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1、国家级精品课程构造地质学讲义第一章 绪论一、造地质学的研究对象和内容构造地质学 是地质学的一门分支学科，其研究对象是地壳或岩石圈的构造。地质构造 是指组成地壳的岩石（岩体）在内，外动力地质作用下发生的变形与变位，而形成的各种（构造）现象，诸如褶皱、断裂、劈理以及其它各种面、线状构造等。构造地质学研究内容 主要研究内动力地质作用 所形成的各种构造地质的形态、产状、规模，形成条件、形成机制，分布和组合规律及其演化史，并进一步探讨产生地质构造的地壳运动的方式，规律及动力来源。内动力地质作用 下产生的各种构造现象主要是在成岩后形成的次生构造，但对沉积岩在成岩过程中、岩浆岩在侵位和结晶过程中形成的原生构
2、造也要加以认识和研究。构造尺度 可以分为巨、大、中、小、微、超微 等级别，不同的构造尺度其研究任务与方法不同。野外调查通常是从小或中尺度构造现象入手；室内研究则为微、超微尺度研究；巨、大型尺度研究已属大构造研究领域，除上内容研究之外，还需对该区地层，沉积相和建造、岩浆活动，变质作用，及成矿作用等综合研究分析。新理论、新技术、新方法、新仪器的应用 近20-30年来构造地质学发展迅猛，如航天遥感技术（航、卫片）、地球物理探测方法的发展、电子显微镜的发明等，对地球的研究已从陆地延伸至海洋，从地壳表层发展到深层（超深钻），将地球作为一个整体与天体行星进行类比研究。电子显微镜、高温高压实验，以及晶体缺陷
3、的研究，加深了人们对构造变形机制的深刻了解。 二、构造地质学的研究意义理论意义 阐明地壳构造在空间上的相互关系和空间上的发育顺序，探讨地壳构造演化和地壳运动规律及其动力来源。实践意义 与国民经济建设想相关，有利的方面，如矿产资源（能源资源），水资源，受一定的构造控制，不利的方面，如地震活动，工程地质，环境地质，保护、改善利用环境地质，防止和减少地质灾害等都与构造地质密切相关。构造地质学与工程地质稳定性实例1、法国马尔帕赛水坝薄拱坝坝高60m，底宽6.26m，顶宽1.5m，修建在片麻岩上。1959年12月2日，当水库接近满库时坝体突然崩溃。其中地质上原因是坝上游拉应力分布区内陡倾张裂隙和缓倾软弱
4、面相连，导致孔隙水压急剧增高，引起坝基滑移。2、四川永川县陈食水库坝基渗漏，在坝基附近岸坡坡脚处，风化泥岩中发育一组与岸坡走向平行的陡倾卸荷裂隙，有的开口达20cm之大，渗漏造成的。3、安徽梅山水库连拱坝坝肩破裂，受右坝肩花岗岩体内一组平缓裂隙向河谷方向滑移导致。4、意大利瓦依昂水库滑坡事件，坝高267m，是当时世界上最高的双拱坝。库区蓄水后，山体突然以高达2530m/s的速度下滑，近2亿方土石迅速淤满水库，掀起高过坝顶100余m的涌浪，冲毁下游3KM处的村镇，造成3000人死亡，水库变为石库。三、构造地质研究方法1、构造地质研究三大方面：几何学、运动学和动力学，此外尚有构造发育、演化历史分析
5、。几何学 研究构造地质的形态、产状、规模、组合型式及相互关系、各种要素的测量及其各个构造之间的相互关系，从而建立一个完整的具有几何规律的构造体系或型式。它是运动学和动力学分析的基础。运动学 根据几何学的有关资料和数据，重塑和再现岩石在构造变形期间所发生的运动和变位，包括变形岩石内外部的运动。动力学 探索构造变形的作用力性质、大小、方向、应力场的演化及其发育顺序，应变分析也属于动力学研究的内容。三者之间彼此相互联系，相辅相成的。2、研究方法1、 地质测量（填图） 是基本方法，制图、数理统计提供依据。2、 显微构造分析 是对中小尺度研究的修正和外充。3、 航、卫片解译 扩大视域和深度，弥补野外中小
