构造地质学第一章
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《构造地质学》教学大纲教学大纲第一章绪论一、教学目的1. 明确构造地质学的研究对象和研究内容2. 了解构造地质学分析涉及到的两个重要概念:构造尺度和构造层次3. 明确学习构造地质学的意义二、教学内容的结构1. 地质构造与构造地质学2. 构造尺度与构造层次的概念3. 构造解析的思想和方法4. 学习构造地质学的意义三、主要内容构造地质学的内涵和研究对象;地质构造;构造地质学的研究内容(地质构造的几何学、运动学和动力学);构造尺度;构造层次;构造解析的思想和方法;学习构造地质学的意义四、本章要点构造地质学的内涵;构造尺度和构造层次的概念五、本章思考题1. 何为地质构造?2. 对地质构造应从哪几个方面进行研究?3. 什么是构造尺度和构造层次?各有哪些种类?第二章沉积岩和岩浆岩的原生构造及其产状一、教学目标1. 明确面状和线状构造的产状表示法2. 了解沉积岩和岩浆岩的原生构造二、教学内容的结构1. 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面2. 倾斜岩层与直线的产状要素3. 水平岩层与倾斜岩层在地形地质图上的特征4. 地层的接触关系5. 沉积岩中的软沉积变形构造6. 岩浆岩中的原生构造三、主要内容面状构造与线状构造的产状表示法;沉积岩层的原生构造及沉积岩层顶、底面的识别标志;软沉积变形的种类;地层接触关系的基本类型及其构造意义;地质界线与地形等高线之间的相互关系(即“V”字形法则)四、本章要点沉积岩层顶、底面的识别及其应用;不整合接触关系的识别标志;软沉积物变形的类型及其形成机理五、本章思考题1. 走向、倾向和倾角的含义是什么?2. 岩层的露头宽度与哪些因素有关?3. 如何在地形地质图上判定地层是否是水平地层?4. 沉积岩层有哪些基本的接触关系?如何识别它们?各反映了什么构造意义?5. 如何判断沉积岩层的顶、底面?6. “V”字形法则的主要内容是什么?7. 软沉积变形主要有哪些几种?第三章地质构造分析的力学基础一、教学目标1. 明确应力、应力状态的概念和特点2. 明确应力莫尔圆的含义与特点二、教学内容的结构1. 应力、正应力、剪应力的概念2. 主应力、主方向和主平面的概念与应力状态3. 应力莫尔圆的概念与特点4. 应力场、应力轨迹与应力集中三、主要内容应力、正应力、剪应力的概念;主应力、主方向的概念;单轴、双轴和三轴应力状态的二维应力莫尔圆;应力场的概念及其表示法四、本章重点双轴和三轴应力状态二维应力分析的莫尔圆;应力场的概念及其表示方法五、本章思考题1. 应力、正应力、剪应力、主应力之间有什么关系?2. 单轴、双轴和三轴应力状态二维应力莫尔圆上任意一点的物理意义是什么?3. 影响应力场的主要因素有哪些?第四章变形岩石应变分析基础一、教学目标1. 明确应力、应变的概念和特点2. 明确岩石变形的三个阶段3. 明确影响岩石变形行为的外界因素二、教学内容的结构1. 变形、位移和应变的概念2. 旋转应变与非旋转应变3. 递进变形、全量应变与增量应变4. 岩石的变形阶段5. 影响岩石力学性质的外部因素三、主要内容变形(拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转)和位移(平移、旋转、形变和体变);应变的度量(线应变与剪应变);弹性变形、塑性变形和破裂变形;均匀应变与非均匀应变;应变椭球体的概念;旋转应变和非旋转应变;递进应变(共轴递进变形与非共轴递进变形)四、本章重点线应变和剪应变的概念;脆性岩石变形的三个阶段(弹性、塑性和破裂变形);单剪与纯剪变形的概念;影响岩石变形特征的外界因素五、本章思考题1. 变形和位移各有哪几种方式?2. 线应变与剪应变、均匀应变与非均匀应变、旋转应变与非旋转应变(单剪与纯剪)、共轴递进变形与非共轴递进变形的含义是什么?3. 岩石变形的三个阶段各有何特点?4. 影响岩石变形特征的外界因素主要有哪些?它们分别是如何影响岩石变形的?第五章劈理、节理和线理一、教学目标明确劈理、节理、线理的类型和形成机制二、教学内容的结构1. 劈理(1)劈理的结构特点与分类(2)劈理的成因(3)面理置换2. 节理张节理与剪节理的概念与特点3. 线理(1)小型线理与大型线理的主要类型(2)线理的成因三、主要内容劈理、线理、节理的概念与主要类型;劈理、节理、线理与褶皱、断层构造的相互关系;劈理、线理和节理的形成机制四、本章重点劈理、节理、线理的概念、主要类型和形成机制五、本章思考题1. 劈理按成因可以分为哪几种类型?它与节理如何区别?2. 劈理主要是通过哪些方式形成的?劈理有何应变意义?3. 常见大型线理构造有哪几种?它们是如何形成的?4. 张节理与剪节理如何区别?5. 共轭剪节理与主应力之间有什么关系?6. 如何利用层间劈理判断地层是否正常?第六章褶皱一、教学目标1. 