构造地质学复习资料

构造地质学复习资料第一章·绪论构造地质学其研究对象是地壳或岩石圈的地质构造。地质构造是指组成地壳和岩体在内、外动力地质作用下发生的变形、变位，从而形成诸如褶皱、节理、断层、劈理以及其他各种面状和线状构造。研究地质构造的理论意义：阐明地壳构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动规律及其动力来源。研究地质构造的实践意义：应用地质构造的客观规律指导生产实践，解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关问题。1.构造尺度、构造层次、构造旋回、构造层的概念构造尺度主要是指地质构造的规模。一般把构造尺度划分为巨、大、中、小、微以及超微等六个级别。构造层次是指在同一次构造变形中，由于在地壳中不同深度，因压力、温度的不同而引起岩石物性的变化，从而形成各具特色的构造分层，一般把地壳或岩石圈划分为表、浅、中、深四个构造层次。构造旋回是指从和缓地壳运动到剧烈地壳运动的一个旋回构造层指一次构造旋回时间内收地壳运动的作用（包括沉积建造、构造变动、岩浆活动、变质作用等）而形成的综合地质体即为一套构造层。2.地质构造研究的主要内容及研究方法构造地质学的主要研究内容是：地质构造的形态、产状、分布和组合形式；地质构造的形成条件、形成机制、形成时间、先后顺序与演变规律；探讨产生地质构造的地壳运动的方式、规律和动力来源。地质构造的研究方法：构造地质学研究应包括构造几何学、运动学、动力学以及构造演化历史研究构造解析法（构造几何学解析、动力学解析、运动学解析）历史分析法第二章·沉积岩层的原生构造及其产状1.从哪些方面识别层理？层理是沉积岩最常见的一种原生构造。它是沉积物沉积时由于介质（如水、空气）的流动在层内形成的成层构造。由于沉积物的成分、结构、颜色及层的厚度、形状等在剖面上的变化而显示出来。层理按照其形态的不同可分为三种基本类型：平行层理、波状层理、斜层理。组成层理的要素有细层、层系、层系组。细层：通常又称为纹层，是组成层理的最小单位。层系：是由成分、结构和产状上相同的许多细层组成。层系组：是由两个或两个以上的相似层系组成的，是在同一环境的相似水动力条件下形成的。2.岩层产状的表示方法岩层的产状系是指岩层面在三维空间中的方位，由走向与倾斜（包括倾向、倾角）来确定。走向：岩层面与水平面相交的线叫走向线。倾向：层面上与走向线相垂直并沿斜面向下所引的直线叫做倾斜线。倾角：岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线（倾向）之间的夹角就是岩层的倾角。文字和符号两种表示方法方位角表示法：一般只测记倾向和倾角。象限角表示法：以北和南的方向作为0°，一般测记走向、倾角和倾向象限。符号表示法：在地质图上，岩层产状要素是用符号来表示。3.岩层露头形态（水平、直立、倾斜）水平岩层的露头界线在地质图上，表现为与地形等高线平行或重合。直立岩层露头界线在地质图上是沿走向呈直线延伸，不随地形等高线弯曲而弯曲。倾斜岩层露头界线分布形态则较复杂，表现为与地形等高线成交切关系，遵循“V”字形法则。4.如何判断沉积岩层的顶面和底面利用沉积岩层原生构造确定岩层顶面和底面。斜层理：由一组或多组与层面或层系界面斜交的细层组成。判别：每组细层与层系上界面或岩层顶面成截交关系，而与层系下界面或岩层底面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。粒序层理：在一个单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细，相邻两层序之间可能有突变，且某些岩层具有反粒序现象。波痕：波峰尖端指向岩层顶面，波谷圆弧凹向底面。泥裂：又称干裂，是未固结的沉积物露出水面，失水干枯时，因压缩而形成与层面大致垂直的裂缝。判别：在剖面上一般呈“V”字形，有时切穿层面也可呈“U”字形，尖端均指向岩层的底面。雨痕、冰雹痕及其印模：凹坑总是分布在岩层顶层，印模出现在岩层的底面。冲刷痕迹：固结和不固结的沉积层，在露出水面或在水下时，因流水的冲刷，在沉积层的层面上造成沟、槽和浅坑等凹凸不平的冲刷痕迹，沟、槽和浅坑为顶，印模为底。