2.地质构造分析及现场判断教案

曲形成复式向斜构造（Ⅰ、Ⅱ级）；在弯滑和弯流褶皱作用下，东翼生产“S”形，西翼产生反“S”形的次级褶皱（Ⅲ级），同时派生断面与岩层面基本一致的小断层；印支运动进一步加强，西翼产生倒转，形成倒转向斜（Ⅰ级）。第二期为燕山期，受来自西部水平侧压进一步作用下，产生了F0、F1、F2、F6等一组向西倾的逆掩推覆断层，将元古界的麻源群、泥盆系上统桃子坑组、天瓦岽组、石炭系林地组等地层及印支期岭兜岩体从西向东推覆到栖霞组、文笔山组、童子岩组等地层的Ⅰ级倒转向斜之上，随之产生F4断层。

详查报告的论述明显存在如下三个问题：

1、F2断层面发育Ⅰ级倒转向斜，因此F2断层早于Ⅰ级倒转向斜发育，是在印支运动之前地层呈水平状态时发育的。预计F0 也早于Ⅰ级倒转向斜发育，只是勘探深度不够，正常翼的F0没有揭露到位。

2、F4断层面没有呈Ⅰ级倒转向斜，因此是在Ⅰ级倒转向斜发育的后期产生的。Ⅰ级倒转向斜发育的后期，沿倒转向斜的核部地层破裂，产生了F4断层。因此F4晚于F2发育， F2不能切割F4。基于这一点，ZK2002、ZK2201（以上两孔F2切割F4）见F4的位置必须修改，下移到煤系地层中通过，将导致F4下盘的含煤地层厚度大幅减少，矿井的储量也将大幅减少。

F4在形成的过程中，上盘地层向东错动，下盘地层向西错动，在断层面附近下盘派生 “S”形，上盘派生反“S”形的次级牵引褶皱（Ⅲ级）。在牵引褶皱的核部，派生一组与岩层面基本一致但与F4相交的小型逆断层。

3、Ⅱ2宽缓背斜，不仅发育在正常翼中，还发育在倒转翼和F0、F2、F4等断层面上，因此它不是在Ⅰ级倒转向斜形成的过程中产生的，而是在后期形成。经分析Ⅱ2宽缓背斜的核部侵入岩发育，与地表的汤泉岩体（rδ

3(1)a5

）是一整体。Ⅱ2宽缓背斜是汤泉岩体（rδ

3(1)a5）

在侵入的过程中发生底辟作用产生的。

综上所述，井田内构造应该分四期。第一期为印支运动之前，水平状态的地层之间，发育了F0、F2等拆离断层。第二期为印支运动，水平状态的含煤地层，由于受到从西向东的水平侧向挤压，造成岩层弯曲形成复式向斜构造（Ⅰ级），在沿倒转向斜的核部地层破裂，产生了F4断层，受F4断层的牵引，下盘派生“S”形，上盘派生反“S”形的次级褶皱（Ⅲ级），并在核部派生一组断面与岩层面基本一致的小型逆断层。第三期为汤泉岩体（rδ

3(1)a5

）

的侵入，形成了Ⅱ级宽缓背斜，并在背斜核部，发育密集的放射状或环状小型正断层。第四期为燕山期，受来自西部水平侧压进一步作用下，产生了F1、F6等一组向西倾的逆掩推覆断层，将元古界的麻源群、泥盆系上统桃子坑组、天瓦岽组、石炭系林地组等地层及印支期岭兜岩体从西向东推覆到栖霞组、文笔山组、童子岩组等地层的Ⅰ级倒转向斜之上。

通过苏桥井田地质构造形成机制、分期配套研究，可以掌握井田的地质构造特征： 1、F2断层为拆离断层而不是推覆断层

苏桥井田煤系地层通过F2断层直接与栖霞组灰岩接触。F2断层是在印支运动之前地层呈水平状态时发育的,并在印支运动期间与上盘的童子岩组地层，下盘的栖霞组灰岩、林地

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组砂砾岩等一起产生了Ⅰ级倒转向斜。因此F2不是推覆构造，栖霞组灰岩、林地组砂砾岩也不是推覆体，不具备推覆构造的地质特征。

F2断层是拆离断层，具备以下几个特点：大型正断层，即滑脱面，其上盘为童子岩煤系地层，下盘基岩为栖霞组灰岩；断层面低角度；上盘(煤系地层)伴生叠瓦状逆冲断层；断层的浅部伴有角砾岩化、剪切作用和普遍的热液交代形成一个向深部延深的铅锌矿成矿带。