明确褶皱的类型2. 明确褶皱的形成机制二、教学内容的结构1. 褶皱要素2. 褶皱的形态3. 褶皱的分类4. 几种特殊类型的褶皱——同沉积褶皱和底辟构造5. 褶皱的组合形式6. 褶皱的形成机制7. 叠加褶皱8. 褶皱作用的时间三、主要内容褶皱的几何学分析(褶皱要素、褶皱描述、褶皱的几何形态分类);平行褶皱与相似褶皱;同沉积褶皱与底辟构造;褶皱的组合型式(侏罗山式褶皱)褶皱的形成机制(纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、剪切褶皱作用和柔流褶皱作用);与褶皱伴生的劈理、擦痕等构造;褶皱层中的应力分布特征四、本章要点枢纽、轴面的含义;褶皱的几何形态分类;褶皱的产状分类;褶皱横截面形态分类;纵弯褶皱作用的特点、褶皱中的应力分布与伴生构造;横弯褶皱作用;剪切褶皱作用;柔流褶皱作用;不同褶皱作用机制形成褶皱的特点五、本章思考题1. 褶皱由哪几个主要部分组成(褶皱要素)?2. 褶皱的形态有哪些类型?分类依据是什么?3. 褶皱在平面上和剖面上有哪些组合形态?4. 如何判定褶皱的形成时代?第七章断层概述一、教学目标1. 明确断层的类型和各类型的主要特点2. 明确断层的识别标志二、教学内容的结构1. 断层的几何学与运动学要素2. 断层的类型及其应力环境3. 同沉积断层4. 断层的识别标志5. 断层两盘相对运动方向的判定三、主要内容断层的几何学要素(断层带、断层线与断盘)和运动学要素(位移);正断层、逆断层与平移断层的概念及其应力状态的Anderson 模式;断层岩;断层效应;断层的识别标志;断层两盘相对运动方向的确定;牵引构造与逆牵引构造(或反牵引构造);断距的确定;断层作用时间的确定;同沉积断层的概念与特点断层分类;断层的运动学要素;断层的识别标志五、本章思考题1. 在野外如何识别断层的存在?如何判断其性质?2. 正断层、逆断层和平移断层分别形成于何种应力环境中?3. 牵引构造与逆牵引构造有何不同?4. 怎样确定断层发育的时间?5. 同沉积断层有何特点?第八章伸展构造一、教学目标明确伸展构造的表现形式二、教学内容的结构1. 伸展构造的表现形式2. 大陆伸展构造模式3. 造山期后伸展作用的机制与表现4. 构造反转三、主要内容伸展构造的主要表现型式;地堑与地垒、断陷盆地、裂谷变质核杂岩、岩墙群的概念;大陆伸展构造的三种模式(纯剪式、单剪式和分层剪切或滑动模式);拆沉作用;构造反转四、本章要点伸展构造的表现形式;构造反转五、本章思考题1. 伸展构造主要有哪些表现型式?2. 伸展构造的形成机制主要有哪几种?3. 伸展构造与挤压构造有哪些主要的差别?第九章逆冲推覆构造一、教学目标明确逆冲推覆构造的几何结构特点二、教学内容的结构1. 逆冲推覆构造的几何结构2. 逆冲推覆构造的组合型式3. 逆冲推覆的驱动机制4. 逆冲推覆与重力滑覆的区别三、主要内容逆冲推覆构造的几何结构与组合型式;双重逆冲构造、反冲构造的概念;逆冲推覆构造的分带、分层和分段性;逆冲推覆构造的扩展方式;逆冲作用与褶皱作用(断弯、断展与断滑褶皱作用);逆冲推覆的驱动力、位移与速率;推覆与滑覆的差别;断层相关褶皱理论四、本章要点逆冲推覆构造的几何结构和分段性;逆冲推覆构造的驱动机制;断层相关褶皱理论1. 逆冲推覆构造有哪几种组合型式?2. 什么是双重逆冲构造?3. 什么是反冲断层与构造三角带?4. 逆冲推覆构造沿冲断方向可以分成哪几个带?5. 逆冲推覆构造有哪几种扩展方式?6. 何谓断弯褶皱作用、断展褶皱作用与断滑褶皱作用?7. 如何区别挤压推覆与重力滑覆?第十章走向滑动断层一、教学目标明确走滑断层几何结构和伴生构造的特点二、教学内容的结构1. 左行走滑断层与右行走滑断层2. 走滑断层的几何学特征3. 走滑断层的形成环境4. 一种特殊的走滑断层——转换断层三、主要内容走滑断层的基本特点;走滑断裂带的弯曲部和端部的应力状态;拉分盆地与花状构造的概念与特点;雁列式褶皱与牵引式弯曲;走滑双重构造四、本章要点左行与右行、左阶与右阶的概念;走滑断层伴生构造;花状构造的概念五、本章思考题1. 走滑断层有哪些基本特点?2. 走滑断裂带弯曲部和端部有哪些应力状态?3. 拉分盆地有何地质特点?如何识别拉分盆地?4. 走滑双重构造与逆冲双重构造有何差别?第十一章韧性剪切带一、教学目标1. 明确韧性剪切带内特征的岩石类型和伴生构造特点2. 明确韧性剪切带两盘相对运动方向的判定方法二、教学内容的结构1. 剪切带与韧性剪切带的概念2. 韧性剪切带的特点3. 糜棱岩的特点4. 韧性剪切带运动方向的判别标志三、主要内容剪切带的类型(脆性剪切带、脆-韧性剪切带、韧-脆性剪切带和韧性剪切带);糜棱岩的种类;鞘褶皱;韧性剪切带运动方向的确定韧性剪切带和糜棱岩的概念;韧性剪切带两盘运动方向的确定五、本章思考题1. 如何识别糜棱岩?2. 如何判断韧性剪切带的剪切方向?第十二章室内实习与课间野外实习本课程共安排了10次室内实习和1次课间野外教学实习。
