断层融合讲稿
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断层成因分析 ppt课件
断层成因分析
14
上图：左端应力大于右端；下图：势断层分布与应力 不足以产生断层之空白稳定区。
势断层为倾角30°±，倾向相反之逆断层，由于 最大主应力轴的倾角各点不一，倾角各点也不同，但 断层性质一致。
断层成因分析
15
第二种附加应力状态
（教材中第三种）—水平挤 压应力在水平方向上自左至 右呈指数递减，因而稳定区 远大于势断层分布区。倾向 稳定区的一组断层为陡倾斜 逆断层，其倾角自地表向下 显著增大，另一组倾角平缓， 近地表为低角度逆断层；向 下变为缓正断层。
1、由于不均匀侧向挤压，使岩块在 垂直于纵向逆断层和褶皱枢纽方向上滑动， 此类一般规模不大，左行、右行均有；
2、沿共轭剪面发育而成，一左一右；
断层成因分析
54
断层成因分析
55
断层成因分析
56
二、派生构造—由平移剪切面派生出张、剪、拖曳褶 皱等，它们与主断层面的关系(b图为s2不稳定分析)：
断层成因分析
断层成因分析
41
3、逆掩断层和推覆构造的形成机制 除由水平挤压、板块碰撞、基底
缩短作用等之外还有： a、重力滑动—机制和重力滑坡相
似，但滑体巨大，滑动面平缓。
断层成因分析
42
重力滑动条件：
首先在滑动前被抬高，使其具有 位能，
其次是有发育于低强度塑性岩层 中的断层面；
滑动面是一向滑动方向倾斜的正 断层，其前端是收缩断层，后端是伸 展断层。
断层成因分析
6
假设某岩层的内摩擦角为30°，应力在 垂直和水平方向上均无变化，那么：
若σ1直立， σ2和σ3水平，产生正断层， 断层倾角60°， σ2与断层走向一致；
若σ3 直立，σ1 和σ2水平，产生逆断层， 断层倾角30°， σ2与断层走向一致， ；
断层概论讲义课件
13
(二)按断层走向与褶皱轴向或 区域构造线之间的几何关系分类
•
依据断层走向与褶皱轴向或区域构造
线之间的几何关系，断层可分为：
• 1、纵断层 断层走向与褶皱轴向一致或断 层走向与区域构造线基本一致的断层。
• 2、横断层 断层走向与褶皱轴向直交或断 层走向与区域构造线基本直交的断层。
• 3、斜断层 断层走向与褶皱轴向斜交或断 层走向与区域构造线斜交的断层
• 以上三种断距构成直角三角形关系，即图11lB 上 的 △hof、△hfg， 其 中 α 为 岩 层 倾 角 。 如 已 知岩层倾角和上述三种断距中的任一种断距，即 可求出其他两种断距。
2020年11月
9
• (2)在垂直于断层走向的剖面上，也可测得与 垂直于岩层走向剖面上相当的各种断距，即图 11-lC中的h′o′、h′g′和h′f′。当岩层 走向与断层走向不一致时，除铅直地层断距在 两个剖面上相等外，在垂直于岩层走向的剖面 上测得的地层断距和水平地层断距都小于垂直 断层走向的剖面上测得的数值。如图11-lB中 △hog、 △hgf与图11-lC中△h′o′g′ 、 △h′g′f′，hg=h′g ′;因α＞ω。(真倾 角 大 于 视 倾 角 ) ， 所 以 ho＜h′o′，hf＜ h′f′。h′o′称视地层断距，h′f′称视水 平地层断距。
上图 阿尔卑斯格拉鲁斯推覆构造;下图 四川彭县逆冲推覆构造.
