第二章 地质体的基本产状及沉积岩、火成岩构造

本章主要内容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第二章地质体的基本产状沉积岩层及火成岩体构造第一节面状结构和线状结构的产状一、面状结构的产状要素1.走向：(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∠50º4.视倾向：剖面与倾斜岩层面斜交时，交线为视倾斜线，视倾斜线(下端)在水平面上的投影所指的方向5.视倾角：视倾斜线与水平面的交角6.产状在地质图上的表示方法；30倾斜水平直立倒转倾斜平面的产状要素二、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线理的倾伏角与侧伏角第二节沉积岩层的原生构造所谓原生构造是岩石在形成的同时形成的构造，沉积岩的原生构造是沉积岩形成的同时形成的构造。沉积岩是地球表分布最广泛的岩石，其分布面积约占地球大陆面积的75%，因此，大部分地质构造是由沉积岩形成的。所以观测分析沉积岩层的原生构造、岩层产状和接触关系是研究地质构造的一项基础工作，也是本课程的基本内容之一。岩层由两个平行或近乎平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体。由沉积作用形成的岩层称沉积岩层。层面上、下岩层的界面。上层面叫做顶面，下层面叫底面，两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下覆岩层的顶面。厚度两个层面之间的垂直距离。原生构造沉积岩在沉积过程中或成岩作用过程中产生的非构造变动的构造称为沉积岩层的原生构造。如层理、层面构造（泥裂、雨痕、印模等）、结核、叠锥以及生物遗迹等等。尽管这些都是沉积岩石学研究的内容，但是，其对构造地质的研究也有重要意义。一、层理及识别1、层理是沉积岩最常见的一种原生构造，是由岩石成分、结构和颜色在剖面上突变或渐变所显现出来的一种成层构造。层理按其形态可分为三种基本类型：平行层理、波状层理、斜层理。2、细层与层系A、B、C和D为层系，箭头所指为细层。3、层理的识别（1）岩石成份变化，系由成分差异而显示出层理；（2）岩石结构变化，指岩石粒度和形状的变化显示出层理；（3）岩石颜色变化，由于颜色的不同显示出层理；（4）岩层的原生层面构造，包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。二、利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面确定岩层新老关系是野外观察研究地质构造的一个重要问题。未经构造变动的岩层，其正常层序总是上顶下底，即上新下老，但经构造变动后岩层则可直立，甚至倒转，新老层序倒置的现象。化石是确定新老关系和地质年代的依据，但有些无化石的“哑地层”，则只能根据原生构造和某些次生构造来确定新老层序。况且确定地层的新老关系，原生构造的方法比化石来得更容易些。（1）斜层理（2）粒序层理（韵律层理）（3）波痕舌状波痕和平行波痕（水流向左）泥裂和生物遗迹－新疆库车第三系红层白垩系朱巷组（K1）中的泥裂－合肥盆地（4）泥裂（5）雨痕、冰雹痕及其印模（6）冲刷充填构造分流河道对下伏岩层的冲刷切割、充填上白垩统张桥组中的冲刷充填构造－合肥盆地肥东县王铁乡（7）古生物标志和底面印模（叠层石、贝壳、植物根部化石等）三软沉积变形软沉积变形指在沉积或成岩作用过程中形成的非构造应力作用下而形成的变形。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。一、负荷作用形成的软沉积变形负荷构造、火焰构造、砂球和砂枕二、滑塌和滑移作用滑塌褶皱、卷曲层理。三、与孔隙液压效应有关的软沉积变形砂岩墙、碟状构造四、软沉积变形的成因机制1、内因：沉积物力学性质高度塑性，抗剪（切）强度极差。