《(冶金行业)煤矿地质学讲义精品》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(冶金行业)煤矿地质学讲义精品（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、煤矿地质学一、绪论（一）地质学的研究对象和任务地质学是研究地球的一门自然科学。当前主要是研究固体地球的外层岩石圈，研究的内容包括：地球内部组成物质的成分及其形成、分布和演化规律；地球内部结构和构造；地表形态的发展过程及其发育规律；勘察地下资源的方法等。地质学成为一门独立学科已有近二百年的历史。随着生产的发展，其任务越来越需要分出专门学科分别承担。这些学科有以下几个方面：1、研究岩石圈的物质成分及其形成、分布和变化规律方面有矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。2、研究岩石圈的结构、构造和地表形态的变化特征及发展规律方面有构造地质学、大地构造学、地质力学、地貌学、动力地质学等。3、研究岩石圈的形成
2、历史、发展规律以及生物界演化特征方面有地文学、古生物学、地层学等。4、研究矿产资源的调查及勘探理论与方法方面的学科有地质矿产调查与勘探、地球物理探矿、探矿工程、遥感地质、水文及土程地质等。5、研究地球其它方面的学科有海洋地质学、地震地质学、深部地质学、地热地质学、环境地质学等。（二）煤矿地质学的研究对象煤矿地质学的研究对象主要是煤矿建设、生产过程中出现的各种地质问题，包括煤层赋存、地质构造、水文地质、工程地质、瓦斯地质、煤尘等方面的情况。煤矿地质学运用地质学的基础理论，查明影响煤矿建设、生产的各种地质因素及其规律性，研究相应的处理方案和措施，保证煤炭资源的正常开采与合理利用。（三）煤矿地质学的
3、任务煤矿地质学的任务是研究从矿井基本建设开始直至开采结束为止全过程中的所有地质现象，找出其规律，解决煤矿建设、生产中出现的各种地质问题。煤矿地质学的主要任务如下：1、研究煤矿地质规律：根据地质勘探部门提供的原始地质资料和煤矿建设生产中披露出来的地质现象,研究矿区煤系地层、地质构造、煤层和煤质的变化规律，查明影响煤矿建设、生产的各种地质因素。2、矿井地质工作：进行矿井地质勘探、地质观察、地质编录和综合分析，提交煤矿建设、生产各阶段所需的地质资料，处理采掘工作中的地质问题。3、矿井储量管理：计算和核实矿井储量，测定和统计储量动态，分析储量损失，编制矿井储量表，为提高矿井储量级别和扩大矿井储量提供依
4、据，为生产正常接替、资源合理利用服务。4、水文地质调查：地面与井下相结合，开展矿区水文地质调查。查明矿井水的来源、两水通道、涌水量大小及其影响因素与变化规律，研究和制定防治水措施与方案，同时为煤矿生产、生活寻找和提供优质水源。5、地质灾害预测预报对危及煤矿建设生产的各种地质灾害，如瓦斯突出、水害、热害、煤尘、崩塌、滑坡等，查明其形成机理，对各类地质灾害的分布范围、突发时间及危害程度进行预测预报，提出防范措施与治理方案。6、环境地质调查：开展矿区(井)环境地质调查工作，查明污染矿区(井)环境的地质因素及其危害程度，研究环境地质的治理措施，配合环保部门提出矿区(井)环境保护方案。7、矿产资源综合利
5、用：调查研究煤系地层中伴生矿产资源的性质、特征、储量、分布规律和利用价值，为化废为宝、综合利用、保护环境、提高煤矿经济效益提供依据。二、地质作用地球的物质组成、内部构造和外部形态时刻都在变化着，只是这种变化，有些进行得快，易于被人们觉察和观测，如地震和火山活动等；有些则进行得十分缓慢，不易被人们发现，如岩石的风化、地壳大范围的升降和水平运动等。这些由自然动力促使地球物质组成、内部构造和外部形态发生变化与发展的过程称为地质作用。其中，作用于整个地壳或岩石圈，能源主要来自地球本身的称内力地质作用；作用于地壳表层，能源主要来自地球以外的称外力地质作用。（一）内力地质作用主要由地球旋转、重力、放射性元
