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关键词斑岩型钼矿床;地质;地球化学特在;大兴安岭
中图分类号P612 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0008-02
近年来在大兴安岭、小兴安岭和吉黑东部相继发现了众多以网脉状矿化为主伴有不同程度的侵染状矿化的斑岩型钼矿床和矿化点其中较多钼矿床(矿点)产在高钾钙碱性二长花岗岩白岗岩(钾长碱长花岗岩)为主体的复式岩基内,常有少量花岗斑岩小岩体或岩脉侵入,花岗岩岩石组合指示其形成于造山晚期阶段,矿床特征的矿石矿物组合为辉钼矿+石英+钾长石+萤石+黄铁矿±绿柱石。这种特征与造山晚期阶段的斑岩型钼矿床特征相似。本文系统分析总结了重石山斑岩型钼矿床的地质、地球化学和地球物理特征,以期能够为区域上该类矿床的找寻和研究提供类比和借鉴的依据。
1地质概况
重石山钼矿床位于内蒙―大兴安岭褶皱带中段,重石山―中道山褶皱隆起带与五牧场―塔尔气东西向褶皱隆起带的交汇部位。成矿区带属大兴安岭西坡塔尔气―潮源Fe、Pb、Zn、Cu、Ag成矿亚带,区域矿产主要有铁、铜、钼、萤石矿等。
工作区地层不发育,出露地层主要为奥陶系、侏罗系和第四系,工作区东南塔尔气一带出露有少量新元古代额尔古纳河组。
额尔古纳河组主要为一套浅变质岩系,主要岩石有磁铁阳起片岩、绿泥绢云石英片岩、黑云变粒岩和石英岩。奥陶系中统苏呼河组和多宝山组呈不规则椭园状残留体分布于重石山复式花岗岩基中,出露面积较小,总体呈弧形展布(图1)。苏呼河组(O2s)主要组成为堇青石板岩、粉砂质泥岩、绿泥英片岩和石英绿泥片岩。多宝山组(O2d)由变酸性熔岩、安山玢岩、陆源碎屑灰岩、石英角斑岩质凝灰岩、粉砂质泥岩和硅质岩组成。
晚侏罗世玛尼吐组角度不整合于重石山花岗岩基的东南和西南侧,北部与花岗岩呈断层接触。主要为流纹质凝灰岩、含角砾英安质凝灰熔岩、英安岩等。
第四系分布于山间河谷地带,主要有粘土、砂砾、砂卵石等。
本区岩浆活动频繁,时代主要为华力西期和晚侏罗世。华力西早期岩浆活动以石英闪长岩为主,分布于工作区的东南部。华力西期黑云母二长花岗岩展布于大牛圈―塔尔巴干台布其和―塔尔气一带,构成重石山花岗岩基的主体,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为300Ma。晚期钾长花岗岩(白岗岩)多以小岩株、岩墙侵入于黑云母二长花岗岩体中。期次有时代不明的花岗斑岩脉、闪长玢岩脉和花岗伟晶岩脉侵入于花岗岩体中。晚侏罗世次火山岩主要由安山玢岩、英安斑岩、流纹质英安斑岩、霏细斑岩、粗面斑岩等组成。
区域主要断裂为北东向和北西向,重石山岩体的几何形态主要受上述两组断裂所控制。区内控矿断裂分布于重石山一带,主要为压-压扭性断裂,呈北东向展布,倾向南西,倾角30-70。沿断层两侧岩石较破碎,构造角砾呈透镜状斜列式排列,并发育强烈的硅化和钾化,空间上控制着蚀变岩带和钼矿体的展布。
2矿床地质特征
2.1矿体特征
矿体因植被覆盖,地表控制较差,主要由钻探控制。目前已布设了23条剖面线,控制出两条北东向矿化蚀变带,圈出49个钼矿体。北侧蚀变带控制长1392米,最大延深350米。共圈定了24个钼矿体,多数矿体受碎裂、碎斑岩带的含矿性所控制,平行产出。只有K4、K21矿体产于二长花岗岩中。矿体由密集的含钼细硅质脉构成,脉最宽0.20m,最窄仅1mm。矿石主要蚀变为硅化,其它蚀变均较弱。南东侧蚀变带距北西侧蚀变带400米,位于低电阻率区内,矿体主要产于花岗斑岩脉接触带及其围岩中。沿走向稀疏控制长2500米,共圈出钼矿体25个,多为单孔控制,其中K25号矿体由5个钻孔控制,长946米,规模最大。
2.2矿石结构构造及矿物成分特征
矿石构造类型简单,属热液充填交代细脉浸染构造。辉钼矿呈自形到它形,沿岩石的裂隙分布,浸染状偶见于石英脉中。黄铁矿以浸染状为主,局部呈脉状、集合体状,总体含量2-3%±。矿石特征矿物组合为辉钼矿+石英+钾长石+萤石+黄铁矿±绿柱石,局部黄铁矿含量较高,具造山晚期斑岩型钼矿床的矿物组合和富F特征,目前初步探求储量达中型。
