编制人：编制人： 长安大学地球科学与国土资源学院2008.3构造地质学构造地质学( (60学时）构造地质学 概述（P1-1）Ø地质构造：组成地壳或岩石圈的岩层或岩体等，在内外地质动力作用下所产生的各种变形；如褶皱、节理、断层以及其它各种面、线状构造 Ø构造地质学是地质学专业的一门重要的专业基础课；是地质学的一门分支学科；它是研究地壳上各级各类地质构造的发生、发展、演化及其与矿产分布、地震、工程稳定性、环境演化等 的关系的一门学科研究对象和内容 基本概念构造地质学 概述（P1-2）研究对象：各种地质构造现象；研究内容：各种地质构造的形态特征；形成条件；分布与组合形式；发展演化规律；形成机制并追索产生上述地质现象的地壳运动方式、 方向和力学性质，进一步探讨地壳构造运 动的动力学原因研究对象和内容构造地质学 概述（P1-3） Ø可以从两个方面描述对地质构造的研究： q 时间：发生、发展、演化； q 空间：分布和规模、形态特征、空间组合 v几何学：形态特征、分布与组合（空间）； v运动学：形成时间、顺序及演化过程（时序）； v动力学：形成机制与发育条件（成因） Ø概念：研究各种地质构造的形态、产状、 规模；形成机制、条件，分布、组合及演 化；产生的地壳运动方式、运动规律与动 力来源的一们学科。
研究对象和内容构造地质学 概述（P1-4）构造地质学的相关学科构造分析包括：微观构造，小构造，区域构造和大地构造微观构造分析包括岩组分析和粒组分析岩组分析是以构造岩的应力 矿物为对象，研究晶体内的构造，以及矿中的各种微观小域的形成和 演变，并将各种微观的特征与宏观的构造现象联系起来解释 小构造分析的主要对象是盆地中的三级构造，包括盆地中的局部构造 直到一块手标本小构造分析的步骤是通过观察、标测和制图，掌握 构造变动的几何形态，进一步分析构造的力学条件，了解相邻构造的 成因联系及局部构造的发育历史 区域构造分析介于小构造与大地构造之间它是以区域地质为背景， 具体分析一个地区的地质规律在进行区域构造分析时，往往因各家 的学说观点不一样，以至使用同样的地质资料，得出截然不同的地质 结论因此，区域地质分析经常是地质学争论的焦点 大地构造分析是以整个地壳为对象，对构造形态，沉积建造，岩浆活 动，变质作用，成矿作用，火山、地震等方面综合分析，汇集各种有 关的地质地球物理资料阐明各级构造单元发生、发展，演化历史，探 讨各级大地构造单元形成机制和分布的规律构造地质学 概述（P1-5）构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例时间 主要在18世纪中期；固定论阶段代表人物：魏尔纳；主要认识：山就是山，谷就是谷，是一成不变的；点评：是构造地质学的萌芽阶段，只对地表的静态描述；认 识到了地表的差异（各种地质构造）的存在，它们是有区别的 ，这就为进一步的研究各种地质构造奠定了基础；不足之处是：1。
没有认识到运动这一永恒的主题（内力）；2没有认识到外动力地质作用在地质历史上的巨大作用；3是人们认识地球的开始，也可以说是萌芽期构造地质学 概述（P1-6）构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例时间 主要在18世纪末—19世纪初期；削蚀论阶段代表人物：索修尔； 主要认识：山和谷不是一成不变的；山是地壳上升后经削蚀而形成的；山和谷地的内部是均一的岩块，不存在分层现象点评：是构造地质学的奠基阶段，认识到了地表的差异（各 种地质构造）的存在，它们是有区别的；认识到了地壳的运 动（上升）和外动力地质作用（削蚀）的存在，这就为进一 步的研究各种地质构造奠定了基础；不足处：没有认识到地球内部的分层和沉积岩石内部广泛存 在的分层现象响构造地质学 概述（P1-7）构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例上冲论阶段—构造地质学起步阶段：时间：主要集中在19世纪后期； 代表人物：施图德—«阿尔卑斯地质» 主要认识：阿尔卑斯山内部可以分为若干带；由中 央花岗岩和周围的沉积岩系组成；山是由于花岗岩 的上升而造成的 主要进步：认识到了沉积岩系的分层和其中的不整 合接触关系；认识到了岩浆活动引起地壳上升；也 认识到了外力地质作用（差异剥蚀）。
