构造地质学讲稿
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构造地质学讲课复习提纲彭松柏(中国地质大学(武汉)地球科学学院构造系)构造地质学学习的新基本理念和方法∙一个观点-动态地球观∙二种途径-实践途径、理论途径∙三条主线-岩石变形物理学主线岩石脆性-韧性变形主线岩石流变学主线三条主线:▪变形物理学主线应力→应变→岩石力学性质→变形物理和化学环境▪岩石脆性-韧性变形主线脆性变形-节理→断层韧性变形-褶皱→面理→线理→韧性剪切带韧-脆性变形转化▪岩石流变学主线碎裂变形→压溶变形→位错变形→扩散变形→超塑性变形目标:∙学会观察和认识野外构造现象,取得相应的地质构造数据;∙学会分析这些地质构造现象是怎样形成的?是在什么样条件下形成的?∙了解这些构造的实践应用价值和动力学理论意义;∙第一章绪论构造地质学的研究内容、研究意义;构造地质学的几个基本概念(地质构造、构造尺度、构造层次)构造解析(或分析)方法(几何学分析、运动学分析、动力学分析,以及流变学分析方法)构造分析中的几个基本概念(构造组合和样式、构造叠加和置换、构造世代和序列)1.第二章地质体的基本产状及原生构造地质体的基本产状地质体及其界面(面状和线状构造、面状构造的产状要素、线状构造的产状要素);原生构造(原生构造;非构造原生构造或软沉积构造);原生沉积构造-层理;沉积岩层的面向和层序;原生沉积构造面向标志;原生构造研究意义;接触关系及其地质意义(整合接触关系、不整合接触关系及特征、标志);第三章岩石变形物理(应力分析)应力分析有关的一些基本概念(内力、应力、主应力、主方向及主应力面、平均应力、偏应力;应力状态类型(单轴应力状态、双轴应力状态、三轴应力状态、纯剪应力状态);应力莫尔圆及应用;第三章岩石变形物理(应变分析)应变分析有关的一些基本概念(变形和位移的基本方式;应变、线应变、剪应变、应变椭球、主应变、主应变方向及主应变面;变形的类型(均匀和非均匀;纯剪和单剪;均匀应变的图解法);递进变形(共轴递进变形、非共轴递进变形);第三章岩石变形物理(岩石力学性质及影响因素)岩石力学性质有关的一些基本概念(岩石力学性质;弹性变形;塑性变形;韧性和塑性区别;流体的粘性及粘度);岩石力学性质的影响因素(各向异性对岩石力学性质的影响;围压对岩石力学性质的影响;温度对岩石力学性质的影响;孔隙流体对岩石力学性质的影响;时间因素对岩石力学性质的影响);岩石的能干性;第四章脆性变形-节理节理的定义和研究意义节理的成因(原生节理、构造节理、非构造节理)节理的分类(节理与有关构造的几何关系分类:节理产状与岩层产状的关系划分;节理产状与褶皱轴的关系划分;节理产状与侵入岩中流线流面关系划分;节理的力学性质分类);节理力学性质的转化;节理组、节理系;雁列节理和羽饰构造;节理脉的充填机制和压溶作用(节理脉的充填机制;压溶缝合线构造)节理的分期和配套(节理的分期、配套及其依据)节理的野外观测内容(地质背景的观测、节理的分类和组系划分、节理发育程度的研究、节理的延伸状况、节理面的观察、节理含矿性和充填物的观察)第四章脆性变形-断层(断层概论)断层基本术语(断层、断层线;断层的产状;断层断距和滑距);)断层的分类(断层的几何分类:断层走向与岩层走向的关系;断层走向与褶皱轴向的关系);断层两盘相对运动分类:正断层;逆断层;平移断层;斜向滑动断层)正断层一般特点:正断层;正断层组合型式(阶梯状断层、掀斜式阶梯状断层(箕状构造)、地堑、地垒、盆-岭构造、裂谷构造、环状断层和放射状断层、斜列型(雁列式)断层;正断层形成的地质背景;逆断层一般特点:逆冲断层;逆断层组合型式(叠瓦或叠冲式逆冲断层、对冲式逆冲断层);逆冲推覆构造(双重逆冲构造、反冲断层、逆冲推覆构造扩展的的两种基本形式、断展褶皱作用);逆断层形成的地质背景;平移断层一般特点:平移断层;平移断层的派生构造作用(走滑拉分构造、走滑挤压构造、隐伏平移断层上覆层斜列构造);平移断层形成的地质背景;断层形成的区域背景;断层的控矿意义;第四章脆性变形-断层(断层的力学分析)断层形成的相关因素(破裂发生和断层的形成、断层作用的应力状态、岩石的力学性质、断层形成的物理环境);应力场和构造应力场(均匀应力场、非均匀应力场);岩石的强度;岩石断裂准则(断裂破坏条件或断裂准则);断裂准则理论(莫尔破坏包络线;库伦最大剪应力理论-水平直线型包络线理论;库伦-纳维叶断裂准则-斜直线型包络线理论;格里菲斯