断裂特征（共10篇）
断裂特征 篇1
1 概述
灯光装置在保障车辆的安全行驶中发挥着重要的作用,灯光装置的缺失或损坏不但降低运输效率,而且还常常引发交通事故,因此齐全有效的灯光装置不仅是自身行车的需要,而且还如同流动的交通信号灯,时刻维护着交通运输的安全。
灯光装置主要有前照灯和信号灯,前者用于照明,后者发出警示。前照灯按其发展的时间顺序有真空灯、普通充气白炽灯和卤钨灯。信号灯的功率小,常使用普通充气白炽灯,而前照灯的功率较大,多采用真空灯和卤钨灯,它们的工作原理相同,基本结构相似。
和汽车零件一样,车灯也存在着正常的损耗,而和多数汽车零件不一样的是,它的损坏或失效往往殃及池鱼,诱发对方车辆发生碰撞事故。如夜间行驶车辆的前照灯部分失效,会给对向车辆在横向上造成错觉,易发生对向碰撞;夜间车辆的后位灯功能失效,则易发生追尾事故;转弯车辆的转向灯失效,则易发生对向碰撞或同向碰撞;车辆减速过程中制动灯失效,则易发生尾随碰撞事故等。
在灯光失效的原因中,灯丝的断裂最为常见。或在正常使用时,或在肇事碰撞中,灯丝的断裂不但形式多,而且原因复杂。判断灯丝是肇事前断裂还是肇事后断裂,往往关系到事故的成因和驾车人的责任归属。因此探索汽车灯丝在正常使用时和肇事碰撞中的断裂形式和特征,有利于提高车辆技术鉴定工作在交通事故分析中的意义和作用。
2 灯丝正常使用时的断裂形式和特征
根据汽车灯泡的使用特点并结合肇事碰撞因素,将灯丝的断裂形式分为三类:一是与肇事碰撞无关也即在正常使用过程中的断裂形式;二是由于车辆肇事碰撞产生的震动冲击引发的断裂;第三是其它的断裂形式,如接近灯丝寿命期限或灯泡存在质量问题时的断裂。
2.1 灯泡的种类与灯丝的蒸发断裂
灯泡正常工作时,钨的蒸发是一个缓慢的过程,随着灯丝中钨的蒸发,灯泡泡壳慢慢变黑,灯丝的机械性能逐渐下降,从而变硬变脆,最终在自身的热胀冷缩过程中断裂。灯泡的种类不同,则灯泡内的气体成分、灯丝的温度以及灯丝蒸发所受的影响也有差异。
对于真空灯,钨在高温时的蒸发是相当可观的。表1是复旦大学电光源实验室研究得到的真空中0.1 mm直线钨丝的工作温度对蒸发率和灯丝寿命的影响关系。
从表1可以看出,当灯丝温度从2400 K提高到3000 K时,钨的蒸发率就将增加7600倍,而灯丝的寿命就会从1000 h下降到不足1 h。因此由于高温对真空灯寿命产生的不利影响,使得真空灯的工作温度和发光效率受到了一定的限制。
普通充气白炽灯充有一定比例的混合惰性气体,使钨丝的工作温度能够提高到2700 K至3000K,虽然灯泡内气体的热传导和热对流会造成“气体损失”,灯的光效也不如同样温度的真空灯,但是普通充气灯能够有效地抑制钨的蒸发,从而保证灯丝相对稳定地在较高的温度下工作。
新型的卤钨灯在含有86%的氩和14%的氮的混合惰性气体中加入碘或溴等卤素元素,当混合气体受热膨胀,产生较大的压力时,一方面可以抑制钨的蒸发;另一方面在温度小于1723 K的环境下,蒸发出来的气态钨和卤素反应生成易挥发的卤化钨。卤化钨扩散到灯丝附近的高温区发生分解,分解出来的钨重新沉积在灯丝上形成了卤钨循环,从而将灯丝中钨的损失降到最小,灯壳也很少出现发黑的现象,因此卤钨灯灯丝的工作温度可以更高,灯泡泡壳的尺寸可以更小,并且小到充气气体的稳定层以内,避免气体热对流造成的损失。所以卤钨灯既可以提高灯丝的温度,减小“气体损失”,又能够较好地控制钨的蒸发。
卤钨循环中被还原的钨并非均匀地回到原位,而是随机分布在灯丝上,因此灯丝的表面会变得粗糙,甚至会在灯丝的某些位置汇聚成小斑点。
2.2 灯丝支架冷端的腐蚀断裂
新型的卤钨灯,在卤钨循环中生成的卤化钨有一定的腐蚀作用。在支架或支架与灯丝相连的冷端,由于温度比灯丝低,不利于卤钨循环,反应会朝着生成卤化钨的方向进行,使支架或支架与灯丝接头逐渐受到腐蚀而断裂,断裂部位表面粗糙,有明显的结块和腐蚀斑点。
另外,以碘作为循环剂的卤钨灯,灯泡内的含氧量对碘钨循环的影响最大:W+O2+I2(冷)→WO2I2,WO2I2(热)→W+O2+I2,如果氧的含量太少,则卤钨再生循环就会很弱,灯泡壳容易发黑;如果氧的含量太多,则循环反应就会很激烈,灯泡壳虽然很清洁,但灯丝接头或支架冷端受到的腐蚀会更严重,发生断裂的可能性更大。
2.3 灯丝的“热点”断裂
汽车灯丝的“热点”断裂一般是由于灯丝某一部的化学成分不均匀,导致这部分的电阻比其它部分高,工作温度也高于平均温度,灯丝的这一高温部分就被称为“热点”。由于灯丝蒸发的速度随着温度的升高而加快,因此“热点”处的直径就会逐渐变小,而电阻值随之增大,这样“热点”处的温度就上升得更快,直至达到熔点,灯丝便发生断裂。
卤钨灯的充气压力大,温度高,虽然能较好地抑制钨的蒸发,但是由于整个钨丝的温度较高,因此“热点”处的温度也就更高,于是局部“热点”就会更快速地蒸发,结果灯丝反而要比真空灯或普通充气白炽灯的灯丝更易发生“热点”断裂,其临界损耗也要比真空灯或普通充气白炽灯小,这样一来卤钨灯的灯丝在较小的临界损耗值下就发生断裂。
灯丝的“热点”断裂一般发生在灯泡的使用初期,与灯丝的蒸发断裂相比,整个灯丝不变细、不收缩,泡壳和灯丝支架无明显的发黑现象。由于灯丝“热点”重复着“变细—升温—再变细”的循环,因此“热点”部分的断裂发生在蒸发变细的过程中,断口处一般不会有明显的灯丝熔化而凝成的“小圆珠”。
3 肇事时灯丝的断裂形式和特征分析
3.1 灯丝的扭曲变形或扭曲断裂
灯丝的扭曲变形或扭曲断裂是指车辆肇事碰撞时,处于工作状态的高温灯丝出现的拉伸、扭曲或膨胀等不规则的变形或断裂。
灯丝工作时的温度高达2000 K至3000 K,这一温度除了产生辐射和少量对流(真空灯除外)外,还经过支架或气体以传导的方式向外传递。由于灯丝和支架的材料和形状各异,它们的体或线膨胀系数也就不同,因此其温升和变形的程度就不一样,于是就会在灯丝和支架的内部产生热应力。由于灯丝两端受到支架的约束,灯丝便处于一种相对稳定的平衡状态,是一种受到支架的约束力、受到与支架相连接时螺纹灯丝的预紧力、受到不均匀温升时的热应力以及重力和行驶颠簸中的惯性力等共同合成的平衡状态。当车辆肇事,灯泡受到冲击,引起灯丝或支架发生一定程度的弹性或塑性变形时,灯丝的这一平衡就会在碰撞产生的惯性力作用下被打破,从而出现拉伸、膨胀或扭曲变形,甚至造成断裂。
3.2 灯丝匝间短路的蒸发断裂
灯丝的这种断裂形式外观上表现为灯泡泡壳发黑处软化凸起。
一般情况下,正常工作的灯泡,其泡壳的温度要远远低于玻璃的软化温度。以卤钨灯为例:灯丝的工作温度为2770 K,灯泡内的平均温度为400K,泡壳的温度则仅有350 K,不到玻璃软化点温度723 K(熔点为1273 K)的一半。但是如果车辆发生碰撞,灯泡受到震动冲击,引起高温灯丝或支架产生一定程度的弹性或塑性变形,当这一变形使密排的螺旋灯丝发生匝间短路时,灯丝的电阻就会大幅减小,温度骤然升高,灯丝就会大量而迅速地蒸发,直至断裂。由于灯丝的蒸发量大、时间短、温度高并集中附着在泡壳上,达到玻璃软化点的温度后,泡壳便发生软化并在泡内气体压力的作用下向外凸起,甚至破损,凸起处由于有大量附着的钨而明显发黑。
3.3 灯丝的高温氧化断裂
当车辆肇事碰撞,较强的震动冲击造成灯泡外壳密封失效时,灯泡内充入气体的成分和压力就会因密封不严渗入空气而发生改变。如果灯泡处于工作状态,则高温灯丝就会被渗入的空气氧化,从而在泡壳的内表面、支架或玻璃支撑冷端留下灯丝被氧化时生成的淡黄色粉末。灯丝被氧化的程度,取决于泡壳漏气量的大小,严重时整个灯丝氧化变细,支架和泡壳上布满灯丝被氧化时留下的淡黄色粉末。
3.4 灯丝的熔化断裂
灯丝熔化断裂的特征是在灯丝断裂的端部留下灯丝熔化形成的“小圆珠”。当车辆肇事碰撞,车身前部发生变形时,造成电压调节器的内部线路或线圈短路,输出电压升高,灯丝被熔化,从而在断裂灯丝的端部留下熔化而成的“小圆珠”。
3.5 灯丝的震动断裂
从车辆检测时收集的灯丝断裂的样品看,这种断裂的形式多发生于H1和H3型灯泡,这些灯泡的灯丝悬臂较长,顶端无支撑,悬臂的支撑端受到的弯矩最大,是典型的危险截面。当车辆肇事碰撞,灯泡受到较大的震动冲击时,H1或H3型灯泡的灯丝就会沿危险截面断裂,而灯泡的外观通常无破损。
4 灯丝其它形式的断裂
4.1 灯丝寿命期结束时的断裂
灯丝中的钨在高温下发生少量的蒸发就会造成灯丝的断裂,根据复旦大学电光源实验室进行的试验结果,灯丝中的钨蒸发掉1%,灯丝的寿命就会结束。从表1、表2看,不同类型、不同功率的灯泡,其寿命各不相同。新型的卤钨灯利用卤钨循环,寿命得到了提高,可达2000小时,是普通充气灯泡的2至3倍。而普通的充气灯泡,由于钨的蒸发现象仍然存在,寿命相对较短,约为1000小时。灯泡在使用中受到的影响因素较多,很难对其使用寿命进行定量分析,因此在灯丝接近使用寿命期的较长时间段内灯丝随时都有发生断裂的可能,如果车辆在这个时间段内肇事,那么灯丝断裂的原因就会相对复杂,分析时不仅要考虑肇事碰撞的影响,而且还要兼顾寿命期限的因素。
4.2 灯泡存在质量问题时灯丝的断裂
灯泡质量的好坏,直接影响着灯泡使用寿命的长短,外观粗糙、字迹模糊、焊点不牢、有明显气线、灯丝歪斜等存在一定质量问题的灯泡,不仅工作的稳定性不能得到保证,而且灯丝的断裂也存在较大的随机性,对于这类灯丝的断裂原因,就要从灯泡的结构、工作原理和使用条件等几方面来综合分析。
首先,汽车灯泡的功效是靠灯丝的高温来实现电光转化的,因此钨丝的质量是关键,钨丝中加入微量的氧化物如氧化硅、氧化铝以便于钨丝加工成螺旋丝状的灯丝,高温时有较高的坚韧性,防止高温工作时发生变形。
其次,对于普通充气灯和卤钨灯,灯泡内的惰性气体和卤素保证了高温状态的灯丝不被氧化并促进卤钨循环,是灯丝实现电光转化的外部条件。
第三,对于真空灯和普通充气灯,由于氧气、水汽会对灯丝造成损害,因此消气剂成了重要的材料,普通充气灯泡并不需要抽到高真空,而是通过消气剂来吸收灯泡内大量的氧气、水汽等杂质气体从而提高灯泡的真空度。
这三方面的因素是保证灯丝正常工作的前提,稍有质量问题,都会对灯丝产生不利的影响,不但会催生或加速灯丝的“热点”断裂、蒸发断裂和腐蚀断裂,而且还会造成灯丝的机械性能下降,发生震动断裂和氧化断裂。
5 结语
在众多的断裂形式中,灯丝断裂所经历的变化过程并不总是独立发生的,由于多种因素的共同作用,使得灯丝的蒸发、腐蚀、氧化、热应变等变化过程相互渗透,相互影响,不仅加快了灯丝断裂的速度,也使得这种混合因素造成的断裂变得异常复杂。因此对于灯丝断裂的样品,要具体问题具体分析,按图索骥难免以偏盖全,应根据灯丝断裂的特征和肇事现场收集的信息进行全面客观地分析,方能得出正确的结论。
摘要：文章结合汽车灯泡的特性,探讨灯丝在正常使用过程中和肇事碰撞时的断裂形式,并对灯丝的断裂特征和断裂原因进行分析,为交通管理部门进行相关的事故原因调查提供技术支持。
关键词：交通安全,汽车,灯光装置,灯泡灯丝,断裂
参考文献
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[2]何光里.汽车运用工程师手册[M].人民交通出版社,1993.
