第八章 构造运动与地质构造

06级水文杨玉红提供本章学习内容一、构造运动的基本形式二、岩石的变形与地质构造三、地层的接触关系四、构造运动的旋回性第八章构造运动与地质构造地球上的高耸入云的巨大的山峰如何形成？？第八章构造运动与地质构造浩瀚的海洋、深不可测的海沟如何形成？第八章构造运动与地质构造为什么大地会发生震动、地表会出现火山喷发、大海会出现海啸？对人类的生存形成危害？08.5.12阿坝海啸第八章构造运动与地质构造我们说，这一切都是地壳构造运动产生的结果，构造运动使组成地壳的岩层发生变形、变位，从而形成了今天我们所见到的千奇百怪的、美不胜收的自然奇观，这些奇观就是地质构造。第八章构造运动与地质构造因此，构造运动及其形成的结果(地质构造)就是本章研究的重点问题。构造运动1.定义：由内动力引起岩石圈的岩石变形、变位的机械运动。2.一般表现：缓慢、不易觉察3.特殊情况：快速而激烈第八章构造运动与地质构造构造运动的证据1.地表的形态变化例1.广州七星岗海蚀崖，现在距离海岸线数十公里。例2.辽宁盖县望儿山海蚀崖，距海岸线十公里，高出海面约60m。说明地壳在缓慢上升。第一节构造运动的基本形式2.大地测量的证据根据大地测量发现许多地区的大地既有水平方向的位移又有垂直方向上的升降。例1.河北邢台的邢家湾自1920年至1955年35年中上升了140mm，平均每年上升4mm，而耿庄桥却下降32.1mm。前面说过的印度古大陆2cm/年。例2.美国西部圣安德利斯大断裂两侧的地块，自2千多万年前以来，每年以几毫米至几厘米的速度，作顺时针方向的水平错动。第一节构造运动的基本形式3.沉积地层的厚度喜玛拉雅山原来是古地中海的浅海区，沉积地层的厚度达到3万米。这就说明该地区的地壳一边下降、一边接受沉积。同时在另一些地区却见不到该时期的沉积岩，说明那些地区此时地壳正在上升，因而缺少这一时期的地层。第一节构造运动的基本形式喜马拉雅山4.构造变形野外常可以看到倾斜的岩层或波状起伏、弯曲的岩层，以及错、断开的岩层，说明地壳受到构造力的作用。第一节构造运动的基本形式第一节构造运动的基本形式断层一、构造运动的概念构造运动——指由地球内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的机械运动。构造变动——指由构造运动引起岩石的永久性变形。如褶皱变动、断裂变动。第一节构造运动的基本形式地质构造——就是岩层变形和变位的产物。（包括：倾斜岩层、褶皱、断裂。）构造运动是长期而缓慢的，但却是所有地质作用的主导因素，它不但决定了内力地质作用的强度和方式，而且还直接影响了外力地质作用的方式，控制了地表形态的演化和发展。第一节构造运动的基本形式二、构造运动的方向性1.水平运动—是地壳（岩石圈）块体沿水平方向移动。也称为“造山”运动。有三种基本形式：第一节构造运动的基本形式基本形式活动方式相邻块体分离（张开）相邻块体汇聚（挤压）相邻块体剪切、错开（平移）第一节构造运动的基本形式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。第一节构造运动的基本形式现代水平运动例证圣安德烈斯断层的水平运动（5cm/a）1989年旧金山附近地震地裂缝2.垂直运动（升降运动）——地壳（岩石圈）相邻块体或同一块体的不同部位作差异性上升或下降，使某些地区上升成为高地或山岭，另一些地区下降成为盆地或平原。又称为造陆运动。第一节构造运动的基本形式3.同一地区构造运动的方向随着时间的推移而不断变化。某一时期以水平运动为主，另一时期则以垂直运动为主，它们是相互联系、相互制约的，常常兼而有之。第一节构造运动的基本形式受垂直运动影响意大利那不勒斯神庙石柱，海水侵蚀部分第一节构造运动的基本形式根据构造运动发生时期划分为：古构造运动:第三纪（25百万年）之前的构造运动叫古构造运动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。