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7.构造运动和构造变动

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7.构造运动和构造变动_第1页
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单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,7.构造运动和构造变动,构造运动——内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的作用绝大多数教材中:,构造运动,=,地壳运动,根据构造运动发生时间,分为两类:,,一类是,(老)构造运动;,一类是,新构造运动,一般认为,,晚第三纪,和,第四纪,的构造运动称为,新构造运动,;此前的构造运动称为,(老)构造运动,人类历史时期所发生的和正在发生的构造运动,称为,现代构造运动,为新构造运动的一部分构造变动——由构造运动引起岩石的,永久变形,褶皱变动,和,断裂变动,1,,老构造运动和新构造运动比较,古,今,晚第三纪,第四纪,早第三纪,(老)构造运动,新构造运动,2,,7.1 构造运动的基本特征,7.1.1 构造运动的方向,水平运动 垂直运动,,3,,7.1.1.1 水平运动,水平运动——地壳或岩石圈物质大致沿,地表切线,方向的运动,也称造山运动表现:,,,岩石水平方向的,挤压,和,拉张,,岩层褶皱和断裂,形成,褶皱山系,和,地堑,、,裂谷,等现代水平运动的例证:,,1970年云南通海地震,一条断裂,长60km,,水平位移量达2.2m,。

1976年7月28日唐山地震,,水平位移达1m多,4,,现代水平运动的实例,5,,,全球主要岩石圈板块的相对运动(F.普雷斯等,1982),,6,,圣安德烈斯断层的水平运动(,5cm/a,),7,,1989年旧金山附近地震地裂缝,8,,水平运动的卫星监测,,一般来说,地壳岩石的水平运动,要通过精密的测量才能被揭示法国国家空间研究中心,通过卫星所做的观测,1995年宣布北美大陆和非洲正在以,2cm/a—1cm/a的,速度向背离欧洲的方向漂移1996中国的叶叔华宣布,上海,地区相对于欧洲稳定地区每年,向东运动约7—8mm,9,,7.1.1.2 垂直运动,垂直运动——地壳或岩石圈物质沿地球半径方向的运动,也叫,升降运动,或,造陆运动,表现为大规模的缓慢的上升或下降,形成规模不等的,隆起,或,拗陷,,引起,海侵,、,海退,,导致,海陆变化,现代垂直运动速度一般为每年,几个毫米,到,几个厘米,喜山北坡地区,每年上升,3.3—12.7mm,有时在,地震中,,断层瞬息间可,产生较大的垂直位移,,如,1957,年蒙古博各多断层,一次活动垂直位移达,300cm,10,,某些陆地沉降速率(A.Goudie,1995),,11,,垂直运动,意大利那不勒斯湾塞拉比斯古庙,建于公元前的古罗马时代。

古庙的废墟中个三根石柱,高12米从底向上的3.6米石柱表面光滑无痕;再向上2.7米则被虫蛀出许多梨状小孔,有海水浸没的痕迹;其上的石柱仍完好如初古庙显然是建在陆地上的,曾有一段时间因地表下沉,石柱没入海内6.3米(下部的3.6米因被海底泥沙或火山灰掩埋而未受虫蛀)18世纪时石柱重又升出海面现在又在下降(可能从19世纪开始),故石柱的基部已浸没在水中了12,,7.1.1.3 水平运动和垂直运动的关系,自然界的这,两种运动,往往,相伴而生,在自然界,构造运动的方向不一定是单纯的水平或垂直方向如断层两侧岩层斜着相对滑动,其中既有,水平位移分量,,也有,垂直位移分量,水平运动必然引起垂直运动,垂直运动也会引起水平运动如岩层因挤压而,褶皱,,有些地方,隆起,,有些地方,凹陷,;岩层因拉张而,断裂,,同样也有些地方,上升,,有些地方,陷落,在地球发展历史中,构造运动是以水平运动为主,还是以垂直运动为主,,曾经有过很大争论,当今,大多数人认为应以,水平运动为主,13,,固定论与活动论,固定论,——认为大陆自形成以来,其基底,位置固定不变,也称,大陆固定论,或,大洋永恒论,活动论,——认为在地球历史演变过程中,大陆在地球表面的位置曾发生过,显著的水平移动,。