主要不足：没有认识地壳运动大量的机制和方式等阿尔卑斯山断面图（施图德«阿尔卑斯地质»）C—结晶质的中央带，它是构造山的主体；K—沉积岩系P1-8构造地质学 概述（P1-9）构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例正确认识阶段：时间：19世纪末—20世纪初期；代表人物：海姆—«关于山脉形成理论的研究»主要认识：确立了平卧褶皱及大型平移断层在造山过程中的作用认识到研究造山带内部的复杂的大型 平移断层在造山中的巨大作用主要进步：褶皱造山、断层造山主要不足：当时的研究手段不足贺兰山西麓地区小松山推覆体剖面图P1-10构造地质学 概述（P1-11）构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例构造地质学研究大发展阶段：时间：近三四十年内 主要特点：国内外相关学科的大发展及学科间的相互渗透，新方法、新技术的不断出现和应用，使构造地质学的研究手段 不断的进步、促使人们对地质构造的认识不断的完善和深入， 构造地质学研究，进入了一个全新的阶段 主要体现在四个方面：上天—航空、航天、遥感等技术的应用； 入地—深钻、高分辨地震勘探技术等的应用； 入微—电子显微镜的引入、构造岩组分析； 模拟和综合—计算机和人工智能技术的应用构造地质学 概述（P1-12）课程的讲授内容和方法教材：徐开礼等.构造地质学.地质出版社.1998; 参考书目录：1.郭颖等.简明构造地质学教程.地质大学出版社.1996; 2.俞鸿年等.构造地质学原理.南京大学出版社.1998； 3.冯石等.构造地质学.石油工业出版社.1982; 4.毕令斯.M.P.构造地质学，地质出版社,1956; 5.霍布斯等. 构造地质学纲要，石油工业出版社,1976; 6.兰姆赛.J.G.岩石的褶皱作用和断裂作用，地质出版社, 1967 7.魏宽义.构造解析学.陕西人民教育出版社.2003讲述和学习方法:基本理论讲述+基本方法操作练习+课堂讨论+模型 与标本观察描述+课外作业构造地质学 概述（P1-13）构造地质学研究的意义理论意义：1 阐明各级各类构造的时空展布规律；2 构造的形成机制和发展演化规律；3 地壳（地球）发展演化的规律。
实践意义：1 指导矿产勘查（地质矿产勘查）；2 水文地质勘查（水文地质学）；3 国土资源调查和管理；4 工程稳定性评价；5 地震和灾害地质研究；6 环境保护等构造地质学 概述（P1-14）构造地质学的授课目标观察构造的能力：学会对各级各类构造进行观察、描述和记录； 分辨构造的能力：学会怎样正确的分辨各级各类构造； 分析构造的能力：学会分析各级各类构造的思路和方法； 处理构造的能力；学会如何利用对各级各类构造的分析结果综合研 究区域构造的形成背景和发展演化规律构造地质学 概述（P1-15）构造地质学的研究方法本课程是一门实践性很强的学科，也是特别复杂的学科（ 历史长、规模大、温度压力高、影响因素多，差异大等） 方法序法（果推因）；逻辑推理法；实验模拟法等； 恢复构造运动的途径不外乎两种：构造历史分析法以各种地质、地球物理、地球化学资料 为基础，其中特别是以岩石建造、相和厚度为依据，探讨各 种地质构造与构造运动成因上的联系确定大地构造发展的 特点，阐明构造运动的规律构造运动与沉积作用经常是同 时发生的，而且带有长期性因此，恢复相、建造、厚度在 时间和空间上的变化规律，则是研究构造历史的首要任务。
