煤礦地質學教學(經(jīng)典版本)

煤礦地質學關英斌緒論第一章地球第二章礦物與巖石第三章地層古生物第四章地質構造第五章煤與含煤巖系第六章影響煤礦消費的地質要素第七章礦井水文地質與防治水第八章煤礦環(huán)境地質第九章地質勘探第十章主要地質圖件第十一章礦井儲量管理第十二章地質編錄第十三章地質報告與地質闡明書第十四章煤礦地質信息技術緒論地質學：研討地球的科學，重點是地球的外表部分〔地殼〕。Geology:ge—地,logy—學問，國外“地質〞和“地質學〞均為Geology。我國“地質學〞是研討“地質〞的科學，“地質〞泛指地球或地球某一部分的性質和特征。如：物理性質、化學性質、礦物特征等。地球科學—包括一切與地球有關的科學總稱“Earthscience〞地學—地質科學內各學科總體的簡稱。地球科學的同義詞。地質學的同義詞。地質學的主要分支學科：1、研討地殼的物質成分及其成因和變化規(guī)律的科學有：礦物學、巖石學、礦床學、地球化學、有機地球化學等。2、研討地殼構造和地表形狀的變化特征和開展規(guī)律的學科有：構造地質學、大地構造學、地質力學、地貌學等。3、研討地殼的構成歷史和演化規(guī)律的學科有：古生物學、微體古生物學、地史學、地層學。4、研討礦產分布、調查、勘探實際的學科有：地質礦產調查勘探、煤田地質學、煤田地質勘探、地球物理勘探、探礦工程、水文地質、工程地質、石油地質、非金屬地質。5、研討地球對人類影響及防備、改造其危害的科學有：環(huán)境地質學、地震地質學、深部地質學。6、研討地球的構成緣由和促使其變化與開展的作用原理的學科有；動力地質學。緒論煤礦地質學是一門為礦井消費效力的綜合性學科，它包括：動力地質學、礦物學、巖石學、古生物學、地史學、構造地質學、地質力學、煤田地質學、礦井地質學、水文地質學、工程地質學、煤田勘探。一、煤礦地質學的性質：1綜合性；2適用性；3方法性。本學科與其它學科之間的關系1、所須根底學科：①采煤概論；②幾何制圖；③礦山丈量2、后續(xù)課程的根底：①采煤方法；②井巷工程；③通風平安煤礦地質學是采煤、礦建專業(yè)很重要的一門專業(yè)課根底課程，經(jīng)過本課成程的學習，一方面為專業(yè)課的學習打好根底，另一方面為同窗們未來任務掌握必要的地質根底方面的技藝為畢業(yè)設計提供必要的根底知識。第一章地球

第一節(jié)地球概述第二節(jié)地球的圈層構造第三節(jié)地球的物理性質第四節(jié)地質作用一、地球和宇宙〔一〕太陽系的組成太陽系是由太陽、圍繞太陽運轉的九大行星及九大行星的34顆衛(wèi)星以及為數(shù)眾多的彗星、流星群等天體組成。1、太陽：是一顆本人能發(fā)光發(fā)熱的恒星，其體積比地球大130萬倍。太陽本身是一團熾熱的氣體，時辰進展著熱核反響，外表溫度約6000度。太陽分發(fā)著宏大的能量，其中只需很小一部分〔約20億分之一〕照射到地球上，它是萬物生長的能源。2、月球：是地球獨一的衛(wèi)星。3、彗星：太陽系中的特種星體。彗星由彗核、彗發(fā)和彗尾三部分組成。彗核--氣體凍結的冰塊組成，彗發(fā)--接近太陽時，彗核蒸發(fā)而成，彗尾--與彗發(fā)同時構成。4、隕星：既流星第一節(jié)地球概述〔二〕銀河系是一個宏大的旋渦狀星系，由較亮堂的星體、較暗淡的星云、星團等物質組成?？傎|量是太陽系的1400億噸。直徑10萬光年，銀河系中有1400億顆恒星，銀河系也不是恒定的，它也在不斷運動。