大陆漂移说之前,,固定论(垂直运动)者占多数漂移说之后,,活动论(水平运动)者占多数14,,7.1.2 构造运动的特点,空间上,:任何区域都发生着地壳的运动上升 下降 挤压 拉伸,,时间上,:从古到今,地壳运动从未停止过地壳运动在矛盾中,运动,、,发展,、,变化,1.构造运动的永恒性,15,,2.构造运动速度快慢不一,同一地区不同时期,,如喜马拉雅山地区,开始时以每年平均约0.5毫米的速度从海底缓慢上升,以后上升,速度加快,同一时期不同地区,,如北美东部现代升降运动速度平均每年约0.3-0.5厘米,而西部山区则平均每年约1—1.5 厘米一般情况下,地壳运动以,缓慢,的方式进行,位移量短时间内不易察觉,长期的积累才能观察到16,,3.构造运动幅度,大小,不同,运动,方向长期不变,则运动幅度就大,,(升降运动在长时期内一直上升或一直下降;或水平运动长时期内一直向某一方向运动如,喜马拉雅山,自开始上升以来就一直以上升运动,为主,,,上升幅度超过1万米;,,印度大陆两侧近南北向的,基尔塔尔断裂,,两侧反时针平移错动也达,460公里,运动性质相互交替,则运动幅度就小,,(有的地区在普遍隆起时期,会有短期的下降;或在普退下降的时期,会有短期的隆起。

如,升中有降、降中有升,运动幅度相对较小,17,,4.构造运动,的周期性(构造旋回),长期、广泛的相对,平静,状态与快速的,剧烈,运动总是,相互交替,,呈明显的,旋回性,一个构造旋回,常以,和缓的构造运动开始,,以剧烈的构造运动结束,又转入新的构造旋回阶段一次大构造旋回约经历,2亿年,左右一次,大的构造旋回,,包括,若干次一级,和,更次一级,的构造旋回每一次大的,构造旋回,,都引起世界性的或区域性的海陆、气候、生物、,环境的巨大变化,;,,构造运动的,周期性,,决定了地球历史发展的,阶段性,所以地史可以划分为许多,代,,代又分为若干,纪,,纪还可分为几个,世,,就是这种阶段性的,,18,,5.构造运动性质的交替性,构造运动的方向常常发生交替在同一地区,这段时期表现为,水平运动,; 另一段时期可表现为,升降运动,这段时期表现为,上升为主,,另一段时期可表现以,下降为主,,运动方向不断地交替变化19,,7.2 构造运动的证据,20,,7.2.1 新构造运动的证据,地貌形态是内外地质作用相互制约的产物新构造运动,的时间较,近,,形成的地貌形态保留得较好,因此用,地貌方法,研究新构造运动,是特别重要的方法。

如以,上升运动,为主的地区,常,形成剥蚀地貌,;,,以,下降运动,为主的地区,常,形成堆积地貌,7.2.1.1 地貌标志,21,,新构造运动中地壳上升的证据,高出海面数米~几百米处有珊瑚礁,如我国台湾高雄附近,在距今海面200—350m高的地方发现有下更新统的珊瑚灰岩山腰或山顶,有海蚀穴、海蚀阶地、海蚀崖及蘑菇石等如山东荣城、厦门,海滩高出海面20—40m连云港南云台山主峰——玉女峰(625.3m)及周围也发现了大量海蚀阶地、海蚀穴等河流两岸,形成多级阶地越是高位阶地,时间越长,阶地保存的形态越不完整;,,越是低位阶地,时间越新,保存的形态也越完整山地河流的出山口处的洪积扇叠置22,,地壳上升的现代实例,,在厦门大学的门口有一个,海蚀洞,,说明厦大的校园区,原为海面,,故海水能在这里形成海蚀洞还有一个有趣的例子:原国民党军队修的,碉堡,(或称地堡,因很矮),现都位于陡坎上碉堡是不可能修在陡坎上的,因为在堡内的人看不到坎下的人,火力也扫射不到坎下比较好的解释是:,碉堡原来修在沙滩边,,前面肯定是相对开阔的,它才能起监视和封锁的作用;,后来形成阶地,,就把这些碉堡“抬”到坎上去了这些阶地形成的年龄不过50岁,还是非常年青的呢!,23,,新构造运动中地壳下降的证据,有些珊瑚礁沉没于海下几百米深处。

