探討構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展與應(yīng)用研究

黃 凡

(桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541006)

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探討構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展與應(yīng)用研究

黃 凡

(桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541006)

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)逐漸由形態(tài)層面的描繪深入到地質(zhì)體形成的原因以及相關(guān)的力學(xué)分析層面，從定性的觀察轉(zhuǎn)變?yōu)槎康姆治?，從幾何學(xué)層面的分析轉(zhuǎn)向動力學(xué)與運(yùn)動學(xué)。有關(guān)學(xué)科所創(chuàng)造的全新方式、全新思維的融入，使構(gòu)造地質(zhì)學(xué)有了非常大的發(fā)展，推動了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與其它有關(guān)學(xué)科的相互整合。對構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了深層次的探討。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)；發(fā)展歷程；應(yīng)用

1 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)最為主要的組成部分，其重點(diǎn)分析的內(nèi)容是：在巖石圈里面，因為構(gòu)造行為所形成的小規(guī)模或中等規(guī)模的外形大小的改變狀況，以及形變的空間布局以及其產(chǎn)生的主要原因[1]。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)最初是對于構(gòu)造因素，也就是褶皺、節(jié)理以及斷裂等相關(guān)形態(tài)與形變等組合形式的了解與研究，并且針對構(gòu)造相對均勻的地區(qū)實施分帶；接著融合巖石與結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的特點(diǎn)，探討巖土體的轉(zhuǎn)變過程，推演出主要的形變時期。它的主要內(nèi)容便是針對構(gòu)造演變的動力因素以及產(chǎn)生形式進(jìn)行分析，所以其往往和假說、學(xué)說等存在一定的關(guān)聯(lián)。

2 發(fā)展概況

2.1 新構(gòu)造觀的產(chǎn)生

近代的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)對于所有構(gòu)造的形式與組合、產(chǎn)生與演變、布局與背景、形成原因等層面，漸漸產(chǎn)生了一套全新的構(gòu)造觀[2]。根據(jù)馬杏垣教授層面所歸納的四點(diǎn)內(nèi)容:第一，以水平運(yùn)動為主要運(yùn)用的活動理論與融入形變的旋回式發(fā)展變成了解與研究構(gòu)造最為重要的思想；第二，巖石圈體現(xiàn)為層圈的形狀，所有的分層界面往往是能夠活動的界面，所有的分層構(gòu)造之間是無法進(jìn)行協(xié)調(diào)的；第三，構(gòu)造是多時(其所指的是構(gòu)造的產(chǎn)生是長時間的，同時還涵蓋了成巖環(huán)節(jié)里面的形變，將短時間范圍內(nèi)所出現(xiàn)的構(gòu)造幕當(dāng)成是一般性的、片面性的、唯一性的)、多因(其所指的是構(gòu)造動力以地幔對流為主要因素的各種來源，同時還需要考慮天體要素)、多級(不但展示在構(gòu)造外形與所有構(gòu)造的相互累加層面中，同時還展示在構(gòu)造應(yīng)力場的多級次層面中)、多性(其所指的是巖石以各式各樣的性狀發(fā)生性能的改變，比如：彈性、彈塑性、塑性、韌性以及脆性等等)的；第四，擠壓、平移以及伸展等其它構(gòu)造形式構(gòu)成了巖石圈的所有類別的構(gòu)造。新構(gòu)造觀的中心思想便是活動論，是對大地構(gòu)造進(jìn)行探索最為重要的理論基礎(chǔ)。

2.2 研究對象由宏觀到微觀

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)所分析的大量對象，上到地球，或者是整個的宇宙空間；下到細(xì)微的分子、離子礦建以及晶格所發(fā)生的錯位。從宏觀至微觀的充分探索，便是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)分析尺度的重要特征，正是其和其他學(xué)科存在差異的地方。探索人員在某個區(qū)域進(jìn)行探索的時候需要將自身的眼界增加到更加廣的范疇。了解所探索區(qū)域的構(gòu)造基礎(chǔ)，使得自身可以由宏觀層面來把握該區(qū)域范圍內(nèi)所展示出的各式各樣的構(gòu)造形態(tài)，準(zhǔn)確的處理好小尺度與大尺度構(gòu)造形態(tài)之間的聯(lián)系。在某個構(gòu)造單元或者是某個大尺度的區(qū)域，在針對某個構(gòu)造進(jìn)行研究的時候，需要具備構(gòu)造級別與相互搭配的觀念。