[3]娄云.汽车电器[M].机械工业出版社,2004.
断裂特征 篇2
南沙地块从中生代晚期开始裂离华南陆缘,在其向南运动的过程中受到欧亚板块、太平洋-菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块等几大板块的联合作用,导致该区断裂构造较为复杂.通过对南沙群岛海域地震资料的综合解释并结合前人的`研究成果,认为南沙群岛海域断裂构造可分为伸展断裂系、走滑断裂系和逆冲断裂系3类.伸展断裂遍布全区,主要受SE-近S-N向拉张作用,经历两大期次的构造活动;走滑断裂主要分布于南沙地块的周缘,受周缘地块与南沙地块相对运动控制,经历三期构造活动;逆冲断裂主要分布于南沙地块的南缘,受古南海俯冲和逆时针旋转控制,经历三期构造活动.从不同断裂体系的活动期次可见,南沙群岛海域应力系统主要经历了3个演化阶段:早期主要受拉张作用控制,中期主要受拉张和走滑应力控制,而晚期主要受压剪应力控制.
作 者：谢文彦 王涛 张一伟 XIE Wen-yan WANG Tao ZHANG Yi-wei 作者单位：谢文彦,XIE Wen-yan(中国石油大学资源与信息学院,北京,102249;中国石油辽河油田分公司,辽宁盘锦,124010)
王涛,WANG Tao(中国石油天然气集团公司,北京,100724)
张一伟,ZHANG Yi-wei(中国石油大学资源与信息学院,北京,102249)
断裂特征 篇3
摘要：利用航片解译结果并结合野外地质调查，对文山—麻栗坡断裂（简称文麻断裂）北段的地震地质特征进行研究。解译结果显示，断裂沿线活动构造地貌清晰，主要表现为断层陡坎、断陷盆地、水系同步右旋位错等；影像上线性特征明显而平直，构成（文山）盆地与基岩山地的界线。野外地震地质调查结果显示，该断裂在热水寨切错了T2阶地堆积，被错地层光释光（OSL）测年结果为（181±05）ka BP，文山盆地北5 km处同样断错T2阶地堆积，其 14C年龄为（1567±005）ka BP。以上结果表明，该断裂在晚更新世有过明显的活动迹象，运动性质为右旋走滑兼正断。
关键词：文麻断裂；航片解译；构造地貌；阶地
中图分类号：P3152文献标识码：A文章编号：1000-0666（2016）03-0386-11
0引言
中国西南部发育了一个由数条大型活动断裂围成的菱形地块，在青藏地块的推动下，向SSE方向运动，这个块体被称为川滇菱形块体（李坪，汪良谋，1975；Tapponnier，Molnar，1976；阚荣举等，1977；张培震等，2003）。川滇菱形块体的东边界为鲜水河—小江断裂带，小江断裂带是云南地区一条重要的活动断裂，这条断裂带上发生过云南唯一一次8级地震以及多次7级地震。据研究，小江断裂至少深切至下地壳（Mouslopoulou et al，2007），甚至切穿了莫霍面（Wang et al， 2009），以左旋走滑为主，滑动速率为10～15 mm/a（何宏林等，2002；宋方敏等，1998；李乐等，2013；He et al，2002）。据GPS研究成果，小江断裂以西的块体运动速度为1078 mm/a，方向为141°，以东的滇东块体运动速度为622 mm/a，方向为128°（王伶俐等，2015），这表明经过川滇菱形块体东边界的应变积累速率为456 mm/a，剩下622 mm/a的应变积累应该发生在小江断裂以东的滇东块体内。但实际上，小江断裂两侧块体的地震活动程度差异巨大，滇东块体的活动程度很低，晚第四纪活动断裂少。
文山—麻栗坡断裂（以下简称为文麻断裂），走向NW，是位于小江断裂和红河断裂以东的一条规模较大的断裂。该断裂北西起于南盘江边的平远街盆地，向南东经热水寨、文山、麻栗坡后，在天保附近延出国界，全长超过300 km（图1）。如今该断裂地貌特征是在新生代以来的构造运动和地表剥蚀的共同作用下形成的，研究这些地形地貌的信息，有助于了解其活动构造的运动特征（Burbank ，Anderson，2011）。据文麻断裂对地貌控制作用的强弱，以文山盆地南缘为界，可被分为北段和南段。该断裂对北段地貌的控制作用明显，例如文山盆地西缘高达200 m的灰岩断层陡崖，控制了马塘、平远街等第四系盆地。有学者对云南地区的现代构造应力场进行过研究（秦嘉政，钱晓东，2005；崔效锋等，2006；钱晓东等，2011），但是基本上都没有给出文山附近的构造应力场的性质，主要原因是文山地区的强震非常少，从统计意义上来看可靠性不高。进行文麻断裂运动性质的研究，对于探究川滇菱形块体以东的构造运动机制、应力应变的积累方式及滇东地震风险评估等有着重要的理论和实际意义。近年来，文山—平远街一带工程建设对山麓地带的开发，揭露了一些断层剖面，这些剖面为本文研究文山—麻栗坡断裂的活动性和滑动速率提供了便利条件。
1航片线性特征解译
活动断裂是指晚第四纪或晚更新世以来有过活动、现今仍在活动、未来也可能活动的断裂（邓启东等，2004；DB/T53—2013）。断裂带的活动对地表的地形地貌有着决定性的作用，形成诸如线性山脊、断层陡崖、水系同步位错和眉脊面等构造地貌（Fu et al，2005）。构造地貌包含了活动构造定量数据的信息，而根据理论与实际经验，数字地形数据又能有效地包含构造地貌的信息（陈桂华等，2006；何宏林，2011；Ganas et al，2005），因此本研究中使用了航片和卫片来研究构造地貌。航片拍摄于20世纪60年代，航片比例尺约为1∶5万，扫描后分辨率在1 m左右，能清晰地解译出断裂活动的地貌痕迹。除使用20世纪航片以外，研究中还使用了谷歌地球的卫星影像。研究区域的谷歌地球卫星影像分辨率达到119 m。
本文首先利用航片对文麻断裂北段进行解译，初步确定断裂的活动位置及可能的构造地貌，然后进行野外考察，获得反映断裂晚更新世以来活动的构造地貌，最后再根据年代学测试结果及其他方法，获得断裂的几何学和运动学特征。
11文山盆地及其以北地区
文山盆地是本文研究目标的最南段部分。该盆地呈北西走向，东边缘形态不规则，主要受溶蚀作用控制；西边缘形态则十分平直，盆地与其西侧基岩之间形成一个高超过200 m、长约7 km的垂直陡坎（图2a、b），陡坎西侧为石炭系灰岩，东侧为盆地内的覆盖物，已有资料显示主要为新近系和第四系，二者厚度分別为124～500 m和0～30 m[ZW（DYB，7]
云南省地质局. 1976.中华人民共和国区域地质调查报告文山幅（G-48-Ⅲ）：66-71.[ZW）]。
陡崖下方自南东向北西串珠状发育了6个洪积扇，洪积扇前缘宽度分别为80、70、76、285、346和168 m，其中，洪积扇4和5规模较大，航片上二者整体呈灰色，顶部呈白色，推测白色部分可能是小型洪积扇覆盖在大型洪积扇的上方。洪积扇4内发育有2个白色洪积扇，其前缘宽度分别为64 m和58 m；洪积扇5内发育1个白色洪积扇，其前缘宽度为103 m。
文山盆地断层陡崖以北约5 km的白沙坡附近，断裂活动形成断陷盆地，盆地长约15 km，宽约05 km，盆地基底为古近系砂岩。盆地内发育有宽约15 m，深约4 m断层槽地（图3），在航片上也清晰可见。断陷盆地以北，沿断裂发育有断塞塘、小型断陷盆地、断层槽地和河流右旋位错120 m等断层地貌（图2c）。
12热水寨
热水寨段南起白沙坡，北至马塘盆地以北，沿线除马塘—热水寨盆地以外，第四系盆地几乎不发育，断裂主要发育在基岩中，而基岩上又大多覆盖了很好的植被及风化壳，断层揭露较少。
该段断裂解译出的微地貌较少。在马塘北东750 m处发育有梳状水系，梳状水系的成因之一是
断裂活动，断裂两盘短期内迅速而不均匀的差异抬升，导致上升盘的侵蚀作用更加明显。
马塘北东梳状水系走向320°，长约21 km（图4），发育在盘龙河（红河三级支流的上游）的T2阶地上，在航片上清晰可见。由北西向南东，这些水系的长度在65～300 m不等，从水系长度来看，这些水系的最早发育时代为晚更新世晚期（何宏林等，1993）。根据野外踏勘结果，断裂两盘的高差约20 m（图5a）。两盘坡顶物质成分相同，均为磨圆度中等的砾石，且有一定的沉积韵律，西北盘沉积物照片显示地层的主要成分为砾石（图5b），下伏基岩均为粉砂岩。砾石的磨圆度中等，表明砾石经过了一段距离不太长的搬运；较大范围内的砾石长轴均近水平，呈层状，表明地层的形成环境较稳定；砾石层及砂层的非水平状，表明地层形成后有过强烈的构造运动。
13平坝寨
平坝寨位于马塘和断裂北端平远街盆地的之间，是断裂研究范围内线性特征最为清楚的段落。断裂该段切割了古生代、中生代和新生代等不同时代的地层，在卫星影像上留下清晰的线性特征。
相比较于其他活动断裂，尤其是全新世活动断裂，例如红河断裂等，平坝寨附近文麻断裂的线性特征规模较小，但更加清晰。
