第三章-第4节-构造运动与地质构造

地壳地形(地貌)特征物质组成地壳的运动物质的时空关系岩石构造运动与地质构造地质年代第四节构造运动与地质构造一、构造运动的方式二、岩石的变形与地质构造(一)岩层的产状(二)褶皱构造(三)断裂构造一、构造运动的方式构造运动:由内力引起地壳及至岩石圈变形、变位的作用，叫构造运动。狭义的地壳运动，主要指由内力作用于引起的地壳的隆起、拗陷和形成各种构造形态的运动。广义的地壳运动，是指地壳内部物质的一切物理的和化学的运动，其中包括地壳的变形、变质和岩浆活动等。构造变动：由构造运动引起岩石的永久变形，称为构造变动。包括两大类：褶皱变动和断裂变动。构造运动的类型：按地壳运动方向分类垂直运动沿地球半径方向的上升或下降运动。又称升降运动。它常表现为大规模的缓慢上升或下降，形成规模不等的隆起或拗陷，并引起海侵、海退，也就是导致海陆变化。所以也称造陆运动。水平运动沿地球切线方向或沿水平方向的构造运动。表现为岩石水平方向的挤压和拉张,也就是产生水平方向的位移以及形成褶皱和断层、在构造上形成巨大的褶皱山系的地堑、裂谷等。所以也称造山运动。在较大范围内，构造运动即表现出水平运动，又表现出垂直运动的双重特征。反映了地壳运动的复杂性。意大利古罗马塞拉比斯古庙石柱海蚀部分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。地壳的水平运动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。挤压扩张剪切岩石圈板块的运动（1）第一隆起带就是东亚大陆边缘的岛弧带，包括千岛群岛、日本群岛、琉球群岛、我国台湾岛、吕宋岛、巴拉望岛等。在这条隆起带以东，为一条与之平行的深海沟，是过渡壳与洋壳的分界线，也就是新华夏系的东界。（2）第一沉降带在第一隆起带以西，包括鄂霍次克海、日本海、东海和南海等边缘海盆。（3）第二隆起带在第一沉降带以西，有朱格朱尔山、锡霍特山脉、张广才岭、老爷岭、长白山、狼林山、辽东半岛、胶东半岛、直至东南沿海诸山脉。（4）第二沉降带在第二隆起带之西面，由松辽、华北、江汉等平原和北部湾构成。（5）第三隆起带在第二沉降带西侧，由大兴安岭、太行山和武陵、雪峰诸山脉组成。（6）第三沉降带在第三隆起带以西，由呼伦贝尔—巴音和硕、陕甘宁和四川盆地组成。挤压作用形成褶皱山脉挤压挤压现代水平运动的典型例子美国西部的圣安德列斯断层。该断层形成于J，从那时至今一直运动。1882～1946年间做了4次定量测量，发现西盘往NW方向移动。平均1cm/年,1906年旧金山发生大地震，也主要是由于断层错动引起的。图11－24、25二、岩石的变形与地质构造构造运动造成岩石(岩层或岩体)原有的形态和空间位置发生改变的现象就叫作构造变形。岩层或岩体发生构造变形的产物称为地质构造，地质构造的基本类型是褶皱和断裂。构造运动的类型：根据构造运动发生时期划分为：老构造运动:第三纪（2千5百万年）之前的构造运动叫老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构造运动的速度和幅度除去地震、断层、火山等在短暂时间内可引起显著的变形、位移外，构造运动是岩石圈的一种长期而缓慢的运动，其速度以每年若干毫米或若干厘米计，由于地球发展历史经历了漫长的时间，因而便会产生巨大的变化。喜马拉雅山3000万年前一片海洋——2500万年前开始从海底升起，至200万年前初具规模，形成高山，4mm/年；红海，非洲——阿拉伯半岛，已分开200公里。交替性，时间上，上升＝＝下降交替地点上：升降运动互相交替。构造运动的周期性和阶段性平静——强烈——平静——强烈交替；构造运动从和缓到强烈，叫一次构造旋回；一个构造旋回2亿年左右；地球历史第经过一次大的构造旋回，都要引起世界性的或区域性的海陆、气候、生物、环境的巨大变化；同时，一次大的构造旋回还往往包括若干次次一级和更次一级的构造旋回，导致区域性和局部性的地理变化。