煤田地質(zhì)鉆孔巖芯中的巖石特征、結(jié)構(gòu)變化及構(gòu)造的研究

柴利杰

摘 要：煤炭資源是我國各項(xiàng)生產(chǎn)中使用最多的資源，煤碳資源的有效開采和利用已成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。因此，對(duì)煤田地質(zhì)鉆孔巖芯中的巖石特征、結(jié)構(gòu)變化和構(gòu)造等進(jìn)行了深入探究，以期為工作人員提供更加準(zhǔn)確的關(guān)于斷層形態(tài)、性質(zhì)的信息，進(jìn)而為煤碳開采提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：煤田地質(zhì)鉆孔；巖芯；巖石特征；地質(zhì)構(gòu)造

中圖分類號(hào)：P618.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.104

煤田的地質(zhì)勘查是煤炭資源有效開發(fā)和利用的關(guān)鍵，勘查方法非常多，其中，斷層控制方法的使用最為廣泛。煤田地質(zhì)勘查要結(jié)合巖石、地質(zhì)構(gòu)造的特征，但在實(shí)際勘查中無法全面考慮這些問題，在分析巖石結(jié)構(gòu)特征變化時(shí)的困難非常大。因此，煤田地質(zhì)勘查人員要不斷轉(zhuǎn)變觀念，做好對(duì)煤田地質(zhì)巖石特征和結(jié)構(gòu)變化特征的研究。只有這樣，才能確保煤炭開采更加科學(xué)、高效。

1 鉆孔巖芯的巖石特征

要想更好地區(qū)分巖石不同的斷裂特征，最有效的方法是觀察其顏色。目前，該區(qū)分方法已被多個(gè)煤田勘查單位采用，已成為最重要的煤田勘查方法。利用該方法，能更好地辨別巖石的斷裂情況。比如，將碳酸鹽巖和促碎巖石磨成碎粉后巖石呈粉白色。

如果泥質(zhì)巖石或碳質(zhì)泥巖斷裂，則這些白色的粉末會(huì)變?yōu)榧?xì)脈狀、較薄的膜狀結(jié)構(gòu)，且全部都填充在巖石裂縫中。這種情況發(fā)生的原因是巖石被研磨成碎屑狀后會(huì)形成白色的粉狀物質(zhì)。通常而言，原有巖石礦物成分不會(huì)常發(fā)生這種變化，穩(wěn)定性非常好。在巖石發(fā)生斷裂后，上述情況的變化不會(huì)非常明顯。但如果突然發(fā)生非常劇烈的斷裂或震動(dòng)，則巖石內(nèi)的礦物成分會(huì)變化，內(nèi)部物質(zhì)也會(huì)相互摩擦，新的礦物質(zhì)會(huì)不斷產(chǎn)生。比如，產(chǎn)生纖維狀的石英物質(zhì)或狀物方解石。

2 鉆孔巖芯的變化構(gòu)造

通常情況下，斷層主要是因地殼巖石受外力影響破裂而引起的，斷裂會(huì)沿著破裂面層出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)移。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，發(fā)育構(gòu)造形態(tài)較為廣泛，在斷裂規(guī)模等方面均略有差異。

最小的斷層厚度不足1 m，最大的可達(dá)到幾百甚至是上千米。巖層發(fā)生斷裂或移動(dòng)的原因是地殼在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生非常大的壓力或應(yīng)力，如果這種強(qiáng)度超過了巖石的破壞作用，則巖石斷層會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位移動(dòng)，巖石在斷裂后生成的錯(cuò)位面即為斷層面。在兩個(gè)斷層間的巖塊會(huì)受外力影響而上升，兩邊巖塊不斷上升后會(huì)形成地壘。這種斷層移動(dòng)會(huì)使巖石形成山狀形態(tài)，比如，我國的廬山、泰山等都是因斷層中間巖塊下降、兩側(cè)巖石塊上升形成的，且會(huì)在狹長(zhǎng)的地帶形成凹陷。

