复件第八章构造作用与地质构造.ppt

,第一节 构造运动的概念及类型第二节 岩石的变形和地质构造第三节 地层的接触关系,第八章 构造运动与地质构造,第一节 构造运动的概念及类型,一、构造运动(Tectonic Movement)概念 原又称为地壳运动，是指地球内力所引起的岩石圈的变形、变位以及洋底的增生和消亡的地质作用。构造运动的结果使地壳或岩石圈的物质发生变形和变位。一方面引起地表形态大规模变化：如山脉形成、海陆变迁、大陆分裂与大洋扩张等；另一方面，使岩石圈中岩石发生变形:如地层的倾斜与弯曲、岩石块体的破裂与相对错动等。,二、构造运动的基本特征（一）构造运动具有方向性 构造运动包括水平运动和垂直运动两种。水平运动和垂直运动是岩石圈空间变形的两个分量，它们总是相伴而生。,1.水平运动(Horizontal Movement)是地壳或岩石圈块体沿水平方向的移动。表现为地质体的相互分离、会聚或平移错动，造成岩层的褶皱与断裂，在岩石圈的软弱层中则可形成巨大的褶皱山系。常把产生大规模、强烈的岩石变形(褶皱与断裂等)并与山系形成紧密相关的水平运动，称为造山运动(Orogeny)。,表现为岩石圈的水平挤压或水平引张，使岩层发生褶皱和断裂，甚至形成巨大的褶皱山系或巨大的地堑和裂谷。,挤压,扩张,剪切,2.垂直运动(Vertical Movement)是指相邻块体或同一块体的不同部分做差异性上升或下降。一般表现为大面积的上升和下降运动，形成大型的隆起和拗陷，引起海侵和海退。造成地表地势高差的改变，引起海陆变迁，上升可成陆，下降成海等。传统上称为造陆运动。,（二）构造运动的速度和幅度 构造运动有快有慢，但多数是长期缓慢的运动。例如喜马拉雅山，在四千万年前还是一片汪洋，今日却成了世界屋脊。第三纪以来，每年平均上升0.05cm。从1862-1932年的70年间，平均每年上升1.82cm，近些年来上升速度还在增加。此外像大洋中脊，也以每年2-4cm的速度向两侧移动。,三、构造运动的类型,根据构造运动发生时期划分为：古构造运动(Paleotectonism):第四纪（25百万年）之前的构造运动。新构造运动(Neotectonism)：第四纪以来的构造运动。现代构造运动(Recent Tectonism)：人类历史时期以来所发生的构造运动。,第二节 岩石的变形和地质构造,我们在野外看到的岩层或岩石，总是变化多端，有的倾斜，有的直立，有的弯弯曲曲，有的破裂成不连续的块体。从沉积作用所知，不论在海盆、湖盆或平原上沉积而成的岩石，它们都是水平的或近于水平的。为什么会变成种种复杂的状态呢？显然是后来发生的变化，其主要原因就是受地壳运动影响的结果。地壳主要由坚硬的岩石组成，难道也会发生弯曲？,组成地壳的岩层和岩石，在地壳运动动力的作用下，发生变形、变位的行迹叫地质构造。地质构造在层状岩石中表现最为明显，研究得也最清楚。故主要讲述岩层中的地质构造。地质构造的基本类型有：水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造等。,沉积岩层形成时的原始产出状态(即产状)多数是水平或近于水平。如果经受地壳运动（垂直抬升）的影响，改变了原始形成时的位置，但仍保持水平产状的一套水平岩层组成的构造，称为水平构造。,一、水平构造,水平岩层的主要特征：1.岩层界线与等高线平行或重合 2.老岩层在下(谷底），新岩层在上（山顶）3.岩层顶、底之间的高差为岩层的厚度 4.出露宽度是顶、底面露头线的水平距离，取决于岩层厚度、地面坡度,二、倾斜构造,岩层受构造运动的影响，不仅改变了岩层形成时的位置，而且改变了原有的水平状态，使岩层面与水平面具有一定的交角，便形成了倾斜岩层。倾斜岩层常常是组成其它构造(如褶皱和断裂等)的一部分。,对倾斜岩层产状的观测（空间的产出状态），是研究其它构造的基础。产状常用岩层的走向、倾向、倾角来确定，这三者称为产状要素。在野外产状要素直接用地质罗盘进行测量。,产状要素,走向（strike）岩层面与水平面的交线，称走向线走向线两端所指 的方向称走向,倾向（dip）垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线。