《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。
构造地质学电子版目录第一章绪论第一节构造地质学的内涵、构造尺度和构造变形场第二节地壳-岩石圈的层圈式结构和构造层次第三节构造观和褶皱幕问题第四节构造解析的基本原则主要参考文献第二章地质体的基本产状及沉积岩层构造第一节面状结构和线状结构的产状第二节沉积岩层的原生构造第三节软沉积变形第四节水平岩层不整合的构造意义和研究主要参考文献第三章构造研究中的应力分析基础第一节应力第二节应力场主要参考文献第四章变形岩石应变分析基础主要参考文献第五章岩石力学性质第一节岩石力学性质的几个基本概念第二节影响岩石力学性质的因素第三节岩石的能干性第四节岩石变形的微观机制第五节岩石断裂准则主要参考文献第六章劈理第一节劈理的结构、分类和产出背景第二节劈理的形成机制和应变意义第三节劈理的观察与研究主要参考文献第七章线理第一节小型线理第二节大型线理第三节线理的观察与研究主要参考文献第八章褶皱的几何分析第一节褶皱和褶皱要素第二节褶皱的描述第三节褶皱的分类第四节褶皱的组合型式第五节叠加褶皱主要参考文献第九章褶皱的成因分析第一节纵弯褶皱作用第二节横弯褶皱作用第三节剪切褶皱作用第四节柔流褶皱作用第五节关于褶皱作用问题主要参考文献第十章节理第一节节理的分类第二节雁列节理和羽饰构造第三节节理脉的充填机制和压溶作用第四节区域性节理第五节岩浆岩体中的节理第六节节理的野外观测主要参考文献第十一章断层概论第一节断层的几何要素和位移第二节断层分类第三节断层形成机制第四节断层岩第五节断层效应第六节断层的识别第七节断层的观测第八节断层作用的时间性主要参考文献第十二章伸展构造第一节伸展构造型式第二节伸展构造模式第三节构造反转第四节伸展和挤压两种作用和两类构造对比主要参考文献第十三章逆冲推覆构造第一节逆冲推覆构造的组合型式第二节逆冲推覆构造的几何结构第三节逆冲推覆构造的扩展第四节逆冲作用与褶皱作用第五节逆冲推覆构造的运动学和动力学第六节逆冲推覆构造的地质背景及其与滑覆和岩浆活动的关系主要参考文献第十四章走向滑动断层第一节走向滑动断层的基本结构第二节走向滑动断层的应力状态第三节走向滑动断层控制下形成的构造第四节区域剪切应力场引发的雁列构造和陆块旋转主要参考文献第十五章韧性剪切带第一节剪切带的基本类型第二节韧性剪切带的几何特征第三节韧性剪切带内的岩石变形第四节韧性剪切带的运动方向的确定第五节韧性剪切带的观察与研究主要参考文献第十六章构造地质学的研究方法和技术第一节面状和线状构造产状的测定方法第二节极射赤平投影的原理和方法第三节地质图的读图分析第四节基础性地质剖面图的编制第五节岩石有限应变测量的技术和方法第六节构造主应力方位的确定和古应力大小的估算第七节构造模拟与实验研究第八节计算机技术在构造地质学中的应用主要参考文献第一章绪论第一节构造地质学的内涵、构造尺度和构造变形场一、构造地质学的内涵构造地质学是地质学的基础学科之一,主要研究组成地壳的岩石、岩层和岩体在岩石圈中力的作用下变形形成的各种现象。
第一章沉积岩层的原生构造一、简述层理的识别标志。
1.成分变化:沉积物成分的变化是显示层理的重要标志。
2、结构变化:绝大多数碎屑沉积岩层都是由不同粒度、不同形状的颗粒分层堆积而成,根据碎屑粒度和形状的变化可以识别层理。
3、颜色变化:在层理隐蔽、成分均一、颗粒较细的岩层中,如有颜色不同的夹层或条带,可以指示层理。
4:层面原生构造:波痕、底面印模、暴露标志等层面原生构造也可以作为确定和识别层理的标志。
二、简述地层层序的主要判别标志。
1、交错层理、粒序层理①交错层理确定岩层面向的判别特征:弧形斜纹层向圆心方向为顶面;斜纹层顶部被截切,与层面呈高角度相交,下部逐渐收敛、变缓与底面小角度相交。
②递变(粒序)层理:特点是在一个单层中,从底面到顶面粒度由粗到细,如由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂、粉砂以至泥质。
层理的顶面与其上一层的底面是突变的。
2、层面的原生构造标志:波痕、泥裂、雨痕、冲刷面、底面印模①波痕标志:波峰指向岩层的顶面,波谷的圆弧凹向底面。
②泥裂:上覆沉积物填充,楔状裂缝的尖端指向岩层底面。
③雨痕:雨痕被上覆沉积物填充掩埋并成岩后,岩层面上会留下凹坑,在上覆岩层底面形成凸起印模。
④冲刷面:固结和半固结的沉积层的顶面,会因水流冲刷而成为凹凸不平的冲刷面。
⑤底面印模:冲刷槽被砂质沉积物充填,成岩后在泥质岩层之上的砂岩底面形成的凸起印迹称作底面印模。
3、生物标志三、简述软沉积变形的构造类型及启示。
软沉积变形:指沉积或成岩作用过程中形成的非构造应力作用而形成的变形。
沉积物此时尚未固结成岩,处于塑性或半塑性状态,故称之为软沉积变形。
1、压模与火焰状构造①压模:又称重荷模,一般发育在泥质物之上的砂层底面。
②火焰状构造:与压模密切相关,也是由于重力负荷而引起。
