第三章-构造运动与地质构造

构造变形运动与地质构造构造运动的主要特征构造运动内动力所引起的地壳(或岩石圈)岩石发生变动、变位的一种机械作用通常与地壳运动通用按运动方向可分为：垂直运动和水平运动。按时间则分为：古构造运动（老第三纪及以前）、新构造运动（新第三纪及第四纪）和现代构造运动（人类历史时期）构造运动还可以划分出不同规模，岩石圈板块运动是最大规模的构造运动构造运动的主要特征构造运动具有方向性运动幅度和规模的差异性周期性和阶段性构造运动的主要特征构造运动具有方向性水平运动－平行地表的运动(沿地球切线方向)。•造成水平挤压，形成褶皱、断裂，形成角度不整合.垂直运动－垂直于地表的运动(沿地球半径方向)。•表现为上升与下降，形成平行不整合.构造运动的主要特征分类类型水平运动垂直运动相背分离相向挤压剪切差异升降水平运动----相向挤压水平运动---相背分离水平运动----剪切美国加里福尼亚圣安德列斯断层带轨道卫星和激光束新技术测定断层两盘的位移•该断层自中新世以后，水平运动距离已达260千米。水平运动实例美国圣安的列斯断层的航空照片喜马拉雅山在2500万年前开始从海底升起平均以0.04厘米/年的速度上升垂直运动(升降运动)升降运动：相邻地块或同一地块不同部分作差异性上升或下降某些地区成为高地或山岭另一些地区成为盆地或凹陷。垂直运动(升降运动)意大利那不勒斯湾、塞拉比斯城填的三根大理石柱。柱长１２米，其下部3.6米为火山灰掩没，表面３.6-6.3米处被海生瓣鳃类钻蚀（许多蚀洞）地层接触关系整合接触•反应岩石圈缓慢下降角度不整合接触•反应显著的升降和水平的挤压运动。平行不整合•反应显著的升降垂直运动的判断沉积厚度与地壳的下降主要内容：•岩层的产状要素•岩层的原始产状•水平岩层•倾斜岩层•岩层的接触关系本节要点：1.岩层产状的要素及表示2.倾斜岩层的“V”字形法则3.不整合及其时代的确定岩层的产状岩层：两个平行或近于平行的界面所限制的岩性相同或近似的层状岩石岩层的产状：层状岩石在三维空间中的方位及产出状态岩层产状用岩层的走向、倾向和倾角来描述，它们称为岩层的产状要素。测量岩层产状是地质研究工作中的基础工作之一倾斜岩层水平岩层2、岩层的产状要素走向--岩层面与水平面相交的线叫走向线。走向线两端所指的方向即为岩层走向（AB）产状要素-走向倾向：层面上与走向线相互垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线所指的方向，即岩层的倾向(真倾向)岩层面上凡与该点走向线不直交的任一直线称视倾斜线，其在水平面上投影线所指的倾斜方向，叫视倾向或假倾向产状要素-倾向倾角：岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角(α)，也叫真倾角。视倾斜线和它的水平面上的投影线之间的夹角，叫视倾角或假倾角(β)。产状要素-倾角真倾角与视倾角之间的关系倾角：岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角(α)。视倾斜线和它的水平面上的投影线之间的夹角，叫视倾角或假倾角(β、β′)。3、产状要素的测定及表示方法1)测定：直接测量(或间接计算)应用地质罗盘测量岩层产状2)表示方法方位角表示方法：一般只测记倾向和倾角。倾向∠倾角如205º∠25º(3)岩层产状在地质图上的符号表示地形等高线与地形图用不同高程的水平面去截一个山头，然后将截线投影到一个共同的水平面上，可以得到一系列近同心状的封闭环线，称地形等高线。主要由地形等高线组成的、以反映地形特征为目的的平面图称地形图。在地形图中，地形等高线的弧顶指向有如下两种情况：1.在山脊处，地形等高线的弧顶指向下游2.在山谷处，地形等高线的弧顶指向上游结论：地形地质图地质界线:地质体及其构造面与地表的交线称地质界线。将地质界线绘制到地形图上所得到的平面图形，不仅同时反映了一个地区的地形特征和地质特征，而且还揭示出两者之间的相互关系。称这种图件为地形地质图。