陷落柱的形成机制和地球物理学特征

1、主要内容1. 陷落柱的概念2. 陷落柱的形成机理3. 陷落柱的分类4. 陷落柱的基本特征1.陷落柱的概念溶岩在地质构造力和上部覆盖岩层的重力长期作用下发生坍塌，覆盖在上部的煤系地层也随之陷落，这种塌陷呈圆形或不甚规则的椭圆柱状体，因此叫陷落柱。2.陷落柱的形成机理岩溶是形成陷落柱的基本条件，因此研究陷落柱的成因时，首先要研究岩溶发育的地质条件。岩溶-是发育分布在石灰岩地层中，由流动的地下水进行长期的溶蚀作用而形成的。岩溶发育的地质条件（1）煤系或其下部存在可溶性岩层；（2）有地下水的良好通道；（煤系中断裂构造发育）（3）有丰富、饱和的侵蚀性水质；（4）地下水动力条件好，排泄口流畅，以便加剧地下

2、水的交替作用；陷落柱的形成过程目前,地质学家们对陷落柱的成因机理大致有以下几种观点：膏溶作用形成论重力作用形成论溶洞循环扩溶形成论真空吸蚀形成论陷落柱的形成过程1）重力塌陷上覆岩层重力所致2）真空吸蚀塌陷密封的溶洞因地下水排泄及局部地壳升降等原因，使其底部由承压转为无压或负压，因此不断下降的水产生强烈的抽吸作用，使盖层陷落,同时溶洞内外的压差效应，也使外部大气压对盖层产生冲压作用。3)物理化学综合作用（1）岩层内出现物质重结晶作用；（2）地下水冲蚀和溶蚀作用成煤过程中有机质分解产物（H2O,CO2,CH4）的化学作用陷落柱的形成过程发育过程陷落柱的基本特征一、陷落柱的基本形态1）、陷落柱的平面

3、形状:1、把陷落柱与地表面或岩层层面切割面的形态叫做陷落柱的平面形状。2、平面形状多呈椭圆形、似圆形，有时可见到长条形，为了方便起见，在其平面上人为的画出长轴和短轴。3、陷落柱的平面形态、大小、数量和分布情况受地质及水文地质条件控制，因此，具有一定的规律性。2）、陷落柱的剖面形状2）剖面上,陷落柱比较常见的形态有圆锥状、筒状、漏斗状、反漏斗状、斜卧状、不规则状等6种。a)圆锥状陷落柱:通常是上小下大,类似圆锥,面积比较小,其高度与底面直径的比值一般大于2。这种陷落柱最为常见。b)筒状陷落柱:类似被填埋的土井,从上到下的尺寸基本一致。c)漏斗状陷落柱:上大下小,形似漏斗。d)反漏斗状陷落柱:表现

4、为上小下大,高度与底面直径的比值较小,一般小于2。e)斜卧状陷落柱:其中心线不垂直,呈歪斜状。f)不规则状陷落柱:柱体形态随意性大,没有比较规则的形态。岩性特征陷落柱是在地下溶洞垮塌的情况下,由上覆非可溶性岩层坍塌充填形成的。所以,陷落柱岩性特征表现为岩石成分混杂,未胶结或弱胶结,无分选,岩石碎块呈棱角状,形状不规则,排列杂乱;在陷落柱柱体的边缘部位,常有一些不同规模的整体垮塌的岩块,其倾向均指向陷落柱中心,产状较陡,与正常地层呈断层接触的假象。岩性特征但这种假象断层既不同于正断层造成的地层缺失,也不同于逆断层造成的岩性重复。因此,在钻探过程中,可根据陷落柱的岩性特征确定陷落柱的具体部位,并判

5、断其规模大小和空间分布情况。陷落柱的高度1、从岩溶的底面至塌陷顶的距离叫陷落柱高度。2、岩溶的体积大，地下水的排泄条件良好，岩层内的裂隙发育则陷落柱的塌陷高度就大，反之则小。3、根据地质条件不同，一般为几十米二百米，也有高达数百米，直至地表。陷落柱的中心轴1、陷落柱各平面中心点的连线称为陷落柱的中心轴。2、由于岩层产状不一，故陷落柱的中心轴有的直立，有的歪斜，有时有扭转现象。陷落柱的特征1)、陷落柱在地表的出露特征:1、盆状凹陷：被黄土覆盖2、丘状凸起：上覆地层呈碎块状隆起堆积3、柱状破碎带：出露于沟谷、公路两侧4、特殊地貌上的形态（黄土覆盖区）：蜂窝状圆形陷坑、弧形裂缝、滑坡陷落柱的特征2)、陷落柱在井下的出露特征1、柱面特征：（不规则状：坚硬岩石呈突出状；松软岩石呈凹陷状）原因：被塌陷的煤及岩层的性质不同。如：坚硬的砂岩强度大，不易塌落，故向塌陷的部位突出；松软的煤层强度小，故向松散的岩体凹入。2、塌落岩体的特征：多为较新地层碎块或松散沉积物充填；柱内岩块岩性混杂，分选差、棱角分明，若被胶结，则为地史时期陷落柱；若松散，则为现代所形成。3、陷落柱内的沉积物：在