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1、第八章 地壳运动与地质构造1 概 念大家已有了岩石的概念：岩浆、沉积岩、变质岩，它们是不同的地质作 用下形成的，岩浆岩中的侵入岩应地下形成，地表看不见。但现在大量突出 地表，甚至形成高山，如五台山等由侵入岩或其变质岩组成；沉积岩，原始 应水平沉积，地表大量倾斜、弯曲、断开。这些说明地壳上岩石发生运动， 发生机械运动。一、地壳运动（构造运动）地壳的机械运动。引起运动的原因，将在本章最后一节讲述,丿相背分离水平运动1类型 j;相间挤压差异升降运动的结果为岩石变形、变位 岩石变形地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态。 地质构造岩石变形的产物包括褶皱、断裂两大类。二、岩石变形的力学原理：（岩土力学中细
2、讲，简单地说）任何物体受外力作用弹性变形一在弹性限度内，变形在外力解除后，恢复原状。塑性变形一受力超出弹性极限时，柔性较大的物体，发生永久性变形。同样，岩石在受构造运动（地壳运动）力的作用下，亦会发生类似的变 形。地质构造中的岩石变形塑性变形岩层褶皱。由于弹性变形不被保留，对地质构造无意义。岩石的变形状态与岩石性质有关（成份、结构）与岩石所处的环境有关 地表常温、常压下：页岩、泥岩、粘土岩（细、软）塑性变形。粗砂岩、石灰岩脆性大，断裂。地下高温、高压下：各类岩石都具有一定塑性（柔性）均可发生塑性变 形。这就是为什么我们在野外能够看到砾岩、灰岩、石英砂岩等通常认为脆 性很大的岩层同样有褶皱弯曲现
3、象。2.褶皱和断裂我们讲了褶皱和断裂是由于岩石的运动改变了原有空间位置和形态。一、岩层空间位置的测定 地质上以岩层的产状来描述其空间位置，包括岩层的走向、倾向、倾角。 称产状三要素。（一）产状三要素：1. 走向：走向线岩层面同任意水平面的交线（岩层层面上的任意一条水平线）。走向走向线两端所指的方向。以方位角来表示。注意：我们强调了两端所指的方向，因此走向的方位角有2个，相差18002. 倾向最大倾斜线 岩层面上与走向线垂上的向下延伸的线。 倾向 最大倾斜线的水平投影所指的方向，以方位角表示 倾向只有一个方向，且与走向垂直。走向=倾向+ 903. 倾角：岩层面与水平面之间的夹角。最大倾斜线与其在
4、水平面上投影线之间的夹角。090变化。（二）产状的表示： 走向/倾向倾角 125/ NE 65S29/ NW 18倾向倾角35 65只要给定倾向、倾角两项可求知三要素（三）特殊产状 ：水平岩层倾角=0倾向一走向直立岩层倾角=90倾向一走向a （四）岩层厚度：两层面之间垂直距离。（并非地面露头两点）。二、褶皱构造 岩层受力后，发生弯曲，改变了原有的空间位置和形态，但其连 续性未受到破坏，称褶皱。单一弯曲称褶曲。（一）褶曲的几何要素（褶曲的描述）1. 翼一一一褶曲岩层的两坡。2. 核一一一褶曲岩层的中心。3. 轴 面一一一平分褶曲两翼的假想面（近于对称面），可以是平面也可 以是曲面，其产状可用三要
5、素描述。4. 枢 纽一一一轴面与岩层面的交线，可以是水平的也可以是倾伏状。5 轴 迹一一一轴面与地面的交线。（二）褶曲分类1. 两大基本类型1 向斜一一一 水平岩层受力后下凹弯曲。两翼地层相向倾斜核部地层时代最新两翼地层时代渐老2 背斜一一一 水平岩层受力后上凸弯曲。两翼地层相背倾斜核部地层时代最老两翼地层时代渐新岩层褶构造中，背斜、向斜通常共存：相邻的背斜之间是向斜相邻的向斜之间是背斜相邻背斜，向斜共用一个翼2. 褶曲类型（出露形态划分）1按轴面产状划分：直立褶曲一一一轴面直立，两翼倾向相反、倾角相等。 倾斜褶曲一一一轴面倾斜。两翼倾向相反，倾角并不等。 倒转褶曲一一一轴面倾斜。两翼倾向相同