它是地质工作的重要成果和研究基础。主要内容：•岩层的产状要素•岩层的原始产状•水平岩层•倾斜岩层•岩层的接触关系本节要点：1.岩层产状的要素及表示2.倾斜岩层的“V”字形法则3.不整合及其时代的确定岩层的原始产状特征水平岩层——岩层与水平面平行直立岩层——岩层与水平面垂直倾斜岩层——岩层与水平面斜交水平岩层：岩层层面保持近水平状态(各点海拔高度基本相同，倾角5º)，未经变动或变动较小的地层。主要特征：1.岩层界线与等高线平行或重合(地形地质图)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、地面坡度水平岩层在地形地质图上的表现倾斜岩层：由于地壳运动，使原始水平产状的岩层发生构造变动使得岩层层面与水平面呈一定交角。水平岩层与直立岩层的露头界线水平岩层与地形等高线平行或重合直立岩层:沿走向呈直线延伸，不受地形影响a.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、倾斜岩层的露头界限形态—“V”字形法则相反相同b.岩层倾向与地面坡向一致，岩层倾角大于地面坡角露头线形态与等高线反向弯曲同大相反c.岩层倾向与地面坡向一致，但岩层倾角小于地面坡角时露头线与等高线同向弯曲露头线曲率＞等高线曲率同小亦同倾斜岩层的出露特点，应记住两点：(1)地形等高线的弯曲方向永远是在沟谷处指向上游，在山脊处指向下游；2)记住下面的口诀（即“V”字形法则）“相反相同，同大相反,同小亦同”相反相同：岩层倾向与坡向相反时，岩层界线所呈的“V”字形指向与地形线的指向相同；同大相反：岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角大于地面坡角时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向相反；同小亦同：岩层与地面的倾斜方向相同，岩层倾角小于地面坡角时，两者的弯曲方向相同。“同大相反；同小亦同；相反相同”3、岩层的厚度真厚度(h)—顶底面之间的垂直距离视厚度(h′)—顶底面之间非垂直距离铅直厚度(H)—顶底面之间的铅直距离岩层厚度的测算方法：a、直接测量；b、间接法h=H×cosh′=H×cosh=h′cos/cos4、倾斜岩层的出露宽度(d)受岩层厚度(h)、倾角()及地面坡度的影响：(1)岩层倾向与坡向不同时，岩层出露宽度与地形坡度成反比，坡度越大宽度越小；(2)岩层倾向与坡向相同时，倾角与坡角越接近，岩层出露宽度就越大。(3)当地面坡度与岩层倾角不变时，岩层出露宽度与其自身厚度成正比；(4)地面坡度与岩层厚度不变时，岩层出露宽度与其倾角成反比，倾角越大宽度越小；主要内容：•岩层的产状要素•岩层的原始产状•水平岩层•倾斜岩层•岩层的接触关系本节要点：1.岩层产状的要素及表示2.倾斜岩层的“V”字形法则3.不整合及其时代的确定1、地层接触关系：1)整合接触沉积作用基本连续，沉积物连续堆积，没有间断。新老地层之间为平行或近于平行的关系（1）特点：两套地层产状一致，沉积连续，生物连续，无构造变动（2）过程：下降、沉积—再下降、再沉积2)不整合接触上下两套地层之间有明显的沉积间断，造成地层的缺失不整合的类型:•平行不整合•角度不整合(1)平行不整合-假整合不整合面上下两套地层的产状彼此平行，接触界线与整合接触界线相似(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(2)过程：下降、沉积—上升、沉积间断、剥蚀—下降、沉积(2)角度不整合上下两套地层产状不同，构造（褶皱、断裂等）形式、强度和变形方向，变质程度，岩浆活动不同。反映两套地层经历了不同的地质发展历史。(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、再沉积角度不整合角度不整合(1)地层古生物方面•化石反映出生物演化的不连续、地层缺失(2)沉积学方面•岩性、岩相不同，并有古侵蚀面和古风化壳•底砾岩(3)构造方面•产状不一致、构造变形强度不一致、构造线方向不一致(4)岩浆活动和变质作用方面•强度不一致不整合存在的标志构造变形在地壳运动的过程中，地壳中的岩石受力发生的永久性变形，称为构造变形。