地质学基础知识
1.1地球及地质作用
1、地质作用：由于自然动力所引起的地壳物质组成、内部购造和地壳形态变化
与发展的作用称为地质作用。
2、地质作用分为：内力地质作用、外力地质作用。
3、内力地质作用：作用于整个地壳和岩石圈，能源主要来源于地球本身的称为
内力地质作用。
4、外力地质作用：作用于地球表面，能源来自于地球外部称为外力地质作用。
5、内力地质作用又分为：构造运动、地震地质作用、岩浆作用、变质作用。
6、外力地质作用又分为：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用固结成岩
作用。
7、构造运动：地球内部动力引起地壳（或岩石圈）组成物质发生了变形变位的
机械运动过程。
8、构造运动的特点：普遍性和长期性。
9、构造运动的形式：升降运动 （造陆、沿半径）
水平运动 （造山、沿球体平面沿切线方向）
10、地震：是地壳快速颤动或摆动的现象，是地壳运动的一种表现。
11、地震四要素：发震时刻、震级、震中、破坏烈度。
12、震源：地壳内部发生地震的地方称为震源。
13、震中：震源在地面上的垂直投影称为震中。
14、地震的类型：构造地震、火山地震、陷落地震。
15、按震源深度地震可分为：浅源地震，范围（0㎞~70km）中源地震，范围（70
㎞~300㎞）深源地震，范围（300㎞~700㎞）。
1.2岩浆作用和火成岩
1、岩浆成份分类：二氧化硅、金属氧化物、少量金属元素和稀有元素、挥发性
物质。
2、岩浆作用：岩浆从发育到往上运移再到冷凝固结成岩的过程称为岩浆作用。
3、岩浆作用分为：喷出作用、侵入作用。
4、火成岩分为：喷出岩、侵入岩。
5、火山分为：活火山、死火山、休眠火山。
6、程度分火山按喷发剧烈为：猛烈式、宁静式。
7、喷发形式：中心式、裂隙式、熔透式。
8、喷出物质：以固态、气态、液态的形式存在。
1.3岩石
1、喷出岩的产状分为：火山锥、岩钟、岩熔流。
2、三大岩类：火成岩、沉积岩、变质岩。
《第二部分》 倾入作用与倾入岩
1、倾入作用：岩浆从地壳深部上升运移倾入周围岩石，而未达到地表。
2、倾入体的产状：岩墙、岩床、岩盘与岩盖、岩株、岩基。
3、火成岩的基本特征及分类
4、火成岩的分类：根据二氧化硅含量分为：酸性、中性、基性、超基性。
5、岩浆岩最主要造石矿物：石英、正常石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、
辉石和橄榄石。前四种为浅色矿物，后四种为暗色矿物。
3.1沉积岩：是在地壳表面环境中形成的岩石。
2.外力地质作用科分为：分化、剥蚀、搬运、沉积和沉积岩等作用。
（二）剥蚀作用：地下水体、地下水、冰川和风等介质在运动状态下对地壳表面
岩石进行破坏并将产物搬运的过程。 剥蚀作用可分为：机械剥蚀作用、化剥蚀
作用。
（三）1. 风化和剥蚀的作用：风化和剥蚀作用的产物被河流、海浪、风、冰川
等运动介质转移离开原地到它处的作用，称为搬运作用。 可分为机械作用和化
学作用。
2 . 1. 搬运过程中的物质由搬运介质能量减弱或物理化学条件的改变以及生物等
因素的影响，脱离搬运介质形成松散沉积物的过程，称为沉积作用。 可分为
机械沉积和化学沉积、生物沉积。
3. 固结成岩作用
1. 松散的沉积物形成以后逐渐转变成硬的沉积岩的过程称为固结成岩作用。
2. 沉积岩在固结成岩的过程中主要发生下列：压固作用、胶结作用、重结晶。
4. 沉积岩的结构：碎屑结构、2. 泥质结构、生物结构、豆状结构。
5. 沉积岩的构造
1. 层状结构及原理： 块状层 >1m 厚层 1m~0.5m 中厚层0.5m~0.1m 薄层