矿体围岩主要以碎裂、碎斑状黑云母钾长花岗岩为主,局部为黑云母二长花岗岩及花岗斑岩。钻孔中矿体顶、底板岩芯均较完整。
图1重石山钼矿区及邻区地质简图
1-第四系;2-上侏罗统白音高老组;3-上侏罗统玛尼吐组;4-奥陶系;5-震旦系;6-白音高老组次火山岩;7-玛尼吐组次火山岩;8-石炭纪钾长花岗岩;9-石炭纪二长花岗岩;10-泥盆纪石英闪长岩;11-构造蚀变岩带;12-断裂
2.3围岩蚀变
钼矿体主要产于强硅化、钾化蚀变带、密集硅质细脉及花岗斑岩接触带中,产状与构造蚀变带一致。硅化与钼矿关系密切,呈脉状、短脉状及不规则的细脉、网脉状,偶见绿柱石,伴有细脉状辉钼矿、黄铁矿。钾化由钾长石和绢云母组成,在强硅化带内,钾化多为细粒脉状及不规则的团块状。在弱硅化带中,以脉状、网脉状为主。绿泥石化分布广,面积大,花岗岩中的黑云母均不同程度被绿泥石所交代,矿体围岩裂隙中可见细脉状绿泥石分布。钾质脉中的绢云母呈细脉状。萤石化为晚期蚀变,多为脉状、短脉状。碳酸盐化多呈细脉状分布于裂隙中。
3矿区地球化学和地球物理特征
3.1化探异常特征
矿区1:5万土壤测量(91.44Km2)共圈出4个以Mo元素为主的Mo、Au、Sn、W、Ag、Pb等元素组合异常。
AP2异常的Mo异常规模较大,浓度分带和浓集中心明显,强度较高,Mo、Sn、与Au、W异常吻合尚好。目前工作的重点即在AP2异常的浓集区内。
AP1号异常位于工区的北部,呈近东西向展布,在工区的东西两侧边缘尚未封闭,异常的东部与AP2号异常相连。长9000m,宽450-3100m,面积19.45km2,为区内面积最大的异常。是一个以Au为主的Au、W及少量Pb、Mo、Ag、Cu元素组合异常,Mo异常主要分布在该异常东部边缘,其中Au、W元素相吻合,其他元素在局部地段相吻合,异常连续性好,强度较高,梯度变化大。该异常中Au规模最大,衬度也大,浓度分布明显。
AP3号异常位于工区的南部,呈东西向条带状展布。北部与AP2号异常相连,异常在工区的西部及东南部边缘尚未封闭,为一个以Au为主的Au、Sn、Zn、Mo少量Cu、Ag、Pb元素组合的物化探综合异常。Au、W元素异常和极化率异常主要分布在该异常的中部及西部,Sn、Zn、Cu、Pb元素异常则分布在中东部,异常的连续性尚好,强度中等,Sn异常的面积最大,Au异常规模最大,次之为Sn异常,Ag异常的衬度最高,但规模最小。
AP4号异常是一个以Au、Sn、W少量Cu、Zn元素组合的物化探综合异常。Sn面积最大,Au规模最大,衬度最高是Cu,但规模小,异常位于工区的南部边缘,呈条带状近东西向展布。在工区的南部和东部异常尚未封闭,北侧与AP3号异常及物探极化率异常相连。
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图2重石山钼矿区1:5万土壤次生晕化探异常分布图
3.2激电异常特征
在1:10000激电中梯扫面(面积21Km2)中,以极化率2.2%为异常下限,在AP2、AP3化探异常区内共圈出四个激电异常。
DHJ1异常与AP2化探异常浓集中心相吻合,异常由两个局部异常组成,极化率最高值分别为4.64%、3.33%,异常总体呈条带状分布,北东走向,北东侧未封闭。与激电异常相对应的电阻率表现为中高阻异常带,这可能和硅化有关。
DHJ2异常位于工作区南西部北西侧,异常呈弧形条带状分布,总体呈北东南西走向,南西侧未封闭,该异常由多个局部异常组成。极化率最高值分别为3.09%、4.63%、4.04%、4.1%,异常内有线形高阻异常分布,可能和硅化有关。
DHJ3异常位于工作区南西部中间部位,异常呈条带状分布,总体呈北东-南西走向,长2000m,宽100-300m,该异常由两个局部异常组成。极化率最高值分别为3.83%、3.13%,在激电异常区电阻率值主要表现为中阻和低阻特征。
DHJ4异常位于工作区南西部中间部位,异常呈条带状分布,总体呈北东南西走向。该异常由多个局部异常组成,极化率最高值分别为3.83%、3.39%、3.13%、3.78%。在激电异常的北东部分,电阻率值主要表现为中阻特征,有中阻异常带与之相对应,可能和硅化有关;激电异常的南西部分,位于低电阻率区内,低阻可能和岩性有关,其找矿意义有待通过进一步工作来确定。
