第十一章构造运动1.

第十讲构造运动构造运动的概念及类型岩石的变形和变位构造运动的表现海底扩张与板块构造构造运动的概念：指由内动力引起岩石圈的岩石变形、变位的机械运动。又称为地壳运动。岩石圈自形成以来，一直处于持续不断地运动中，但运动速度通常是十分缓慢而不易被人们直接察觉出来，只有当构造运动引起岩石发生断裂、应力突然释放导致比较强烈的地震时，才易被人们觉察到。第一节构造运动的概念及类型按地壳运动方向分类垂直运动(verticalmovement)沿地球半径方向的上升或下降运动。又称升降运动。水平运动(horizontal):沿地球切线方向或沿水平方向的构造运动。升降运动常表现地壳大规模的隆升和下降，并引起地势高低的变化和海陆变迁，上升可成陆，下降可成海。意大利那不勒斯湾海岸古罗马时代的著名大理石柱是升降运动的最好例子。柱子下部一段是在1533年火山喷发时被火山灰掩埋部分，柱面光滑；其上2.7米一段在地壳下降时淹没在海水中，被海水和牡蜊侵蚀了许多小孔。18世纪中期，全柱升出海面。19世纪，地面又开始下沉，柱脚已被淹在海水里了。海水侵蚀部分“沧海桑田”是古人对地壳垂直运动的一种表述。实际上，垂直运动不仅能使沧海变为桑田，而且能变为高山。喜马拉雅山上有大量新生代早期的海洋生物化石，说明这里在五六千万年前还是江洋大海。根据深诲钻探资料，印度洋底某些地方发育有白垩纪煤层，说明一亿多年前这里曾是大陆边缘的沼泽，垂直运动也能导致岩层的弯曲和断裂。水平运动表现为岩石圈的挤压或扩张、剪切。因而引起强烈的褶皱、断层，形成巨大的褶皱山系，巨大的地堑、沟谷等。其有三种基本形式；（1）相邻块体分离；（2）相邻块体相向聚汇；（3）相邻块体剪切、错开。剪切错开的相邻块体既不分裂，也不聚汇。测量能够准确测定岩石圈块体水平运动的速度。全球各大陆就是最巨大的块体，其水平运动的速度大约是每年几毫米到数厘米．扩张挤压剪切同一地区构造运动的方向随着时间的推移而不断变化，某一时期以水平运动为主，另一时期以垂直运动为主。水平运动的方式可以改变，垂直运动的方向也可以变化。不同地区出现的不同方向的构造运动往往有因果关系。一个地区块体的水平挤压可引起另一地区块体的上升或下降；相反，一个地区块体的上升或下降可引起另一地区的块体发生水平方向的挤压、弯曲，甚至破裂。在大范围内，水平运动与垂直运动常常兼而有之，但以某种方向的运动为主，而以另一种方向的运动为辅。因而，各种性质的构造运动实际上是相互联系的。根据构造运动发生时期划分为：古构造运动:第三纪（25百万年）之前的构造运动叫古构造运动新构造运动：第三纪以来的构造运动叫新构造运动。现代构造运动：人类历史时期以来所发生的构造运动称现代构造运动第二节岩石的变形和变位构造运动引起地壳的岩层或岩体发生变形、变位留下的形迹，称为地质构造。地质构造在层状岩石中表现最为明显，研究得也最清楚。故本节主要讲述岩层中的地质构造。它的基本类型有：水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造等。一、水平构造沉积岩层形成时的原始产出状态(即产状)大多数是水平或近于水平。如果经受地壳运动（垂直抬升）的影响，改变了原始形成时的位置，但仍保持水平产状的一套水平岩层组成的构造，称为水平构造。二、倾斜构造岩层受构造运动的影响，不仅改变了岩层形成时的位置，而且改变了原有的水平状态，使岩层面与水平面具有一定的交角，于是便形成了倾斜岩层。倾斜岩层常常是组成其它构造(如褶皱构造和断裂构造等)的一部分。对倾斜岩层产状的观测，是研究其它构造的基础。倾斜岩层在空间的产出状态（产状）。岩层的产状常用岩层的走向、倾向、倾角来确定，这三者称为产状要素(occurrenceelement)。在野外产状要素直接用地质罗盘进行测量。产状要素走向（strike)：岩层面与水平面的交线，称走向线走向线两端所指的方向称走向倾向(dip)：垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线。