图6a从右往左依次发育有洪积扇同步位错、断塞塘、断层陡坎和断陷盆地等活动断层地貌现象，这些活动构造地貌的依次线性展布表明其成因应为断裂构造运动。发生同步右旋位错的洪积扇前缘宽约100 m和150 m，右旋位错距离分别约为40 m和50 m；断塞塘发育在2个洪积扇之间，长约20 m；断层陡坎发育在河流的T2阶地上，陡坎高度15～20 m（图6b、7a）；对断陷盆地的现场踏勘发现，盆地被人工改造成一个湖泊（图6a左下），湖泊边缘小型洪积扇（扇宽约50 m）和山体基岩呈断层接触（图7c），断层延长线上有炭化带发育（图7b）。
2地震地质特征
根据断裂活动特征等性质的不同，断裂活动特征的研究方法也有差异，常见的有利用断层组构及断层岩（Sibson，1977；Biegel，1993；Collettini et al，2009）、探槽技术（冉勇康，邓启东，1999）、微地貌测量及断层断错地层测年等方法进行研究。野外踏勘期间，发现了较多的断层剖面
及活动断层微地貌，下面由南向北选取几个典型的剖面或地貌予以说明和分析。
21文山盆地北
文麻斷裂在文山盆地内沿盆地西边缘陡崖展布，陡崖为中生代灰岩，因而难以判断陡崖与盆地内的第四纪以来的沉积物是否是断层接触。文山以北范围内灰岩十分发育，岩溶漏斗、石牙等
岩溶地貌较为发育，第四系、尤其是晚更新世及以前的沉积物较不发育。
沿断裂向北西追索，在蚂蟥塘南东约1 km处见断层发育在第四系地层中，其位置如图2a中标识，走向310°，倾向SE，倾角达84°（图8）。断层上盘为砾石粘土层，近断层面处的砾石为泥质砾石，手可折断，砾石长轴陡立，呈定向排列状，表明断层具有倾滑分量；远断层面处的砾石成分为砂岩或灰岩。断层下盘为砂层，砂层的沉积产状与断层近平行。砂层内局部存在炭粉附着的砾石，砾石的磨圆度较高，粒径01～1 cm，取炭粉送美国beta实验室测年为（1567±005）ka BP。断层上盘及下盘物质均十分松散，推测沉积年代并不久远。断层的断面上可见清晰的擦痕，擦痕呈大头针状，上粗下细，显示断层具有正断性质；擦痕侧伏角约40°，表明断层同时具有走滑的性质。
22热水寨
热水寨盆地为一第四纪盆地，盆地内第四系广布。盆地面呈波状起伏，山丘的相对海拔在10～20 m之间，地貌上这些山丘属于盘龙江二级和三级阶地。文麻断裂从热水寨村庄西南经过，在盘龙江的三级阶地上形成长超过1 km的断层槽地（图9、10）。山丘组分一般为河—湖相沉积的砾石—砂互层或砾石层，断层槽地两侧的沉积层中发育有大量断层，图11为其中较为典型的一个。剖面上发育有5条走向北西的断裂，其中4条倾向NE，1条倾向SW，倾向NE的断层面上发育有断层泥，倾向SW的断层面附近见砾石定向排列。根据标识地层及定向排列砾石的指向，表明断层具有倾滑分量；取光释光样，测年结果为（181±05）ka BP，为晚更新世地层，显示断裂晚更新世以来有过活动。断层面上见局部发育有擦痕（图12），擦痕新鲜、湿润，较光滑，侧伏角为25°，表明断裂剖面附近的倾滑速率与走滑速率的比约为1∶2。
在热水寨盆地内，这一套河湖相沉积内发育有大量的断层，沿图8中断层往东约1 km，断层发育在河流的三级阶地上（图13），断层剖面所在地貌部位的拔河高度约15 m。剖面上第四系成分仍以含砂砾石层为主，局部有近水平的黄色砂层透镜体；断层面上的砾石呈定向排列状，指示断层具有倾滑的性质。该剖面往北约1 km处，断裂发育在河流的二级阶地上（图14）。断层两盘的物质与上一剖面有差异，沉积层理不清晰，呈较松散状，砾石的磨圆度也较低，推测其形成时代较上一剖面更近。两剖面断层产状均为走向北西，倾向南西，倾角40～80°。
23洪水塘
洪水塘一带灰岩十分发育，除风化红层及耕植土外，基本不发育有其它第四系，但活动断层的地貌却十分发育。图15b是洪水塘SE约2 km处冲沟同步位错的卫星影像图，3条冲沟均为同步右旋位错，说明其因为断裂右旋走滑运动形成。冲
沟发育在灰岩山脊的坡面上，每条冲沟的长度约600 m，受断层活动影响，3条冲沟均同步右旋位错约100 m，同时产生高约10 m的断层陡坎（图15a），断层陡坎处破碎带发育。
参考文献：
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南雄断裂带构造岩特征研究 篇4
一、剖面综述
笔者根据收集到的本地区的钻孔数据资料,将具有相似性的岩石划为一层,连接不同钻的相似层,得到一个本区的地质剖面。由剖面图可以看出,南雄断裂带主要是一套构造岩,其大致可以分硅化带、混合岩化带两段,下面将从上到下依次对各段进行描述。
1)硅化带:由硅化砂砾岩、硅化角砾岩、硅化构造砾岩、硅化糜棱岩及破碎硅化岩等组成,厚约数米到120米。
2)混合岩化带:主要由混合岩化碱交代岩、混合岩化碱交代花岗岩、混合岩化花岗岩和部分碱交代碎裂岩、碱交代花岗碎裂岩、花岗碎裂岩等组成,并夹有部分糜棱岩,厚度约300米。
在这个带中,我们可以根据矿物的变形相分成两个带,上部为脆性变形带,各种矿物已经在脆性域发生了明显的脆性变形,石英、钾长石、斜长石的眼球状残斑大都剪切裂开,并可见钾长石残斑因受剪切而形成的斜列构造;其下部为韧性变形带,各种矿物在韧性域发生了明显的韧性变形,岩石发生糜棱岩化,矿物定向排列,并可见旋转残斑。
在混合岩化带中普遍发育了很好的蚀变,主要有红化、绢云母化、绿泥石化、萤石化以及不同程度的红化、赤铁矿化、黄铁矿化等,还发育了不同程度的钾钠交代。
(据2 9 0资料改编)1、第四系;2、古近系始新统古城组上段;3、古近系始新统古城组下段;4、古近系古新统浓山组上段;5、古近系古新统浓山组下段;6、古近系古新统上湖组上段;7、奥陶系浅变质岩;8、燕山期第二阶段黑云母花岗岩;9、印支期第三阶段二云母花岗岩;10、印支期第二阶段二长花岗岩;11、碱交代岩;12、硅化带;13、硅化砂砾岩;14、糜棱岩化碱交代花岗岩;15、硅质脉;16、中基性岩脉;17、断裂构造;18、断裂带与地层交切线;19、蚀变碎裂岩带推测界线
在各段中均发现了不同期次侵入的辉绿岩脉,在构造作用下,部分已经被改造。
二、岩石特征描述
在野外工作的过程中,我们对南雄断裂带的岩石进行了钻孔中的系统取样,在室内进行了手标本和光薄片的详细观察,下面将对该带这一套构造岩石的特征进行详细的描述。
1、硅化带:
硅化带中的主要岩石为硅化砂砾岩、硅化角砾岩、硅化构造砾岩、硅化糜棱岩及破碎硅化岩。该硅化带出露范围广,野外定点在遥感图像上的反映显示硅化带是沿断裂带发育的。
镜下观察发现,硅化带中岩石含有大量的大小不等的角砾,角砾之间大都为硅化胶结,只有少数的为铁质或者碳酸盐胶结,岩石的强烈硅化作用使其形成了大量的热液石英。
角砾成分主要是片岩角砾、与混合岩成分相当的角砾以及火山角砾,其中火山角砾的主要成分为石英、蚀变钾长石以及凝灰岩岩屑(图2晶屑凝灰岩角砾),这些石英、钾长石的晶屑呈自形,布满了炸裂纹,晶屑断口大量呈棱角状,保留熔蚀特征(图3熔蚀成港湾状石英晶屑)。
2、混合岩化带:
该带的主要特征是花岗岩以及碱交代花岗岩都发生了混合岩化作用,混合岩过程中,脉体矿物主要是石英、钾长石和斜长石,基体矿物主要是黑云母,已经发生绿泥石化。
(1)矿物特征
镜下观察发现原眼球状混合岩的剪切定向保留,其主要矿物为钾长石、斜长石、石英,含有的残斑也主要是钾长石、斜长石和石英残斑,残斑均受剪切作用而破碎,岩石主要结构为碎裂结构,其构造特征主要是变余眼球状构造,变余定向明显。
南雄断裂带岩石当中,钾交代和钠交代现象比较常见,在钾长石残斑边缘可以见到由钾交代形成的微斜长石环边(图4),而有些交代形成的微斜长石在后期构造作用中业已碎裂。石英以及钾长石发生静态重结晶,在镜下可以清楚地看到三联点结构,而有些重结晶矿物包围了先前形成的基质,显然可以知道重结晶是属于韧性剪切晚期的产物。
南雄断裂带岩石破碎,这是一个很重要的特征,说明其在漫长的过程中受到了剪切力的作用发生了脆性变形。镜下观察可以发现,石英、钾长石、斜长石的眼球状残斑大都剪切裂开,并可见钾长石残斑因受剪切而形成的斜列构造(图5),以上说明原岩混合岩在脆性域遭受了剪切。
同时,南雄断裂带深部岩石发育了强烈的糜棱岩化,在镜下观察剪切拉伸片理明显,开始出现了明显的细粒化的特征,这是在较深部发生的韧性形变的特点,说明在一期的构造过程中,其形变特点随深度不同也在发生变化。
(2)蚀变特征
南雄断裂带构造岩石普遍发育了不同程度的蚀变,特别在混合岩化岩石带里,蚀变很强烈,主要蚀变有水云母化、绢云母化、绿泥石化、硅化以及局部表现强烈的红化、黄铁矿化、绿帘石化、碳酸盐化、钠交代和钾交代,个别样品还出现了代表高温热液蚀变产物的黄长石等(图6,7)。蚀变主要发育在后期脆性变形形成的裂隙中,并可见到互相的穿插,说明构造的复杂性,南雄断裂带构造岩是经历了几个不同的构造期次最后形成现在见到的这套组合。
3、侵入脉体:
南雄断裂带发育了不同期次的侵入脉体,岩石原岩主要为辉绿岩,镜下观察其有很好的定向性,片状构造,镜下表现为绿帘石绿泥石片岩、阳起石片岩等,但根据构造环境,其定名应该为构造片岩,主要矿物组成为绿泥石、绿帘石、阳起石等。在该类岩石中,我们也发现了明显碎裂特征,形成了碎裂构造片岩。