教材P.201230年4 11月
20
•
3、平移断层 平移断层是
断层两盘顺断层面走向相对位移
的断层。规模巨大的平移断层常
称为走向滑动断层。根据两盘的
相对滑动方向，又可进一步命名
为右行平移断层和左行平移断层，
所谓右行或左行是指沿垂直断层
地质断层PPT课件
三、断层对生产的影响
正断层对生产的影响
• 1、造成煤层不连续； • 2、断层面附近顶板破碎，容易离层和冒顶； • 3、出矸增多，煤质变差； • 4、支护方式改变，掘进（回采）效率降低； • 5、容易造成事故。
逆断层对生产的影响
• 1、造成煤层不连续； • 2、断层面附近岩层破碎，容易冒顶，不易主动支护；使用坑木量增多，主要用于勾顶和加强维护。 • 3、出矸增多，煤质变差； • 4、支护方式改变，掘进（回采）效率降低；有时还需放炮通过或炮采，人工支护。 • 5、煤体受力变的酥软，瓦斯涌水增大。 • 6、15号煤巷道涌水增大。 • 7、容易造成事故。等等。
•
例：94303工作面正断层（F85）开始通过时采取破顶底
方式通过。到后期转为只破底回采通过。
正断层 92312工作面断层
117#
116#
115# 114# H=1.8m
113#
112#
泥岩
F63 111#
9 #煤
砂岩 9 #煤
回风巷
工作面构造示意图
94303正断层
F85
破底区
泥岩
破顶区 砂质泥岩
• 2、影响正规开采 由于陷落柱破坏，无法布置正常回采工作面，限制采掘机
械的有效使用。
• 3、影响采掘施工
由于存在陷落柱，必然增加巷道掘进率，增加岩巷工作 量，增加支护难度。
陷落柱还使开采条件复杂化，降低回采率，特别是对机 械化采煤不利。
• 4、影响安全
陷落柱可能是矿井水或矿井瓦斯的通道，影响煤矿生产 的安全。当然在凤凰山矿揭露的陷落柱没有出现过导水现象。
断层面一般倾角较大，在45度以上。
上盘下降
掘进方向 F63
H=1.8m
大断层稿件
优化技术方案精细现场管理孙疃矿1024综采工作面实现安全高效“硬过”大断层一个综采工作面同时遭遇两个大断层，是搬家跳采，还是“硬过”断层？孙疃矿大胆创新，优化技术方案,精细现场管理，在1024综采工作面实施硬过断层方式，不仅多回收煤炭资源10多万吨，而且成功实现了安全高效回采,为同类条件下综采工作面过大断层积累了宝贵经验。
1、1024综采工作面地质情况说明孙疃矿正在回采的1024综采工作面是该矿的主力工作面，担负着矿井年产量的70%以上。
早在年初，该矿通过物探及巷道实际揭露，探明工作面上段有一个落差9米的正断层，下段有一个落差7.5米的逆断层，这两个大断层在工作面中段形成一个大地錾，在工作面内部存在50m全岩，且走向延伸范围达240米。
一个综采工作面同时面临两个大断层的影响，这在该矿尚属首次，在淮北矿业也极为罕见。
大断层的存在不仅影响了煤质，也威胁到安全管理。
面对强大的“拦路虎”，是搬家跳采，还是“硬过”断层，如何科学决策是摆在孙疃人面前的一道难题。
2、充分论证，科学决策科学的决策建立在实事求是的基础上，按一条巷道揭露和三维资料初步判断，此两条断层落差较大，影响范围较广，但实际构造情况与资料分析是否一致还有待查明。
搬家跳采可靠性高，但存在问题较多，不仅会丢失10多万吨的煤炭资源，而且造成工作面接替紧张，导致生产一定时间脱节，产量不均衡。
在资料不明晰的情况下盲目采取“硬过”方式，也无确定把握，对困难程度难以准确估量，一旦长期推进缓慢，会导致被迫搬家，造成损失会更大。
对于1024综采工作面的回采方案如何确定，矿领导非常重视，由程矿长亲自召集了矿生产、技术、安全分管领导及副总、职能部门及施工单位负责人参加的专题会议进行讨论，经过资料，充分论证，决定先作好基础工作，通过钻探与巷探相结合的方式，进一步查明构造情况，探明和掌握两个断层的实际参数后，最终确定最优、最合理的回采方案。
技术人员快速行动，决定在现有的1024改造切眼及1022轨道巷内利用钻机施工多个钻孔，并施工500m的探巷，对断层在走向方向上延伸情况及落差变化进一步查明。
