地质基础知识汇总Word格式文档下载.docx
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二、沉积岩的结构及原生构造
1、沉积岩的结构
沉积岩的结构可分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。
碎屑结构的特点是岩石可分为碎屑和胶结物两部分。
碎屑颗粒大于0.01mm，按颗粒直径大小可分为：
砾状结构颗粒直径大于2mm，砂状结构颗粒直径在2至0.1mm，粉砂结构颗粒直径在0.1至0.01mm之间。
泥质结构多为粘土矿物，颗粒直径小于0.01mm。
化学结构是通过化学溶液沉淀结晶而成，如大部分石灰岩是由许多方解石晶体组成。
生物结构是由生物遗体或碎片组成。
2、沉积岩的原生构造
沉积岩最典型的特征之一是具有原生层状构造。
包括层理构造和层面构造。
（1）层理构造：
两层面之间更微细的成层现象称层理构造，是岩石性质在垂直原始沉积层面的方向上，由于矿物成份、颜色、结构等特征发生突变或渐变而显现出来。
沉积岩的层理类型主要有水平层理、波状层理及交错层理（也称斜层理）等。
（2）层面构造
在岩层面，由于沉积物沉积时，表面遭受到流水、风、生物活动及阳光曝晒等作用所留下的痕迹称层面构造。
常见的有波浪、干裂、雨痕、痕迹化石等。
如图2-1-1所示。
图2—1—1干裂及其形成示意图
三、沉积岩的分类
关于沉积岩的分类，目前国内外流行的分类方案，十分强调沉积岩的物质来源，并以此作为分类的基础，如图2-1-2。
外源沉积岩：
所谓“外源”，是指沉积物质来源于沉积盆地之外。
其中，由母岩风化、剥蚀后形成的碎屑物质和黏土矿物，经过机械搬运、沉积、成岩作用而形成的岩石称陆源碎屑岩。
由火山喷发形成的火山碎屑物质经过堆积、压实、胶结或熔结作用而形成的岩石称火山碎屑岩。
内源沉积岩：
所谓“内源”，是指沉积物质直接来源于沉积盆地之内，由沉积盆地内的溶解物质通过化学或生物化学作用沉淀生成的。
常见的岩石类型有石灰岩等。
其中可燃生物岩主要是指生活在沼泽、湖泊中的生物遗体经过复杂的物理、化学和生物化学及成岩作用而形成的一类岩石，如煤、油页岩等。
第三节构造地质学基础知识
承受地壳运动的岩层或岩石，在地壳运动力的作用下发生变形或变位的形迹，称为地质构造。
地质构造在层状的岩石中表现最显著，在不成层的岩浆岩中也是存在的。
本节重点讲述成层岩石中的地质构造。
它的基本类型有：
水平构造，倾斜构造，褶皱构造和断裂构造等。
一、水平构造
原始沉积物，特别是海洋中的沉积物多是水平或近于水平的层状堆积物，按沉积顺序先沉积的在下面，后沉积的覆盖在上面，这些一层层叠置起来的沉积物，经过固结成岩作用形成坚硬的层状岩石，称为岩层。
每个岩层具有近似相互平行的两个面，称为层面，顶面又叫上层面，底面又叫下层面。
上、下层面之间的垂直距离是岩层的厚度（图2-1-3中的OA）。
原始岩层一般是水平的，在漫长的地质历史中，由于地壳运动，岩浆活动等的影响，岩层产出状况发生多种多样的变化。
有的岩层虽然经过地壳运动使其位置发生了变化，但仍保持水平状态，这样的构造称为水平构造。
绝对水平的岩层几乎是不存在的，因而所谓水平构造是指受地壳运动影响轻微的某些地区或受强烈地壳运动影响的岩层的某一局部地段或大范围的均匀抬升或下降的地区。
水平构造中较新的岩层总是位于较老的岩层之上，当地形受切割时老岩层总是出露在低洼地方，而较新的岩层总是出现在较高的位置。
二、倾斜构造及岩层产状
当地壳运动不仅使岩层形成的位置发生变化，而且改变了岩层的水平状态，使岩层层面和水平面间具有一定的夹角时，称为倾斜构造。
倾斜岩层往往是褶曲的一翼，断层的一盘或着是不均匀抬升或下降所引起。
如图2-1-3、图2-1-4所示
图2—1—3倾斜岩层及其厚度
图2—1—4倾斜岩层
岩层的产状：
是指岩层在地壳中三维的空间方位和产出状态，可用走向、倾向和倾角三个要素来表示（图2-1-5）。