2、外因：一定角度的斜坡地形和地震、风暴、海啸等外部诱发因素。第三节岩浆岩体中的原生构造岩浆向上运移，侵入上覆围岩或喷溢到地面并逐渐冷凝固结形成岩石的过程中所产生的构造就是岩浆岩体的原生构造，可分为原生流动构造和原生破裂构造。原生流动构造形成于粘稠的含晶体的液态岩浆流动阶段。原生破裂构造形成于岩浆冷凝固化阶段。厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛詹姆斯岛上基性熔岩中的流动构造美国夏威夷Kilauea的熔岩流原生流动构造第四节水平岩层岩层上下两个面保持水平状态的岩层，称为水平岩层。特征如下：1、新老岩层的分布：在层序没有倒转的前提下，地质时代较新的岩层叠置在较老的岩层之上。老岩层出露于河谷，冲沟等低洼处，较新岩层分布于山顶或分水岭上。2、水平岩层的露头形态：完全受地形控制，出露线（岩层与地面的交线）在地质图上表现为与地形等高线平行或重合，而不会相交。3、水平岩层的厚度：岩层顶面与底面标高之差。4、水平岩层露头宽度：与岩层厚度和地形坡度的变化有关。第五节倾斜岩层一倾斜岩层的露头形态（V字形法则）倾斜岩层露头界线表现为与地形等高线交切关系，并显示出一定的规律性，即在经过山脊和河谷时，均呈“V”字形态展布。有下列三种情况：(1)岩层倾向与地面坡向相反：在山脊处“V”字形尖端指向山下，在沟谷处“V”字形尖端指向上游。(2)岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角时：在山脊处“V”字形尖端指向山下，沟谷处“V”字形尖端指向上游。(3)岩层倾向与坡向相同，但岩层倾角小于地面坡角时：“V”字形尖端在山脊处指向山下，沟谷处指向上游。二倾斜岩层的新老分布：正常情况下倾斜方向为新岩层三倾斜岩层的厚度：1真厚度h2水平地层厚度hf3铅直地层厚度hg四倾斜岩层的露头宽度（地面露头宽度和水平露头宽度）影响因素有：真厚度产状地形第六节直立岩层1直立岩层的露头形态：露头线不受地形影响，沿自身走向延伸。2直立岩层的厚度：为其水平露头宽度。第七节地层之间的接触关系一、整合与不整合1、整合：连续沉积，岩层层序无间断、产状一致、时代连续，其中生物演化的是渐变的。2、不整合：沉积缺失，层序有间断、即部分地层无沉积或虽有沉积但却被剥蚀。二、不整合类型1、平行不整合：1)特征：缺失部分地层，上下岩层产状一致，不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩，古风化壳，古土壤层等。2)形成过程：下降沉积→上升、沉积间断、剥蚀→再下降再沉积；2、角度不整合1)特征：缺失部分地层，上下岩层产状不一致，呈一定的角度相交，不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩，古风化壳，古土壤层等。2）形成过程：下降沉积→褶皱上升（伴有断裂活动、岩浆活动，变质作用等）→沉积间断、遭受剥蚀→再下降再沉积。反映上覆地层沉积之前，曾发生过褶皱等重要的构造事件。3）角度不整合面在剖面图和地质图上的表现特征4）地理不整合（区域不整合），指局部为平行不整合接触，但大范围内却是角度不整合。由于海侵或湖侵扩大，会导致超覆现象。如左图上朱罗统超覆于中朱罗统之上。5）嵌入不整合三、不整合的研究（一）确定不整合的存在（重点）1、地层古生物方面的证据：化石反映出生物演化的不连续性（种、属的突变），生物群落迥然差异。2、沉积方面的标志：存在侵蚀面、古风化壳、古土壤以及Fe、Mn、P、Ni，稀土或铝土矿等，底砾岩。3、构造方面的标志：产状，变形变质程度。4、岩浆活动和变质作用方面的标志。（二）观察研究不整合面及其上、下地层的产状，岩性及时代。1、详细测制剖面，研究岩性，岩相和化石，确定时代，观察构造形态，变质情况，岩浆活动等。2、砾石来源、粒度、圆度、分选性、排列方向等。3、制图、素描图、照相等（三）确定不整合的形成时代形成时代：不整合面之下相对最新的地层时代为其下限，不整合面之上相对最老的地层时代为其上限，缺失地层时代为其形成时代。