河南理工大学煤矿地质学地质认识实习报告.docx
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河南理工大学煤矿地质学地质认识实习报告
前言......................................................................................................2
一、实习交通位置(附图.......................................................................2
二、实习路线........................................................................................3
三、实习任务要求、人员组成、实习时间及任务的完成情况...............................3
(一实习任务要求..........................................................................3
(二人员组成...............................................................................4
(三实习时间...............................................................................4
(四任务完成情况..........................................................................4第一章地层.........................................................................................51.1太古界(Ar..................................................................................51.2元古界(Pt...................................................................................61.3古生界(Ph..................................................................................71.3.1寒武系(∈..........................................................................81.3.1.1下统.............................................................................81.3.1.2中统.............................................................................81.3.1.3上统.............................................................................81.3.2奥陶系(O...........................................................................8
1.3.3石炭系(C...........................................................................91.3.3.1中统:
本溪组(C2b...........................................................91.3.3.2上统:
太原组(C3t..........................................................91.4二叠系(P....................................................................................91.4.1下统山西组(11Ps................................................................91.4.2下统下石盒子组(21Px.........................................................101.4.3上统上石盒子组(12Psh.......................................................101.5新生界(Kz................................................................................11第二章构造...........................................................................................122.1褶皱............................................................................................132.2节理............................................................................................132.2.1张节理的描述........................................................................142.2.2剪节理的描述........................................................................142.3断层............................................................................................142.4沁阳地堑......................................................................................15第三章地质作用.......................................................................................183.1地壳运动......................................................................................183.2变质作用......................................................................................193.3岩浆作用......................................................................................203.4外力地质作用.................................................................................20第四章矿产..........................................................................................22第五章结束语..........................................................................................24目录
前言
根据教学计划安排,采矿2010级在《矿山地质学》理论课结束后,进行地质认识实习。
实习区位于太行山区,东起辉县市,西至济源市。
一、实习交通位置(附图
实习区有焦(作柳(州铁路、焦太(原铁路,矿区内有安阳城至冯营铁路专用线在待王车站与国铁接轨,构成该矿运输动脉。
公路:
有焦辉、焦新、焦洛、焦济与焦郑公路,此外,已建成的焦郑、焦晋、焦济与焦温高速分别与京珠、晋太及连霍高速连通,基本实现了以焦作市为中心通往周边市县及国道的高速公路网络,交通十分便利,见下图。
二、实习路线
路线一:
辉县上八里太古代、元古代及寒武纪地质路线
由市区沿焦(作辉(县公路经辉县上八里镇至鸭口村北辉(县陵(川公路边
路线二:
中站区龙洞乡刘庄奥陶纪、石炭纪含二叠纪矿产及构造地质路线由市区沿焦作至刘庄公路到刘庄村
路线三:
沁阳常平二叠纪含煤地层、地堑路线
由市区沿焦作克井公路经沁阳山王庄转秦阳晋城公路至常平南约2km公路边路线四:
济源下冶二叠纪含煤地层路线
焦作市到济源市下冶镇
三、实习任务要求、人员组成、实习时间及任务的完成情况
(一实习任务要求
1.认识实习区常见的矿物和岩石,学会区分三大类岩石。
2.认识实习区地层剖面,了解地层划分,对比方法,熟悉地层时代。
3.认识实习区地质构造(褶皱、节理、断层学会识别方法。
4.认识实习区的内、外力地质作用的结果。
5.学会使用地质罗盘,测量岩层(断层产状。
6.学会做标准的野外地质记录。
7.编写实习报告。
(二人员组成
朱乾坤、张海洋、张鹏伟、赵松涛
(三实习时间
2012年6月18日到2012年6月21日
(四任务完成情况
2012年6月21日星期四完成野外实习,2012年6月23日星期六完成实习报告编制。
第一章地层
区域内出露与发育的地层由老到新主要有:
太古界变质岩系、元古界震旦系、下古生界寒武~奥陶系、上古生界石炭二叠系、新生界第三~第四系,其中,二叠系下统,为区内主要含煤地层。
【分述】太古界、元古界、古生界(再细到系、组新生界
古生界为地球上首次大量出现生物的时期,距今约7.5亿年到2.3亿年前,主要包括寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系。
在焦作地区因为地层遭到侵蚀,缺失了全部的志留系和泥盆系。
其中寒武系和奥陶系为整合接触;奥陶系和石炭系为平行不整合接触;石炭系和二叠系为整合接触。
1.1太古界(Ar
辉县市上八里乡鸭口盘山公路沿途的太古界可见底层为赞皇群(Arz,所观察到的地质现象为:
在盘山公路边可以看到黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、花岗片麻岩、混合岩及小型岩脉或岩墙侵入岩体。
(1黑云斜长片麻岩呈黑褐色及黄褐色,鳞片状变晶结构,片麻状构造,矿物成分主要为斜长石、黑云母和石英。
斜长石占55%左右,灰白色,玻璃光泽,风化后呈土状光泽,黑云母占15%~25%左右,呈片状。
石英占15%~25%左右,油脂光泽;