构造变动是地应力作用于岩石引起的永久变形，它是构 造运动的结果，反之构造形迹又是地壳运动的历史见证地 质力学分析法是以岩石中的永久变形为基础，研究构造变动 的力学性质及其形成的顺序，进而恢复构造应力场的特征和 地壳运动历史地质构造力学基础 ——应力应力、正应力和剪应力；单向和双向受力状态下的二维应力分析； 应力莫尔圆的基本性质及应用；剪应力互等定律； 应力状态和应力椭球体； 构造应力场和应力轨迹应变、线应变（e、s、λ）和剪应变（Ψ、γ）； 应变椭球体的概念及其应用； 均匀变形与非均匀变形； 旋转变形与非旋转变形； 共轴递进变形与非共轴递进变形； 岩石有限应变测量本 章 要 点地质构造力学基础 ——应力需要掌握的几个概念：力、应力；外力、内力；体力、面力；固有内力、附加内力；应力莫尔圆；剪应力互等定律；应力椭球体；主应力轴（应力主轴）地质构造力学基础 ——应变需要掌握的几个概念：变形、应变；线应变、剪应变；应变椭球体；应变主平面、应变主轴（应变主轴）应力与应变—应变 一、变形的概念 (一)变形和变位：物体受力后，使其内部各 质点发生位移，通称为变形， 它有四种效应 ： (1)直移：位置的变化； (2)旋转：方位的变化； (3)体变：体积的变化； (4)形变：形状的变化 体变和形变使物体内部各 质点间的相对位置发生了变化 ，从而改变了物体的体积大小 和形状。
上述四种效应通常同时发生 ，但发育程度不一定等同，而 是常以某种效应为主，构成千 姿百态的各种构造 应力与应变—应变 一、变形的概念 (二)均匀变形和非均匀变形研究物体的变化基本上是一个几何学 问题，可根据物体变形前后的几何特征将 变形分为均匀变形和非均匀变形 1．均匀变形变形前后物体各部分的变形性质、方 向和大小都相同的变形称为均匀变形．其 特征是：原来的直线或平面，变形后仍然 是直线或平面，但方向可能改变，原来互 相平行的直线或平面，变形后仍然平行， 方向也可能改变：变形物体中同一方向的 直线具有相同的伸缩量和角度变化 2．非均匀变变形变形前后物体各部分的变形方向，性质和 大小有变化的变形称为非均匀变形．其特 征是：原来的直线或平面，变形后为曲线或 曲面：原来互相平行的直线或平面，变形后 不再平行，变形物体中同一方向的直线伸 缩量和角度变化是不同的应力与应变—应变 一、变形的概念 自然界中构造变形大多数是非 均匀的，如褶皱具有典型的非均匀 变形的特征但是，在讨论讨论 岩石变变形时时，常 将整体的非均匀变变形分解成许许多连连 续续的局部近似均匀变变形的总总和如图所示，就整体的弯曲变形 而言，属于非均匀变形，但就变形 体中的极微小的区域来看，具有均 匀变形的特征，即每个椭圆是由变 形前的小圆变来的，是均匀应变， 而整个弯曲变形正是由一系列相邻 小圆的均匀变形总合而成，任意两 个相邻的小椭圆所代表的变形方向 、性质和大小都有一定差别，在弯 曲的外侧显示拉伸变形，内侧为压 缩变形。
应力与应变 — 应变 二、应变 应变是物体变形程度的度量可以从两个方面描述变形前后质点位置的变化① 描述物体内质点间线段长度的变化量，叫线应变线应变 ；②描述物体内相交线段之间角度的 变化量，叫角应变，或剪应变应变 1.线应变线应变线应变 即物体内线段在变形前后的相对伸长和缩短如图所示，设物体中某线段 变形前长度为L0，变形后为L1，其长度改变量为∆L=L1-L0线应变 有多种表示方式:(1)线应变 e，即指变形前后单位长度的改变量e=(L1-L0)/ L0= ∆L/ L0 (2)长度比，即变形后的长度与变形前的长度之比值：s= L1/L0= e+1 (3)平方长度比，即线段长度比的平方:=(L1/L0)2 e、s、三者之间知道其中两个，就可以计算出其余的它对分析应变椭 球是特别有用的2.剪应变：物体在发生变形时，其内部线段之间的交角发生了变化原始平行的直线 ，变形后产生了夹角 就称为角剪应变，其剪应变为： =tan ;如果 很小，则tan = ，即= ；剪应变无单位，规定顺时针时为正应力与应变 — 应变 三、应变椭球 当物体或岩石发生均 匀变形时，内部质点的 相对位置将发生变化。
设想物体和岩石变形前 内部某一点为一小圆球 体，变形后这个圆球体 就会变成一个椭球体， 该椭球体称为应变椭球 体反之，如果变形前 为一椭球，变形后这个 椭球成了球体，。