其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向,倾角（dipangle）倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角,水平面,a,b,c,d,e,ab-走向线 ce-倾斜线 cd-倾向-倾角,岩层的产状要素和测量方法,走向、倾向一般用地理方位角表示（0-360）倾角是岩层面与水平面之间所夹最大锐角，倾角值为0-90,产状的表示方法（1）数字法 倾向方位角倾角：如1200 600：走向300 or 2100，倾向SE（1200），倾角600 走向倾向方位、倾角：如300 SE600：走向300，倾向SE（1200），倾角600 注意：倾向与走向始终保持90的关系。（2）符号法 走向、倾向及倾角在地质平面图上可用符号表示，符号中长线方位与走向一致，短线指向与倾向一致，长短线交点应落在测量点位置上，符号旁加注的数字为倾角。,600,三、褶皱构造,“褶皱”（Fold）是岩层受力变形产生的一系列连续的弯曲。褶皱形态多样，规模大小不一，大者延续几十、几百公里，小者在显微镜下可见。,褶皱的形成过程,褶曲形成过程,褶皱的类型有很多，但基本类型是两种：背斜、向斜。背斜（anticline）：指岩层向上拱弯，形成中心部位岩层的时 代老，外侧岩层时代新的褶皱。向斜（syncline）：指岩层向下凹曲，形成中心部位岩层的时 代新，外侧岩层时代老的褶皱。,背斜,向斜,（一）褶皱的基本形态,褶皱（美国加利福尼亚）,背斜 向斜,关于背斜、向斜的问题，不能理解为背斜向上拱起一定是高山；向斜向下弯曲一定是低地。背斜上拱、向斜下坳这的确不错，但“拱”和“坳”是指岩层而言，而与地势的高低是两回事。相反，背斜常成低地，向斜常是山岭，这叫地形的倒置。在野外正确认识背、向斜的方法是：横穿褶皱，如果发现老的岩层在中间，新的岩层在两侧而且对称重复，那就是背斜构造，反之为向斜构造。,向斜成山和背斜成谷示意图,（二）褶皱要素 虽然褶皱的形态很多，但它们都是由核部、翼部、轴面和枢纽等部分组成，这些组成部分就称为褶皱要素。1.核部（core）指褶皱的中央部分。2.翼部（limb）指褶皱两侧的岩层。3.轴面（axial plane）是平分褶皱为两部分的理想面。轴面可以是直立的、倾斜的和水平的。轴面与水平面的交线叫轴线（axial line）。4.枢纽（hinge）是轴面与同一层岩层的交线。枢纽在垂直面上看可以是水平的，也可以是波状起伏的。如果从水平面上看，它可以是一条直线，也可以是一条曲线。它表示褶皱的延伸状态，也表示褶皱的倾伏情况。,轴面,轴线,核,翼,翼,枢纽在空间上的产出状态,枢纽水平,枢纽倾斜,枢纽水平,枢纽倾斜,1.根据轴面产状分类 直立褶皱(erect fold)褶皱轴面直立，两翼倾向相反，倾角相等，又叫对称褶皱。倾斜褶皱(inclined fold)褶皱轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。倒转褶皱(overturned fold)褶皱轴面倾斜，两翼倾向相同，一翼正常，一翼倒转。平卧褶皱(recumbent fold0褶皱轴面水平，一翼正常，一翼倒转。,（三）褶皱的类型,直立褶皱,斜歪褶皱,倒转褶皱,平卧褶皱,第三系砂岩中的直立水平褶皱(新疆库车河),大理岩中的倒转褶皱(中巴公路奥依塔格),平卧褶皱-江西井岗山,平卧褶皱（纳米比亚）,斜歪水平褶皱(安徽泗县),大型平卧褶皱(中巴公路盖孜检查站),2.根据枢纽的产状分类水平褶皱（horizontal fold）褶皱枢纽水平，褶皱核部宽度不变，褶皱两翼岩层的露头线平行延伸。倾伏褶皱（hinge fold）褶皱枢纽倾斜，两翼岩层延伸不远就逐渐靠近而连接起来（封闭起来）。波状褶皱（wave fold）褶皱枢纽呈起伏状，在地面露头上表现为核部忽宽忽窄。如果背斜褶皱和向斜褶皱是短轴的，宽度与长度之比在1：3内，则叫穹隆构造（dome）和构造盆地（basin）。,倾伏褶皱(北美),向斜的扬起端(新疆库车河),3.褶皱按翼间角分类:平缓褶皱：翼间角120开阔褶皱：翼间角120-70中常（闭合）褶皱：翼间角70-30紧闭褶皱：翼间角30,平缓褶皱,开阔褶皱,中常褶皱,紧闭褶皱,4.