第七章地质构造.

地质学基础1地质学基础2地质构造：是指组成地壳的岩石、岩层或岩体在动力地质作用下发生变形的产物。研究对象：地壳或岩石圈的地质构造。主要内容：（1）构造几何学研究：包括形态、方位、产状、规模、级次、分布及组合规律。（2）形成条件和形成机制研究：主要是研究地质构造的形成环境，以及地质构造形成的运动学与动力学。地质学基础3第一节层状岩石的产状及其接触关系一、岩层的产状二、地层的接触关系地质学基础4一、岩层的产状(一)岩层及岩层厚度由两个平行或近于平行的界面所限制、岩性基本一致的层状岩体叫做岩层；由沉积作用形成的层状岩体叫沉积岩层。岩层的上、下界面叫层面，上层面又称顶面，下层面又称底面。两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下伏岩层的顶面。两层面间的垂直距离，就是岩层的厚度。地质学基础5(二)岩层的原始产状及产状类型岩层的产状系指在产出地点的岩层面在三维空间的方位。即岩层的空间方位和产出状态。水平或近水平的：在广阔而平坦的沉积盆地中所形成的沉积岩层，其原始产状大部是水平的或近于水平的。原始倾斜：只有在沉积盆地边缘、岛屿、水下隆起和火山锥周围边坡等局部地带，岩层才会出现一定程度的倾斜，是为原始倾斜。地质学基础6地质学基础7水平岩层地质学基础8岩层形成以后，由于受到构造运动的影响，会产生不同程度的变形变位，其产状会发生不同程度的改变。岩层的产状类型：水平岩层、倾斜岩层、直立岩层、倒转岩层。地质学基础9倾斜岩层地质学基础10直立岩层地质学基础11(三）岩层的产状要素1、产状要素的概念岩层产状是指岩层在三维空间中的产出状态。是以岩层面在三度空间的延伸方位及其倾斜程度来确定的，是表示岩层的空间关系。即采用岩层面的走向、倾向和倾角三个要素的数值来表示。地质学基础12地质学基础13走向：岩层面与水平面的交线两端所指的方向。岩层面与水平面的交线称为走向线。岩层走向表示岩层在空间的水平延伸方向。倾向：是岩层面上与走向线垂直的倾向线在水平面上的投影线所指的岩层下倾的方向，就是岩层的真倾向，简称倾向。层面上与走向线相垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾向线或倾斜线，与走向线不垂直的倾向线叫视倾向线或叫倾斜线，它在水平面上的投影线所指的方向，就是岩层视倾向或假倾向。真倾向只有一个方位角数值。视倾向就有多个。地质学基础14地质学基础15倾角：岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角就是岩层的倾角，又叫真倾角。真倾角只有一个。视倾斜线和它的水平面上的投影线之间的夹角，叫视倾角或假倾角。视倾角多个，而这些视倾角都比同一地点的真倾角值小。真倾角与视倾角的关系如图所示。地质学基础16真倾角与视倾角的关系还可用数学式表达：tanβ=tanα·cosω。从这个关系式可以看出，视倾向愈接近真倾向时，其倾角值也越来越大，最后趋近于真倾角值；视倾向偏离真倾向越远，即愈靠近岩层走向，则其视倾角越小，以至趋于零，所以可以把走向看成视倾角为零的视倾向。水平岩层：倾角5倾斜岩层：倾角5-85直立岩层：倾角85地质学基础172、产状要素的测定与表示方法岩层的产状要素通常是用地质罗盘直接在岩层上测得，必要时可以用经纬仪测量仪器精确测量。在有些情况下，地质罗盘不容易准确测定时，可根据钻孔资料、地形地质图上的表现及视倾斜值用几何作图法或赤平投影等方法，求出岩层的产状要素。地质学基础18岩层的产状要素可用两种方法表示：文字表示法：用象限角表示，也有的用360°的圆周角表示，因此，文字表示方法也有两种：（1）方位角表示法：一般只测量、记录倾向和倾角，如SW205°∠25°（也可写为205°∠25°），即倾向为西南205°，倾角25°。SE115°∠38°，NW290°∠45°。（2）象限角表示法：以北和南的方向作为0°，一般测记走向、倾角和倾向象限。如N65°W/25°SW，即走向为北偏西65°，倾角为25°，向西南倾斜；又如N30°E/27°SE，即走向北偏东30°，倾向南东，倾角27°。地质学基础19符号表示法：在地质图上，岩层产状要素是用符号表示。常用的符号有：长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角。