构造运动的周期性，自然也决定了地球历史发展的阶段性，所以地史可以划分为许多“代”，代又划分若干“纪”、纪还可分为几个“世”，这就是阶段性的反映。构造运动的证据一、新构造运动的证据1、地貌标志上升——剥蚀地貌；下降——堆积地貌珊瑚礁、溺谷、阶地、建筑物地动型：构造运动；水动型：海平面变化；2、测量数据大西洋中央裂谷东侧扩长速度是13.4mm/a;西侧是7mm/a。太平洋中脊在赤道附近的扩张速度平均为10mm/a。美国西部圣安德列斯断层，若从古新纪以来计算，其水平运动速度也平均为10mm/a。二、老构造运动的证据1、地层厚度，浅海相200米。沉积物的厚度并不决定于沉积时的海水深度，主要决定于地壳的下降幅度。海进层位易保存，海退层位不易保存。2、岩相分析海相：浅、滨、深；陆相：湖、河；海陆过渡相：三角洲海进海退层位海退——地壳上升——海水退出——自下而上由细变粗海进——地壳下降——海水侵入——自下而上由粗变细。3、构造变形构造运动常使地层的产状发生改变，产生褶皱、断裂等构造变形根据其形态特征，分析推测其受力的方向，性质、强度及应力场的分布情况等。4、岩层接触关系分析法地壳下降引起沉积，上升引起剥蚀，所以，地壳运动在岩层中记录下来的各种接触关系，也是构造运动的证据。地层的接触关系地层接触关系是构造运动的综合表现。常见地层接触关系有整合接触、不整合接触。不整合接触又分为平行不整合接触和角度不整合接触二种。地层的接触关系整合接触：岩层互相平行，时代连续，岩性和古生物特征是递变。平行不整合接触：岩层产状平行，但不是连续的，岩性和化石群也有显著不同。不整合面地层的接触关系地层的接触关系平行不整合接触的形成过程地壳下降——沉积——上升——剥蚀——下降——沉积。不整合面地层的接触关系角度不整合接触：上、下两套岩层呈角度相交，岩层时代不连续，岩性和古生物突变，有古侵蚀面。不整合面地层的接触关系角度不整合接触指上下两套地层不连续而有沉积间断，上下两套地层的产状基本不一致。不整合面地层的接触关系角度不整合接触的形成过程地壳下降——沉积——褶皱隆起为山——遭受长期侵蚀——再次下降，接收沉积。不整合面平行不整合和角度不整合的共同特点：1、有明显的侵蚀面存在；2、岩层缺失现象，长期间断；3、不整合面上、下岩性、古生物等显著差异。(一)岩层的产状岩层：组成地壳的层状岩石。上下层面之间的垂直距离叫岩层厚度。岩层的变化：夹层、变薄、尖灭、透镜体岩层的产状：指岩层的空间分布状态，由走向、倾向、倾角三要素组成。产状要素走向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，称为倾向倾角倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角水平面abcdeab-走向线ce-倾斜线cd-倾向α-倾角α岩层产状的三要素倾斜岩层的产状走向倾向倾角岩层产状要素的两种表示方法（文字或符号表示）文字表示法方位角表示法：正北0。正南180。只记倾向和倾角；如岩层倾向为125。倾角为40。记成：125。∠40。象限角表示法：南、北方向为0。东西为90。记岩层的走向、倾角和倾向所在的象限。如上述产状记为：N35。E／40。SE或S35。W／40。SE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常见产状类型水平岩层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。倾斜岩层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。倾斜岩层（上）倾斜岩层的形成过程（左）直立岩层指岩层层面与水平面直交或近于直交的岩层,即直立起来的岩层。倒转岩层指岩层翻转、老岩层在上而新岩层在下的岩层。岩层的产状变化岩层原始产状一般呈水平状态受到构造运动的影响，发生倾斜、直立甚至倒转岩石变形的阶段：1、弹性变形2、塑性变形;变而不断,褶皱；通过重结晶作用实践。