主要表现为下伏的泥质层向尖灭形成一排尖舌,如同火焰。
2、球状与枕状构造多发育于泥岩或粉砂岩之上的砂岩底部。
特征:砂岩层的底部破裂成紧密排列或孤立分布的球状或枕状体。
《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。
倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩倾角: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。
以正北为0°,正东90°,正南180°,正西270°。
《构造地质学》课程笔记第一章绪论一、构造地质学的内涵和构造规模1. 构造地质学定义:构造地质学是地球科学的一个分支,它专注于研究地球岩石圈的结构、构造、形成过程、演化历史以及控制这些过程的动力学机制。
它涉及从微观到宏观尺度的地质现象,包括地层、岩体、断裂、褶皱等。
2. 研究内容详述:(1)地质体的形态、产状、规模和组合特征:研究不同类型地质体的外部形态、空间排列、大小和相互之间的组合关系,如断层、褶皱、节理等。
(2)地质体的形成、演化和改造过程:探讨地质体从形成到改造的整个地质历史过程,包括构造运动、岩浆活动、变质作用等。
(3)地质体之间的相互关系及其在地球动力学过程中的作用:分析地质体之间的相互作用,以及它们在板块构造、地壳运动等地球动力学过程中的角色。
3. 构造规模划分详述:(1)大型构造:涉及整个板块或大陆规模的构造,如板块边界、地槽-地台、造山带等。
(2)中型构造:介于大型和小型构造之间,如区域性的褶皱带、断裂带、火山带等。
(3)小型构造:在更小的尺度上,如单个褶皱、断层、节理、面理等。
二、地质构造的类型和关系1. 地质构造类型详述:(1)原生构造:在岩石形成过程中直接形成的构造,如层理、波痕、泥裂等沉积构造。
(2)次生构造:岩石形成后,在后期地质作用下形成的构造,如褶皱、断层、节理等。
(3)复合构造:原生构造和次生构造相互叠加、改造形成的复杂构造,如叠加褶皱、复合断层等。
2. 地质构造之间的关系详述:(1)成因关系:不同构造之间的成因联系,如断层活动可能导致褶皱的形成。
(2)时间关系:不同构造形成的时间顺序,如先形成断层,后形成褶皱。
(3)空间关系:不同构造在空间上的分布和排列方式,如断层与褶皱的相互切割关系。
三、构造分析的基本方法1. 地质观察详述:(1)观察地质体的形态、产状、规模、组合特征:通过野外实地观察,记录地质体的各种特征。
(2)使用地质罗盘、GPS等工具进行精确测量:测量地质体的产状、方位等参数。
构造地质学-胡明-读书笔记第一章绪论1. 构造地质学的研究对象与内容构造地质学是地质学的一门分支学科,主要研究由内动力地质作用所形成的各种地质构造的形态、产状、规模、形成条件、形成机制,分布和组合规律及其演化历史,并进而探讨产生地质构造的地壳运动的方式、规律和动力来源。
同时,地质构造学还要研究沉积岩在沉积过程和成岩过程中所形成的原生构造以及沉积岩岩层的产状和底层的基础关系等。
地质构造指组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生变形、从而形成的各种构造,如褶皱、节理、断层、劈理以及其他各种面状和线状构造等。
构造地质学研究的范围大至几百、上千千米乃至全球规模,即整个地球的结构以及地壳的巨大单元,如大陆和大洋、山脉和盆地等的形成和发展;小到组成岩石圈内各种变形地质体的空间组合和分布规律及构造特征,即一定范围的露头上或手标本上;更小则到岩石或矿物的内部组构等,需要借助显微镜才能观察,在深度上,则涉及从地壳表层至地幔深部不同层次的构造现象。
因此,对地质构造的观察研究,可以按规模大小划分为许多级别,称为“构。
构造尺度的划分是相对的,一般把构造尺度划分为巨、大、中、小、微以至超显不同尺度的地质构造各有其不同的研究任务和研究方法,例如小尺度或中尺度的构造地质学的主要任务是要对各种变形地质体即褶皱、断裂、面理和线理等构造现象进行识别、描述和成因解释。
1.构造地质学主要以各种地质构造的产状、形态、规模、形成条件、形成机制、分布和组合及其演化历史为研究对象,进而探讨产生地质构造的地壳运动的方式、规律和动力来源。
2.构造地质学还要研究沉积岩在沉积和成岩作用过程中所形成的原生构造以及沉积岩岩层的产状和地层的接触关系等。
构造地质学研究的基本内容是阐述有关中、小尺度的地质构造的基本特征(形态、产状、分布和组合关系)及对各种构造的认识方法和分析方法。
本课程的主要内容包括四大部分:沉积岩层的产状特点及有关力学分析基础;榴皱构造的特征及研究方法;断裂构造的基本类型以及它们的特点;大地构造的基本理论和研究方法。