6、素蜕变、地热以及结晶相变、化学性质活泼的流体等在地球内部产生的动力，促使地壳或岩石圈的物质组成、内部构造及外部形态发生变化的过程称为内力地质作用。按作用的性质和方式，内力地质作用可分为构造运动、地震作用、岩浆作用和变质作用等。1、构造运动由地球内动力引起地壳(或岩石圈)组成物质变形变位的机械运移过程称构造运动。构造运动控制着地表海陆分布的轮廓和地形，改变着岩石的原始产状，形成形式多样的地质构造及其组合。根据构造运动发生的时期，又将发生在晚第三纪末以来的构造运动称为新构造运动，其中人类历史时期至现代的新构造运动，还称为现代构造运动。2、地震作用地震是构造运动的综合表现形式之一。它是岩石圈内积聚的
7、能量聚然释放而引起的大地颤抖。按成因可分为陷落地震、构造地震、火山地震。3、岩浆作用岩浆是饱含挥发组分、过热水及蒸汽的硅酸盐熔融体。它在地壳深处或上地幔处于高温高压的相对平衡状态，具有极大的活动性。当局部温度或压力稍有变化，岩浆就向压力较小的地带运移，沿岩石裂缝或薄弱带上升，侵入岩石圈上部甚至喷出地表。岩浆在上升运移中与围岩相互作用，不断地改变自身的化学成分和物理状态，最后在一定的温度、压力条件下冷凝固结成各种火成岩及相关的金属、非金属矿产。这种岩浆形成、活动直至冷凝成岩的过程称为岩浆作用。岩浆作用可分为喷出作用和侵入作用。4、变质作用变质作用是指地壳中原有的岩石受物理和化学条件变化的影响，使
8、其结构、构造和矿物成分等发生变化而形成一种新的岩石的过程。变质作用不仅改造了原岩，也改造了原有矿床，甚至形成新的矿床，所以，变质作用也是重要的成矿作用。大量金属和非金属矿产都与变质作用有关并赋存于变质岩中，如铁矿、磷矿、石墨矿、滑石矿等。（二）外力地质作用大气、水和生物在太阳辐射能、重力能和日月引力等影响下产生的动力对地壳表层进行的各种作用，统称外力地质作用。按作用的方式及其产物，外力地质作用可分为风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用等。外力地质作用夷平地表，重塑地表形态，并引起地表物质的迁移、分散和富集。1、风化作用风化作用是指岩石在地表条件下，由于温度变化，水或水溶液以及生物活动等影响而发生的
9、机械破裂和化学分解作用。可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。2、剥蚀作用剥蚀作用是指地表水体、地下水、冰川和风等介质在运动状态下对地壳表层岩石进行破坏并将破坏产物搬走的过程。剥蚀作用按运动介质和方式可分为许多类型，其中主要有风地表流水、海水、地下水的剥蚀作用和冰川的刨蚀作用等。3、搬运作用风化、剥蚀作用的产物，被流水、海洋、风、冰川等运动介质以机械或化学的方式转移到他处的过程称为搬运作用。搬运过程中被搬运物质也经受着不断的改造、分选或分异。4、沉积作用搬运过程中的物质，由于搬运介质能量减弱或物理化学条件的改变以及生物作用等因素的影响，在适当的环境停顿堆积的过程称为沉积作用。沉积作用按沉
10、积地域可分为海洋沉积和陆地沉积；按沉积方式有机械沉积、化学沉积和生物化学沉积等。5、成岩作用松散沉积物被覆盖与原介质隔绝逐渐固结成岩，直至遭受变质作用或风化作用之前的各种物理，化学、生物作用统称为沉积岩的成岩作用。成岩作用的主要方式有压固、胶结和重结晶等。三、矿物（一）矿物的概念矿物是由一种或多种元素在各种地质作用下形成的自然产物。具有比较固定的化学成分，绝大多数矿物内部质点有序排列（晶体矿物）。其状态以是固态为主，有少数矿物为液态和气态。（二）矿物的主要特点和性质不同的矿物具有不同的特征与性质，在地质工作中可以根据其不同的特征与性质来识别和鉴定矿物。1、矿物的形态在相同的生长条件下，一定成分
11、的同种矿物往往呈现相同的形态，这种性质称为矿物的结晶习性。自然界部分矿物是以单个晶体产出的，但多数矿物是以集合体形式出现。2、矿物的光学性质矿物的光学性质，是指矿物对自然光的吸收、反射、折射等所表现出的各种性质。主要有矿物的颜色、条痕、光泽、透明度等。1）颜色矿物的颜色是矿物最直观的光学性质，是鉴定矿物的重要标志。矿物的颜色可以分为白色、他色、假色三种。自色：矿物自身固有的颜色，是由矿物的化学成分与内部结构所决定的，对同一种矿物而言，自色一般比较固定。例如黄铁矿的浅铜黄色，方铅矿的铅灰色，孔雀石的翠绿色，雌黄的黄色等，具有重要的鉴定意义。他色：矿物内部的气液包裹体或带色的机械混人物而引起的一种