2.3 結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變

伴隨人們對于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的逐漸進(jìn)步，不單單需要增強(qiáng)對改造所進(jìn)行的研究，同時還需要增強(qiáng)對建造所進(jìn)行的研究。對于構(gòu)造功能的了解也一定會向著化學(xué)與物理學(xué)的方向逐漸進(jìn)步，需要增強(qiáng)由化學(xué)與物理學(xué)層面來了解構(gòu)造的產(chǎn)生機(jī)理以及表征構(gòu)造的布局。推動了傳統(tǒng)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)由描述性的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)動力學(xué)特點(diǎn)不一進(jìn)行區(qū)分的定量化的結(jié)構(gòu)。將會產(chǎn)生部分能夠運(yùn)用于不一樣的尺度、不一樣的層次構(gòu)造定量分析的橫斷學(xué)科，例如構(gòu)造流變學(xué)、系統(tǒng)構(gòu)造學(xué)以及構(gòu)造熱力學(xué)等。將改造所必備的基礎(chǔ)——建造相互整合、分析需要掌握的部分交叉性學(xué)科，例如構(gòu)造物理學(xué)、構(gòu)造沉積學(xué)、構(gòu)造礦物學(xué)以及構(gòu)造地層學(xué)等。上述學(xué)科的產(chǎn)生與不斷進(jìn)步，將會導(dǎo)致構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非常大的改變，發(fā)展成為地球科學(xué)里面的主要內(nèi)容，維持主導(dǎo)功能。

2.4 應(yīng)用和服務(wù)范圍變廣

礦田構(gòu)造學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，在找礦尤其是在尋找隱伏礦與確定礦體的位置環(huán)節(jié)里面起到了非常大的作用。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)不但使固體礦產(chǎn)的尋找變得相對簡單，同時對于氣與油的挖掘與儲氣、儲油構(gòu)造的分析也有很大作用，使得石油構(gòu)造地質(zhì)學(xué)或是油田構(gòu)造地質(zhì)學(xué)能夠獲得較大的發(fā)展。人們對水資源以及工程建造的需求、對地質(zhì)災(zāi)害所進(jìn)行的預(yù)測以及維護(hù)生存環(huán)境等相關(guān)的經(jīng)濟(jì)問題的處理對于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)有了更加高的需求。針對上述生產(chǎn)實際以及社會經(jīng)濟(jì)問題的妥善處理，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)同樣在具體的運(yùn)用環(huán)節(jié)中獲得了很大的進(jìn)展。其具備著服務(wù)點(diǎn)較多、較廣的特點(diǎn)，是其它的學(xué)科所無法比擬的。如此便決定了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)存在非常廣闊的發(fā)展趨勢。

3 在工程地質(zhì)中的應(yīng)用研究

3.1 評價區(qū)域地殼的穩(wěn)定性

部分專業(yè)人士在最近的幾年內(nèi)通過探討構(gòu)造地質(zhì)學(xué)里面所包含的巖石斷裂力學(xué)理論與大陸動力學(xué)理論，提出了區(qū)域穩(wěn)定性動力學(xué)理論[3]。此理論可以將地震的巖土體和活動性背景環(huán)境全面融合，進(jìn)而達(dá)到由區(qū)域地殼至場地地基的穩(wěn)定性的全面性評價。

地殼較深位置處變異層帶的本質(zhì)特征便明確了區(qū)域深層地殼具有相應(yīng)的穩(wěn)定性。巖石圈經(jīng)過流變與結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)被分為4個完全不相同的動力學(xué)子系統(tǒng)，分別為在上地幔頂部流變層、在地殼軟弱層、在殼慢過渡流變層以及在地殼持力層。

3.2 大型工程場地的選址

大型工程的場地通常存在造山帶、盆嶺構(gòu)造以及盆地構(gòu)造這3種不同種類的構(gòu)造區(qū)域內(nèi)，是由近地表面地殼的擠壓推覆、擴(kuò)張伸展以及剪切走滑的構(gòu)造形變作用所產(chǎn)生的。