近年來，天文任務者已在銀河系之外拍攝到許多個旋渦狀星系，其中有許多星系的質量和體積比銀河系還大。隨著科學的進展，現(xiàn)已證明宇宙在時間和空間上是無限的。〔三〕天體的運動和年齡據(jù)天文學提供的數(shù)據(jù)，任何天體都有新生、演化和衰亡。太陽從出現(xiàn)50億年到如今，屬于壯年期，在過50億年“紅巨星〞屬中年期，再經(jīng)過10億年，它將變成“白矮星〞，屬于末期，再過10億年“黑矮星〞、死亡。二、地球的外形和大小赤道半徑比極半徑約大21km，地球的赤道半徑是一個橢圓形，其最長半徑比最短半徑大213米；北極凸18.9米；南極凹25.8米的梨形。有關地球外形和大小的主要數(shù)據(jù)如下：赤道半徑：6378.140km極半徑：6356.779km地球外表積：5億1千萬km2地球體積：1.08*1012km3

扁率：1/298.25〔長短半徑之差與長半徑之比〕陸地面積1.495億平方公里，占地球外表積的29.2%；海洋面積為3.61億平方公里，占地球外表積的70.8%。海陸面積之比為2.5:1。它們在地表的分布是極不均勻的，陸地多集中在北半球，占全球陸地總面積的67.5%，而南半球僅為32.5%。地球上最高處----珠穆朗瑪峰〔8848.13m〕，最低處----馬利亞納海溝11033m〕，最大高差為20km。三、地外表特征〔一〕陸地地形1、山地：是指海拔高程在500m以上的低山、1000m以上的中山和3500m以上的高山的總稱。2、丘陵：地表起伏數(shù)十米〔最大不超越200米〕的低緩地形。3、平原：地勢廣大平坦或略具有起伏的地帶。4、高原：海拔高程大于600米的廣大地域，如青藏高原。5、盆地：周圍是高原或山地，中央低平的地域，如柴達木盆地。6、洼地：陸地上某些高程低于海平面的低洼地域。〔二〕海底地形1、大陸邊緣：大陸與大洋銜接的邊緣地帶。它包括：1〕大陸架：圍繞大陸的淺程度原。坡角小于0.1°，海水深度普通小于200m。2〕大陸坡：大陸架外緣傾斜部分，坡角4.3°。3〕大陸基：大陸坡與大洋盆地之間的平坦地域。2、大洋盆地：大洋盆地是海洋的主體，約占海洋總面積的45%。3、洋中脊：大洋中的線狀海底隆起。其規(guī)模超越陸地上最大的山系。洋中脊均由火山巖組成，有地震和火山活動，其發(fā)生地震時引起海嘯。四、地球的來源地球是怎樣構成的？這個問題很早就引起了人們的留意，并發(fā)生了猛烈的爭論。歷史上盛行的是18世紀后期的康德—拉普拉斯云假說：太陽、行星在未構成以前是一團分散的氣體，經(jīng)過引力作用逐漸凝聚構成的。這一假說統(tǒng)治了一百多年。1944年前蘇聯(lián)地球物理學家施密特提出了“俘獲說〞：六、七十億年前，太陽在銀河系旋轉運動中穿過濃重的星際物質，由于太陽本身的引力作用，吸引了一大批星際物質，這些星際物質經(jīng)過一系列的變化，構成了行星。關于地球的來源，至今仍是科學上的“老大難〞，由于科學發(fā)展程度的限制，人類雖已作了多次嘗試，但至今仍是假說階段。根據(jù)最近假設干年內地球化學和地球物理獲得的科研成果，現(xiàn)在人們傾向于一種新的星云假說：地球的來源與太陽系的構成是一個一致的過程，太陽系的各個行星是由星云中溫度并不高的氣體、塵埃及類似各種隕石的固體物質逐漸聚集而成的。第二節(jié)地球的圈層構造一、地球的外圈層根據(jù)組成外圈層物質的性質形狀不同，可分為三個圈層：大氣圈、水圈、生物圈?！惨弧炒髿馊Γ喊鼑厍虻拇髿馑M成的一個圈層叫大氣圈。