在斷層中，巖石結(jié)構(gòu)會(huì)經(jīng)常遭受破壞，這與動(dòng)力有著密切的聯(lián)系。在這種情況下，巖石成分會(huì)變得異常疏松。比如，很多碳酸鹽巖、砂質(zhì)巖等在經(jīng)過反復(fù)打磨、超強(qiáng)度的膠結(jié)再聚過程后會(huì)形成非常多的破碎變質(zhì)巖。

軟塑巖是煤炭的前身之一，屬于泥巖系列中的一種。在對(duì)其擠壓時(shí)，變形會(huì)逐漸增大，通常情況下，還會(huì)導(dǎo)致塑性流發(fā)生變化。值得注意的是，很多硬性的脆巖石也會(huì)夾雜在軟塑巖的變形中，將大面積產(chǎn)生混合狀態(tài)。如果形成了流劈理，則產(chǎn)生的傾角將非常大，還會(huì)在其表面產(chǎn)生非常多細(xì)微的擦痕。這些細(xì)微的擦痕是在流劈理不斷運(yùn)動(dòng)下產(chǎn)生的?；嫔系牟梁凼亲畛Ｒ姷模溲刂槂A的方向分布，垂直傾向也較為常見。

流動(dòng)構(gòu)造或流劈理巖石在形態(tài)分布上非常復(fù)雜，揉褶狀結(jié)構(gòu)非常多，眼球狀結(jié)構(gòu)較為常見，且還會(huì)出現(xiàn)混雜結(jié)構(gòu)、條狀結(jié)構(gòu)和流紋結(jié)構(gòu)等。從斷面的力學(xué)角度看，這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是煤碳開采的重要參考依據(jù)，破碎變質(zhì)巖的生成是斷層存在的重要依據(jù)。

按照變質(zhì)強(qiáng)度和顆粒物的體積，可將破碎變質(zhì)分為碎裂巖、滑面擦痕、破裂巖和斷層角礫巖等。如果巖石的節(jié)理處于斷層帶或周圍有斷裂帶，則節(jié)理將非常發(fā)達(dá)；相反，如果節(jié)理遠(yuǎn)離斷裂帶或斷裂帶周圍地區(qū)，則巖石節(jié)理角度將非常小。其中，巖石受到外力作用后，網(wǎng)狀斷裂縫隙會(huì)不斷增大，破碎塊出現(xiàn)位移，最終形成斷層角礫巖；對(duì)于節(jié)理和裂隙巖，在斷裂帶四周巖石的發(fā)育非常好，但在遠(yuǎn)離斷裂帶的位置，節(jié)理頻度會(huì)逐漸變少；斷層帶巖石被發(fā)現(xiàn)的次數(shù)非常少，因此，其在地下賦存廣泛。

3 鉆孔巖芯結(jié)構(gòu)的變化和構(gòu)造

工作人員在勘查煤田，最重要的勘查斷層帶，地質(zhì)中的巖石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律對(duì)斷裂帶的形成起到了關(guān)鍵性作用。斷層帶的勘查結(jié)果為煤碳資源的開采提供了依據(jù)。按照由內(nèi)到外的順序，可以將斷層分為碎粒巖石帶、斷層角礫巖帶和破裂巖石帶。應(yīng)力最大的是斷層中心，應(yīng)力會(huì)由內(nèi)而外慢慢增加。判斷斷裂帶是否在地質(zhì)中存在的依據(jù)是查看巖石間是否存在斷裂、移位和錯(cuò)位。如果存在上述變化中的一種，則證明存在斷裂帶。按照上述依據(jù)，可將3個(gè)不同的層次按照以下標(biāo)準(zhǔn)劃分：將碎粒巖石帶斷層帶與礫巖帶劃分為斷裂帶；將破裂巖帶劃分為斷層帶，于斷裂帶上限位置處。

4 結(jié)束語

本文主要對(duì)煤田地質(zhì)鉆孔巖芯中的巖石特征及其結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了分析。巖石在斷裂層中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化是受構(gòu)造應(yīng)力的影響，依據(jù)這種結(jié)構(gòu)變化可判斷斷層是否存在。因此，在煤田勘查中，勘查人員一定要觀察和研究斷裂帶，并采用力學(xué)分析法，以確保煤田勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