图2—1—5岩层产状要素
AOB—走向线OD—倾向线OD／—倾向α—倾角
1、走向：
岩层面与水平面的交线称走向线，走向线两端所指示的方向称岩层的走向，表示岩层在空间的水平延伸方向，有两个方向值（图2-1-5中的AB、BA方向）。
2、倾向：
岩层面上与走向线垂直并沿倾斜层面向下的垂线称倾斜线，倾斜线在水平面上的垂直投影线方向就是岩层的真倾向，简称倾向（见图2-1-5中的OD’）。
岩层面上凡与走向线不直交且沿倾斜面向下的任意一条射线称视倾斜线，视倾斜线在水平面上的垂直投影线方向称视倾向或伪倾向（见图2-1-6中的OD、OC方向）。
图2—1—6真倾角与视倾角的关系
α——真倾角；
β、β’’——视倾角；
w——真倾向与视倾向之间的夹角
3、倾角：
倾斜线与水平面的夹角称真倾角，简称倾角；
视倾斜线与水平面的夹角称视倾角。
真、视倾角的关系可用数字表达式表示为：
tgβ＝tgα.cosw。
当视倾向愈接近真倾向，其视倾角值愈大；
反之愈小。
一个岩层有许多视倾角，但只有一个真倾角，任何岩层的视倾角都小于其真倾角。
岩层产状要素常用的记录格式为：
如90°
∠30°
，表示岩层的倾向为90°
（正东方向），倾角为30°
。
三、褶皱构造
1、褶皱与褶曲的概念
（1）褶皱：
褶皱是指受地壳运动等地质作用的影响下，使岩层发生塑性变形，形成一条列波状弯曲的构造形态，称褶皱构造，简称褶皱。
多数褶皱是地壳运动产生的水平挤压应力作用形成的，如图2-1-7所示。
图2—1—7褶皱与褶曲剖面示意图
（2）褶曲：
褶皱中的一个弯曲称为褶曲，是褶皱的基本单位（见图2-1-7）
2、褶曲的基本形态：
（1）背斜：
即岩层向上弯曲的褶曲，其核部岩层相对较老，两侧岩层较新且对称重复出现。
（2）向斜：
即岩层向下弯曲的褶曲，其核部岩层相对较新，两侧岩层较老且对称重复出现。
四、断裂构造
断裂构造是指岩石所承受的作用力达到或超过其破裂强度极限并发生破裂变形而形成的构造，岩石的连续性和完整性遭到破坏。
根据岩石破裂面的两侧岩块相对位移的大小，分节理和断层两大类型。
（一）节理
节理又称裂隙或裂缝，指破裂面两侧岩块无明显相对位移的断裂构造。
节理常为大型褶皱或断层的伴生或派生的构造，是在岩层形成褶皱或断层时产生的，受褶皱和断层的控制。
就煤矿地质而言，节理常是矿井瓦斯、地下水等的重要运移通道和储集场所。
（二）断层
断层是指破裂面两侧的岩石沿破裂面发生有明显位移的断裂构造。
断层规模变化很大，小的断层延伸仅有几米，相对位移不过几厘米；
大的断层延伸数百米至数千千米，相对位移可达几十千米。
1、断层要素
断层要素是指断层的组成部分以及与阐明断层空间位置和运动性质等有关的几何要素。
包括断层面、断层线、交面线、断盘、断距和落差等。
（如图2-1-8）。
图2—1—8断层要素示意图
（1）断层面：
岩层断裂发生相对位移总是沿着一定的破裂面进行的，此破裂面即称为断层面。
断层面的空间位置由其走向、倾向和倾角确定。
断层面在局部地段可以是平面，但在较大范围内还常是不规则的曲面。
较大规模断层的断层面常由一条列断裂面和次级破裂面构成断层破碎带。
（2）断层线：
断层线是指断层面与地面的交线，也就是断层面在地面上的出露线。
它可以是直线，也可以是曲线，其形态由断层面形态，断层面产状以及地形起伏状况决定。
断层面倾角越小，地形起伏越大，断层线形态就越复杂。
（3）交面线：
断层面与岩层面（一般取岩层底面）的交线称交面线。
其中，断层面与煤层（底）面的交线称为煤层交面线，又称断煤交线，分为两种：
①上盘断煤交线，指断层面与上盘煤层（底）面的交线（见图2-1-8）。
②下盘断煤交线，指断层面与下盘煤层（底）面的交线（见图2-1-8）。
两种断煤交线的形态可以是两条直线或曲线，可以相互平行或交叉，也可以向一端微开而向另一端收敛合并或向两端收敛消失。
（4）断盘：
断层面两侧相对位移的岩块称断盘。