珊瑚是生长于温暖浅海中的腔肠动物,海水深度一般,不超过70m,在大陆河口以外的海底可以发现溺谷非洲,刚果河,(扎伊尔河)口外有一段溺谷延伸,130km,,沉没于海面以下达,2000m,我国海河也有一段河道伸入渤海,7000m,海面下淹没的三角洲、阶地及建筑物等第四纪沉积物变厚,或在剖面中,自下而上由粗变细24,,第四纪沉积物变厚反映地壳下降,某地长城被现代沉积物掩埋反映地壳下降,25,,地壳下降的现代实例,,我国的,华北平原是现代下沉区,在河北昌黎县城附近有一指路石碑,标明离县城2.5km,离海边2.5km,而现在这个碑离海只有1km多了因为陆地的沉降,原海边的一座古庙已被淹没26,,7.2.1.2 数据测量,现代构造运动,借助于三角测量、水准测量、远程测量(激光测远)、天文测量等手段,可以测出构造运动的方向和速度甘肃省山丹县城与十里铺之间,一条基线,1188.931m长,,,1954,年地震后较一年前缩短了,7.7cm,海底的扩张,通过磁异常条带的宽度计算,测知太平洋中脊在赤道附近的扩张速度平均为,10mm/a,27,,7.2.2 老构造运动的证据,发生在几百万、几千万,以至若干亿年前的构造运动所形成的地貌形态,为后期的地质作用所破坏,因此不能使用地貌学方法进行研究。

可以根据地层的,岩相特征,、,厚度,、,接触关系,以及,构造变形,等分析老构造运动的情况28,,分析岩层厚度,可以得出升降幅度的定量结论如,浅海深度,200m,左右,但地层剖面中的浅海相地层厚度可以达到几千到几万米蓟县的中、上元古界(旧称震旦亚界),厚度近10000m,反映了海底,边下沉边接受沉积,,且沉积速度、沉积幅度与海底的下降速度、幅度相适应,则沉积物必然越来越厚,但却,始终保持浅海环境,构造运动常常,交替,进行,地壳下降接受沉积;地壳上升则引起沉积中断或沉积物的剥蚀所以在一定时间内形成的,岩层总厚度,乃是升降幅度的代数和,在一定程度上代表该地区,下降的总幅度,7.2.2.1 地层厚度,29,,7.2.2.2 岩相分析,岩相,——反映沉积环境的沉积岩,岩性,和,生物群的,综合特征一定沉积环境,其沉积物必然在,矿物成分,、,颜色,、,颗粒粗细,、,结构构造,、,生物化石,种类等方面具有一定的特征,既为岩相一旦,沉积环境发生变化,,,岩相也即随之变化,岩相分为海相、陆相和海陆过渡相(如入海处的三角洲相)三类海相分为,滨海相,、,浅海相,、,半深海相,、,深海相,等;,,陆相分为,坡积,、,冲积,、,洪积,、,湖泊,、,沼泽,、,冰川,、,风成,等相。

30,,剖面上的岩相变化(海侵、海退层位),海侵层位,,地壳下降,陆地缩小,海洋扩大,发生海侵垂直剖面上,,自下而上,沉积物的颗粒,由粗变细,;新岩层分布大于老岩层,形成,“,超覆,”现象海退层位,,地壳上升,陆地扩大,海洋缩小,发生海退垂直剖面上,,自下而上,沉积物的颗粒,由细变粗,;新岩层的面积小于老岩层,形成“,退覆,”31,,海侵、海退剖面示意,32,,7.2.2.3 构造变形,构造运动使地层产生褶皱、断裂等构造变形此推测地壳运动方向、性质、强度等33,,7.2.2.3 地层接触关系,地壳相对稳定下降,形成连续沉积的岩层,,老岩层在下,,,新岩层在上,,,不缺失岩层,,这种关系称整合接触岩层互相平行,,,时代连续,,,岩性和古生物特征递变,说明一定时间内该地区构造运动的,方向,没有显著的改变,,古地理环境,没有突出的变化1.整合接触,34,,2. 平行不整合(假整合接触),特点:,,不整合面上下两套岩层的,产状一致,,但两套岩层的,岩性,和其中的,化石群,显著,不同,,有过,沉积间断,不整合面上往往保存着,古侵蚀面,的痕迹形成过程:,,地壳下降,,接受沉积;,地壳隆起,,遭受剥蚀;,地壳再次下降,,重新接受沉积。

35,,3. 角度不整合(不整合接触),特点:,,不整合面上下两套岩层呈,角度相交,,上覆岩层覆盖于倾斜岩层侵蚀面之上岩层,时代不连续,,,岩性,和,古生物特征,是,突变,的;不整合面上也往往保存着,古侵蚀面,形成过程:,,地壳下降,,接受沉积;,褶皱隆起为山,,遭受侵蚀;,地壳再次下降,,接受新的沉积36,,4. 侵入接触,指侵入熔岩体与被侵入的围岩之间的接触关系围岩生成之后发生岩浆入侵围岩有,接触变质现象,;侵入岩中有围岩碎块形成的,捕虏体,37,,5. 积接触,侵入体形成之后曾被剥露并形成顶面比较平坦的剥蚀面,侵入体被剥蚀的碎屑物成为上覆岩层的组成物质上覆地层的形成,晚于侵入体,的形成接触面之上的底砾岩的碎屑物中,,含有侵入岩的成分,底砾岩含侵入岩成分,38,,7.3 岩层的产状和岩层变形,岩层,是指由两个平行的或近于平行的界面所限制的岩性相同或近似的,层状岩石,岩层的上下界面叫,层面,,分别称,顶面,和,底面,岩层顶面和底面的垂直距离称为岩层的,厚度,尖灭 透镜体 夹层 互层,39,,7.3.1 岩层的产状,水平岩层,,倾斜岩层,,直立岩层,,倒转岩层,7.3.1.1 不同产状的岩层,40,,1.水平岩层,原始产状,水平,或,近于水平,的岩层。

