1.构造地质学
主要研究地球的岩石、岩层和岩体受力作用后的各种变形样式、组合型式及其形成过程,探讨产生这些构造的作用力的方式和方向。 2.构造尺度的六级划分
巨型,大型,中型,小型,微型,超微型构造 3.区域构造变形场的六种基本类型
伸展构造、压缩构造、升降构造、走滑构造、滑动构造和旋转构造。简称之为伸、缩、升降、剪、滑、旋。
4.层圈式分层与构造层次的不同点
前者是由组成地壳-岩石圈的物质不同和变化引起的,后者是因向地下深处温压升高引起岩石力学性质变化导致变形变化造成的。 5.构造的五种层次以及特点
6.面状构造产状要素的解译识图
倾斜面走向: 走向线AOB两端延伸的方向 倾向OD': 倾斜线OD在水平面上的投影所指的沿平面向下倾斜的方位 倾角α: 倾斜线OD与其在水平面上的投影线OD'之间的夹角
1
7.岩层的真倾角与视倾角之间的关系:真倾角总是大于视倾角 8.线状产状要素倾伏向和倾伏角、侧伏向和侧伏角的解译识图
倾伏向: 某一倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位。 倾伏角: 直线与其水平投影线间所夹之锐角γ。
侧伏向 : 构成侧伏锐角的走向线的那一端的方位,如24°N,表示侧伏角24°,构成24°的走向线指向北。 侧伏角θ: 当线状构造包含在某一倾斜平面内时,此线与该平面走向线间所夹之锐角 8.面向
是指成层岩层顶面法线所指的方向,是成层岩系中岩层由老变新(由底面至顶面)的方向。 9.鉴定岩层的面向
根据前积纹层的形态及被层系面截切的关系可以判断岩层的顶、底面,前积纹层的顶部多被截切,与层系面呈高角度相交,下部常逐渐变缓收敛,与底面小角度相交或相切 A顶面在左,正常层序 B顶面在右,岩层直立 C顶面在右,岩层倒转
2
10.水平岩层的判断解译识图(根据下列特征识图)
(1)在地形地质图上,岩层的地质界线与地形等高线平行或重合。 (2)一套水平岩层,老岩层在下,新岩层在上。 (3)岩层顶、底面之间的垂直距离是岩层的厚度 (4)水平距的大小取决于岩层厚度和地面坡度。 11.“V”字型法则
相反相同 岩层倾向地面坡向相反 相同相反 岩层倾向与地面坡向一致 相同相同 岩层倾向与地面坡向一致
水平等高 岩层水平时:地质界线与地形等高线平行或重合 垂直直线 岩层直立时:出露界线不受地形影响,通常为直线状 12解译识图.
3
13.应力,正应力,剪应力 为了研究 图3-1中n截面上的m 点附近的内力集度,可以围绕该 点取一微小面积△ F ,设其上的作用力为△P,则将 ?PdPlim??P?F?0?FdF 称为n截面上m点处的应力,也可以称为m点处n截面上的应力。(外力作用下物体内产生的单位面积上的附加内力) 垂直于截面n,以σ表示,称过m点n截面上的正应力。另一个与截面相切,以τ表示,称过m 点 n 截面上的剪应力。 14.主应力、主方向、主平面
单元体表面上的剪应力分量都为零,即三个正交截面上没有剪应力作用而只有正应力作用。这种情况下的正应力称为该点的主应力,分别以σ1、σ2、σ3表示,并在代数值上(规定压应力为正,拉应力为负)保持σ1 > σ2 > σ3 。 主应力的方向称为该点的应力主方向 三个截面则称为该点的三个主平面
15.线应变的三个公式及角剪切应变其正切称为剪应变γ 线应变:物体内线段在变形前后的伸缩量。 (1)常规应变(e): e=(l1-l0)/l0=Δl/l0 (2)长度比(s): S=l1/l0=1+ e
(3)平方长度比(λ): λ=(l1/l0)2=( 1+ e )2
剪应变变形前相互垂直的两条直线,变形后其夹角偏离直角的量称为角剪切应变ψ,或简称角剪应变。其正切称为剪应变γ:γ = tanΨ 16.应变椭球体
在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体均匀变形后成为一个椭球,以这个椭球体的形态和方位来表示岩石的应变状态,这个椭球体便称为应变椭球体。 17.应变椭球体的三个主轴方向的识别
垂直λ3的平面(或XY面,或AB面)是受压扁的面,代表褶皱的轴面或片理面等的方位。垂直λ1的平面(或YZ面,或BC面)为张性面,代表了张性构造(如张节理)的方位。平行λ1 (或X轴,或A轴)的方向为最大拉伸方向,常可反映在矿物的定向排列上
4
18.几种三维应力状态的莫尔圆及轴关系
19. 弹性变形,塑性变形,断裂变形
弹性变形:外力解除后,岩石能恢复原有形状和大小的变形。 塑性变形:当应力达到或超过屈服点后造成岩石永久应变的变形。