讲16-断层3
1.库伦理论（最大剪应力理论）
包络线方程式：
max
1
3
2
0
τ0为抗纯剪断裂极限，也称 为岩石的内聚力。
包络线特征：为水平直 线型的破坏曲线。
理论意义：（1）最大剪应力 （τmax）为常量τ0 。即达到材 料抗剪强度极限时开始断裂， 称最大剪应力理论或库伦断 裂准则。
（2）剪裂面与最大主应力σ1 的夹角（剪裂角）θ=45º,共轭 断裂夹角（共轭角）为 2θ=90º。
σ1
σ
一般压缩
破裂方位与莫尔包络线形状的 相互关系
对于图中每一个应力圆来 说，预期大致在P平面上 发生破裂，包络线斜率为 正的，一般角度（σ1与断 裂面夹角）小于45º。
P1点：断裂面与σ1呈30º 斜交，剪破裂；
P2点：断裂面与σ1呈25º 斜交，张剪切破裂；
P3点：张裂面与σ1平行 （0º）。
上滑动。 逆断层产生条件：σ1在水平方向上逐渐增大，或者σ3逐
渐减小。地壳中水平挤压有利于逆冲断层的发育（例如大 陆造山带挤压碰撞带）。
平移（走滑）断层形成条件
应力状态：σ1和σ3水平，中间轴（σ2）直立。 产断状层特走征向滑：动断。层面走向在垂直于σ2方向上滑动，两盘顺
左旋滑动：逆时针方向滑动。 右旋滑动：顺时针方向活动。 形成条件：滑动方向与σ1、σ3应力大小有关。
适用条件：对于塑性材料或 高围压情况下，该理论比较 合适。因此适用于地表深层 次构造环境。
与自然界所发生的不同
与自然界所发生的不同
2.库伦－纳维叶断裂准则
库伦理论存在问题：实验证明，当材料因剪切而破 坏时，剪切面与最大主应力方向绝大部分都小于45º （即2θ<90º ）；
煤矿讲课课件：综采工作面过断层的类型及方法_教案
搬家 跳采
当工作面遇到落差和影响范围较大的垂直或斜交断层时，为躲过断层的影响可 在工作面断层前方重新开切眼，将工作面设备搬至新切眼继续开采。
过断层 方法
开掘 绕道
当在工作面某一端遇到难以通过的断层时，可探明断层影响范围， 开掘绕道将工作面改为刀把式布置，即将工作面由大面缩短为小面，或 由小面延长为大面，甩掉断层影响区域
断层位置 中、端部
中部 中、端部
中部 中、端部
中部 中部 中、端部 中、端部 中部 中、端部 端部 中部
处理断层的 参考方案
搬家跳采或绕道处理 可直接硬过
搬家跳采或绕道处理 可直接硬过
搬家跳采或绕道处理 可直接硬过
放弃综采或搬家跳采 可直接硬过
重新划分工作面开采 可直接硬过
搬家跳采或绕道处理 可直接硬过 可直接硬过
优点
要在检修班进行对接; 长短工作面对接不停产;设 备安装效率高
有利于设备对接质量 管理;待接工作面设备部件 损坏较少
缺点
难于准确掌握长 短工作面支架对接间 隙;易压坏待接面支架 部件
采后运架巷道维 护断面要求较高;改在 备用工作面对生产品 有影响
工作面对接延长段较 3 边采边安 短;运搬对接设备方便;工作
霍州煤电集团兴盛园煤业有限责任公司
山西焦煤 HUOZHOU COAL ELECTRICITY GROUP XINGSHENGYUAN CO..LTD
SHANXI COKING COAL
兴盛园煤业“干部上讲台，培训到现场”系列课程之综采工作面过地质构造
主讲人：
主讲人：兴盛园煤业XXXXXXX
出生于XX年XCXX月，学历大学本科， 2001年毕业于XXXXXX，工程师职称。2011年 任霍州煤电集团兴盛园煤业有限责任公司 XXXXXX。
断层构造PPT课件
反牵引褶皱：铲式正断层形成的一种牵引褶皱
第32页/共40页
四、擦 痕 断层两盘相对运动时在断层面上划下的刻痕。 反映断层两盘的真实运动轨迹。 钉头痕：由大而深的一端和小而浅的一端形成的擦痕，
断层对盘由深的一端向浅的一端运动
第33页/共40页
五、阶步 断层活动中在断层面形成的与断 层运动方向垂直的微小陡坎，在 陡坎处常发育与擦痕平行的矿物 生长纤维。
第二节 断层的分类