形成于广阔的,海底,、,湖盆,、,盆地,中除新近形成的水平沉积层,几乎所有出露的水平岩层都已,经历过变位,41,,2.倾斜岩层,岩层层面,与,水平面,有一定交角(,0—90°,)的岩层有些是,原始倾斜岩层,,如沉积盆地,边缘,形成的岩层山坡山口的,残积,、,洪积层,;,风成,、,冰川,形成的岩层多数情况下,岩层受到构造运动发生变形变位,形成倾斜的产状一定范围内岩层产状大体一致,称为,单斜岩层,单斜岩层往往是,褶皱构造的一部分,42,,3. 直立岩层和倒转岩层,直立岩层——指岩层层面与水平面,直交,或,近于直交,的岩层图7-11,),,强烈挤压,下,可,形成直立岩层,倒转岩层——指岩层翻转、老岩层在上而新岩层在下的岩层图7-12,),,强烈挤压,下岩层,褶皱倒转,过来形成43,,7.3.1.2 岩层的产状要素,走向,——,岩层层面与假想水平面的交线称,走向线,走向线两端延伸的方向称岩层的,走向,走向有两个,方向,彼此,相差180°,倾向,——,层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线叫,倾向线,倾向线在水平面上的投影所指示的方向既为,倾向,,又叫真倾向真倾向,只有一个,,倾向表示岩层向哪个方向倾斜。

倾向与走向相差90°,倾角,——,层面上的倾斜线和它在水平面上投影的夹角称倾角,又称真,倾角,;,,倾角的大小表示岩层的,倾斜程度,44,,岩层的产状要素示意图,倾角,45,,岩层的产状要素的测量,用罗盘测量岩层的产状要素,46,,表示岩层产状的常用符号,47,,7.3.2 岩石变形,外力,——是指施加于物体的力内力,——物体受外力作用时,内部产生的与外力相抗衡的力应力——物体内任一截面上,单位面积的内力,应力的大小以kg/cm,2,来表示在地壳内岩石中的应力——,地应力,组成地壳的岩石,在构造力的作用下,其内部各点产生的应力,称为,地应力,,也称为,构造应力,7.3.2.1 应力,48,,物体受力分析,张应力,压应力,扭应力,,(剪应力),物体内任一截面,,可以证明:当任一截面与物体成45时,张应力与压应力最大49,,7.3.2.2 岩石变形的阶段,,弹性变形,,岩石受外力(,不超过弹性极限,)发生变形,外力去掉后变形立即消失塑性变形,,岩石受外力(,超过弹性极限,)发生变形,当外力消失后,不能恢复原状,但,保持其连续完整性,断裂变形,,岩石受外力达到或,超过强度极限时,,产生破裂面,,失去了它的连续完整性,。

50,,岩石的平均强度(单位:kg/cm,2,),抗压强度>抗剪强度>抗张强度,,51,,7.3.2.3 影响岩石变形的因素,围压,(岩石所受其围岩的压力地壳深处岩石经受几千~几万个大气压围压使岩石,增强塑性变形能力,和,提高强度,当岩石处于围压很大的地下,则变为具有高度塑性的物质因为围压越大,物体内部质点的内聚力越强温度,,固体物质常温下性脆,高温则,塑性提高,岩石随埋深增加,围压增大,温度增高,更易塑性变形温度升高到一定程度,还可出现物质流动现象时间,,应力小于它的弹性极限时,,长时间作用,或,作用次数增多,,也会使会引起缓慢的变形(,蠕动,)地质时间以百万年为单位,应力状态,,张应力使岩石脆性增强,,易张断裂;,压力作用使岩石塑性增强,,剪切比张裂更容易产生52,,思考题,1.构造运动具有哪些特点?,,2.构造运动的水平运动与升降运动有何不同?两者有什么关系?,,3.在地层剖面中如何分析海侵层位和海退层位?,,4.假整合接触与不整合接触有什么差异?这种差异是怎样产生的?,,5.什么是新构造运动?能说明在新构造运动中地壳的上升或下降地貌现象有哪些?,53,,思考题(续),6.什么是岩层的产状要素?测定岩层的产状要素有何意义?,,7.岩石的变形可以分为哪些阶段?,,8.影响岩石变形的因素有哪些?,,54,,7.4 褶皱构造,褶皱构造,——岩层受力后,呈一系列的波状弯曲,但未失去连续完整性的构造。

