线；cd —上盘交面线
1、真断距
二层面上的某个点,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。

图竟*尷鷺分量
ab—真断距；ac—走向断距；cl«向断距;
bd—水平断距；ad—铅垂断距
真断距ab：是一个向量，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一走向断距；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X sin巾
水平断距=总断距X cos6 （6一断层面倾角）
z、
上、下盘中同一地层面的距离一地层断距。

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一地层断距；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
者之间的儿何关系：h°=hf X cos a ；h0=hg Xsina
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, 地层断距二铅垂断距二铅垂地层断距。

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一平错（L），两点沿断层面的距离一倾斜间隔。

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:
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。