图3重石山钼矿区激电异常分布图
根据上述特征,DHJ1异常规模大,异常分布规则,连续性好,幅值中等,有中高阻的线型电阻率异常与之相吻合。该异常与1:5万化探异常AP2浓集中心范围相对应,施工钻孔已见钼矿体,证明是矿致异常,是由以Mo为主的多金属矿所引起。DHJ2异常规模较DHJ1大,其他特征与DHJ1十分相似,因此该异常应为以Mo为主的多金属矿所引起,通过钻孔验证发现有与矿化有关的蚀变岩:石英脉及云英岩脉,但未发现钼矿体;DHJ3、DHJ4异常北东部分与DHJ1、DHJ2异常特征有一定的相似之处,推断该异常北东部分可能和以Mo为主的多金属有关,具有一定的找矿潜力,DHJ3、DHJ4异常南西部分由于处于低阻区,其找矿意义有待通过进一步工作来确定。
图4重石山地区区域布格重力异常图
4区域成矿潜力与找矿方向探讨
根据重石山钼矿床的成矿条件及地质特征,该区钼矿床的寻找标志有:1)1:5万土壤测量圈定出的高浓度Mo异常区。2)物探视激化率异常是寻找Mo矿体的有利地段。3)碎裂、碎斑岩带及花岗斑岩接触带控制的蚀变岩带是矿体赋存的重要岩相标志。
B.T.渡卡洛夫等(1998)根据大量普查评价和勘探工作的总结,指出大型特大型钼矿床通常产于深成岩体顶部的内接触带和最近的外接触带,最大和最富的钼矿化见于大型深成岩体的顶部。根据地球物理资料,这种深成岩体具有穹状或者圆锥状的上表面,并可追溯到12-15km的深度。不富和规模较小的钼矿化与小型深成岩体以及与虽然规模较大但具有扁平上表面并由大量小型岩钟构成的深成岩体有关。在后一种情况下,见有为数众多但规模较小的矿点。含矿侵入体是多期形成的花岗岩,矿床的规模和成矿组分的富集程度一方面取决于岩浆房的体积,另一方面取决于岩浆房的结构,后者决定了含矿流体的浓度及其向同一地点的汇聚程度 。
重石山复式花岗岩基规模巨大,岩浆分异程度高,具有多期侵入的成矿条件。在区域重力布格异常图中,花岗岩基对应重力低,前中生代地层对应重力高,布格异常特征显示重石山复式岩基是一个由南北两个大型环状重力低异常组成的巨大穹状岩基。重石山钼矿床分布在北部大型环状重力低异常内。复式岩基的结构特征具备形成大型钼矿的成矿条件。
目前区内的工作程度还较低,对两条蚀变带的控制不够,矿体沿走向未达到完全控制,延深也限于浅部。根据矿床的成因类型和与已掌握的矿体规模,预测矿区资源潜力较大。考虑白垩纪以来的构造剥蚀对矿床的破坏作用,区域上该类矿床的找寻可重点对二长花岗岩复式岩基中的隐伏钾长花岗岩体分布区开展地质、地球化学普查工作。
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1地质矿物化学分析的基本原则与工艺
1.1地质矿物化学分析的技术选取原则
对于探究地质矿物化学元素的分析工作而言,在选择岩石层的具体类型上需要进行一定的界定。比如在不同密度的岩石矿物储层的化学元素分析过程中,由于其在资源的储存和分布上都较为丰富,但如果开发与后期评析环节操作不当,则会造成资源的大量流失与浪费。因此在选择地质矿物化学分析技术的过程中需要按照以下原则。
首先,通过地质矿物化学分析技术来探究储层中的非均质性效果与储层涵盖的化学性质,那么针对岩石结构应该具备良好的增产潜力,并能够满足地质矿物分析的可供开采量;其次,地质矿物化学分析工作自身要具备充足的能力积累与能量基础,使用的化学元素分裂技术系数要满足0.8MPa/100m以上标准的地质矿物储层;最后,水驱单元内部的双向或者多项流柱能够准确对应,才能够精准的满足岩石体的非均质性、化学元素的测量要求。
1.2地质矿物化学分析应用的技术工艺
第一,压裂设计模拟工艺。在地质矿物岩石层进行分段性化学分析与改造的过程中,针对地质矿物化学的分析工作,要以优化射孔原则为基准,精确排量与摩擦、阻力之间的递进关系,以此来根据不同排量的标准选择不同的孔眼保持稳定的摩阻性。从而分析岩石层中蕴含化学元素的总量与分量比。压裂设计模拟工艺能够起到支撑井口的作用,并保证了地质矿物化学元素的取量长度适中,从而有效测量出地质矿物化学元素中的化学含性量指标以及密度指标等。