古生物化石的生长和埋藏状态：基部指向岩层底面，穹状纹层凸出指向顶面。5.“V”字形法则的内容是什么？当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致。即在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向沟谷上游，而穿越山脊时，“V”字形尖端则指向山脊的下坡；但岩层界线的弯曲度总是比等高线弯曲度小；当岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于底面坡度角时，岩层界线与地形等高线成相反的方向弯曲。在沟谷中，“V”字形露头线尖端指向下游；在山脊上，则指向山脊上坡；当岩层倾向与地面坡向相同时，岩层倾角小于底面坡度角时，岩层露头界线与地形等高线弯曲方向相同。但在沟谷中，岩层露头界线的“V”字形尖端指向上游，在山脊上，其“V”字形尖端则指向山脊的下坡。岩层界线的弯曲度总是比等高线弯曲度大。6.岩层出露宽度及控制因素（厚度、倾角、倾向、坡向）水平岩层的露头宽度是随岩层的厚度和地面的坡度变化而变化的，当地面的坡度相同时，厚度大的岩层露头宽度就宽，厚度小的岩层露头宽度就窄；当岩层厚度相等时，底面坡度缓，露头宽度就宽；地面坡度陡，岩层露头宽度就窄。在陡崖处，岩层上、下层面界线的投影线就重合一条线，即露头宽度为零，岩层尖灭。倾斜岩层的露头宽度主要取决于岩层的厚度和倾角，还受地面坡角，坡向与岩层的倾角、倾向之间的关系的影响。当岩层与坡向相反时，一般地面坡度缓，岩层露头就宽，坡度陡，露头就窄；岩层出露在悬崖峭壁上，则岩层顶、底面的界线在平面上的投影重合成一条线，尖灭假想。当岩层面与倾斜地面直交时，这时露头宽度小于岩层厚度；岩层倾角达90°时，露头宽度等于岩层厚度，且不受地形影响左侧的岩层；当岩层面与地面之间的交角（指相交锐夹角）由大变小，则露头宽度由窄变宽。7.地层接触关系类型地层接触关系基本可分为整合和不整合两种类型。整合：上、下地层在沉积层序上没有间断，岩性或所含化石都是一致的或递变的，其产状基本一致，它们是连续沉积形成的，这种上、下地层间的接触关系，称为整合接触。地层的整合接触反应了在形成这两套地层的地质时期该地区地壳处于持续地缓慢下降状态，或虽然短期上升，但是沉积作用从未间断，或者地壳运动与沉积作用处于相对平衡的状态，沉积物逐层连续沉积，这样就形成了两套地层的整合接触关系。不整合：上、下地层间的层序发生间断，即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层。这种沉积间断的时期可能代表没有沉积作用的时期，也可能代表以前沉积了的岩石被侵蚀的时期。地层之间的这种接触关系称为不整合。不整合可分为平行不整合和角度不整合。平行不整合表现为上、下两套地层产状彼此平行，但在两套地层之间缺失了某些时代的地层，表明在这段时期发生过沉积间断，这两套地层之间的接触面——不整合面就代表这个没有沉积的侵蚀时期平行不整合在平面、剖面上表现为：不整合面上、下两套地层的界线在较大区域内呈平行展布，产状也基本一致，其间却缺失部分地层。角度不整合又简称不整合，主要表现为上、下两套地层之间既缺失部分地层，产状又不相同。上覆的较新地层的底面通常与不整合面基本平行，而下伏的较老地层层面与不整合面相截交。角度不整合在平面、剖面上表现为：不整合面上、下两套地层的产状有较明显的差异，其间又缺失一部分地层。上覆较新地层的底面界线与下伏较老的不同层位的地层相交截。8.（平行、角度）不整合形成过程及其构造意义平行不整合的形成是由于地壳在一段时间内处于上升，而在上升过程中地层又未发生明显褶皱或倾斜，只是露出水面发生沉积间断和遭受剥蚀。经过一段时期后，又再次下降接受新的沉积，从而使上、下底层之间缺失了一部分地层，但彼此的产状是基本平行的。下降沉积上升、沉积间断和遭受剥蚀再下降、再沉积角度不整合的形成为下降、接受沉积褶皱上升（常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等）、沉积间断、遭受剥蚀再次下降、再沉积不整合的地质意义不整合是确定地壳运动和岩浆活动时期的主要依据，不整合面又是划分构造层的分界面。