6、，倾角并不等一翼为正常 层序，一翼为倒转层序（新在下老在上）。层面构造：泥裂、波痕、虫迹。倒转地层的识别L平卧褶曲轴面近水平。两翼近水平，上下重叠。一翼为正常层序，一翼为倒转层序。2按枢纽产状划分：水平褶曲枢纽水平倾伏褶曲枢纽倾伏3特殊类型： 穹窿（背斜）长 ：宽 1 ：3 盆地（向斜）长 ：宽 1 ：3 复背斜、 复向斜（三）褶曲的野识别：1. 顺或逆着倾向方向，地层重复出现，倾角变化有规律。 背斜：新 老 新 向斜：老 新 老2. 地形侄置（并非绝对）我们可以想象，地质构造形成初期，通常向斜成谷背斜成山。但野外恰 恰相反，常见的是背斜成谷，向斜成山，称为地形倒置。原因：褶皱开成后在长期的风
7、化剥蚀等外动力作用下，背斜轴部由于张 裂隙发育、易剥蚀，并逐渐低凹成谷；而向斜轴部岩石受挤压力，相对不易 风化剥蚀，而成山。因此野外绝不能只根据地形确定地质构造，要仔细观察。三、断裂构造断裂 岩层在外力作用下失去连续性和完整性。 节理、裂隙 无位移（仅有断裂面）。断层 有一个或一组断裂面，两侧岩层有明显位移（错动）（一）断层描述1. 断层面（带）岩层断裂面，两侧岩层相对位移，有平面也有曲面可以产状三要素来描述。2. 断层线断面与地面交线。断层出露线，直线或曲线。3. 断盘断层面两侧被切断的岩块。 按断层面与断盘关系（位置关系）分： 上盘、下盘、东南盘、西北盘等； 按两盘相对位移（运动）方向分：
8、上升盘、下降盘。4. 断层规模 以切割深度，延展长度，断距大小来衡量。 特大型断层如，美国西部，圣安德列斯断层切割到地壳下部， 位移量480 公里。我国淡庐断裂位移几百公里。 微型断层手标本可见。（二）断层分类：1. 按两盘相对位移的方向分：正断层上盘下降、下盘上升。逆断层上盘上升、下盘下降。其中逆掩断层：断面倾角小25。平移断层两盘水平错动（断面近直立）划分 左行平移断层2. 按断层走向与岩层走向的关系分： 纵断层（走向断层） 连向一致。 横断层（倾向断层） 走向垂直。 斜向断层 走向斜交。3. 断层组合类型： 在力的作用下，多条断层（一组断层）同时出现，形成特殊形态。 迭瓦式构造：一组倾向
9、一致，大致平行的逆掩断层。 阶梯状构造：一组倾向一致，大致平行的正断层。 地堑：两组相向倾斜的正断层。 地垒：两组相背倾斜的正断层。（三）断层的野外识别： 多数断层因其断面附近岩石破碎，易风化，剥蚀，所以露头不好，往往 被沉积物盖，观察要仔细，常从以下证据来识别。11.角砾岩一一断裂破碎的岩石，大小不等，棱角分明，碎块再胶结成1.构造岩,岩，角砾与两侧岩性一致。断层泥一一断层两面三盘挤压磨擦（碾磨）的极细的泥状物。2. 密集的节理： 断层面是较大的破裂面，形成同时伴生有许多小破裂面即节理。节理 方向常与断层方向大致平行。3. 擦痕和镜面： 擦痕断面上平行而密集的沟纹。 镜面断面上局部平滑光亮的
10、面。 阶步擦痕及镜面未端常出现“ 坎” 。 以上均为两侧岩层（块）相对滑动在断面上留下的痕迹，可据此推测两 盘相对运动方向。4. 牵引褶皱（拖曳）褶皱） 断层两侧岩层相对位移时，受磨擦阻力影响出现弯曲。 牵引褶皱可指示对盘位移方向。5. 沿岩层或矿层走向突然中断6. 地层重复或缺失 断层能够破坏地层序，造成地面上某些地层的重复或缺失，什么情 况重复，什么情况缺失，与断层性质有关。与断面及岩层产状有关。7. 地形证据 负地形（低凹地带）：由于断层附近易风化、剥蚀（岩石破碎）， 长期的外力作用造成，俗话说“ 逢沟必断” 。 断层崖：大而陡的断面出露呈陡崖状。有流水可成瀑布。 断层三角面：一平列平行