2. 按照层理结构分类: 水平和平行层理、波状层理、斜层理、交错层理。
3. 层面构造：（1）.波痕 （2）.泥裂
4. 沉积岩分类：（1）. 火山碎屑岩 （2）. 陆源沉积岩 （3）. 内源沉积岩。
第四节 变质作用与变质岩
一、变质作用
㈠ 变质作用的概念
变质作用是内力地质作用的一种，它是地壳物质不断变化和相互转换的重要形式
之一。它是岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的
作用，是原岩改变其成分、结构、构造变成新岩石的作用。
特点：是在地下深处高温、高压的环境下发生的，并且物质的变化在固态下
㈡影响变质作用的因素：
一起变质作用的主要因素是温度、压力和化学活动性流体。这些因素在矿物和岩
石的变质过程中经常是相互配合，共同期作用的。
1. 温度
温度在变质作用中主要起以下作用：
（1） 在化学成分不变的条件下的重结晶作用
（2） 促使矿物成分之间重新组合形成新矿物。
2. 压力
压力一般可分为俩种压力：由重力引起的静压力和由构造运动引起的定向压力
（1） 静压力:这是由于上覆岩层的重量所产生的压力，它随深度的增加而增
加。
（2） 定向压力:主要是由构造运动或岩浆作用产生的。在地下深处的高温环境
中岩石处于塑性状态。
3. 化学性流体
这些物质主要来自于岩浆。在岩浆倾入时，这些物质在温度和压力的作用下，能
渗入到围岩中，与围岩产生一系列的化学反应，形成新的矿物。
（三）变质作用的类型
1. 区域性变质作用
广大地区内的岩石在地下深处受到构造运动长期和剧烈地影响而发生的变质作
用,称为区域变质作用.
2. 接触变质作用
岩浆倾入时的高温和从岩浆中逸散出的大量挥发性物质使围岩发生变质,称为接
触性变质作用.
3. 动力变质作用
岩石在构造应力（定向压力）作用下发生碎裂变形及轻微重结晶的变质作用，称
为动力变质作用。
4. 混合岩化作用
亦称超深变质作用，它是由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。当区域
变质作用进一步发展，特别是在温度很高时岩石受热而发生部分熔融并形成酸性
成分的熔融体，同时由地下深部也能分泌出富含钾、钠、硅的热液这些熔融体和
热液沿着已形成的区域变质岩的裂隙或片理渗透、扩散、贯入，甚至与变质岩发
生化学反应，以形成新的岩石，这就是混合岩化作用。
二．变质岩的特征及主要类型
（一） 变质岩的基本特征
1. 变质岩的化学成分：SiO2、AI2O3、Fe2O3、FeO、MnO、CaO、K2O、Na2O、
H2O、CO2、等
2. 变质岩的矿物成分：一类是沉积岩和火成岩中常见的矿物，另一类是在变质
过程中形成的新矿物。
3. 变质岩的结构
⑴ 变晶结构
⑵ 变余结构
4. 变质岩的构造
⑴ 变成构造
⑵ 变余构造
（二）变质岩的主要类型
1.角岩2.大理岩3.石英岩4.矽卡岩5.片麻岩6.片岩7.千枚岩8.板岩
第四章 地质年代及底层系统
1.地质年代：是指地质体形成或地质事件发生的年代。
相对地质年代：地质体形成或地质事件发生的先后顺序。
绝对地质年代：地质体形成或地质事件发生距今有多少年。
一． 相对年代的确定
1.地层层序率：地层形成时是水平或近水平的，并且先形成的在下部，后形成的在上部。既正常产状的地层存在上新下老的关系，这称为地层层序率。
2.化石层序率：生物的演化是有规律的生物总是由简单向复杂，由低级向高级进化，含有高级生物化石的地层时代新，含有低级生物化石的地层时代老，含有相同种类化石的地层不论相聚多远，原则上划归同一时代，这一规律称为化石层序率。