2、柔流褶皱

柔流褶皱在苏桥井田极为常见，是指煤层在地应力挤压作用下向围岩的软岩层面或断裂面挤入，形成“穿刺体”。它的形成机制是：苏桥井田煤系地层的顶部盖层和底部基岩均为栖霞组灰岩、林地组石英砂砾岩等刚性岩层，当发生岩浆侵入等垂直应力作用时，刚性盖层和基岩推不动，而高围压的煤层具有强烈的可塑性，可以从地应力大的部位向地应力小的部位作“塑性流动”。当围岩存在软岩层面或张性断裂面时，特别是围岩与煤层不整合时,“塑性流动”的煤层可以挤入形成“穿刺体”，以达到应力释放的效果。

3、小断层

苏桥煤矿的小断层极为发育，主要有三组。 一组发育在Ⅱ2宽缓背斜的核部。汤泉岩体（rδ

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）在侵入的过程产生了垂直于地层

向上的底辟作用，发育了Ⅱ2横弯背斜。褶皱岩层整体处于拉伸状态，各层都没有中和面。由于褶皱顶部受侧向拉伸最强，在形成顶薄褶皱的同时，顶部（核部）产生密集放射状或环状小型正断层，一般断距在10m以内，以达到总体岩层伸展的效果。

第二组是F4牵引形成的，发育在牵引褶皱的核部，断层面与岩层面基本一致，但与F4相交的小型逆断层。

第三组是F2拆离断层派生的叠瓦状逆冲断层。

当采掘工作面碰上以上三组断层，可分别应用正、逆断层的处理方法进行处理。 4、煤层可采带分布

煤层可采带分布严重受Ⅱ2横弯背斜影响。Ⅱ2横弯背斜岩层整体处于拉伸状态，各层都没有中和面，特别是顶部（核部）受侧向拉伸最强，形成顶薄褶皱，小断层又极其发育，煤层可采性差，而两翼相对较正常。Ⅱ2横弯背斜的枢纽走向总体为北东东向，延伸长度将近4000m，倾伏角20°左右。同一煤层的可采带分布边界线基本与枢纽平行，即区段高差如果是35m，则下区段的可采带可能向北东东方向延长96m，因此下区段的石门布置要同等向北东东方向偏移约96m。

另外，不同煤层的可采带分布不一致，Ⅱ2横弯背斜的核部煤层可采带分布相对要靠南，而两翼煤层的可采带分布相对要靠北，偏移距离的大小取决于煤层层间距和煤层可采性。如果区段石门布置太偏北，无法同时揭露相邻煤层的可采带，会增加井巷投入。

（三）加强沉积构造及层序的研究-----首要工作 1、沉积构造

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沉积构造是指沉积岩各个组成部分之间的空间分布和排列方式。它是沉积物沉积时或沉积之后，由于物理作用、化学作用及生物作用形成的。在沉积物形成过程中及沉积固结成岩之前形成的构造，也叫原生构造，例如层理及层面构造；固结成岩之后形成的构造为次生构造，例如缝合线等。沉积构造用来描述沉积岩各组成部分的这种分布与排列，是沉积作用与过程、古环境以及矿床发育的重要标志，可以确定沉积介质的营力及流动状态，从而有助于分析沉积环境，有的还可确定地层的顶底层序等。

(1)层理：即层内构造，指在垂直地层层面方向上可以见到因岩石的成分、颜色、结构变化显示出来的一种特征，它们大都与沉积同时形成，所以能很好反映水动力条件，也可以作为岩层确定的依据。

交错层理：有多种形态，有的形态可在多种环境中形成，但不同的环境具有不同的形态特征。如河流环境，因水呈定向流动，常形成单向斜层理；海洋环境由于潮汐来回作用，形成鱼骨状交错层理；海滩环境的冲洗层理以大型、倾角小(<10o)和砂粒成分纯净为特征；风成交错层理则以厚度大、倾角大（可>30o）、分选性好及磨圆度高为特征。陆棚浅海中的风暴流可以形成特殊的丘状层理。

水平层理及平行层理：在水体平静的环境中，呈悬浮状态搬运的粘土和细粉砂缓慢沉积，具水平层理（或纹理）。在水浅流急的条件下，细砂、中砂、粗砂甚至细砾也可形成水平层理，为了和上述水平层理区别，称为平行层理。

