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        小議地層傾角大于或小于斷層傾角時的斷層特征

        2018-08-29 10:59:06劉紅林馮春芬馬櫻燕王顯飛石玉海
        中國科技縱橫 2018年15期
        關鍵詞:正斷層礦層傾角

        劉紅林 馮春芬 馬櫻燕 王顯飛 石玉海

        摘 要:斷層主要指地殼受力發(fā)生斷裂,沿破裂面兩側巖塊發(fā)生顯著相對位移的構造。斷層具有超強的破壞性,它破壞了礦床的連續(xù)性和完整性,對礦山開采影響較大。本文通過田壩煤礦勘探實例展開論述,煤巖層傾角大小與斷層傾角的關系特征,它直接導致地質勘查鉆孔中控制的斷層的表現(xiàn)特征不一樣。因此,了解斷層的性質對礦山開采或規(guī)劃具有非常重要的意義。

        關鍵詞:正斷層;逆斷層;性質;重復;缺失;科學;創(chuàng)新;保護環(huán)境

        中圖分類號:X936 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2018)15-0180-02

        1 斷層的定義及要素

        斷層是巖層或巖礦體順破裂面發(fā)生明顯的位移的構造,斷層在地殼中廣泛發(fā)育,是地殼的最重要構造之一。在地貌上,大的斷層常常形成裂谷和陡崖。斷層的規(guī)模大小不等,大者沿走向延長可達數(shù)百至上千米,向下可切穿地殼,通常由許多伴生斷層組成的,稱為斷裂帶;小者不足一米,可見于巖石標本或礦層中。斷層都破壞了巖礦層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往出現(xiàn)巖石破碎(如斷層泥、斷層角礫),易被風化侵蝕,有時斷層鄰近的巖礦層會出現(xiàn)褶皺或彎曲現(xiàn)象。沿斷層線常常發(fā)育為溝谷,有時出現(xiàn)泉或湖泊。斷層的幾何要素由斷層面、斷層線、斷盤、斷距構成。斷層面是巖塊沿之發(fā)生相對位移的破裂面。斷層線是斷層面與地面的交線,表示斷層的延伸方向,其形狀決定于斷層的形狀和地面的起伏情況。斷盤指斷層面兩側的巖塊,位于斷層面之上的稱為上盤,斷層面之下的稱為下盤,如斷層面直立,則按巖塊相對于斷層走向的方位來描述。斷層兩側錯開距離統(tǒng)稱為位移;斷層兩側相當層錯開的距離,即錯動前的某一巖層,錯斷后分成兩對應層之間的距離,統(tǒng)稱斷距。通常按斷層的位移性質分為:上盤相對下降的斷層稱為正斷層;上盤相對上升的斷層稱為逆斷層。

        2 斷層的性質及特征

        2.1 正斷層的定義及性質、特征

        正斷層(normal fault):是地質構造中斷層的一種。是根據(jù)斷層的兩盤相對位移劃分的。斷層形成后,上盤相對下降,下盤相對上升的斷層稱為正斷層。它主要是受到拉張力和重力作用形成的。正斷層產(chǎn)狀較陡,通常在45°以上,而以60°左右者較為常見。正斷層在地形上表現(xiàn)顯著,多形成河谷、沖溝和湖泊等。地質勘探鉆孔深部控制的正斷層常表現(xiàn)為巖礦層(煤層、標志層、巖層等)缺失,巖礦層厚度變薄或缺失等現(xiàn)象;地表常表現(xiàn)為地層或巖礦層重復。正斷層的表示方法見圖1。

        2.2 逆斷層的定義及性質、特征

        逆斷層(reverse fault):地質構造中斷層的一種,為上盤上升,下盤相對下降的斷層,主要由水平擠壓與重力作用而形成。一般認為逆斷層是受到近與水平的擠壓應力作用而成,因之多與皺褶相伴生。根據(jù)斷層傾角的大小,可分為:高角度逆斷層和低角度逆斷層。

        高角度逆斷層面傾斜陡峻,傾角大于45°,常常在正斷層發(fā)育區(qū)產(chǎn)成。傾角小于45°(一般多在30°左右或更?。┑哪鏀鄬臃Q為低角度斷層。位移距離很大的低角度逆斷層稱為逆沖斷層。聚合性板塊邊界多逆斷層與褶皺構造。地質勘探鉆孔深部控制的逆斷層常表現(xiàn)為巖礦層(煤層、標志層、巖層等)重復,巖礦層厚度變厚或重復等現(xiàn)象;地表常表現(xiàn)為地層或巖礦層缺失。逆斷層的表示方法見圖1。