通常为一系列弯曲的岩层;其中一个弯曲称为,褶曲,褶皱的规模可以长达几十到几百千米,也可以小到在手标本上出现大多数是在,水平运动,下受到,挤压而形成,的,,是岩层发生塑性变形的结果,是地壳上广泛发育的地质构造基本形态之一褶曲的基本形式:,背斜,和,向斜,7.4.1 褶皱的概念,55,,褶皱形成示意图,56,,褶皱,57,,背斜与向斜,58,,背斜与向斜,背斜,,外形:岩层,向上突出,弯曲,两翼岩层从中心,向外倾斜,本质:背斜——褶曲核部是老岩层,而两翼是新岩层;,由核到翼,岩层越来越新,,并在两翼呈对称出现向斜,,外形:岩层,向下突出,弯曲,两翼岩层自两侧,向中心倾斜,本质:向斜——褶曲核部是新岩层,而两翼是老岩层由核到翼,岩层越来越老,,并在两翼呈对称出现59,,7.4.2 褶曲要素,褶曲系岩层的弯曲变形,岩层的连续性并未受到严重破坏,,弧尖(A),:弯曲岩层的顶端,它两侧的岩层面呈反向倾斜翼(E),:弯曲岩层的两坡,两翼的倾斜方向相反核(F),:弯曲岩层的内心,通常是轴面通过的地方轴面(ABDC),:假想的两翼岩层的近似对称面,可以是倾斜面,或弯曲面轴线(轴迹OC),:轴面与水平面的交线。

枢纽(AC),:轴面与弯曲岩层的交线枢纽的延长方向称枢纽向,向前进方向倾伏称枢纽倾伏,有时简称为背斜倾伏,或向斜翘起60,,7.4.3,褶曲的形态分类,据轴面产状和两翼产状划分,61,,据枢纽产状划分,据枢纽产状划分,,a.水平褶曲,,b.倾伏褶曲,,c.倾竖褶曲,a,b,62,,据褶皱的长度和宽度之比划分,据褶皱的长度和宽度之比划分,:,,线状褶皱,长与宽之比,<,10:1,的狭长形褶皱短轴褶皱,长与宽之比在,3:1—l0:1,的褶皱穹隆,长与宽之比,<3:1,的背斜构造构造盆地,长与宽之比,<3:1,的向斜构造63,,据转折端的形状划分,据转折端的形状划分,,圆弧褶曲,转折端呈圆滑弧形箱形褶曲,转折端平直而两翼陡峭锯齿状褶曲,也叫尖棱褶曲,转折端是一点,呈锯齿状扇形褶曲,转折端平缓而两翼岩层均倒转64,,,常见的褶曲种类(1),圆弧褶曲,锯齿状褶曲,,(尖棱褶曲),65,,,常见的褶曲种类(2),a. 直立褶曲,,b. 倾斜褶曲,,c. 倒转褶曲,,d. 平卧褶曲,,e. 扇形褶曲,,f. 箱形褶曲,,g. 复背斜,,h. 复向斜,,i. 箱状褶皱,,j. 梳状褶皱 (隔档式褶皱),,66,,常见的褶曲(横卧褶皱),67,,常见的褶曲(1),常见的褶曲,小三峡的“龙”,常见的岩褶,68,,常见的褶曲(2),69,,常见的褶曲(3),70,,7.4.4,如何在野外认识褶皱构造,地质方法原理:,,搞清楚本地区的,岩层顺序、岩性、厚度、各露头产状,等,,分析、判断褶曲是否存在。