三、结论
南雄断裂带的构造岩特征表明本区的构造情况是比较复杂的。早期形成的眼球状混合岩应该形成于拉张的构造环境,在这个阶段,由于岩浆自身的熔融和自分异而形成了大量的眼球状残斑。这些残斑在后面的构造活动中已经被破坏,形成了碎裂眼球状混合岩以及碎裂岩,这种构造形变形成于第二期的构造活动,是岩石受到剪切力的作用,在主要在脆性域发生的形变,这个阶段的构造活动将是以挤压构造活动为主[1,2,3]。
本区的辉绿岩脉体已经发生了片岩化,而本区的辉绿岩脉侵入时间为1 4 0 M a、1 1 0 M a和9 0 M a,因此,南雄断裂带的活动时间应该在90Ma以后。再者,南雄断裂带上覆为白垩系地层,因此,可以认为南雄断裂带活动闭合时间是晚白垩世。
参考文献
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[2]童航寿.拆离构造与成矿作用[J].铀矿地质.1993.9(2):81
断裂特征 篇5
托斯台逆断裂-褶皱带位于乌鲁木齐山前坳陷的.西部,为近东西向展布的新生代逆断裂-背斜带.它主要由北单斜带、中部背斜带和南单斜带3个构造带组成,在各构造带均发育逆活动断裂.地震勘探资料显示,南单斜带与中部背斜带为滑脱体,逆断裂在深部沿滑脱面与清水河子深断裂相汇.研究表明,北单斜带与中部背斜带逆断裂断错了晚更新世堆积物,在晚更新世有显著的活动;南单斜带逆断裂断错了全新世堆积物,在全新世时期有最新活动.中部背斜带逆断裂晚更新世以来水平缩短速率为0.6～1.3 mm/a;南单斜逆断裂全新世水平缩短速率为0.2～0.6 mm/a.
作 者：罗福忠 李军 胡伟华 LUO Fu-zhong LI Jun HU Wei-hua 作者单位：新疆维吾尔自治区地震局,新疆,乌鲁木齐,830011 刊 名：内陆地震 ISTIC英文刊名：INLAND EARTHQUAKE 年，卷(期)：2008 22(1) 分类号：P315.2 关键词：托斯台逆断裂-褶皱带 晚第四纪 活动特征★ 云南泼水节都有哪些活动
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断裂特征 篇6
溱潼凹陷是苏北盆地东台坳陷的1个次级构造单元,南以断阶带与泰州凸起相接,东以小海、梁垛凸起与海安凹陷相隔,北与博镇—吴堡低凸起相接,呈南断北超的箕状特征(见图1),凹陷面积约1 200 km2。溱潼凹陷的形成发展先后经历了仪征、吴堡、三垛等构造运动,发育了众多北东———近东西向正断层。溱潼凹陷为一南断北超的箕状断陷,自南向北可分为断阶带、深凹带、内斜坡带、坡垒带及外斜坡带。
2 断裂特征
研究区内断裂的发育展布主要有两组:一组为控制凹陷的沉积与构造发育演化的东部边界断裂带北西倾向断层,断裂整体呈北东走向弧形展布,局部呈“S”形,与凹陷的走向相一致;另一组为凹陷斜坡带断层,它们的平面延伸距离相对较短,断裂的走向为北东向-北东东向展布。从戴一段顶面(T24)断裂分布图可以看出,断裂呈北东向展布,舒缓型延伸的主断面与其相伴生的次一级羽状断裂构成的构造带,表现出平移扭动。
从断裂平面分布图上来看,三维探区斜坡上叶甸-边城-俞垛-帅垛为一横穿工区中部的北东东-东西向展布的扭动断裂构造带,其断裂较为发育,且呈现为朝着凹陷区散开的“帚”状,均为正断裂,为研究区整体上表现为东-东南断西北上超的半地堑构造格局,主体受东部边界断层的控制。控制凹陷的断裂为几条近似平行的犁式断层构成(见图2),呈北东走向,断面上陡下缓,但局部可表现为坡坪式断层。其成因是由于该凹陷长期活动,在凹陷的地层沉积及构造发育演化过程中,不同时期、不同地段受局部拉张应力场的不均衡性及基底岩石物理特征存在差异性,加上断层活动的规模、强度不同,使其断层在不同层段的剖面产状也不尽相同。受边界断裂活动的影响,斜坡上的正断裂均呈北东向,且与凹陷的走向以锐角相交。茅山-顾庄一带位于工区北部,其发育为北东-东西向展布的扭动断裂构造带,断裂带在平面上的展布与南部主控断裂相协调,属于同期同一应力构造环境下发育起来的构造带[1]。
从地震剖面上看,研究区内目的层断裂的活动时期主要有2个时期,即吴堡运动时期和三垛-东台运动时期。阜宁组断裂主要形成于吴堡运动,以反向正断裂为主,规模相对较小,一般不断穿T30地震反射层面,仅在阜宁组发育。而戴南组断裂则主要形成于三垛-东台运动,规模相对较大,主要为顺向正断裂,相当部分该期断裂向下断穿T30地震反射层面进入了阜宁组。由于阜四段为泥岩较为发育,属软弱层,而东部控制凹陷的边界断裂又持续活动,这就使得由戴南组断入阜宁组的断裂面呈现为椅状(见图3)。受三垛-东台运动的影响,斜坡断裂形成时期较晚,构造形态以负花状断裂样式为主(见图3),以几条相互平行的顺向正断裂为主干,与其相伴的小断裂一起构成在剖面上呈负花状,在平面上呈现为“帚”状断裂带。
研究区内华庄-边城一带为一继承性的鼻状隆起,其上断裂极为发育,在阜宁组其断裂具有一定程度的走滑,而在戴南组以上,则主要呈现为负花状构造(见图4)。
研究区整体具东南断西北超的半地堑构造特征,构造轴向为北东向,呈现为由东南向西北抬高的斜坡。受区域应力场控制,研究区内断裂极为发育,具断裂走向与构造等值线走向呈一定角度,形成众多的断块圈闭。断裂的发育程度不仅影响圈闭的发育程度,而且对油气的运移也产生严重的影响。根据断裂的发育特征及油藏关系,将其分为顺向断裂和反向断裂,其中反向断裂又分为深部反向断裂,浅部反向正断裂和主干反向断裂[2]。
3 断裂与油气成藏关系
溱潼凹陷的圈闭主要以断鼻、断块型圈闭为主,油气从生油凹陷向上倾方向运移而成藏。阜宁组四段主要为生油泥岩段,其烃源岩的质量相对阜宁组二段较差,但是阜宁组四段分布全部工区,也直接为戴南组一段的砂岩提供油气[3],油气从生油凹陷向上倾方向运移并聚集成藏,油气主要是以断层为油气运移通道,由低而高作层间转换提供油气。
4 结语
明确溱潼凹陷帅垛-余垛地区的断裂特征,研究该区的构造特征和断裂样式,落实圈闭的石油地质特征及其对油气富集成藏的控制作用研究具有重要意义。研究区断裂复杂,形成丰富的断块构造等油气富集区,油气圈闭发育,也预示油气富集成藏样式多样化。
参考文献
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断裂特征 篇7
渭河断裂是一条纵贯渭河盆地中部的大断裂,国家地质总局第三石油普查勘探大队1977年主要依据区域重力、磁力和渭河盆地人工地震反射勘探等资料确定该断裂。之后,西北大学、长安大学、陕西省地震局、咸阳市地震局等单位对渭河断裂进行了不同程度的研究,取得了一定的进展。渭河断裂西起宝鸡,东至渭南,长达320 km,规模大,形成时代古老,据有关资料,渭河断裂是一条基底断裂,错断了第三纪以前的古老地层,第四纪地层错断不明显,有人将该断裂称为隐伏断裂,表明断裂在地表的迹象不明显。断裂总体近东西走向,以西安市草滩镇一带为界分为东西两段,西段(宝鸡—草滩)走向NWW—NEE,南倾,倾角65°～80°;东段(草滩—华阴),断裂走向NEE—EW,断面北倾,倾角70°左右,为高角度正断层,断裂形成于前震旦纪,第四纪以来仍有活动,属于活动断裂[1,2,3,4,5]。
渭河断裂从咸阳市区北部通过,陕西省地震局和咸阳市地震局在市区西郊的魏家泉和东郊的龚家湾附近进行了物探和槽探,研究结果表明断裂分布于渭河三级阶地与二级阶地的交界部位,西郊程家—大泉一带发现的地裂缝与渭河断裂位置一致[3]。咸阳市区渭河断裂研究较少,关于渭河断裂的具体位置,不同研究成果存在一定差异,有的将渭河断裂划在三级阶地前缘陡坎处,有些将其划在二级阶地后部毕塬路。吴家堡村附近渭河断裂的位置,不同资料之间的差异达30—80 m,这势必给城市规划造成一定困扰,影响规划决策,很有必要对其较准确的位置进行探查确定。尽管本研究涉及区域较小,但可为今后进一步研究渭河断裂咸阳段的总体特征积累工作经验和数据资料。
2 探查区概况与探查方法
咸阳市秦都区吴家堡村地处渭河断陷盆地中部,地貌单元属渭河左岸二级阶地后部与三级阶地前缘。探查区位于吴家堡村附近,范围西起西兰路,东到联盟三路北沿线,南从毕塬路南侧,北到三级阶地前缘陡坎上。场地地形不太平坦,勘探点位地面标高398.96—406.78 m,高差为7.82 m。
本研究基础资料源于吴家堡城中村改造渭河隐伏断裂探查项目,该项目实施过程中考虑到场区位于居民区,民房密集,道路车辆较多,对浅层地震勘探反射波信号的干扰比较大,探查工作采用现场钻探与浅层地震勘探方法相结合进行,现场钻探为主,地震勘探为辅。在与断裂垂直的方向布置浅层地震勘探剖面三条(其中第二条受建筑物阻挡分为两段测线),地震勘探工作共获得记录261炮,测线总长度529 m。