褶皱按转折端形态分类:圆弧褶皱：转折端圆弧形弯曲尖棱褶皱：转折端呈尖棱状箱状褶皱：两翼陡，且平直扇状褶皱：褶皱面弯曲呈扇形 两翼均倒转,圆弧褶皱,尖棱褶皱,箱状褶皱,扇状褶皱,圆弧褶皱(新疆库车河),尖棱褶皱(新疆塔什库尔干),大型箱状褶皱（新疆库车克孜纳努尔）,翼部,翼部,核部,按褶曲的组合形态分有：复背斜与复向斜,扇形复背斜,倒扇形复背斜,（四）褶皱形成（弯曲）的方式,弯滑作用,剪切作用,柔流作用,（五）褶皱构造的研究意义,褶皱构造对找矿、工程及水利建设有着相当重要的意义。根据褶皱两翼对称重复的规律，在褶皱的一侧发现沉积型矿层时，可预测在另一侧也可能有相应的矿层存在；石油常储存在背斜的核部;背斜核部的岩层常常较为破碎，如果水库位于此就易于漏水，工程建设须避开这种构造部位。,物体受力发生变形这是一般性常识。当变形超过岩石的强度极限时，就会发生断裂。但是断裂的规模（深度、形态、错动大小）不等，差别很大。我们根据这些差别把断裂分为节理和断层两类。,四.断裂构造,JOINT,FAULT,（一）节理（joint）岩层受力后没有发生显著位移的裂隙，节理的两壁叫节理面。节理规模大小不一。节理在岩石中常成群出现，有时几组节理将岩石切割成块状。节理可以是平整的，也可以是不平整的。其产状可以是直立的、倾斜的和水平的。常见的节理有张节理（tension joint）和剪节理（shear joint）两种。,1.张节理 是在张应力作用下而产生的节理，张节理面一般不平直，裂面较粗糙，裂缝较宽，常被岩石或矿物脉充填。特征：短、小、粗糙不平，延伸不远，豆荚状、树枝状。,2.剪节理 是受剪应力作用而产生的节理。它是在挤压与伸张两个方向之间出现的一对相交节理，外形成“X”型，故叫X节理。特征：长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈“X”型。,岩层受力后沿破裂面两侧的岩块发生显著的位移，使岩层失去连续性和完整性，就叫断层。断层规模不等，小者在手标本上可见，大者可以切穿岩石圈，叫深大断裂。断层形成原因很多，外力作用也可以形成。而我们讲的是构造运动产生的断层。,（二）断层（fault）,1.断层要素 一条断层总要由几个部分组成，这些组成部分，就是断层要素。其中最重要的要素是断层面和断盘。,1.下盘 2.上盘 3.断层面,（1）断层面（fault plane）指岩层破裂后，沿两侧断块的滑动面。断层面可以水平的、直立的和倾斜的（倾斜者居多）。断层又可以是平直的，也可以沿倾向、走向呈波状弯曲。断层面与地面的交线叫断层线。断层线的形状受地形和断层面形状的影响而变化。断层面愈平缓，断层线愈弯曲；断层面愈陡，断层线愈直；当断层面垂直时，断层线在平面图上是一条直线（断层面本身弯曲例外）。断层面的产状在野外是用地质罗盘来测定。,（2）断盘（fault wall）指断层面两侧的断块。当断层面倾斜时，断盘就有上下之分。在上面的叫上盘，下面的叫下盘。断层面两侧断盘相对位移的距离，叫断距。断距又有水平断距、垂直断距和倾斜断距等。,2.断层的一般分类,断层的分类方法较多，但按形态分类仍然是研究断层的基础。根据断层两盘相对运动的方向分为正断层、逆断层及平移断层。,上盘下降,（1）正断层（normal fault）,指上盘下降，下盘相对上升。断层面倾角一般在45以上。这种断层多为张力或重力作用形成。,上盘上升,（2）逆断层（revers fault）,指上盘上升，下盘相对下降的断层。这类断层主要由水平挤压而形成。,按断面的倾角又分为：A.高角度逆断层：倾角 45，逆冲断层 B.低角度逆断层：倾角 45，逆掩断层 C.推覆构造：滑动距离很远的逆掩断层，倾角 30 外来岩席：远处推覆而来的岩块(推覆体)原地岩块：下盘相对未动的岩块 飞来峰：被剥蚀后残留下的孤零的外来 岩席，断层圈闭的老地层 构造窗：外来岩席中被剥露出来的原地 岩体，断层圈闭的新地层,构造窗与飞来峰,水平错动,（3）平移断层（strike-slip fault）,两盘沿断层面走向方向作水平运动的断层。一般这种断层的断层面较陡，是由水平剪切力形成。,实际上，我们在野外见到的断层，并非单纯的上下移动和水平移动，严格的说，是上下移动和水平移动兼而有之的斜向滑动形式。,斜向运动1逆平移断层,上盘斜向上升,斜向运动2正平移断层,上盘斜向下降,确定断层两盘相对运动方向的方法:1.