第二,组合陶粒工艺。将直径微小且适当的陶粒放置在地质矿物岩石层中的地层,以此来作为终端支撑载体,发挥良好的稳定性作用,同时也保证了之后的陶粒能够有效进入。再将直径中等且适当的矿物陶粒放置在地质矿物岩石层的中部,并与总体的岩石缝与化学元素定量位置保持水平平衡,该部位的陶粒起到重要的全体控制与支撑作用。利用这样的陶粒组合作为压裂井的有效支撑,起到压裂缝稳定的作用,以此便能够从更为精确的状态下分析储层的非均质性与化学元素量性分析之间的对应关系,即储层非均质性的横切变化值与竖切变化值对地质矿化学元素的影响都有所不同。
第三,高砂比压裂工艺。从该工艺的内部结构来看比较简单明了,通过利用井内的高砂密度比,来促使压裂井内部空间密闭完好,并保持稳定的封闭状态,以此为矿物岩石体的改造工作保持了良好的畅通性。同时使内部高砂密度保持大于10kg/m3的压裂状态,能够使岩石层的总体开发节奏更加稳定,提高岩石矿物低渗透储层的化学元素测量效果。
2地质矿物化学分析的基本流程分析
针对地质勘探工作来说,良好的技术与规范的流程是实地操作与探测活动的基本准则,不仅要以勘探工作不破坏生态环境为根本,同时更要保证实地活动的安全性。为了进一步剖析岩石层中地质矿物涵盖的化学元素,下面站在地质矿物化学分析的角度,针对化学分析的具体操作流程进行展开讨论。
2.1试样的提取与初步加工
在选择不同范围、不同区域的岩石地质矿物层时,对试样的提取环节要尽可能具备全面性与代表性。对每个含有典型特点的矿物层进行抽样提取试样,避免密度过大及过小的岩石区域范围。同时,在对提取试样进行初步加工时,采用符合等级标准的矿芯与岩芯,减少对试样的磨损与外界影响。
2.2开展定性与半定量分析
为了更好的研究岩石层中的地质矿物化学元素,利用定性半定量结合的方式对其进行含量的综合化验与分析。由于定性分析具备良好的速度性,而半定量分析方法又能保障分析结果的稳定性,从而采取二者融合的方式进行试样的分析,使化学分析的结果更为准确、科学。
2.3测定方法的选择
在地质矿物化学分析的测定方法选择中,需要建立在定性与半定量分析结果的基础上,对各项化学元素指标的高低进行综合测评,来保证化学共存元素的全面分析。那么在针对岩石层中化学含量较高的待测元素类型来说,容量法与重量法会更加适合,由于容量法与重量法能够从化学元素自身的根本性质出发,从岩石层总体与化学元素个体的角度进行具体性测定,有利于保证高含量化学元素含量的基本值与测后值之间差异性的最小化。那么针对岩石地质矿物层中含量较低的化学元素而言,可以通过采取比色法来进行测定,能够更加精准确定化学元素的性质与细微含量,同时也保持共存元素之间的形态不被破坏和改变。
2.4拟定分析方案
在拟定分析方案的环节中,是根据不同分析结果与测定结果进行集中性评估,从而模拟具备完整性与科学性的具体方案。在拟定方案的环节中,不仅需要相关工作人员具备良好的专业素质,同时更要对各个化学元素的基本特性都要清晰地掌握,站在精准度第一要把握的原则上进行方案的设计,一旦发现不合理现象时要及时排除,从而保障方案拟定结果的准确性。
2.5分析结果审查
当基本方案已经模拟成功后,需要对整个流程的分析结果进行全面考察与的复审,这对整个地质矿物化学分析工作具备很重要的实用意义。通过找出某个具体化学元素测量指标不符合常理的标准下进行适当调整。
[关键字]岩石 地质本质性 石力学
[中图分类号]P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-2-27-2
0引言
岩石是一种经过了漫长的地质历史和多种地球动力作用而形成的一种自然造物,并因此具有了其特殊的本质性。本文先对岩石力学与地质学的关系、岩石的地质本质性进行了相关分析,再对岩石力学本构性作了阐述,以期为岩石力学的进一步发展提供有利依据。
1 岩石力学和地质学的相关分析
1.1岩石力学和地质学的学科关系分析
