构造地质学十篇

发布时间:2024-04-24 23:54:55

构造地质学篇1

构造地质学是地质工程本科专业的专业基础课,要求学生能够对各种地质现象从构造几何学、构造运动学和构造动力学的角度进行分析研究,学会编制与阅读相关构造地质图件,掌握构造地质的基本工作方法。对于地质工程专业本科生来说,构造地质学教学总体目标可以概括为:学会应用构造地质学工作方法和思路,解决工程实践中遇到的各种构造地质问题。

承担构造地质学课程教学教师应该在强化构造地质理论教学研究的基础上,应用现有的教育技术,形成相配套的教学方法,达到提高教学效果目的。概括起来就是三个实现:第一,在教学内容上实现理论教学与实践教学的有机结合,同时将构造地质学领域的研究的热点问题引入课堂,提高学生的学习兴趣;第二,应用教育技术实现对构造地质现象动态模拟,建立形象生动的多媒体教学平台;第三,利用互联网技术建立网络学堂,实现课堂教学与课后答疑无缝连接。

一、教学内容的改革

构造地质学教学内容的改革应遵循以下原则。

系统分析:教学内容的安排应前后呼应,形成更加符合野外实际的完整地质构造教学体系,建立构造地质学研究所特有的整体观和系统观。

渐进推进:反向思维是构造地质学解析工作方法的精髓,在教学上要把握由浅入深,渐进深入的原则。教学内容的安排要先从认识构造现象入手,解决是什么的问题;然后,逐步掌握构造几何学、构造运动学、构造动力学的特征及其研究程序和方法,解决为什么问题。

了解前沿:构造地质学是地质学中的哲学,是地质学学科中最为活跃的研究领域之一,同时也是地质工程研究领域应用最广的地质学基础学科。需要跟踪构造地质学前沿研究发展方向,不断充实教学内容。

能力为本:教学方法与手段必须有利于对学生能力的培养和素质的提高,教学环节要为学生提供观察、思考的机会,培养学生独立观察、独立分析和独立解决构造地质问题的能力和思路。

在上述原则的指导下,可将构造地质课程内容划分为基本知识、基本操作和构造现象形成演化过程分析三个部分(图1):

基本知识主要为各种构造地质现象的特点,描述的方法。基本操作主要为构造几何学教学内容,构造现象的分类原则。构造现象形成演化过程分析就是在认识和描述构造现象的基础上,理解形成这些构造现象的原因是什么,确立构造地质学研究思路和分析方法,形成独立解决问题的能力。

根据各部分的教学目标和重点,采取相应的教学方法,逐渐形成了适应地质工程专业培养目标的人才培养模式,形成了以理论知识、实践技能、素质教育三位一体的构造地质学教学体系。

二、课堂教学方法的改革

教学方法的改革既涉及授课方式的改革,又涉及教育技术的革新,两者缺一不可。在新的形势下如何更有效地提高构造地质教学质量,需要坚持教师为主导的原则,教师的教仍然是主导因素,建立引导-启发教学模式;需要坚持学生为主体的原则,学生是教学过程的主体,要不断地满足其学习需求。

构造地质学作为地学中的一门重要课程,其有着自身的体系,本身就是一个开放的系统、联系的纽带,因此在教学中要始终把握系统观、联系观。讲课要循序渐进,同时又要瞻前顾后,联系前边讲过的问题,为后面所讲内容留下伏笔,就像讲故事,要有待续,环环相扣,把握学生兴趣,引人入胜。这样才能调动起学生的学习热情,改变被动地学习状态,主动接受教师的引导,使学生真正成为教学环节的主体。

在课堂授课的过程中,教育技术的应用起到了重要作用,提高了学生接受的能力,简化了难点的讲授时间,起到了事半功倍的作用,例如,在讲解拉分盆地和正断层成因机理时,通过动画演示模拟的形式使学生很快就能理解拉分盆地以及正断层形成过程。对学生理解构造地质学运动学过程,建立反向思维能力具有启发作用,从结果研究过程(图2、3)。

网上课堂的建设为构造地质学教学过程增添了新的途径,网络课堂建设要满足学生自学的要求,要针对难点问题建立专门的答疑专区,通过网络互动,为学生解惑,通过多年的教学体会,针对教学难点建立了不同区块。例如,V字形法则专区,通过作图专门为学生提供了自学的平台,免去了学生死记硬背的苦恼(图4)

总之,传统教学方法与教育技术的应用要相辅相成,偏一不可,把握的原则就是教师为主导,学生为主体的原则,切不可单纯依赖多媒体技术,教师要对所教知识点要做到了解全面,坚决杜绝找多媒体朗诵的授课方式,多媒体要减少文字供应量,做到文字点题,图件说明,讲解到位。

三、实践教学环节改革

构造地质学教学课内安排56学时,其中课堂讲授34学时;课堂实验22学时,约占课内学时的39.2%。此外,还要和二年级的野外填图地质实习相联系,为野外实践技能培养奠定基础。

课堂实习是为了训练学生数据整理、地质绘图基本能力,主要课堂实习安排有:吴氏网在构造地质学上的应用、用间接方法确定岩层产状要素、地质图的基本知识、读水平岩层地区的地质图、读倾斜岩层地区的、读存在不整合接触地区地质图、学会从地质图上绘制地质剖面图、读褶皱地区地质图、编绘和分析构造等高线图、编绘和分析节理玫瑰花图等、读断层地区地质图。在此基础上,进一步讲解构造地质学的野外工作方法。

构造地质学篇2

关键词:地球科学地质构造

一、概述

地球科学与能源、资源、环境、气候、地质灾害的预测与防治等学科是紧密相连,而这些学科都是与国计民生息息相关的。地球为人类的生存提供了丰富的物质基础,是人类赖以生存的家园。地球科学就是要发现并有效的利用这个物质基础,更好的为人类的发展服务。地球上已探明的各种矿产资源与能源储量相当丰富,但在合理开采利用方面还做得很不够,过度开采,破坏环境等问题非常突出。为了人类长远的发展,在合理利用地球现有能源和资源的同时还应积极开发新型可再生能源,同时实现资源的可持续利用。

21世纪以来,国内外关于自然灾害和地质灾害问题的研究越来越重视,特别是重大突发地质灾害(滑坡、泥石流)研究成为目前的热点领域,在地质灾害预测预报、监测预警、风险评估、灾害防治和应急救灾等方面取得明显进展。但是我们必须意识到,地质灾害的发生、发展和演化趋势与岩石圈、生物圈、水圈、大气圈、人类甚至宇宙密不可分,构成了地质灾害系统,它是一个具有众多因素且规模巨大多层次结构、多子系统、多重时间标度、多种控制参量和多样的作用过程,这就决定其是一个动态发展的、非线性的、开放的灾害系统,同时也是具有不确定性和社会经济性等特征的复杂系统。因此,要重视对灾害发生机理及其区域性规律的认识,充分利用计算机技术和现代信息技术,如GiS技术等。我国地质灾害研究任重而道远,需要我们共同的努力,使我国地质灾害研究向着法制化、科学化方向前进。

二、构造地质学在地质学研究中的地位和作用

构造地质学是地质学分支学科之一,主要研究组成岩石圈的各种地质体的构造现象、组合型式及其形成和发育规律。一般根据其研究对象和研究内容的差异,将构造地质学区分为狭义构造地质学和广义构造地质学。前者主要是对小区域或中、小尺度地质体的各种构造变形、变位现象,如褶皱、断裂、面理、线理等构造现象进行识别、描述和成因分析。具体研究内容包括:各种构造的几何学形态、产状、规模、组合及其空间关系和发展过程;各种构造的发生条件和形成机制;并进而探讨产生这些构造的构造运动方向、方式、强度和动力学过程。而广义构造地质学的研究对象大到岩石圈的结构及地壳的巨大单元,如岩石圈板块、大陆和大洋、山脉和盆地等的形成和发展;小到岩石内部组构的细微变化,乃至矿物晶格位错,几乎涉及从10-8-108cm不同空间尺度的构造现象。

构造与气候及地表过程的相互作用。关键的问题有:①构造与剥蚀-沉积的关系;②构造地貌和气候的相互作用;③如何从地貌与沉积中定量分离气候与构造信息;④气候与构造耦合的时间尺度、耦合的门限值;⑤不同时间尺度内的地貌动态定量重建。

构造地质学新理论和新技术方法在矿产资源、工程建设、自然灾害的预测预报,环境保护等领域的应用继续取得进展,对国民经济发展和其他学科的推动作用更加明显。在“十一五期间实施的“全国媒体资源潜力评价”项目中,以板块构造和地球动力学为指导,深入开展构造控煤作用的研究。合大地构造单元和赋煤单元特征,划分了全国赋煤构造单元;建立了控煤构造样式分类系统,对找煤预测和煤炭资源开发起到重要指导作用。

三、地球科学发展方向

今后,地球科学还将有很大的发展。关于地球科学的发展方向,温总理将其概括为六点:“第一,地球、环境与人类的关系。如果再大一点,还应该包括天体。第二,地质构造,特别是板块运动给地壳带来的变化。第三,矿产资源和能源,尤其要重视新的实践与理论。地质科学要同经济、社会、环境紧密结合,主要表现在合理开发、利用、保护和节约资源,实现资源的永续利用。有两件事情可能大家注意到了:一是我国地质工作者最近在内蒙古煤田勘探中发现铀矿与煤共生。煤层里经常含有铀、钍、锗、镓、铟这类稀有和放射性元素,但是煤层中的大型铀矿还很少发现。二是页岩气的发现和开发。应该说我们在这方面起步晚了一点,在开发实践上落后了一些。有人说,页岩气的开发与利用可能改变世界能源格局。美国页岩气开采已经到了实用地步。一些天然气很丰富的国家由此感到忧虑。我们国家具备页岩气的储存和开发条件,但是它的开采技术以及对环境的影响、管道输送的要求是很高的。在矿产和能源开发利用的理论和实践上,不要局限于书本,而要不断地探索新的实践和理论。第四,地质灾害与防治。这已经成为涉及人民利益的重大问题。从汶川大地震到舟曲泥石流,无一不与地质灾害有关。但是有效的预报、预防和治理,我们还差很多。在指挥汶川地震抢险的过程中,我对此深有体会。在舟曲发生泥石流以后,我又认识到,从甘肃到四川直至云南,这一带由于地质构造等原因造成岩石的崩塌,再加上多年的冲积物堆积,有许多冲沟都有突发泥石流的危险,必须提早预报、提早防治。第五,现代科学在地质学的应用。从大的方面讲,地质学的综合性主要表现在地质学与地球物理、地球化学等的结合,地质勘查工作运用遥感、测试、钻探、掘进等技术手段。现在看来不够了,它要涉及天体、地球、环境、生物的变化和相互作用以及信息、航天、海洋、生命等现代科学技术的应用。第六,地质科学要开发新的领域。过去讲微观,小到原子、分子,现在不够了,要研究粒子。过去讲宏观是由地壳到地球深部,现在也不够了,宏观要研究天体,大到宇宙。过去讲古生物只研究环境对生物的影响,现在还要研究生物对环境的影响。人、环境、地球、天体构成一个整体。因此,地质学专业要开一些新的学科,比如气候学,特别是古气候学。”随着时代的进步,地球科学将逐渐趋于完善。彼时,人与自然和谐共处,人类文明在地球上开出灿烂的花朵。