3.地层的接触关系
地球在漫长的演化过程中经历的地壳运动在当地的地层中留下了物质记录。不同时代形成的地层彼此之间的接触关系也可分为三种：整合、假整合及不整合。
1）整合
新老俩套地层彼此平行接触，它们之间是连续沉积，没有沉积间断。
2）假整合（平行不整合）
新老俩套地形虽然是平行一致的，但它们之间并不是连续沉积，而曾有过或长或短的沉积间断，因此地层有或多或少的损失。
3）不整合(角度不整合)
新老俩套地层彼此不平行而有一交角，其间有明显的剥蚀面。
4. 岩体的切割或穿插关系
倾入岩与围岩的新老关系，可以根据其切割或穿插关系确定。倾入者年代新，被倾入者年代老，这一规律为切割率。
二. 同位素年龄的确定
人们利用矿物和岩石中放射性同位素及其衰变产物的数量比来推算这些矿物和岩石在地壳中存在的时间，也就是它们的地质年龄。人们把利用这种方法所测到的岩石的年龄称为同位素年龄。其计算公式为
t =1/λ1n(1+D/N)
式中 t－－岩石产生的地质年龄,Ma年；
λ－－衰变常数，与放射性同位素有关；
D－－产生的终极元素的原子数；
N－－测得的放射性的原子数。
第二节 地质年代及地层系统
一.地层单位和地质年代单位
（一）岩石地层单位
1.组：组是基本的岩石地层单位，为区测填图时常用的地层单位。
2.群:群是比组高一级的岩石地层单位。
3.段:段是比组低一级的岩石地层单位。
4层：层是最小的岩石地层单位。
二、年代地层表和地质年代表
年代地层表和地质年代表是俩个不同的概念，年代地层表是由岩石组成的物质单位，而地质年代表则是地质时间单位，但它们之间有严格的对应关系。
第三节 地史简述
1.地质年代表
顺口溜:寒武奥陶志留纪，泥盆石炭二叠纪三叠侏罗白垩纪第三第四纪。
新生代：第三第四纪，中生代：三叠侏罗白垩纪，古生代:1.晚古生代:泥盆石炭二叠纪，2.早古生代：寒武奥陶志留纪
第五章 地质构造
沉积岩形成时除局部倾斜外，基本上是水平产出的，而在一定范围内是连续分布的；岩浆岩则具有原生的整体性。
第一节 岩层产状
一、岩层产状及产状要素
岩层在空间产出的状态称为岩层的产状，用岩层的走向、倾向和倾角来确定，这三个用来说明岩层产状的参数称为岩层产状要素。
(一)走向：倾斜岩层面与任一水平面的交线叫走向线。
(二)倾向：在岩石面上，垂直走向线，沿岩石面往下所引的直线叫倾斜线。
(三)倾角：岩石面与水平面的锐夹角。
第二节 褶皱构造
一.褶皱构造的概念
由于构造运动等地质作用的影响，使岩层发生塑性变形而产生的连续弯曲的各构造形态，称为褶皱构造。
二.褶曲概念
褶皱的形态多种多样，规模大小悬殊，大的可达数十公里，小的在手标本中可见。褶皱中的一个弯曲称为褶曲。
(一)褶曲要素:为了研究和描述褶曲的空间形态特征，必须弄清褶曲的各个组成部分及其相互关系。通常把褶曲的各个组成部分称为褶曲要素。
（二）褶曲要素主要分为：核部，翼部，枢纽，轴面，轴。
三.褶曲的基本类型
(一)褶曲的基本类型有俩种：背斜和向斜。
1.背斜：背斜的形态是岩层向上拱的弯曲，其俩翼岩层一般相背倾斜，经剥蚀后出露于地表时，其核部相对为老地层，俩翼依次相对变新的对称重复排练的新地层。
2.向斜：向斜是岩层向下凹的弯曲形态，其俩翼岩层一般相像倾斜。
四.褶曲分类
（二）根据褶曲的横剖面分类
1.直立褶曲
2.斜歪褶曲
3.倒转褶曲
4.平卧褶曲
（三）根据褶曲的纵剖面分类
1.水平褶曲
2.倾伏褶曲
（四）根据褶曲的平面形态分类
1.线形褶曲
2.短轴褶曲
3.近等轴褶曲
第三节 断裂构造
一.断裂构造定义
自然界岩石受力后，当作用力超过其强度时，就会产生断裂，使其连续性和完整性遭到破坏，这种岩石脆性变形的产物称为断裂构造。