结合右图介绍PZ1～PZ2之间、E－PZ2～T1之间的不整合形成时代。确定不整合的形成时代应注意：（1）取下覆最新时代为下限，两者之间相隔最近的时代为不整合形成时代；（2）同一次构造运动周期不同，地区有先有后，时间可长可短，缺失地层并不一致，这是褶皱幕的穿时性的反映。（3）大范围内，可发生多次构造变动，形成多个角度不整合和平行不整合，在接近大陆的地方，几个不整合面往往逐渐归并为一个角度不整合，其向缺失地层很多，实际上是包含了多次地壳运动所经历的构造事情。注意“缺”与“失”的关系，如我国华北O2/C2，是缺失O3、S、D、C1，还是原先有沉积，后来剥蚀掉即“失”去了。第八节岩浆岩体产状一、整合侵入岩体整合侵入岩体是指侵入岩体的边界面或接触面基本上平行于围岩的层理或片理的侵入岩体。岩床是顺层侵入的板状体。岩盘又称岩盖，是一种上凸下平的透镜状侵入体。岩盆规模巨大的似盆状侵入体，多产出于构造盆地之中。岩体和围岩自四周向中心倾斜。岩鞍新月形或马鞍状小岩体，产出于褶皱转折端虚脱部位。岩盆岩盘二、不整合侵入岩体不整合侵入岩体是指侵入岩体的边界面或接触面与围岩的层理或片理斜交的侵入岩体。主要类型有岩基、岩株、岩枝、岩墙等。岩基面积超过100km2（常达数千甚至上万平方公里）的巨大岩体，通常产于造山带核部。岩基一般成不规则长圆形，长轴与区域构造走向一致。岩株较小的近等轴状岩体，平面上多呈圆形。面积不超过100km2，多数岩株直径不过数公里。岩墙一种板状侵入体，一般产状陡并切割围岩。岩墙规模变化大，宽度从数十厘米至数十米，个别达千米，长度一般为数百米至数公里。三、喷出岩体产状喷出岩体产状根据熔岩形态、熔岩性质和喷出方式，可将喷出岩体分为熔岩被、熔岩流和火山锥三类。熔岩被喷发规模大、厚度和成分较稳定、产状平缓的喷出岩体。面积可达数千km2-数10万km2，厚度数百至数千米。主要是裂隙式喷发产物，多为基性玄武岩。熔岩流带状和舌状展布的熔岩。一般由中心式喷发而成。火山锥火山喷发物围绕火山通道构成的锥状体。是中心式喷发的产物。火山锥的顶部中央为圆形的漏斗状火山口。根据组成火山锥的火山喷发物的成分，可将火山锥分为碎屑锥、熔岩锥和混合锥三类。四、各种产状的岩浆岩体之间的关系各种产状的岩浆岩体可以单独出现，但更多的是成群产出。地下深处的岩基向上可与岩株、岩墙、岩床、岩盘、岩盆、岩鞍等连通，甚至熔浆喷出地表形成熔岩被、熔岩流和火山锥熔岩流熔岩被被剥蚀的岩盖第九节侵入岩体原生构造一、侵入岩体原生流动构造原生流动构造是在岩浆流动过程中，先期结晶的矿物颗粒、析离体或捕虏体等，受岩浆流动的影响发生定向排列而成，包括流面和流线。流线线状、柱状矿物或透镜状、长条状捕虏体在侵入岩体的边部定向排列，反映了岩浆的相对流动方向。流面片状、板状矿物或扁平状捕虏体、析离体在侵入岩体的边缘或顶部面状定向排列，一般平行于岩体与围岩的接触面。二、侵入岩体原生破裂构造侵入岩体在岩浆晚期冷凝阶段常发生脆性变形，形成产状、性质各异的断裂构造。不同研究者从不同角度对它们作了分类。克鲁斯的几何学分类20世纪20年代，克鲁斯（H.Cloos）根据侵入体中节理的产状及其与流动构造的关系，将侵入岩体中的节理可分为六类：1.L节理又称层节理，是与流面平行的节理，常平行于岩体与围岩的接触面，产状一般较缓。2.S节理又称纵节理，是平行于流线、垂直于流面的节理，倾斜一般较陡。3.Q节理又称横节理，是垂直于流线和流面的节理，节理面粗糙、倾角陡。4.D节理又称斜节理，是与流面和流线都斜交的两组共轭剪节理。5.边缘张节理常发育于侵入岩体的边缘，向侵入岩体中心倾斜，常切割接触面深入围岩，总体呈雁行式排列。6.边缘逆断层位于侵入岩体陡倾的边缘接触带，断面向岩体中心倾斜，产状平缓，由岩体内部向围岩逆冲，呈叠瓦状排列，断层面常深入围岩之中。一个假想的深成岩体横剖面短线表示板状矿物X--捕虏体Sh--岩脉充填的剪切面C--横节理M--边缘裂隙T--边缘逆断层F--平缓正断层Fo--弯曲（据Billin