浅层地震勘探,数据采集采用国产SWS—2型瞬时浮点高分辨率综合数字地震仪采集记录,40 Hz速度型传感器拾取地震信号。震源采用24磅铁锤震击。仪器参数设置为,采样长度1 024 ms,采样率0.5 ms。勘探测量道距1.0—2.0 m,23个道间距, 24通道标准仪器接收,12次覆盖观测系统。
在地震勘探剖面线上共布置钻探孔18个,孔间距约10—40 m,控制孔深度约60 m,一般孔约12—20 m。钻探采用DPP—4型汽车钻,钻孔总进尺525.0 m,另外利用已有钻孔资料3个210.0 m。
3 浅层地震勘探成果
3.1 地震测线布置与数据处理
浅层地震勘探在场区从西向东选择与断裂方向垂直的3条南北向道路布设3条地震测线(DZ-Ⅰ测线,DZ-Ⅱ-1和DZ-Ⅱ-2测线,DZ-Ⅲ测线),各测线的位置如图1所示。其中DZ-Ⅰ测线道间距2 m,偏移距4-30 m,测线长164 m,共敲击58炮;DZ-Ⅱ-1测线道间距1 m,偏移距15-20 m,测线长155 m,共敲击119炮;DZ-Ⅱ-2测线道间距1 m,偏移距5-23 m,测线长66 m,共敲击39炮;DZ-Ⅲ测线道间距2 m,偏移距10 m,测线长144 m,共敲击45炮。
由于本次工作中环境干扰大,敲击能量相对偏弱,故均采用多次垂直迭加技术,叠加次数为2-5次。
本次数据处理流程如下:格式转换→能量均衡→道、炮编辑→频谱分析→自动增益控制(AGC)→带通滤波→定义观测系统→施加道头→FK二维滤波→FX信噪分离→能量均衡→选排→速度分析→动校正→水平迭加→带通滤波→修饰性处理。 其中,一维带通滤波参数为30/35-100/110 Hz,自动增益控制(AGC)时窗为90 ms,FK二维滤波参数取决于各条测线的具体情况。
3.2 地震勘探成果
吴家堡村渭河断裂浅层地震勘探数据处理获得的主要成果资料为水平迭加时间剖面图。剖面横坐标顶端标示了地面桩号和地震CDP道顺序号,剖面的纵坐标标示的是地震波双程反射时间,数值以毫秒(ms)为单位。剖面的形态基本反映了地下地层界面的空间分布形态。
上述三条测线CDP时间迭加剖面均显示同相轴有错断现象(如图2),从其错断形态推测该断裂为一条NEE向南倾的正断裂。需要说明的是,断裂异常是根据时间剖面同相轴错断形态推得的,可作为判断断裂的一个主要依据,但其在地表位置可能与实际位置存在一定的误差,还需要钻探加以验证。
4 钻探成果
4.1 地层分布特征
本次断裂探查布置南北向钻探剖面线3条,与地震测线基本重合,每条剖面线各6个钻孔。据钻探资料,该场地(二级阶地和三级阶地)所有钻孔揭露的地层结构均具有“二元结构”特征,其下部为河流冲积成因的砂与粉质黏土互层,上部为风积成因的黄土地层(包括黄土与古土壤)。地层层序总的特征也较相似,但断裂两侧地层仍有一定差异,且地层不连续。场地地层主要由第四系全新统及上更新统风积黄土、残积古土壤及中更新统风积黄土冲积黄土状粉质黏土和中砂及粉质黏土组成,顶部为人工填土层(地层层序、各层岩性特征和分布如表1)。
上述地层中,二级阶地④—1层中砂和④—2层粉质黏土与三级阶地④层黄土为同时期不同沉积相的产物。三级阶地在⑤层中砂堆积之后结束了河流堆积的历史,二级阶地仍接受河流沉积物直到③层古土壤发育中后期也结束了河流堆积的历史。
4.2 断裂位置的确定
渭河咸阳段的阶地类型属堆积阶地,地层结构均有冲积风积“二元结构”,三级阶地发育时期形成的河流冲积相地层时代较早,在两级阶地中均有分布,这些地层是研究断裂的较好标志层,渭河断裂在咸阳市区分布于二级阶地和三级阶地之间,断裂的上下垂直错动会在这些标志层中留下痕迹,造成断裂两侧地层的不连续,而地层的不连续处即为断裂经过的位置。
从上述地层分布特征及3条南北向剖面图可以看出,3条地质剖面上均发现⑤层中砂分布不连续,有上下错动现象。1—1剖面图中(图3)引用了咸阳市建筑设计研究院在场地附近已有3个深孔钻探资料,使得剖面长度大大增加,错动现象更加明显。从农行吴家堡3#住宅楼Z2孔到文林枫景小区Z1孔,再到本场地Z1—Z4孔,⑤层中砂厚度较大,分布范围广,该层顶面标高较稳定,约在397.0 m左右, 1—1剖面图中⑤层中砂在Z4钻孔中分布正常,Z5钻孔中其层顶分布位置变低,Z6钻孔中更低,层顶标高为366.15 m。从Z6钻孔到七厂十字Z2钻孔,本层顶面也比较稳定。显然,渭河断裂从Z4钻孔北侧通过,Z4钻孔穿过断面, Z4、Z6钻孔之间显示的断距约31.7 m。2—2、3—3剖面与1—1剖面特征相同。
5 断裂分布特征及其活动性
5.1 断裂平面和剖面分布特征
通过浅层地震勘探及工程地质钻探揭露,CDP时间迭加剖面显示的断裂位置与工程地质剖面图显示断裂位置基本一致。从平面分布(图1)来看:渭河断裂在吴家堡村附近分布从西兰路口到联盟三路之间,西从毕塬路中线,东到联盟三路北沿线距毕塬路中线约82 m处,呈N—EE向分布。需要说明的是,该断裂规模较大,断裂面并非是简单的一个面,平面上也并非是一条线,而是一个带,有一定宽度。
从剖面分布来看,浅层地震勘探CDP时间迭加剖面和工程地质剖面图均显示该断裂面南倾,倾角约50°～65°,断面两侧地层上下错动方向为:下盘(断裂北侧)相对上升,上盘(断裂南侧)相对下降,表明断裂为一张性正断层。从L2黄土堆积开始至今,该断面错动距离约30 m左右。
5.2 断裂活动性
已有研究资料证明渭河断裂是一条活动断裂,第四纪晚更新世以来仍在活动。据国家地震局第二形变监测中心跨渭河断裂的西安—礼泉水准测线1986～1996年10年间测量结果显示,活动速率达3.3 mm/a[6]。另外,位于咸阳之西的武功,1988年发生3.8级地震;西安东北1568年的6.7级地震均发生在渭河断裂带上,也表明渭河断裂是一条发震断裂。咸阳市秦都区马泉镇程家—大泉一带1996年出现的地裂缝也与断裂有一定关系。上述均说明渭河断裂有一定的活动性,属全新活动性断裂。
从断裂错断的地层时代和断距来分析其活动速率,⑤层中砂位于L2黄土之下,形成时代比L2黄土早,由黄土-古土壤系列地层年代学研究成果可知,L2黄土形成与距今180 000年前,由此可见,渭河断裂两侧⑤层中砂顶面近30 m的断距所经历的时间也大约为180 000年,计算断裂上下错动的平均速率约为0.17 mm/a,这一错动速率比形变监测速率小很多。当然,断裂活动有阶段性,有相对活跃期和相对稳定期,用断距推测的错断速率是变形的平均值,应该具有一定的准确性和代表性。
尽管上述推测的活动速率很小,但其活动经过积累必然会对建于其上的建筑物产生破坏,应引起规划和设计部门的重视,采取有效的避让和建筑结构措施,防止因断裂活动引起地面建筑物和有关设施的破坏。
6 结论及建议
通过对吴家堡附近渭河断裂的探查和研究得出以下几点认识和建议。
1) 浅层地震勘探CDP时间迭加剖面图和工程地质钻探均发现⑤层中砂及其以下的地层南北分布不连续,有错断现象。该错断现象为渭河断裂所为。
2)渭河断裂在平面分布上从吴家堡村南侧通过(具体位置见图1)。
3) 浅层地震勘探CDP时间迭加剖面图及工程地质剖面图均显示该断裂在剖面上的错动方向为南盘相对下降,北盘相对上升,为一断面向南倾斜的正断层,断面倾角约50°～65°,垂直方向断距约30 m。
4) 渭河断裂属全新活动断裂,吴家堡附近断裂两侧平均垂向错动速率约为0.17 mm/a。尽管平均垂向错动速率不大,但断裂活动有阶段性,城市建设中应予以高度重视,积极采取避让和建筑结构措施,以避免断裂加速活动对建筑物的破坏作用。
摘要：为了准确掌握渭河断裂在咸阳吴家堡附近的浅部特征,根据研究区自然条件和城市道路、居民点分布等实际,采用现场钻探为主,地震勘探为辅,二者相结合的方法,对渭河断裂在场区内的分布位置、形态特征、类型及活动性进行探查和分析评价。研究结果显示吴家堡附近渭河断裂面南倾,倾角约50°～65°,为一张性正断层。断面浅部垂向错动距离约30 m,推算错动的平均速率为0.17 mm/a。
关键词：渭河断裂,位置,浅部特征,活动性,咸阳
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断裂特征 篇8
而内燃机曲轴在实际生产和使用过程中, 往往还存在很多不足。这使得内燃机曲轴 (以下简称曲轴) 常常发生早期疲劳断裂。曲轴疲劳断裂是突发性断裂, 且常常导致连杆、飞轮等零件产生连带损伤, 甚至导致整台发动机报废, 给内燃机制造商和用户带来较大的损失[1,2]。
我们从内燃机曲轴疲劳断裂失效的特征分析入手, 概括分析了曲轴疲劳断裂失效的影响因素, 阐述了曲轴疲劳断裂失效分析的手段;以期对曲轴疲劳断裂性质的快速判断与断裂原因的准确定位提供参考, 对促进曲轴行业的发展有所裨益。
1 疲劳断裂特征
断裂特征分析是查找曲轴断裂起源位置、扩展路径、形貌和受力特征进而确定曲轴断裂性质的过程, 在曲轴疲劳断裂失效分析中具有重要作用[3]。疲劳断裂特征分析中最重要的是断裂位置和断口特征分析。
