第五章 地质构造.ppt

紫金矿业学院,第五章 地质构造,基本内容:（4 学时）第一节 岩层产状第二节 褶皱构造第三节 断裂构造实习五 地质图的判读（2 学时）,以地表界面为界：地表动力地质作用 岩石圈动力地质作用,引言,广东丹霞山,变形前,变形的形式：挤压、拉伸、剪切,挤压,拉伸,剪切,地质构造,岩石经过构造运动,水平的可能成为倾斜的或弯曲的，连续的完整的可能被断开或错动或破碎，这种岩石变形的产物称为地质构造。主要有褶皱构造和断裂构造两类。地质构造影响着矿床的形成、矿体的形态和规模、矿体的保存等等，因而对地质构造的研究具有重要意义。,紫金矿业学院,第一节 岩层产状,层状构造分原生与次生。原生层状构造又称层理(bedding)，常见于沉积岩及部分火山岩中，在岩石形成过程中产生的。次生层状构造常见于变质岩中，是由变形变质作用所形成的。,层状构造是反映构造变形的最基本的标志,岩层（stratum）：具有层状构造的岩石。,原生层状构造的表现形式:它包括层面及由岩层内部的成分、粒度、结构、胶结物和颜色等特征在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层性。,次生层状构造的表现形式:它是由变形变质作用所形成的，如片理、片麻理等。,紫金矿业学院,一、岩层的产状要素,岩层产状：指岩层在空间的位置或状态。岩层产状三要素：走向、倾向、倾角。,1.走向（Strike）：岩层在空间的水平延伸方向即走向。走向线：岩层面与水平面的交线称为走向线。方位角：走向线与地理子午线间所夹的角就是走向方位角。,岩层的产状要素,N,2.倾向（dip）：倾向是表示岩层倾斜的方向。倾斜线：层面上与走向垂直并指向下方的直线称为倾斜线。倾斜线在水平面的投影线所指的方向称为倾向。,3.倾角（dip angle）：倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角。,岩层的产状要素,倾向,真倾角与视倾角,真倾角（倾角）：倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角，称为真倾角（倾角）。视倾角：在不垂直岩层走向线的任何方向量得的倾角叫视倾角（假倾角）。,岩层的产状要素及其测量方法,产状的表示,在地质平面图中，岩层产状用各种符号表示，长线表示走向，短线表示倾向，倾角写在倾向一侧。在文字记录中，有两种方法：（1）方位角法，规定顺时针旋转，北为0，东为90，南为180，西为270，再转北半360。野外记录：倾向倾角。这种方法常用。（2）象限角法，规定南北均为0，东西均为90，构成四个象限，每个象限均为0-90变化。目前这种方法用得很少。,紫金矿业学院,二、岩层的产状类型,岩层在空间的产状分三种基本类型：水平岩层（倾角为0左右)倾斜岩层（倾角介于090之间）直立岩层（倾角接近90）倒转岩层（上层面在下，下层面在上）,紫金矿业学院,褶皱(fo1d)是地壳上最基本的构造型式。由岩石中的各种面(层面、面理等)的弯曲面显示的变形。褶皱构造的研究有助于揭示一个地区地质构造的形或和发展。褶皱对许多矿产的形或及其产状、分布起控制作用。因此，研究褶皱构造具有重要的理论意义和实际意义。,第二 节 褶皱构造,紫金矿业学院,一、褶皱要素,1.核:褶皱的中心部位的岩层。2.翼:褶皱两侧比较平直的部位。3.转折端:褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分。4.枢纽:指单一褶皱面上最大弯曲点的连线。枢纽可以是直线、曲线、折线。枢纽的空间产状可以水平、倾斜、直立。5.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，可以是平直面或曲面。轴面与地面或其他任何面的交线称轴迹。,紫金矿业学院,二、褶皱的基本类型,褶皱的基本类型有两种：背斜(anticline)是核部由老地层、翼部由新地层组成的，岩层凸向地层变新方向弯曲的褶皱。向斜(syncline)是核部由新地层、翼部由老地层组成的，岩层凸向地层变老方向弯曲的褶皱。背斜和向斜常相互连接，相向排列，多个连续出现。,注意背斜、向斜与背形、向形的概念的区别,*,直立褶皱,斜歪褶皱,倒转褶皱,平卧褶皱,分类1:根据褶皱轴面和两翼产状即横剖面形态,三、褶皱的分类,直立褶皱(对称):轴面近于直立，两翼倾向相反，倾角近于相等。斜歪褶皱(不对称):轴面倾斜，两翼倾斜方向相反，倾角不等。倒转褶皱(同斜褶皱):轴面倾斜，两翼岩层向同一方向倾斜，倾角大小不等，一翼岩层为正常层位，另一翼岩层为倒转层序。