断裂准则-抛物线型包络线理论);安德森断层形成模式的前提条件;安德森断层形成模式的正断层、逆断层、平移断层形成的应力状态、产状特征、形成条件及莫尔圆分析;第四章脆性变形-断层(断层观测和研究)断层的识别标志(地貌标志、构造标志、地层标志、岩浆活动和矿化标志、岩相和厚度标志);构造强化;断层构造岩及其研究意义;脆性变形有关的断层构造岩(破裂岩类;断层角砾岩类或构造角砾岩类;碎裂岩类;玻化岩或假玻玄武岩);断层产状及性质(断层面产状的确定;断层面产状变化的原因;断层两盘相对运动方向的确定(断层两盘地层的新老关系;牵引构造;擦痕和阶步;羽状节理和派生构造);断层作用年代(与地层同时的断层;与褶皱同时的断层;断层之间切割关系;与不整合接触关系;与岩脉、岩墙关系;断层岩、断层泥的同位素年代学测定);断层效应;引起断层效应的几种形式(走向断层引起的效应、倾向断层引起的效应、平移正(逆)断层或正(逆)平移断层引起的效应、横断层错断褶皱引起的效应);第五章韧性变形(褶皱概述)褶皱的概念;褶皱的基本类型;褶皱的要素:特征点(顶、拐点、槽);特征线(枢纽、轴迹);特征面(褶皱面、轴面、背面、槽面);特征值(波长、波幅、褶皱包络面、褶皱中间面);褶皱转折端形态描述分类(圆弧褶皱、箱状褶皱、尖棱褶皱、挠曲);翼间角大小描述分类(平缓褶皱、开阔褶皱、中常褶皱、紧闭褶皱、等斜褶皱);褶皱轴面与两翼产状变化描述分类(直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱);第五章韧性变形(褶皱的分类)褶皱位态分类(根据轴面和枢纽产状不同):直立水平褶皱、直立倾伏褶皱、倾竖褶皱、斜歪水平褶皱、斜歪倾伏褶皱、斜卧褶皱、平卧褶皱;褶皱形态分类(根据褶皱面形态和褶皱层厚度变化不同):褶皱层厚度变化分类(平行褶皱、相似褶皱、底劈构造);兰姆赛(Ramsay)褶皱形态分类(IA 型顶薄褶皱、IB型平行褶皱、IC型平行褶皱和相似褶皱过渡类型、II型典型相似褶皱、III型典型顶厚褶皱);叠加褶皱的基本概念;叠加褶皱三种基本干扰形式;褶皱的组合形式;褶皱组合形式的类型(阿尔卑斯式褶皱、侏罗山式褶皱、日尔曼式褶皱);褶皱两翼的从属褶皱;牵引褶皱的类型、成因及意义;第五章韧性变形(褶皱的成因分析)褶皱的成因分类:弯曲褶皱、剪切褶皱(根据褶皱过程中岩层的变形行为);滑动褶皱、流动褶皱(根据褶皱过程中物质运动方式);纵弯褶皱、横弯褶皱(根据引起褶皱的作用力方式);纵弯褶皱及其形成机制(单层褶皱的发育机制和多岩层褶皱的发育的基本概念、接触应变带概念);纵弯褶皱的基本应变分布型式特征(中和面褶皱作用和顺层剪切作用);中和面褶皱作用及内部伴生的小构造特点;顺层剪切作用(弯流褶皱作用和弯滑褶皱作用)、弯滑和弯流褶皱形成的地质条件及其次级小构造特征;压扁作用及其对纵弯褶皱的影响(对中和面褶皱的应变分布影响、对褶皱的影响);压扁作用与纵弯褶皱变化过程关系;纵弯褶皱中的劈理型式(正扇形劈理、反扇形劈理、轴面劈理、劈理束和劈理折射);褶皱中劈理与层理关系的应用;横弯褶皱的基本特征;典型横弯褶皱构造(底劈构造;同沉积褶皱)第五章韧性变形(劈理)面理概念(透入性面理、非透入性面理);面理的分类(原生面理、次生面理);劈理的概念、结构(劈理域、微劈石域);劈理的分类:根据劈理的结构及其成因(流劈理、破劈理、滑劈理);根据结构形态分类(连续劈理、不连续劈理);按劈理产出的构造背景(轴面劈理、层间劈理、顺层劈理、断裂劈理、区域性劈理);劈理的形成机制(机械旋转、重结晶、压溶作用、晶体塑性变形);劈理的应变意义;劈理的观察和研究(劈理结构特征、劈理与层理的产状关系、劈理与岩性之间的关系、劈理之间的交切关系、劈理发生发展序列)第五章韧性变形(线理)线理的概念;线理的分类:按成因分类(原生线理、次生线理);按运动关系分类(A型线理、B型线理);按相对大小分类(小型线理、大型线理);小型线理(拉伸线理、矿物生长线理、皱纹线理;交面线理);大型线理(石香肠构造;窗棂构造;杆状构造;铅笔构造;压力影构造);线理的观察和研究(线理的类型、线理的产状要素、线理相互交切关系、线理与大型构造的关系、线理发生发展序列);第五章韧性变形(韧性剪切带)剪切带的概念;剪切带的基本类型(脆性剪切带、脆-韧性过渡型剪切带、韧性剪切带);剪切带的一般特征;韧性剪切带;韧性剪切带的几何学特征和几何类型;韧性剪切带内的岩石变形;糜棱岩及其基本特征和划分;新生面理(S面理