参考文献

构造地质学篇3

关键词:构造地质学;科研元素;能力培养

0引言

重庆科技学院是中石油、中石化、中海油及相关的冶金部门与重庆市人民政府共建的普通高等院校,学校学科专业特色与优势鲜明。现有5个与油气勘探开发相关的本科专业和41个非石油主干专业,是我国新建本科院校中专业齐全、本科生培养规模较大、人才培养层次较完整的高校之一。“构造地质学”课程是资源勘查工程和地质学专业的平台核心课程,该课程具有很强的实践性,是一门比较抽象的基础理论课程,很多的教学工作者都对这种课程有着浓厚的兴趣,对该课程的教学理念、教学方法及规律进行了很多的研究,同时也取得了不错的成果,通过使用这些教学方法和手段,有利于提高这门课程的教学水平。

然而,根据笔者近年来对该课程的教学经验和特点,认为该课程的教学过程中除了要进一步落实常规的教学措施之外,还应针对该专业的核特色,并结合科研和生产实际,加强野外实践教学,适当地加入一些与本课程相关的科研元素及科研实例,即加强对该课程的实践教学环节的研究。一方面有助于学生正确地理解构造地质学的有关原理和方法,提高学生学习构造地质学的兴趣;另一方面也有助于学生在以后的学习和工作中充分地运用该课程的教学内容去解决实际工作中遇到的地质构造学问题,从而达到提高教学效果,深化构造地质学课程教学改革的目的。

1现状

目前重庆科技学院“构造地质学”的课时设置偏低,地质学专业72学时(含实验18学时),资源勘查工程专业64学时(含实验16学时)。总体而言,理论课程学时相当紧张,只能针对一些基本概念、基本原理进行讲述,完成教指委拟定的基本实验实训内容。

实践教学体系由两个部分构成:①室内实验、校内实训;②野外构造填图实习。室内实验及校内实训是构造地质学课程的课程实验,包括认知实验、验证性实验及部分创新实验,能够满足对课本基础知识的验证,加深学生对课本知识的理解。实验中心建有构造模拟实验室、构造制图实验室。学生可利用各构造模型,人机互动,分析各种构造现象的形成机制,特别是对各种岩石受力变形过程及力学性质的分析。野外构造填图区域为构造现象丰富、典型剖面较多的重庆北碚天府地区。重点让学生通过野外踏勘,了解实习区地层接触关系及地层空间展布情况。最后利用野外的踏勘、测量、填图最终形成实习区的综合特征图。

当前的这种构造地质学教学体系,基本符合构造地质学的教学要求,但也存在一些问题,特别是对应用型人才培养目标有一定的局限性。主要有几个比较突出的问题:①学生总觉得该课程枯燥,兴趣不大、授课效果不好;②野外实践过程包括认识现象、地质描述、绘图等过程,缺乏科研元素;③基地建设缓慢,教学改革研究成果不多;④工程应用能力不强,构造地质学理论及实践知识与现场生产联系程度需要进一步提高。

2改革构想

2.1介绍专业应用领域和前景,激发学生的学习热情

为了提高学生的学习效率,激发学生的学习热情,应该在新生入学教育时或专业课开课前,给学生大致介绍一下专业的概况和该课程的应用领域及前景。同时,可以邀请一些油田工作人员(或地质矿产部门的专家)和专业课老师为学生举办一些介绍与专业相关的应用背景知识或讲座,也可以从国际和国内能源发展状况来说明构造地质学在国家资源(包括固体资源和石油与天然气)勘探开发中的重要性,特别是油气资源在国家发展中的重要性。介绍该专业及其相关课程在地质勘探中的作用和地位,激发大学生对该专业的热情和激情,从而激发对地质专业、对构造地质学的喜爱,并为地质学事业努力和拼搏。通过讲解不断提高学生的学习积极性和主动性,使学生对所从事专业的自豪感和荣誉感不断增强。同时介绍一些学习专业课的方法,尤其是构造地质学这种专业基础课,需要学生改变固有的学习思维和方法。

2.2教学阶段融入科研元素

科研元素融入是指获取解决某一个地质问题的科学研究实践[1],其目标是激发学生在教师的指导下从事科技创新活动,或申请学校不同级别业余科研小项目的活动或参与教师的科研项目,开展科研研究,做科研报告或在专业期刊上发表学术论文,而不是地质现象的常规性文字描述或对地质现象书本知识的再理解。在校内理论学习过程中就应该结合野外地质现象,结合生产单位的生产实际,利用地质现象解决生产实际问题。比如,学完地层产状一章,就可以结合地质矿产部门资料预测矿产出露及探矿研究;可以结合油田部门分析油藏性质及构造对油水分布分布的控制因素;学习断层一章,可以结合生产资料研究注水开发对断层封闭性的影响,可以分析断层对固体矿产的空间分布的控制作用。

2.3注重能力培养的实践教学

构造地质学不仅是理论性很强的课程,也是实践性很强的课程,因此应该把实践教学放入到和理论教学同样重要的位置。在课堂上学生接受老师讲授的理论知识时,很多学生都觉得比较抽象,造成教学效果不佳,面对这种情况,重庆科技学院在安排构造地质学的教学时,应该注重能力培养的实践教学。

为了培养和锻炼学生的动手能力和创新意识,培养学生的地质思维,实验课要以学生为主,教师辅导为辅,放手让学生尽量独立完成实验,独立分析各类地质现象的成因及其对资源分布的控制因素,并结合区域的地质构造作用,预测资源的空间分布。教师仅就基本原理和要点进行讲解和辅导,锻炼学生的地质思维和文字表达能力。在做好实验课的同时还要强化野外实习,虽然通过理论课程和实验课的学习,学生对地质构造现象有一定的概念,但还是处于一知半解的阶段,再加上实际地质构造现象具有很强的复杂性和多样性,导致学生很难真正将在课堂上学习的内容和实际构造现象融会贯通。因此要想真正提高构造地质学的教学质量,野外实习是必不可少的一个教学环节。同时应合理安排理论课、实验课和野外实习的教学日程。只有这样才能使学生做到理论与实际融会贯通,使抽象的概念描述转变成具体的地质现象。

3结语

构造学是资源勘查工程及地质学相关专业的平台基础课程。课程的性质决定了实践教学内容的重要性。为了突出重庆科技学院应用型本科院校的人才培养宗旨,必须加快对构造地质学教学体系的改革探讨,激发学生对构造地质学的热情及学习兴趣、加大科研元素,加强实践训练、注重现场应用以及建立一支具有高实践水平的师资队伍。另外,为了更好推动构造地质学实践教学改革,还应该不断加强模拟训练,突出动手能力;加强学生与生产单位的结合,突出应用能力;教师和学生不断互动交流,才能真正实现改进构造地质学实学效果的目的。

参考文献:

[1]黄德志.构造地质学实践教学与地质专业学生专业素质培养[J].创新与创业教育,2012,3(4):65-67.

[2]孙永河,刘玉敏,付晓飞,等.关于《构造地质学》课程的教学现状与思考[J].价值工程,2012(5):257-258.

构造地质学篇4

关键词:地质建造大地构造构造分区构造环境构造演化

中图分类号:p313文献标识码:a文章编号:1672-3791(2013)06(b)-0211-02

综合构造研究涉及地学的多个层面,主要包括地质建造及类型划分、大地构造分区及环境、大地构造演化等内容,对此进行进一步探讨。

1地质建造类型

地质建造及其划分是综合构造研究工作的基本内容。建造概念在地质学中有不同的理解以及相应的划分方案,应根据研究工作的实际需要对建造含义及其划分进行统一厘定。

1.1地质建造

在综合构造研究中,一般是从地质作用产物,即地质建造实体出发开展研究。地质建造构造图中的地质建造是指同一时代、同一地质作用(沉积、侵入、火山、变质)形成的一种岩石或几种岩石的自然组合。通常,建造划分应符合下列条件。

(1)岩性、岩相、变质程度一致。

(2)内部结构一致或相近。

(3)不同建造之间的界线明显。

(4)具一定的规模和分布范围。

1.2地质建造的类型

地质建造包含沉积岩建造、火山岩建造、侵入岩建造、变质岩建造等几种类型。

(1)沉积岩建造:同一时代、同一沉积作用下形成的、同一沉积亚相(或微相)的一种或几种岩石的自然组合。

(2)火山岩建造:同一火山作用形成的一种或几种岩石的自然组合。按照岩性、岩相双重填图法的要求表示。多种岩相无法区分的,选择优势岩相表示,对于潜火山岩和沉积岩夹层则单独表示。

(3)侵入岩建造:是指同一时代、同一岩浆侵入作用形成的侵入体(不是深成岩体),在建造构造图中必须表达深成岩体解体以后的侵入体。

在分析构造环境时,一般利用侵入岩岩石组合判断其构造环境,因此在侵入岩建造综合柱状图中要表示反映构造环境的侵入岩岩石构造组合。

(4)变质岩建造:是沉积岩、火山岩、侵入岩等在同一期变质作用形成的,具有相对一致地质体结构类型的一种岩石或几种岩石组合。原则上,同一变质建造的岩石及变质程度应基本一致;在区域上有着一定规模和分布范围,可以在图面上合理表达;地质体结构类型和产状显示出一系列的共生特征,属于同一原岩系列;与其它变质建造之间应具有较清晰的边界,具有可分性。变质岩建造划分应注意以下几个方面。第一,应正确区分变质表壳岩和变质深成侵入体,在变质岩建造综合柱状图上一起表示;第二,变质岩建造一般是(岩)组级单位的进一步细分,变质深成侵入体应按岩性划分,各类片麻岩代号按国标表示,变质侵入体遵照侵入岩的规定;第三,变质岩建造划分尺度应适当,一般以原岩建造为基础,结合变质作用类型,原岩建造不同而变质作用类型相同时,应分为两个变质岩建造。

2大地构造分区及环境

2.1大地构造分区

大地构造分区又叫大地构造单元划分,是大地构造研究成果的表达形式之一。一个大区域尺度的地壳物质结构组成、岩石构造组合,以及地球物理和地球化学场明显不同于相邻地域,这样的一个地域就是一个大地构造单元。构造单元既反映了地壳物质组构上大地构造环境的时空属性,又具有不同构造阶段的时空层次属性。

中国大陆可以分为陆块区、造山系两个相系(为一级大地构造单元)。每一类相系可以分为若干大相(为二级构造单元)。大相又依次细分出相、亚相及岩石-构造组合(微相)等次级构造分区单元。