断裂变形:当应力超过一定值时,岩石就会以某种方式而破坏,发生断裂变形。 常温、常压下多数岩石表现为脆性,在增高温度和围压等条件下,岩石常表现出一定的韧性。 20.岩石的能干性及四种方法的理解判断
用来描述岩石变形行为相对差异的术语,分为能干的(强的)和不能干的(弱的)。这是指在相同的变形条件下,能干的岩石比不能干的岩石不易发生粘性流动。
1、有限应变状态对比 能干的岩石比不能干的岩石将发生较小的有限应变。
2、劈理折射的对比 能干性较低的岩层中劈理与层面的夹角小,相反,在能干性较高的岩
层中劈理与层面的夹角大。
3、香肠构造的对比 香肠体是较能干的,而基质的能干性较低。 4、香肠形态的对比 对同一种基质中同一厚度的不同岩性的能干层来说,能干性高者具有
较大的初始波长,能干性低者具有较小的初始波长。
5
21.劈理
是一种将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。 22.劈理域
由层状硅酸盐或不溶残余物质富集成的平行或交织状的薄条带或薄膜,故称薄膜域。 23.微劈石
夹于劈理域间的窄的平板状或透镜状的岩片,亦称透镜域。 24. 劈理分类及识别
25.压力影构造:是矿物生长线理的另一种表现,常产出于低级变质岩中。压力影构造由岩石中相对刚性的物体及其两侧(或四周)在变形中发育的同构造纤维矿物组成. 1)挤压与纯剪型压力形:压溶晶出物是对称形。 2)单剪型压力形:压溶晶出物呈不对称形。
6
26线理
? A型(轴)线理:与物质运动方向平行的线理。与最大应变主轴A轴一致。 ? B型(轴)线理:与物质运动方向垂直的线理。与中间应变主轴B轴一致。 (一)拉伸线理(a型)
? 原有矿物或矿物综合体在变形过程中被拉长而形成的线理[图7-5,(A)]。 (二)生长线理(a型)
? 新生应力矿物及压溶重结晶矿物受变形环境限制,定向结晶产生(针状、纤状、柱
状矿物)(图7-1,(B))。
(三)波纹线理(b型)
? 表征微细褶皱的枢纽线[图7-1,(C)]。 (四)交面线理(b型)
? 由两组面理相交形成的线理[图7-1,(D)]
线理的类型 A.矿物集合体定向排列显示出的拉伸线理; B.柱状矿物平行排列而成的生长线理; C.面理揉褶形成的皱纹线理; D.交面线理。
27石香肠构造的递进发展图示
强岩层1、2、3和4,按强度递减的顺序排列,第四层与介质的性质相同; A→C代表变形的发展方向
石香肠构造
A.长条状石香肠构造
B.两个方向拉伸产生的“巧克力方盘”石香肠构造
7
28.
背形:是指褶皱面上凸式弯曲;向形是指褶皱面下凹式弯曲 向形:是指褶皱面下凹式弯曲
背斜:是核部由老地层、翼部由新地层组成的褶皱 向斜:是核部由新地层、翼部由老地层组成的褶皱 29. 褶皱要素主要有: 1、核 褶皱的中心部分。
2、翼 褶皱中心两侧平弧状的部分。
3、拐点 相邻的背形和向形共用翼的褶皱面常呈“S”弯曲,褶皱面相反凸向的转折点称作拐点。如果翼平直,则取其中点作为拐点。
4、翼间角 正交剖面上两翼间的内夹角,圆弧形褶皱的翼间角是指通过两翼上两个拐点的切线之间的夹角。翼间角的大小1、平缓褶皱 翼间角小于180°,大于120°。2、开阔褶皱 翼间角小于120°,大于70°。3、中常褶皱 翼间角小于70°,大于30°。4、紧闭褶皱 翼间角小于30°,大于5°。5、等斜褶皱 翼间角为5°~0° 5、转折端 褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分。 6、枢纽 单一褶皱面上最大弯曲点的连线。 7、脊线和槽线 同一褶皱面上沿着背形最高点的连线为脊线,沿向形最低点的连线为槽线。脊线或槽线在其自身的延伸方向上常有起伏变化。脊线中最高点表示褶皱隆起部位,称为高点,脊线中最低部位称为轴陷。
8、轴面 各相邻褶皱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,也可以是曲面。轴面与地面或其他任何面的交线称作轴迹。轴面与地形面的交线在地质图上的投影称为地质图上的轴迹。 30. 轴面产状
根据轴面产状和两翼产状,褶皱可以描述为以下几种: 1、直立褶皱 轴面近直立,两翼倾向相反,倾角近相等; 2、斜歪褶皱 轴面倾斜,两翼倾向相反,倾角不等;
3、倒转褶皱 轴面倾斜,两翼向同一方向倾斜,一翼地层倒转; 4、平卧褶皱 轴面近水平,一翼地层正常,另一翼地层倒转; 5、翻卷褶皱 轴面弯曲的平卧褶皱
利用从属褶皱的倒向
确定岩层层序正常或倒转及其背斜、向斜位置 A.岩层直立;B.岩层倾斜,层序正常;C.岩层倒
8
31.
