构造地质学复习提纲

1构造地质学复习提纲一构造地质学是地质学的基础学科之一，研究对象是组成地壳的岩石、岩层和岩体在岩石圈中力的作用下变形形成的各种现象（构造）；研究内容是这些构造的几何学、组合形式、形成机制和演化过程，探讨产生这些构造的作用力的方向、方式和性质。面状结构的产状要素1.走向线：(1)走向线：倾斜平面与水平面的交线(同一倾斜平面上有无数条，高程不同，相互平行)(2)走向：走向线两端所指的方向（相差180°）2.倾向：(1)倾斜线：倾斜平面上与走向线垂直的线(2)倾向：倾斜线(下端)在水平面上的投影所指的方向3.倾角：倾斜线与水平面的交角（最大交角）表示方法：倾向∠倾角，如：66º∠50º（常用）走向/倾向∠倾角，如：156º/66º∠50º方向定量：规定N为0（或360º）；E为90º；S为180º；W为270º线状结构的产状要素1.倾伏向：某直线（下端）在水平面上的投影所指的方向2.倾伏角：某直线与水平面的交角（最大交角）表示方法：倾伏向∠倾伏角，如：45º∠51º3.侧伏角：直线在倾斜平面上时，该线与该平面走向线的锐夹角4.侧伏向：锐夹角所在的走向线那一端的方向。表示方法：侧伏角侧伏向，如：15E水平岩层：未经变动的新岩层水平岩层的主要特征：1.岩层界线与等高线平行或重合2.老岩层在下(谷底），新岩层在上（山顶）3.岩层顶、底之间的高差为岩层的厚度4.出露宽度是顶、底面露头线的水平距离，取决于岩层厚度、地面坡度倾斜岩层——“V”字形法则1.岩层倾向与地面坡向相反：露头线与等高；线同向弯曲；露头线曲率＜等高线曲率。2.岩层倾向与地面坡向一致：(1)岩层倾角＜地面坡角：露头线与等高线同向弯曲露头线曲率＞等高线曲率(2)岩层倾角＞地面坡角：露头线与等高线反向弯曲地层接触关系整合和不整合1.整合接触：（1）特点：两套地层产状一致，沉积连续，生物连续，无构造运动（2）过程：下降、沉积—再下降、再沉积2.假整合（平行不整合）接触：（1）特点：两套地层产状一致，地层缺失，生物间断，有升降运动，但不强烈。缺：无沉积，因地壳上升；失：有沉积，被剥蚀（2）过程：下降、沉积—上升、沉积间断、剥蚀—下降、沉积3.不整合（角度不整合）接触：（1）特点：两套地层产状不一致，地层缺失，生物间断，有强烈构造运动（褶皱、断层、变质、岩浆活动）（2）过程：下降、沉积—强烈构造运动—下降、再沉积2不整合的观察和研究1.研究意义：（1）研究地质发展历史；（2）鉴定地壳运动特征；（3）确定构造变形时期；（4）划分地层、构造单元；（5）了解古地理特征和古构造状态；（6）寻找沉积、热液性矿床和石油、天然气田。2.研究内容：（1）确定不整合：（其标志）①古生物：上下两套地层中化石代表的时代有大的间断②沉积侵蚀：有古侵蚀面、古风化壳、古土壤、底砾岩、残积矿床（铁帽、铝土矿、磷矿、沙金）等③构造变形：上下两套地层产状不同，构造线变化，褶皱样式、断层类型、变形程度差异，下部地层中的断层被上覆地层截切④岩浆活动：上下两套地层中岩浆岩系列的成分、产状、规模、强度积热液矿床差异⑤变质程度：上下两套地层变质程度差异（2）不整合时代的确定：①缺失地层的年代②下伏最新地层之后；上覆最老地层之前③侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后④被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前⑤古风化壳的年代（3）不整合的空间展布和变化：不同地段、不同部位强度、性质均有变化，综合考虑区域多种因素。三面力和体力1.力：物体相互间的一种机械作用2.接触力：物体与物体间的作用力3.面力：作用在物体表面的接触力4.应力集中：接触面积与物体边界面积比量级很小时，即集中5.体力：非接触力作用在物体内部每一支点上时，为体力截面上的应力、正应力、剪应力1.应力：在外力作用下，物体内任一截面单位面积上的受力大小2.正应力：垂直截面的应力，以σ表示3.剪应力：平行截面的应力，以τ表示主应力、主方向、主平面1.主应力：某一截面上只有正应力，没有剪应力时的正应力2.