2.2构造环境

区域构造环境是分别指沉积岩、火山岩、侵入岩、变质岩以及大型变形构造带所形成的区域构造环境。

(1)沉积岩形成的构造环境。

沉积构造环境一般可理解为“沉积构造古地理环境”。按动力学的特征,沉积构造古地理环境分为板内稳定的、离散的、汇聚的、碰撞的和走滑的五大类,沉积构造古地理环境与大地构造环境(相)有其一定的对应性。

(2)火山形成的构造环境。

同一种火山岩可以形成于不同的构造环境,不同的构造环境也会出现相同的火山岩组合。

(3)侵入岩形成的构造环境。

区分不同大地构造环境下侵入岩建造,包括岩浆构造带、段、区、组合、岩石成因类型、小岩体群、岩脉群等等。侵入岩浆构造带的研究,还应注意区分扩张期、消减期、同碰撞、后碰撞和后造山的物质组分、构造环境和演化历史。不同构造环境有不同类型的侵入岩组合。

(4)变质岩形成的构造环境。

研究不同期次形成的变质岩系的原岩建造、变质作用发生时的物理化学条件(变质相、变质相系)、变质作用后期演化特点(混合岩化或部分熔融),综合这些特点确定变质作用类型和变质热中心的位置,探讨变质作用演化特点。变质作用类型主要有埋深变质作用、区域低温动力变质作用、区域动力热流变质作用、区域中高温变质作用、接触变质作用、动力变质作用和洋底变质作用。

3大地构造演化

大地构造演化,系指一个地区在不同地质时期地球动力学背景及其发展变化,以及不同时期不同地球动力学背景之间的相互关系。

3.1构造旋回

构造旋回是整个地壳发展具有阶段性特征的表现。构造旋回系指超级大陆形成演化旋回,将其定义为一个超级大陆裂解,经过离散、汇聚演化,聚合形成新的超级大陆长期地质过程。

超大陆旋回以原有超大陆的破裂为起点,以新的超大陆的形成为终点。依据中国大地构造特征可划分为五大构造旋回:

古-中太古代(3.6~2.5Ga以前)。

新太古代-元古代(2.5~1.8Ga以前)。

中元古代至新元古代早期(1.8~0.82Ga)。

新元古代中期至中三叠世(0.82~0.28Ga)。

晚三叠世以来的构造旋回(0.28Ga以后)。

华北陆块资料,前长城纪构造旋回至少可再分为三个构造阶段:前新太古代陆核形成阶段(>2.8Ga)、新太古代大规模地壳生长和活化再造阶段(2.8~2.5Ga)及古元古代华北陆块汇聚—碰撞阶段(2.5~1.8Ga),每个构造阶段都有特殊的地质记录和不同的构造演化特点。

3.2构造阶段

根据地球动力学环境的差异,划分为裂解离散(洋盆扩张)构造阶段、汇聚重组(洋陆转换)构造阶段和陆内发展(盆山转换)构造阶段。

裂解离散(大洋盆扩张)阶段:以大陆的分裂以及离散运动为特征,其地球动力学环境以伸展扩张作用为主。大体上相当于威尔逊旋回中的东非裂谷、红海和大西洋三个构造阶段。因此,如果有足够的资料,这一构造阶段可以划分为裂谷期、红海期和大西洋期等三个构造期或亚阶段。

汇聚重组(洋陆转换)阶段:地球动力学背景以收缩挤压作用为主要特征。大体上相当于威尔逊旋回中的太平洋、地中海和喜马拉雅等阶段。在资料允许的情况下,可以划分为活动陆缘多岛弧盆系形成和陆缘碰撞两个构造期或亚阶段。

陆内发展(盆山转换)阶段:突出特征是后造山、陆内岩浆活动和构造变动不强烈,地质作用以陆内盆地的发育为特征,沉积环境以陆相环境为主。

3.3构造期

构造期是指构造阶段的进一步划分。

裂解离散(洋盆扩张)阶段可划分为裂谷期、陆间海盆期和被动陆缘(大洋盆扩张)期。

裂谷期的特征是发育陆内幔源岩浆岩(包括幔源层状杂岩、大陆溢流玄武岩、双峰式火山岩或侵入岩、基性岩墙群等)、地堑地垒地貌构造、巨厚的陆相为主的沉积岩系、高温麻粒岩相变质作用。

陆间海盆期是裂谷期的进一步发展,裂谷两侧陆块背离运动,导致在裂谷核部发展成为海盆,其中可以有比较细粒的陆源碎屑岩沉积,但是没有远洋沉积。

被动陆缘(大洋盆扩张期)期是陆间海盆期的进一步发展,在大陆内部同一地区发育不含火山岩的陆源碎屑岩和碳酸盐岩组成的沉积岩系在陆块边缘发育陆缘裂谷,并残存在洋壳中,可以识别出远洋沉积和蛇绿岩。这套沉积岩系可以与以前两个时期的沉积岩系是连续的,也可以被平行或微角度不整合界面相隔。

汇聚重组(洋陆转换)阶段可进一步划分为多岛弧盆系形成(活动陆缘)期、碰撞造山期。

多岛弧盆系形成(活动陆缘)期以发育岩浆弧为标志,还发育俯冲增生杂岩,岩浆弧相关的弧前盆地、弧后盆地、弧间盆地等火山-沉积岩系,高压低温和高温低压成对变质岩带、SSZ型蛇绿岩等。它们通常不整合覆盖在被动陆缘沉积岩系之上。其现今实例为太平洋周缘的大陆边缘,及大陆上的造山系。

陆缘碰撞期是随着古大洋盆地的关闭,两个长期被该古洋盆分隔的陆缘发生碰撞,形成一个巨型碰撞对接带。

陆内发展(盆山转换)阶段突出特征是后造山、陆内岩浆活动和构造变动不强烈,地质作用以陆内盆地的发育为特征,沉积环境以陆相环境为主,且这类盆地通常具有面积比较大的面型分布的特点。在这一阶段中,可以发育陆表海沉积,但是其沉积厚度都比较小。地质记录中开始出现幔源岩浆活动。这一阶段是一个大陆演化构造旋回的结束,新的大陆演化旋回的开始。

4结语

综合构造研究主要包括地质建造及类型划分、大地构造分区及环境、大地构造演化等内容。地质建造类型划分为沉积岩、火山岩、侵入岩、变质岩建造;大地构造可分为陆块区、造山系两个相系(一级大地构造单元),其构造环境包括沉积岩、火山岩、侵入岩、变质岩以及大型变形构造带所形成的区域构造环境;大地构造演化包括构造旋回、构造阶段及构造期,是不同地质时期地球动力学背景及其发展变化,以及不同时期不同地球动力学背景之间的相互关系。

参考文献

[1]黄汲清.中国大地构造及其演化[m].北京:科学出版社,1981.

[2]马杏垣.华北地台基底构造[J].地质学报,1979,53(4).

[3]成都地质学院.沉积岩[m].地质出版社,1980.

[4]长春地质学院.岩浆岩[m].地质出版社,1981.

[5]武汉地质学院.变质岩[m].地质出版社,1982.

构造地质学篇5

构造地质学专业英语词汇构词法

派生表明的是词根与词缀之间的关系,是在原有的词的基础上再形成新词的过程。通过派生可以构成很大的词汇量,并且词汇的形式有潜在的开放性。派生这一构词法在构造地质学英语词汇中应用广泛。除了词根意思的掌握外,对词缀的了解可以扩充词汇量并且可以推知生词的意义,进而有效地提高专业英语的能力。词缀有前缀和后缀。在构造地质学词汇中前缀的使用较为广泛,如表示反义关系的前缀un-,dis-,non-,anti-。它们在词的意思上与词根意思截然相反,如reconstruct重建;undeformed无形变的;discordance不协调、不和;disconformity假整合(平行不整合);unconformity角度不整合;non-penetrative非透入性的;syncline向斜;anticline背斜。在构造地质学中,很多词汇很长,这就需要使用缩略法把单词缩为较短的词汇,从而有效的节省空间也方便读者的记忆和理解,如在谈论华南板块(SouthChinaBlock)时可以缩写为SCB。缩略词包括截断词、首字母缩略词、首字母拼音词和拼缀词等。截断法可以截掉词的后边部分,如在作图时空间有限,有时会把断层的名词里的fault缩略成F.;删去开头的部分,如UHpmetamorphicrock(超高压变质岩);S-Cfabrics(S-C组构)。再如,在区域构造纲要图中,表示地层年代时,地质时间的词汇常被缩写,即Cretaceous(K),Jurassic(J),triassic(t),permian(p),Carboniferous(C),Devonian(D),Silurian(S),ordovician(o),Cambrian(∈),proterozoic(pt)以及archean(ar),等等。此外有些词是由组织机构或期刊名称的首字母组成的,而这个组织机构和期刊的名称有多重修饰语。如:USGS(USGeologicalSurvey)美国地质调查局;CaGS(ChineseacademyofGeologicalSciences)中国地质科学院;iGG,CaS(instituteofGeologyandGeophysics,ChineseacademyofScience)中国科学院地质与地球物理研究所;JSG(JornalofStructuralGeology)构造地质学期刊;此外还有一些构造地质术语的缩写,如:epSL(earthandplanetaryScienceLetters)地球与行星科学通讯;nCB(northChinaBlock)华北板块;XuefengshantB(Xuefengshantectonicbelt)雪峰山构造带;QDoB(Qinling-Dabieorogenicbelt)秦岭大别造山带;mCC(metamorphiccorecomplex)变质核杂岩等。