、C面理)和线理(拉伸线理);韧性剪切带的褶皱变形;变质作用和流体作用;韧性剪切带运动方向的确定(错开或偏转的标志层、不对称褶皱、鞘褶皱、S-C面理、不对称的压力影、旋转碎斑、云母鱼、书斜式构造、曲颈状构造);韧性剪切带的观察与研究:确定韧性剪切带的存在;观测研究韧性剪切带的变形特征(测量韧性剪切带的长度和宽度、测量韧性剪切带的总体方向、产状及其变化、测量韧性剪切带内发育的面理和线理,产状及其二者之间的夹角变化、观测鞘褶皱的发育特征、观测糜棱岩的组构特征);判别韧性剪切带的剪切运动方向、类型;采集构造标本;第六章构造地质学研究方法和技术简介构造地质学研究方法概述;基本理念;岩石有限应变测量研究方法简介;有限应变;递进变形;变形岩石的定向;变形岩石的运动学定向和应变椭球体主轴的关系;应变椭球体定向;显微构造和组构学研究方法简介:结构;组构;定向;构造主应力方位的确定(利用断层及其派生构造、利用剪切破裂构造,以及利用矿物变形显微构造)和古应力大小的计算(位错密度法、亚颗粒大小法、重结晶颗粒法);。
一、大地构造说简述地质构造有不同的级次,全球性的、大区域的级别最高,称做大地构造。
大地构造学就是专门研究这些大型构造的形态特征,发生、发展过程,组合规律,演化模式,分析产生这些大型构造的地壳运动方式及动力机制。
大地构造学理论对地质学各个分支的研究方向有着深远的影响,因此,在地质学领域有着十分重要的地位。
油气勘探、开发研究的主要是与油气密切相关的盆地及盆地内的次级构造,属于小型的区域性局部构造。
但小型区域构造是受大地构造背景控制的,因此,我们在研究区域构造之前必须对大地构造的主要观点有所了解。
大地构造学有多种学派,他们都试图客观准确地揭示、解释全球大地构造的现象和本质。
目前主流学派有三种,其观点在科研及生产实践中被广泛地运用。
1、地槽――地台说该学说认为地壳以垂直运动为主,且有相对的活动期和稳定期。
处于活动期的地壳称为地槽,处于相对稳定期的地壳称为地台。
地槽发展的前期,地壳以强烈的下降为主,形成巨大窄长的沉积盆地,接受巨厚的沉积,并伴有强烈的海底火山喷发活动。
地槽发展后期,以强烈的上升为主,巨厚的岩层遭受褶皱变形和断裂,并伴有大规模的岩浆侵入和变质作用,最后形成巨大山脉的褶皱带,地壳趋于稳定,转入地台期。
剥蚀作用又使其最后达到准平原化。
地台是地壳上相对稳定的地带,升降幅度小、沉积物厚度及厚度变化也不大,岩浆活动和变质作用比较弱。
当地台重新活化时,地洼说者又划分出一种新的活动区——地洼区。
地洼区与地槽区不同,地壳以水平运动为主,由于拱曲、褶皱、断裂作用强烈,形成升降速度及幅度大的短带状隆起,称做地穹,其间相对下陷的短带状盆地,称做地洼。
如现今的华北地洼区,前震旦期属地槽阶段,地壳强烈下降接受了巨厚的沉积,前震旦末经历了被称做吕梁运动的强烈上升、褶皱变动、形成了太古界的结晶变质岩基底。
吕梁运动以后进入地台期,其间虽有小的抬升、下降,但没有剧烈的褶皱变动,其间先被剥蚀夷平,后又接受了上元古界、古生界以海相灰岩为主的沉积。
地质构造第五章地质构造第一节岩层的产状第二节褶皱构造第三节断裂构造地质构造变动:岩层形成后,在地壳运动影响下发生变形和变位(位移、倾斜、弯曲、断裂),其原始产状受到不同程度的改变,称为地质构造变动。
地质构造:发生构造变动的岩层所呈现的各种空间形态称为地质构造。
地质构造分为两类:褶皱构造、断裂构造。
(单斜构造往往是褶皱或断裂构造形态的一部分,故不另列)第一节岩层的产状一、岩层及其产状(一)岩层岩层是由两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性组成的层状岩体。
岩层的顶面、底面、厚度称为岩层的三个要素。
(二)岩层产状岩层产状是指岩层的空间位置。
用于描述岩层的空间展布特征。
二、产状要素一般岩层的产状用走向、倾向、倾角表示。
走向、倾向、倾角称为岩层产状的三要素。
1 走向:指岩层面与水平面的交线走向是直线,有两个方向,方向用方位角表示。
如走向的一个方位角是30°,可称岩层的走向是30°,也可称岩层的走向为210°。
2、倾向:在岩层面上沿岩层面的倾斜方向垂直走向的直线称倾斜线。
倾斜线在水平面上的投影线所指的岩层面倾斜方向称倾向。
倾向与走向相互垂直。
倾向是射线,只有一个方向,用方位角表示,如倾向为30°,可称岩层的倾向为30 °。
3、倾角倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)之间的夹角。