1.等轴褶皱 长与宽之比近于1:1的褶皱。等轴背斜又称穹隆构造(图8-15A),等轴向斜又称构造盆地(图8-15B)。
2.短轴褶皱 长与宽之比约3:1的枢纽向曲端倾伏的褶皱。 3.线状褶皱 长度远大于宽度的各类狭长的褶皱
平面上不同形态的几种褶皱
(A)短轴褶皱(右侧)和等轴褶皱(左侧);(B)线状褶皱。
a,b,c...,h等代表地层的层序
32. 褶皱的形态分类
平行褶皱 :同一褶皱层的厚度在褶皱各部分一致,所以也称为等厚褶皱。
相似褶皱 :同一褶皱层的厚度发生有规律的变化,两翼变薄转折端加厚,平行轴面量出的
视厚度在褶皱各部位保持一致。
顶薄褶皱:褶皱轴部同一褶皱层的真厚度小于翼部岩层厚度的褶皱,即垂直同一褶皱层的真
厚度在褶皱各部位不保持一致。
底辟构造:一般由变形复杂的高塑性层为核心,刺穿变形较弱的上覆脆性岩层的一种构造。
9
33.褶皱的位态分类的识图
1.直立水平褶皱(图8-18Ⅰ区) 轴面近于直立,倾角为90°~80°,枢纽近水平,倾伏角为0°~10°。 2.直立倾伏褶皱(图8-18Ⅱ区) 轴面近于直立,倾角90°~80°,枢纽倾伏角10°~70°。 3.倾竖褶皱(图8—18Ⅲ区) 轴面近于直立,倾角为90°~80°,枢纽倾伏角70°~90° 4.斜歪水平褶皱(图8-181V区) 轴面倾角为80°~20°,枢纽倾伏角为0°~10°。 5.斜歪倾伏褶皱(图8-18V区) 轴面倾角为80°~20°,枢纽倾伏角为10°~70°。 6.平卧褶皱(图8—18Ⅵ区); 枢纽倾伏角和轴面倾角均为0°~20°。 7.斜卧褶皱(图8-18Ⅶ区) 枢纽和轴面两者倾向及倾角基木一致,轴面倾角为20°~80°,枢纽在轴面上的侧伏角为20°~70°。
34.叠加褶皱及三种基本型式
是指已经褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。 类型1 穹隆--盆地型式
类型2 穹隆状--新月形--蘑姑状型式 类型3 收敛—离散型式 35纵弯褶皱作用
是指岩层受到顺层挤压力的作用而形成的褶皱,这时,岩层间力学性质的差异在褶皱形成中起着主导的作用。 36主波长Wi的结论
从上式中可以获得如下认识:
(1)褶皱的主波长与所受作用力的大小没有直接关系。 (2)褶皱主波长与褶皱层的原始厚度d成正比。
(3)褶皱的主波长Wi与强硬层和介质的粘度比(μ1/μ2)的立方根成正比。
10
可以把强硬层和介质的粘度比大致分为两大类:
①粘度比很大,反映强硬层与介质的能干性差很大; ②粘度比小,反映强硬层与介质的能干性差小。 37.接触应变带及类型
与褶皱的强硬层远离的软弱层,以均匀的加厚来调节总体的顺层压缩;与褶皱的强硬层邻近的软弱层,受强硬层的影响,一起弯曲。所谓接触应变带就是一起弯曲带的宽度。
接触应变带与多层褶皱的关系
A.单层强硬层(黑色者)的褶皱及其接触应变带(Z·C·S); B.不协调褶皱;C.协调褶皱;D.复协调褶皱
38.中和面褶皱作用
当被褶皱的岩层与介质的粘度比(即韧性差)较大时,褶皱的强硬层常呈中和面褶皱的方式而弯曲。 39.