岩石力学该门学科发展的研究目标是力学理论,其研究对象则是岩石。岩石属于地质产物,又称地质体[1]。从广义上理解岩石力学,岩石力学实质是力学和地质学结合而成的交叉学科,若从侧重点的角度看,岩石力学更侧重于力学和岩石地质的结合。岩石力学是一门应用基础学科,其研究任务主要是岩石的工程建设及地质资源的开发工程。从岩石力学的发展趋势看,更具深度与广度的力学、地质学势必会和和工程学科相结合。所以,地质学一定会变为岩石力学和岩石工程学科的一门支柱性基础学科。
1.2地质学的相关分析
地质学以地球为研究对象,特别是对地壳的研究,主要研究任务是对其物质组成与结构、形成、演化的地质动力作用及其过程进行研究,而地质学的核心研究思路则是地质历史的时空重建,通过以层序与构造分析为基础,采用一些现代的物理化科学方法、技术方法,使传统的地质学科进入到了现代科学行列[2]。
1.3工程地质学的相关分析
工程地质学该门学科的应用性较强,主要研究任务对工程建设的地质条件、出现的问题及治理措施进行研究,重点是对工程的地质作用进行研究,包括人类工程活动与地质环境之间的相互作用与制约。工程地质学的主要学科领域包括工程地质力学、工程岩土学、工程环境地质学、地质灾害学、资源地质工程学等[3]。
2 岩石的地质本质性分析
物体的本质性指的是物体本身的物理特性及结构而形成的内在本性。许多岩石力学家都认为岩石属于一种较特殊的材料,而其特殊性主要决定于地质本质性,同时,岩石还具有演化性。
2.1岩石的物质性分析
岩石属于矿物的结合体,是由矿物组合而成,而其物质性主要由成岩及其演化过程中所形成的矿物组合情况决定。
2.1.1原岩物质的相关分析
岩浆岩属于原始岩类,而其物质组成部分主要是由岩浆的成分决定;同时,因为变质岩与沉积岩都是次生岩类,所以岩浆岩也是地壳岩石的基本组成物质,常见的造岩矿物包括石英、云母、长石等暗色的矿物,这些造岩矿物的力学硬度与强度差异较大,其中以石英的强度最高、长石次之,那些暗色且呈鳞片状或者针状的矿物,不仅刚度小,强度也较低。矿物力学特性的差异会对岩石力学性能造成直接的影响。
在岩石中,较典型的岩浆岩则为花岗岩,该岩石一般含有较多的长石与石英,所占的比例约分别为40%~50%,但暗色矿物一般只占15%左右。不同岩类的矿物由于比例不相同及所含的矿物成分也不尽相同,因此使岩石具有多样性。沉积岩是次生岩类,其矿物组成是对原岩次生变化以及在沉积前发生于地面和水面的变化的反映。除了较典型的造岩物以外,岩石中还包括大量的岩类、黏土以及次生蚀变矿物等。化学沉积岩则主要是碳酸盐或者其他的岩类组成。同时,变质岩也是次生岩类,而浅变质岩的组成基本还和原岩一样,且原岩经过高温作用会出现熔融与再结晶的现象,最终形成深变质岩,常见的如花岗片麻岩。
在岩石的构成中,矿物晶体或者原岩颗粒之间一般是由基质充填;在结晶中,其物质组成与颗粒相似,但主要是以隐晶或者非晶质的物态呈现出来。在沉积岩中,其充填物主要是泥质、硅质与钙质,尤以硅质最强,泥质最软弱,其中硅质与钙质都是坚硬充填物。
因此,岩石在成岩之后其力学强度便会具有显著差异,软弱组分主要是降低岩石的强度,并增大岩石的环境敏感性,在后期的演化中容易发生变异。
2.1.2关于次生演化的相关分析
在后期的演化过程中,岩石会出现两种转化情况:①由坚硬组分向软弱物质转化;②由软弱组分向坚硬物质转化,两者皆属于原生矿物向次生矿物转化。从岩石工程力学性能的角度看,重点的考察对象则是岩石软化。
由上述可知,岩石的物质性主要包括矿物的组成与变异。尽管造岩矿物居于主导地位,但从岩石力学与工程研究的角度看,重点是研究软弱组分,特别是对粘土化的判定,其中以高岭石化与蒙脱石化的测定最为重要,而在某些时候,当岩石出现粘土化时,不仅会降低力学参数,还会对其均一性造成影响,甚至会改变力学的本构模型。
2.2岩石结构性的相关分析
岩石结构性指的是尺度不同的结构体其形态、排列及相互间的连接特征,是其对岩石力学特性的影响作出的一种反映[4]。岩石的结构是随着成岩而形成的,且会在后期的构造作用及次生演化中得到强化与确立。岩石的结构一般有原生结构与次生结构之分,而两种结构的构造特点有着较大的区别,并在后期的演化过程中发挥着不同的作用。
3关于岩石力学本构性分析