三、产状表示方法1.文字记述中,产状常用方位角表示:只记述倾向和倾角。
例如:120°∠32 °,表示岩层倾向为120 °,倾角为32 °。
2.平面图上产状符号如下:(一)水平岩层岩层层面保持水平状态,即同一岩层面上的海拔高度基本相同的岩层称为水平岩层。
水平岩层的特征:1. 在地层层序没有发生倒转的情况下,地质时代较新的岩层叠覆在较老的岩层之上。
2. 水平岩层的厚度是该岩层顶面标高与底面标高之差。
3. 水平岩层的出露和分布状态完全受地形控制。
在地图上,其出露界线与地形等高线平行或重合。
《构造地质学》教案第一章绪论一、研究内容及对象1、构造地质学的定义地质构造指的是组成地壳的岩层和岩体在地球内、外力地质作用下所发生的变形,从而形的成诸如褶皱、节理、断层、劈理以及其它各种面状和线状构造。
2、构造地质学的研究对象及两个概念的区别①研究对象构造地质学的研究对象是地壳及岩石圈中的造现象、空间分布及形成原因。
② structural geology和tectonics的区别构造地质学有两个分支,即structural geology和tectonics,这种区别在欧美国家中实际不存在,在欧美国家中,structural geology一词包含了所有的地质构造,也包含了tectonics的含义。
而在前苏联和我国,structural geology和tectonics两个单词则具有不同的含义,即structural geology指的是地壳内的中、小型构造,而tectonics则指的是包括岩石圈在内的区域大地构造,故在这些国家,将structural geology和tectonics两词分别称之为《构造地质学》和《大地构造学》,在大学里也分别开设上述相应的两门课程。
3、构造地质学的研究内容研究内容:从构造现象(构造形迹)上讲,其包括岩石和岩体〈地质体〉的原生和次生构造,尤其以研究岩石的次生构造为主。
次生构造:指的是岩石形成后,在地质作用过程中所发生的破坏,包括褶皱、断层、节理劈理等。
原生构造:指的是岩石在形成过程中形成的各种面状和线状构造(主要指沉积岩和岩浆岩)。
从地质作用的角度讲,《构造地质学》主要研究内力地质作用。
二、研究方法《构造地质学》的研究方法主要为反序法,即根据地质构造的形态特征及规律反寻其成因,进而去讨论地壳运动的规律,即"将今论古"。
在对某一构造进行实际分析时,往往包括了如下方面的研究:空间方面:主要研究地质构造的形态特征、分布规律与组合形式。
时间方面:主要研究地质构造的形成顺序与演变。
精选全文完整版(可编辑修改)《构造地质学》第一章绪论一、地质构造与构造地质学二、构造尺度与构造层次的概念地壳或岩石圈不同深度的物理化学条件所导致的地质构造在垂向上的分带性。
不同的构造层次分别显示不同的主导变形机制。
三、构造解析的思想1.对不同岩石类型地区和不同尺度的地质构造采取不同的研究方法野外观察和地质填图始终是研究地质构造的基本方法。
2.构造解析分析和解释地质构造要素的空间关系和形成规律的方法学,内容包括对构造的几何学、运动学和动目的:了解地质构造的发生条件、形成机制和演化过程。
四、学习构造地质学的意义1.理论意义阐明地壳构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序,探讨地壳构造的演化和地壳运动规模及其动力来源。
2.实践意义应用地质构造的客观规律指导生产实践,解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。
由角度不整合限定。
思考题1. 构造尺度与构造层次的概念。
2. 对地质构造主要从哪几个方面进行研究?各有什么主要内容?3. 学习构造地质学有什么意义?第二章沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状一、倾斜岩层与直线的产状要素1. 岩层的产状要素走向、倾向和倾角。
(图中直线MON),走向线两端延伸的方向即为该岩层的走向,有两个数值。
倾向:层面上与走向线垂直的直线称(真)倾斜线,倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩层的倾向。
倾角:岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的(真)倾角。
