构造地质学及大地构造

《构造地质学及大地构造》复习资料地质学：研究地球物质组成，结构，物理化学变化，演化历史的学科。构造地质学：主要研究由内力地质作用所形成的诸如褶皱，断层，节理等各种地质构造的形态产状，规模，形成条件，成因机制，分配规律和演化历史。产状三要素：走向、倾向、倾角。岩层产状类型：水平岩层、倾斜岩层、直立岩层、倒转岩层。水平岩层特征：1、水平岩层在地质图中的表现为其地质界线与等高线平行或重合,地形控制。2、水平岩层的成层顺序为上新下老3、水平岩层厚度为该岩层顶底面的标高差4、水平岩层在地质图上的露头宽度取决于地面坡度和岩层厚度，厚度相同，坡度越缓，露头宽度越大；坡度相同，厚度大，露头宽度越大。露头宽度：岩层上下层面在地面上的出露界线之间的水平距离。倾斜岩层的露头宽度取决于地形（坡向和坡角），岩层产状（倾向和倾角），以及该岩层的厚度。V字形法则：①水平岩层的出露形态真实的反映等高线的弯曲特征，地质界线随等高线的弯曲而弯曲。②直立岩层的出露形态不受地形的影响，呈直线状。③对于倾斜岩层：相反相同：地层倾向与地面坡度方向相反时，地质界线与等高线弯曲方向相同，且等高线的弯曲曲率大于地质界线的弯曲曲率。相同相反：地层倾向与地面坡度方向相同，且地层倾角大于地面坡度时，地质界线与等高线弯曲方向相反。相同相同：地层倾向与地面坡度方向相同，且地层倾角小于地面坡角时，地质界线与等高线弯曲方向相同，地层界线的弯曲曲率大于等高线的弯曲曲率。倾斜岩层的主要特征1倾斜岩层的露头形态受产状和地形影响，并符合V字型法则2倾斜岩层的地质界限在平面上呈条带状(弯曲也是条带的一种)3正常情况下岩层沿倾向方向逐渐变新4倾斜岩层的露头宽度取决于产状、地形和岩层厚度5倾斜岩层的厚度有三种分别是：真厚度、视厚度、铅直厚度。铅直厚度视厚度真厚度。倾斜岩层的厚度和埋藏深度：真厚度（h）：顶底面之间垂直距离；铅直厚度（H）：顶底面之间沿铅直方向的距离h=Hcosα；视厚度:在不垂直于岩层走向的剖面上岩层的顶底面线之间的垂直距离；埋藏深度：地面某一点到目的层的铅直距离倾斜岩层的露头宽度：取决于地形岩层厚度、岩层产状三者之间的关系整合接触：上、下地层在沉积层序上没有间断，产状基本一致，岩性或所含化石一致或递变。它们是在地壳相对稳定情况下缓慢下降接受连续沉积形成的。不整合接触：上、下地层间的层序发生间断，即先后沉积的地层之间存在地层缺失。平行不整合：不整合面上、下两套地层间有地层缺失，产状一致。角度不整合：不整合面上、下两套地层间不仅有地层缺失，而且产状不同。角度不整合的形成过程：先平稳下降接受沉积，后褶皱上升（常伴有断裂活动、岩浆活动、区域变质作用等）或差异上升（变形与隆升、剥蚀），沉积间断遭受风化剥蚀，再平稳下降接受沉积。2平行不整合的形成过程：先地壳平稳下降接受沉积，形成一套地层后平稳上升，露出地面造成沉积间断，并遭受剥蚀，直到该地区再度平稳下降为沉积区接受新的沉积。不整合的判别标志：1.沉积标志：底砾岩、古风化壳、剥蚀面、重矿物、岩性、岩相突变2.地层标志：地层、古生物突变3.构造标志：地层产状及构造特征的不同4.变质作用和岩浆岩特征。潜山：埋藏在不整合面以下的古地貌高地，包括披覆构造和潜山核两部分披覆构造：是指剥蚀面以上由于沉积差异和压实差异在较新底层中发育的正向褶皱构造。应力状态：物体受力时，其内部通过某点的截面上应力的大小、方向和性质将有规律分布，物体所受的这种力学状态称为应力状态。应变椭球体：在变形前的连续介质中的任意划定一个圆球体，当介质发生均匀变形时圆球体变成了椭球体，这种椭球体称为应变椭球体。岩石的变形方式：拉伸、压缩、剪切，弯曲、扭转。岩石的变形阶段：弹性变形、塑性变形、断裂变形。岩石的强度：岩石在外力的作用下抵抗破坏的能力。岩石破裂的两种形式：张裂和剪裂。岩石力学性质：主要指其屈服应力和破裂强度。主要取决于岩石的成分、结构和构造。影响岩石力学性质的因素1、内因：①成分，含硬度大的粒状矿物易发生脆性变形。②结构：基底式胶结，强度高；接触式胶结，强度低。