递变（粒级）层理和块状层理：由重力流作用形成。由于重力分异作用，粗粒物质下沉，在同一层沉积物中显示自下而上从粗到细的粒序变化现象，称为递变（粒级）层理。另一种情况由于来不及分异而不显示任何层状构造的沉积物，称为块状层理，它可产生在任何粒级的沉积物中。

(2)层面构造：出现在层面上的构造，有的与沉积同时形成，如波痕；有的在层面形成之后形成，如爬痕、足迹、泥裂、雨痕等。

节理面与层面的区分方法：有时岩层的节理较发育，与层面难于辨认，可取一小块岩石，认真敲出其层理，与层理产状相近的面则是层面，而产状相差较多的面则是节理面。

2、层序的研究

地层层序的研究是矿井地质构造研究的重中之重，离开了层序的研究则无从谈构造。层序的确定有以下几种方法：

(1) 递变（粒级）层理：往往是粗的先沉积，细的后沉积，利用这种关系可以确定新老关系；

(2)斜层理或交错层理：是在一个单层中出现的与层面斜交的层纹构造，其特征是顶部与主层层理呈角度相交关系，其底面则收敛变斜而与层面相切。

(3)波迹：对称型的浪成波痕（或震荡波痕），是由尖棱的波峰和圆弧波谷组成，这种波痕，无论是原波痕，还是印模，都是波峰尖端指向岩层顶面，波谷的圆弧则指向底面，这在砂岩，粉沙岩和泥岩中十分常见。

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(4)冲刷面：固结或未固结的沉积岩层，当出露水面或在水下遭到流水冲刷时，就会形成凹凸不平的冲刷面，被破碎的岩石就会以砾岩的形式在低凹处沉积下来，很明显，后形成的岩层具有先形成的岩层的残块。

(5)泥裂或干裂：当沉积岩层还未固结就露出水面，经太阳晒就会干固并发生收缩和裂开。其特征是干裂与层理大致垂直，往往是上宽下窄的楔状。剖面上则相反：对下层物质来讲，开口指向上，对砂岩来说，尖峰指向下。 (6)雨痕和冰雹

(7)生物化石生长与保存状态：多数生物介壳的凸面向上为最稳定的埋藏状态。 (8)已知煤层顶底板岩性特征或标志层。

(9)煤层顶底板纯净程度，底板一般有较多的碎屑或杂质，而顶板则较纯净。 (10)弯滑作用:当两硬层夹一软弱岩层（如煤层）时，则在上下硬岩层滑动的力偶作用下，使软弱岩层产生层间小褶皱可帮助我们确定层序倒转与否及背、向斜的位置。方法是：新岩层总是向背斜转端滑动，老岩层则对反方向滑动，画作层间小褶皱的轴面，与主褶皱面所交锐角指示相邻层相对滑动方向，滑动方向一经确定，就可确定背、向斜的位置，也知道岩层正常与倒转。

（四）加强对柔流褶皱和“Z”字褶皱等特殊构造的研究-----关键工作 1、柔流褶皱

煤层的柔流褶皱是指煤层在地应力挤压作用下向围岩的软岩层面或断裂面挤入，形成“穿刺体”。它的形成机理是：在高围压的条件下，煤层具有强烈的可塑性，可以从地应力大的部位向地应力小的部位作“塑性流动”，当围岩与煤层不整合存在软岩层面或张性断裂面时，“塑性流动”的煤层可以挤入形成“穿刺体”。 煤层的柔流褶皱分散了煤层的煤量，降低了可采性，并导致煤层层位真假难于分辨，对生产影响很大。柔流褶皱有一系列独特的地质特征，可以作为识别依据：

(1)煤层柔流褶皱不同于褶皱构造或断裂构造。它不存在地层的缺失或重复，“穿刺体”的“顶”、“底”板岩性一致，同属于煤层的顶板岩性或底板岩性，且一般为泥岩、砂质泥岩等软岩层。

(2)煤层柔流褶皱不同于分层结构。分层结构是由沉积环境变化形成的，一个分层就是一个小沉积旋迥，分层的底板一般存在较多的植物碎屑化石等特征，而流褶皱是在后天高围压条件下形成的，“穿刺体”的“底”板一般不含植物碎屑化石。

(3)发生柔流褶皱部位，煤层与顶、底板产状或构造不协调。由于煤层和顶、底板岩石

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