构造地质学英语词汇的特点

对于上述构词法的分析,在对构造地质学的词汇有所了解的基础上,可以对其特点做出以下归纳。词汇是构成句子的基本元素,是语言最基本的意义单位。在构造地质学中,词汇是专门的术语,很多普通的词汇应用在构造地质学中就有了特定的意义,因而具有专业性。对于非构造地质学专业的学习者来说,可以称之为熟词僻意。如:core原意为果核、核心,地质学中为岩心或地核,意为从地壳中取出的岩石,或地球的核心部分(主要有铁、镍等元素组成)[2]。此外,suture本意为缝线、缝合[3],但在构造地质学里为碰撞缝合带。还有fault(断层),opening(孔缝),cap(盖层),bedding(层理),fold(褶曲),micafish(云母鱼构造)等,这类词看似简单,但往往受本义或非专业词义束缚,不容易理解和记忆[4],因此在学习中要把词汇放到构造地质学的语境和情境中掌握,与日常的意思相区分[5]。除了不同的词义以外,不同场合可能还会有不同的词性,这点也应该加以注意。如base分别有名词和形容词的词性,database数据库(计算机),baselevel基准面(地质学),basemap底图(区域地质学),basemetal有色金属低价金属(矿产)中含义也有不同[6]。因此,在构造地质学词汇的学习中,应有意识地区分并掌握词汇的不同含义。科技词汇多有抽象性的特点,但是一些形象的构造地质学词汇利于专业词汇的掌握并且是理解地质现象的重要辅助工具。在构造地质学中会使用一些非言语表达如图表,从而使读者对地质现象有更直观的印象,对文章的理解起到事半功倍的作用。对于图表中英语词汇的使用,由于版面空间的限制,尽量使用简短的词汇,这又体现了用词的简洁性。很多地质现象的描述除了图表以外,还可以通过形象的词汇来描述其具体形态,促进读者的理解。如chocolate-tablestructure巧克力方盘构造,为石香肠构造的一种,形状似布满巧克力的方盘。当应变处于双向拉伸时,岩层中的强硬层相对软弱层将向两个方向张裂发育两组石香肠,形成“巧克力方盘”式石香肠构造。通过联想巧克力方块的模式来理解该构造的具体外观,便于理解和记忆。tepeestructure帐篷构造,在剖面上形成低幅度的倒“V”字型构造像个帐篷。类似的词还有boudinage布丁构造(石香肠构造);pinch-and-swell肿缩石香肠构造;centre-to-centremethod心对心法(研究韧性剪切带动力学的一种方法)。这样的词汇表达形象生动,通俗易懂。在掌握词汇的同时,对相应的地质现象也有更深的认识和理解。前文提到的构造地质学中的缩略词体现了构造地质学英语词汇的简洁性。缩略词言简意赅,减少阅读空间,促进读者的理解。跨文化交际正变得越来越频繁,所以在中文写的文章中出现一些英文缩写词也是不足为怪的,如,mDD(multi-diffusiondomainmodeling)多重扩散域模拟,USGS(USGeologicalSurvey)美国地质调查局等词汇的使用。这些词的翻译也可以称为移译,属于零翻译的一种[7]。移译是把源语中的词语原封不动的移到目的语中。这种翻译手法常见于上述的报刊中。这些英文缩写词跟它们相应的中文单词相比,占了较少的空间。但需要指出的是这种现象不应过分泛滥,从而维护汉语的纯洁性。

构造地质词汇的翻译

对于构造地质词汇的翻译,可以大致将词汇分为音译词、意译词、直译词、音意兼顾词。音译词是用汉语中读音相近的词翻译外来语而形成的词。在构造地质学中有很多音译词,不仅利于学生记忆单词的发音,同时可以根据其汉语翻译加强对其概念的理解。如indosiniantectonicevent印支运动;buddingage布丁构造;indo-chinaBlock印支板块;Jurassicperiod侏罗纪。对于很多构造地质现象,有时会用人名或地名命名,这种情况下一般以音译为主。如wilsoncycle威尔逊旋回,该词于1974年由JF杜威和KCa伯克提出,为纪念加拿大地质学家Jt威尔逊而命名[8];Frymethod弗莱法(或Fry法),是以发明该应变测量方法的构造地质学家命名[9]。在学习英语时会通过音译英语转换为中文来加强记忆,但是这种记忆方法的不足之处是英文学习受到母语的干扰,同时中英文之间很少有完全意义上的发音对等,因此这种方法不利于正确的英文发音。意译词不束缚于词汇的本义,而按照词义的转义进行的翻译从而利于目标语的表达和理解。例如footwall下盘,hangingwall上盘断层形成后,一般形成有倾斜角的断层面,在倾斜面下方的一块岩石即称下盘,断层上面的叫上盘,如果按照直译的方法则使人产生误解。此处采用意译的方法,从而使其构造现象更易理解。再如flat断坪;ramp断坡;faultpropagationfold断展褶皱;faultbendfold断弯褶皱[10]等。nappe逆掩褶曲,其最初直接音译成拉铺。由该词可以看出词汇翻译中从音译到意译的转变过程。意译词是在对源语词的内涵充分理解的基础上在目的语中选取内涵一致的词而翻译出来的,其目的是重在“神”似,从而有效地传达词汇表达的信息。直译词就是用汉语的构词材料并按本族语言的构词方式逐一翻译外来的词素而构成的词。直译词既保留了源词的形式又保存了源词的内容。例如outliers外露层;butterflytwin显微构造中的蝶形双晶。再如sheepbackrock羊背石(一种风剥蚀形成的构造现象),对应各个词素sheepbackrock翻译出相应的汉语意思而构成整个词语的翻译。mullionstructure窗棱构造也有称“窗棂构造”,“mullion”一词原意系欧洲教堂建筑的高大窗户的直立棱柱。如果知道该词各个合成部分的词义,直译词的掌握就会相对容易些。音意兼顾词即选用接近外来词词义的汉字进行转写。汉语同音字多,为译名用字的筛选提供了方便。如molasse[m'lɑ:s](磨拉石)其含义是地槽抬升后,在槽台周边及小部分槽台内部形成的凹陷区堆积的碎屑地层,其特点是下部为海相地层,上部为陆相堆积的碎屑地层。该词不仅音译其英文,并且“磨”字体现了研碎岩石成碎屑的状态,形象直观地体现了该词在构造地质学中的含义。类似的词还有flysch[fli](复理石)以及mylonite['mailunait](糜棱岩)等。音意兼译兼有音译和意译的优点,保留原词的语音或部分语音的同时,给出简明的意思,便于理解。#p#分页标题#e#

构造地质学篇6

[关键词]地质动力区划动力环境板块构造

[中图分类号]p542+.4[文献码]B[文章编号]1000-405X(2014)-3-335-1

地质动力灾害,如地震、海啸等,在世界各地都时有发生,给人类的生命和财产安全造成了很大的损害,专家学者对其发生机理进行了大量的研究,普遍认为地质动力灾害的主要原因是板块间的相互碰撞和挤压。矿山工程也处于构造块体中,但是板块研究的尺度标准和空间范围都过大,不能对矿山的开采工程形成有力的参考,这就需要在板块构造学说的基础上,依据矿山特点,建立其一套研究方法。

1现今构造应力场对冲击地压的影响

矿区动力现象产生的原因有自然因素和采矿因素两种,其产生应与两个因素有关,一是开采因素(外因),即由于采矿工程的工程行为引起的地壳的原始应力场的扰动,破坏了地壳一定范围内的应力场的平衡状态。二是自然因素(内因),即取决于该地区的地质条件,活动断裂的分布,应力状态和有待释放的能量的积蓄程度,或者说是现今构造应力场的活动情况。

2矿井动力灾害发生条件

矿井是否会发生动力灾害主要取决于区域地质动力背景。井田煤岩体和井下工程同时处于一个动力系统中,而这个系统的力学性能和动力属性则被更大的动力系统制约着。矿井发生动力灾害的必要条件就是矿井在生产过程中引发的动力过程与区域动力系统之间发生相互作用。开采活动只是动力灾害的诱发因素而已。

构造运动是地形地貌形成和发展的基础,构造运动的开展会引发地壳岩体的受力和变形。而由于岩体之间的力学性质并不相同,所受的外力也存在着差异。高应力区和应力梯度区是矿井动力灾害的高发区。地壳区域的岩体变形以及应力的变化使井田内的能量得到积累变化,满足了矿井动力灾害的能量条件,这时,如果进行开采活动,就会诱发地质动力灾害。对于矿井动力灾害,我们可以说,板块运动造成了构造活动,而构造应力场的产生是造成能量积聚的原因,井田内能量的集聚又为地质动力灾害提供了能量方面的保障,由此才发生了地质动力灾害。

3构造应力的环境评价和影响

3.1现今构造应力对矿井岩体力学环境的评价

矿井岩体力学环境的评价,又叫作采掘工程的工程予测,是个广泛的课题,构造应力对巷道底臌的影响巷道底臌发生的原因十分复杂,主要与区域地质构造应力的分布、煤层和顶底板的随着煤的变质程度的增加,孔隙率增加,吸附瓦斯量增加,也增大。生气量和微突出危险性根据剖面分析,可求出力学中和面的位。该面在皱褶过程中易产生顺层滑动、挤压和碾磨,同时又有瓦斯气体的作用,很容易发生流变形成软分层。

通常软分层主要发育在两种构造部位,一为压剪性断层带的上盘,二为褶皱过程中的层间滑动带,其发育程度取决于古应力场的状态。瓦斯的运移一般有二种方式:一种是受自重应力场的作用,瓦斯自地壳深处沿铅直方向或沿煤层上移。另一种是受构造应力场的作用瓦斯沿水平或煤层,从地应力较大的区域向较小的区域运移。在煤层顶底板透气性较差的情况下,古构造应力场形成的地质构造对瓦斯的赋存起决定性作用,在开放性构造部位(如通达地表的透气性张性断层发育部位)瓦斯容易逸散;封闭性构造部位(如向斜轴部又无透气性断层发育部位)瓦斯容易保存。

岩体的物理力学性质、采掘顺序和回采方法、巷道围岩的支护方法、采掘工作面距地表的深度、煤岩交界面处的应力和能量变化状态、异常地质构造带、巷道周围的应力集中程度及采空区的范围大小和分布有关。其中构造应力为其主要因素。在进行底臌研究时,以构造应力为主线就可较深入地研究上述各个因素,从而可望对底臌现象有进一步了解。从理论计算可知,低倾角层状岩石在水平构造应力作用下,造成底板岩石向上的位移远大于重力作用下所能产生的位移。在巷道底臌严重的地点多见侧压大,支架成桃状变形等现象也说明这点。了解到矿井的水平构造应力的分布,就可对巷道底臌采取针对性措施。

3.2构造应力对巷道支护的影响

掌握矿井构造应力分布,摸清采掘工程的真实力学环境,根据其与煤和顶底板围岩的不同组合进行分类,对优化支架设计无疑有重大意义。巷道断面几何形状和巷道变形关系较密切,在水平应力为主选用拱形巷道时,宽与高之比小于1,则稳定性较差,采用宽与高之比大于1,则稳定性就好一些;若采用近似椭园孔(轴比大于1)则稳定性较好。

3.3构造应力对开拓巷道布的影响

在影响巷道围岩稳定性的诸因素中,地应力场中水平主应力的影响最为显著。在有条件的情况下,应选择两个水平主应力中数值较大者作为巷道开挖方向。

3.4构造应力对开采顺序的影响

既然构造应力是客观存在,在安排开采顺序时就应考虑到构造应力场的因素。由于安排不当,使工作面始终处于由构造应力场引起的高应力区内,致使开采条件更加恶化。

3.5构造应力对井筒位选择的影响

选择井筒和井底车场的位应该不使它们落在活动断层的影响区内。由于断层发展的阶段性和以往地质勘探没有对活断层的工程评价内容,井筒和井底车场的位往往可能落在没有明显显现的活断层段的影响区内,也可说在正在形成中的活断层段的影响区内。可以把井筒和井底车场的位选在已发育完的,在现今构造应力场中处于力学薄弱位的断层区域内,但不要将其布在已发育完的断层和正在形成的断层的交会点处。

4基于地质动力区划的矿井动力环境展望

地质动力区划方法以板块构造学为基础,确定了区域地质构造的形式、构造背景、划分区域断裂,分析了应力环境,建立了板块构造研究与矿山工程实际应用之间的联系,这对于研究矿井动力灾害发生机理、预测具有较好的指导意义。同时,随着科学技术的不断发展,基于地质动力区划的矿井动力环境一定能够得到进一步的充实和发展,这对我国地质事业是有着长远的、积极的意义的。

5结语

地质动力区划为矿井动力现象和区域性地震灾害预测工作,及大型工程设施的稳定性评价提供了科学的依据和可行的办法,开辟了矿井动力现象预测、防治和工程稳定性评价研究的新方向。积极发展地质动力区划的方法对于保障矿山工程的安全有着巨大的意义!