构造地质学第一章沉积岩层的基本产状一、面状结构产状要素1、走向:倾斜平面与水平面的交线即走向线;走向线两端延伸的方向即走向..2、倾向:倾斜平面上与走向线垂直的线叫倾斜线;倾斜线在水平面上的投影所指的平面向下倾斜的方位即倾向..3、倾角:倾斜平面上的倾斜线与其在水平面上投影的夹角..4、视倾斜线:当剖面与岩层走向线斜交时;剖面与岩层的交迹线叫视倾斜线..5、视倾角:视倾斜线与其在水平面上投影的夹角叫视倾角:公式二、线状结构产状要素1、倾伏向:某一直线在空间的延伸方向;即某一倾斜直线在水平面上的投影所指示的该直线向下倾斜的方位..用方位角或象限角表示..2、倾伏角:指直线的倾斜角;即直线与其水平投影线间所夹的锐角..3、侧伏角:当线状构造包含在某一倾斜平面内;此线与该平面走向线所夹锐角叫此线在那个平面的侧伏角..4、侧伏向:构成侧伏锐角的走向线那一端的方位;如24°N..三、水平岩层基本特征:1、在地形地质图上;岩层的地质界线与地形等高线平行或重合..2、一套水平岩层;老岩层在下;新岩层在上..3、岩层顶、底面之间的垂直距离是岩层的厚度;水平岩层的厚度是其顶、底面标高..4、岩层出露宽度是顶、底面出露线间的水平距;水平距的大小取决于岩层厚度和地面坡度..四、倾斜岩层基本特征:1、由于地壳运动;使原始水平产状的岩层发生构造变动;形成倾斜岩层2、产状要素有走向、倾向、倾角定义3、岩层厚度指岩层的两个平行界面之间的垂直距离;视厚度是在与岩层走向斜交的直立剖面或在与岩层不垂直的任何方向的非直立剖面之间上测得的岩层顶、底界线之间的垂直距离;铅直厚度是指岩层顶、底面之间沿铅直方向的厚度4、露头界线用“V”字型法则5、露头宽度取决于岩层厚度、倾角、地面坡度、坡向与岩层的倾角、倾向之间的关系五、地层接触关系:整合和不整合两大类1、整合接触:一套套产状一致;时代连续的地层之间的接触关系2、不整合接触:如果上下两套地层之间有明显的沉积间断;这种接触关系为:①平行不整合假整合:不整合面上下两套地层的产状彼此平行一致;但因时代间断而地层缺失..过程:下降、沉积→上升、沉积间断、遭受剥蚀→下降、再沉积②角度不整合:不整合上下两套地层不仅有地层缺失;而且产状不同..过程:下降、沉积→褶皱上升、沉积间断、遭受剥蚀→再次下降、再沉积3、不整合面的地质意义:不整合面上的岩层常可形成铁、锰、磷及铝土矿等沉积矿产;不整合面利于岩浆和含矿溶液活动;容易形成各种热液矿床;不整合面是石油、天然气储集的有利场所..第二章沉积岩层的原生构造一、层理及其识别:1、层理是通过岩石成分、结构和颜色在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层构造2、沉积岩层理可根据岩石的成分、结构、色调等的变化得以识别:①成分②结构③颜色④层面原生构造二、利用原生构造判别岩层顶、底面1、交错层理:前积纹层的顶部多被斜切;与层系面呈高角度相交;下部常逐渐变缓收敛;与底面小角度相交或相切2、递变层理:底面到顶面粒度由粗变细3、波痕:振荡式波痕成对称的夹脊圆谷状;尖脊指向顶面;圆弧指向底面4、层面暴露标志:泥裂雨痕5、生物标志:穹状纹层的凸起方面指向岩层顶面6、底面印膜:凸起方向为底面三、软沉积变形主要标志:1、软沉积变形是指沉积物尚未充分固结成岩时发生的变形2、软沉积变形的主要标志:①软沉积变形常局限于一定层位或一定岩层中;如果一强烈变形层夹于整套变形轻微岩系中;说明个别层是软沉积变形的结果..②软沉积变形常局限于沉积盆地中一定地段;如沉积盆地边缘;大隆起边缘③软沉积变形主要是重力作用的结果;一般不显示构造应力造成的构造定向性第三章褶皱一、褶皱几何要素:1. 核:褶皱的中心部分2. 翼:褶皱中心两侧圆弧状的部分3. 拐点:相邻背形和向形共用翼的褶皱面常呈“S”型弯曲;褶皱面相交凸向的转折点叫拐点..4. 翼间角:正交剖面上两翼的内夹角;圆弧形褶皱的翼间角指两翼上拐点的切线的夹角..5. 转折端:褶皱面上从一翼过渡到另一翼的转折部分6. 枢纽:单一褶皱面上最大弯曲点的连线7. 脊线和槽线:同一褶皱面上背形最高占的连线叫脊线;沿向形最低点的连线为槽线;脊线中最高点表示褶皱隆起部位;叫高点;脊线中最低部位叫轴陷..8. 轴面:各相邻褶皱面枢纽连成的面叫轴面..轴迹:轴面与地面的交线在地质图上的投影..褶轴:从几何学观点来看;转折端浑圆的褶皱面;可看作一条直线通过平行自身移动而构成的一个曲面;这条直线称为褶轴..二、褶皱在正交剖面上的表现一转折端的形态图示1. 圆弧褶皱2. 尖棱褶皱3. 箱状褶皱4. 挠曲二翼间角大小图示:1. 平缓褶皱:120°<α<180°2. 开启褶皱:70°<α<120°3. 中常褶皱:30°<α<70°4. 紧闭褶皱:5°<α<30°5. 等斜褶皱:0°<α<5°三轴面产状图示:1. 直立褶皱2. 斜歪褶皱3. 倒转褶皱4. 平卧褶皱5. 翻卷褶皱四褶皱的对称性1. 对称褶皱2. 不对称褶皱褶皱两翼发育从属褶皱;由一翼长一翼短的不对称褶皱组成..从属褶皱轴面的倾倒方向为倒向..