其中位于断层面上侧的岩块称上盘，位于断层面下侧的岩块称为下盘；
当断层面直立时，无上、下盘之分，可根据断层两侧岩块相对位置给予命名，如东盘、两盘等。
此外，将断层两侧相对向上移动的岩块称上升盘，相对向下移动的岩块称下降盘，如图2-1-9所示。
图2—1—9断盘名称示意图
（5）断距：
断层两盘相对位移的距离称为断距。
在同一断层、同一地点的不同方向上作剖面就会得到不同的断距表现形式和断距值。
在日常工作中常用到的断距为铅直断距也称为落差。
断层落差是指断层两盘对应地质界线点之间的高程差。
2、断层分类
断层的分类方案很多，这里仅介绍两种常用的分类方案。
（1）根据断层两盘相对位移的方向分类
①正断层：
指上盘相对下降，下盘相对上升的断层（图2-1-10a）。
一般认为岩层受水平拉伸作用发生张裂，同时在重力作用下，上盘相对下滑形成正断层。
多数正断层都表现为张性，其特点是断层延伸距离较小；
断面倾角较大（一般在45o以上），断层面不平整、粗糙；
断层中角砾岩胶结较松，棱角明显。
②逆断层：
断层上盘相对上升，下盘相对下降的断层称为逆断层（图2-1-10b）。
一般认为岩层受水平挤压作用而发生断裂，并在水平挤压力的继续作用下，上盘相对上升即形成逆断层。
自然界中，多数逆断层属于压性断层。
其特点时断层面常呈舒缓波状，发育有垂直断层走向的擦痕；
有断层泥和角砾，角砾具压扁观象，胶结比较紧密；
断层一侧或两侧发育有小褶曲和羽状裂隙。
③平移断层：
亦称平推断层。
指断层两盘沿断层面作水平方向相对移动的断层（图2-1-10c）。
一般认为这是岩层受水平扭动作用的产物。
其特点是断层多较紧闭；
断层面一般直立或近于直立，断层线多是直线分布；
有时可见断层泥和角砾，角砾细小，胶结紧密。
图2—1—10按断层两盘相对位移划分的断层类型
（a）——正断层；
（b）——逆断层；
（c）——平移断层
（2）根据断层走向与所切割岩层走向的关系分类（图2-1-11）
图2—1—11断层走向与岩层走向的关系示意图
F1——走向断层；
F2——倾向断层；
F3——斜交断层
①走向断层：
断层走向与岩层基本一致（图2-1-11中F1）。
②倾向断层：
断层走向与岩层走向基本直交（图2-1-11中F2）。
③斜交断层：
断层走向与岩层走向明显斜交（图2-1-11中F3）。
3、滑动构造
滑动构造是指地壳表层或浅层上、下两套坚硬岩层在重力作用下沿其间的软弱岩层产生位移而形成的构造现象，是一种特殊的断层。
它的结构要素一般包括：
下伏系统、滑动面、滑动系统。
郑州矿区发育最大的滑动构造为芦店滑动构造，位于河南登封芦店辖区及其附近范围之内。
五、地层的接触关系
不同地质时代形成的地层在纵向上的相互关系称地层的接触关系。
从成因特征上分两种基本类型。
1、整合接触
整合接触是指不同地质时代形成的地层为一套连续沉积的接触关系。
其特征有两个：
①上、下地层之间在沉积层序上是连续的，无地层缺失，即岩性和所含化石是渐变的；
②产状基本一致。
整合接触关系反映了该区地层在接受沉积时，地壳处于相对稳定的缓慢下降状态，或即使有上升，也是小幅度的，没有引起沉积间断。
2、不整合接触
不整合接触时指上、下两套地层之间缺失了部分地层的接触关系。
包括平行不整合和角度不整合两种类型。
（1）平行不整合：
上、下两套地层产状基本相同，但有地层缺失。
主要是由于地壳升降运动形成的，其形成过程可简单表示为：
地壳下降接受沉积——上升沉积中断并遭受剥蚀——再下降、再沉积。
（2）角度不整合：
上、下两套地层产状不相同且有地层缺失。
是地壳水平运动和升降运动联合形成的，其形成过程可简单表示为：
地壳下降接受沉积——褶皱上升、沉积中断并遭受剥蚀——再下降接受沉积。
第四节郑州矿区区域地层及煤系地层简介
一、区域地层
郑州矿区属于华北型地层，缺失古生界志留系、泥盆系和中生界侏罗系、白垩系，其它各系皆有发育，详见郑州矿区区域地层表。
郑州矿区区域地层表表2—1—1
界
系
统
组
代号