据岩层新老,对称、重复,等特点判断是背斜还是向斜;,,野外考察路线的布置:,,穿越法,:垂直岩层走向进行观察,以便穿越所有岩层并了解岩层的顺序、产状、出露宽度及新老岩层的分布特征追索法,:沿某一标志层的延伸方向观察,了解两翼是否平行延伸,还是逐渐汇合等情况7.4.4.1 地质方法,71,,7.4.4.2 地貌方法,水平岩层,,水平岩层构造地貌的基本特征:,,厚层坚硬的岩石层作为顶盖或次级平台的,台面,,四周则被流水切割呈,锯齿或花边状,被不同程度侵蚀切割的水平岩层构造地貌,,72,,单斜岩层,大型褶曲的一个翼或构造盆地的边缘,常表现为一系列单斜岩层地貌通常表现为长条状的岭谷相间顺向坡,:比较平缓,坡面倾斜与坚硬岩层的倾斜近于一致,,逆向坡,:比较陡峻,坡面倾斜与岩层的倾斜方向相反,,单斜构造构成的山岭称次成山或,单面山,,单面山若岩层倾角>40-45°称,猪背脊,,,侵蚀切割则会形成多孤立尖峭山峰的,刃脊,73,,水平褶皱,水平褶皱地区:,,沿两翼走向形成平行而对称的山脊和山谷川东地区背斜山和向斜谷平行排列,74,,倾伏褶皱,倾伏褶皱地区:,,常形成弧形或,“,之,”,字形展布的山脊和山谷。

75,,背斜山、向斜谷及地形倒置,顺置地形:,,地形与地质构造基本一致,形成,背斜山,和,向斜谷,,,地形倒置,:,,多数情况:背斜侵蚀成谷,向斜发育成山,形成,背斜谷,和,向斜山,地形与构造不相吻合76,,7.4.5 研究褶皱构造的意义,背斜顶部,常发育的张裂隙是矿液的侵入通道,此部位易形成,脉状矿体(矿脉),岩层褶皱产生的,虚脱,,可形成,鞍状矿体,辽宁东部某金矿,,62,个枢纽带中发现,50,个矿体四川宁南铅锌矿,成于褶皱转折端部位穹窿、短背斜,是重要的,储油、储气构造,构造盆地,常形成良好的,储水构造,7.4.5.1 褶皱与矿产,77,,7.4.5.2 褶皱与地貌,褶皱构造控制大中型地貌的基本形态褶皱构造形成褶皱山脉,,褶皱轴线方向,为山脉的,走向,如北京西山地质构造为一系列交互排列的,NE,向或,NNE,向向斜构造和背斜构造,沿向斜构造形成许多,1000m,以上的山峰,如妙峰山、清水尖、百花山等78,,7.4.5.3 褶皱与地史,褶皱的发育过程、特征及褶皱时代等反映一个地区的构造运动性质及地壳发展历史,利用角度不整合的时代可以确定褶皱的时代在地层剖面上,以不整合面来代表一次构造运动,而不整合的形成时代即是褶皱形成的时代。

例如,地层剖面中,存在一个角度不整合,不整合面以下的最新地层时代是早白垩纪,不整合面以上的最老地层时代是始新世,那么这个不整合的形成时代(也就是下伏岩层的褶皱时代)是在早白垩纪以后和始新世以前79,,7.5 断裂构造—节理,节理——岩石受力断裂后,两侧的岩块沿着破裂面,没有明显发生位移,的断裂构造沿着节理劈开的面称,节理面,节理面的产状和岩层的产状一样,用,走向、倾向和倾角表示节理常与断层或褶曲相伴生,它们在构造作用下形成的有规律的组合节理的长度、密度相差很悬殊,,延伸几米、几十米、几厘米不等7.5.1,节理的分类,80,,7.5.1.1据节理的成因划分,原生节理,,指在成岩过程中所形成的节理如火成岩在冷凝过程中形成的节理次生节理,,指在成岩之后所形成的节理根据地质作用动力来源的不同,又可将次生节理分为,构造节理,与,非构造节理,构造节理,81,,原生节理,82,,火成岩的柱状节理,83,,7.5.1.2据节理产状与岩层产状关系划分,走向节理,,,,节理的走向与所在岩层走向,大致平行,;,,倾向节理,,,节理的走向与所在岩层走向大致,垂直,;,,斜向节理,,节理的走向与所在岩层走向,斜交,;,,顺层节理,,,节理面,与所在,岩层层面,大致平行。

84,,7.5.1.3据节理走向与褶曲枢纽的关系划分,纵节理,,二者大致平行;,,横节理,,二者大致垂直;,,斜节理,,二者互相斜交85,,7.5.1.4据节理的力学成因划分,张节理——张应力作用下所产生的节理张节理常具有如下的特征:,,产状不稳定,在岩石中,延伸不深不远,;,,多具有,张开的裂口,节理面粗糙不平,,面上没有擦痕,节理有时为矿脉所填充;,,在碎屑岩中的张节理,常,绕过砂粒和砾石,,节理随之呈,弯曲状,;,,节理间距较大,分布,稀疏而不均,,很少密集成带;,,常平行出现,或呈,雁行式,(即斜列式),有时沿着两组共轭呈,X,形的节理断开形成,锯齿状张节理,,称,追踪张节理(图7-56,)86,,剪节理——剪切应力(亦称扭应力)作用下所产生的节理产生于与压应力呈,45°,角左右的平面上,即最大剪切面上剪节理具有下述特征,:,,产状稳定,在平面,延伸较远,,向,下切较深,裂口紧闭,,节理面,平直而光滑,碎屑岩中,常,切开碎屑,、,砾石、结核和岩脉,等节理间距较小,呈等间距均匀分布,,密集成带,;,,常平行排列、,雁行排列,,成群出现;或两组交叉,称,“X节理,”,,或称,“,共轭节理,”,(,图7-58,)。