注意:规定:水平岩层的倾角为0°;直立岩层的倾角为90°,走向有两个数值。
当观察剖面与岩层的走向斜交时,岩层与该剖面的交迹线叫视倾斜线,视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称视倾角,也叫假倾角。
视倾角的值比倾角值小,两者之间的关系为: tanβ=tanα·cosω2. 倾斜岩层产状表示法(1)方位角表示法:“倾向∠倾角”如:213︒∠54︒、0︒∠ 25︒、60︒∠ 60︒地质学上一般采用方位角表示法。
构造地质学课程简介构造地质学是地质学的主要分支学科,是地学类专业的基础课程。
它是介绍组成地壳的岩石、地层和岩体在岩石圈中力的作用下变形形成的各种现象(地质构造)、阐述这些地质构造的几何形态、组合型式、形成机制和演化进程,探讨形成这些构造的作用力方向、方式和性质的学科。
课程从介绍岩石变形的基础力学与流变学理论出发,重点介绍褶皱、节理、断层、劈理、线理等中小尺度上发育的构造型式及其形成的力学条件与运动学过程。
伸展构造、逆冲推覆构造、走向滑动断层、韧性剪切带构造等重要构造型式的主要特点作为课程中的主要介绍内容。
第一章、概述一、构造地质学及其内涵在山区高速公路两侧的峭壁上、在基岩出露的地方或在水库旁的悬崖上,我们总可以看到很多自然界的岩石具有成层性(层理、片理或劈理等),而且这些岩层经常发生变形,弯曲(褶皱)或破裂(断层或节理),构成奇异的自然景观。
这些由自然力(或地应力)作用引起的岩石的成层性以及岩层的弯曲或破裂现象就是地质构造。
构造地质学就是研究这些地质构造,包括地球岩石圈内岩石变形形成的褶皱、断层、节理、劈理、线理等的几何学特点,产生这些地质构造的运动学和动力学条件,以及这些地质构造形成的基本过程(或形成机制)与演化规律的科学。
地质构造的规模变化很大,从地壳尺度或全球规模、地区尺度或中比例尺区域规模、露头或手标本规模、显微乃至亚微尺度。
在不同的尺度上,地质构造的表现形式具有一定的差异。
传统构造地质学研究多限于对中比例尺区域规模、露头尺度和手标本尺度地质构造的描述、分析。
现代科学技术的发展及其在构造地质学学科研究中的渗透与应用,却大大地拓宽了构造地质学的研究尺度与研究领域。
现代构造地质学的研究领域特点表现为,在传统构造地质学研究领域的基础上,宏观更宏观,从手标本尺度向区域乃至全球尺度发展;微观更微,从应用显微镜的微观尺度到利用电子显微镜的亚微尺度的研究。
现代构造地质学的内容包括几个主要方面:地质构造的几何学,主要包括地质构造的几何形态描述、产状与形体方位分析以及各种地质构造的组合形式和组合规律;地质构造形成的运动学,主要指地质构造形成过程中物质的运动方式、运动方向与基本规律;地质构造形成的动力学,包括地质构造形成的动力学条件及其变化、动力来源;地质构造的成因分析,主要讨论地质构造的形成环境、形成条件、岩石变形机制与地质构造的演化过程。
绪论目的:使学生明确地质构造的概念、构造地质学的研究内容、方法和研究意义重点:对地质构造、原生构造、次生构造概念的理解难点:真正理解地质构造的含义内容:一、构造地质学研究的对象及内容构造地质学的研究对象是地壳中的各种地质构造现象1、地质构造分为原生构造和次生的构造。
原生构造,是指沉积物或岩浆在成岩过程形成的构造,如沉积岩中的斜层理、波痕、泥裂等和岩浆岩中的流动构造、原生节理等。
而次生构造,是指岩层或岩体形成之后,在力的作用下形成的构造,如褶皱、节理和断层等。
构造地质学侧重于研究岩层或岩体在内动力地质作用下形成的次生构造。
但是对原生构造也必须涉及,因为原生构造通常可以反映出次生构造形成时的地质背景,某些原生构造又是识别次生构造的形态、产状及其变形特征的重要标志。
2、地质构造的规模有大有小:大至岩石圈内部的结构和巨大构造单元,如造山带和盆地的形成和发展;小至岩石内部的组构特征,构造地质学主要研究中小型的地质构造,大地构造学和显微构造学将在后续课程中介绍。
3、构造地质学主要的研究内容包括三个方面:(1)岩石圈内各种变形的几何形态、组合特征分布规律;(2)分析构造形成的地质构造背景、力学条件和运动学、动力学机制;(3)研究构造的形成序列及叠复演化的历史。
二、构造地质学的研究方法和手段1、岩石圈内的各种地质构造是在漫长的地质历史过程中由构造运动形成的。
目前,在野外见到的地质构造是构造运动作用的结果,人们无法直接观察它们形成的过程,也很难在实验室中再造。