参考文献

构造地质学篇7

关键词:构造地层学二叠系延边吉林

构造地层学在国内外的研究方兴末艾,是当前地学前沿之一。国际上,构造地层学主要研究构造地层单元(unit)和序列(Seqence)及其大地构造意义。tectonostratigraphy作为专门术语,首见于1978年印度东北那加(naga)山系蛇绿岩带的研究中(Srivastavaetal.,1978)。但实际研究始于60年代,包括许靖华教授的一系列研究。70年代晚期至80年代晚期,随着地体研究而加强,但非地体的研究也是大量的。其研究区域遍及世界各主要造山带,同时也包括变质岩区、裂谷、盆地以及对某个蛇绿岩带、杂岩、地层组等的专门研究。86年至今,有关文献己超过百篇,相关的研究文献更多。研究的内容是多方面的,例如划分构造地层单元,研究单元内部岩石、岩组、结构及单元间的构造关系,分析构造的变形、变位(Steltenpohl,1987;Slivaetal.,1994);结合大地构造总结构造一地层事件演化(Surlyk,1991),论述放射虫古生物学在构造地层学中的意义(Bogdanovetal.,1991),探讨构造地层学与全球海平面变化(Harrisetal.,1994),构造地层学与金成矿作用(Bardouxetal.,1994),大陆边缘裂谷与地壳减薄作用的构造地层学模式(Spadinietal.,1995),以及造山带、海沟、地体某个专门单元的构造地层学研究等等。大致可以分为以地层学、岩石学与构造地质学相结合研究构造岩石地层单元和序列的“狭义”构造地层学和与大地构造相结合,辅以古生物、沉积、同位素年代、古地磁等多学科,研究大的地层序列、构造及构造一地层事件演化史的“广义”构造地层学。其中,对造山带的研究颇类似于近年来国内兴起的非史密斯地层学、造山带综合地层学、造山带区域地层学等(殷鸿福等,1997;张克信等,1997;龚一鸣等,1996;冯庆来,1993,1997,1999;王乃文等,1994,1995;郭宪璞等,1996;罗建宁,1994;杜远生,1995,1997;刘本培等,1996;姚华舟等,1994;方宗杰,1998;吴根耀,1998等)。

总体上,国内外对构造地层学的研究,仍处于初步总结的阶段,还不成熟,与国际上相比,目前国内研究范围主要是造山带、变质岩区,且重点在层序重建和原始沉积环境的依复,大多数研究基本上属地层学的范畴。然而,无可否认,在研究构造活动区带及受构造运动影响的地层中,沿用正常地层的方法已不完全适用,必须辅以或主要采用构造地层学的方法,才能正确恢复和建立地层层序,同时构造地层学己日益成为造山带和构造活动区带研究的基础之一,因此,发展和完善构造地层学是一项重要的任务。

*本文为地质行业科学发展基金资助项目(HY979824)成果之一

一、延边地区二叠系构造地层学研究

延边造山带是兴凯地块与龙岗一狼林地块之间的碰撞造山带。二叠系是主要沉积地层。长期以来,因沿用正常地层方法而未能正确建立地层层序。自张允平等认为“山秀岭组”可能是外来岩块(1994),邵济安、唐克东等识别了6种活动大陆边缘沉积(1995),已开始认识到延边地区二叠系必须用构造地层学方法才可能正确建立地层层序。

延边造山带主要限定于古洞河及汪清一密江断裂之间,其中的二叠系被花岗岩侵入后成残留块状分布于开山屯区、汪清一图门区和安图等地,大多数建组剖面在开山屯区,仅庙岭组建组于汪清。汪清一密江断裂以东的密江一珲春区是兴凯地块边缘区,因此和造山带区是二个独立的构造地层小区。恢复当时构造沉积环境,造山带二叠系是弧前盆地沉积,兴凯地块边缘区是山弧带和弧后盆地沉积。

1、开山屯区

开山屯区己识别出12个以上的鳞片状冲断岩片,岩片间为出露很宽的糜棱岩带,各组间大多以此相隔或成不正合接触。全区,特别是南部广泛发育有基性、超基性、硅质岩和灰岩等外来岩块,包含于黑色粉砂岩中。地层成挤压带状和透镜状。北部构造线方向为Sww一nee,南部近Sn,形成自北向南和自西向东的推覆。

1.大拉子盆地不正合边界;2.花岗岩;3.糜棱岩断层带;4.地层界线;5.基性、超基性岩块;

6.石灰岩块;7.高地;8.采树沟组(p12-1);9.大蒜沟组(p12-2);10.香仁坪组(p12-3);11.开山

屯组(p21-1);12.柯岛组(p21-2)

物质主要来自俯冲带的消减杂岩弧,形成以洋壳、海山碎块、碎屑为主的浊积岩和滑塌沉积混杂岩,以大蒜沟组、香仁坪组和柯岛组为代表,亦接受大陆边缘以花岗质为代表的沉积,以开山屯组和大蒜沟组底部和中部二层花岗质杂砂砾岩为代表,此外还有半深海硅泥质沉积,以采树沟组为代表。在西南部草坪一带还有几十平方公里的构造混杂体。经历了半深海一非海相一半深海的沉积过程,其间又经历了由深变浅的多次旋回。其沉积类似于印尼苏门答腊岛南缘尼亚斯巽他弧的消减杂岩附近弧前盆地沉积模式(迈尔,1991)。包括本区在内的延边地区化石稀少,灰岩岩块和砾石中的动物大化石较多来源于消减杂岩中的海山;基质粉砂岩中的化石较少,也是再沉积的产物,因此岩块和砾石中的化石可以老于、相同于和新于基质中的化石时代。其中的蜒、腕足、珊瑚和少量的瓣鳃类等,最老时代为中石炭世,最新时代为茅口期。各组动物化石的相似性和混杂性已无法用于对比地层和恢复层序,但总体沉积时期可确定为早二叠世晚期至晚二叠世早期。运用构造-沉积环境分析、非构造地层的覆盖和标志层对比后恢复的地层层序自下而上是:

采树沟组(p12-1)一杂色、灰色硅泥质建造

为本文新创建,分布于中西部岩片中和南部咸万洞口,在龙井南胜地一带也有分布。以糜棱岩断层带与其它组接触。岩性为杂色、灰色硅质岩和硅泥质岩,在胜地附近见硅质岩与碳酸岩组成条带状互层。迄今未分析出化石。建组剖面位于采树沟西、板田沟东山638高地一511高地。

香仁坪组灰、灰绿色砂质板岩

大蒜沟组(p12-2)一沉积混杂岩建造和造山前磨拉石建造

孙恒元所建的大蒜沟组剖面,被视为倒转层序,由于“山秀岭组”被否定而应是正常层序。经测制咸万洞西山654高地剖面和东山941高地一733高地剖面,再复查山秀岭大粱剖面,该组由花岗质杂砂砾岩一黑色粉砂岩一花岗质杂砂砾岩一黑色、灰色粉砂岩、砂砾岩组成二个沉积旋回,在黑灰色粉砂岩、砂砾岩中散布有较多的基性、超基性、硅质岩和石灰岩块(包括“山秀岭组”岩块),大可几平方公里,小至砾石级。原建组剖面仅相当上旋回的一部分。该组以有较大灰岩块体、透镜体,基质粉砂岩不显层理、韵律为特征,可在造山带区对比。

香仁坪组(p12-3)一杂色浊积岩建造和泥质岩建造

此组相当于前人所建上柯岛组、滩前组,为1962年杨启伦命名。建组于开山屯一香仁坪剖面,而非滩前村,“滩前组”一名不符合建组地点应与建组名称一致或附近的要求,同时据命名优先原则,应恢复香仁坪组一名。建组剖面上,此组与柯岛组(原下柯岛组)之间为糜棱岩断层带,不是覆盖关系。在岩性上,该组的含碳酸岩铁锰结核的杂色粉砂泥质板岩与粒序层理组成的粗碎屑浊积岩成间层,可以香仁坪北和西江边及寺洞沟公路剖面为代表。该组以灰绿、灰紫、灰黑等杂色,含碳酸岩、铁锰结核及浊积岩粒序层理等特征可在延边地区对比。

开山屯组(p21-1)一造山前磨拉石建造

与原建组含义一致。以具有磨园度好的花岗质砾石的杂砾岩、杂砂砾岩为特征。虽然与大蒜沟组中的花岗质砂砾岩层很相似,但该组以零星团块状分别覆盖于香仁坪组、大蒜沟组之上,分布于寺洞沟东山、大西山、山秀岭、四树坪、石门一带。大蒜沟组中的相似花岗质杂砂砾岩层成带状线形分布,可以与此组区别。

柯岛组(p21-2)一黑色浊积岩建造

建组剖面位于柯岛一山谷旗和寺洞沟旧水库,分别相当于原下柯岛组、山谷旗组和寺洞沟组,也分别代表该组的下段和上段。原柯岛组或柯岛群包含了现划分的柯岛组和香仁坪组,因此柯岛群一名应废除,而将柯岛组的含义限于以柯岛剖面为代表的粒序层理发育的粗碎屑浊积岩和以寺洞沟旧水库剖面为代表的细粒浊积岩。据命名优先原则而不用山谷旗组。而上下段在区域上不易划分,同时分别代表同一沉积体系的远源和近源浊积岩,因此不再划分出寺洞沟组。该组分别覆盖于香仁坪组、开山屯组、大蒜沟组之上,在建组剖面与香仁坪组为糜棱岩断层带相隔。以黑色、局部为暗紫色的粒序韵律层理发育的粗、细碎屑浊积岩为特征,可在延边地区对比。转贴于

2.汪清一图门区

汪清一图门区的冲断岩片构造不甚发育,粗碎屑沉积层也较少,未发现采树沟组。但是庙岭组中的石灰岩、基性、超基性岩块较多,包含于黑色粉砂岩中,所谓的“山秀岭组”灰岩与庙岭二叠纪灰岩联为一体,形成了巨大的岩块。表现了与大蒜沟组相似的沉积特点。前人将庙岭组分别与大蒜沟组、“下柯岛组”和“上柯岛组”对比,形成了不同的地层划分方案。解决这一问题的关键不是沉积特征和化石的对比,而是区域构造分析。