煤组
地层厚度（m）
主要岩性特征
新
生
第
四
全新统
Q42
0-2
河床及河漫滩沉积。
Q41
10
亚沙土、亚粘土，底部为漂砾石。
上中更
新统
Q3
0-75.6
灰黄色粉砂质亚粘土，底部为砂砾石。
Q2
4-46.6
红色亚粘土和黄色亚粘土互层，局部为青灰色砾石层。
上
三
大营
ND
0-145.6
辉石安山岩，玄武岩夹泥质粘土、泥岩、泥灰岩。
洛阳
NL
棕红色砂质泥岩、夹泥质灰岩、玄武岩、砂砾岩。
底部
为黄白色砂砾岩夹砂质泥岩与钙质结核层。
下
陈宅
沟组
EC
以砖红色砂岩、砂质泥岩为主。
夹薄层泥灰岩、炭质泥
岩与透镜状砾岩。
底部为砾岩。
中
叠
上统
延长
T3
＞751.3
中上部为黄、黄绿、土黄色石英砂岩，长石石英砂岩与砂
质泥岩互层，下部为厚层状黄绿色中粒长石石英砂岩，具
虫孔构造，含钙质砾岩。
中统
二马
营组
T2
341.6
以紫红色钙质粉砂岩、砂质泥岩、黄绿、土黄色细砂岩
为中、顶部为肉红色厚层石英长石砂岩，底部具透镜状
砾岩。
下统
圈门
T1
602.1
上部为浅紫色中粒砂岩与砂质泥岩互层，中部为紫红色
细砂岩、粉砂岩。
具虫孔构造。
底部为紫红色厚层中细
粒石英砂岩夹薄层砂岩。
古
二
土门
F23
298.74
上部：
以青灰色粉、细砂岩为主。
中部：
紫色泥岩与砂质泥岩为主。
下部：
主要为浅灰－灰绿色中细粒砂岩。
平顶山组
P22
灰白色厚层状细－粗粒长石石英砂岩，致密坚硬，底部含
砾石。
石
盒
子
P21-2
九
上部以深灰色、黑色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄煤一层。
下部为中细粒砂岩夹泥岩，含紫斑及铁锰质结核。
八
以青灰色砂质泥岩为主，夹深灰色泥岩、含铝土质，局
部具紫斑。
中部薄煤两层。
下部夹薄层硅质泥岩。
七
以青灰色、灰绿色细砂岩、泥岩为主，局部具紫斑，上
部夹薄层硅质泥岩。
中部含煤七层，其中仅七2煤普遍
发育，局部可采，底部为中粗粒含砾石英砂。
P21-1
六
以青色、灰绿色泥岩为主，上部常具紫斑，中、下部为
厚层状中粗粒石砂岩。
含煤四层，其中仅六2煤偶尔可采。
五
中、上部以深灰、灰黑色泥岩为主。
夹薄煤八层，其中
仅五3煤普遍发育，局部可采。
下部为泥岩、粉砂岩、
局部具紫斑。
由青灰色砂质泥岩、细砂岩、黑色泥岩组成。
局部具紫
斑，底部为灰色中粒砂岩夹黑色泥岩，含薄煤层10层，
仅四5煤局部可采。
下石
盒子
P12
上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑，
中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构。
下部为灰色厚
层状中粗粒砂岩。
山西
P11
由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰色厚层状中粗粒砂
岩及煤层组成，顶部具少量紫斑，含煤十一层，其中
二1煤普遍发育，煤厚0－18.23m，为主要可采煤层。
二1煤层顶板为中细粒砂岩。
炭
太原
群
C3
以深灰色石灰岩为主，砂质泥岩、泥岩及煤层。
石灰岩
共8－9层，一般每层灰岩之下有一煤层。
中部以砂泥
岩为主。
本溪
C2
灰色铝土岩、铝土质泥岩为主，具鲕状、豆状结构。
奥
陶
马家
O2
以深灰色厚层状灰岩为主，局部夹白云质灰岩及碎屑
灰岩。
寒
武
∈3
以深灰色厚层状白云质灰岩为主，局部为白云质、鲕
状、团块状白云岩，夹薄层泥灰岩。
∈2
上部为灰－深灰色泥质灰岩与黄绿色泥岩互层，局部夹
黄绿色海绿石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩为主，夹透镜
体灰岩。
∈1
上部由紫红色砂质泥岩、泥灰岩及粉砂岩组成，中部以
紫红、黄绿色泥质灰岩为主夹薄层灰岩、砂质泥岩，下
部由深灰色厚层灰岩，白云质灰岩、豹皮状灰岩、燧石