它是地球最外面的一個圈層，其上界可達1800km或更高的高空。地球外表大氣稠密，向外逐漸稀薄，過渡為宇宙氣體。〔二〕水圈：地球的水圈是在原始大氣圈的成分中有了大量的水蒸汽之后才逐漸構成的。水圈是地球表層的水體，大部分聚集在海洋，另一部分分布在陸地上的河流、湖泊、孔隙和土壤中。大氣下層和生物體內也有水分。這些水分包圍著地球構成延續(xù)的封鎖圈。水圈的總質量為166.4億噸，海洋水體積為陸地水體積的34倍。海洋水體中已測出近60種元素，其主要元素成分是：O、H、Cl、Na、Mg、S六中元素。海洋水的平均鹽度為35‰?！踩成锶Γ杭吹厍蛏弦磺猩锷婧突顒拥姆秶诖髿馊?0km的高空，地殼3km深處和深海底部，都發(fā)現(xiàn)有生物存在。大量生物那么集中在地表和水圈上層，包圍地球構成一個封鎖圈。二、地球內圈層〔一〕地殼：地殼厚度的普通規(guī)律是：大陸所在的地方較厚，海洋所在的地方較薄，地殼平均厚度33km。1、上層為花崗巖層2、下層為玄武巖層〔二〕地幔：1、上地幔：33km—984km，平均厚951km。成分以超基性橄欖巖類為主。因此這一層又叫橄欖巖層。2、下地幔：984km—2898km，平均厚1914km。成分：金屬氧化物和硫化物。因此，這一層又叫金屬礦層圈?！踩车睾耍菏侵腹诺潜し纸缑娴降匦?。主要成分是高磁性的鐵、鎳物質，故又稱鐵鎳核。關于地核成分目前還有爭議。地核溫度達3000℃，壓力300萬個大氣壓，物質密度較大。大氣圈 外圈層水圈生物圈地球地殼內圈層地幔地核

第三節(jié)地球的物理性質一、密度：地球單位體積的質量。二、壓力：主要指靜壓力，既由上覆巖石的分量所產生的壓力。三、重力：地心對地面物質引力和地球自轉離心力的合力。正常重力值--把地球看作均質體，從實際上計算出地表各處的重力值。重力異常--實測重力值與正常重力值〔實際上的〕之差。正異常---實測值大于實際值，闡明地下存在密度較大的物質。負異常---實測值小于實際值，闡明地下存在密度較小的物質。四、溫度1〕地殼淺部溫度變化〔1〕變溫層：自地表向下約30米，受太陽輻射熱的影響?！?〕恒溫帶：此帶深度大約在地下30米處。既變溫層的下界?！?〕增溫帶：在恒溫層以下，溫度隨深度而逐漸添加，表示增溫規(guī)律的方法兩種：地溫梯度〔地熱增溫率〕：深度每添加100米，所升高的溫度。地溫級〔地熱增溫級〕：溫度升高1℃，所添加的深度，以米表示。2〕地熱利用地熱增溫率較大的地域—地熱異常區(qū)。三、海底地形1、大陸邊緣：大陸與大洋銜接的邊緣地帶。它包括：1〕大陸架：圍繞大陸的淺程度原。坡角小于0.1°，海水深度普通小于200m。大陸架是海洋生物繁衍最多的地方，有豐富的石油資源，總儲量1000億噸以上。2〕大陸坡：大陸架外緣傾斜部分，坡角4.3°。3〕大陸基：大陸坡與大洋盆地之間的平坦地域。2、大洋盆地：大洋盆地是海洋的主體，約占海洋總面積的45%。3、洋中脊：大洋中的線狀海底隆起。其規(guī)模超越陸地上最大的山系。洋中脊均由火山巖組成，有地震和火山活動，其發(fā)生地震時引起海嘯。地溫梯度〔地熱增溫率〕：深度每添加100米，所升高的溫度。地溫級〔地熱增溫級〕：溫度升高1℃，所添加的深度，以米表示。2〕地熱利用地熱增溫率較大的地域—地熱異常區(qū)。五、磁性地球是一個球形磁鐵，在其周圍構成一個地磁場。地磁子午線〔磁針所指南北方向的延伸線〕與地理子午線有一個夾角，這個夾角—磁偏角〔θ〕，磁針偏東為正，偏西為負，因此，運用羅盤時必需加以校正。磁傾角—磁針的空間位置與程度面之間的夾角。