弯流褶皱作用 弯滑褶皱作用
层内物质发生流动, 层间发生滑动, 岩层厚度产生变化(核部变厚翼部变薄), 岩层厚度不变, 柔性层(形成相似褶皱) 脆性薄层组合, 脆性薄层组合,层面结合不牢(形成平行褶皱)
40.横弯褶皱作用
岩层受到与层面垂直的应力作用而发生弯曲的行为称为横弯褶皱作用。 41.节理及分类
11
是岩石中的裂隙,是没有明显位移的断裂。 节理的分类主要依据两个方面: ①按节理与有关构造的几何关系; ②按节理形成的力学性质。
一、节理与有关构造的几何关系的分类 (一)按节理产状与岩层产状的关系的分类
1.走向节理 节理走向与岩层走向大致平行的节理。 2.倾向节理 节理走向与岩层走向大致直交的节理。 3.斜向节理 节理走向与岩层走向斜交的节理。 4.顺层节理 节理面与岩层的层面大致平行的 (二)按节理与褶皱轴的关系的分类
依据节理与褶皱轴的关系,节理可以分为以下三类: 1.纵节理 节理走向与褶皱轴向平行的节理。 2.横节理 节理走向与褶皱轴向直交的节理。 3.斜节理 节理走向与褶皱轴向斜交节理。 42.剪节理和张节理及会看图区分
剪节理 剪节理是由剪应力产生的破裂面 主要特征:
产状较稳定,沿走向和倾向延伸较远 较平直光滑
穿切砾石和胶结物。
常常组成共轭“X”型节理系
羽状微裂面与主剪裂面交角一般为10°~15°,相当于内摩擦角(φ)的一半。 张节理 张节理是由张应力产生的破裂面 主要特征:
产状不甚稳定,延伸不远 张节理面粗糙不平,无擦痕。 常常绕砾石或粗砂粒而过。
张节理多开口,一般被矿脉充填。脉宽变化较大,脉壁不平直。
呈不规则的树枝状,各种网络状,有时也追踪“X”型共轭剪节理形成锯齿状张节理、单列或共轭雁列式张节理,有时也呈放射状或同心圆。
43.节理组和节理组系
节理组是指在一次构造作用的统一应力场中形成的,产状基本一致和力学性质相同的一群节理。
在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个或两个以上的节理组,则构成节理系,如“X”型共轭节理系等。 44.雁列节理
雁列节理是一组呈雁行斜列式的节理,这类节理常被充填形成雁列脉。 45.缝合线构造
缝合线构造是一种与节理相似的小型构造,与层理不一致的缝合线一般是在构造作用下先形成裂缝,进而在压溶作用下发育成缝合线。所以,缝合线构造的形成总是经过两个阶段,先有裂面,进而压溶。
12
46断层
是地壳岩石体(地质体)中顺破裂面发生明显位移的一种破裂构造。 47.断层两盘相对运动分类 48.断层两盘相对运动分类
根据断层两盘的相对运动,可将断层分为:
1.正断层 正断层是断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层。正断层产状一般较陡,大多在45°以上,而以60°左右者较为常见。不过近年来的研宪发现,一些正断层的倾角也很低缓,尤其是一些大型正断层,往往向地下变缓,总体成铲状或犁式。
2.逆断层 逆断层是断层的上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层。根据断层倾角大小而分为高角度逆断层和低角度逆断层。高角度逆断层倾斜陡峻,倾角大干45°,常常在正断发育区产出。所以,有些学者将高角度逆断层与正断层统一归属于高角度断层。倾角小于45°的逆断层称为低角度逆断层。 49.糜棱岩的基本特征
1.与原岩相比,粒度显著减小; 2.具增强的面理和(或)线理; 3.发育于狭窄的强应变带内;
4.岩石中至少有一种主要的造岩矿物发生了明显的塑性变形。 50.地层重复与地层缺失
51.根据两盘地层的新老关系
对于走向断层,上升盘一般出露老岩层,或老岩层出露盘为上升盘(图11-13A、B、D、E)。
如果地层倒转,或断层倾角小于岩层倾角,则老岩层出露盘是下降盘(图11-13C、F)。 但是,如果两盘中地层变形复杂为一套强烈压紧的褶皱,那么,就不能简单地根据两盘直接接触的地层新老而判定相对运动。
13
52.地堑
主要由两组走向近平行且相向倾斜的正断层构成 53.地垒