岩石变形和变位的产物称为地质构造。最基本的地质构造有褶皱、节理和断裂。构造运动的结果弹性变形在弹性限度内，变形在外力解除后，恢复原状。塑性变形受力超出弹性极限时，发生永久性塑性变形。断裂受力超出强度极限，物体发生断裂岩石变形塑性变形——岩层褶皱。断裂——断层、节理、裂隙。岩石变形岩石的变形状态与岩石性质（成份、结构）及所处的环境有关。常温、常压下：页岩、泥岩、粘土岩（细、软）——塑性变形；粗砂岩、石灰岩——脆性大，断裂。高温、高压下：各类岩石都具有一定塑性（柔性）均可发生塑性变形。石门寨亮甲山灰岩内褶皱与节理(正)断层示意图褶皱构造褶皱岩层在构造运动的作用下产生变形形成的一系列连续弯曲。改变了原有的空间位置和形态，但其连续性未受到破坏的。褶曲岩层的单一弯曲褶曲的基本类型背斜•岩层变形向上弯曲,其核心部位的岩层时代较老,两侧岩层的时代依次变新。向斜：•岩层变形向下弯曲,其核心部位的岩层时代较新,两侧岩层时代依次变老。连续褶曲—褶皱42-70地形倒置：向斜成山，背斜成谷。向斜和背斜剖面示意图褶皱构造褶曲的基本类型背斜的识别标识•背斜中央的岩层时代老，两侧新向斜的识别标识•向斜中央的岩层时代新，两侧老确定褶曲类型不能仅仅依据形态，还要考虑其中岩层时代的新老关系。老新新老新老2、背斜—水平岩层受力后上凸弯曲。两翼地层相背倾斜核部地层时代最老两翼地层时代渐新（二）褶曲分类褶曲分为两大基本类型1、向斜—水平岩层受力后下凹弯曲。两翼地层相向倾斜核部地层时代最新两翼地层时代渐老褶皱构造褶皱的野识别：沿岩层倾向方向，相同（同时代同岩性）地层重复出现，倾角变化有规律。背斜：新—老—新向斜：老—新—老褶皱构造褶曲的几何要素（褶曲的描述）翼——褶曲岩层的两边。核——褶曲岩层的中心。轴面——平分褶曲两翼的假想面（近于对称面），可以是平面也可以是曲面枢纽——单个层面最大弯曲点的连线，或同一层面上弧尖的连线。枢纽可以是直线，也可以是曲线转折端——岩层曲率最大处轴迹褶皱构造褶皱的分类----按轴面产状分直立倾斜倒转平卧翻卷褶皱构造褶皱的分类直立•轴面直立，两翼倾向相反、倾角相等。倾斜•轴面倾斜,两翼倾向相反，倾角不等。褶皱构造褶皱的分类倒转•轴面倾斜，两翼倾向相同，倾角并不等，一翼为正常层序，一翼为倒转层序（新在下老在上）平卧•轴面近水平，两翼近水平，一翼为正常层序，一翼为倒转层序根据轴面产状和两翼产状：轴面直立褶皱斜歪褶皱倒转褶皱平卧褶皱翻卷褶皱圆弧、尖棱、箱状褶皱挠曲根据转折端弯曲形态可分为:褶皱构造褶皱的分类----按枢纽产状划分水平褶皱•枢纽水平倾伏褶皱•枢纽倾伏褶皱构造水平褶皱倾伏褶皱褶皱的组合类型复背斜与复向斜规模较大的褶皱两翼岩层内形成系列弯曲的次一级褶皱。一个巨大的背斜两翼包含一系列次一级的背斜和向斜，称复背斜一个巨大的向斜两翼包含一系列次一级的背斜和向斜，呈复向斜褶皱构造的研究意义褶皱构造对找矿、工程及水利建设有着相当重要的意义。根据褶皱两翼对称重复的规律，在褶皱的一侧发现沉积型矿层时，可预测在另一侧也可能有相应的矿层存在；石油常储存在背斜的核部;背斜核部的岩层常常较为破碎，如果水库位于此就易于漏水，工程建设须避开这种构造部位。褶皱地貌1、背斜山和向斜谷2、背斜谷和向斜山3、穹窿和构造盆地褶皱褶皱的概念和分类褶皱的几何要素褶皱的形态内容：1.节理的概念2.节理的分类3.节理的配套与分期构造变形——节理一、节理是岩石中没有明显位移的断裂断开的面称为节理面断裂构造岩石受力发生断裂，形成断裂构造断裂构造根据两侧地质体是否有明显的位移分为节理和断层。节理的主要类型：原生节理：成岩过程中形成，如：泥裂、玄武岩中的柱状节理、侵入岩中的原生节理。次生节理：成岩后产生的a.构造节理：与构造变形有关，分布广，影响大，是本章讨论的重点。b.非构造节理：如人工节理、温差节理、卸载节理；分布