造山帶通常被選取作為規(guī)模相對較大的能源工程地區(qū)。開采資源、維護(hù)環(huán)境以及防范災(zāi)害等其它工程的實施是由造山帶的框架、演變以及動力學(xué)特點(diǎn)所決定的。根據(jù)造山帶不同的產(chǎn)生機(jī)理，主要有逆沖推覆型、走滑型以及伸展型這3個種類。伸展構(gòu)造的滑覆體前緣與滑來峰的平穩(wěn)性相對較差。在選取工程地質(zhì)時，需要盡可能的遠(yuǎn)離構(gòu)造并不是非常穩(wěn)定的區(qū)域。

盆地是人們主要生活的區(qū)域，其地址的選擇是非常重要的。在部分規(guī)模較大的水利工程項目或者是災(zāi)后重建的地址選取環(huán)節(jié)中，例如：三峽的移民工程、汶川地震中災(zāi)后重建工程等，尤其需關(guān)注的是盆地里面不平穩(wěn)的地區(qū)和隱藏的活動性斷裂等。根據(jù)產(chǎn)生的原因不同可以把盆地分為：壓陷盆地、伸展盆地以及走滑盆地。

盆嶺構(gòu)造是淺層構(gòu)造里面最為主要的種類，是由正斷層產(chǎn)生地塹、掀斜、地壘以及犁式斷層等構(gòu)成，其間隆起區(qū)是相對平穩(wěn)的區(qū)域，沉降區(qū)是不穩(wěn)定的區(qū)域。

3.3 維護(hù)地下洞室的穩(wěn)定性

針對不進(jìn)行維護(hù)的開采形式，在地下洞室開采之后便會產(chǎn)生非常顯著的地壓顯現(xiàn)。因為地壓所導(dǎo)致的礦井事件存在非常多的危害。尤其需要重視的是部分地質(zhì)構(gòu)造全面發(fā)展并且比較繁瑣的巖體，在對洞室進(jìn)行開采之后，極易產(chǎn)生構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)，如果不采取維護(hù)措施，便會導(dǎo)致事故的出現(xiàn)。

經(jīng)過對礦井的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行研究，按照構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖對錨桿的支護(hù)形式進(jìn)行引導(dǎo)，便能夠收獲相對比較好的維護(hù)成效，進(jìn)而確保制作工作的安全完成。在對煤礦進(jìn)行開采的環(huán)節(jié)里面，在開采至背斜、向斜的軸部轉(zhuǎn)折面或斷層的時候，從事地質(zhì)相關(guān)的人員需要根據(jù)采集的與煤礦相關(guān)的材料，準(zhǔn)確的繪制出構(gòu)造的綱要圖。同時研究對巷道的維護(hù)起到影響的地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)要素，以獲得的結(jié)果對將來巷道挖掘環(huán)節(jié)中或許會遭遇的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行預(yù)估，從而可以運(yùn)用科學(xué)合理的維護(hù)方法。

4 結(jié) 語

在將來的社會環(huán)節(jié)里面，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)將在能源、環(huán)境以及交通等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。需要增強(qiáng)對構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的探討，首先需要增強(qiáng)對構(gòu)造學(xué)基礎(chǔ)研究的關(guān)注程度，并且增強(qiáng)構(gòu)造學(xué)和其它相關(guān)學(xué)科之間的融合，增加研究典型構(gòu)造帶的人力與物力，從而全面推動構(gòu)造地質(zhì)學(xué)不斷向前發(fā)展。

[1] 朱志澄. 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)(第 2 版)[M]. 武漢: 中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 1999.

[2] 王金淑. 淺談構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[J]. 才智, 2013(15): 212-213.

[3] 萬天豐. 論構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和大地構(gòu)造學(xué)的幾個重要問題[J]. 地學(xué)前緣, 2014, 21(1): 132-149.

Development of Architectonic Geology and Its Application Research

HUANG Fan

(GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541006,China)

In 20th century, architectonic geology is gradually developed from the description of the morphological level to the cause of geological body formation and related mechanics analysis level. It is from qualitative observation to quantitative analysis, also from the geometric analysis to the dynamics and kinematics. The integration of new methods and new thought is created by related subjects to make a great development of architectonic geology. It also promoted the integration of architectonic geology and other related subjects. Especially after 1960, a large number of new knowledge on the plate tectonics has contributed a new period of development. In this paper, the development and application of architectonic geology was studied in depth.

Architectonic geology; Development history; Application

2016-10-04

黃凡(1987-)，男，湖北潛江人，在讀碩士研究生，研究方向：地質(zhì)學(xué)，手機(jī)：18672771802，E-mail：252834178@qq.com.

P54

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.001