两盘地层的新老关系 2.根据牵引褶皱 3.擦痕和阶步 4.羽状张节理 5.断层角砾 6.根据标志层的错动,地层的重复与缺失,牵引褶皱,断层角砾,构造线和地质体的不连续,断层面擦痕和阶步,断层崖,3.断层与有关构造的几何关系分类：1）按断层走向与岩层走向的关系分类(1)走向断层：断层走向与岩层走向基本一致(2)倾向断层：断层走向与岩层走向基本垂直(3)斜向断层：断层走向与岩层走向斜交(4)顺层断层：断层面与岩层层理基本一致 2）按断层走向与区域构造线(或褶皱轴向)的关系分类(1)纵断层：断层走向与区域构造线基本一致(2)横断层：断层走向与区域构造线基本垂直(3)斜断层：断层走向与区域构造线斜交,不论何种断层，往往不孤立出现，而是成群产出，形成各种组合类型。阶梯状断层（step fault）由一系列正断层叠在一起组成，并呈阶梯状的断层组合。,3.断层的组合,叠瓦式断层（imbricate fault）是由一系列逆断层叠复而成的断层组合。,地垒,地堑,地垒(horst)断层面相背倾斜，断层之间的断块相对上升而成。地堑（graben）两断层面相向倾斜，断层面间断块相对下降。构成地垒、地堑构造的，一般是正断层，但也可以是逆断层,微型地堑,台中地区叠瓦断层带,第三节 地层的接触关系,地层的接触关系很重要，因为它是构造运动的集中表现。常见的地层的接触关系有整合、假整合和不整合三种形式。,一、整合（conformity）指两套地层时代连续，岩层之间产状一致，互相平行，这说明它们在沉积时，其间没有发生间断现象。尽管有过升降运动的交替，但沉积物没有停止过。,二、平行不整合（又叫假整合disconformity）指两套地层重叠，产状基本一致，但时代不连续，其间缺失某些时代的沉积物（或地层）。这种接触关系说明其间发生过升降运动，而且变为陆地遭受侵蚀，使两套地层之间出现凹凸不平的侵蚀面，这个面叫不整合面。缺失的地层时代，就是地壳上升的时期。,平行不整合的形成过程是：陆地下降接受沉积上升遭受剥蚀再下降接受新沉积。,三、角度不整合（unconformity）指两套地层的接触既不相互平行，地层时代又不连续，其间有地层缺失（沉积物发生过间断），这说明在第二套地层形成以前，曾发生过水平挤压运动和上升运动，使上下两套地层间成交角接触。,角度不整合,角度不整合的形成过程是：陆地下降接受沉积经水平挤压（岩层褶皱断裂），上升遭受剥蚀再下降接受新沉积。,四、不整合的观察和研究 1.研究意义（1）研究地质发展历史；（2）鉴定地壳运动特征；（3）确定构造变形时期；（4）划分地层、构造单元；（5）了解古地理特征和古构造状态；（6）寻找沉积、热液性矿床和石油、天然气田。,2.研究内容（1）确定不整合：（其标志）古生物：上下两套地层中化石代表的时代有大的间断；沉积侵蚀：有古侵蚀面、古风化壳、古土壤、底砾岩、残积矿床（铁帽、铝土矿、磷矿、沙金）等；构造变形：上下两套地层产状不同，构造线变化，褶皱样式、断层类型、变形程度差异，下部地层中的断层被上覆地层截切；岩浆活动：上下两套地层中岩浆岩系列的成分、产状、规模、强度积热液矿床差异；变质程度：上下两套地层变质程度差异。,（2）不整合时代的确定 缺失地层的年代 下伏最新地层之后；上覆最老地层之前 侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后 被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前 古风化壳的年代（3）不整合的空间展布和变化 不同地段、不同部位强度、性质均有变化，综合考虑区域多种因素。,了解构造运动的概念、方式和表现以及构造运动的原因；掌握岩层接触关系和初步认识常见的褶皱、断裂构造的主要特征；初步掌握岩层产状要素及测量。掌握几种常用地质图的内容及阅读方法。,学习重点：,重点是岩层接触关系、岩层产状要素和常见的褶皱、断裂构造的特征；,作业及思考题：,1.何谓岩层产状三要素？有哪几种表示方法？,2.什么是地质构造？有哪几种主要类型？各具哪些特征？,3.岩层有哪几种接触关系？各反映何种地质意义？,4.绘制一幅地质剖面图，将背斜、向斜、正断层、逆断层及各种接触关系表示出来，并标明注记。,本章学习要求,