煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究綜述

1、,煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究綜述,目錄,CONTENTS,構(gòu)造應(yīng)力場是什么？,煤田構(gòu)造應(yīng)力場是什么？,如何研究？,研究方法,研究內(nèi)容,1構(gòu)造應(yīng)力場,構(gòu)造應(yīng)力場是指一定地質(zhì)歷史時(shí)期，巖石圈某一空間范圍內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力的分布狀態(tài)。它包括應(yīng)力的方向、大小和性質(zhì)3個(gè)基本要素。按時(shí)期劃分，構(gòu)造應(yīng)力場可劃分為古構(gòu)造應(yīng)力場、新構(gòu)造應(yīng)力場和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場。,2煤田構(gòu)造應(yīng)力場,煤田構(gòu)造應(yīng)力場是指古構(gòu)造應(yīng)力場，主要是印支一燕山運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力場，它們對(duì)我國大部分煤田構(gòu)造格局和構(gòu)造樣式起著決定性作用。按作用范圍，可將構(gòu)造應(yīng)力場劃分為局部構(gòu)造應(yīng)力場、區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場和全球構(gòu)造應(yīng)力場。依據(jù)構(gòu)造應(yīng)力的性質(zhì)，還可劃分為擠壓體制構(gòu)造應(yīng)力場

2、和伸展體制構(gòu)造應(yīng)力場。,3煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究的形變標(biāo)志物,構(gòu)造應(yīng)力場分析是構(gòu)造地質(zhì)研究的重要內(nèi)容，利用變形痕跡反推變形的應(yīng)力狀態(tài)是構(gòu)造應(yīng)力場分析的基礎(chǔ)工作。地殼中的各種構(gòu)造現(xiàn)象都是構(gòu)造應(yīng)力作用的產(chǎn)物，因此，在理論上，各種類型和各種尺度的構(gòu)造形跡都可以作為恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場的依據(jù)。,3煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究的形變標(biāo)志物,3煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究的形變標(biāo)志物,3.1鏡質(zhì)組反射率及各向異性,對(duì)煤自身的研究應(yīng)是煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究的重要內(nèi)容。煤作為對(duì)溫度和壓力十分敏感的特殊巖石，必然會(huì)保留地質(zhì)歷史進(jìn)程中各種應(yīng)力作用的痕跡，這不僅表現(xiàn)為煤的碎裂，流變等物理變形，而且還反映在更深層次，即由物理化學(xué)變化和結(jié)構(gòu)變化所造成

3、的反射率各向異性。煤鏡質(zhì)組反射率各向異性是煤化過程中應(yīng)力作用的結(jié)果，可以作為一種變形組構(gòu)要素，用于構(gòu)造應(yīng)力場分析。,3.2共扼剪節(jié)理在煤田構(gòu)造應(yīng)力場分析中的應(yīng)用,共扼剪節(jié)理是煤田中數(shù)量大、分布廣的一種小型構(gòu)造。由于共扼剪節(jié)理與主應(yīng)力軸之間有著較為確定的配置關(guān)系，因此可利用其來恢復(fù)局部或區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場。大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，在地殼淺部脆性或脆一韌性變形域中共扼剪裂角小于45，且2組初始共扼剪節(jié)理而所夾銳角指向最大主壓應(yīng)力軸，鈍角指向最小主壓應(yīng)力軸，兩組節(jié)理而的交線平行于中間主應(yīng)力軸。根據(jù)這種配置關(guān)系，便可大致恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場。,3.3充填脈與煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究,構(gòu)造裂隙經(jīng)礦化溶液灌滿結(jié)晶形成充填脈

4、，煤田內(nèi)常見的是方解石脈，其次是石英脈。充填脈作為愈合的破裂構(gòu)造，受后期構(gòu)造應(yīng)力的影響相對(duì)較小，可以較好地保存初始構(gòu)造應(yīng)力場的特征。其中的方解石初始雁行張裂脈是構(gòu)造應(yīng)力場分析最理想的形變標(biāo)志物。,3.3充填脈與煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究,充填脈按照幾何學(xué)分類：(1)雁行脈，最常見的充填脈形式，以單列脈或雙列脈形式產(chǎn)出(2)側(cè)列脈(3)直線脈(4)鋸齒脈,3.3充填脈與煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究,3.3充填脈與煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究,充填脈按照成因分類：（1）張裂脈（2）剪切脈（3）復(fù)合脈,3.3充填脈與煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究,雁列脈是一組呈雁行斜列的節(jié)理被礦脈或巖脈充填而成的脈列。它可以出砌在名種巖石中.尤以碳酸巖中