6、尺度研究的局限性。4、5、 应用力学原理，鉴定构造的力学性质和相互关系，分析形成机制及各构造之间的内在关系，以从而得出区域构造的分布和发展规律。6、 室内测试和计算 应变测量与计算、变形（应力）矿物尤其是标型矿物的温度压力测试、同位素年代学测定等。7、 摸拟实验 石蜡或泥巴摸拟、光弹性实验、数学力学模拟和高温高压实验，再现构造变形。8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、历史分析 根据地层间不整合接触关系、各种构造之间的交切关系，结合沉积相，岩浆活动，配合同位素年代测定资料，分析构造发展的顺序，划分发育阶段，恢复构造演化历史，从而对构造的规律有一个较全部系统的
7、正确认识。四、构造地质学与其它学科的关系数学力学（弹、塑性力学、流变学、断裂力学）古生物学地史学（或地层学）矿物、岩石学地貌学地球物理地球化学计算机制图等学科关系密切构造地质学是一门实践性很强的专业基础学科。我们必须坚持唯物主义的认识论，理论联系实际，才能学好用这门学科，并使之向前发展。第二章 沉积岩层的产状及其原生构造1 岩层产状、厚度及其出露特征一、岩层的原始产状沉积盆地（海洋或大型湖泊）中心，形成的岩层是水平的或近水平的，而边缘、岛屿，水下隆起等周围的沉积物产状具有一定的倾角，称为原始倾斜。原始水平的岩层，经构造变动后，可变为倾斜、直立、倒转以及各种褶皱形态，但也有仍保持近水平状态。二、
8、水平岩层岩层上下两个面保持水平状态，即同一层面上各点海拔高度基本相同的岩层，称为水平岩层。其特征如下：1、在层序没有倒转的前提下，地质时代较新的岩层叠置在较老的岩层之上。当地形剥蚀切割轻微的地面只出露最新岩层；如切割强烈时，老岩层则出露于河谷，冲沟等低洼处，较新岩层分布于山顶或分水岭上，即岩层愈老出露愈低，岩层愈新其出露的位置愈高。2、水平岩层的露头形态，完全受地形控制，其出露线（岩层与地面的交线）在地质图上表现为与地形等高线平行或重合，而不会相交。3、水平岩层的厚度就是岩层顶面与底面标高之差。4、水平岩层露头宽度，与岩层厚度和地形坡度的变化有关。三、倾斜岩层由于地壳运动，使原始水平的岩层发生
9、构造变动，形成倾斜岩层。单斜岩层可以是褶皱的一翼或断层的一盘，也可以是区域性不均匀沉隆或上升引起的区域性倾斜。（一）岩层产状及其测定1、产状要素：走向、倾向、倾角真倾角与视倾角之间关系为：tan= tan.cos（式中为真倾角，为视倾角，真倾向线与视倾向线之间夹角）2、岩层产状要素的测定与表示方法（要求学生回顾地学概论和南京实习时现场实际测量）。岩层产状要素，通常用罗盘直接测量，有些情况下需用作用法，赤平投影法求出岩层产状要素。1 层产状文字表示法：通常只记录倾向和倾角即可，走向则通过倾向加或减90度换算。 方位角 SW20525或20525 象限角法，以北或南作为起点（0），一般记为 N65
10、W25或 NW6525 符号表示（用于地质图上）（二）岩层的厚度 真厚度、视厚度、铅直厚度三者具有一定的三角函数关系附录V有详细介绍。（三）倾斜岩层的露头形态（V字形法则）（本章重点之一） 水平岩层 露头线与等高线平行或重合； 直立岩层 露头线不受地形影响，始终呈直线延伸； 倾斜岩层 露头界线复杂，表现为与地形等高线交切关系，并显示出一定的规律性，即在经过山脊和河谷时，均呈“V”字形态展布即“V”字形法则。有下列三种情况：1、岩层倾向与地面坡向相反：在山脊处“V”字形尖端指向山下，在沟谷处“V”字形尖端指向上游。2、岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角时，在山脊处“V”字形尖端指向山
11、下，沟谷处“V”字形尖端指向上游。3、岩层倾向与坡向相同，但岩层倾角小于地面坡角时，“V”字形尖端在山脊处指向山下，沟谷处指向上游。1、3两种情况相似，不同的是后者“V”字形弯曲大于等高线，而前者“V”字形弯曲度小于等高线。示图。（四）岩层的露头宽度（自学）岩层厚度、倾角、坡角、坡向与岩层倾向，倾角之间关系的影响，学生自己阅读即可。2 沉积岩层的原生构造沉积岩是地球表分布最广泛的岩石，其分布面积约占地球大陆面积的75%，因此，大部分地质构造是由沉积岩形成的。所以观测分析沉积岩层的原生构造、岩层产状和接触关系是研究地质构造的一项基础工作，也是本课程的基本内容之一。举例：安徽贵池徐桥银矿产于奥陶系