一、断层与相关构造的几何关系分类 1. 断层与岩层走向关系
走向断层
倾向断层
斜向断层
第8页/共40页
顺层断层
2.断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向
纵断层
横断层
第9页/共40页
斜断层
二、断层两盘相对运动分类
第10页/共40页
1.正断层：断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层. 一般为倾角大于45度的高角度正断层，但多数向下变缓， 形成铲（犁）式断层。 倾角在45度以下的为低角度正断层，规模较大的低角度 正断层称为拆离断层。
第2页/共40页
二、断层盘
断层盘：断层面两侧发生位移的岩块。 倾斜断层：断层面上侧岩块为上盘，下侧为下盘。 直立断层：据断层走向将两盘分为东西盘、南北盘、北东、 南西盘或北西、南东盘。
根据断层的运动方式：相对向上运动的为上升盘，向下运动 的为下降盘。
第3页/共40页
三、断层的位移 1.滑距：断层两盘的位移距离。
发生正断层作用的应力状态。
σ3 σ3 σ3
σ1 σ1 σ1
第18页/共40页
形成逆(冲)断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和中 间主应力轴(σ2)是水平的，最小主应力轴(σ3)是直立的， σ2平行于断层面走向。
第32页/共40页
四、擦 痕 断层两盘相对运动时在断层面上划下的刻痕。 反映断层两盘的真实运动轨迹。 钉头痕：由大而深的一端和小而浅的一端形成的擦痕，
断层对盘由深的一端向浅的一端运动
第33页/共40页
五、阶步 断层活动中在断层面形成的与断 层运动方向垂直的微小陡坎，在 陡坎处常发育与擦痕平行的矿物 生长纤维。
第二节 断层的分类
一、断层与相关构造的几何关系分类 1. 断层与岩层走向关系
走向断层
倾向断层
斜向断层
第8页/共40页
顺层断层
2.断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向
纵断层
横断层
第9页/共40页
斜断层
二、断层两盘相对运动分类
第10页/共40页
1.正断层：断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层. 一般为倾角大于45度的高角度正断层，但多数向下变缓， 形成铲（犁）式断层。 倾角在45度以下的为低角度正断层，规模较大的低角度 正断层称为拆离断层。
第2页/共40页
二、断层盘
断层盘：断层面两侧发生位移的岩块。 倾斜断层：断层面上侧岩块为上盘，下侧为下盘。 直立断层：据断层走向将两盘分为东西盘、南北盘、北东、 南西盘或北西、南东盘。
根据断层的运动方式：相对向上运动的为上升盘，向下运动 的为下降盘。
第3页/共40页
三、断层的位移 1.滑距：断层两盘的位移距离。
发生正断层作用的应力状态。
σ3 σ3 σ3
σ1 σ1 σ1
第18页/共40页
形成逆(冲)断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和中 间主应力轴(σ2)是水平的，最小主应力轴(σ3)是直立的， σ2平行于断层面走向。
《断层构造》PPT课件
⑤根据断层两盘运动方向分为左行和右行。
⑥力学性质具双重性即以剪切为主，又具 有拉张或挤压，前者称张剪性，后者称压剪性 走滑断层。
.
16
2、走滑断层的内部应力状态和有关 构造
（1）应力状态 （2）走滑断层弯曲引起的应力应变
场 （3）走滑断层交切引起的挤压和拉
伸 （4）尾端应力状态 3、有关伴生构造 （1）雁行式褶皱 （2）牵引式弯曲
●左行平移（left faults） ●右行平移（right faults） 斜交断层走向滑动的断层，即 1、2、 3两两组合命名 4、枢纽断层（hinge fault）
.
5
.
6
P1 J1yer
逆冲断层－新藏公路峡南桥
.