汪清庙岭地区从天桥岭一庙岭一大兴沟为一背斜构造,轴部正是在庙岭,两翼分别向北西和南东倾斜。轴部核心的庙岭组的代表剖面是庙岭采石场一533高地一593高地,背斜北翼可以天桥岭西的口山村一桃源村一铜矿公路剖面代表,在桃源村附近可见香仁坪组与柯岛组之间有十几米厚的磨园度好的花岗质杂砂砾岩,似为开山屯组沉积,同时可见柯岛组的黑色浊积岩。南翼可以庙岭一大兴沟公路剖面为代表,柯岛组的浊积岩特征亦很明显。上述背斜的地层层序是庙岭组一香仁坪组一柯岛组,即二黑(庙岭组、柯岛组)夹一红(香仁坪组)。因此庙岭组是最下部层位,应与大蒜沟组对比。

汪清西大坡一图门地区,地层走向近南北,为一相对独立的地层区域,由于汪清一密江断裂带穿越该区,是造山带与兴凯地块拼接部位。其重要地层问题之一是西大坡石灰岩块的认定,经查明,西大坡采石场的石灰岩有较多的黑色粉砂岩贯入体,表现了与山秀岭灰岩块相似的构造沉积特点,应隶属于庙岭组中的外来岩块。其二是满河组火山岩系的定位,由于该火山岩系为灰绿、灰紫、灰黑色的杂色火山岩及火山沉积岩,与东邻的侏罗系火山岩系相似,且上、下地层不清,因此在未采到可靠化石之前暂不作定论。这一情况与密江乡南铁路路堑剖面的情况类似。在密江乡西北铁路路堑剖面发育一套含碳酸盐铁锰结核的杂色粉砂泥质板岩,可确定为香仁坪组,被众多的花岗岩脉、岩墙和后期的基性、火山岩脉穿插,代表了山弧边缘拼合带的构造岩浆侵入。目前,该区能够确认的为庙岭组和香仁坪组。

3、密江-珲春区

密江珲春区为兴凯地块基底所控制的山弧和弧后盆地沉积区,构造破坏不明显,向东成单斜排列,主要有解放村组和关门咀子组。解放村组为粉砂、细砂质板岩,除产少量植物化石外,在太平沟灰岩中见长达成20cm的海百合茎,代表了静水沉积,因此是海陆交互相;在十里坪乡也发现了黑色粉砂岩与白色石英岩互层,后者代表了成熟度高的海滨沉积;此外,该组也有局部的细浊积岩,说明当时处于大陆边缘及边缘斜坡。在马滴达盆地见有浊积岩,应为弧后盆地沉积,可与解放村组对比。关门咀子组以安山岩为主,代表了山弧火山岩系。密江-珲春区总体表现为关门咀子火山岩居中,两侧为细碎屑沉积,据此有人将其视为背斜倒转层序,但在解放村组与关门咀子组之间有灰岩夹层(太平沟灰岩)沿走向断续分布,而东侧则无此现象,因此两侧是不对称的,不能视为背斜、向斜的倒转。将关门咀子组等同于满河组并置于解放村组之下(李东津,1997),是不合适的。

二、总

综上所述,运用区域构造分析和造山带沉积学研究,延边造山带的二叠系地层主要由硅质岩一沉积混杂岩一浊积岩一造山前磨拉石一浊积岩组成,但基本发育的是沉积混杂岩和浊积岩(包括泥质岩)。开山屯区冲断岩片构造发育,岩层走向有近东西,也有近南北,沉积类型多,地层组合全,表现了弧前盆地靠近消减杂岩弧一侧的沉积特征。汪清一图门区,构造相对简单,主要是褶皱和断裂,不同区域岩层走向分别为近东西和近南北,但岩片构造不发育,沉积类型和地层组合不完全,表现了当时靠近大陆边缘的盆地中心区域沉积。密江一珲春区则是大陆边缘区,主要为滨海沉积和火山岩系,弧后盆地规模小。上述特点反映了小型地块造山的增生弧一陆“软碰撞”特点。

孙恒元,1988;吉林延边地区二叠系研究的进展,地层学杂志,12,(3),p.202—209.

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构造地质学篇8

关键词:构造地层学二叠系延边吉林

构造地层学在国内外的研究方兴末艾,是当前地学前沿之一。国际上,构造地层学主要研究构造地层单元(unit)和序列(seqence)及其大地构造意义。tectonostratigraphy作为专门术语,首见于1978年印度东北那加(naga)山系蛇绿岩带的研究中(srivastavaetal.,1978)。但实际研究始于60年代,包括许靖华教授的一系列研究。70年代晚期至80年代晚期,随着地体研究而加强,但非地体的研究也是大量的。其研究区域遍及世界各主要造山带,同时也包括变质岩区、裂谷、盆地以及对某个蛇绿岩带、杂岩、地层组等的专门研究。86年至今,有关文献己超过百篇,相关的研究文献更多。研究的内容是多方面的,例如划分构造地层单元,研究单元内部岩石、岩组、结构及单元间的构造关系,分析构造的变形、变位(steltenpohl,1987;slivaetal.,1994);结合大地构造总结构造一地层事件演化(surlyk,1991),论述放射虫古生物学在构造地层学中的意义(bogdanovetal.,1991),探讨构造地层学与全球海平面变化(harrisetal.,1994),构造地层学与金成矿作用(bardouxetal.,1994),大陆边缘裂谷与地壳减薄作用的构造地层学模式(spadiniet al.,1995),以及造山带、海沟、地体某个专门单元的构造地层学研究等等。大致可以分为以地层学、岩石学与构造地质学相结合研究构造岩石地层单元和序列的“狭义”构造地层学和与大地构造相结合,辅以古生物、沉积、同位素年代、古地磁等多学科,研究大的地层序列、构造及构造一地层事件演化史的“广义”构造地层学。其中,对造山带的研究颇类似于近年来国内兴起的非史密斯地层学、造山带综合地层学、造山带区域地层学等(殷鸿福等,1997;张克信等,1997;龚一鸣等,1996;冯庆来,1993,1997,1999;王乃文等,1994,1995;郭宪璞等,1996;罗建宁,1994;杜远生,1995,1997;刘本培等,1996;姚华舟等,1994;方宗杰,1998;吴根耀,1998等)。

总体上,国内外对构造地层学的研究,仍处于初步总结的阶段,还不成熟,与国际上相比,目前国内研究范围主要是造山带、变质岩区,且重点在层序重建和原始沉积环境的依复,大多数研究基本上属地层学的范畴。然而,无可否认,在研究构造活动区带及受构造运动影响的地层中,沿用正常地层的方法已不完全适用,必须辅以或主要采用构造地层学的方法,才能正确恢复和建立地层层序,同时构造地层学己日益成为造山带和构造活动区带研究的基础之一,因此,发展和完善构造地层学是一项重要的任务。

*本文为地质行业科学发展基金资助项目(hy979824)成果之一

一、延边地区二叠系构造地层学研究

延边造山带是兴凯地块与龙岗一狼林地块之间的碰撞造山带。二叠系是主要沉积地层。长期以来,因沿用正常地层方法而未能正确建立地层层序。自张允平等认为“山秀岭组”可能是外来岩块(1994),邵济安、唐克东等识别了6种活动大陆边缘沉积(1995),已开始认识到延边地区二叠系必须用构造地层学方法才可能正确建立地层层序。

延边造山带主要限定于古洞河及汪清一密江断裂之间,其中的二叠系被花岗岩侵入后成残留块状分布于开山屯区、汪清一图门区和安图等地,大多数建组剖面在开山屯区,仅庙岭组建组于汪清。汪清一密江断裂以东的密江一珲春区是兴凯地块边缘区,因此和造山带区是二个独立的构造地层小区。恢复当时构造沉积环境,造山带二叠系是弧前盆地沉积,兴凯地块边缘区是山弧带和弧后盆地沉积。

1、开山屯区

开山屯区己识别出12个以上的鳞片状冲断岩片,岩片间为出露很宽的糜棱岩带,各组间大多以此相隔或成不正合接触。全区,特别是南部广泛发育有基性、超基性、硅质岩和灰岩等外来岩块,包含于黑色粉砂岩中。地层成挤压带状和透镜状。北部构造线方向为sww一nee,南部近sn,形成自北向南和自西向东的推覆。

1.大拉子盆地不正合边界;2.花岗岩;3.糜棱岩断层带;4.地层界线;5.基性、超基性岩块;

6.石灰岩块;7.高地;8.采树沟组(p12-1);9.大蒜沟组(p12-2);10.香仁坪组(p12-3);11.开山

屯组(p21-1);12.柯岛组(p21-2)

物质主要来自俯冲带的消减杂岩弧,形成以洋壳、海山碎块、碎屑为主的浊积岩和滑塌沉积混杂岩,以大蒜沟组、香仁坪组和柯岛组为代表,亦接受大陆边缘以花岗质为代表的沉积,以开山屯组和大蒜沟组底部和中部二层花岗质杂砂砾岩为代表,此外还有半深海硅泥质沉积,以采树沟组为代表。在西南部草坪一带还有几十平方公里的构造混杂体。经历了半深海一非海相一半深海的沉积过程,其间又经历了由深变浅的多次旋回。其沉积类似于印尼苏门答腊岛南缘尼亚斯巽他弧的消减杂岩附近弧前盆地沉积模式(迈尔,1991)。包括本区在内的延边地区化石稀少,灰岩岩块和砾石中的动物大化石较多来源于消减杂岩中的海山;基质粉砂岩中的化石较少,也是再沉积的产物,因此岩块和砾石中的化石可以老于、相同于和新于基质中的化石时代。其中的蜒、腕足、珊瑚和少量的瓣鳃类等,最老时代为中石炭世,最新时代为茅口期。各组动物化石的相似性和混杂性已无法用于对比地层和恢复层序,但总体沉积时期可确定为早二叠世晚期至晚二叠世早期。运用构造-沉积环境分析、非构造地层的覆盖和标志层对比后恢复的地层层序自下而上是:

采树沟组(p12-1)一杂色、灰色硅泥质建造

为本文新创建,分布于中西部岩片中和南部咸万洞口,在龙井南胜地一带也有分布。以糜棱岩断层带与其它组接触。岩性为杂色、灰色硅质岩和硅泥质岩,在胜地附近见硅质岩与碳酸岩组成条带状互层。迄今未分析出化石。建组剖面位于采树沟西、板田沟东山638高地一511高地。

香仁坪组灰、灰绿色砂质板岩

大蒜沟组(p12-2)一沉积混杂岩建造和造山前磨拉石建造

孙恒元所建的大蒜沟组剖面,被视为倒转层序,由于“山秀岭组”被否定而应是正常层序。经测制咸万洞西山654高地剖面和

东山941高地一733高地剖面,再复查山秀岭大粱剖面,该组由花岗质杂砂砾岩一黑色粉砂岩一花岗质杂砂砾岩一黑色、灰色粉砂岩、砂砾岩组成二个沉积旋回,在黑灰色粉砂岩、砂砾岩中散布有较多的基性、超基性、硅质岩和石灰岩块(包括“山秀岭组”岩块),大可几平方公里,小至砾石级。原建组剖面仅相当上旋回的一部分。该组以有较大灰岩块体、透镜体,基质粉砂岩不显层理、韵律为特征,可在造山带区对比。