(2角闪斜长片麻岩呈暗绿色及灰黑色,纤维状、粒状变晶结构,片麻状构造,矿物成分主要为斜长石、角闪石和石英。
角闪石占50%~60%左右,呈柱状
或粒状,斜长石占20%~30%左右,灰白色,玻璃光泽,风化后呈土状光泽。
石英占5%~10%左右,油脂光泽;
(3花岗片麻岩(肉红色,其矿物成分主要是正长石、石英、黑云母、粒状变晶结构、片麻状构造。
混合岩由混合岩化作用形成的岩石。
它是变质岩和岩浆岩之间的过渡岩类,混合岩的矿物大多有不同程度的定向排列。
在盘山公路观察到的混合岩:
含有一定数量近于平行的浅色长石英质或花岗质脉状体的混合岩,多呈厚度不等的层状特征特征,围岩中大量的侵入体(脉状、条带状与围岩组合在一起形成岩石,围岩称为基体,侵入岩称为脉体,主要有石英脉和长石英质岩脉。
岩浆沿着与岩层层面垂直或斜交的断面侵入,形成了规模较大,似墙状的岩体,称为岩墙。
构成岩脉和岩浆的岩浆岩从酸性到基性都有。
变质岩变质作用形成的岩石,是组成地壳的主要岩石类型之一。
先期形成的岩石在地壳中受高温、高压及外来物质深入的影响下,引起其化学成分和矿物成分、结构、构造的改变,而形成的新岩石,称为变质岩。
变质岩的主要特征是这类岩石大多数具有结晶结构、定向构造(如片理、片麻理等和由变质作用形成的特征变质矿物。
1.2元古界(Pt
在辉县上八里镇盘山公路前进方向右侧可以看到元古界云梦山组的岩性组成和地层不整合接触现象。
云梦山组其下部颜色为红色、紫红色变质石英砂岩,上部颜色为浅色的厚层状结构。
以石英为主(大于90%,硅质、铁质胶结,层理
明显,大部分为中粗粒的结构,层面上有波痕和泥质龟裂纹,多形成陡峭的悬崖。
该地区的石英砂岩的厚度比较大,达到100m以上。
云梦山组与赞皇群呈角度不整合接触,其证据是:
(1上下两套地层产状不一致,呈一定角度斜交;
(2上下两套地层岩石变质程度差异较大;
(3震旦系底部有底砾岩存在;
(4两套地层之间有缺失地层。
1.3古生界(Ph
古生界为地球上首次大量出现生物的时期,距今约7.5亿年到2.3亿年前,主要包括寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系。
在焦作地区因为地层遭到侵蚀,缺失了全部的志留系和泥盆系。
其中寒武系和奥陶系为整合接触;奥陶系和石炭系为平行不整合接触;石炭系和二叠系为整合接触。
1.3.1.1下统主要为灰黄色的钙质页岩,紫红色的钙质泥岩及薄层石灰岩。
主要为粘土类矿物,有一定的方解石。
由于页岩、泥质灰岩抗风化能力弱,容易风化破碎。
地貌上常为低山丘陵。
1.3.1.2中统主要为青灰色的石灰岩,呈厚层状,常有鲕状结构和豆粒结构,地形上构常为陡坎地形。
1.3.1.3上统白云质灰岩,风化面呈灰黑色或深灰色,新鲜面呈灰色,与奥陶系石灰岩正好相反。
厚层状,矿物成分有方解石和白云石,以方解石为主。
当方解石含量大于90%是石灰岩;当方解石含量大于75%时,白云石含量大于20%时,为含白云质石灰岩,当方解石含量大于50%时,叫白云质灰岩,白云石大于50%时,叫钙质白云岩。
在野外判断时可以用稀盐酸来检验,反应剧烈的是石灰岩,反应缓慢的叫白云岩。
结构为隐晶质向显晶质过渡,典型的特征为风化面上有淋滤沟,又称披麻状结构或刀砍纹。
撞击时冒白烟,且有臭味。
可以作为冶金熔剂。
1.3.2奥陶系(O
奥陶系中统马家沟组(O2m主要为青色、青灰色的石灰岩,以及方解石(主要矿物成分为碳酸钙为主,质纯,性脆,呈厚层状。
层面上能够看到白色的方解石脉的充填,其风化面上由于受到风化故颜色较浅,新鲜面的颜色较深。
1.3.3.1中统:
本溪组(C2b本溪组的岩性组成,主要是粘土岩、铁质岩、铝质岩、砂质岩。
下部为紫红色的、褐红色的铁矿层,称为山西式铁矿,中部或中上部为灰色或青灰色的铝土质泥岩或铝土矿。
当铝的含量大于40%,铝硅比大于2:
1时为铝土矿,否则为铝土质粘土;上部为灰白色薄层状的粘土岩,高岭石含量高时可以作为耐火材料的原料。
本溪组的厚度为0~20m左右,一般为8~10m,沉积时基底不平行成鸡窝状或串珠状的赋存状。
1.3.3.2上统:
太原组(C3t为灰黑色的中厚层状、厚层状的石灰岩,单层厚度比较薄(与奥陶纪石灰岩的相比较,有8层左右,从上到下依次为L
1~L8,石灰岩中含有黑色的燧石结核
或燧石层,石灰岩中有化石(珊瑚化石、腕足类化石等,太原组中含有煤层,薄煤层,焦作仅有两层可采煤层一2和一51.4二叠系(P
煤,石灰岩常构成煤层顶板,其底板由
深灰色的或黑色的薄层状泥岩组成。
1.4.1下统山西组(11Ps
山西组的岩层性质为灰色的砂质岩、泥质岩和深黑色、灰黑色的薄层泥岩,该组下部含主要煤层为二1煤,又称为大煤,平均厚度在6m左右,以中厚煤层为
主,是焦作地区的主要开采煤层。
顶板为砂岩,其表面富含白云母,又称为大占砂岩,在焦作地区,大占砂岩不是很明显。
在钻井勘探中,遇到大占砂岩,就预示着将要接近煤层。
1.4.2下统下石盒子组(21Px其岩性特征为:
主要由黄绿色、灰色砂岩及泥岩组成,偶夹紫红色团块状泥岩,厚2~140m,平均80m,本组以底部砂锅窑砂岩(21S与山西组分界。
底部为灰白色、浅灰色厚层状含砾风化面呈灰黄色的中粒砂岩,俗称“砂锅窑砂岩”,厚0.5~9.3m,平均6.0m,是本组与山西组分界的主要标志。
下部为浅灰色、灰色泥岩、铝土质泥岩及铝土岩,具紫斑,局部含有鲕粒;中部为青灰色细长石英砂岩,含海绿石,其间夹青灰色铝质泥岩及黑色泥岩,上部由浅灰色泥岩、砂质泥岩和薄层状细砂岩及粉砂岩组成,与下伏山西组呈整合接触。
下石盒子组的三、四、五煤段和上石盒子组的六、七、八煤段均形成于向浅水海湾进积的复合三角洲沉积体系,在小规模海平面升降的影响下,使三角洲各种亚环境向海、陆方向进行了多次交替演变。