③构造：具层理的，易发生塑性变形。2、外因：围压、温度、溶液、孔隙压力、应力作用方式和作用时间、应力状态等。构造应力场：指地壳内某一瞬时一定范围内的应力状态组成的空间。褶皱：是岩层受力作用后呈现一系列的波状弯曲而未丧失其连续完整性的地质构造。根据褶皱的形态和组成褶皱的地层将褶皱分为背斜与向斜背斜是核部由老地层、翼部由新地层组成的褶皱。向斜是核部由新地层、翼部由老地层组成的褶皱。褶皱要素：褶皱的各个组成部分和确定其形态的几何要素褶皱要素包括：1核部2翼部3转折端4枢纽5轴面6轴迹7脊、脊线8槽、槽线闭合度：背斜顶到溢出点之间的高差。在构造等高线图上，则是最高等高线与最低的闭合等高线之间的高差。闭合面积：背斜已被闭合部分所占的面积，也就是闭合构造内最低一条完全闭合的构造等高线所包围的面积。指的是平面面积。闭合背斜：如果背斜的枢纽向两端倾没，成为一个四周被同一岩层包围的背斜。闭合背斜的要素：①闭合度：是指背斜的顶到溢出点之间的高差，也称闭合差。②通过溢出点的构造等高线所圈闭的面积。生长背斜：在普遍沉降沉积的背景上，由于局部隆起形成的背斜。生长背斜的特征：1、具有上缓陡下陡的构造形态2、同一岩层厚度顶薄翼厚3、同一岩层的粒度顶粗翼细4、连续沉积的顶部位移由浅入深向缓翼方向移动，轴面凸向陡翼。根据褶皱轴面和枢纽产状的分类（里卡德）（前为轴面产状，后为枢纽产状）1)直立水平褶皱（Ⅰ区）:轴面近于直立，倾角为90°～80°枢纽近水平，倾伏角0～10°。2)直立倾伏褶皱（Ⅱ区）：轴面近于直立，倾角为90°～80°，枢纽倾伏角为10°～70°。3)倾竖褶皱（Ⅲ区）：轴面近于直立，倾角为90°~80°，枢纽倾伏角为80°~90°。4)歪斜水平褶皱（Ⅳ区）：轴面倾角为80°~10°，枢纽近水平，倾伏角为0°~10°。5)平卧褶皱（Ⅴ区）：枢纽倾伏角和轴面倾角均为0°~10°。6)斜卧褶皱（Ⅵ区）：枢纽和轴面两者倾向及倾角基本一致。轴面倾角为10°~80°，枢纽在轴面上的侧伏角为10°~80°。7)歪斜倾伏褶皱（Ⅶ区）：轴面倾角为10°~80°，枢纽倾角为10°~80°。根据轴面及两翼产状分类1）直立褶皱2）斜歪褶皱3）倒转褶皱4）平卧褶皱5）翻卷褶皱等倾（斜）线分类3等倾（斜）线：正交剖面上褶皱层上、下界面相同倾斜点的连线类：等斜线向内弧呈收敛状，内弧曲率总是大于外弧曲率，故外弧倾斜度也总是小于内弧倾斜度。根据等斜线的收敛程度，再细分为三个亚型：IA型：等斜线向内弧强烈收敛，各线长短差别极大，内弧曲率远大于外弧曲率。为典型的顶薄褶皱。IB型：等斜线也向内弧收敛，并与褶皱面垂直，各线长短大致相等，褶皱层真厚度不变，内弧曲率仍大于外弧曲率，为典型的平行褶皱。IC型：等斜线向内弧轻微收敛，转折端等斜线比两翼附近的要略长一些，反映两翼厚度有变薄的趋势，内弧曲率略大于外弧曲率。这是平行褶皱向相似褶皱的过渡型式。Ⅱ类：等斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧的曲率相等，即相邻褶皱面倾斜度基本一致，为典型的相似褶皱。Ⅲ类：等斜线向外弧收敛向内弧撒开，呈倒扇状，即外弧曲率大于内弧曲率，为典型的顶厚褶皱。隔挡式褶皱：由一系列平行排列的紧闭背斜及其间平缓开阔的向斜组成的褶皱组合。隔槽式褶皱：由一系列平行排列的紧闭向斜及其间平缓开阔的背斜组成的褶皱组合。纵弯褶皱作用：岩层受到顺层挤压(即侧向挤压)力的作用而发生褶皱，称为纵弯褶皱作用。纵弯褶皱作用的基本特征：（1）有一个既不拉伸也不压缩的中和面。(2)随着岩层褶皱的加剧，弯曲凸侧转折端附近岩层变薄并发生与层正交，呈扇形排列的楔形张节理。凹侧若岩层为脆性，则因挤压往往产生逆断层，若岩层为塑性，则厚度变大。3)若岩层中夹有塑性岩层，可以形成次级小褶皱。横弯褶皱作用：岩层受到和层面垂直的外力作用而发生褶皱，称为横弯褶皱作用。纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用的主要区别是：1、两者形成的外力作用方式不同。