7
（一）逆冲推覆构造（Thrust Faulds）
●原地岩块（系统）（Autochthon） ●外来岩块（系统）（Allochthon） ●逆冲岩席（片）（Thrust Sheet） ●逆冲推覆构造或推覆构造 （Nappe） ●构造窗（Fenestlla or Window） ●飞来峰（Klippe）
1、走滑断层的基本特征 （1）主要特点 ①走滑断层包括一系列与主断层 带平行或近微小角度相交的次级断裂 组成，单条断裂沿伸一般不远，各级 断裂分叉交织，常呈发辫状。
.
14
②常伴有雁列褶皱及断层以 及断层隆起与断陷盆地。
③断层两盘地层一岩相带成 递进式依次错开，时代愈 老错移越大。
.
15
④断层常呈直线延伸，甚至穿过起伏很大 的地形仍保持直线形，航卫片上显示良好的线 性。
.
32
（二）构造标志 （三）地层标志—重复与缺
失（前述6种情况） （四）岩浆活动与矿化作用 （五）岩相与厚度的急变 二、断层面产状的测定
⑥力学性质具双重性即以剪切为主，又具 有拉张或挤压，前者称张剪性，后者称压剪性 走滑断层。
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2、走滑断层的内部应力状态和有关 构造
（1）应力状态 （2）走滑断层弯曲引起的应力应变
场 （3）走滑断层交切引起的挤压和拉
伸 （4）尾端应力状态 3、有关伴生构造 （1）雁行式褶皱 （2）牵引式弯曲
●左行平移（left faults） ●右行平移（right faults） 斜交断层走向滑动的断层，即 1、2、 3两两组合命名 4、枢纽断层（hinge fault）
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P1 J1yer
逆冲断层－新藏公路峡南桥
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（一）逆冲推覆构造（Thrust Faulds）
●原地岩块（系统）（Autochthon） ●外来岩块（系统）（Allochthon） ●逆冲岩席（片）（Thrust Sheet） ●逆冲推覆构造或推覆构造 （Nappe） ●构造窗（Fenestlla or Window） ●飞来峰（Klippe）
1、走滑断层的基本特征 （1）主要特点 ①走滑断层包括一系列与主断层 带平行或近微小角度相交的次级断裂 组成，单条断裂沿伸一般不远，各级 断裂分叉交织，常呈发辫状。
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②常伴有雁列褶皱及断层以 及断层隆起与断陷盆地。
③断层两盘地层一岩相带成 递进式依次错开，时代愈 老错移越大。
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④断层常呈直线延伸，甚至穿过起伏很大 的地形仍保持直线形，航卫片上显示良好的线 性。
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（二）构造标志 （三）地层标志—重复与缺
失（前述6种情况） （四）岩浆活动与矿化作用 （五）岩相与厚度的急变 二、断层面产状的测定
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• 适应症：特别适合复杂部位、深在部位、小关 节检查，可作为DR平片的补充和延伸，来提高 诊断质量，特别是降低了骨关节创伤的漏诊率 和误诊率，避免了因再作CT检查而增加的负担。
• 剂量与图像质量：与DR常规摄影相比，DTS辐 射剂量大；与CT相比， DTS辐射剂量小。图像 空间分辩率较好，密度分辨率较差。
• 以下研究了 DTS在外伤确诊中的应用。
材料与方法
数字化断层融合原理
球管
被照体 探测器
＋
＋
＋
＋Hale Waihona Puke ＝＝原理移动和叠加法： 是最常用的技术，主要是由于其运算方法简单和 快速
1. 扫描