因此,人们只能通过野外地质调查,研究岩石变形,分析构造力作用的方式,探讨变形过程特点及其反映构造运动的性质。
构造地质学的这种研究方法称为“反序法”。
2、野外地质调查和地质填图是研究地质构造的重要手段之一。
地质构造是三维空间的地质实体,将野外观测到的各种地质现象用一定比例尺反映在平面图和剖面图上,这对于分析构造的几何形态是十分重要的。
在地质制图过程中要充分利用航片、卫片及地球物理资料,不仅弥补了地表观察的局限,而且获取了深部构造的信息。
《构造地质学》讲稿第一章绪论一、造地质学的研究对象和内容构造地质学是地质学的一门分支学科,其研究对象是地壳或岩石圈的构造。
地质构造是指组成地壳的岩石(岩体)在内,外动力地质作用下发生的变形与变位,而形成的各种(构造)现象,诸如褶皱、断裂、劈理以及其它各种面、线状构造等。
构造地质学研究内容主要研究内动力地质作用所形成的各种构造地质的形态、产状、规模,形成条件、形成机制,分布和组合规律及其演化史,并进一步探讨产生地质构造的地壳运动的方式,规律及动力来源。
内动力地质作用下产生的各种构造现象主要是在成岩后形成的次生构造,但对沉积岩在成岩过程中、岩浆岩在侵位和结晶过程中形成的原生构造也要加以认识和研究。
构造尺度可以分为巨、大、中、小、微、超微等级别,不同的构造尺度其研究任务与方法不同。
●野外调查通常是从小或中尺度构造现象入手;●室内研究则为微、超微尺度研究;●巨、大型尺度研究已属大构造研究领域,除上内容研究之外,还需对该区地层,沉积相和建造、岩浆活动,变质作用,及成矿作用等综合研究分析。
新理论、新技术、新方法、新仪器的应用近20-30年来构造地质学发展迅猛,如航天遥感技术(航、卫片)、地球物理探测方法的发展、电子显微镜的发明等,对地球的研究已从陆地延伸至海洋,从地壳表层发展到深层(超深钻),将地球作为一个整体与天体行星进行类比研究。
电子显微镜、高温高压实验,以及晶体缺陷的研究,加深了人们对构造变形机制的深刻了解。
二、构造地质学的研究意义理论意义阐明地壳构造在空间上的相互关系和空间上的发育顺序,探讨地壳构造演化和地壳运动规律及其动力来源。
实践意义与国民经济建设想相关,有利的方面,如矿产资源(能源资源),水资源,受一定的构造控制,不利的方面,如地震活动,工程地质,环境地质,保护、改善利用环境地质,防止和减少地质灾害等都与构造地质密切相关。
构造地质学与工程地质稳定性实例1、法国马尔帕赛水坝薄拱坝坝高60m,底宽6.26m,顶宽1.5m,修建在片麻岩上。
《构造地质学》讲稿第一章绪论一、造地质学的研究对象和内容构造地质学是地质学的一门分支学科,其研究对象是地壳或岩石圈的构造。
地质构造是指组成地壳的岩石(岩体)在内,外动力地质作用下发生的变形与变位,而形成的各种(构造)现象,诸如褶皱、断裂、劈理以及其它各种面、线状构造等。
构造地质学研究内容主要研究内动力地质作用所形成的各种构造地质的形态、产状、规模,形成条件、形成机制,分布和组合规律及其演化史,并进一步探讨产生地质构造的地壳运动的方式,规律及动力来源。
内动力地质作用下产生的各种构造现象主要是在成岩后形成的次生构造,但对沉积岩在成岩过程中、岩浆岩在侵位和结晶过程中形成的原生构造也要加以认识和研究。
构造尺度可以分为巨、大、中、小、微、超微等级别,不同的构造尺度其研究任务与方法不同。
●野外调查通常是从小或中尺度构造现象入手;●室内研究则为微、超微尺度研究;●巨、大型尺度研究已属大构造研究领域,除上内容研究之外,还需对该区地层,沉积相和建造、岩浆活动,变质作用,及成矿作用等综合研究分析。
新理论、新技术、新方法、新仪器的应用近20-30年来构造地质学发展迅猛,如航天遥感技术(航、卫片)、地球物理探测方法的发展、电子显微镜的发明等,对地球的研究已从陆地延伸至海洋,从地壳表层发展到深层(超深钻),将地球作为一个整体与天体行星进行类比研究。
电子显微镜、高温高压实验,以及晶体缺陷的研究,加深了人们对构造变形机制的深刻了解。
二、构造地质学的研究意义理论意义阐明地壳构造在空间上的相互关系和空间上的发育顺序,探讨地壳构造演化和地壳运动规律及其动力来源。
实践意义与国民经济建设想相关,有利的方面,如矿产资源(能源资源),水资源,受一定的构造控制,不利的方面,如地震活动,工程地质,环境地质,保护、改善利用环境地质,防止和减少地质灾害等都与构造地质密切相关。
构造地质学与工程地质稳定性实例1、法国马尔帕赛水坝薄拱坝坝高60m,底宽6.26m,顶宽1.5m,修建在片麻岩上。