（一）断裂构造可分为节理和断层
二.节理
（一）节理定义：节理是指断裂面俩侧岩石没有发生显著位移的断裂构造。
1.根据节理形成的力学性质，可分为张节理和剪节理俩类。、
（1）张节理是由张应力产生的破裂面。
（2）剪节理是由剪应力产生的破裂面。
三.断层
断层是指断裂面俩侧的岩石有明显相对位移的断裂构造。
（一）断层要素
1.断层面：断层面是指岩层断裂后发生位移的破裂面。
2.断层线：断层线是指断层面与地表面的交线，也就是断层面在地表上的出露线，它大致反应了断层的延伸方向和延展规模。
3.断盘：断盘是指断层面俩侧相对位移的岩块（岩体）
4.交面线：交面线是指断层面与岩层面（一般为岩层底面）的交线。
5.断层位移：断层俩盘岩石沿断裂面的相对错动叫断层位移。
（二）断层分类
1.根据断层俩盘相对位移的方向分类
（1）正断层：指上盘相对下降，上盘相对上升的断层。
（2）逆断层:指上盘相对上升，下盘相对下降的断层。
（3）平移断层：指断层俩盘沿断层面作水平方向相对位移的断层.
2.根据断层走向与所切割岩层走向的关系分类
（1）走向断层：指断层走向与所切割岩石层走向基本一致的断层.
（2）倾向断层：指走向与所切割岩层倾向基本一致（既与岩层走向垂直）的断层。
（3）斜交断层：指断层走向与所切割岩层走向明显斜交的断层。
3.根据断层走向与褶曲轴向或区域构造线方向的关系分类
（1）纵断层：指断层走向与褶曲轴向或区域构造线方向基本一致的断层。
（2）横断层：指断层走向与褶曲轴向或区域构造线方向基本垂直的断层。
（3）斜断层: 指断层走向与褶曲轴向或区域构造线方向明显斜交的断层。
（三）断层的组合类型
1.地 堑 ：指有俩条或俩条以上倾向相对的正断层组合，致使中间岩块相对下降，俩侧岩块相对上升的组合类型。
2.地垒：指有俩条或俩条以上倾向相背的正断层组合，致使中间岩块相对上升， 俩侧岩块相对下降的组合类型。
3.阶梯状构造：指由俩条或俩条以上产状基本一致的正断层组成，致使上盘在剖面上呈阶梯状向同一方向依次下降的组合类型。
4.叠瓦状构造：指由俩条或俩条以上产状基本一致的逆断层组成，致使上盘在剖 面上呈叠瓦状向同一方向依次上推的组合类型。
第六章煤与含煤岩系
第一节 成煤作用
一．成煤物质
植物是成煤的原始物质，植物分为高等植物和低等植物。
低等植物形成的煤称为腐泥煤，由高等植物形成的称为腐植煤在自然界腐植煤占绝大多数，目前开采的也主要是腐植煤。
二． 成煤作用
煤是由植物经过漫长的极为复杂的生物化学,物理化学作用转变而成的。从植物遗体堆积到转变为煤的一系列演变过程称为成煤作用
（一） 泥炭化阶段
1．腐泥化作用：低等植物和浮游生物遗体在湖沼、泻湖和海湾等还原环境中转
变成腐泥的生物化学作用。腐泥通常呈黄褐色或黑褐色
2．泥炭化作用：高等植物遗体在泥炭沼泽中，经受复杂的生物化学转变泥炭的
过程。泥岩通常呈黄褐色或黑褐色，无光泽，地质疏松。
（二） 煤化阶段
泥炭或腐泥转变为褐煤、烟煤、无烟煤、超无烟煤、的物理化学变化称为煤化作用。煤化作用又分为煤成岩作用和煤变质作用两个阶段
1． 煤成岩作用
泥炭被掩埋后，在地温、压力等因素的影响下压实、脱水、固结、腐植酸向腐植质转变而成褐煤的过程称为煤成岩作用
2. 煤变质作用
褐煤在地下受相对较高的温度、压力等因素的影响转变为烟煤、无烟煤等的地球化学作用称为煤变质作用。最为突出的是煤中的腐植酸全部消失，出现了粘结性，光泽增强，碳含量增加。这时褐煤逐渐变质转化为烟煤。
三． 成煤的必要条件。
（一） 植物条件;植物是成煤的原始物质。
（二） 气候条件：潮湿、温暖的气候条件是成煤最有利的条件。