87,,张节理与剪节理延伸对比,88,,张节理与剪节理在形态上的差异,89,,7.5.2 研究,节理的意义,首先,研究节理的分布、性质和组合等,有助于推断,区域应力场,的特点和各种,应力分布规律,共轭节理的锐角方向,是挤压作用力的方向,其次,研究节理有很大实际意义张节理常是岩浆侵入的通道,控制矿体的形成和分布张节理,对地下水的运动和富集有密切关系,有时构成地下水的,含水层,此外,,隧道,、,水工建筑,、,矿井坑道,、,桥梁,等工程建设,都必须调查和测量节理除此,对于地貌的发育、形态有密切关系节理把岩石切割成无数方块,形成,球状风化,沿着,垂直节理侵蚀,成,悬崖峭壁或峰林石柱,等,如广东仁化,丹霞地貌,、,云南石林,、湖南,张家界,、林州,太行山,等90,,节理形成的悬崖,91,,“X”节理形成的堡垒状山峰,92,,“X”节理形成的石柱,93,,张家界节理形成的砂岩山峰,94,,7.6 断裂构造—断层,断层——岩石受力断裂,并沿断裂面有明显位移的断裂构造95,,7.6.1 断层的几何要素,断层面,——,两侧岩体沿此相对运动的,断裂面,平面、曲面;直立、倾斜,断层面的产状:,走向,、,倾向,、,倾角,,断层面常为,断层带,或,断层破碎带,。

断层线,——,断层面,与,地面,的交线称断层线直线,、,曲线,或,波状弯曲,的线断盘,——,断层线两侧的岩体,位于断层面以上的,岩块,叫,上盘,,位于以下的叫,下盘,断层面直立时,可用,南盘,、,北盘,或,东盘,、,西盘,表示相对上升的岩块叫,上升盘,,相对下降的岩块叫,下降盘,位移,——断层,两盘的,相对移动,称位移96,,断层破碎带,庐,,山,,汉,,口,,峡,,断,,层,,破,,碎,,带,,和,,小,,岩,,脉,97,,7.6.2 断层的分类,走向断层,,,断层走向与岩层走向一致倾向断层,,断层走向与岩层走向垂直斜交断层,,,断层走向与岩层走向斜交顺层断层,,断层与岩层面大致平行7.6.2.1 据断层走向与两盘产状的划分,98,,7.6.2.2 据断层走向与褶曲轴向关系划分,纵断层,,,,断层走向,与,褶曲轴向,或区域构造线,一致,纵断层基本是,走向断层,横断层,,断层走向,与,褶曲轴向,或区域构造线,直交,横断层基本是,倾向断层,斜断层,,断层走向,与,褶曲轴向,或区域构造线,斜交,斜断层基本是,斜交断层,99,,7.6.2.3 据断层两盘的相对运动划分,正断层,,(上盘下降,下盘上升),,,逆断层,(上盘上升,下盘下降),,冲断层,断层面的倾角>,45°,,逆掩断层,断层面的倾角>,45°,,推覆构造,(逆冲推覆构造或辗掩构造)规模巨大、断面倾角平缓,上盘远距推移(数千米至数万米),,构造窗 飞来峰,,平推断层,(,平移断层,),,,两盘水平方向上相对位移,,枢纽断层,,,上盘围绕着一个轴作旋转运动,冲断层,100,,7.6.3 断层的组合类型,地堑,,地垒,,阶梯状断层,,叠瓦状构造,101,,7.6.4 断层的野外观测,1.构造(线)不连续,,岩层、矿层、岩体、褶皱轴、山脊等地质体、地质界线,在平面或剖面上错开、中断,是断层存在的重要标志。