在背斜左翼;如果从属褶皱是右行倒向或顺时针倒向;从属褶皱为“Z”型;在右翼;从属褶皱倒向为左行倒向或逆时针倒向;为“S”型..三、褶皱的形态分类一根据组成褶皱的各褶皱层的厚度变化和几何关系的分类1. 平行褶皱:褶皱面作平行弯曲;同一褶皱层的厚度在褶皱各部分一致;故又称等厚褶皱;弯曲的各层具有相同的曲率中心;故又称同心褶皱;由中心向外;曲率半径逐渐增大;曲率变小;岩层变平缓:向核部曲率逐渐变大..2. 相似褶皱:组成褶皱的各褶皱面做相似弯曲;各面具有相同的曲率;没有共同的曲率中心..褶皱形态不随深度的变化而变化;同一层的厚度发生有规律的变化;即两翼薄转折端增厚;平行轴面量出的视厚度在褶皱各部位保持一致..平行和相似褶皱都是协调式褶皱;无规律的是不协调式褶皱—底辟构造..3. 底辟构造:由变形复杂的高塑性层如岩盐、石膏、泥质岩层等;刺穿变形软弱的上覆脆性岩层的一种构造..如果底辟核由岩盐类组成;则称为盐丘构造..底辟核、核上构造、核下构造二兰姆赛的褶皱形态分类:等斜线是褶皱正交剖面上层的上、下界面相同倾斜点的连线..兰姆赛分类:I类:等斜线向内弧收敛;内弧曲率大于外弧曲率;内弧倾斜度大于外弧倾斜度I A 类 IB类平行褶皱IC类Ⅱ类:等斜线平行且等长;曲率相等相似褶皱Ⅲ类:等斜线向内弧撒开;呈倒扇状;外弧曲率大于内弧曲率;典型的顶厚褶皱..四、褶皱的组合方式:一阿尔卑斯式褶皱1. 基本特点:①一系列线状结构呈线状展布;所有褶皱的走向基本与构造带的延伸方向一致②整个带内的背斜和向斜呈连续波状;基本同等发育;布满全区③不同级别的褶皱往往组成巨大的复背斜和复向斜;并伴有叠瓦状断层2. 复背斜和复向斜是一个两翼被一系列次级褶皱复杂化的大型褶皱构造;在一平面上观察;如果中央部位次级褶皱的地层老于两侧次级褶皱的地层;则称复背斜..如果中央部位次级褶皱的地层新于两侧次级褶皱的地层;则称复向斜..扇形复背斜倒扇形复背斜倒扇形复向斜扇形复向斜二侏罗山式褶皱过渡褶皱1. 隔挡式:由一系列平行褶皱组成;特征是背斜紧闭且发育完整;两背斜之间的向斜开阔平缓..2. 隔槽式:由一系列平行褶皱组成;特征是向斜紧闭且发育完整;两向斜之间的背斜开阔平缓;常呈箱状..三日尔曼式断续褶皱五、褶皱的成因分析一纵弯褶皱作用及形成褶皱的特点:岩层受顺层挤压力作用而形成的褶皱;地壳中的水平运动是这种作用的地质条件..多层岩层在纵弯褶皱作用下发生的弯滑作用;相邻的岩层间的滑动方向为各相邻上层相对向背斜转折端滑动;下层相对向相邻向斜转折端滑动..而弯流作用是层内物质从两翼流向转折端;形成顶厚或相似褶皱..二横弯褶皱作用及形成褶皱的特点:横弯作用是岩层受到与层面垂直的应力作用而发生弯曲的行为;产生原因可以是地壳的差异升降运动、岩浆的上拱作用、盐层或其它塑性层的重力上浮的底辟作用及沉积过程中发生的同沉积褶皱作用等..其特点是:1. 褶皱岩层整体处于拉伸状态;各层都没有中和面2. 由于褶皱的顶部受到强烈的侧向拉伸;因此;如果岩层具有一定的韧性;则可型顶薄褶皱;但在脆性较高的沉积岩层中顺层拉伸则引发断裂;于背被拉薄而形成IA斜顶部形成地堑;如果是穹窿;则可形成放射状或环状正断层等;总体达到伸展变薄的效果..3. 其引起的弯流作用是使岩层物质从弯曲的顶部向翼部流动;褶皱翼部的韧性岩层由于重力作用和层间差异流动可能形成轴面向外倾倒的层间小褶皱;其轴面与主褶皱的上、下层面的锐夹角指示上层顺倾向滑动;下层逆倾向滑动..底辟构造和同沉积褶皱是横弯褶皱中比较特殊的褶皱构造;是横弯褶皱作用两种不同的构造表现形式..①底辟构造是地下岩盐、石膏或粘土等低粘性易流动的物质;在构造力或浮力的作用下向上流动;以至刺穿上覆岩层拱起形成的构造②同沉积褶皱是在岩层沉积的同时边沉积边褶皱而形成..其两翼的倾角一般上部平缓;往下逐渐变陡;总体为开阔褶皱;岩层厚度在顶部薄、两翼厚;岩层的岩石结构受构造控制;常在一侧或两侧伴生有同沉积滑塌褶皱或滑塌断层..第四章节理节理定义:节理是岩石中的裂缝;是没有明显位移的断裂纵节理:节理走向与褶皱轴向平行的节理横节理:节理走向与褶皱轴向直交的节理斜节理:节理走向与褶皱轴向斜交的节理走向节理:节理走向与所在岩层走向大致平行的节理倾向节理:节理走向与所在岩层走向大致直交的节理斜向节理:节理走向与所在岩层走向大致斜交的节理一、节理的力学成因分类:1. 剪节理:由剪应力产生的破裂面其特征:①产状稳定;沿走向和倾向延伸较远②剪节理较平直光滑;有时具有因剪切滑动而留下的擦痕③发育于砾石和砂岩等岩石中的剪节理;一般穿切砾石和胶结物④常组成“X”型节理系;“X”型节理发育良好时;则将岩石分成菱形、棋盘格式;剪节理往往等距排列..⑤主剪裂面由羽状微裂面组成⑥各剪节理尾端变化或连接形式有三种:折尾、菱形结环和分叉2. 张节理:由张节理产生的破裂面其特征:①产状不甚稳定;延伸不远..