平卧褶皱:轴面近于水平，两翼岩层产状近于水平并重叠，其中一翼产状为正常层序，另一翼岩层产状是倒转层序。,紫金矿业学院,水平褶皱：褶皱枢纽近于水平，两翼岩层走向平行。倾伏褶皱：褶皱枢纽向一端倾伏，两翼岩层产状发生弧形合围。,分类2:根据褶皱枢纽的产状分（即纵剖面形态）,紫金矿业学院,线状褶皱：长为宽的 10倍以上的褶皱。短轴褶皱：长宽比在 10：13：1 之间的褶皱穹隆和构造盆地：其长宽比在 3 倍以下，上凸者为穹，下凹者为盆。穹隆：核部为老地层，岩层产状向四周倾斜。构造盆地：核部为新地层，岩层产状向中心倾斜。,分类3:根据褶皱长、宽比率分,穹 窿,紫金矿业学院,转折端的形态有圆弧状、尖棱状、箱状和膝状等，分别将褶皱描述为圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状幅皱和挠曲等,分类4.根据转折端形态,扇形,扇形褶皱：背斜在产状上表现为自两侧向中心倾斜，向斜表现为自中心向两侧倾斜。,扇形褶皱,分类5.根据两翼产状,同斜褶皱,直立背斜轴部（D3，汤山）,斜 歪 褶 皱,尖棱褶皱,箱形褶皱（N1j,新疆库车),平卧褶皱（枢纽与轴面近水平；新疆巴仑台）,褶皱航片显示,平面上：在垂直地层走向方向上出露的相同年代的地层对称式重复排列。判断背斜的根本标志：核老翼新的对称式重复排列。判断向斜的根本标志：核新翼老的对称式重复排列。,褶皱存在的根本标志,剖面上：背斜表现为地层向上供起的弯曲，两翼地层自核部向两侧倾斜，而向斜为地层向下坳的弯曲，两翼地层自两侧向核部倾斜。,四、褶皱的识别,另外,还要注意,块体运动对褶皱形态的影响。,通常根据区域性角度不整合的时代确定。基本原则：褶皱的形成年代为组成褶皱的最新岩层年代之后，覆于褶皱之上的最老岩层年代之前。,五、褶皱的形成时代,*,小结,褶皱是岩层在挤压状态下发生塑性变形的产物。组成要素主要有核部、两翼、转折端、枢纽、轴面等。褶皱基本类型有背斜和向斜两种，但其空间形态多种多样，依不同的分类方法可有不同的分类。判断褶皱存在的主要依据为地层的弯曲和有规则的分布。思考题：如何识别褶皱？判断其类型的依据？,紫金矿业学院,第三节 断裂构造,岩石受力作用后，当应力超过岩石的强度极限时，就产生断裂，断裂构造有节理和断层两类。节理：岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂。断层：岩层顺破裂面发生明显位移的断裂构造。,一、节理,节理(joint)：节理是岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂。它是地壳上部岩石中发育最广泛的一种构造。根据应力状态可分为：1、剪节理(shear joint)；2、张节理(tension joint),手工实验,剪节理(shear joint)是由剪应力产生的破裂面。剪节理产状较稳定，沿走向和倾向延伸较远。剪节理较平直光滑。节理面上常留下擦痕。典型的剪节理措常组成共轭x型节理系。x节理发育良好时，则将岩石切成菱形、棋盘格式或成柱状。,1、剪节理,苏州虎丘千人座J3火山岩中的X剪节理,被X剪节理切成的岩柱-湘西张家界金鞭岩,北京坨里灰岩中的雁列张节理,张节理(tension joint)是由张应力产生的破裂面。张节理产状不稳定，延伸不远。单条节理短而弯曲，节理常侧列产出。节理面租糙不平，无擦痕。张节理有时成不规则的树枝状，各种网络状和追踪X型节理成锯齿状等。张节理往往与褶皱伴生。,2、张节理,雁行张节理,黄山莲花峰花岗岩中的追踪张节理,紫金矿业学院,(一)断层的几何要素,1.断层面：断裂岩块之间发生相对滑动（或错开）的滑动面，叫断层面。断层面可以是水平、倾斜或直立的。断层破碎带：由许多破裂面组成的破裂带。2.断盘（或断层盘）：被断开的相对移动的两部分岩块。上盘：在断层面上面的岩块。下盘：断层面下面的岩块。3.断层线：断层面与地面的交线称为断层线。,二、断层,紫金矿业学院,(二)断层的分类,1.根据断层两盘相对位移的方向,(a)正断层;(b)逆断层;(c)平移断层,紫金矿业学院,（1）正断层,正断层(normal fault)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，大多数在45以上。近年来的研究发现，一些正断层的倾角很缓。尤其一些大型正断层，往往向地下深处变缓，剖面形态呈铲状。,正断层,紫金矿业学院,逆断层(reverse fault)是断层的上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层。