赤道為0°，兩極為90°，指北針向下傾為正〔北半球〕，向上傾為負〔南半球〕。磁場強度—地磁場中，使磁針偏轉和傾斜的磁力大小的絕對值。磁偏角、磁傾角和磁場強度—合稱地磁三要素，它們共同表示一點的地磁情況。假設某地域實測值與實際值不同時，稱為地磁異常，利用該異?？刹槊鞯叵碌刭|情況，如：高磁性巖石、地質構造，這種方法叫磁法勘探。地質作用：使地殼物質發(fā)生運動和變化的各種自然作用。地質作用一方面不停息地破壞著地殼中已有的礦物、巖石、地質構造和地表形狀，另一方面又不斷地構成新的礦物、巖石、地質構造和地表形狀。各種地質作用既有破壞性，又有建立性，在破壞中進展新的建立，在建立中又同時遭到破壞。根據(jù)地質作用所進展的場所及能量來源的不同，地質作用可分為內力地質作用和外力地質作用。第四節(jié)地質作用一、內力地質作用內力地質作用發(fā)生在地球內部，能量來自于地球本身。內力地質作用按其活動方式,可劃分為地殼運動、巖漿作用和蛻變作用?！惨弧车貧み\動1、運動的證據(jù)〔1〕我國舟山群島、臺灣島和海南島在第四紀早期〔距今約300萬年〕與大陸是連在一同的，后來由于臺灣海峽地域下沉才分開的?！?〕意大利那不勒斯灣海邊的古羅馬廟宇前的三根大理石柱，每根柱子高12m，它們保管有同樣的地質遺址：2、地殼運動的根本方式〔1〕程度運動：是指平行于地表的運動。如郯廬斷裂?！?〕垂直運動：是指垂直于地表的運動。如大理石柱。3、構造變動：由地殼運動所呵斥的巖層產狀和構造形狀的改動，叫做構造變動。構造變動可分為：褶皺變動—變形；斷裂變動—變位。4、確定地殼運動的方法〔在地質歷史時期〕在地質歷史時期的地殼運動無法直接察看，只能根據(jù)地殼運動所留下的各種遺址進展研討，常用的方法有以下幾種：〔1〕巖相分析法：A.巖相：是指巖石的堆積特征及古生物特征的總和。a.橫向相變：橫向上的相變反映了同一時期不同地域的自然地理條件的差別：陸相→濱海相→淺海相礫巖砂巖→濱海砂巖→石灰?guī)rb.縱向相變縱向即垂直巖層剖面方向上，縱向上的相變反映了同一地域不同時間的自然地理環(huán)砂巖境的改動，其改動〔環(huán)境〕是地殼運動的結果。如太行山東麓煤田的某剖面。煤陸相B、海侵層位和海退層位：鋁土巖a.海侵：地殼下降，海水侵漫大地?；?guī)r海相由海侵時期構成的巖層—海侵層位b.海退：地殼上升，海水退出陸地—海退。由海退時期構成的巖層—海退層位。地殼的上升與下降往往是交替出現(xiàn)的一套海侵層位和一套海退層位闡明本區(qū)曾閱歷了一次下降和一次上升的完好的地殼運動。巖性在剖面上有規(guī)律的交替景象—旋回構造。(2)厚度分析法巖相分析可以得出地殼升降的定律結論，而厚度分析可以得出升降運動的定量結論。(3)巖層接觸關系分析法：a.整合接觸關系：新老兩套地層彼此平行接觸,它們之間是延續(xù)堆積，沒有堆積延續(xù)。b.假整合〔平行不整合〕：新老兩套地層彼此平行，但它們之間并不是延續(xù)堆積，曾有過或長或短的堆積延續(xù)，因此地層有缺失。c.不整合〔角度不整合或斜交不整合〕：新老兩套地層有一定交角，其間有地層缺失，有明顯的侵蝕面。

不整合和假整合反映了當時所發(fā)生的地殼運動，它們是劃分地層的重要根據(jù)。(二)地震作用：我國的地震預告平行不整合接觸角度不整合a--平行不整合立體圖a--角度不整合立體圖b--平行不整合剖面圖b--角度不整合剖面圖