x-ray球管在不连续的位置上多角度投照获取图 像, x-ray球管和探测器做平行于患者的同步反向 运动。
2. 断层融合
关 枢 骶 骨 关 关 关 椎间
节 椎关
节 节 节 关节
节
DTS诊断阳性 1 2 7 1 2 4 3 4
DTS诊断阴性 3 8 1 4 8 7 7 10 2
DTS不能确诊
1
1
合计
4 1 1 5 1 1 1 15
09
020
讨论与结论
• 优点：透视下定位，一次曝光，分层成像，可 以直接获得冠状面和矢状面断层的图像。图像 堪与CT媲美，是一种便捷而实用的检查方法。
患者男，33岁，右肩部 外伤一天。
女，74岁。左肩摔伤1天。
女，9岁。 外伤性髋关节脱位复位术后，右髋痛伴 跛行1月。平片：右髋关节顶部髋臼边缘不清。
男，43岁。 左膝疼 痛月余。 DTS显示左 股骨下端骨质破坏伴 有瘤骨形成。
结果
80位患者的检查部位及检查结果分类:
检查部位
肩 环 腰 鼻 腕 髋 膝 椎弓
通过移动和叠加投照的图像,任何设定高度的一 个物体的断层图像均可以被重建出来。
病例资料
• 选择80位来我院就诊的外伤患者为研究对 象，经临床资料和普通DR影像均不能获得 明确诊断，随即进行了融合断层检查。对 检查结果进行分析。
男，31岁。鼻骨骨折
上位颈椎断层融合示枢椎齿突骨折。
男，26岁。 左腕摔伤1天。
引言
• 随着平板探测器（FPD）在医学影像学领 域的广泛应用，近期国内多家大医院引入 大平板多功能数字化系统，这一系统的一 个重要功能是断层融合技术（ Digital tomosynthesis，DTS）。
引言
• 不同于以往的DR所获得的二维重叠影像， 其可以获得断层图像；也不同于CT技术主 要获得横切面断层图像，它可以直接获得 冠状面和矢状面断层的图像。能在一次扫 描下得到72张图片。
• 剂量与图像质量：与DR常规摄影相比，DTS辐 射剂量大；与CT相比， DTS辐射剂量小。图像 空间分辩率较好，密度分辨率较差。
• 以下研究了 DTS在外伤确诊中的应用。
材料与方法
数字化断层融合原理
球管
被照体 探测器
＋
＋
＋
＋Hale Waihona Puke ＝＝原理移动和叠加法： 是最常用的技术，主要是由于其运算方法简单和 快速
1. 扫描
x-ray球管在不连续的位置上多角度投照获取图 像, x-ray球管和探测器做平行于患者的同步反向 运动。
2. 断层融合
关 枢 骶 骨 关 关 关 椎间
节 椎关
节 节 节 关节
节
DTS诊断阳性 1 2 7 1 2 4 3 4
DTS诊断阴性 3 8 1 4 8 7 7 10 2
DTS不能确诊
1
1
合计
4 1 1 5 1 1 1 15
09
020
讨论与结论
• 优点：透视下定位，一次曝光，分层成像，可 以直接获得冠状面和矢状面断层的图像。图像 堪与CT媲美，是一种便捷而实用的检查方法。
患者男，33岁，右肩部 外伤一天。
女，74岁。左肩摔伤1天。
女，9岁。 外伤性髋关节脱位复位术后，右髋痛伴 跛行1月。平片：右髋关节顶部髋臼边缘不清。
男，43岁。 左膝疼 痛月余。 DTS显示左 股骨下端骨质破坏伴 有瘤骨形成。
结果
80位患者的检查部位及检查结果分类:
检查部位
肩 环 腰 鼻 腕 髋 膝 椎弓
通过移动和叠加投照的图像,任何设定高度的一 个物体的断层图像均可以被重建出来。
病例资料
• 选择80位来我院就诊的外伤患者为研究对 象，经临床资料和普通DR影像均不能获得 明确诊断，随即进行了融合断层检查。对 检查结果进行分析。
男，31岁。鼻骨骨折
上位颈椎断层融合示枢椎齿突骨折。
男，26岁。 左腕摔伤1天。
引言
• 随着平板探测器（FPD）在医学影像学领 域的广泛应用，近期国内多家大医院引入 大平板多功能数字化系统，这一系统的一 个重要功能是断层融合技术（ Digital tomosynthesis，DTS）。
引言
• 不同于以往的DR所获得的二维重叠影像， 其可以获得断层图像；也不同于CT技术主 要获得横切面断层图像，它可以直接获得 冠状面和矢状面断层的图像。能在一次扫 描下得到72张图片。