1.1 断裂位置
曲轴的疲劳断裂位置常常位于主轴颈或连杆颈与曲柄间的过渡圆角处, 裂纹由圆角表面起始, 沿与曲轴轴向呈45°夹角的方向向相邻轴颈一侧扩展, 典型形貌见图1。少数情况下位于轴颈油孔、靠近R角的轴颈表面、亚表面及曲柄, 疲劳裂纹起源于油孔的典型形貌见图2。
曲轴疲劳断裂常常发生在轴颈过渡圆角、断裂沿与曲轴轴向呈45°夹角方向, 这是由于轴颈过渡圆角位置是曲轴服役过程中受弯曲、扭转应力最大的地方, 过渡圆角相对平直轴颈表面具有较大应力集中, 还因加工困难而常常存在某些缺陷。曲轴服役过程中, 轴颈过渡圆角及连接相邻轴颈过渡圆角心部45°截面上的应力分布的典型特征见图3和图4[4]。
1.2 断口特征
断口形貌显示了材料的断裂过程和机制。通过对断口宏、微观形貌的分析, 可以深入认识材料的断裂机理, 推动断裂原因分析。断口形貌特征与材料的成分、结构、处理工艺、受力条件及服役环境密切相关。
曲轴疲劳断口特征与材质、断裂过程中的受力状态密切相关。曲轴主要采用锻钢或球墨铸铁两种材料[7]。该两种材料曲轴疲劳断口的共同特征是断口宏观一般都呈倾斜断面, 具有明显的疲劳断裂特征区:裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区, 并可见指示曲轴断裂路径的疲劳弧线。锻钢曲轴和铸铁曲轴不同特征是:锻钢曲轴疲劳断裂的3个特征区明显, 疲劳源区微观大多可见类解理特征, 裂纹扩展区的疲劳条带明显, 瞬断区微观常呈韧窝特征;铸铁曲轴疲劳断裂的3个特征区有时不太明显, 疲劳源区常呈条纹状及解理特征, 裂纹扩展区疲劳条带不明显并可见解理特征, 瞬断区主要为解理特征。
曲轴服役过程中, 主要受到循环弯曲载荷和循环扭转载荷作用。曲轴疲劳断裂往往由循环弯曲载荷和循环扭转载的综合作用引起。其中, 又有80%的曲轴疲劳断裂主要由循环弯曲载荷引起, 20%的曲轴疲劳断裂主要由循环扭转载荷引起[8]。由断口特征可判断引起曲轴疲劳断裂的主要载荷形式。曲轴主要在循环弯曲应力作用下的疲劳断裂, 断口疲劳弧线大致呈以源区为中心向外规则扩展特征, 断面较平直, 见图5。旋转弯曲疲劳载荷引起的曲轴疲劳断裂, 疲劳源区与瞬断区中心线有一夹角, 且由瞬断区中心线指向源区的周向为曲轴的旋转方向, 这与一般的轴类旋转弯曲疲劳断口的特征相同, 该类断口示意图见图6。曲轴疲劳断裂过程中, 当扭转应力占主导作用时, 疲劳裂纹断面可见扭曲或翘曲特征。曲轴疲劳断裂由旋转弯曲疲劳载荷引起, 断裂过程扭转载荷逐渐占据主导作用时形成的断口形貌见图7。
2 曲轴疲劳断裂的影响因素
引起曲轴疲劳断裂的因素较多, 涉及从材料、结构、加工、受力、服役环境等多个方面;概括来说主要可分为设计因素、制造因素、使用因素。其中, 制造因素在引起曲轴疲劳断裂的因素中所占的比例最大。
2.1 设计因素
曲轴的设计安全系数偏低, 轴颈过渡圆角偏小。工作转速设计不合理, 工作过程中曲轴达到临界转速, 相对于飞轮发生扭转变形而引起扭振。曲轴的轴颈、长度、重叠度及平衡块结构等不满足曲轴服役过程中的疲劳性能要求。
2.2 制造因素
引起曲轴疲劳断裂的制造因素可分冶金因素、热处理因素和机械加工因素。
冶金因素主要由曲轴容易发生疲劳断裂的部位存在疏松、较多的非金属夹杂物、偏析及材料化学成分不合格等因素造成。
热处理因素主要由热处理工艺控制不当, 导致曲轴在容易发生疲劳断裂的部位出现以下缺陷:淬火裂纹, 材质不均匀 (性能低) , 硬度不均匀, 疏松、组织偏析, 淬硬层深度过深或过浅, 渗氮层过浅, 坯料加热过程存在局部过热、过烧 (过热、过烧区域在后续磨削力、校直力作用下可能产生微裂纹或开裂) , 锻造过程中, 轴颈圆角处形成后续加工过程未完全清除的较深折叠层。
曲轴机械加工过程中, 轴颈过渡圆角加工尺寸比设计尺寸小, 滚压过程控制不当, 在过渡圆角表面形成白亮层见图8, 微裂纹或残余压应力偏小;轴颈感应淬火表面磨削过热导致的硬度降低或产生磨削裂纹及二次淬火见图9。轴颈圆角处在制造时, 表面留下明显的加工刀痕, 表面粗糙度过大, 呈现鱼鳞状;校直不当在轴颈过渡圆角形成残余拉应力甚至微裂纹[11]。轴颈油孔口边缘形状尺寸加工不当, 形状不规则, 边缘或内壁存在明显刀痕或沟槽, 这都使油孔部位的应力集中程度增大。
2.3 装配、使用和维护因素
曲轴轴颈轴承装配不当, 轴颈与轴瓦之间的间隙过大或过小, 飞轮松动, 润滑不良均会导致曲轴受力增大。维修引起断裂的原因有:磨削工艺不当, 使得轴颈表面产生较多磨削裂纹, 表面硬度层厚度过小, 轴颈圆度较差, 磨削或校直后的动平衡载荷未得到有效控制[12]。曲轴服役过程中, 润滑不良或轴颈表面粗糙度不达标, 导致烧瓦抱轴, 在易萌生疲劳裂纹的轴颈过渡圆角部位产生损伤, 如磨损沟痕[13]。
3 曲轴疲劳断裂失效分析的手段
断裂失效分析是从断口和裂纹的宏微观特征入手, 研究断裂过程和形貌特征与材料性能、显微组织、受力状态及环境条件之间的关系, 以揭示断裂失效的原因和规律[14,15]。完成曲轴断裂失效分析, 需要系统、有效地使用各种断口和材料检测方法、工具。常用的检测工具包括感官检查、体视显微镜、扫描电子显微镜、金相显微镜、硬度计, 化学成分分析仪, X射线衍射残余应力测试机、过渡圆角尺寸测量设备, 力学性能试验机及用于分析曲轴受力状态的力学分析软件等。
感官检查指从整体上对曲轴及与曲轴连接的整个系统中的零件如轴承、飞轮等痕迹和损伤特征进行分析, 甄别出需深入重点分析的部位。感官检查主要用于曲轴断裂的宏观特征分析, 如判断曲轴整体损伤情况, 辨别断裂位置、源区有无明显损伤、缺陷和腐蚀, 裂纹扩展方向, 裂纹扩展区有无疲劳弧线及条带等。
体视显微镜和扫描电子显微镜分析是对感官检查中甄选出的重点部位在更高倍数上进行特征形貌分析, 包括断裂源区位置和断裂方向的确认。源区性质判断和特征分析如下:点源还是线源、有无损伤或缺陷。裂纹扩展区大小, 有无疲劳条带, 瞬断区特征及面积等。扫描电子显微镜还可用于曲轴断口表面、夹杂或污染物的成分分析。
金相显微镜用于对曲轴的基体材料组织和淬火层、渗层组织和深度进行分析, 以判断组织有无缺陷、淬火层及渗层深度是否满足要求。
根据曲轴疲劳断裂特征及断裂时的运行情况, 运用外观检查、体视和扫描电子显微镜对曲轴整体断裂情况和断口特征进行分析, 常常可以较迅速地确定曲轴的断裂性质, 查出曲轴断裂的起源位置。但是, 由于曲轴疲劳断裂的影响因素较多, 服役过程中受力复杂, 且曲轴疲劳断裂往往还是多个因素综合作用的结果, 断裂源区在疲劳裂纹扩展过程中常常发生磨损即产生了二次损伤。曲轴疲劳断裂原因的确切定位比较困难, 需综合运用各种分析手段。
4 结论
疲劳断裂是曲轴失效的常见形式。曲轴疲劳断裂常发生在轴颈过渡圆角、断面与曲轴轴向大致呈45°夹角, 断口常可见疲劳断口的3个特征区:裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区。
曲轴疲劳断裂的影响因素较多, 涉及从材料、结构、加工、受力、服役环境等多个方面, 其中, 任何一个方面出现问题都可能导致曲轴疲劳断裂。根据曲轴疲劳断裂特征及断裂时的运行情况, 可迅速地确定曲轴的断裂性质, 查出曲轴断裂的起源位置。
断裂特征 篇9
昌福山煤矿区地处福建省永定县龙潭镇上寨村, 位于永定县城方向63°, 面积为26km2。可采煤层有9层, 其中位于童子岩组上亚段的主要可采煤层为3#、5#、7#、9# 煤层。煤厚一般在0.76~1.46m, 平均0.99m, 且埋藏较浅。为了提高矿资源的回收率及延长矿井服务年限, 特对该矿的地质构造进行全面的分析研究。
1昌福山矿区的自然地理环境
1.1地理位置及交通条件
昌福山煤矿地处福建省永定县龙潭镇上寨村, 位于永定县城方向63°。矿区距主干公路2km, 公路运输非常方便。
1.2自然地理
本井田地势以上龙山脉为主体, 总体走向北西向, 并构成井田内的主要分水岭。主山脊两侧北西向及南西向的次级冲沟发育, 切割较深, 大气降水通过次级冲沟向南面的小吴坑沟、东面的大吴坑沟和北面的抚溪河排泄, 排水通畅。地貌上属构造侵蚀中低山区。
井田内主要地表水体为小吴坑沟、大吴坑沟及抚溪河。 小吴坑沟流向总体由东向西, 大吴坑沟流向总体由南东向北西, 在北侧的上龙村汇入抚溪河。大吴坑沟在井田内其流程约3.5km, 流量呈季节性变化特征。
井田内属亚热带气候, 植被发育。2~9月份多雨, 10~12月气温逐渐下降, 雨量减少, 未发生过大于5级地震。
2昌福山矿区的地质概况
2.1地层
该煤田所采的煤主要为童子岩组第三段上亚段地层的煤。现将主要可采煤层顶底板情况予以说明:
(1) 3# 煤层:直接顶板为砂质泥岩, 局部为炭质泥岩, 顶板较脆、易碎, 不易维护。底板为砂质泥岩或细砂岩, 一般较稳定, 容易维护。且顶板含丰富的大羽羊齿、福建单网羊齿、基缩蕉羊齿、栉羊齿等植物化石。