香仁坪组(p12-3)一杂色浊积岩建造和泥质岩建造

此组相当于前人所建上柯岛组、滩前组,为1962年杨启伦命名。建组于开山屯一香仁坪剖面,而非滩前村,“滩前组”一名不符合建组地点应与建组名称一致或附近的要求,同时据命名优先原则,应恢复香仁坪组一名。建组剖面上,此组与柯岛组(原下柯岛组)之间为糜棱岩断层带,不是覆盖关系。在岩性上,该组的含碳酸岩铁锰结核的杂色粉砂泥质板岩与粒序层理组成的粗碎屑浊积岩成间层,可以香仁坪北和西江边及寺洞沟公路剖面为代表。该组以灰绿、灰紫、灰黑等杂色,含碳酸岩、铁锰结核及浊积岩粒序层理等特征可在延边地区对比。

开山屯组(p21-1)一造山前磨拉石建造

与原建组含义一致。以具有磨园度好的花岗质砾石的杂砾岩、杂砂砾岩为特征。虽然与大蒜沟组中的花岗质砂砾岩层很相似,但该组以零星团块状分别覆盖于香仁坪组、大蒜沟组之上,分布于寺洞沟东山、大西山、山秀岭、四树坪、石门一带。大蒜沟组中的相似花岗质杂砂砾岩层成带状线形分布,可以与此组区别。

柯岛组(p21-2)一黑色浊积岩建造

建组剖面位于柯岛一山谷旗和寺洞沟旧水库,分别相当于原下柯岛组、山谷旗组和寺洞沟组,也分别代表该组的下段和上段。原柯岛组或柯岛群包含了现划分的柯岛组和香仁坪组,因此柯岛群一名应废除,而将柯岛组的含义限于以柯岛剖面为代表的粒序层理发育的粗碎屑浊积岩和以寺洞沟旧水库剖面为代表的细粒浊积岩。据命名优先原则而不用山谷旗组。而上下段在区域上不易划分,同时分别代表同一沉积体系的远源和近源浊积岩,因此不再划分出寺洞沟组。该组分别覆盖于香仁坪组、开山屯组、大蒜沟组之上,在建组剖面与香仁坪组为糜棱岩断层带相隔。以黑色、局部为暗紫色的粒序韵律层理发育的粗、细碎屑浊积岩为特征,可在延边地区对比。

2.汪清一图门区

汪清一图门区的冲断岩片构造不甚发育,粗碎屑沉积层也较少,未发现采树沟组。但是庙岭组中的石灰岩、基性、超基性岩块较多,包含于黑色粉砂岩中,所谓的“山秀岭组”灰岩与庙岭二叠纪灰岩联为一体,形成了巨大的岩块。表现了与大蒜沟组相似的沉积特点。前人将庙岭组分别与大蒜沟组、“下柯岛组”和“上柯岛组”对比,形成了不同的地层划分方案。解决这一问题的关键不是沉积特征和化石的对比,而是区域构造分析。

汪清庙岭地区从天桥岭一庙岭一大兴沟为一背斜构造,轴部正是在庙岭,两翼分别向北西和南东倾斜。轴部核心的庙岭组的代表剖面是庙岭采石场一533高地一593高地,背斜北翼可以天桥岭西的口山村一桃源村一铜矿公路剖面代表,在桃源村附近可见香仁坪组与柯岛组之间有十几米厚的磨园度好的花岗质杂砂砾岩,似为开山屯组沉积,同时可见柯岛组的黑色浊积岩。南翼可以庙岭一大兴沟公路剖面为代表,柯岛组的浊积岩特征亦很明显。上述背斜的地层层序是庙岭组一香仁坪组一柯岛组,即二黑(庙岭组、柯岛组)夹一红(香仁坪组)。因此庙岭组是最下部层位,应与大蒜沟组对比。

汪清西大坡一图门地区,地层走向近南北,为一相对独立的地层区域,由于汪清一密江断裂带穿越该区,是造山带与兴凯地块拼接部位。其重要地层问题之一是西大坡石灰岩块的认定,经查明,西大坡采石场的石灰岩有较多的黑色粉砂岩贯入体,表现了与山秀岭灰岩块相似的构造沉积特点,应隶属于庙岭组中的外来岩块。其二是满河组火山岩系的定位,由于该火山岩系为灰绿、灰紫、灰黑色的杂色火山岩及火山沉积岩,与东邻的侏罗系火山岩系相似,且上、下地层不清,因此在未采到可靠化石之前暂不作定论。这一情况与密江乡南铁路路堑剖面的情况类似。在密江乡西北铁路路堑剖面发育一套含碳酸盐铁锰结核的杂色粉砂泥质板岩,可确定为香仁坪组,被众多的花岗岩脉、岩墙和后期的基性、火山岩脉穿插,代表了山弧边缘拼合带的构造岩浆侵入。目前,该区能够确认的为庙岭组和香仁坪组。

3、密江-珲春区

密江珲春区为兴凯地块基底所控制的山弧和弧后盆地沉积区,构造破坏不明显,向东成单斜排列,主要有解放村组和关门咀子组。解放村组为粉砂、细砂质板岩,除产少量植物化石外,在太平沟灰岩中见长达成20cm的海百合茎,代表了静水沉积,因此是海陆交互相;在十里坪乡也发现了黑色粉砂岩与白色石英岩互层,后者代表了成熟度高的海滨沉积;此外,该组也有局部的细浊积岩,说明当时处于大陆边缘及边缘斜坡。在马滴达盆地见有浊积岩,应为弧后盆地沉积,可与解放村组对比。关门咀子组以安山岩为主,代表了山弧火山岩系。密江-珲春区总体表现为关门咀子火山岩居中,两侧为细碎屑沉积,据此有人将其视为背斜倒转层序,但在解放村组与关门咀子组之间有灰岩夹层(太平沟灰岩)沿走向断续分布,而东侧则无此现象,因此两侧是不对称的,不能视为背斜、向斜的倒转。将关门咀子组等同于满河组并置于解放村组之下(李东津,1997),是不合适的。

二、总结

综上所述,运用区域构造分析和造山带沉积学研究,延边造山带的二叠系地层主要由硅质岩一沉积混杂岩一浊积岩一造山前磨拉石一浊积岩组成,但基本发育的是沉积混杂岩和浊积岩(包括泥质岩)。开山屯区冲断岩片构造发育,岩层走向有近东西,也有近南北,沉积类型多,地层组合全,表现了弧前盆地靠近消减杂岩弧一侧的沉积特征。汪清一图门区,构造相对简单,主要是褶皱和断裂,不同区域岩层走向分别为近东西和近南北,但岩片构造不发育,沉积类型和地层组合不完全,表现了当时靠近大陆边缘的盆地中心区域沉积。密江一珲春区则是大陆边缘区,主要为滨海沉积和火山岩系,弧后盆地规模小。上述特点反映了小型地块造山的增生弧一陆“软碰撞”特点。

参考文献

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构造地质学篇9

地质灾害主要类型

地质灾害按致灾地质作用的性质可划分为很多类型,其中危害性十分突出的主要有:(1)地壳活动造成的灾害,如地震、火山喷发;(2)浅层次地质变形造成的地质灾害,如地面塌陷、地面沉降及地裂缝;(3)地质块体失稳带来的地质灾害,如崩塌与滑坡、泥石流;(4)矿山开采造成的综合地质灾害,如洞井塌方、突水、瓦斯爆炸、水土污染等;(5)土地退化带来的地质灾害,如沙漠化、水土流失;(6)河、湖、水库水体作用下地质灾害,如塌岸、淤积、渗漏、浸没、溃决等;(7)海洋地质灾害,如海平面升降、海水入侵、海崖侵蚀、海港淤积、风暴潮、水下滑坡、潮流沙坝等。按照造成地质灾害的地质应力类型又可分为:内应力地质作用造成的地质灾害,如地震、火山喷发等;外应力地质作用造成的地质灾害,如崩塌与滑坡、泥石流等。上述地质灾害的分类可理解为学术上分类,这种学术分类,不同学者或基于不同出发点,可能不尽相同。但根据地质灾害的诱发源,即与人类活动的关系,地质灾害只能分为由自然地质作用引起的自然(原生)地质灾害及人为(次生)地质灾害。在上述按致灾地质作用的性质划分的类型中,各种类型都有可能是人类生产和社会活动导致的人为(次生)地质灾害。人为地质灾害主要起因于人类活动改变了地球,包括地表及其以下的岩石圈(主要是地壳岩石圈)的物理结构和化学环境的改变以及两者的联合作用。

地壳结构破坏与岩石破裂

岩石破裂基本机理很多次生地质灾害与人类活动致使地质体或岩石破裂相关,岩石破裂的根本原因是岩石所受附加应力超过了其所能承受极限。以剪破裂为例,当岩石所受的剪应力超过了其抗剪强度时,岩石就会发生剪破裂。图1为材料剪破裂时的库伦剪破裂示意图,圆C代表材料内(地质上即为岩石内)某点的应力莫尔圆,线Fp和Fp′为某种岩石的库伦剪破裂线,随着σn的逐渐增大,圆C达到如图所示与剪破裂线Fp和Fp′相切,p及p′点既代表岩石内某点一个特定方向切面上的应力状态,又在剪破裂线上,即满足岩石剪破裂条件,此时岩石发生剪破裂。对于张破裂,岩石破裂的基本机理与剪破裂相似,当岩石所受的张应力超过岩石的抗张强度时,岩石就会发生张破裂。因此,岩石破裂的基本机理就是岩石内积累的地应力超过了其临界值。

岩石结构破坏与地应力集中由岩石破裂机理知道,当岩石内应力积累到一定程度而达到岩石的抗剪或抗张强度时,岩石就会发生破裂。受力物体的应力分布状况不仅随外力的性质、大小和方向以及截面方位的不同而变化,还同物体本身的结构有关。材料力学研究表明,如果物体内部存在空洞、微裂隙或截面方位发生急剧改变时,则会造成应力的局部剧增,这种现象称为应力集中,受力物体往往在应力集中处首先开始破坏。材料力学研究中,通常以应力集中系数σk表示应力集中的程度。图2示意材料内一圆孔附近的应力集中现象,其最大应力σmax与该方向上的主应力σ(或平均主应力)之比为σk(即σk=σmax/σ),这就是材料结构缺陷产生的应力集中现象。地壳中的岩石并非完整无缺的,在外力作用下,其内部某些部位极易产生应力集中现象,岩石内部若有早期的裂隙和断裂存在,受力后,就会在裂隙的端点(图3)、断裂的端点、拐点、尖灭点、交汇点、分叉点或弧形转折拐角的外侧等部位出现应力集中现象。若外力不断增加,应力集中也随之增强,最后可导致材料首先在应力集中处破坏。由于地壳无时无刻不在变动,因此地壳内的应力集中也由小到大,当其积累到超过岩石所能承受的限度时,就会使那一部分岩石产生破裂而释放出大量能量,地震往往由此产生。人类社会生产活动,如矿山开采、道路、桥梁和水库等修建、城市建筑等,都有可能在岩石中产生新的裂隙,由此就有可能导致应力集中,从而诱发地质灾害。