其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向倾角(dipangle)：倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角水平面abαcedab-走向线ce-倾斜线cd-倾向α-倾角常见产状类型：水平产状－岩层倾角5倾斜产状－岩层倾角5_85直立产状－岩层倾角85正常产状（正常岩层）－顺倾向方向岩层由老到新倒转产状（倒转岩层）－顺倾向方向岩层由新到老岩层的厚度（thickness）：是岩层顶底面间的距离。因为岩层是具有三维空间的实体，而不是几何上的面，所以只有同时知道了岩层的厚度，岩层的空间位置才能完全确定。在观测岩层厚度时需要注意将（即厚度）与假厚度区别开来。假厚度是岩层顶、底面间的斜向长度，它恒大于真厚度。岩层顶、底面间沿地面的长度，称为露头宽度（outcroplength），常常是假厚度。图8—2表示了岩层真厚度与露头宽度的关系。三、褶皱构造“褶皱”一词表明了原来平坦的岩层，受构造运动力的作用形成褶曲（fold)。岩层褶皱后原有的空间位置和形态都已发生改变，但其连续性未受到破坏。构造运动是导致褶皱存在的直接原因。褶皱的形成过程褶曲形成过程褶皱构造的基本类型背斜指岩层向上拱弯，形成中心部位岩层的时代老，外侧岩层时代新的褶皱。向斜指岩层向下凹曲，形成中心部位岩层的时代新，外侧岩层时代老的褶皱。背斜向斜褶皱的要素核(core)：褶皱中心部分的地层翼(limb)：核部两侧对称出露的地层轴线(axialline)：轴面与地面的交线枢纽(hinge)：轴面与层面的交线轴面(axialplane)：指大致平分褶皱的一个假想面轴面轴线翼翼核轴面枢纽岩层面枢纽在空间上的产出状态背斜枢纽水平枢纽枢纽倾斜枢纽水平枢纽倾斜枢纽水平枢纽水平枢纽倾斜枢纽倾斜走向走向倾向倾向倾角倾角直立褶皱：轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等。斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等。倒转褶皱：轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，一翼岩层产状正常，另一翼岩层倒转。平卧褶皱：轴面水平，两翼岩层近于水平，一翼岩层产状正常，另一翼岩层倒转。褶皱的分类(按轴面产状)直立褶皱：轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等。直立褶皱直立褶皱：轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等。直立褶皱斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等。斜歪褶皱斜歪向斜倒转褶皱：轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，一翼岩层产状正常，另一翼岩层倒转。倒转背斜平卧褶皱：轴面水平，两翼岩层近于水平，一翼岩层产状正常，另一翼岩层倒转。平卧褶皱平卧褶皱褶皱分类——按翼间角平缓褶皱：翼间角120º开阔褶皱：翼间角120º-70º中常（闭合）褶皱：翼间角70º-30º紧闭褶皱：翼间角30º平缓褶皱开阔褶皱中常褶皱紧闭褶皱褶皱分类——按转折端形态分类：圆弧褶皱：转折端圆弧形弯曲尖棱褶皱：转折端呈尖棱状箱状褶皱：两翼陡，且平直扇状褶皱：褶皱面弯曲呈扇形,两翼均倒转圆弧褶皱尖棱褶皱箱状褶皱扇状褶皱褶皱分类——按枢纽产状分类：水平褶皱－枢纽水平倾伏褶皱－枢纽倾斜枢纽枢纽倾竖褶皱－枢纽直立线状褶皱（linearfold）：长为宽的10倍以上，常达数十倍。短轴褶皱（brachyfold）：长为宽的3—10倍。穹（dome）与盆（basin）：长为宽的3倍以下，上凸者穹，下凹者为盆。复背斜与复向斜：它们是褶皱的组合形式。大规模的背斜两翼被次一级的（或较小的）褶皱复杂化者，称为复背斜，大规模的向斜两翼被次一级的（或较小的）褶皱复杂化者，称为复向斜。褶皱分类——根据长短轴的比率穹隆构造盆地褶皱弯曲的方式弯滑作用剪切作用柔流作用褶皱构造的研究意义褶皱构造对找矿、工程及水利建设有着相当重要的意义。根据褶皱两翼对称重复的规律，在褶皱的一侧发现沉积型矿层时，可预测在另一侧也可能有相应的矿层存在；石油常储存在背斜的核部。除此以外，背斜核部的岩层常常较为破碎，如果水库位于此就易于漏水，工程建设须避开这种构造部位。