12、颜色。他色与矿物的化学成分与内部结构无关。假色：由于某种物理光学过程引起矿物呈色的现象，与矿物的化学成分与内部结构无关。2）条痕条痕是矿物粉末的颜色，即矿物在条痕板(白色无釉瓷板)上擦划后留下粉末的颜色。矿物的条痕消除了假色，减弱了他色，因而比矿物颗粒的颜色更为稳定，因而更有鉴定意义。条痕对鉴定不透明矿物至关重要。3）光泽矿物的光泽指矿物表面反射可见光的能力。矿物表面反射可见光由强到弱，其光泽可分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽等四类。4）透明度矿物的透明度指矿物透过可见光波的程度。金属矿物吸收率高，一般都不透明；非金属矿物吸收率低，一般都透明。矿物越薄，透明度越高；反之亦然，例如极
13、薄的金箔也能透过部分可见光波。3、矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用之下所表现的性质。主要有硬度、解理、断口等。1）硬度矿物的硬度是指矿物抵抗外力作用(如刻划、压入、研磨等)的机械强度。确定矿物的硬度一般采用摩氏硬度为计量标准。摩氏硬度亦称相对硬度。Friedrich Mohs l882年提出通过矿物的相互刻划、比较来确定矿物的相对硬度，并将10种矿物按硬度相对大小排列为10个等级，它们从1级到10级分别为：滑石；石膏；方解石；萤石；磷灰石；正长石；石英3黄玉刚玉；金刚石。人们将以上10种标准硬度矿物称为摩氏硬度计。此外，指甲的硬度为2.5，小钢刀的硬度为5.5。2）解理矿物的解理
14、是指矿物在外力打击之下，总是沿一定方向裂开成光滑平面的性质。裂开的光滑平面称为解理面。3）断口矿物的断口指矿物在外力作用下在任意方向产生不平整断面的性质。断口无论在结晶质或非晶质矿物中都可能出现。具有良好解理的矿物受力时极易沿解理方向裂开，在解理面上难看到断口，所以断口与解理互为消长关系，即解理发育的矿物难于出现断口，易出现断口的矿物解理不发育。4、矿物的其它性质1）相对密度矿物的相对密度是指纯净的单矿物在空气中的重量与4时同体积水的重量之比矿物的相对密度相差甚大，小的不到1，大的可达22以上，但多数矿物的相对密度在23.5之间。2）磁性矿物的磁性是指矿物在外磁场作用下被吸引或排斥的性质。四、
15、岩石分类岩石是由一种或一种以上的矿物或岩屑组成的有规律的集合体，是地质作用的产物。岩石是组成岩石圈的基本单位。岩石类型复杂多样，按岩石形成的自然作用类型，可将它们分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类。（一）岩浆岩岩浆岩是由来自地球内部的熔融物质，在不同地质条件下冷凝固结而成的岩石。当岩浆由火山通道喷溢出地表凝固形成的岩石，称喷出岩或称火山岩。常见的火山岩有玄武岩、安山岩和流纹岩等。当岩浆上升未达地表而在地壳一定深度凝结而形成的岩石称侵入岩，按侵入部位不同又分为深成岩和浅成岩。花岗岩、辉长岩、闪长岩是典型的深成岩。花岗斑岩、辉长玢岩和闪长玢岩是常见的浅成岩 。根 据 化 学 组分 又 可将 岩浆岩
16、分为超基性岩（SiO2，小于45%）、基性岩（SiO2，45%52%）、中性岩（SiO2，52%65%）、酸性岩（SiO2，大于65%）和碱性岩（含有特殊碱性矿物，SiO2，52%66%）。（二）沉积岩在地表常温、常压条件下，由风化物质、火山碎屑、有机物及少量宇宙物质经搬运、沉积和成岩作用形成的层状岩石。组成沉积岩的物质来自陆地上已生成的各类岩石，它们称为沉积岩的母岩(或源岩)。除以上母岩外，火山喷出物、生物物质、水体中的化学沉淀物也是沉积岩的组成部分，在一定条件下，沉积岩中还有宇宙物质加入。按成因可分为碎屑岩、粘土岩和化学岩(包括生物化学岩)。常见的沉积岩有砾岩、砂岩、泥岩、页岩、石灰岩、白云岩、