主方向：主应力的方向3.主平面：垂直于主应力的平面应力椭球体和应变椭球体1.应力椭球体：σ1—最大压（最小拉）应力轴；σ2—中间应力轴；σ3—最小压（最小拉）应力轴。故：σ1＞σ2＞σ32.应变椭球体：A(X)—最大应变轴；B(Y)—中间应变轴；C(Z)—最小应变轴。3应力分析简介1.常见的应力状态：单轴应力状态：一个主应力不为零，其余两个均为零双轴应力状态：一个主应力为零，其余两个均不为零三轴应力状态：三个主应力均不为零，且σ1＞σ2＞σ32.二维应力状态分析（平面应力状态分析）若：有两轴主应力(σ1，σ2)作用在斜截面(AB)上，且σ1＞σ2，σ3=0；求分析斜面(AB面)上的应力状态。规定：α—AB法线与σ1的夹角AB线—AB面的截线，单位长度(=1)∵AB=1，∴OA=sinα,OB=cosα又∵σ=P/A,P=σA∴在OA面上的正应力P2=σ2OA=σ2sinα,在OB面上的正应力P1=σ1OB=σ1cosα（1）在垂直AB面上的力：为P1和P2的分力之和：即：Pn=P1n+P2n=P1cosα+P2sinαAB面上的正应力：σα=P1cosα+P2sinα=σ1cosαcosα+σ2sinαsinα=σ1cos2α+σ2sin2α=(1)（2）在平行AB面上的力：Pt=P1sinα+P2cosαAB面上的剪应力：τα=σ1cosαsinα+σ2sinαcosα=(2)讨论：由(1)：当α=0时，cos2α=1；σα=σ1（最大）；σ2不起作用cos2α2σσ2σσ2121sin2α2σσ214说明：垂直该面的应力对该面作用最大平行该面的应力对该面无作用由(2)：当α=0º时，τα=0当α=90º时，τα=0（2α=180º）当α=45º时，τα达最大值（2α=90º）即：说明：与主应力呈45º的面上剪应力最大，易产生剪切面四变形与变位1.变形（strain）：岩石体受到应力作用后，其内部各质点经受了一系列的位移，使岩石体的初始形状、方位或位置发生了改变。2.位移：物体内各质点的位置在变形前后的相对变化。（平移、旋转、体变、形变）平移、旋转：改变坐标，不改变形态（内部各质点相对位置不变）体变、形变：改变形态和体积（内部各质点相对位置改变）应变的度量（应变测量）应力状态：某一瞬间作用于物体上的应力情况应变状态：物体变形后的状态1.线应变：（1）定义：变形前后线段长度的变化（ε）（2）应变量计算：A.单位长度比：式中：ε—线应变量；l0、l1—变形前、后同一线段的长度比（伸长为正；缩短为负）B.平方长度比：式中：λ—变形前、后同一线段的长度比的平方2.剪应变：（1）定义：角应变：变形前相互垂直的两条直线，变形后其夹角偏离直角的量（ψ）剪应变：角应变的正切（γ）（2）应变量计算：γ=tgψ（右偏为正；左偏为负）均匀应变与非均匀应变1.均匀应变：（1）定义：物体内各质点的应变特点相同的变形（2）特点：变形前的直线，变形后仍是直线；变形前的平行线，变形后仍是平行线2.非均匀应变：（1）定义：物体内各质点的应变特点发生变化的变形（2）特点：变形前的直线，变形后为曲线或折线；变形前的平行线，变形后不在保持平行3.连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态是逐渐变化的（如弯曲）4.不连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态是突然变化（如断开）褶皱是一种非均匀连续变形应变椭球体1.定义：用来表示应变状态的椭球sin2α2σστ21α001lllε2201ε1/llλ52.特征：(1)变形前是球，均匀变形后为一椭球(2)有三个相互垂直的主轴（X、Y、Z），分别代表最大、中间、最小应变轴（或λ1、λ2、λ3；A、B、C）(3)有三个相互垂直的主平面（YZ、XZ、XY），分别垂直X、Y、Z轴(4)应力与应变有密切关系：最大应变轴平行最小压应力轴和最大张应力轴；最小应变轴平行最大压应力轴和最小张应力轴。