(2) 5# 煤层:直接顶板为砂质泥岩, 局部见炭质泥岩或泥岩;底板为砂质泥岩或泥质砂岩, 局部相变为细砂岩;一般较稳定, 容易维护。且顶板含丰富的密束羊齿、福建单网羊齿、 栉羊齿、瓣轮叶等植物化石。
(3) 7# 煤层:直接顶板为砂质泥岩, 局部相变为细砂岩, 间接顶板为3~10m厚的细砂岩;底板为砂质泥岩, 间接底板为石英细砂岩, 较稳定, 容易维护。且顶板富含福建单网羊齿、 弧曲栉羊齿、疏脉苛达等植物化石;底板为富含植物根茎化石。
(4) 9# 煤层:直接顶板为砂质泥岩或泥质砂岩, 局部相变为细砂岩;底板为砂质泥岩或泥质砂岩;较稳定, 一般容易维护。且顶板含丰富的纤弱楔羊齿、少叉枝脉蕨、疏脉苛达等植物化石。
2.2井田水文地质条件
根据东井田水文地质观测资料的统计分析, 岩层的富水性主要表现为:
在垂向上, 大多数涌漏水点分布在埋深300m以下或标高+300m以上, 表明岩层富水性具有浅强深弱的特点。
在层位上, 涌漏水点主要发生在翠屏山组及童子岩组中。从岩性上看, 涌漏水多发生在局部裂隙发育的细砂岩、砂砾岩及泥质砂岩等脆性岩层中。
2.3工程地质问题
本井田为层壮岩类矿床, 局部受构造、岩浆岩等影响, 岩石破碎, 井巷会出现冒落、掉帮等不良现象。因此, 其工程地质条件简单—中等。
2.4矿井开采历史
由于井田内煤系地层埋藏较深, 小窑分布很少, 各煤硐开采方式以平硐炮采为主, 个别矿井布有暗斜井, 矿车运输, 矿灯照明, 局扇通风, 单井年产量在1.2万t以上。近年因煤价上升, 各煤硐产煤量均有较大幅度增长, 且开采水平有向深部延伸的趋势。
3昌福山矿区地质特征
本井田位于龙永煤田抚市复向斜的南翼。井田内总体为一穹窿构造 (Ⅱ号背斜) 和一“马鞍型”构造 (由Ⅱ号向斜和Ⅲ 号向斜组成) 。深部发育了F0、F1、F2、F14等缓倾角断层。井田内各时代的地层和缓倾角断层一起被后期形成的F11、F15正断层和F9、F12、F18、F19等逆断层所切割。
3.1昌福山Ⅱ号背斜
轴向为北西, 轴线延伸长度达1500m以上, 轴面向南西倾斜, 倾角60~75°。南西翼地层产状总体向南西倾斜, 倾角10~30°之间;北东翼地层产状总体向北东倾斜, 倾角45° 左右。背斜宽度大于800m。轴向向两端倾伏, 总体呈穹窿状。
3.2昌福山Ⅱ号向斜
轴向北西, 轴线呈弯曲的弧形, 总体向北西倾伏, 其延伸长度700m以上。西南翼地层较缓, 倾角10~25°, 北东翼地层较陡, 倾角30~50°以上, 向斜宽度大于600m。
3.3昌福山Ⅲ号向斜
轴向、轴面与Ⅱ号背斜大致平行, 轴线向东面倾伏, 延伸长度700m以上, 西南翼地层倾角10~20°, 北东翼地层倾角20~40°以上, 向斜宽度大于700m。Ⅱ号向斜和Ⅲ号向斜相对应, 总体呈“马鞍形”。
3.4缓倾角断层F0、F1、F2、F14
(1) F0断层:地表上出露于井田西南部-1线以西。断层线呈东西展布, 延伸长度近1000m, 向北倾斜, 倾角10~ 40°。上盘为文笔山组, 下盘为栖霞组。深部总体向北或北东倾斜, 断层面局部呈波状起伏。浅部为切层发育, 深部多数为顺层发育。断层面附近岩石破碎, 方解石和石英脉发育。
(2) F1断层:地表上出露于井田西南部, F9断层的上盘和F0断层下盘之间, 延伸长度1200m, 向北倾斜, 倾角30~ 50°。上盘为栖霞组, 下盘为上泥盆统。
(3) F2断层:井田内地表未出露, 根据钻孔揭露, 断层总体向北倾斜, 断层面呈波状起伏, 与地层同步褶皱, 倾角10~ 40°。深部与浅部一致, 均发育在23# 煤层顶板以上, 往往造成7~20# 煤层的缺失, 该断层几乎可以作为地层对比特征。
(4) F14断层:井田内地表未出露, 根据钻孔揭露大致顺层发育。深部, 断层面沿倾向和走向均具波状起伏, 总体向北东向倾斜, 倾角10~40°之间。该断层浅部断失了童子岩组第三段下亚段地层, 深部断失了童子岩组第二段和第一段上亚段地层。
3.5正断层F11、F15、F51、F52
(1) F11断层:发育在井田西部。断层线呈北西~南东向展布, 地表延伸长度大于1500m。总体向北东向倾斜, 倾角50~ 70°。上盘为大隆组, 下盘为翠屏山组, 落差约200m。该断层造成中井田上盘的童子岩组含煤地层埋藏加深。而在东井田内断层线延伸较短, 被F12断层所切割, 因而在本井田内对地层埋深影响不大。
(2) F15断层:出露于井田最北部, 断层线走向北东~南西向, 倾向北西, 倾角大于70°, 地表延伸长度约2000m。上盘为溪口组, 下盘为翠屏山组或大隆组, 落差大于400m, 使其上盘的童子岩组地层下落至-400m水平之下。F15断层为井田北部边界断层。
(3) F51断层:发育于P1q与P1w之间, 走向近东西向, 倾向北, 地层断距不清, 延伸长度大于1500m, 该断层被F19断层所切割。
(4) F52断层:发育于P1t1与P1w之间, 走向近北西, 倾向北东, 断距约150m, 延伸长度大于600m, 该断层倾角40~60° 之间, 被F19断层所切割。该断层造成了部分童子岩组一段地层及其可采煤层的缺失。
3.6逆断层F9、F12、F19
(1) F9断层:是井田的南部边界断层, 地表断层线的延伸方向为北东东向, 长度达3000m以上, 向南倾斜, 落差大于600m上盘为上泥盆统、栖霞组或文笔山组地层, 下盘为童子岩组、栖霞组或文笔山组地层, 地表断层带宽度在5~30m不等。电法资料表明, 该断层倾角在40~63°之间。
(2) F12断层:出露于井田东北部。断层线走向北西~南东向, 倾向北东, 倾角大于65°, 地表延伸长度大于3000m。上盘为翠屏山组, 下盘为翠屏山组、大隆组或溪口组, 落差100~380m, 使上盘的煤系地层埋深明显变浅。
(3) F19断层:属高角度逆断层, 为井田的东部边界断层, 断层走向近南北, 延伸长度大于3000m, 倾向东, 倾角60°, 地层断距不清, 断层上盘为P1q~P2cp地层, 下盘为T1x~P2cp地层。
4昌福山矿区主采煤层赋存情况分析
昌福山矿区根据对巷道揭露出的地层进行素描。将主采煤层3#、5#、7#、9# 的出露特征进行整理、对比, 掘进约90m见7# 煤层, 煤厚约0.8m, 顶板砂质泥岩含植物化石丰富。
4.1 3# 煤层赋存情况
根据编录及井上下进行对照得知, 3# 煤层的赋存情况为在该运巷的上部, 倾伏方向为东南南向, 北部见3# 煤层的标高较大, 即成北高南低的空间形态。3# 煤层特征:其顶板砂质泥岩, 含丰富的植物化石, 主要有福建单网羊齿、基缩蕉羊齿、栉羊齿等底板为细砂岩, 在3# 煤层运巷中, 煤层平均厚度约1.1m, 连续性较好。
4.2 5# 煤层赋存情况
5# 煤层的空间赋存情况大体与3# 煤层的相同, 与3# 煤层的层间距约30m。
4.3 7# 煤层赋存情况
7# 煤层, 厚约1m, 再往前掘进后, 出现倾向相反的岩层, 约50m后见8# 煤层, 之后又不见9# 煤层。接着又出现7# 下煤层和7# 煤层, 故说明该区地层为向背斜接替的形态, 且在8# 煤层前处见一断层, 推断前面的层位下降出现新的地层。 又根据在同一水平的另一掘进巷所揭露出的特征, 可进一步推测该区的构造特征为向背斜接替且倾伏的成北高南低的形态。7# 煤层特征:其顶板砂质泥岩中含丰富的福建单网羊齿、弧曲栉羊齿、疏脉苛达等植物化石;底板为富含植物根茎化石。7# 下煤层直接底板为厚层状细砂岩, 厚约14m, 而9# 煤层下部的细砂岩为薄层状细砂岩, 且根据8# 煤层顶板产动物化石, 及层间距等特征进行综合分析, 可以区别7# 煤层。该煤层简单结构, 为不稳定煤层厚度平均0.75m。
4.4 9# 煤层赋存情况
9# 煤层与7# 煤层之间的层间距约29m, 因其附近发育F2缓倾角断层, 故9# 煤层的连续性较差。从而可看出, 受断层影响后, 下盘上升, 在北边的掘进巷就可以揭露出9# 煤层, 而靠南边的因构造形态为北高南低的倾伏构造, 故在这一巷道没有揭露。9# 煤层因有高发热量、灰分低、高挥发分及燃烧不结渣等优点, 是良好的工业用煤。因此根据市场的经济需求, 必须摸清9# 煤层的空间赋存情况, 即在构造影响下, 9# 煤层是如何断失?进而指导找煤。
5昌福山煤矿找煤分析
通过对井下所揭露出的地层进行编录, 并整理画在该水平的水平切面图上, 进行井上、下对照分析研究, 即在井下编录过程中, 首先要确定煤层的号数, 接着观察岩层的产状变化及构造的发育情况, 然后将井下所得的资料在填绘在相应的地方, 最后将与地质资料进行综合分析对比, 得出井下的真实构造特征, 进而指导找煤。
5.1 3#、5#、7# 煤层矿井找煤分析