在上三角洲平原和靠分流河道的部位,煤层变薄甚至尖灭,整体厚度不稳定、变化大,仅局部可采,全硫量低,一般小于0.5%~1.0%,而灰分产率则一般大于25%~30%。
在下三角洲平原分流间湾充填淤平演化的泥炭沼泽环境中形成的煤层较厚,较稳定。
此地层在焦作地区不含煤或煤层为不可采煤层。
1.4.3上统上石盒子组(12Psh其岩性特征为:
主要由黄、黄绿色、浅灰色的砂岩及泥岩组成,厚0~200m,平均50m。
该组遭受剥蚀严重,出露不全,与下伏石盒子组呈整合接触。
上石盒子组的七段煤形成于小规模海平面上升阶段的下三角洲平原或三角洲边缘海湾的环境中。
煤层分布范围较广、层位稳定。
在济源—郑州—一线南都有发育,但厚度不大,一般为0.5m~1.0m,煤中混入物较多具有泥质夹岩,结构复杂,灰分产率高,一般大于30%~35%。
全硫含量高,平均2%左右,以黄铁矿硫为主。
此地层在焦作地区不含煤或煤层为不可采煤层。
本地区晚二叠世晚期孙家沟组不含煤,为一套由细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成的湖泊沉积。
1.5新生界(Kz
在我国,新生界后期的海陆分布大致与现代接近,仅在东部沿海边缘地区曾发生过海浸,故我国在新生界以陆相地层为主。
新生界的陆相地层,由于经历的时间较短,受地壳运动作用的影响甚微,不少地层尚保留着原始的近水平状态,尤其是第四系的沉积物(黄土、亚砂土、亚粘土、砾石、坡积物和洪积物等,大多呈松散状,尚未受到褶皱和断裂。
但在地壳活动强烈的地区,则受到了褶皱和断裂,并伴有岩浆活动和变质作用。
第二章构造
焦作位于太行山隆起带的东南缘,新华夏构造体系与秦岭纬向构造体系的复合部位、晋东南山字型构造体系的前弧东翼。
地层走向NE~SW,倾向SE,倾角6~25°,一般为12°。
由于受太行山隆起和武陟隆起控制,区内以断裂构造为主,褶皱构造不甚发育,总体为一倾向南东的单斜构造,仅在矿区南部见有小型宽缓向斜(墙南向斜。
断裂构造主要以高角度正断层为主,按走向主要发育有北东、近东西、北西向三组,尤以北东向最发育,见下图。
由于断裂构造的切割,使整个矿区被划分为多个大小不等的块段,剖面上呈阶梯状或地堑、地垒。
断裂构造的发育,不仅控制着煤层的分布与赋存特征,而且形成了矿区或井田的自然边界。
地质构造是指地壳中的岩层受地壳运动的作用发生变形或变位而遗留下来的形态。
地质构造是影响煤矿生产的主要地质因素。
2.1褶皱
在地壳运动的影响下,岩层受水平方向挤压力的长期作用发生塑性变形,形成波状弯曲,这种构造形态称为褶皱。
焦晋高速公路南侧看到的褶区的描述:
核部为太原组C3t的石灰岩和泥岩,两翼为太原组C
3t的石灰岩,转折端的张节理发育,与岩层面垂直。
在岩层内部,其节理与背斜轴平行,为纵张节理。
但是节理只在相同的同一岩层中存在,不穿过其它岩层。
该褶曲南翼倾角陡,北翼倾角缓,为斜歪褶曲。
东侧的一端被风化剥蚀。
示意图如下。
2.2节理
破裂面两侧的岩块未发生显著位移的断裂构造。
2.2.1张节理的描述:
张节理指岩石受张应力作用产生的节理,它的张口开裂,节理面粗糙不平,延伸不远,当穿过砾岩时,常绕开砾石,张节理常发生于脆性岩石中,并多被石英、方解石等充填。
2.2.2剪节理的描述:
剪节理指岩石受剪应力作用产生的节理,它的张口紧闭,节理面光滑平直,节理面延伸较远,常有两组相互交叉同时出现,组成X型共轭节理。
2.3断层
构造运动产生的地应力超过组成地壳岩石的强度极限时,岩石便发生断裂,断裂后的岩块(或岩层若沿破裂面发生相对位移,这种断裂构造称为断层。
它对矿产的开采及其水文地质、工程地质条件均有影响。
在煤矿矿井地质工作中,对断层的研究是一项极为重要的工作内容。
本次地质实习所看到的是辉县上八里镇鸭口断层,断层的上盘为寒武系地层,岩石为石灰岩,下盘为震旦系地层,岩石为石英砂岩,该断层上盘下降,下盘上升,为正断层,断层的走向为100°(东偏南10°,倾向190°,倾角为80°左右。
该大型断层附近有很多伴生的小型断层,且大部分为正断层。
由于断盘的岩性组成为石英砂岩,强度大,性脆,故断层面呈现出悬崖峭壁(如下图所示。
2.4沁阳地堑
F11
2
Psh
断层:
上盘为二叠纪上统上石盒子组(的砂岩和泥岩,下盘为奥陶纪马家沟组O2m
F
的石灰岩,上盘下降,下盘上升,为正断层。
走向近东西方向,倾向170°,倾角60°。
2
1
2
Psh
断层:
上盘为二叠纪上统上石盒子组(的砂岩和泥岩,下盘为奥陶纪马家沟组O2m
F
的石灰岩,上盘下降,下盘上升,为正断层。
走向为60°,倾向320°,倾角61°。
3断层:
类同于F2断层,也为正断层。
但地层的接触关系为:
奥陶系中统马
家沟组(O2m2
1
Px
与二叠系下石盒子组(接触,缺失了石炭系本溪组(C2b、石
炭系太原组(C3t1
1
Ps
、二叠系山西组(地层。
段层面附近的构造较为复杂。
在断层面附近的岩层向上弯曲,说明该上盘向下运动,向下弯曲即为下盘向上运动。
可以通过此种性质来判断在煤矿开采中遇到的断层的性质。
并以此来寻找断失的煤层。
沁阳地堑构造控煤的地质意义;
由上示意图可见,本地区的含煤层为二叠纪上统的山西组煤层,但是由于岩层的断层结构,F1断层为正断层,其下盘上升,其含煤层高出地表,被风化剥蚀掉,上盘下降,保留了含煤层系没有被剥蚀掉,F2断层为正断层,其上盘下降,与F1断层的上盘形成了沁阳地堑,保留了含煤层系,下盘上升,使煤层高出地表面,被风化剥蚀;由此可知该地区的煤层范围小,F1和F2断层之间的沁阳地
堑间的煤层沟通了奥陶系中统马家沟组O2mF石灰岩强含水岩层,故该煤
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