第一节构造运动的基本形式老构造运动和新构造运动比较古今晚第三纪第四纪早第三纪（老）构造运动新构造运动构造运动类型证据存在形式表现形式主要研究方法老构造运动保存在地层中岩层的褶皱、段裂、岩相变化地层的各种接触关系地层学方法新构造运动地形、地貌的变化地形的隆起、凹陷地貌学方法地层现代构造运动地形、地貌的变化地形的隆起、凹陷地层地貌测量考古第一节构造运动的基本形式构造运动的永恒性空间上:任何区域都发生着地壳的运动。–上升下降挤压拉伸时间上：从古到今，地壳运动从未停止过。–地壳运动在矛盾中运动、发展、变化。第二节岩石的变形与地质构造沉积岩层的原始产状：沉积岩层形成时，是水平或近水平的（除了边缘的原始倾斜外）。第二节岩石的变形与地质构造一、岩石的空间位置（产状）（一）倾斜岩层岩层——主要是指成层的沉积岩，包括喷出岩和由二者经过变质作用而成的变质岩。单斜岩层（单斜结构）——指一系列岩层经过地壳运动，向同一方向倾斜，而且倾角近于一致时，称为单斜岩层。往往是局部现象，在大范围内则是组成某些大型地质构造的一部分。第二节岩石的变形与地质构造第二节岩石的变形与地质构造（二）岩层的产状及产状要素1.产状—是指地质体（岩层、岩体、矿体等）在地壳中的空间位置和产出状态。第二节岩石的变形与地质构造常见产状类型：水平产状－岩层倾角50°近水平产状－岩层倾角50°—100°倾斜产状－岩层倾角10°—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第二节岩石的变形与地质构造第二节岩石的变形与地质构造确定一个岩层的空间位置，是我们研究地质构造的最基础的工作。岩层的空间位置，可以用走向、倾向、倾角和岩层的厚度来表示。我们把走向、倾向和倾角，称为岩层的产状三要素。第二节岩石的变形与地质构造2.产状三要素⑴走向：层面与假象水平面交线的方向。⑵倾向：层面与走向垂直并指向下方的直线，称为倾斜线，倾斜线的水平投影所指的方向。第二节岩石的变形与地质构造bacccdeab-走向线ce-倾斜线cd-倾向α-倾角α水平面倾斜构造第二节岩石的变形与地质构造⑶倾角：层面与假想水平面的最大交角。产状三要素的涵义：走向：代表了岩层在空间的水平延展方向。倾向：代表了岩层由高向低的倾斜方向。倾角：代表了岩层的陡缓程度。（真倾、视倾的关系）可用于岩层层面、剥蚀面、节理面、断层面及轴面等的产状要素测量。第二节岩石的变形与地质构造⑷岩层厚度：岩层底面之间的距离。分类：（1）真厚度：顶、底面之间的距离（2）假厚度：顶、底面之间的斜向距离影响因素：岩层的产状、岩层本身的厚度面、地的坡度、产状与地面坡度的关系。第二节岩石的变形与地质构造二、褶皱岩层不是绝对的刚体，在一定条件下受力时，可以产生塑性变形，形成一系列弯曲。褶皱——岩层在构造运动作用下所产生的一系列弯曲。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。第二节岩石的变形与地质构造褶皱的形成过程第二节岩石的变形与地质构造褶皱形成过程第二节岩石的变形与地质构造第二节岩石的变形与地质构造尖棱褶皱第二节岩石的变形与地质构造1.褶皱的几何要素核：褶皱中心部分的地层翼：核部两侧对称出露的地层轴面：指大致平分褶皱的一个假想面轴线：轴面与地面的交线枢纽：同一层面上弯曲最大点的连线核翼轴面轴线第二节岩石的变形与地质构造枢纽岩层面第二节岩石的变形与地质构造轴面枢纽在空间上的产出状态背斜枢纽倾斜枢纽水平第二节岩石的变形与地质构造枢纽水平枢纽倾斜第二节岩石的变形与地质构造枢纽倾斜第二节岩石的变形与地质构造走向走向倾向倾向倾角倾角2.褶曲的基本类型⑴背斜——岩层向上弯曲，核部的岩层时代较老，外侧的岩层时代较新。⑵向斜——岩层向下弯曲，核部的岩层时代较新，外侧的岩层时代较老。第二节岩石的变形与地质构造第二节岩石的变形与地质构造3.常见的几种褶皱构造⑴依据褶皱轴面产状来确定褶皱的类型第二节岩石的变形与地质构造直立褶皱——褶皱轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等。