7.6.4.1 断层存在的标志,102,,2.地层的重复与缺失,区域内,按正常的地层层序出现某些地层的,重复,、突然,缺失,、,加厚,、,变薄,等现象,这都可能是断层存在的重要标志a,b,c,d,e,f,103,,褶皱所形成的地层重复,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,考察路线,沿途所考察到的岩性,:,,,E-D-C-,B,-C-D-E;F-G-H-I-,J-,I-H-G-F,(对称重复),,,(背斜) (向斜),,断层所形成的岩性重复为:,A-B-C-D-A-B-C-D,(见上页,不对称),104,,3. 擦痕和摩擦镜面,断层擦痕,,两盘错动时,断层面上常留下擦痕粗,→,细的方向代表,对盘运动方向,抚摸擦痕,光滑感方向代表,对盘移动方向,断层滑面(镜面),,两盘相对错动,引起断层面上,高温,,铁、锰、钙、硅等成分,重熔敷在断层面上,,形成光滑的薄膜,叫,断层滑(镜)面,105,,断裂活动的擦面,断层活动的擦面—大别山变质岩中的擦面,106,,4. 构造岩,断盘相对错动时,断层面两侧的岩石常被磨碎成岩块、岩屑或岩粉,甚至产生矿物重结晶和定向排列,产生新矿物。

其经胶结后,形成与两盘岩石明显不同的新岩石——构造岩填充于两断盘之间断层角砾岩 糜棱岩 断层泥,107,,5. 牵引构造(拖拽构造),柔性较大的岩层断开时,断层面一侧或两侧常发生一些拖拉而成的,小褶皱,拖拉褶皱的,弧顶所指的方向,指示,本盘的移动方向,108,,6.岩脉、矿脉和蚀变带线状分布,断层常为地下岩浆或矿液的侵入提供通道因此,某些岩脉、矿脉以及由岩浆侵入引起的围岩蚀变带的线状分布,很可能是断层存在的标志γ,5,,o,5,,o,2,,109,,7. 地貌、水文等方面的标志,断层崖,和,断层三角面,,,,断层面(一般是上升盘)露出地表形成,断层崖,沿断层线形,成断层线崖,断层崖被侵蚀、切割,形成,V形谷,,谷间形成系列,断层三角面,山脉错开、中断 或呈大角度拐弯,断层谷、断陷湖、断层泉,,串珠状的盆地、泉水出露和断陷湖等,火山分布,,,,第四纪火山锥常沿着断层线或,断层的交叉点,分布植被变化,,,,断层线两侧岩性、土壤不同,生长着各异的,植被,;断层带为地下水富水带,生长茂盛的或喜湿的,植被,110,,断层崖、断层三角面的形成,111,,断层崖、断层三角面,112,,断层崖,113,,林州太行山大断裂证据示意图,114,,五大莲池火山分布于断裂交叉点上,115,,7.6.4.2 断层性质的确定,确定两盘相对位移方向的方法主要如下:,,根据断层面上的擦痕、阶步和断层两侧的拖拉褶皱判断。

根据褶曲核部或两翼的宽窄变化判断根据地层的缺失或重复判断116,,7.6.4.3 断层形成时代的确定,利用断层和岩体、岩脉等的关系,,,若断层切断岩体,则断层形成晚于岩体侵入若断层被岩体、岩脉所填充,则断层形成于岩体侵入之前如果测出岩体的同位素年龄,则可较确切地推断断层的时代利用断层互相错断的关系,,如右图形成顺序为:F,1,、,,F,2,、F,3,F,1,,F,2,,F,3,,117,,7.6.5 研究断层的意义,断层与矿床,,矿床形成、矿体产状及其分布等,常受断层控制断层与工程建设,,水库、水坝、大型桥梁、隧道、铁道、大型厂房等,必须考虑断层构造断层与地下水,,断层构造与地下水的运移和储集具有密切关系断层与地震,,断层,特别是活动断层是地震活动的重要地质背景断层与地貌,,块状山地、掀斜地块、断陷盆地、断层谷、飞来峰、大裂谷及某些水文现象(湖泊、河流)都与断层有关118,,7.7 地质图的分析与阅读,阅读教材和实习指导书,119,,思考题,1.测定岩层的产状要素有何意义?,,2.影响岩石力学性质与岩石变形有那些因素?各起什么作用?,,3.背斜与向斜的本质区别是什么?,,4.比较倾斜褶皱与倒转褶皱、穹隆与构造盆地的差异。

5.怎样区别张节理和剪节理?,,6.正断层、逆断层、平移断层各有什么特征?成因上有何差别?,120,,思考题(续),7.在野外,根据哪些标志判断断层的存在?,,8.褶皱两翼的岩层重复与由断层造成的岩层重复现象有何区别?,,9.由断层造成的岩层缺失与不整合接触关系中的岩层缺失有何区别?,,10.如何判断与确定褶皱、断层的形成时代?,,11.解释下列概念:,,岩层产状,水平构造,单斜构造,顺向坡,逆向坡,褶曲,背斜山,背斜谷,节理,断裂,断层泥121,,。

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