长、短线必须按实际方位标绘在图上；岩层产状是水平的；岩层直立，箭头指向新岩层；岩层倒转，箭头指向倒转后的倾向，即指向老岩层，数字是倾角度数。地质学基础20(四)水平岩层水平岩层是同一层面上各点的海拔高度相同或基本相同的岩层。未经变动的，即仍保持原始状态的沉积岩层。水平岩层具有以下特征：1、老岩层在下，新岩层在上。2、出露和分布受地形控制。水平岩层的出露和分布状态，完全受地形控制，其出露线在地形地质图上表现为与地形等高线平行或重合，而不相交。在河谷、冲沟中岩层的出露界线随等高线弯曲而弯曲，延伸成“V”字形，“V”字形尖端指向上游；在山顶和山坡上岩层露头分布往往呈弧岛状、不规则的同心圆状或条带状。地质学基础21地质学基础223、厚度是岩层顶、底面标高之差。4、露头的宽度取决岩层厚度和地面坡度。露头宽度指的是岩层上、下层面在地面上的出露界线之间的水平距离。水平岩层的露头宽度是随岩层的厚度和地面坡度的变化而变化，当地面的坡度相同时，厚度大的岩层露头宽度就宽，厚度小的岩层露头就窄；反之亦然，当岩层厚度相同时，坡度大的岩层露头宽度就窄，坡度小的岩层露头就宽。注意的是，在陡崖处，岩层上、下层面界线的投影线就重合为一条线，即露头宽度为零，以致于在地质图上呈现出岩层尖灭的假象。地质学基础23地质学基础24注意：地质图：用规定的符号、色谱和花纹将一地区的各种地质构造、地质现象按一定的比例投影到平面（地形地图）上形成的图件。地质界线：地形图上各种地质体的界线（岩性界面、地层分界面、断层面、不整合面、矿体边界等）。地质学基础25(五)倾斜岩层倾斜岩层：由于地壳远动，使原始水平产状的岩层发生构造变动，形成倾斜岩层。这是最简单的一种构造变动，也是层状岩石最常见的一种产状形态。单斜岩层（单斜构造）：在一定范围内所出露的一套岩层若倾向和倾角基本一致，则称为单斜岩层。地质学基础261、倾斜岩层的露头形态倾斜岩层露头界线在地形地质图上分布形态则较复杂，表现为与地形等高线成交切关系并有一定规律。即当其横过沟谷或山脊时，均呈“V”字形态，根据岩层产状、地面坡向及坡度不同，“V”字形形态也有所不同，这种规律称为“V”字形法则。地质学基础27(1)当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致，即在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向沟谷的上游，而穿越山脊时，“V”字形尖端则指向山脊的下坡；但岩层界线的弯曲总是比等高线弯曲度小。“相反相同小”(2)当岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角大于地面坡度角时，岩层露头界线与地形等高线成相反的方向弯曲。在沟谷中，界线“V”字形尖端指向下游；在山脊上，则指向山脊上坡。“相同相反大”地质学基础28地质学基础29(3)当岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角小于地面坡度角时，岩层露头界线与地形等高线的弯曲方向也是相同的。在沟谷中，岩层露头界线的“V”字形尖端指向上游；在山脊的下坡。“相同相同大”“V”字形法则不仅适用于层状地质体界面露头线的分布形态，也适用于一切较平整的构造面，如断层面、不整合面等的露头线的分布形态。地质学基础30地质学基础31地质学基础322、岩层的露头宽度倾斜岩层的露头宽度主要取决于岩层的厚度和倾角，还受地面坡角、坡向与岩层的倾角、倾向之间关系的影响。(1)当岩层倾向与坡向相反时，一般是地面坡度缓，岩层露头就宽，坡度陡，露头就窄；岩层出露在陡崖峭壁上，则岩层顶、底面的界线在平面上的投影重合成一条线，造成在平面图上岩层“尖灭”的假象。(2)当岩层面与倾斜地面直交时这时露头宽度小于岩层厚度；岩层倾角达90°时，且不受地形影响，露头宽度等于岩层厚度；当岩层面与地面之间的交角（指相交锐夹角）由大变小，则露头宽度由窄变宽。地质学基础33地质学基础34地质学基础353、倾斜岩层的厚度在与岩层走向斜交的直立剖面或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上，测得的岩层顶、底界线之间的垂直距离，都是视厚度。