2、前者形成的褶皱中各有单层有中和面，总体无；后者形成的褶皱各个单层和总体都无中和面。3、两者形成的层间滑动规律不同，前者相邻的上层向上滑动，相邻的下层向下滑动；后者形成的规律于此相反。4、前者形成的层间小褶皱规律性好，后者差。5、夹塑性岩层时前者形成顶厚褶皱，后者形成顶薄褶皱。6、前者形成的褶皱的组合多成平行状，规模大；后者多形成孤立穹窿或短轴背斜。底辟构造：地下高塑性的岩层或岩体在构造力或重力差异作用下向上拱起或刺穿上覆岩层而形成的构造。影响褶皱作用的主要因素：岩层的层面和厚度、岩石的力学性质、外力作用方式、基底构造对褶皱作用的影响。褶皱形成时代的确定：研究褶皱的形成时代通常采用角度不整合分析法、岩性厚度分析法、同位素年龄测定法。滚动背斜：是在生长断层活动时由于两盘之间的差异压实作用和下降盘沉积层的重力作用而形成的弧形弯曲现象。节理：是岩石受力发生破裂，两侧的岩石沿破裂面无明显位移的断裂构造。节理的基本特征：分布的普遍性，发育不均性，以及方向性和组系性.原生节理：指在成岩过程中形成的节理。次生节理：指在岩石形成以后由于某种原因而形成的节理。构造节理的分类：几何分类1.走向节理；2.倾向节理；3.斜向节理；4.顺层节理成因分类张节理、剪节理。张节理：岩石受张应力超过抗张强度，形成的节理。与主压应力平行。剪节理：岩石受剪应力超过抗剪强度，形成的节理。与主压应力斜交。剪节理的基本特征：（1)产状稳定，延伸较远。(2)平直光滑，有时具剪切滑动擦痕。未被矿物充填时是平直闭合缝，如被充填，脉宽较为均匀，脉壁较为平直。(3)发育于砂、砾岩等岩石中的剪裂，一般穿切砾石和胶结物。4(4)常常组成共轭“X”型共轭裂隙，锐角平分线指示主压应力方向.往往成等距排列。(5)主剪裂面由羽状微裂面组成。（6）剪节理的尾端变化有：折尾、菱形结环和节理叉。张节理的基本特征：（1）产状不稳定，延伸不远。单条节理短而弯曲，若干条呈侧列。(2)裂缝面粗糙不平，无擦痕。(3)在胶结程度中等的砾岩或砂岩中常常绕砾石或粗砂粒而过,如切穿砾石，破裂面也凹凸不平。(4)一般被矿脉充填。脉宽变化较大，脉壁不平直。(5)发育稀疏，很少密集成带。(6)张节理有时呈不规则的树枝状，各种网络状，结环状,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。节理组：由同一时期，相同应力作用下，产生的方向相互平行或大致平行,力学性质相同的一排节理。如平行型、斜列型。节理系：由同一时期，相同应力作用下，产生的两组或两组以上的节理组合而成。如‘X”型、环型，放射型等。节理的分期：就是区分不同时期形成的节理的先后关系。常利用切断错开，限制中止、相互切错等现象。节理的配套原则：①据羽状剪节理②据追踪张节理③据节理的共轭关系及组合关系与水平挤压有关的节理：1）早期平面共轭剪节理系2）晚期平面共轭剪节理系3）横张节理断层：岩石沿断裂面有显著位移的破裂构造。地壳中最主要的变形构造之一；断层要素：断层面、断层带、断层线、断盘、断距。断层与相关构造的几何关系分类断层与岩层走向关系：走向断层、倾向断层、斜向断层、顺层断层断层两盘相对运动分类：正断层、逆断层、平移断层。相当点：指未断前的一个点在断层位移以后分成的两个点。相当层：指同一地层由于断层移动而分别在断层的两盘出现。正断层特点:上盘下滑、倾角大、角砾棱角明显、垂直走向有拉长。正断层的形成的地质条件：1、局部性拉伸作用2、背斜转折端处局部拉长3背斜的转折端4高塑性岩体上拱。逆断层的特点：逆断层:上盘上升、倾角小、角砾棱角不明显或被压扁、断层两侧岩石有强烈积压、揉皱现象，垂直走向有缩短。逆断层形成的地质条件：1、水平挤压有利于逆冲断层的发育（区域性的水平挤压）2、高塑性岩体上拱课形成高角度逆断层3、差异升降可形成。平移断层：断面平直有擦痕、近直立、延伸远，常有较大的派生构造平移断层的地质条件：1、由侧向挤压中不同的岩块在垂直于纵向逆断层或褶皱枢纽方向上不等程度的推进而形成。其规模一般不大，常终止