所以不整合对于研究地壳运动、地质发展历史具有重要的意义；不整合是划分岩石地层单位的依据之一；但由于不整合不代表等时面，所以它不能作为划分年代地层单位的依据；对不整合在空间上的分布和类型变化情况的观察研究，可以为了解地壳运动的不均衡性和古地理特征提供依据；由于不整合面是构造上的薄弱带，富含内外生矿床，是很好的储油构造，因此，不整合的研究对于油气、金属与非金属矿床的寻找都具有重要的实际意义；不整合主要分为平行不整合与角度不整合两种类型，平行不整合的形成主要是地壳的垂直运动（造陆运动）造成，其特点是构造变形较弱，变位明显，往往呈大面积隆起和坳陷的区域性面式展布；经典的角度不整合主要由水平挤压造成（造山运动），属挤压构造动力学环境，其特点是构造变形十分强烈，往往成排成带具有明显的定向性。9.如何识别不整合面和判断其形成的时代与地壳运动有关的地质作用所产生的现象，都可作为确定不整合的直接或间接的标志。地层古生物方面标志：上、下两套地层中的化石所代表的地质时代相差较远；或二者的化石反映出在生物演化过程中存在不连续现象，或二者的生物群迥然不同；沉积方面的标志：上、下两套地层在岩性和岩相上截然不同，两套地层之间往往有一个较平整或起伏不平的古侵蚀面，这个面上可能保存着古风化壳、古土壤层或与之有关的残积型矿床，上覆地层的底层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石组成的底砾岩；构造方面的标志：上、下两套地层产状不一致，构造变形强弱程度不同，因而两套地层的褶皱型式、断裂情况也各异，这是角度不整合的构造标志；岩浆活动和变质作用方面的标志：不整合面上、下两套地层及其构造是在不同时期的地壳运动中形成的，因此往往各自伴生不同时期不同特点的岩浆活动和变质作用，并各有不同类型的矿床。确定不整合形成时代确定不整合时代时应以下伏地层的最新层位时代为下限，取其上、下限相隔最近的时代为不整合形成时代；不要把同期地壳运动在不同地方形成不同类型的不整合，或从不同地段不整合面上、下接触的层位差异，误认为它们是不同时期的地壳运动的产物；在一个范围较大的区域内，可以发生多次地壳运动，形成多个角度不整合和平行不整合在不整合分布区域之内，下伏地层的最新地层与上覆地层的最老地层之间这段时间内，并不一定完全处于剥蚀状态而无沉积。10.不整合研究的意义地层不整合接触是研究地质发展历史及鉴定地壳运动特征和时期的一个重要依据。在岩石地层学上也是划分地层单位的依据之一。研究不整合在空间上的分布和类型的变化情况，有助于了解古地理环境及变化。不整合面及其上、下相邻岩层中，常形成沉积矿床。不整合也是构造上的一个软弱带，常成为岩浆及其他含矿流体的活动地带，有利于形成交代型或填充型的内生矿床以及次生富集矿床。同时，不整合对油、气和地下水的储集也具有重要意义。第三章·地质构造分析的力学基础1.有关力的基本概念外力：对一个物体来说，另一个物体施加于这个这个物体的力称为外力。外力可分为面力和体力两种，面力是通过接触面作用于物体的力；体力是相隔一定距离对物体内每个质点都施加作用的力。内力：内力是同一物体内部各部分之间的相互作用力。应力：在内力均匀分布的情况下，作用在单位面积上的内力，称为应力。主应力-主应力轴-主平面：在单元体中这六个面上的正应力称为主应力，其性质可以是张应力，也可以是压应力；每对主应力作用的方向线称主应力轴；其作用面称主应力面或主平面。正应力-剪应力：垂直于截面上的应力叫做正应力：平行于截面上的应力叫做剪应力。2.应力状态应力状态公式-应力莫尔圆α=0°时，正应力值最大α=45°时，位于最高点，剪应力值最大α=90°时，平行于作用力的截面，剪应力、正应力均为03.应变的基础知识变形方式：物体的变形方式有拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转五种均匀-非均匀变形：按照物体变形后的形状可分为均匀变形与非均匀变形两种。均匀变形是指岩石的各个部分的变形性质、方向和大小都相同的变形；非均匀变形是指岩石各点的方向、大小和性质发生变化的变形，弯曲和扭转属于非均匀变形。线应变-剪应变：应变分为线应变和剪应变。线应变是指物体内某方向单位长