矿山开采和道路建设过程中人为造成地壳结构破坏与诱发地质灾害

人类社会生产活动造成的地质灾害类型很多,其中与人为造成地壳结构破坏相关的最突出地质灾害包括如下几个方面。

矿山开采造成地壳(或地质体)结构破坏的人为地质灾害矿山地质灾害是地质灾害的一个分支,是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。我国是采矿大国,开采技术和设备相对落后,导致矿山开采环境不断恶化。近年来,冒顶、地表塌陷、矿坑突水等重大地质灾害发生频率明显上升[1]。矿山开采造成的地质灾害包括:地下型——由采矿或抽水引起的诱发构造型地震或岩爆;地表型——主要表现为由地下开采引起的地表沉陷和山体失稳;地上型——废矿石堆放引起的滑坡、泥石流及环境污染。在这些矿山开采造成的人为地质灾害中,构造型地震、岩爆、滑坡及地面沉降与地质体结构人为破坏而产生地应力变化直接相关。实际上,诱发构造型地震只是天然构造地震的特殊表现形式,应力积累和断层的产生同样可用上述的库伦剪破裂准则解释。已有研究表明,矿区构造地震多与诱发的逆断层有关[2],根据anderson断裂模式[3],逆断层的应力状态是最大主应力σ1水平、最小主应力σ3直立,由于地下采掘导致垂向上σ3明显减小,从而使得差应力σ1-σ3增大,应力莫尔圆直径增大,断裂更易发生。岩爆的发生也与开采造成地质体结构破坏而产生应力集中有关,由于开挖的坑道导致地应力分异,围岩应力发生集中,在应力作用下产生破裂。矿区大多崩塌、滑坡及地面沉降起因于地质体的结构破坏而导致地应力状态改变,从而打破地应力状态平衡。因此,减少矿山人为地质灾害,除了保证尽量地合理开采外,还可人为的对破坏的地质体进行复原和补修,例如,采矿过程中及时回填采空区,实施复田及人工地壳和地质体结构的尽量恢复,对减少矿区人为地质灾害可起到一定的作用。

交通建设造成地质体结构破坏诱发的人为地质灾害交通建设包括公路、铁路、桥梁及隧道等建设,在各类工程建设中,公路是遇到地质灾害危害程度最严重的工程建筑之一[4]。影响交通工程中地质体稳定的因素众多,包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征、第四系地质特征及气候条件等。交通建设过程造成的人为地质灾害严重,主要表现为由地质体结构破坏造成地应力状态改变而导致的人为地质灾害十分显著,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等地质灾害。大量的研究表明,现在发生的各类地质灾害约有50%与人类活动有关,公路地质灾害70%以上,而公路滑坡85%以上是由于公路路线走向不合理,工程设计不合理和公路建设过程中施工方案不当等因素所造成或诱发的[5]。从地质角度看,地层的岩性及破碎程度及构造的发育程度对地质灾害的影响至关重要。地质历史过程形成的地层及构造特征已无可改变,但人为控制和减少交通建设过程因天然地质因素而造成的地质灾害的可能性仍有可能,主要依靠早期的地质勘察与防范,包括施工前进行详细的工程地质勘察、细致的工程地质和水文地质条件研究、客观科学及全面的岩石力学实验等,这对可能情况下的道路线路的科学设计和地质灾害的预判及提前预防都有着重要指导价值。例如,在断裂发育区,尽可能避开重要断裂及构造破碎带,尤其是断层角砾岩胶结程度较低的构造破碎带;在单斜岩层区,尽可能选取地面坡向与地层倾向相反的山坡,由此可以降低和控制因道路开凿而诱发的滑坡。交通建设中人为地质灾害十分显著,其基本原因是施工使得原始地壳或岩石的结构遭到破坏,其破坏及对地质灾害影响程度,一方面取决于岩石原始的地层及构造,另一方面也与上述的早期详细工程地质勘探和合理的路线选取有关。例如,隧道的开挖打破了山体原有的地应力平衡,改变了山体的水文地质条件,如果隧道位置选择不好,设计不合理,便会产生岩爆、冒顶坍方、地面沉陷等地质灾害。与此同时,人为地质灾害亦与施工过程有着一定关系,这就需要采取科学合理的施工方法,降低对原始岩石的结构破坏,尽可能避免大型爆破施工,以免产生新的破裂和局部地应力集中。#p#分页标题#e#

构造地质学篇10

[关键词]地质构造煤与瓦斯突出出水机理安全回采率

[中图分类号]p618.11[文献码]B[文章编号]1000-405X(2014)-4-35-1

1引言

地质构造主要通过影响煤层中瓦斯的保存条件和软分层的发育来控制煤与瓦斯突出发生的条件。在煤炭形成的漫长地质时期,煤层受到沉积作用、煤化作用和构造运动等影响,在煤体内部产生大量的裂隙、孔隙、褶皱和断层等构造类型。煤层的自燃主要经过氧化放热、蓄热散热和蔓延扩展等环节,裂隙、孔隙、褶皱和断层通过影响各个环节的发展,从而影响煤层的自燃。构造应力是控制矿区采动损害的一个不容忽视的因素。

2地质构造对煤矿生产安全的主要威胁

2.1矿井水灾与地质构造的关系

地质构造是导致出水事故的关键,加强地质构造分析预测及防治措施落实,提高安全回采率,有利于延长矿井的生产年限,这对煤炭资源日益枯竭,剩余储量受水威胁严重的煤矿区来说尤其重要。煤矿采煤工作面地质构造主要包括断层、陷落柱、岩浆岩侵入体、不良封闭钻孔等,很多的灾害性突水都是源于这些地质构造。研究分析矿井出水的条件,关键是弄清各种不同形态的地质构造在井下出水所起的作用,掌握其规律,做到防患于未然。总结近年来煤矿水害发生的基本规律,我们可以得出以下结论:

(1)在矿井水害发生位置方面,主要发生在矿井掘进巷道的迎头,由于掘进过程中遇到地质构造(掘进前未探知)造成不同水源的水突入矿井。

(2)采煤工作面突水,主要是回采过程中遇到工作面内部地质构造(陷落柱、封闭不良钻孔等)和顶底板采矿扰动诱发的导水破裂带导通不同水源水突人矿井。

2.2瓦斯事故与地质构造的关系

煤与瓦斯突出常发生在地质构造破坏地带已为大量实践所证实,煤与瓦斯突出的危险性与地质构造复杂程度有密切关系。地质观察及研究表明,矿区构造特征控制煤与瓦斯突出的分布,构造的分级、分区和分带造成煤与瓦斯突出分布的不均衡。

2.3采煤沉陷

采煤沉陷是我国煤炭矿区现存的最大安全隐患之一,如果不能完全对其进行有效的管理和控制,就难以保证煤炭开采工作的安全、稳定、有序进行,甚至有可能造成大规模的人员伤亡,对于社会的安定也会造成一定程度的影响。

煤矿区地质构造的不同是引起采煤沉陷事故发生的根本原因之一,不同的地质构造其岩石组成成分、硬度、强度都有很大的差异,因此,引发采煤沉陷的几率也有所区别。

针对这一主要原因,在煤矿区设立时就要可采取如下措施:1、煤炭矿区管理人员和技术人员要对矿区实地情况进行系统、科学的研究与勘查;2、逐步制定一套或多套详尽、合理、科学的煤炭开采计划和开采组织形式;3、在煤炭开采中一定要尽量避开较易发生采煤沉陷的地区。

3构造应力对矿区采动损害的影响

矿区采动损害,是因煤炭井工开采对覆岩和地表地质环境造成的损害。从构造地质学的观点来看,矿区采动损害是在地壳构造运动产生的应力作用、岩体本身重力以及地下开采活动联合影响下发生的主采煤层上覆岩、土体的一种特殊的表生构造现象。

对于一个具体的煤矿区来说,要么处于挤压构造应力场,要么处于拉张构造应力场。挤压与拉张是煤矿区常见的两种最基本的构造应力状态。

由于构造应力的作用,可以改变采动影响下的岩层移动方向和移动量的大小,同时也影响井下巷道的变形破坏模式。如果煤矿区处于挤压构造应力场中,在煤层未开采之前,侧向挤压应力早己存在,它使煤层覆岩有向上弯曲的趋势;在煤层被采出后,覆岩重力首先克服侧向力造成的向上的弯矩,剩余的垂向力才引起煤层顶板向下弯曲变形。同时,由于侧向挤压构造应力的存在,使岩体所受围压升高,必将使岩体的力学强度增加,从而减小煤层开采对覆岩的损害。

另一方面,由于岩石的抗拉强度最低,在受拉张应力作用后,很容易产生张节理,使岩层的连续性遭到破坏,失去内聚力;拉张应力的作用可以抵消一部分因重力作用在岩层中产生的水平关联应力,从而使岩块受到的侧向夹持力减小甚至消失,很容易在重力作用下失稳沉降,即使拉张应力不足以使岩层破断,也会使岩体的围压降低,从而导致岩体强度的下降。为了保护煤矿区地质环境,煤炭资源开发活动必须要有一个度,要把开采强度限制在煤矿区地质环境可以承受的范围之内。

4提高煤炭矿井开采的利用率,回收率

随着开采水平的延深,煤层产状及地质构造发生了很大的变化,地质构造非常复杂,所以对煤的有效开采与回收也变得困难起来,如何提高煤炭矿井开采的利用率,回收率,提高经济效益是我们当前矿业工作的一个重要挑战,面对这一挑战,我们提出了以下应对办法:(1)进行补充矿井地质勘探、巷探,调查研究煤系地层中伴生矿产的储存情况和能利用价值;(2)计算和核实矿井储量,掌握储量动态,提高储量级别,设法扩大矿井储量,及时提出合理开采和利用煤炭资源的意见;(3)研究地质构造、煤层和煤质的变化规律;(4)长期坚持井下现场观测收集掌握第一手资料。对煤系地层观测时,对一切穿过煤系地层的井巷均应逐层观测其岩性特征和厚度,对煤层、标志层和煤层顶底板需做重点观测。

对煤层观测时不论是否可采,都必须进行观测和描述。严格按照以上应对办法才能有效的判断出断层的构造形态及分布规律和发展方向,减少煤炭资源的丢失,提高煤炭的回收率。

5结论

在煤矿的开采活动中,探明地质构造的类型和规模是保障安全生产的第一步。时刻注意地质构造的变化,预防煤矿重大事故的发生。关于地质构造对煤矿安全生产的研究,今后将主要集中在以下几个方面:地质构造对煤与瓦斯突出影响的定量化分析;地质构造对煤层自燃的定量化分析;地质构造对矿区采动损害的定量化分析。

参考文献

[1]尉茂河.煤层自燃的内外因分析及其预防对策[J].煤矿安全,1998(2),30-33.