根据F2大断层的走向、倾向、倾角对于本矿来说, 对9# 煤层影响较大, 而对3#、5#、7# 煤层的影响不大。这些主采煤层的层位于该巷道的顶部, 继续向前掘进若无大断层出现, 将揭露出5#、3# 煤层, 又根据地质资料表明3#、5#、7# 煤层的赋存面积广, 煤质也不错, 经济效益显著, 故在井下找煤分析的过程中, 尤其重要的是正确地了解构造的类型及对煤层的影响情况 (是断失、抬升、下降等因素) 当然对确定煤层的号数也是很重要的。因为有的特征层可以根据层间距、岩性组合特征来判断揭露的煤层之后还有没有煤层可采等进行综合分析;在了解该区的构造特征及主要煤层赋存情况后, 对接下去的生产指导找煤起着举足轻重的作用, 也可避免盲目性的掘进开采。
5.2 9# 煤层及其他煤层的矿井找煤分析
因F2断层在9# 煤层附近或直接切断9# 煤层, 故9# 煤层的连续性较差, 但9# 煤层有高发热量、灰分低、高挥发分及燃烧不结渣等优点是良好的工业用煤。故寻找断失的9# 煤层, 及其它可采煤层, 对矿有着重要的现实意义。根据8# 煤层的顶板为动物环境, 含动物化石, 且与9# 煤层的层间距约为7m, 故8# 煤层可做为找9# 煤层的辅助标志。F2断层为正断层, 下盘上升, 使老地层抬升, 埋藏较深的煤层也即抬升, 这样有利于钻孔不要打很深就可揭露出各煤层。且9# 下到22# 煤层均不可采, 这样在石门揭露过程中, 9# 煤层过后, 就直接出线3# 可采煤层, 减少了掘进量。综合可知9# 煤层以及其它可采煤层大部分在该巷道的下面。
6结论
通过以上综合分析, 可得出以下结论。
(1) 本井田总体为一穹窿构造 (Ⅱ号背斜) 和一“马鞍型” 构造 (由Ⅱ号向斜和Ⅲ号向斜组成) 。其中发育着F0、F1、F2、F14等缓倾角断层, F11、F15、F51等正断层, 逆断层F9、F12、F19。西部发育了大面积的岩浆岩。
(2) 昌福山块煤矿可采煤层主要位于童子岩组上亚段的3#、5#、7#、9# 煤层, 煤厚一般在0.76~1.46m, 平均0.99m。 (3) 在遇到煤层缺失的时候, 除了要考虑断层影响外, 还因考虑相变的影响, 即沉煤当时的沉积环境不同而影响的。应该通过煤层的层间距、岩性组合、化石等特征进行综合分析。
(4) 通过对该矿区的构造特征分析, 在寻找断失的主要煤层3#、5#、7#、9# 煤层起到了举足轻重的作用, 避免盲目的掘进开采。因这些主要可采煤层的媒质较好, 煤价的利润大, 故利用构造分析找煤, 对延长矿井服务年限, 提高企业的经济效益, 均具有重大的现实意义。
摘要：通过对昌福山矿区的构造特征分析, 研究构造对主要可采煤层的空间赋存影响, 总结出昌福山矿区童子岩组第三段上亚段的主要可采煤层为3#、5#、7#、9#, 其煤层的煤质优良, 开采价值高。在当前资源紧缺的情况下, 寻找主要可采煤层因构造而断失的煤层, 对资源的充分利用, 延长矿井的服务年限, 提高企业的经济效益, 均具有重要意义。
关键词：昌福山矿区,构造特征,煤层空间形态,对比分析,经济效益
参考文献
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断裂特征 篇10
阿尔金断裂东南缘片石山铅锌矿区位于阿尔金大断裂北侧,片石山南东部一带,阿尔金大断裂次级断裂从区内穿过。异常区内出露地层蓟县系木孜萨依组和金雁山组,异常区南部为第三系渐新统下干柴沟组。木孜萨依组(Jxmz)主要是一些轻变质的绢云母绿泥石英片岩、千枚岩、板岩、变质砂岩夹灰岩、大理岩化灰岩、石英砂岩等。金雁山组(Jxj)主要为灰岩、硅质灰岩、白云岩、鲕状灰岩夹千枚岩、板岩、砾岩。二者呈断层接触。第三系干柴沟组为红色砾岩、沙砾岩夹泥岩、碳质泥岩、石膏。
区内断裂构造发育,主要为阿尔金断裂派生出的次级断裂,断裂性质均为逆断层,主要为北东向。受其影响,区内地层被挤压成岩片状。在中部发育一条断裂破碎带,近东西向展布。南部见山前断裂带,规模较大,为压剪性,走向北东向。中部见一条构造破碎带,走向近东西向,产状北倾,宽数百米,延长数公里。其中岩石主要为绢云片岩,受构造挤压变形强烈,蚀变极为发育。破碎带南部厚度约为20 m的强蚀变带,其中见强烈的褐铁矿化、高岭土化等蚀变,破碎带北部为蚀变的片岩。在强蚀变带之北侧发现铅锌矿化带,区内未见出露岩浆岩。
2 地球化学特征
2.1 地球化学背景
矿区内主要由Cu,Pb,Zn,Co和Mo异常组成,从各异常的特征来看,Pb元素的评序为1,该元素有明显的浓集中心,异常极大值为异常下限的7.5倍;Cu,Zn,Co三元素的异常面积较小,评序属中、低等,但浓集趋势显著。三元素的异常中心与Pb套合较好,为同心异常。
异常区出露大量的碳酸盐岩,与典型的碳酸盐岩中的锌矿床(一般含多量的铅,少量铜)相比,该异常的重要指示元素Cu,Pb,Zn已具备,同时重砂测量在该异常也圈出铅矿物的高含量点,异常正好位于两条断裂的复合部位。该区具有中、低温热液型铅锌等多金属矿床的成矿远景。
2.2 地化剖面异常特征
元素按∑NAP值排序为Sb,Pb,Cu,Ag,Zn,Au和Mo,也表现为高温—中温元素组合。主要成矿元素Sb,异常宽度为240 m,极大值7 411×10-6。
区内剖面显示为4个东西异常带,北边两条异常带元素组合较为简单,以铜为主;中间异常带元素组合复杂,地层出露较乱,充分说明中带热液活动强烈,同时受到南北两期热液活动的影响,成矿条件好,此区为找矿的有力地区;南边综合异常带以Ag,Sb为主,大多产在第四系地层中,找矿可能性不大。
3 矿区地球物理特征
3.1 物性特征
3.1.1 极化率特征
以铅锌矿石最高(8.02%);绢云石英片岩、砂质板岩次之(1.9%~1.86%);其余较低(1%以下),包括碳质片岩、石英岩、构造蚀变片岩、灰岩(见第81页表1)。
值得注意的是,在野外露头用“对称小四极”测定碳质片岩物性时幅频率较低,但在地表出露碳质片岩的地方如24点、58点、67点等做对称四极测量时,视电阻率变化不大,视幅频率到下部较高。推测在野外露头用“对称小四极”测定碳质片岩物性时,碳质片岩表层被风化所致。
3.1.2 电阻率特征
从表1可以看出,灰岩的几何均值最高;铅锌矿石、石英岩、砂质板岩次之;绢云石英片岩较低;碳质片岩、构造蚀变片岩最低。
通过对不同岩(矿)石类型,物性整理,并对其进行分析,得出各方法物性参数的规律,一是各种岩(矿)石类型的电性特征区别明显,铅锌铜矿石为高极化率呈中等电阻;二是砂质板岩为中等极化率呈中等电阻,而绢云石英片岩中等极化率,呈低阻;石英岩低极化率呈中等电阻,灰岩为低极化率呈高阻;碳质片岩、构造蚀变片岩低极化率呈低阻。
3.2 物探成果资料分析
本次物探异常在剖面南部有一条梯度带反应较好,地质上与构造破碎带相吻合,化探异常在该带上反应较强,为成矿有利部位。区内经地化剖面在中部圈定了一条综合异常带,元素组合为Ag,Cu,Sb,Pb,Zn,As,异常呈南西—北东向带状,延伸稳定,成矿条件好,从地层分布看,异常区内地层复杂,岩性变化大,是成矿的有利部位。其中Pb最高值达24 177×10-6,Cu最高值达12 557×10-6,Ag最高值达22 750×10-9,Sb最高值达7 411×10-6,异常反应较好。
矿区内测7条激电中梯剖面,分别在F剖面41~42点之间、H剖面27~34点之间,I剖面26点,K剖面55~76点之间。隐伏低阻高极化体多处,碳质片岩引起异常4处。在F剖面推测矿致异常1处,在41~42点之间;隐伏低阻高极化体4处,分别在16~27点、27~38点、38~57点、57~76点之间。在27~38点之间的视幅频率异常,AB/2为5 m出现高极化体,高极化体中心埋深在AB/2为250 m,推测为隐伏的低阻高极化体引起;在38~57点之间的视幅频率异常,在浅部异常中心在48点上,AB/2为10 m出现高极化体,高极化体中心埋深在AB/2为350 m,推测为隐伏的低阻高极化体引起;在57~76点之间的视幅频率异常,AB/2为15 m出现高极化体;在AB/2为250 m,视幅频率等值线形成一个高异常封闭圈,说明高极化体中心埋深AB/2为250 m。推测为隐伏的低阻高极化体引起。
以1∶20 000地化剖面测量综合异常D剖面片-AS7、B剖面片-AS3、E剖面片-AS12为主体,区内地层十分复杂,分布零乱,有构造蚀变片岩、绢云绿泥石英片岩、绢云绿泥石英片岩等,显示区内经历了复杂的构造运动,从异常分布看,分布范围不大,元素组合具有南北两个地球化学的元素组合特征,元素组合复杂,异常强度高,说明区内具有良好的成矿条件,可望找到大型银铜铅锌伴生的多金属矿床。
4 矿产特征
片石山铅锌矿点位于片石山地区,通过物化剖面测量,发现铜铅锌多金属矿化带1条,矿化带产于近东西向构造破碎带中,破碎带宽数百米,延长数公里,其中岩石主要为绢云片岩,受构造挤压变形强烈,蚀变极为发育。
破碎带南部强蚀变带的厚度约20 m,其中见强烈的褐铁矿化、高岭土化等蚀变,破碎带北部为蚀变的片岩。