11、的山脊，被走向与其垂直的正断层切割， 上升盘露出，山脊呈三角形横切面。8. 泉出露点：断层切割含水层，地下水沿裂隙，涌出。泉点常呈线状 分布。以上我们讲了地质构造的两大类型褶皱和断层，它们是岩层形成之 后由于地壳运动造成的，如果没有地壳运动形成地质构造，所有新、老地层 （所有时期形成的岩层）都应是水平叠置在一起。但有了地壳运动就使地层 之间不再是简单的水平叠置，而有更有复杂的接触。下面就讲不同类型的地 层接触关系。3.地层接触关系一、整合 表现：新老地层产状一致，岩性变化及古生物演化渐变而连续，新 老地层时代连续，其间没有地层缺失。说明：地层形成的过程中基本保持稳定的沉积环境，构造运动主要 是
12、地壳缓缓下降，即使有上升，也未使沉积表面上升到水面之上遭受到剥蚀。整合表示：11111P1111C华南地区石炭、二叠系地层假整合（平行不整合）表现：新老地层产状一致，岩性及古生物演化突变，地层时代不连续，有地层缺失。新地层之下常有底砾岩。底砾岩下部时代较老的地层遭到剥蚀后形成的岩石碎块，重新 胶结成岩，保留在新地层之下。说明：老地层沉积后地壳有明显的均衡上升（水平抬升），遭受剥蚀 后，地壳又均衡下降，接受新地层的沉积，虽然有部分地层缺失掉，但新老地层产状没变，假整合的表示：一 -S. D缺失I I I I I I I | O华北地区不整合（角度不整合）底砾岩下部时代较老的地 层遭剥蚀的岩石碎块
13、重新胶结 成岩，底砾岩石矿物成分与下伏 岩层相同。表现： 新老地层产状不一致，岩性及古生物变化突变，有地层缺失，新老地层之间有广泛的剥蚀面。新地层之下常见底砾岩。说明：老地层形成之后有强烈的构造运动，形成褶皱、断裂，同时 长期遭受风化剥蚀，而后又下降接受新地层的沉积。下面讲火成岩和层状岩石的接触关系四、 侵入接触： 侵入体和被侵入围岩之间的关系。识别标志：+ + + + + + +1接触带上有接触变质的现象（围 岩）。2接触带附近，侵入体中有围岩的 捕虏体（末完全融化的围岩）3侵入体切割（切穿）围岩层理。五 沉积接触 沉积的地层直接覆盖在侵入体之上，其间有广泛的剥蚀面，剥蚀面与沉 积岩层 平行
14、，沉积岩中无接触变质现象。D+O+ + + + 花岗岩 +从接触关系中，又可以得知侵入体侵 入的时代，晚于被侵入围岩的时代，早于上 部沉积岩层的时代。4.构造运动构造运动的形式从地表运动的方向来考虑V水平运动垂直运动（一）水平运动1概念：地壳块体在水平方向上移动从地表运动的方向来考虑 相背分离拉开相邻地块相向靠拢挤压2.水平运动在地壳中的表现 无论从现代观测还是地史中岩石的构造现象，都能够证实地壳存在 水平运动。现代：洋中脊扩张太平洋赤道附近4mm/年印度板块漂移由南半球向北半球漂移12cm/年侏罗纪南纬度 40 现代北纬 19 7000 公里 美国西部圣安德列断层岩层水平位移1cm/年地史中（岩层的构造现象由于水平运动形成的）：大型紧闭褶皱，逆 掩断层，迭瓦状构造，转换断层，新老地层的角度不整合接触。 水平运动常形成一些大规模的褶皱，组成山系，称为褶皱带。因此 传统的构造理论将运动称为造山运动。（二）垂直运动1概念：地壳作差异性的上升或下降。升降运动。2垂直运动在地壳中的表现：现代：由于地壳的升降引起海进海退现象，因此在现代海岸 附近，有些地方可在看到原来的滨海地形；海蚀崖、波切台、海蚀柱、 石蘑菇等，远离海岸几公里，这就是地壳上升