可以通过两个不同类型观点帮助认识岩石本构性:其中一个就是不连续力学观点,另外一个是连续力学观点。如果从使用目的方面而言,通常采用断续性观点,因为这一观点能满足实际地质具有的属性及本质。但是在研究普适性的相关方法及理论知识方面做得不够,需要进行深入了解。本文认为从岩石地质本质性角度进行分析,其结构比较复杂,因此可以选用多元耦合力学模型帮助表示。在实际中,大部分已有岩石力学本构模型也在不断尝试在某一类已有模型前提下将另外一类模型要素添加进来,以便获得满足实际需求。
不同岩石,即便是小型的手标本岩石,也会存在差异。对于含有较软弱的胶结物,或者是脆性较强的岩质颗粒的岩石,在处于风化作用或局部蚀变作用下也可含有软弱性较强的蒙脱石和伊利石等黏土矿物。在应变以及应力不断发展中,该类物质结构要素在这一阶段中体现出应力分布情况不均匀,在出现三个方向的外荷载作用下也会出现拉应力以及偏应力。若外荷载三个方向不等压情况时,在岩石中出现拉应力、局部偏应力强度也会增大。如果外荷载作用达到一定程度时,可以使岩石中一些成分材料出现屈服,导致某部分裂面结构出现滑移、张开情况,此时结束了全部弹性变形情况。
4 分析岩石物质结构情况以及岩石具备的工程力学性能情况
对岩石形成及演变过程进行综合分析,并结合主要形成物质的结构和成分,以及其工程特性,能将工程岩体类型分成3种:层状岩体类型、节理状岩体类型以及碎裂岩体类型[5]。
4.1层状岩体类型
其是主要表现是层状沉积岩,组成成分是岩质颗粒,因为泥质胶结物质含有大量黏土物,所以存在胶结连接。黏土物质分布情况是按照层进行分布,而薄层软岩则共同组成了软弱层岩体。其在构造作用下会出现褶皱现象,并在已有裂缝情况下继续演变,然后出现构造断裂现象,一般为场地的第三和第四级别结构面。很少出现贯穿第一和第二级软弱结构或是断裂结构面情况。
4.2节理状岩体类型
其主要是结晶岩类型,组成成分是造岩矿物,存在结晶连接,具有的软弱片状矿物质相对比较少,黏土物质也比较少。已有裂缝也会在一定基础情况下继续发展,然后承受一定构造作用,并出现小断层、节理裂隙情况等,一般为场地的第三、四级结构面,穿过场地的第一、第二级断裂结构、软弱面情况比较少,出现浅层演化以及次生演化不强。
4.3碎裂岩体类型
给类型岩体是由层状岩体、原生块状岩体遭受严重构造作用,或者是遇到严重浅层、次生演变情况,从而出现严重碎裂情况以及变形现象,使岩石松弛而造成裂隙情况。
5结论
总之,岩石具备的三大属性分别是:①物理本属性;②地质本质性;③力学本构性。三种属性类型共同发挥作用可以帮助更好的深入了解岩石力学知识,提高工程研究水平。理论上认为岩石力学学科属于一门多种学科知识相互交叉分布,不仅有合作,还具有分工工作的学科。因此,地质学者需要重视岩石具有的地质本质性方面内容,另一方面也不能忽视物理本属性以及力学本构性方面内容的研究。如果岩石力学研究者可以了解及掌握更多岩石地质特征知识,并进行综合分析,能帮组更好建立本构模型,以及进行力学参数的选择工作,以便达到符合工程需要的相关要求。在自然资源开发工作中以及基础工程建设施工中都会应用到岩石力学,所以其需要融汇多种不同学科知识才能很好的完成整个工作流程。
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[关键词]煤矿地质学 课程改革 实践教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)07-0119-02
《煤矿地质学》是普通高等学校采矿工程、安全工程、测量工程、建井工程等非地质专业的一门重要的专业基础课程,是集地质研究、生产实践于一体,并与煤矿生产紧密结合的实用地质学。近年来,为了满足煤炭工业的发展和我国煤炭科学技术进步对煤炭工程技术人员的要求,对原有煤矿地质学课程进行了课时压缩和较大规模的内容精简。这给该门课程在教学过程中带来了相应的问题。根据该专业课程综合性和实践性很强的特点,如何利用给定的学时传授教学内容并提高学生的创新与实际动手能力,对提高学生的职业适应能力和满足社会的人才需求有着重要意义。为此,笔者针对《煤矿地质学》课程教学存在的问题与解决方法进行了一些探索。
一、“煤矿地质学”课程特点
(一)教材内容丰富,但学时较少