1959年12月2日,当水库接近满库时坝体突然崩溃。
其中地质上原因是坝上游拉应力分布区内陡倾张裂隙和缓倾软弱面相连,导致孔隙水压急剧增高,引起坝基滑移。
2、四川永川县陈食水库坝基渗漏,在坝基附近岸坡坡脚处,风化泥岩中发育一组与岸坡走向平行的陡倾卸荷裂隙,有的开口达20cm之大,渗漏造成的。
3、安徽梅山水库连拱坝坝肩破裂,受右坝肩花岗岩体内一组平缓裂隙向河谷方向滑移导致。
4、意大利瓦依昂水库滑坡事件,坝高267m,是当时世界上最高的双拱坝。
库区蓄水后,山体突然以高达25-30m/s的速度下滑,近2亿方土石迅速淤满水库,掀起高过坝顶100余m 的涌浪,冲毁下游3KM处的村镇,造成3000人死亡,水库变为石库。
三、构造地质研究方法1、构造地质研究三大方面:几何学、运动学和动力学,此外尚有构造发育、演化历史分析。
●几何学研究构造地质的形态、产状、规模、组合型式及相互关系、各种要素的测量及其各个构造之间的相互关系,从而建立一个完整的具有几何规律的构造体系或型式。
它是运动学和动力学分析的基础。
●运动学根据几何学的有关资料和数据,重塑和再现岩石在构造变形期间所发生的运动和变位,包括变形岩石内外部的运动。
●动力学探索构造变形的作用力性质、大小、方向、应力场的演化及其发育顺序,应变分析也属于动力学研究的内容。
三者之间彼此相互联系,相辅相成的。
2、研究方法⑴、地质测量(填图)是基本方法,制图、数理统计提供依据。
⑵、显微构造分析是对中小尺度研究的修正和外充。
⑶、航、卫片解译扩大视域和深度,弥补野外中小尺度研究的局限性。
⑷、⑸、应用力学原理,鉴定构造的力学性质和相互关系,分析形成机制及各构造之间的内在关系,以从而得出区域构造的分布和发展规律。
⑹、室内测试和计算应变测量与计算、变形(应力)矿物尤其是标型矿物的温度压力测试、同位素年代学测定等。
⑺、摸拟实验石蜡或泥巴摸拟、光弹性实验、数学力学模拟和高温高压实验,再现构造变形。
⑻、⑼、⑽、⑾、⑿、⒀、⒁、⒂、⒃、⒄、⒅、⒆、⒇、⑹、历史分析根据地层间不整合接触关系、各种构造之间的交切关系,结合沉积相,岩浆活动,配合同位素年代测定资料,分析构造发展的顺序,划分发育阶段,恢复构造演化历史,从而对构造的规律有一个较全部系统的正确认识。
四、构造地质学与其它学科的关系数学力学(弹、塑性力学、流变学、断裂力学)古生物学地史学(或地层学)矿物、岩石学地貌学地球物理地球化学计算机制图等学科关系密切构造地质学是一门实践性很强的专业基础学科。
我们必须坚持唯物主义的认识论,理论联系实际,才能学好用这门学科,并使之向前发展。
第二章沉积岩层的产状及其原生构造§1 岩层产状、厚度及其出露特征一、岩层的原始产状沉积盆地(海洋或大型湖泊)中心,形成的岩层是水平的或近水平的,而边缘、岛屿,水下隆起等周围的沉积物产状具有一定的倾角,称为原始倾斜。
原始水平的岩层,经构造变动后,可变为倾斜、直立、倒转以及各种褶皱形态,但也有仍保持近水平状态。
二、水平岩层岩层上下两个面保持水平状态,即同一层面上各点海拔高度基本相同的岩层,称为水平岩层。
其特征如下:1、在层序没有倒转的前提下,地质时代较新的岩层叠置在较老的岩层之上。
当地形剥蚀切割轻微的地面只出露最新岩层;如切割强烈时,老岩层则出露于河谷,冲沟等低洼处,较新岩层分布于山顶或分水岭上,即岩层愈老出露愈低,岩层愈新其出露的位置愈高。
2、水平岩层的露头形态,完全受地形控制,其出露线(岩层与地面的交线)在地质图上表现为与地形等高线平行或重合,而不会相交。
3、水平岩层的厚度就是岩层顶面与底面标高之差。
4、水平岩层露头宽度,与岩层厚度和地形坡度的变化有关。
三、倾斜岩层由于地壳运动,使原始水平的岩层发生构造变动,形成倾斜岩层。
单斜岩层可以是褶皱的一翼或断层的一盘,也可以是区域性不均匀沉隆或上升引起的区域性倾斜。
(一)岩层产状及其测定1、产状要素:走向、倾向、倾角真倾角与视倾角之间关系为:tanβ= tanα.cosω(式中α为真倾角,β为视倾角,ω真倾向线与视倾向线之间夹角)2、岩层产状要素的测定与表示方法(要求学生回顾地学概论和南京实习时现场实际测量)。
岩层产状要素,通常用罗盘直接测量,有些情况下需用作用法,赤平投影法求出岩层产状要素。
⑴层产状文字表示法:通常只记录倾向和倾角即可,走向则通过倾向加或减90度换算。