〔三〕巖漿作用巖漿在上升過程中與圍巖相互作用，不斷改動本身的化學成分和物理形狀，這種從巖漿構成、活動直至冷凝的全部地質作用，統(tǒng)稱為巖漿作用。1、巖漿的噴發(fā)作用巖漿噴出地表—火山噴發(fā)。由巖漿噴出地表而構成的巖石—噴出巖〔火山巖〕。1〕火山噴發(fā)的類型〔1〕熔透式噴發(fā)〔2〕裂隙式噴發(fā)〔3〕中心式噴發(fā)2〕火山噴發(fā)物〔1〕氣態(tài)物質〔2〕液態(tài)物質〔3〕固態(tài)物質2、巖漿的侵入作用侵入作用：巖漿上升運移到地殼中的活動過程。侵入體：由侵入作用構成的巖體。根據(jù)巖漿侵入的環(huán)境，可分為兩種類型：1〕深成侵入作用是指距地表3km以下的巖漿活動?！?〕巖基：一種規(guī)模宏大的深成侵入體，出露面積大于100km2，多由酸性巖組成，常見者為花崗巖體，外形為不規(guī)那么的橢圓形，長軸方向與山脈走向一致?！?〕巖株：一種規(guī)模較小的深成侵入體，平面外形近似圓形，出露面積小于100km2，向下呈柱狀延深。2〕淺成侵入作用是指距地表0—3km范圍內的巖漿侵入活動?！?〕巖盤和巖盆巖漿沿斷裂上升侵入到巖層中，冷凝成一個上凸下平的透鏡狀侵入體—巖盤〔巖蓋〕，其規(guī)模不大。假設中央凹下，周圍高起—巖盆，規(guī)模較大?！?〕巖床：巖漿順巖層層面侵入而構成的板狀侵入體?！?〕巖脈：巖漿沿垂直于層面的裂隙侵入，與層理斜交。直立或近于直立的巖脈—巖墻。巖脈的規(guī)模大小不一。巖漿巖體產狀表示圖1--巖基；2--巖株；3--巖盤；4--巖床；5--巖墻和巖脈；6--火山錐；7--熔巖流巖盤立體圖巖床立體圖〔四〕蛻變作用蛻變作用：地下深處的固體巖石在高溫、高壓和化學活動性流體作用下，引起巖石的構造、構造或化學成分發(fā)生變化構成新巖石的一種地質作用。1、蛻變作用的要素1〕溫度：〔1〕再結晶作用：非晶質礦物→結晶質礦物晶體細小的礦物→顆粒大的礦物〔大理巖〕〔2〕礦物成分之間重新組合構成新礦物：例如：含SiO2的石灰?guī)r，在高溫〔550℃〕下，可生成新礦物硅灰石〔CaSO3〕：CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO22〕壓力：〔1〕靜壓力：由上覆巖層重力引起的，它可使礦物成分重新組合，在溫度不變的情況下，它將產生體積?。槐绕D苦的新礦物?！?〕定向壓力：是具有方向性的壓力，它伴隨構造運動和巖漿活動而產生，它可使巖石中的柱狀及片狀礦物重新陳列形成垂直于壓應力方向的片理構造?！?〕化學活動性流體：主要成分H2O，其次是CO2、F、Cl等。在適當?shù)臏囟群蛪毫l件下，便和圍巖發(fā)生交代作用，使圍巖成分、構造、構造發(fā)生一系列變化。例如：H2O和CO2作用于超基性巖構成蛇紋巖。2、蛻變作用的類型根據(jù)蛻變要素、蛻變方式的不同，蛻變作用可分為三種類型：1、區(qū)域蛻變作用：2、接觸蛻變作用：3、動力蛻變作用：

二、外動力地質作用外動力地質作用發(fā)生在地表層，能量來自于地球以外，主要是太陽的輻射能、日月吸引能?！惨弧筹L化作用：1、物理風化作用：主要是指巖石發(fā)活力械破壞。1〕溫度變化的影響：2〕冰劈作用：2、化學風化作用：1〕氧化作用：黃鐵礦被氧化轉變成褐鐵礦。2〕水溶液的作用：3、生物風化作用--是指生物的活動對巖石所產生的破壞作用。1〕根劈作用：植物根使巖石裂隙擴展，從而使巖石崩解。2〕生物化學作用：由于生物參與，引起介質條件改動，使巖石遭到分解的過程。4、風化作用的產物：1〕溶解物質；2〕剩余物質；3〕碎屑物