        3 巖礦層傾角大于或小于斷層傾角時斷層的特征

        據(jù)收集資料羊場礦區(qū)田壩煤礦構造主要以馬尾狀斷裂為主,礦區(qū)為一向斜構造,向斜東翼靠近礦區(qū)南端五井田范圍內(nèi)巖煤層傾角一般大于斷層傾角。地層走向2°-23°,傾向265-293°,傾角60°-85°,屬急傾斜巖煤層,局部(主要指地表或淺部)地段倒轉。向斜西翼及東翼地層傾角一般小于45°。本次根據(jù)礦區(qū)實際情況,篩選出3條具有代表性的斷裂進行論證。篩選的斷層見表1。

        從以上實例數(shù)據(jù)中得出結論,對正斷層、逆斷層的特征綜述如下:

        3.1 正斷層的特征

        正斷層為上盤相對下降,下盤相對上升的斷層。當巖礦層傾角大于斷層傾角時,且斷層傾向與地層傾向同向時,正斷層表現(xiàn)為重復,即巖礦層間距和地層變厚、重復(見圖2);斷層傾向與地層傾向相反時,正斷層表現(xiàn)為缺失。當巖礦層傾角小于斷層傾角時,且斷層傾向與地層傾向相反時,正斷層表現(xiàn)為缺失,即巖礦層間距和地層變薄、缺失,屬正常表現(xiàn);斷層傾向與地層傾向相同時,正斷層表現(xiàn)為缺失。

        3.2 逆斷層的特征

        逆斷層為上盤上升,下盤相對下降的斷層。當巖礦層傾角大于斷層傾角時,且斷層傾向與地層傾向同向時,逆斷層表現(xiàn)為缺失,即巖礦層間距和地層變薄、缺失,與一般勘查正常情況下反映剛好相反(見圖3);斷層傾向與地層傾向相反時,逆斷層表現(xiàn)為重復。當巖礦層傾角小于斷層傾角時,且斷層傾向與地層傾向相反時,逆斷層表現(xiàn)為重復,即巖礦層間距和地層變厚、重復,屬正常表現(xiàn);斷層傾向與地層傾向相同時,逆斷層表現(xiàn)為重復。

        4 巖礦層傾角大于斷層傾角時的斷層特征

        通過上述論證得出,在地質勘查鉆孔中當巖礦層傾角大于斷層傾角時,且斷層傾向與地層傾向同向時,逆斷層表現(xiàn)為缺失,即巖礦層間距和地層變薄、缺失,與一般勘查正常情況下反映剛好相反;斷層傾向與地層傾向同向時,正斷層表現(xiàn)為重復,即巖礦層間距和地層變厚、重復,與一般勘查正常情況下反映剛好相反。除此之外,其它情況下一般為正斷層表現(xiàn)為缺失、層間距和地層變薄,逆斷層表現(xiàn)為巖礦層間距和地層變厚、重復。

        5 研究斷層的性質、特征具有重要的意義

        (1)礦山開采設計方面:斷層主要指巖層或巖礦體順破裂面發(fā)生明顯的位移的構造。它破壞了巖礦層的連續(xù)性、完整性,甚至使巖礦層破碎或變薄、變厚及傾角變陡等現(xiàn)象。這給礦山開采帶來諸多不便,甚至投資資金多出幾倍,造成盲目投資;或者產(chǎn)量達不到預期目標,經(jīng)濟效益低等。綜合礦山實際情況,結合地勘及地質構造的區(qū)域特性,必須先探后采,避免盲目投資。查明斷層的性質對礦山開采或規(guī)劃具有不可替代的重要的意義。(2)地震方面:近年來地震在我國及全球頻發(fā),其主要為地殼運動產(chǎn)生的斷層,研究斷層對于了解地震機制,預測地殼的未來活動顯得尤為重要。(3)保護環(huán)境方面:了解斷層的性質可以針對性的有效的、科學的保護自然資源和環(huán)境,如地熱、泉水等。(4)恢復治理環(huán)境方面:了解斷層的性質閉坑后可以有效的恢復治理環(huán)境、土地復墾、水土保持等,加強礦山生態(tài)環(huán)境管理,推進礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中的生態(tài)環(huán)境保護與恢復治理。

        6 結語

        綜上所述,在了解斷層的性質、背景、成因等的前提條件下,要具有創(chuàng)新的針對礦山從設計到生產(chǎn)開采,再到閉坑后的水土保持與生態(tài)環(huán)境保護、恢復治理等相結合的系統(tǒng)性的創(chuàng)新思維應用到實際操作中來。礦床開采要有全局意識,科學、合理、有效、創(chuàng)新開采利用資源與研究、保護、恢復環(huán)境齊抓共進,以預防礦山事故或開采誘發(fā)的事故為主,真正的讓我們的生產(chǎn)生活環(huán)境變得越來越美好、人與自然和諧相處,還地球一個光明或原生態(tài)環(huán)境。

        參考文獻

        [1]云南省地質礦產(chǎn)局.云南省區(qū)域地質志[M].地質出版社,1990.

        [2]石顯耀,曹代勇,林玉成,鄭志紅.滇東地區(qū)主要控煤構造[J].中國煤炭地質,2009,(12):24-27.

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