褶皱构造的野外识别方法在野外辨认褶皱时，首先判断褶皱是否存在并区别背斜与向斜，然后确定其形态特征。在少数情况下，如沿山区河谷或公路两侧，岩层的弯曲常直接暴露，背斜或向斜易于识别。在多数情况下，地面岩层呈倾斜状态，岩层弯曲的全貌并非一目了然。因此，正确判别背斜与向斜是一项基本技能。首先应该知道，地形上的高低并不是判别背斜与向斜的标志。岩石变形之初，背斜为高地，向斜为低地，即背斜成山，向斜成谷。这时的地形是地质构造的直观反映。但是，经过较长时间剥蚀后，地形发生变化，可能背斜变成低地或沟谷，称为背斜谷；向斜的地形较相邻背斜者为高，称为向斜山。这种地形高低与褶皱形态凸凹相反的现象，称为地形倒置。地形倒置的形成原因是背斜遭受剥蚀的速度较向斜快。因为背斜轴部裂隙发育，岩层较为破碎，而且地形突出，剥蚀作用易于快速进行。如果褶皱的上层岩石坚硬，下层岩石较弱，强烈的剥蚀作用便首先切开其上层，一旦剥蚀到下层，其破坏速度加快，与此相反，向斜轴部岩层较为完整，并常有剥蚀产物在轴部堆积，起到“保护”作用，因此其剥饨速度较背斜轴部为慢。除了地形倒置以外．有些山岭既非背斜，也非向斜，而由单斜岩层组成，称为单斜山。单斜山中，如岩层倾角平缓，且顺岩层倾向一侧的山坡较缓，另一侧山坡较陡者，称为单面山；岩层倾角及两侧山坡均陡者，称为猪背岭。著名的南京钟山（紫金山）就是单面山。还有一些山岭是由近于水平的岩层组成，称其为平项山。因此，决下能根据地形的高低来判别背斜与向斜。单斜山（鲸鱼出水）紫金山单面山单面山单面山单面山单面山单面山平项山平项山平项山岩层的倾斜状况亦非判别背斜与向斜的可靠标志。因为直立褶皱或倾斜褶皱两翼岩层的倾斜方向固然相反，但倒转褶皱、同斜褶皱以及平卧褶皱的两翼岩层则均向同一方向倾斜。如果单纯从倾向看，会错误地将后三种褶皱当成是单斜。褶皱存在的标志是在沿倾向方向上相同年代的岩层作对称重复出现。就背斜而言，核部岩层较两侧岩层为老；就向斜而言，核部岩层较两侧岩层为新。据此可以区分出背斜与向斜。如果进一步观测与比较两翼岩层层序及其倾向与倾角，即可确定褶皱的形态。如图8-12a的北段，志留纪、奥陶纪、寒武纪岩层对称式重复出现，中间都分为较老岩层，故这是一个以寒武纪岩层为核的背斜。由于背斜两翼岩层层序正常、倾向相反而且倾角相等，可确定其为直立背斜。图8-12a的南段，奥陶纪、志留纪、泥盆纪岩层对称式重复出现，中心部分为较新岩层．故是一个以泥盆纪岩层为核的向斜。由于其两翼岩层层序正常，倾向相对，倾角相等，可确定其为直立向斜。图8—12b所示也为一个背斜和一个向斜，由于两翼岩层均朝同一方向倾斜，且都是一翼层序正常，另一翼层序倒转，但倾角大致相等．故可确定它们是同斜褶皱。野外褶皱地貌欣赏四、断裂构造岩体或岩层受力后发受变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完整性将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂构造包括节理和断层两类。断裂带是矿液和地下水的运移通道，也是矿体的储存场所。因此研究断裂带的特征，对寻找矿产及地下水具有重要的实用意义。1、节理定义：指岩层或岩体破裂后形成的一种裂缝。其两侧的岩块沿破裂面无明显位移。节理可分为两种基本类型：张节理、剪节理剪节理－由剪应力产生的破裂面特征：长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈“X”型剪节理1剪节理2剪节理3剪节理4张节理－由张应力产生的破裂面特征：短、小、粗糙不平，延伸不远，豆荚状、树枝状张节理1张节理2节理是较断层更为普遍存在的构造。因为除了构造运动之外，风化作用、块体运动，以及岩浆或熔岩冷凝收缩都能产生节理。由构造运动形成的大规模节理长度可达数百米以上。节理的缝隙或者是空的，或者已被矿脉或岩脉（如方解石脉）所充填。节理的裂开面称为节理面（jointplane），其走向与岩层走向可以平行、垂直或斜交，节理面的倾向与岩层的倾向可以一致或相反。同一岩层中可以只发育一个方向的节理，也可以发育两个或更多方向的节理，它们将岩石切割成多边形的块体。节理对岩石的风化及剥蚀有重要的控制作用。节理发育较密集的岩石易于风化。在适宜的条件下还有利千形成奇特的地形。成为优美的凤景。如我国著名的黄山就是由发育了较密集、多方向的