12、灰岩裂隙中，为脉状矿体。奥陶系灰岩为厚层块层状且大理岩化，层理看不清。地质人员对地层产状长时间争论不休，后来我根据大理岩中残留的生物碎屑的排列方向，确定了原始层理，令地质人员十分信服。 岩层 由两个平行或近乎平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体。由沉积作用形成的岩层称沉积岩层。 层面 上、下岩层的界面。上层面叫做顶面，下层面叫底面，两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下覆岩层的顶面。 厚度 两个层面之间的垂直距离。沉积岩在沉积过程中或成岩作用过程中产生的非构造变动的构造称为沉积岩层的原生构造。如层理、层面构造（泥裂、雨痕、印模等）、结核、叠锥以及生物遗迹等等。尽管这些都是沉积岩石学
13、研究的内容，但是，其对构造地质的研究也有重要意义。一、层理及识别1、层理 是沉积岩最常见的一种原生构造，是由岩石成分、结构和颜色在剖面上突变或渐变所显现出来的一种成层构造。层理 按其形态可分为三种基本类型：平行层理、波状层理、斜层理。（放映照片、展示标本或模型）细层与层系 概念介绍，示图a为细层，图b为层系。2、层理的识别（1）岩石成份变化，系由成分差异而显示出来的层理（2）岩石结构变化，指岩石粒度和形状的变化显示出来（3）岩石颜色变化，由于颜色的不同显示出层理来（4）岩层的原生层面构造，包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。二、利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面确定岩层新老关系是野外
14、观察研究地质构造的一个重要问题。未经构造变动的岩层，其正常层序总是上顶下底，即上新下老，但经构造变动后岩层则可直立，甚至倒转，新老层序倒置的现象。化石是确定新老关系和地质年代的依据，但有些无化石的“哑地层”，则只能根据原生构造和某些次生构造来确定新老层序。况且确定地层的新老关系，原生构造的方法比化石来得更容易些。（1）斜层理（2）粒序（韵律）层理，正粒序与反粒序层理（3）波痕（4）泥裂（5）雨痕、冰雹痕及其印模（6）冲刷充填构造（5）古生物化石的生长和埋藏状态3 地层之间的接触关系一、整合与不整合1、整合：岩层连续沉积，层序无间断、产状一致、时代连续或其中的生物演化是渐变。2、不整合： 层序有
15、间断、缺失，即部分地层无沉积或虽有沉积但却被剥蚀。二、不整合类型（一）平行不整合：下降沉积上升、沉积间断、剥蚀再下降再沉积；不整合面上有下伏岩层组成的砾石、古风化壳、古土壤层。（二）角度不整合特征：缺失部分地层，上下岩层产状不一致呈一定的角度相交，不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩，古风化壳，古土壤层等。形成过程：下降沉积褶皱上升（伴有断裂活动、岩浆活动，变质作用等）沉积间断、遭受剥蚀再下降再沉积。反映上覆地层沉积之前，曾发生过褶皱等重要的构造事件。（三）地理不整合（区域不整合），指局部为平行不整合接触，但大范围内却是角度不整合。（四）嵌入不整合三、不整合的研究（一）确定不整合的存在（重点）1、地层古生物方面的证据：化石反映出生物演化的不连续性（种、属的突变），生物群落迥然差异。2、沉积方面的标志，存在侵蚀面、古风化壳、古土壤以及Fe 、Mn、 P、 Ni，稀土或铝土矿等，底砾岩。3、构造方面的标志：产状，变