铅直厚度是指岩层顶、底面之间沿铅直方向的距离。直井所获得的岩层的厚度大多数是铅直厚度。铅直厚度、视厚度与真厚度具有一定的三角关系：真厚度（h）=铅直厚度（H）×cosα（α为岩层真倾角）。地质学基础36地质学基础37当α=0°时，cosα=1，即岩层水平时，铅直厚度（H）=真厚度（h）；当α＞0°时，cosα的值总是小于1，故倾斜岩层的铅直厚度总是大于真厚度。当岩层产状不变时，在任何方向的剖面上量得的铅直厚度都相等。视厚度（h′）=铅直厚度（H）×cosβ（β为该剖面方向的岩层视倾角）。因视倾角总是小于真倾角，cosβ＞cosα，所以视厚度也恒大于真厚度。h′=hcosβ/cosα。因此，得知岩层的真厚度和真、视倾角，铅直厚度和视厚度即可用上述三角公式求出。地质学基础384、倾斜岩层的埋藏深度岩层的埋藏深度是指从地面某一点到所目标岩层层面的铅直距离。一般根据岩层的已知点到测深点的距离、两点高差和岩层产状要素等数据来计算。在石油钻井中直井所钻遇的目标层顶面的进尺深度，就是该井目标层的埋藏深度。例：已知A井、C井处的高程，A井钻遇M层顶面的深度AB＝H，地层倾角为a，地层厚度为T，求C处钻遇M顶面和底面的深度CE＝A、C两地高程差＋H（A处钻遇深度）＋OE（＝OBtga）（顶面深度）底面深度＝CE＋EF（地层的铅直深度）＝CE＋T/cosa地质学基础39地质学基础40二、地层的接触关系（一）整合与不整合整合：上、下地层在沉积层序上没有间断，岩性或所含化石都是一致的或递变的。其产状也基本一致，它们是连续沉积形成的。不整合：上、下地层间的层序如果有了间断，即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层。在上、下地层之间有一个沉积间断面，叫不整合面。不整合面在地面的出露线叫不整合线，它是重要的地质界线之一。地质学基础41（二）不整合的类型根据不整合面上、下地层的产状及其反映的地壳运动特征，不整合可分为两种主要类型，即：平行不整合(也称假整合)角度不整合(斜交不整合)地质学基础421、平行不整合：（1）上、下两套地层的产状彼此平行；（2）存在地层缺失（不整合面）；（3）底砾岩、古风化壳、古土壤层；(4)不整合面平整或起伏,不整合面有平整的，也有高低起伏的，它反映了上覆新地层沉积前的古地貌形态。形成过程：下降沉积上升、沉积间断和遭受剥蚀再下降、再沉积地质学基础43地质学基础44地质学基础452、角度不整合角度不整合是指不整合面上下两套地层间不仅缺失一部分地层，彼此的产状也不平行，而是相交截接触。角度不整合的表现：上、下两套地层之间缺失部分地层；产状不相同；不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等；上覆的较新地层的底面通常与不整合面基本平行，而下伏的较老地层层面与不整合面则相截交。地质学基础46地质学基础47角度不整合形成过程：下降、接受沉积褶皱上升(常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等)、沉积间断、遭受剥蚀再次下降、再沉积。地质学基础48地质学基础491、确定不整合存在的标志(1)地层古生物方面的标志上、下两套地层中的化石所代表的地质时代相差较远；或二者的反映出生物演化过程中存在不连续现象，或二者的生物迥然不同。根据化石和区域地层对比，确定两套地层之间存在某些层的缺失，而又证明它不是断层造成的，则说明有不整合存在。（三）不整合的观察和研究地质学基础50(2)沉积方面的标志上、下两套地层在岩性和岩相上截然不同。两套地层之间往往有一个较平整或起伏不平的古剥蚀面，这个面上可能保存着古风化壳，古土壤层或与之有关的残积型矿床如铁、锰、磷、镍、稀土或铝土矿。上覆地层的底层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石的滞留沉积形成的底砾岩。地质学基础51(3)构造方面的标志上、下两套地层产状，构造变形强弱程度不同，因而两套地层的褶皱、断裂、劈理等构造的类型、方位、期次、强度等等不同；下伏老地层遭受构造变形的期次总是多于上覆新地层。从宏观方面看，两套地层的构造线方向有时也迥然不同。下伏老地层中某些断层、节理或其它