团块状白云岩及含磷砂砾岩组成。
元
震
旦
Z3
上部由白色－灰白色厚层状白云岩、灰岩、泥灰岩及砂
质泥岩组成，下部以紫红、灰黄色厚层中粗粒石英砂岩
为主，底部为砾岩。
Z2
兵马
Z1
559
上部以砂质页岩为主，夹薄层粉砂岩，下部为中粗粒
砂岩及砂砾岩，底部为泥质砂岩。
嵩
山
Pt1
上部以杂色千枚状绢云石英片岩为主，夹薄层状石英岩、
白云岩及厚层状中粗粒石英岩。
下部以灰白色厚－居厚
层状石英岩为主，夹绢云时样片岩。
底部夹数层变砾岩，
局部侵入由灰绿岩。
太
登
封
Ar
＞1145
以黑色云母斜长片麻岩为主，上部夹黑云母片岩，下部
夹斜长角闪石片麻岩、二云片岩及混合岩。
（一）寒武系（∈）
在矿区局部有出露。
平均厚度约770m，厚薄不均。
1、下统（∈1）
上部由紫红色砂质泥岩、泥灰岩及粉砂岩组成，中部以紫红、黄绿色泥质灰岩为主夹薄层灰岩、砂质泥岩，下部由深灰色厚层灰岩，白云质灰岩、豹皮状灰岩、燧石团块状白云岩及含磷砂砾岩组成。
厚度87～234m，平均厚203.72m。
2、中统（∈2）
上部为灰－深灰色泥质灰岩与黄绿色泥岩互层，局部夹黄绿色海绿石砂岩，下部以暗紫色粉砂岩为主，夹透镜体灰岩。
厚度200～473m，平均厚316.72m。
3、上统（∈3）
以深灰色厚层状白云质灰岩为主，局部为白云质、鲕状、团块状白云岩，夹薄层泥灰岩。
厚度195～420m，平均厚251.98m。
（二）奥陶系（O）——中统马家沟组（O2）
在郑州矿区，奥陶系缺失上下统，仅发育有中统。
中统马家沟以深灰色厚层状灰岩为主，局部夹白云质灰岩及碎屑灰岩。
厚度为0～43.6m，平均厚13.67m。
与下伏寒武系地层呈假整合接触。
（三）石炭系（C）
在郑州矿区，石炭系缺失下统，仅发育有中上统。
下面分别加以简单介绍。
1、中统－本溪组（C2）
岩性以灰、浅灰色铝土岩及铝土质泥岩为主，具鲕状、豆状结构，含较多透镜状、似层状黄铁矿结核，局部夹有砂质泥岩、泥岩、赤铁矿和煤层。
本组厚1.76～42.37m，平均厚9.68m。
与下伏奥陶系地层呈假整合接触。
2、上统－太原群（C3）
由灰、深灰色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，共含灰岩9层，灰岩编号自下而上分别表示为L1～L9，大部分灰岩之下赋存有煤层。
本组厚60.00～120.00m，平均厚80.00m。
与下伏本溪组地层整合接触。
（四）二叠系（P）
本系地层自太原群顶部菱铁质泥岩（及L9灰岩）顶界面，至三叠系金斗山砂岩底面，分上、下两统。
1、下统（P1）
由山西组与下石盒子组构成。
（1）山西组（
）
由深灰、黑灰色泥岩、砂质泥岩、灰色厚层状中粗粒砂岩及煤层组成，顶部具少量紫斑，含煤十一层，其中下部二1煤普遍发育，为主要可采煤层。
本组厚53.3～122.59m，平均厚78.6m。
与下伏太原群整合接触。
（2）下石盒子组（
上部以深灰色砂质泥岩为主夹细砂岩薄层，局部具紫斑；
中部以灰绿色紫斑泥岩为主具鲕状结构；
下部为灰色厚层状中粗粒砂岩。
本组厚45.47～103.46m，平均厚72.27m。
与下伏山西组地层呈整合接触。
2、上统（P2）
包括上石盒子组、平顶山组和土门组。
（1）上石盒子组（
下起四煤组底板砂岩底界面，上至平顶山砂岩底面，厚269.67～695.59m。
由灰、灰绿、深灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成，以七煤下一层中粗粒砂岩底界将本组分为上、下两段。
下段含四、五、六三个煤组，厚112.77～384.57m，平均厚76.5m。
上段含七、八、九三个煤组，厚156.9～311.02m，平均厚87.2m，与下伏下石盒子组地层整合接触。
（2）平
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