（三） 地理条件：地理条件是成煤的场所。
（四） 地壳运动条件：成煤作用与地壳下沉息息相关。
第二节 煤的物质组成、性质及分类
一、 煤岩成分和宏观煤岩类型
（一） 煤岩成分
腐植煤是由丝炭、镜煤、暗煤、亮煤四种成分组成，称为煤岩成分
（二） 宏观煤岩类型
1. 光亮型煤 2.半亮型煤 3.半暗型煤 4暗型煤
二、 煤的性质
（一） 煤的化学性质组成
1.碳（C）2.氢（H）3.氧（O）4.氮N）5硫（S）.6.磷（P）7.其他元素
（二）煤的物理性质
1.煤的颜色与条痕 2.煤的光泽 3.煤的密度 4.煤的硬度和脆度 5.煤的导电性
（三）煤的工艺性质
1.煤的工业分析
(1)，水分（m）煤的水分分为化合水和游离水。化合水是与煤中矿成分呈化和状态的水；游离水是煤的内部毛细管吸附煤表面附着的水
(2)灰分（a）煤的灰分是指煤中所以可燃物完全燃烧，煤中矿物质发生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残留物，所以称灰分率更为确切些。
(3).挥发分（v）在隔绝空气的情况下，将煤在（900+-10）摄氏度的温度下加热7分钟时，煤中的有机物和一部分矿物质就会分解成气体和液体(蒸汽状态)用逸出物减去煤中的水分即分挥发分。
(4)固定碳（fc）测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物质称为焦渣，焦渣减去灰分即为固定碳。
2煤的粘结性：炼煤时，要求煤具有粘结性和结焦性。煤的结焦性是指煤粒在隔绝空气受热后，能不能粘结其本身或惰性物质成交的性质
3.煤的发热量（q）是指单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量.
三． 煤的分类
（1） 无烟煤：煤化程度最高的煤。颜色为钢灰色，条痕为深黑——灰黑色，似
金属光泽，硬度和密度在煤中最大。
（2） 瘦煤：颜色、条痕均为黑色。
（3） 焦煤：颜色为深黑色，条痕为黑带棕色，强玻璃光泽。
（4） 肥煤：颜色为深黑色，条痕为黑带棕色，玻璃光泽。
（5） 气煤：颜色为黑色，条痕为棕黑色，弱玻璃强沥青光泽。
（6） 长焰煤：煤化程度最低的煤，颜色为褐黑色，条痕为深棕色，沥青光泽。
（7） 褐煤：颜色为褐色，也有的为褐黑或黑色，但条痕均为褐色。
第三节 含煤岩系及煤田
一． 含煤岩系的概念及类型
（一） 含煤岩系的概念：含煤系是指一套含有煤层并且在成因上有联系的沉积岩
系，简称为煤系，含煤岩系的最大的特点是含有煤层。
（二） 含煤岩系的类型
1、 近海型含煤岩系;亦称海陆交替相含煤岩系。煤系厚
度不大，煤层厚度也不大，但煤层数目较多。
2、 内陆型含煤岩系：亦称陆相含煤岩系。煤层数目不
多，但单层厚度较大。
二．含煤岩系的组成
（一）.煤层
1.煤层结构：煤层中有无稳定的岩石夹层、夹矸的情况称为煤层结构。
1）简单煤层结构：煤层中不含稳定的呈层状分布的岩石层，但有时也含有呈透镜体或结核状分布的矿物质。
2）复杂煤层结构：煤层中长夹有稳定的呈层状分布的岩石夹层，少者一两层，多者十几层。
2.煤层厚度：煤层的顶板与底面之间的垂直距离称为煤层厚度。
3.煤层厚度：
1）按煤层倾角分类型
近水平煤层 小于八度 缓倾斜煤层 八度至二五度 中斜煤层二十五至四十五度 急斜煤层 大于四十五度
2）按煤层厚度分类
薄煤层 3.5m
3）按煤层稳定性分类
（1）稳定煤层。煤层厚度变化很小，规律明显，结构简单至较简单，
（2）较稳定煤层。煤层厚度有一定的变化，但规律较明显。
（3）不稳定煤层。煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂
（4）极不稳定煤层。煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般为不连续分布，很难找出规律，可采块段分布零星；无法进行分层对比，且层组对比也有困难的复煤层。
（二）煤层的顶板、底板
1．顶板：是指位于煤层上方一定距离的岩层。
（1）伪顶：指直接覆盖在煤层之上的薄煤岩层。
（2）直接顶：位于伪顶之上或位于煤层之上的岩层。
（3）基本顶：又称“老顶”位于直接顶之上或直接位于煤层之上的岩层。
2.底板：是指位于煤层下方一定距离的岩层，底板一般分为直接底和老底。
（1）直接底：指煤层之下与煤层直接接触的岩层。
（2）老底：位于直接底的岩层。岩层多为粉砂或砂岩，厚度较大。
三．煤田、聚煤期和聚煤区
（一）煤田、煤产地的概念
煤田是指同一地质时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区。煤产地是指受后期大地构造变动和剥蚀作用而分割的一些单独的含煤岩系分布区。
（二）中国的主要聚煤期：石炭—二叠纪 三叠—侏罗纪 第三纪。
（三）中国的聚煤区：1.东北聚煤区 2.西北聚煤区 3.华北聚煤区 4.滇藏聚煤区 5.华南聚煤区。
第八章水文地质
第一节：地下水的基本知识
1、水的循环分为：大循环（外循环）
小循环（内循环）
2、地下水的存在形式：气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水。
3、含水层和隔水层：岩石能含水的基本前提是岩石具有空隙。透水性能差对地下水渗透起着阻隔作用的岩层称为隔水层。
4、地下水性质和化学成分：地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、气味、觉味、密度、导电性、放射性。地下水的化学性质：水的总矿化度、氢离子溶度、水硬度（总硬度、暂时硬度、永久硬度）侵蚀性（主要取决于二氧化碳）。
5、地下水分类及其特征
按地下水埋藏条件分类：上层滞水：指埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层上的重力水。潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，且具有自由水面的重力水。承压水：充满于上、下两稳定隔水层之间的含水层的重力水，称为承压水。
6、按含水层性质分类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
第二节：影响矿坑充水的因素
1、矿坑充水水源分析：地下水、地表水、采空区积水、（称为直接水源）大气降水（间接水源）。
2、矿坑充水通道分析：岩石的孔隙（透水性能取决于孔隙的大小和连通情况）。岩石的裂隙（风化裂隙、成沿裂隙、构造裂隙等都能成为矿井充水的通路）。岩层的溶隙（可溶性的碳酸盐类岩石被溶蚀而形成的空隙）。人工通道（勘探钻孔、采矿活动）
3、影响矿坑涌水量的因素：覆盖层的透水性及煤层围岩的出露条件的影响、地形条件的影响、地质构造的影响。
4、矿井水文地质条件分类：按直接充水含水层的含水空间特征分类。按直接充水含水层的富水性及补给条件划型。
第三节：矿坑水害的防治
1、 矿坑水防治一般分为：地表防水、井下防治水。
2、 地表防治水主要措施：慎重选择井筒位置、河流改道、铺设不透水人工
河床、修筑排水沟、地表堵漏。
3、 井下防治水分为：井下探放水、煤矿酸性水的防治、井下防水煤柱的留
设、井下截水建筑物的设置、含水层水的疏排。