3、断裂变形：结合力破坏，产生破裂面，断裂。岩石的抗压强度抗剪强度抗张强度。脆性岩石——弹性变形——断裂；柔性岩石——弹性变形——塑性变形；最大张应力——断裂；最大剪刀切面——剪切裂隙。影响岩石变形的因素1、围压：围压能增强岩石塑性变形的能力和提高它的强度。2、温度：在常温下是脆性的，高温下则变成塑性的；3、时间：施力于物体的时间长短，对岩石力学性质有很大的影响。4、溶液：可以使岩石的弹性极限降低，提高岩石的塑性。5、应力状态：受张力，脆性增强——易断；受压力，塑性增强——产生剪裂隙。(二)褶皱构造1.褶皱和褶皱要素2.褶皱的形态“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。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:岩层的弯曲现象称为褶皱褶皱的形成过程褶曲形成过程1.褶皱和褶皱要素背斜向斜岩层受力后发生的连续弯曲变形称褶皱构造，有背斜和向斜两种基本类型。背斜：岩层向上弯曲，核部出现老地层，两翼对称重复出现新地层。向斜：岩层向下弯曲，核部出现新地层，两翼对称重复出现老地层。褶皱类型的确定核部为新地层向斜背斜核部为老地层褶皱要素褶皱的要素核：褶皱中心部分的地层。通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。但往往也只把褶曲出露地表最中心部分的岩层叫核。翼：核部两侧对称出露的地层。一个褶曲有两个翼。两翼岩层与水平面的夹角叫翼角。轴面：指大致平分褶皱的一个假想对称面。轴面可以是简单的平面，也可以是复杂的曲面；其产状可以是直立的、倾斜的或水平的。轴面的形态和产状可以反映褶曲横剖面的形态。轴线：轴面与水平面的交线。轴永远是水平的。它可以是水平的直线或曲线。轴向代表褶曲延伸的方向，轴的长度可以反映褶曲的规模。枢纽：褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线，叫枢纽。枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。它可以表示褶曲在其延长方向上产状的变化。转折端：褶曲两翼会合的部分，即从褶曲的一翼转到另一翼的过渡部分。轴面枢纽核翼翼褶皱要素轴面枢纽岩层面褶皱的要素核：褶皱中心部分的地层。通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。但往往也只把褶曲出露地表最中心部分的岩层叫核。翼：核部两侧对称出露的地层。一个褶曲有两个翼。两翼岩层与水平面的夹角叫翼角。轴面：指大致平分褶皱的一个假想对称面。轴面可以是简单的平面，也可以是复杂的曲面；其产状可以是直立的、倾斜的或水平的。轴面的形态和产状可以反映褶曲横剖面的形态。轴线：轴面与水平面的交线。轴永远是水平的。它可以是水平的直线或曲线。轴向代表褶曲延伸的方向，轴的长度可以反映褶曲的规模。枢纽：褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线，叫枢纽。枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。它可以表示褶曲在其延长方向上产状的变化。转折端：褶曲两翼会合的部分，即从褶曲的一翼转到另一翼的过渡部分。褶皱的平、剖面形态褶皱轴面褶皱枢纽2.褶皱的形态褶皱的横剖面形态褶皱的纵剖面形态褶皱的横剖面形态根据横剖面的形态和轴面产状分为：直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角大致相等。斜歪（倾斜）褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。倒转褶皱：轴面倾斜。两翼倾相同，一翼倒转。平卧褶皱：轴面近水平，一翼正常，一翼倒转。翻卷褶曲：轴面翻转向下弯曲，在外观上是向（背）斜，实际上是背（向）斜，通常由平卧褶