●方位角SW205°∟25°或205°∟25°●象限角法,以北或南作为起点(0°),一般记为N65°W∟25°或NW65°∟25°⑵符号表示(用于地质图上)(二)岩层的厚度真厚度、视厚度、铅直厚度三者具有一定的三角函数关系附录V有详细介绍。
(三)倾斜岩层的露头形态(V字形法则)(本章重点之一)●水平岩层露头线与等高线平行或重合;●直立岩层露头线不受地形影响,始终呈直线延伸;●倾斜岩层露头界线复杂,表现为与地形等高线交切关系,并显示出一定的规律性,即在经过山脊和河谷时,均呈“V”字形态展布即“V”字形法则。
有下列三种情况:1、岩层倾向与地面坡向相反:在山脊处“V”字形尖端指向山下,在沟谷处“V”字形尖端指向上游。
2、岩层倾向与地面坡向相同,且岩层倾角大于地面坡角时,在山脊处“V”字形尖端指向山下,沟谷处“V”字形尖端指向上游。
3、岩层倾向与坡向相同,但岩层倾角小于地面坡角时,“V”字形尖端在山脊处指向山下,沟谷处指向上游。
1、3两种情况相似,不同的是后者“V”字形弯曲大于等高线,而前者“V”字形弯曲度小于等高线。
示图。
(四)岩层的露头宽度(自学)岩层厚度、倾角、坡角、坡向与岩层倾向,倾角之间关系的影响,学生自己阅读即可。
§2 沉积岩层的原生构造沉积岩是地球表分布最广泛的岩石,其分布面积约占地球大陆面积的75%,因此,大部分地质构造是由沉积岩形成的。
所以观测分析沉积岩层的原生构造、岩层产状和接触关系是研究地质构造的一项基础工作,也是本课程的基本内容之一。
举例:安徽贵池徐桥银矿产于奥陶系灰岩裂隙中,为脉状矿体。
奥陶系灰岩为厚层~块层状且大理岩化,层理看不清。
地质人员对地层产状长时间争论不休,后来我根据大理岩中残留的生物碎屑的排列方向,确定了原始层理,令地质人员十分信服。
●岩层由两个平行或近乎平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体。
由沉积作用形成的岩层称沉积岩层。
●层面上、下岩层的界面。
上层面叫做顶面,下层面叫底面,两个岩层的接触面,既是上覆岩层的底面,又是下覆岩层的顶面。
●厚度两个层面之间的垂直距离。
沉积岩在沉积过程中或成岩作用过程中产生的非构造变动的构造称为沉积岩层的原生构造。
如层理、层面构造(泥裂、雨痕、印模等)、结核、叠锥以及生物遗迹等等。
尽管这些都是沉积岩石学研究的内容,但是,其对构造地质的研究也有重要意义。
一、层理及识别1、层理是沉积岩最常见的一种原生构造,是由岩石成分、结构和颜色在剖面上突变或渐变所显现出来的一种成层构造。
层理按其形态可分为三种基本类型:平行层理、波状层理、斜层理。
(放映照片、展示标本或模型)细层与层系概念介绍,示图a为细层,图b为层系。
2、层理的识别(1)岩石成份变化,系由成分差异而显示出来的层理(2)岩石结构变化,指岩石粒度和形状的变化显示出来(3)岩石颜色变化,由于颜色的不同显示出层理来(4)岩层的原生层面构造,包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。
二、利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面确定岩层新老关系是野外观察研究地质构造的一个重要问题。
未经构造变动的岩层,其正常层序总是上顶下底,即上新下老,但经构造变动后岩层则可直立,甚至倒转,新老层序倒置的现象。
化石是确定新老关系和地质年代的依据,但有些无化石的“哑地层”,则只能根据原生构造和某些次生构造来确定新老层序。
况且确定地层的新老关系,原生构造的方法比化石来得更容易些。
(1)斜层理(2)粒序(韵律)层理,正粒序与反粒序层理(3)波痕(4)泥裂(5)雨痕、冰雹痕及其印模(6)冲刷充填构造(5)古生物化石的生长和埋藏状态§3 地层之间的接触关系一、整合与不整合1、整合:岩层连续沉积,层序无间断、产状一致、时代连续或其中的生物演化是渐变。
2、不整合:层序有间断、缺失,即部分地层无沉积或虽有沉积但却被剥蚀。
二、不整合类型(一)平行不整合:下降沉积→上升、沉积间断、剥蚀→再下降再沉积;不整合面上有下伏岩层组成的砾石、古风化壳、古土壤层。
(二)角度不整合特征:缺失部分地层,上下岩层产状不一致呈一定的角度相交,不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩,古风化壳,古土壤层等。
形成过程:下降沉积→褶皱上升(伴有断裂活动、岩浆活动,变质作用等)→沉积间断、遭受剥蚀→再下降再沉积。