10-岩石圈的变形与变位(上)

第十章岩石圈的变形与变位(构造运动)p：108-123一、岩石圈为什么会出现变形与变位二、岩石的变形三、岩石的变位四、板块构造学说五、岩石圈板块为什么会运动受力是岩石圈变形、变位的起因，岩石圈一直受到力的作用地壳中力的作用形式：静岩压力：由上覆岩石重力及围限岩石所产生的单位面积上的压力。岩石处于受力平衡状态，只有体积、密度的变化。构造应力：岩石圈内部三维空间各方向上的应力分量出现差异，受力平衡被破坏，出现差应力。地壳内部差应力值最大的部位集中分布在岩石圈表层，约100~200MPa；50km深处，古构造应力值约为50~5MPa；100~200km深处，静岩压力增大到2750~5500MPa，而差应力值一般仅为15~5MPa。脆性断层韧性断层岩石受力后岩石在构造应力作用下发生位移与破坏位移(变位)：各岩石体之间相对位置的变化破坏(变形)：变形、破裂地质学上所说的岩石变形往往包括了岩石的变形与破裂。各个方向受力相等，不变形（仅体积、密度、晶格类型发生变化）各个方向存在应力差，出现变形、变位构造应力引起岩石圈内部岩石的破坏与位置的改变—岩石圈的变形变位。这一过程称为构造运动。一、岩石圈为什么会出现变形与变位二、岩石的变形三、岩石的变位四、板块构造学说五、岩石圈板块为什么会运动岩石的变形：在外力（构造应力）作用下，岩石发生破坏的过程。根据外力大小、作用方式及岩石自身力学性质的不同，岩石在不同应力状态下会表现出不同的变形行为和特点。变形的类型：弹性变形、塑性变形。弹性变形：岩石在应力作用下发生变形，当应力解除后，岩石可以恢复到变形前的形状。塑性变形：当应力解除后，岩石不能恢复到变形前的状态。包括岩石发生永久变形（褶皱）和岩石发生破裂（断裂）。弹性变形塑性变形….研究岩石的变形、变位，首先必须确定岩层或岩石的空间位置。岩层在空间的位置称为岩层的产状（attitudeofstratum）。岩层产状用岩层的走向、倾向和倾角来确定，称为岩层的产状要素。早奥陶世（O1）晚寒武世(є1)地层（面状地质体）的产状走向（strike）岩层层面与假想水平面的交线的延伸方向。其交线叫走向线。地层（面状地质体）的产状倾向（dip）岩层面上垂直于走向线向下所引的直线称为倾斜线。倾斜线在水平面上的投影所指的方向称为倾向。地层（面状地质体）的产状倾角（dipangle）指倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角。岩层的产状要素及其测量方法岩石变形的基本形式褶皱断裂何种类型？弹性还是塑性？背斜向斜褶皱岩层或其他面（层）状体在应力作用下发生连续变形而出现的单个或多个弯曲。、拐点。①核（core）：褶皱的中心部位的岩层。背斜的核是该褶皱中最老的地层，向斜的核是该褶皱中最新的地层。②翼（limb）：泛指褶皱两侧比较平直的部位。当背斜和向斜相连时，有一翼是两者共用的。③转折端（hingezoneoffold）：指褶皱面（如岩层面）从一翼过渡到另一翼的弯曲部分。转折端的的形态有圆弧状、尖棱状、箱状和膝状等，据此分别将褶皱描述为圆弧褶皱(a)、尖棱褶皱(b)、箱状褶皱(c)、扇状褶皱(d)和挠曲(e)等。④枢纽（hingezoneoffold）：单一褶皱面（如岩层面）上最大弯曲点的连线。枢纽可以是直线，也可以是曲线和折线。枢纽的空间产状可以是水平的、倾斜的或直立的。⑤轴面（axialplane）：各相邻褶皱面（如岩层面）的枢纽连成的面称为轴面，轴面是一个设想的标志面，它可以是平直面，可以是曲面。⑥拐点：为连续地周期性波形曲线上，上凸与下凹部分的分界点。即褶皱翼部曲率为零的点。⑦脊线和槽线：同一背形褶皱面的最高点的连线称为脊线；反之，同一向形褶皱面的最低点的连线称为槽线。褶皱的分类最基本的分类：向斜与背斜在正常情况下，向斜表现为岩层的下凹；背斜表现为岩层的上凸。￠：寒武系；O：奥陶系；S：志留系；D：泥盆系；C：石炭系褶皱形态及分类[nao2]（3）轴面和两翼产状断裂岩石在应力作用下发生，但应超过岩石的极限强度后，岩石发生的破裂。断裂构造：(1)断层、(2)节理、(3)韧性剪切带断层的几何要素断层面和断层带一个将岩块或岩层断开成两部分并借以滑动的曲面。断层线断层在地面的出露界线。可以是直线，也可以是曲线。断盘位于断层面两侧，并沿断层面发生位移的岩块。断层面断层面平直、弯曲上盘下盘正断层：上盘下降走滑断层斜滑断层逆断层两盘相对运动分类正断层平移（走滑）断层左旋断层右旋断层断层的组合型式：•地堑•地垒•阶梯状断层•叠瓦状构造地堑：主要是由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成。两条正断层之间有一个共同的下降盘。构成大中型地堑边界的正断层常常不是一条单一的断层，而是由数条产状相近的正断层构成一个同向倾斜的阶梯状断层系列。