单条节理短而弯曲;节理常侧列产出②张节理面粗糙不平;无擦痕③在胶结不太坚实的砾石或砂岩中的张节理常绕砾石或粗砂粒而过;如切穿砾石;破裂面也凹凸不平④张节理多开口;一般被脉矿充填;脉宽变化较大;脉不平直⑤张节理有时呈不规则的树枝状、各种网络状;有时也追踪“X”型共轭剪节理形成锯齿状张节理、单列或共轭雁列式张节理;有时也呈放射状或同心圆状组合形式二、节理的分期配套分期就是在一定地区不同时期形成的节理;按先后顺序;组合成一定系列;以便从时间、空间和形成力学上研究一个地区节理的发育史和分布产出规律..第五章断层一、断层的几何要素:1. 断层面:将岩块或岩层断开成两部分并借以滑动的面2. 断层裂带:由一系列破裂面或次级断层组成的带3. 断层线:断层面与地面的交线;即断层在地面的出露线4. 断盘:断层面两侧沿断层面移动的岩层5. 滑距:指断层两盘实际的位移距离;是根据错动前的一点错动后分成两个对应点之间的实际距离6. 断距:被错断岩层在两盘上对应层之间的相对距离7. 地层断距:断层两盘上对应层之间的垂直距离8. 铅直地层断距:断层两盘上对应层之间的铅直距离9. 水平地层断距:断层两盘上对应层之间的水平距离二、断层分类一按断层走向与所切岩层走向的方位关系1. 走向断层:断层走向与岩层走向基本一致的断层2. 倾向断层:断层走向与岩层走向基本直交的断层3. 斜向断层:断层走向与岩层走向基本斜交的断层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1. 纵断层:断层走向与褶皱轴向基本一致2. 横断层:断层走向与褶皱轴向基本直交3. 斜断层:断层走向与褶皱轴向基本斜交三按断层两盘相对运动1. 正断层:断层一盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层2. 逆断层:断层一盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层逆冲断层:位移量很大的低角度逆断层;30°左右;5km以上大逆冲断层的上盘;因从远处推移而来称外来岩块;下盘意味着相对未动而称原地岩块..推覆体:是一种外来岩块;因其总体呈平板状故称逆冲岩席..逆冲断层和推覆体共同构成逆冲推覆构造或推覆构造..3. 平移断层:断层两盘顺断层走向相对滑动的断层..4. 枢纽断层:断层两盘以某一点为轴心作相对旋转运动的断层..逆时针←→左行顺时针←→右行所谓右行或左行是指沿垂直断层走向观察断层时;对盘向右或向左滑动..四断层形成机制安德森模式:他认为因地面与空气间无剪应力作用;所以形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直于水平面..以此为依据提出了形成正断层、逆冲断层和平移断层的三种应力状态..一般认为;断层面是一个剪裂面;σ1与两剪裂面的锐角分角线一致;σ3与两剪裂面的钝角分角线一致;σ1所在盘向锐角角顶方向滑动;即断层两盘在垂直σ2的方向上滑动..1. 正断层应力状态:σ1直立;σ2与σ3水平;σ2与断层走向一致;上盘顺断层倾斜向下滑动..其有利条件:最大主应力σ1在铅直方向上逐渐增大;或最小主应力σ3在水平方向下逐渐减小;因此;水平拉伸和铅直升降是最适合于发生正断层作用的应力状态..2. 逆冲断层应力状态:最大主应力轴σ1和最小主应力轴σ3水平;最小主应力轴σ3直立;σ2平行于断层面走向..其有利条件:σ1在水平方向逐渐增大;或者最小主应力σ3逐渐减小..因此;水平挤压有利于逆冲断层的发育..3. 平移断层应力状态:最大主应力轴σ1和最小主应力轴σ3水平; 中间主应力轴σ2直立;断层面走向垂直于σ2;滑动方向也垂直于σ2;两盘顺断层走向滑动..五、断层效应:2、平移断层剖面上会表现为正、逆断层..顺岩层倾向滑动的一盘剖面表现为上升盘3、正逆断层表现为平移断层4、平移正逆断层或正逆平移断层:①如果滑移线与岩层在断层面上的迹线平行;剖面上好像没有错移②如果滑移线在岩层正断层面迹线的下侧;剖面上表现为正断层;平面上表现为平移错开③如果滑移线位于岩层在断层面迹线的上侧;剖面上表现为逆断层;平面上为平移错开5、横断层错断褶皱①横断层完全顺断层走向滑动:核部在两盘宽度相等;但核部错开②两盘顺断层倾斜滑动:两盘中褶皱核部宽度不等;背斜上升盘核部变宽;向斜垂直于断层走向上升盘核部变窄..③两盘顺断层斜向滑动:核部宽度发生变化;轴迹被错开轴迹错移距离取决于:①两盘平移分量的大小和方向②两盘倾斜滑动的分量的大小③褶皱轴面的倾角六、断层的识别P154一地貌标志:1. 断层崖:由于断层两盘的相对滑动;断层的上升盘常形成陡崖;叫断层崖..2. 断层三角面:断层崖受到与崖面垂直方向的水流的侵蚀切割;乃形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖;即断层三角面..3. 错断的山脊:4. 串珠状湖泊洼地5. 泉水的带状分布6. 水系特点:引起河流急速转向;甚至错断河谷..