与地堑恰好相反,由两组走向平行反向倾斜的正断层构成(图12-1B),在简单情况下,由两条正断层组成的地垒,中间共同的下盘上升,两侧的断层上盘下降
54.变质核杂岩
变质核杂岩(metamorphic gore complex)是被构造上拆离及伸展的未变质沉积盖层所覆盖的、呈孤立的平缓穹形或拱形强烈变形的变质岩和侵入岩构成的隆起(P. J.Coney,1980)(图12-3)。
55.变质核杂岩具备以下基本特征:
1.基底和盖层之间为规模巨大的低角度正断性质的拆离断层分隔。基底变形强烈,属塑性变形域,在侵入岩体的顶部,往往可见几十米-几百米厚的糜棱岩带。 2.拆离断层的原始产状近水平,在伸展拆离过程中常演化为“犁式”组合。
3.拆离断层是多个断面组合而成的复杂构造变形带,在垂向上具有脆性-韧性的构造分带性特征
14
56.断陷盆地
在伸展背景条件下受基底及盆缘正断层控制发育的沉积盆地,称为断陷盆地。如果断陷盆地一侧断层发育,形成一侧由主干弧形或铲形正断层控制的不对称盆地,则称为箕状断陷或半地堑盆地(图12-2)。箕状断陷盆地可呈单个产出。也可以由多个箕状断陷盆地构成一个系列。
57.裂谷
裂谷是区域性伸展隆起背景上形成的巨大窄长断陷,切割深,发育演化期长.常具有地堑型式。
58. 逆冲推覆构造或推覆构造
是由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩席组合而成的大型至巨型的构造。逆冲推覆构造主要产出于造山带及其前陆,是挤压或压缩作用的结果。 59.逆冲推覆构造的组合型式 1、叠瓦式
逆冲断层虽然可以单条产出,更常见的是产状相近的若干条逆冲断层成束产出,一条条产状相近并向同一方向逆冲的断层,构成叠瓦式。
2、背冲式
自一个构造单元的两侧分别向外缘逆冲的两套叠瓦式逆冲断层,乃构成背冲逆冲构造。背冲式中两套分别向相反方向逆冲的逆冲断层是在统一构造应力场中形成的,且与所在褶皱同时形成。
15
3、对冲式
两套叠瓦式逆冲断层对着一个中心相对逆冲乃构成对冲式。对冲式逆冲断层常与盆地伴生,自盆地边缘向盆地中心逆冲。
4.楔冲式
产状相近的一套逆冲断层和一套正断层共同构成上宽下窄的楔状冲断体。这种型式的逆冲断层一般产于盆地之中或两个盆地之间。
60.双重逆冲构造
双重逆冲构造又简称双冲构造(Duplex)。双重逆冲构造是由顶板逆冲断层与底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断夹块组合而成。
双重逆冲构造基本结构
A.断夹块中岩层成膝折弯曲 ;
B.断夹块中岩层成拉长的背斜向斜。
16
61.左阶式和右阶式
根据雁列断层的相互排列和部分叠置的关系,分为左阶式和右阶式。 左阶式是指各次级断层顺走向依次向左错列; 右阶式则指各次级断层依次向右错列(图14-1)。
两条雁列断层之间的叠复部位称为重叠,相互垂距称为间隔(图14-2
左阶式和右阶式走滑断层系 及其控制的拉伸带和挤压带 A-左行左阶; B-左行右阶; C-右行左阶; D-右行右阶;
细点区为拉伸带;交叉线为挤压带。 62.走向滑动断层的应力状态
两条交切走滑断层引起的应力状态
如果两条走滑断层以小角度交切且滑向相反,会出现两种情况: ①当两条走滑断层一致滑向楔尖而引起挤压隆升;
②当两条走滑断层一裂背离楔尖滑动.则引起拉伸断陷(图14 -7)。
两条滑向相反的相交走滑断层引起的挤压和拉伸 A.一致滑向楔尖而引起挤压; B.一致滑离楔尖而引起拉伸; U.挤压上升;D.拉伸下降
63.如果两条交切走滑断层滑向相同,聚敛引起挤压,离散引起拉伸。
17
两条滑向一致的走滑断层相交(聚敛和离散)引起的挤压和拉伸 A.两条走滑断层聚敛引起挤压; B.两条走滑断层离散引起拉伸; U.挤压上升;D.拉伸下降; 64.拉分盆地
拉分盆地(Pull-apart basin)是走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地。 拉分盆地理想化模式图 1.走滑断层;2.逆冲断层; 3.正断层;4.褶皱轴; 5.火山岩系;6.碎屑岩系;
18
拉分盆地图示 A.“S”型;B.“Z”型
19