两侧正断层可以是均等发育的，也可以是一侧断层较另一侧发育。地垒和地堑地垒：主要由两条走向基本一致倾斜方向相反的正断层构成。两条正断层之间有一个共同的上升盘。组成地垒两侧的正断层可以单条产出，也可由数条产状相近的正断层组成，形成两个依次向两侧断落的阶梯状断带。地垒和地堑阶梯状断层阶梯状断层阶梯状断层与掀斜地块：阶梯状断层由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向断落，构成阶梯式。阶梯状断层在区域性抬斜过程中常发生一定旋转形成阶梯状掀斜地块。掀斜地块右断层形成于晚寒武世（Є3）之后，泥盆纪（D）之前；左断层形成于泥盆纪（D）之后新近纪(N)之前。断层的形成时代：断层形成于被错断的最新地层之后，覆盖断层的最老地层之前断层识别标志地貌、构造、地层、岩浆岩和矿化等标志地貌标志:断层活动及存在，常在地貌上有明显的表现：断层崖断层三角面错断的山脊串珠状湖泊泉水带状水系忽然转向。1-地貌标志1.地貌标志断层崖断层三角面1.地貌标志断层三角面1.地貌标志错开山脊1.地貌标志串珠状湖泊洼地1.地貌标志泉水的带状分布1.地貌标志泉水的带状分布1.地貌标河流的急剧转向断层活动形成许多构造现象：①地质体被错开②断层岩③擦痕和阶步④摩擦牵引构造⑤羽状节理2.断层野外识别的构造标志2.构造标志①地质体被错开构造透镜体2.构造标志②断层岩松散断层岩断层泥、断层角砾岩与构造透镜体松散断层岩断层泥、断层角砾岩与构造透镜体2.构造标志②断层岩松散断层岩----------断层泥、断层角砾岩与构造透镜体2.构造标志②断层岩固结断层岩、碎裂岩、超碎裂岩2.构造标志②断层岩2.构造标志③牵引褶皱构造2.构造标志③牵引褶皱构造2.构造标志③牵引褶皱构造2.构造标志③牵引褶皱构造•擦痕：被磨碎的岩屑在断层面上刻出的一头深、另一头浅的划痕。其细而浅端一般指示对盘运动方向。如用手指顺擦痕轻轻抚摸，可以感觉到顺一个方向比较光滑，相反方向比较粗糙，感觉光滑的方向指示对盘运动方向。•阶步：在断层面上与擦痕直交的陡坎，可能存在从反阶步到正阶步的演变过程。阶步的陡坎一般面向对盘的运动方向。2.构造标志④擦痕和阶步正阶步2.构造标志④擦痕和阶步正阶步正阶步擦痕2.构造标志④擦痕和阶步2.构造标志⑤羽状节理系（马杏垣摄，杨光荣素描，1978）北京西山三叠系凝灰质砂岩中的羽饰构造及环状边缘带发育于浅层次脆性状态岩石中不对称重复3.地层标志走向断层与地层的ABC缺失3.地层标志走向断层与地层的DEF指断层走向与岩层走向基本平行的断层；４．岩浆活动和矿化标志越南北部中元古代辛归组变质岩系遭受哀牢山左行走滑剪切带改造，成矿化４．岩浆活动和矿化标志云南元阳县大坪铜铅金多金属矿区断裂岩石在应力作用下发生，但应超过岩石的极限强度后，岩石发生的破裂。断裂构造：(1)断层、(2)节理、(3)韧性剪切带节理：节理是岩石中的裂隙，或者说是没有明显位移的破裂。根据节理产状与岩层产状关系的节理分类根据节理产状与褶皱轴向关系的节理分类根据节理力学的性质分类：剪节理和张节理剪节理：是由剪应力产生的破裂面。其主要特征：(1)形成与剪应力作用相关，产状较稳定；(2)节理面平直、光滑、擦痕多见；(3)在砾岩中发育时，常切断砾石；(4)常具共轭发育特点，常将岩石切割成菱形或棋盘格形状；(5)主裂面由次级微裂面组成，二者之交角为10-15°；(6)尾端常呈折尾、菱形结环和节理叉等形态。北京西山奥陶系灰岩中的共轭剪节理及追踪节理（右侧）先剪后张，被方解石充填；左侧是追踪两组剪节理形成的锯齿状张节理张节理：是由张应力产生的破裂面。其主要特征：(1)与张应力作用相关，产状不稳定；(2)裂面粗糙不平，擦痕少见；(3)在砾岩中发育时，裂面具绕砾而过发育特征；(4)张开度较大，常为脉体填充，且脉壁不平整；(5)常呈树枝状、网络状、锯齿状；(6)尾端多为树枝状、杏仁状结环。湖北白垩第三系砂岩中张节理①地质背景的观测，确定测点所处构造位置②节理所在的岩层时代、层位、岩性及产状③节理的产状④节理的延伸状况，确定是剪节理还是张节理，后期力学性质是否发生了改变⑤节理面观察：节理面的光滑程度，是否有擦痕，羽饰构造等⑥节理的分期和配套⑦节理含矿性和充填物的观察⑧统计节理的密度（条/m）野外观测：164背斜南翼雁行的火炬状张节理断裂岩石在应力作用下发生，但应超过岩石的极限强度后，岩石发生的破裂。断裂构造：(1)断层、(2)节理、(3)韧性剪切带地壳深部普遍存在的强应变带。韧性剪切带中没有明显的破裂面，但两侧岩石发生明显的剪切位移。韧性剪切带内部与围岩之间的应变呈递进演化关系。韧性剪切带脆性断层（浅部）、韧性断层（深部）=一、岩石圈为什么会出现变形与变位二、岩石的变形三、岩石的变位四、板块构造学说五、岩石圈板块为什么会运动