5、最為發(fā)育，是煤田中另一類廣為發(fā)育的小型構(gòu)造。平行雁列脈是區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的一種融雁列脈，其單脈走向平行于區(qū)域最大主壓應(yīng)力軸，垂直于最小主壓應(yīng)力軸，單脈與中軸而的交線平行于中間主應(yīng)力軸。巖石力學(xué)試驗(yàn)表明，巖石受壓破裂前沿最大剪切而出現(xiàn)強(qiáng)應(yīng)變帶，帶發(fā)育雁行排列的微張裂隙，它們與最大主應(yīng)力軸平行或近于平行，組成平行型雁行張裂隙。,3.4小褶曲在煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究中的作用,大多數(shù)煤田構(gòu)造屬于淺層次的脆性或脆韌性變形域，但是在煤田內(nèi)的局部區(qū)段，煤系地層組合的局部層位，以及構(gòu)造發(fā)展過程中的局部時(shí)限內(nèi)，可以發(fā)生一定程度的韌性變形，褶曲就是最常見的表現(xiàn)形式。根據(jù)應(yīng)力作用方式與褶曲形成的關(guān)系，一般分出四種

6、褶曲作用:縱彎褶曲作用、橫彎褶曲作用、滑(剪切)褶曲作用和柔流褶曲作用。其中柔流褶曲作用是煤層流變的主要方式之一，與應(yīng)力作用的關(guān)系十分復(fù)雜。,3.5小斷層與主應(yīng)力軸的關(guān)系,斷距在數(shù)十厘米至數(shù)米的小斷層，是煤礦中最常見的斷裂構(gòu)造。就其構(gòu)造變形而言，在絕大多數(shù)礦井中，這類小斷層屬淺層脆性變形域。它們與3個(gè)主應(yīng)力軸之間的配置關(guān)系，一般為最大主壓應(yīng)力軸平行于兩斷層之間銳夾角等分線，最小主壓應(yīng)力軸平行于兩斷層之間鈍夾角等分線，中間主壓應(yīng)力軸平行于兩斷層而的交線。,3.6構(gòu)造縫合線與主應(yīng)力軸的關(guān)系,縫合線構(gòu)造是沉積巖區(qū)常見的一種小型構(gòu)造，尤其是在碳酸鹽巖中極為發(fā)育。它對(duì)應(yīng)于形態(tài)不規(guī)則的溶蝕而，是壓溶作用的

7、產(chǎn)物。,3.6構(gòu)造縫合線與主應(yīng)力軸的關(guān)系,根據(jù)縫合線與巖層而的交切關(guān)系，分為以下2類:一是與巖層而垂直或斜交的縫合線，其峰端方向指示最大主壓應(yīng)力軸的方向。因此，結(jié)合其旁側(cè)裂隙構(gòu)造或斷層構(gòu)造，可以確定其所在部位的應(yīng)力狀態(tài);二是與巖層而平行的縫合線，這種縫合線是伸展作用的標(biāo)志，常常與正斷層共生。因此結(jié)合鄰近的正斷層，可以確定伸展構(gòu)造應(yīng)力場中的主應(yīng)力軸方向。,4煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究的方法以及內(nèi)容,曹代勇在長期科研教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，針對(duì)我國煤田構(gòu)造發(fā)育特點(diǎn)，制定了以當(dāng)代構(gòu)造地質(zhì)理論為指導(dǎo)、以構(gòu)造控煤研究為核心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主要工具，區(qū)域構(gòu)造與井田構(gòu)造研究相結(jié)合、深部構(gòu)造與淺部構(gòu)造研究相結(jié)合、宏觀構(gòu)造與微觀構(gòu)造研究相結(jié)合、定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合、形態(tài)研究與成因研究相結(jié)合、開展地質(zhì)構(gòu)造的綜合研究。,4煤田構(gòu)造應(yīng)力場研究的方法以及內(nèi)容,1992年王桂梁從技術(shù)手段、研究內(nèi)容、工作目的等角度，提出煤田滑脫構(gòu)造解析流程，其研究內(nèi)容包括環(huán)境背景分析、形態(tài)特征分析、盆地拗陷分析、巖漿地?zé)岱治觥⑵胶廪D(zhuǎn)換分析、系統(tǒng)