“煤矿地质学”是一门矿井地质知识与煤炭生产实践紧密结合的自然科学,主要研究矿井建设开始至开采结束全过程中的所有地质现象,认识地质规律,提出解决煤矿建设、煤矿生产过程中出现的各种地质问题,为煤矿生产建设提供必要的地质依据。课程内容包括地质作用、矿物和岩石、古生物与地层、地质构造、煤地质学基础、煤矿开采及安全地质条件、矿井水文地质与水害防治、煤矿地质勘查、煤炭资源储量计算与管理、矿井原始地质编录等。但是,由于专业的培养目标、要求的限制及学习目的与侧重点的不同,该课程学时往往较少,如我校采矿工程专业总学时压缩至48学时,其中40学时为课堂讲授,8学时为实验课;安全工程专业总学时压缩至40学时,其中32学时为课堂讲授,8学时为实验课。考虑到教学内容多、学科特点及学时限制,教学内容一般侧重于地层、矿物岩石、地质构造及煤矿开采及安全地质条件、矿井水文地质与水害防治等解决矿井各种地质问题的应用地质工程技术部分,重点培养学生在实际工作中运用理论知识解决各种地质现象与问题的能力。
(二)综合性、特色性、实用性强
“煤矿地质学”课程涉及矿物学、岩石学、古生物与地层学、构造地质学、煤地质学等较多地质学科,因此,综合性较强。在课程讲授过程中,要求教师要有宽广及雄厚的专业知识背景,且要对讲授内容灵活把握,坚持有所为有所不为的原则。该门课程与煤炭生产紧密相关,具有极强的煤矿特色。学习本门课程的最终目的是为煤矿安全、高效、洁净生产培养专业高级人才,课程强调矿井地质知识与煤炭生产之间的紧密联系,地质问题围绕矿井地质灾害防治、煤炭及其伴生矿床开发利用等方面。在知识传授过程中,不仅要传授学生矿物岩石、古生物地层、构造等地质基本理论,还要教会学生运用所学知识解决实践地质问题和实际工作的能力,如对井下断层的认识与识别、岩石产状观察、地质图件读取与制作等,因此具有较强的实用性。
二、“煤矿地质学”课程教学存在的主要问题
(一)教学内容涉及面广,总学时数偏少
煤矿地质学课程涉及地质学科的主要学科,内容较广。但各专业对总学时的要求不一致,总体表现为总学时数偏少,老师对教学内容把握难度大。如我校采矿工程专业开设课时为48学时,安全工程专业开设课时为40学时。而对于教学要求,各专业又都希望尽可能地覆盖普通地质学、矿物岩石学、构造地质学、古生物地层学及相关应用地质工程技术部分。同时,采矿工程专业煤矿地质学课程开设于大学二年级第一学期,安全工程该课程开设于大学三年级第一学期,在开设该课程之前,并没有地质类、采矿类基础课程学习基础,进一步加深了学生对该类课程学习的难度。由于各专业人才培养计划中课程设置基本都是全盘考虑学院、专业而自行决定的,学院与学院之间、专业与专业之间、教师之间对课程开设缺乏有效的沟通,进而导致教学内容的大致相同而课时不同、课时量大幅度压缩的现象。显然,较少的理论课教学课时与实验课时,使得任课教师很难制订统一、全面的“煤矿地质学”课程教学大纲和教学内容,增加了教师把握教学内容的难度。由于没有统一制订的教学任务与学时安排,导致了不同任课教师可以根据自己的教学经验安排课程内容的传授,不同任课教师的教学内容与教学重点不一致,使不同年级、不同学科的学生的学习内容产生不连贯。
(二)实验与野外实践教学课时压缩
按照教学大纲的要求,必须安排一定的课时开展验证性实验课(三大类岩石的鉴定、煤的观测等)对所学地质理论进行验证;开设三天的野外地质认知实习课,提高学生对地质现象的综合分析能力和实践能力。但我校实验课学时仅为8学时,野外地质认知实验课也被砍掉。从课程内容看,与煤矿生产建设相关的野外地质基本工作方法与技能、采掘地质图件编制、井下地质编录等内容的掌握均得不到有力保证。而这些内容仅仅依靠课堂讲授比较抽象,理解相当困难,难以实现学生实际应用能力的培养;同时,课时量的限制也无法保证充裕的讲授时间,制约了学生动手能力、理论联系实际能力的培养与提高。
三、相关对策探讨
(一)改革教学与实践教学课时分配,强化实践环节