二构造标志:线状或面状地质体在平面或剖面上突然中断、错开;不再连续;说明有断层存在..断层引起的构造强化有:①岩层产状的急变或变陡②节理化、劈理化的突然出现③小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象三地层标志:地层的重复和缺失四岩浆活动和矿化作用:岩体、矿化或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布五岩相和厚度标志:①控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层;引起断层两侧沉积环境的明显变化;岩相和厚度因而发生显着差异..②断层的推覆;使相距甚远的岩相带直接接触七、断层活动性判断P161、156同沉积断层生长断层:同沉积断层又称生长断层;主要发育于沉积盆地边缘;尤其是大中型断陷盆地的边缘..在大盆地内部也常有次级同沉积断层..在沉积盆地形成发育的过程中;盆地不断沉降;沉积不断进行、盆地外侧不断隆起;这些作用都是在控制盆地边缘的断层的不断活动中发生的..同沉积断层主要特点:①一般为上陡下缓的正断层②上盘即下降盘明显增厚③随深度增大;地层时代越老;断距越大④上盘常发育逆牵引构造;逆牵引构造一般构成背斜八、伸展构造的类型1、地堑:由两组走向平行;相向倾斜的正断层组成2、地垒:由两组走向平行;反向倾斜的正断层组成3、断陷盆地:在伸展背景条件下由基底和盆缘正断层控制发育的沉积盆地4、裂谷:大洋裂谷–大西洋中央海岭上的裂谷大陆裂谷–东非裂谷陆间裂谷–红海裂谷5、变质核杂岩:被构造上拆离及伸展的未变质沉积盖层所覆盖的;呈孤立的平缓穹形或拱形强烈变形的变质岩和侵入岩构成的隆起6、岩墙群:岩墙是横切围岩构造的板状侵入岩体;呈平行或放射状排列..九、伸展构造模式沃尼克:正断层非旋转-高角度、旋转利斯特:纯剪模式、单剪模式、分层剪切滑动模式拆沉作用:①大陆岩石圈地幔由于软流圈温度低;密度大;从而产生重力不稳;如有合适的断裂;岩石圈地幔将陷入软流圈中;并使岩石圈变薄②由于密度较大的岩石圈地幔覆于密度较大的软流圈地幔中将造成对流;导致岩石圈地幔陷入软流圈中十、逆冲推覆构造的几何结构;组合型式一组合:1. 叠瓦式2. 背冲式3. 对冲式4. 楔冲式:产状相近的一套逆冲断层和一套正断层共同构成上宽下窄的楔状体二几何结构上盘断坡HWR与上下盘产状关系1. 台阶式:断坪、断坡下盘断坡FWR前断坡走向与逆冲位移方向关系侧断坡斜断坡2. 双重逆冲构造:顶板逆冲断层、底板逆冲断层叠瓦扇:无顶板逆冲断层3. 反冲断层:主要位于逆冲断层前锋部位和断坡后侧或应变软弱的断坪上4. 冲起构造:逆冲断层和反冲断层围限部位;因强烈挤压形成5. 构造三角群:反冲断层、分支逆冲断层、底板逆冲断层限定的三角带十一、逆冲作用与褶皱作用1. 褶皱的倒向与逆冲方向一致;以及变形强度的共同衰减2. 逆冲推覆构造引起了褶皱作用;尤其是在造山带的前陆部位①逆冲推覆构造中的褶皱是逆冲作用形成的②箱状构造、侏罗山式褶皱都是盖层在基底上逆冲滑脱形成③逆冲推覆作用形成的褶皱;其几何形态和组合型式受断坡倾角、长度、间断、运移速度及规模、岩系组成、逆冲作用进程、滑脱层性质、厚度和深度诸因素的影响3. 断弯褶皱作用:断坡形成之后断展褶皱作用:几乎与断层同时发生断滑褶皱作用:顺层滑脱的结果4. 在逆冲岩席中;如果能干层在非能干层在下;二者独立变形;反之;两组岩层的变形模式受能干层控制十二、走向滑动断层:指大型平移断层;是两盘顺直立断层面相对水平剪切滑动的构造一基本特征:1. 走滑断裂带包括一系列与主断裂平行的或以微小角度相交的次级断层;单条断层延伸不远;各级断层分叉交织;常构成发辫状2. 常伴生有雁列式褶皱、断裂、断块隆起和断陷盆地等构造3. 断层两侧地层-岩相带呈递进式依次错移;时代愈老;移距愈大4. 断层常呈直线延伸二伴生构造1. 拉分盆地:走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地①长边为走滑断层;短边为正断层②左行左阶“S”型;右行右阶“Z”型③决定拉分盆地发育的因素是雁列走滑断层的间隔和重叠、断层的尺度、活动持续时间和切割深度2. 花状构造:①正花状构造:聚敛性走滑断层派生的压扭性应力状态中形成的构造②负花状构造:离散性走滑断层派生的张扭性应力状态中形成的构造3. 雁列式褶皱和牵引式弯曲4. 双重构造:两条走滑断层围限的断块中产出的一套与主断层斜交的次级雁列式走滑断层注:逆冲断裂带的双重构造展现在剖面上;走滑断裂带中的双重构造展现在平面上牵引构造羽状张节理小褶皱轴面雁列式褶皱↓↓↓突出方向指示与主断层锐角与主断层交角本盘运动方向指示本盘运动方向指示对盘运动方向形成两盘剪节理是否属于共轭关系的最主要判据是什么①同一时期;同一构造应力作用形成的两组剪切节理面交织而成②两组剪节理的交线平行于σ2;两组剪节理的夹角被σ1、σ3平分。