弗林（Flinn）指数表示应变椭球体的形态—应变强度k=tanα=(a-1)/(b-1)式中：a=X/Y=（1+ε1）/（1-ε2）b=Y/Z=（1+ε2）/（1+ε3）讨论：k值相当于p点与原点（1，1）的斜率k=0单轴旋转扁球体（轴对称缩短）1＞k＞0扁形椭球体（压扁型）k=1平面应变椭球体∞＞k＞1长型椭球体（收缩型）k=∞单轴旋转长球体（轴对称伸长）旋转变形与非旋转变形1.非旋转变形：代表应变主轴方向的物质线在变形前后不发生方位的改变2.旋转变形：代表应变主轴方向的物质线在变形前后发生了方位的改变递进变形1.有限应变（总应变）：物体变形的最终状态与初始状态对比发生的变化2.递进变形：变形的发展过程（许多微量应变逐次叠加的过程）六劈理的结构、分类1.面理：面状构造，矿物成分、粒度、定向、颜色的变化而成(1)原生面理：原始沉积、原始结晶产生（层理、流面等）(2)次生面理：变质、变形作用形成（劈理、片理、破裂面）2.透入性构造：均匀连续弥漫整体的构造现象，变形变质作用的结果3.非透入性构造：局部或个别区段的构造4.劈理：将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面理劈理的结构1.劈理域：层状硅酸盐或不溶残余物富集成的平行或交织状的薄条带或薄膜；原岩的组分被强烈改造；矿物、矿物几何体的形态或晶格具有显著的优选方位。2.劈理石：夹在劈理域之间的平板状或透镜状的岩片，原岩的成分仍保留。劈理的分类1.传统分类：（1）流劈理：由片状、板状、扁圆状矿物或集合体的平行排列构成的，有使岩石分裂成无数薄片的性能，是在固态流变过程中新生的面理。6（2）破劈理：岩石中密集、平行的剪切破裂面或压溶劈理域。（3）滑劈理：切过先期面理的差异性平行滑动面（带），带中(新、老)矿物定向排列，构成劈理域。（4）褶劈理：当滑劈理两侧先期面理被牵引弯曲时，称之。2.结构形态分类（1）连续劈理：岩石中矿物均匀分布，全部定向，劈理域窄，肉眼无法鉴定劈理域和微劈石。(包括：板劈理、千枚理、片理、流劈理)（2）不连续劈理：劈理域在岩石中具有明显的间隔，肉眼能直接鉴定劈理域和微劈石。(包括：褶劈理、间隔劈理、破劈理、流劈理)3.劈理产出的构造背景（1）轴面劈理：产状平行与褶皱轴面的劈理。岩性均一、粘度差小的岩系中易产生，更平行（2）层间劈理：受层面控制，与层理斜交的劈理。在硬岩层中密度小，与层面交角大；软岩层中密度大，与层面交角小（3）顺层劈理：平行岩层层面的劈理（流劈理、顺层滑动）（4）断裂劈理：断层带内和附近两盘发育的各种劈理。平行或斜交；直线、弧形或“S”型（5）区域性劈理：区域性应力作用下变质变形的产物。多为流劈理、滑劈理劈理的形成机制和应变意义劈理的形成作用1.机械旋转：片状、板状矿物旋转到垂直于压缩，方向的定向排列2.重结晶：云母、石英等矿物垂直于最大压缩方向的生长3.压溶作用：平行压缩方向，颗粒边界的溶解，运移到垂直压缩方向的堆积4.晶体塑性变形：压扁、拉长作用劈理的应变意义1.判断应力方向：垂直于最大压缩方向，平行于XY面2.判断褶皱位置：轴面劈理；硬（软）岩层中正（反）扇形3.判断剪切带的动向：伴生劈理4.确定构造序次（构造世代）：叠加、破坏5.分析岩石变质条件6.判定与区域构造、大型构造的关系七小型线理拉伸线理1.岩石碎斜、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体平行排列2.塑性拉长而成3.平行应变椭球体的最大张应力轴4.A型线理矿物生长线理1.针状、柱状、板状矿物的定向排列2.重结晶的结果3.平行应变椭球体的最大张应力轴4.A型线理皱纹线理1.先存面理微细褶皱的枢纽平行排列而成2.与区域性褶皱的枢纽方向一致3.B型线理7交面线理1.面理与面理或面理与层理交切而成的线理2.与区域性褶皱的枢纽方向一致3.B型线理大型线理石香肠构造1.平行排列的长条状块段、裂隙、楔入充填物的构造组合2.互层岩系受到垂直层面挤压力，软弱岩层向两侧流动而成3.B型线理，但常见到的是横断面（A、C轴）窗棂构造1.平行排列的半圆柱状的大型线理2.强硬岩层组成，软岩层嵌入其间3.顺层缩短而成4.B型线理杆状构