为了解决上述教学过程中存在的问题,建议增加课程学时数为64学时,其中46学时为课堂讲授,8学时为实验课,10学时为课程设计课,同时仍然恢复原大纲要求的3天外地质认知实习。同时,建议在开设“煤矿地质学”课程开设之前,应首先或同时开设“采煤概论”等基本课程,并将开设时间统一调整至大学三年级下半学期。通过教学课时调整,能够将煤矿生产运用到的基本地质知识通过实验验证进行强化;通过课程设计获得煤矿采掘地质图件的编制方法等。在课堂讲授过程中,要着重关注课程内容体系的合理安排,对于地球基本知识应少讲或不讲,而着重讲授矿物岩石、地质构造、地层等方面的内容;对于应用地质工程技术部分的地质勘探、煤矿环境地质等方面课时也应压缩,主讲影响煤矿生产的主要地质因素、矿井水防治、地质图件、地质编录、储量管理等内容。通过8学时的实验课,可让同学们掌握三大类岩石的鉴定特征,达到认知、熟悉的目的。通过10个学时的课程设计课,可以让同学们自己动手制作煤矿采掘工程图件,达到掌握各种常用采掘地质图件的编制方法与提高识图读图的能力,进一步巩固课堂上基础理论知识和提高学生的实际工作能力。
(二)灵活采用教学方法,提升课堂教学水平
“煤矿地质学”课程具有基本概念多、跨学科知识多等特点,为避免学生产生枯燥感,降低教学效果,针对授课对象为非地质专业学生的特点,教师不仅要注重书本内容的传授,还要灵活采用教学方法,提升课堂教学水平。近年来许多高校提出了许多创新性的教学方法,在教学中取得了良好的效果。如在讲解煤层厚度变化及其影响因素时,可采用“讨论式”教学方法,调动学生的想象力和注意力,激发学习兴趣;在讲解地质构造对煤矿生产的影响时,教师可以将自身参与的科研内容融于其中,以科研过程中存在的典型地质构造问题进行详细讲解,抓住学生的注意力,增强教学内容的实效性和教学效果。在讲解矿井水文地质及防治水这一部分内容时,可以我国近年煤矿发生的透水事故为实例,以设疑式教学法引导学生对透水事故发生的来源、通道条件、透水预兆与防治方法等进行深入思考。总之,教师只有综合与灵活运用多种教学方法,并以多媒体教学为手段,多从案例入手,才能增加学生学习兴趣,调动学生听课与学习的积极性,提升课堂教学效果与教学质量。同时,在授课中要做到语言深入浅出,多与学生互动,针对课程重点内容和难点内容多作讲解。
(三)突出应用地质工程技术部分知识实用性教学
“煤矿地质学”是一门与煤炭生产实践和矿井地质研究紧密相结合的实用课程,应注重培养学生在实际工作中运用理论知识解决现场问题的能力。[3]为使煤矿主体专业学生在这方面得到必要的知识和训练,必须突出应用地质工程技术部分知识的教学。针对课程基础理论部分的教学,要做到有所侧重,如地球概况及其性质、古生物等章节的内容可以点到为止。而对于应用地质工程技术部分内容的教学,如煤矿安全生产地质因素、矿井储量管理、地质编录等则是重点内容。总之,只有通过将各种专业知识结合,并协调运用多种教学手段,并以课程实验和课程设计为辅助,才能更深层次地加强“煤矿地质学”地质工程技术部分知识学习的效果,培养与锻炼学生的现场工作能力,为学生毕业后到煤矿生产单位工作打下基础。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 杨孟达,刘新华,王瑛.煤矿地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2000.
英文名称:地质学报(英文版)
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国地质学会
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:英语
开
本:16开
国际刊号:1000-9515
国内刊号:11-2001/P
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1922
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
SCI 科学引文索引(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
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