故又称为同斜褶皱。第二节岩石的变形与地质构造斜歪褶皱——褶皱轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，但倾角不等。又称为不对称褶皱。第二节岩石的变形与地质构造倒转褶皱——褶皱轴面倾斜，两翼岩层向同－方向倾斜，即一翼正常，一翼倒转。平卧摺曲第二节岩石的变形与地质构造⑶依据褶皱横剖面形态来确定褶皱的类型第二节岩石的变形与地质构造箱形摺曲扇形摺曲图4-29箱形褶曲其中两翼部分为挠曲状大型箱状褶皱（新疆库车克孜纳努尔）第二节岩石的变形与地质构造⑶依据褶皱枢纽产状来确定褶皱的类型水平摺曲第二节岩石的变形与地质构造枢纽水平轴面倾伏摺曲第二节岩石的变形与地质构造枢纽倾斜倾伏背斜倾伏向斜第二节岩石的变形与地质构造倾伏褶皱——当褶皱的枢纽呈倾斜状态时，两翼岩层在倾伏端发生弧形合围，背斜的尖端指向倾伏方向，向斜的开口指向扬起方向。⑶依据褶皱长、宽比率来确定褶皱的类型线状摺曲长﹕宽＞10以上第二节岩石的变形与地质构造短轴摺曲长﹕宽3~10第二节岩石的变形与地质构造穹隆构造长﹕宽＜3是一个外形较圆的隆起构造，核部为老地层，四周为新地层，由中心向四周倾斜。第二节岩石的变形与地质构造构造盆地长﹕宽＜3是一个外形较圆的拗陷，核部为新地层，四周为老地层，由四周向中心倾斜。第二节岩石的变形与地质构造第二节岩石的变形与地质构造图4-33褶曲的平面形态左为短轴背斜；右为穹隆构造；中下为短向斜；右上为构造盆地；a～g岩层从老到新复式褶皱是由多级褶皱组成的巨大的背斜或巨大的向斜。各次级褶皱与总体褶皱常有一定的几何关系。是长期多次构造运动的产物。第二节岩石的变形与地质构造图4-36复背斜（A）复向斜（B）4.摺曲的野外识别方法第二节岩石的变形与地质构造1.有无褶皱和基本形态；背斜：内老外新，对称重复，两翼倾向相反；要点向斜：内新外老，对称重复，两翼倾向相向；；2.确定其形态特征；（摺曲的类形）3.确定摺曲是否倾伏背斜：背斜合围尖端，指向枢纽倾伏方向；向斜：向斜合围尖端，指向枢纽的昂起方向；①②③④⑤新老新背斜构造示意图向斜构造呢？老新新新老一般：背斜成山，向斜成谷背斜向斜在野外往往不能看到褶曲的全貌，主要是根据岩层的时代新老关系及对称出现的关系来判断。（基本技能）第二节岩石的变形与地质构造1.地形倒置注意点2.单面山第二节岩石的变形与地质构造图4-47背斜谷和向斜山发展示意图A，C.背斜；B，D.向斜背斜谷三、断裂——岩石受到外力作用发生破裂的现象，称为断裂构造。分为两大类：节理：破裂两侧岩层无明显位移断层：破裂两侧岩层无明显位移第二节岩石的变形与地质构造1.节理是分布最广、最常见的一种断裂构造。第二节岩石的变形与地质构造2.断层岩体或岩层受力后发受变形，当所受之力超过岩石的强度极限时，岩石连续完整性将遭到破坏，于是形成断裂构造。断裂带是矿液和地下水的运移通道，也是矿体的储存场所。因此研究断裂带的特征，对寻找矿产及地下水具有重要的实用意义。第二节岩石的变形与地质构造野外断层第二节岩石的变形与地质构造图4-74冲断层（广东合水南露天采场煤系地层中）据蓝淇锋等⑴断层要素①断层要素：断层面断层线断层盘断层位移第二节岩石的变形与地质构造⑵断层的类型根据断层两盘相对位移方向划分。①正断层——上盘相对下降，下盘相对上升。第二节岩石的变形与地质构造正断层上盘下降②逆断层——上盘相对上升，下盘相对下降。断层面倾角大小不等，45°为高角度逆断层，45°为低角度逆断层。推覆构造断层面倾角十分低缓（一般小于30°），相对推移距离很大（5Km）的低角度逆断层。第二节岩石的变形与地质构造逆断层上盘上升第二节岩石的变形与地质构造高角度逆断层低角度逆断层逆掩（冲）断层③平移（推）断层——断层两侧岩块，沿着断层面走向的水平方向相对移动的断层。产状较陡，常近于直立。第二节岩石的变形与地质构造平移断层水平错动第二节岩石的变形与地质构造依据断层走向与被断岩层走向分：走向断层、倾向断层、斜向断层。依据断层组合类型分：地垒、地堑