根据断层面倾角大小分为：高角度逆断层（45）低角度逆断层（45）高角度逆断层亦称为逆冲断层，而倾角4525 的低角度逆断层则称为逆掩断层；倾角小于25 的低角度逆断层称为辗掩断层。,（2）逆断层,逆断层,大的逆冲断层的上盘从远处推移而来的岩块称外来岩块(体)，下盘相对未动，称为原地岩块(体)。推覆体即为一种外来岩块(体)。逆冲断层与推覆体共同构成逆冲推覆构造或推覆构造。,逆冲推覆构造或推覆构造,紫金矿业学院,（3）平移断层,平移断层(skikeslip fault)是断层两盘顺断层面走向相对移动的断层、即走向滑动断层。根据断层两盘的相对滑动方向，进一步分为右行平移断层和左行平移断层。右行或左行是指垂直断层走向观察断层时，对盘向右滑动还是向左滑动，前者为右行，后者为左行。平移断层一般断层面陡峻，甚至直立。,平移断层,逆平移断层、正平移断层,当断层上盘沿断层面斜向逆冲，在平面上沿断层走向有位移，称逆平移断层。当断层上盘沿断层面斜向下滑，在平面上沿断层走向有位移，称正平移断层。,逆掩断层（倾角30度）,2.根据断层走向分类,(1)走向断层断层走向与所切割岩层走向基本一致。(2)倾向断层-断层走向与所切割岩层倾向基本一致。(3)斜交断层断层走向与所切割岩层走向明显斜交。,3.根据断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向的关系,(1)纵断层与褶皱轴向或区域构造线方向基本一致。(2)横断层与褶皱轴向或区域构造线方向基本垂直。(3)斜断层与褶皱轴向或区域构造线方向明显斜交。,*,紫金矿业学院,(三)断层的组合类型,断层很少单独出现，常由多条成带状组合在一起，形成断层带，并常常同褶皱带相伴生。逆断层可组合成叠瓦式，正断层可组合成阶梯状、地堑和地垒。,紫金矿业学院,1叠瓦式逆冲断层,指一套倾向一致产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层组成的叠瓦式构造。它常同剧烈褶皱伴生，断层走向与褶皱枢纽平行。叠瓦式逆冲断层是垂直断层走向强烈挤压作用的结果，在造山带或造山带前陆地区极为发育。,紫金矿业学院,2阶梯状正断层,由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向一方向断落，构成阶梯式。阶梯状断层中各条断层可以是平面状的，也可以是弧形的。,紫金矿业学院,3地堑和地垒,地堑由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成。共同的下降盘，巨型地堑系应属裂谷。地垒由两条走向基本一致的反向倾斜的正断层构成。共同的上升盘。伸展区，阶梯状正断层、地堑、地垒等共同产出，形成纵列的山岭及其间宽广盆地组合成的构造地貌单元，称盆岭构造。我国湖北和相邻的湘赣地区的晚白垩世构造具有盆岭式构造的特色。,四、断层的识别1.地质体或地质界线的不连续2.地层:地层的重复与缺失3.构造：擦痕、磨擦镜面、阶步、牵引褶皱等4.地貌：如断层崖与断层三角面、断层山等5.水文：湖泊、洼地呈带状分布,河流的急转弯等。6.火山活动、热泉分布、地震等,断层崖与断层三角面示意图,断层山,山脊的错断,断层擦痕（D3w,南京湖山）,断层擦痕，断层两盘相对错动时，在断层面上产生的沟槽状细微平行刻痕，是岩块受挫碎时，对断层面的刻划。擦痕一端宽而深，另一端窄而浅，并逐渐消失。据擦痕的方向及刻槽形态，可用来判断断层两盘运动的方向。,断层面上的走滑擦痕与阶步（新疆巴音沟）,阶步是与擦痕伴生的且与擦痕垂直的微小陡坎；或是沿断层运动方向生长的维纤状矿物晶体的垂直状断口形成的小陡坎。顺陡坎面的方向抚摸，手感光滑，这时手的运动方向即为所在盘的运动方向。,直接地貌标志-水系的同步弯曲,裂隙式火山活动,火山活动,西藏羊八井热泉,主要根据断层与地层的切割关系确定断层的形成时代应晚于它所切过的最新地层的时代；当断层又被另一套地层所覆盖时，则断层的形成时代要早于上覆地层中最老的地层时代。,五、断层的形成时代,讨论题：这两个图，AB说明了？,*,*,A,B,紫金矿业学院,本章小节,层状岩石有走向、倾向和倾角三要素。可分为水平岩层、倾斜岩层和直立岩层三类。构造运动作用下可形成各种地质构造，主要分褶皱构造和断裂构造。裕皱构造基本类型为背斜和向斜，其内部主要有核、翼、转折端、枢纽和轴面等要素。断裂构造包括节理和断层两种类型。断层主要分正断层、逆断层和平移断层，断层要素包括断层面和断盘。,作业1、断层有哪些要素和类型。2、如何识别层？,下一次课实习五 地质图的判读,