利用断层形态关系和断层带重复缺失特征对煤矿井下见断层进行定型鉴定

利用断层形态关系和断层带重复缺失特征对煤矿井下见断层进行定型鉴定

刘光怀

富源县煤炭工业局

摘要：鉴定断层是矿井地质工作者的主要工作之一，在构造比较复杂的矿井里，鉴定断层几乎成了地质工作者最主要的工作，与矿井建设、生产的经济效益关系密切。鉴定断层包括：弄清断层与上、下盘之间的相互几何关系和查清力学成因两个内容，前者称为定型鉴定，后者称为定性鉴定。关于断层鉴定前人论述很多，对地质勘探及生产建设，作出了巨大贡献，由于地质作用的复杂性，现有理论还难以满足各地应用的需要。本人通过县域内（恩洪矿区、营上矿区、老厂矿区、后所矿区、庆云矿区等）地方煤矿矿井地质构造的分析，对地质构造的断层定型略有心得，在全县地方煤矿中应用良好，方法是将断层重新进行形态分类，通过实地观察和特征分析，找出与断层形态相关的宏观特征来对断层定型鉴定。

关键词：断层形态；定型；鉴定

一、断层分类

断层分类前人做了大量工作，提出了各种不同基础的断层分类方案，目前地质文献中常见的分类方案有以下几种：1、按位移方向及其断层走向的夹角分为：正断层、逆断层、平移断层、正-平移断层、逆-平移断层、平移-正断层、平移-逆断层。2、按上、下盘相对上下运动分为：正断层、逆断层、平移正断层、平移逆断层。3、按断层与地层走向的相对关系分为：走向（纵）断层、倾向（横）断层、斜交断层。4、按断层角度绝对值的大小分为：高角度断层、低角度断层、冲断层、逆掩断层、下伏断层。5、按断层与地层倾角相互关系分为：同向断层、反向断层。6、按力学分类：张缩断层、压缩断层、扭（剪）断层、张扭断层、压扭断层。

综合前人成果，并使人们适应于矿井断层鉴定方法的需要，本人试用一种分类方案，实践证明效果很好。

二、断层的基本形态类型

除特殊情况下，各种成层岩石的断层，不是造成地层缺失就是造成地层重复，显然，特殊的归类，一切断层只有缺失和重复断层两大类。另外，断层总是依附其上、下盘地层而存在的。因此，断层的主要几何关系有三，a、地层面和断层面构成的二面角；b、断层面两盘的相对位移关系；c、地层断距。

假定地层面和断层面是几何平面，并且同各地层被断开后呈不变形的互相平行的两个半平面，这种情况下，上、下盘各地层面与断层成面之交线也是平行的，把交线在平行于地层平面上的垂直投影长度距离，称为沿层断距，沿层断距决定于地层断距和断层面与地层成构成的二面角余切的积。当断层、地层倾向方位角之差≤±90°时为同向，断层、地层倾向方位角之差＞±90°时为反向。当断层倾角大于地层倾角时称为大角度，当断层倾角小于地层倾角时称为小角度。为方便鉴定断层，将断层置于坐标系中进行分析，在立体坐标系中，视断层及上、下盘同名地层为平面可以这样选择断层及上、下盘同名地层面的坐标：1、让断层面经过原点；2、地层面倾向为零度（即走向为90°-270°），一个半平面过原点可无限延长，另一个半平面不过原点可向z轴上方无限延长。这样可得到断层与同名地层的八种形态特征：

断层形态特征表

缺失断层重复断层

形态断层名称同向大角度正断层同向小角度逆断层同向大角度逆断层同向小角度正断层

形态断层名称反向大角度逆断层反向小角度正断层反向大角度正断层反向小角度逆断层

三、断层定型鉴定

从断层形态可知，断层定型鉴定，只要弄清断层形态和断层造成同名地层的重、缺，就是对断层的定型鉴定，也就达到目的，井下见断层时，对于断层的形态很容易知晓，只要测定地层产状和断层产状要素就能知道该断层是同向还有反向，是大角度还是小角度的断层，但是，断层的定型还不能完全确定，如果能确定断层造成同名地层的重、缺，那么鉴定工作就完成，就可从断层形态特征表中对断层进行定型。

传统构造地质学告诉我们，当地层标志不清时，确定断层上、下盘地层相互位移关系的依据大体有以下几个方面：1、拖拉现象；2、破碎物体运动状态；3、羽状节理；4、擦痕及阶步；5、类比；6、应力场的控制。

上述几方面在理论上无可非议，但在处理实际问题中并不容易，由于地质作用是相当复杂的过程，应力多次变换，应力不均衡和派生，岩性差异，以及同一断层多次活动方向不一致等因素，上述定型根据有的相反，有的不明显，有的杂乱，使用更加困难。本人以断层造成同名地层重复、缺失为出发点，总结了断层带的特征，用以断层定型，通过在富源县域内地方煤矿应用，实践证明效果很好。兹将重复、缺失断层特征分述于下：

（一）重复断层带特征：1、断层带有强烈的挤压揉皱现象，岩石乱而不碎，断层面乱，不明显，或是节理找不出产状，挤压带一般较宽；2、擦痕和磨光面较发育，常将岩石切成透镜状体；3、破劈理较发育；4、裂隙带充填的方解石多呈薄膜状、网状、细脉状；5、断层泥较薄，或无或厚而且韧性强；6、见断层一般无淋水；7、瓦斯量有增加；8、初见断层无地压表现，几天后地压增大；9、多属压性、压扭性断层。

（二）缺失断层带特征：1、断层带揉皱不强烈，挤压带一般较狭小；2、断层面多为平直明显和单一出现；3、一般出现磨光面较少，擦痕仅见于断层面上；4、张或扭节理较多，常见有方解石石脉，断层面常有层状、块状方解石；5；断层泥较厚而疏松；6、断层附近有淋水；7、地压不强烈，若显现地压，多在见断层之初（漏顶）；8、瓦斯量变化不明显。9、多属扭性或张扭性断层。

根据以上特征和断层形态关系，遇断层时，即使地层标志缺失，不进行地层对比，亦能进行断层鉴定，具体方法是：地面井下见断层时，首先测量地层和所见断层产状要素，得知该断层是同向还是反向，是大角度还是小角度，就确定了断层的形态，然后仔细观察查找断层带重复、缺失特征，只要找到所见断层具有重复或者缺失断层带特征，确定所见断层是重复还是缺失，就可根据断层形态关系和重复、缺失断层带特征（断层形态特征表），有效准确对所见断层进行定型鉴定。当然，实际工作中，地层对比和其它传统鉴定性鉴定方法也是离不开的也是很有效的。