構(gòu)造地質(zhì)學(xué)（李忠權(quán)簡約版?zhèn)€人整理）

1 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué) 李忠權(quán)版 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究意義 答 理論意義 通過對不同地域的中小型地質(zhì)構(gòu)造的變形特征研究 分析它們在空間上 的相互關(guān)系以及形成時(shí)間上的演化關(guān)系 為大地構(gòu)造的分析和研究提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 為最終 探討地殼構(gòu)造演化 地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律 構(gòu)造動(dòng)力來源提供依據(jù) 實(shí)踐意義 與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)想相關(guān) 有利的方面 如礦產(chǎn)資源 能源資源 水資源 受一定的構(gòu)造控制 大多數(shù)礦床都賦存于地質(zhì)構(gòu)造中 地質(zhì)構(gòu)造為有用元素的遷移 聚集 提供了驅(qū)動(dòng)力 又為成礦元素的聚集成礦提供了容礦空間 不利的方面 如地震活動(dòng) 工程地質(zhì) 環(huán)境地質(zhì) 保護(hù) 改善利用環(huán)境地質(zhì) 防止和 減少地質(zhì)災(zāi)害等都與構(gòu)造地質(zhì)密切相關(guān) 1 研究地球形成和演化過程 認(rèn)識(shí)自然科學(xué)規(guī)律 為人類生存服務(wù) 2 解決礦產(chǎn)資源的分布和定位空間問題 為社會(huì)發(fā)展服務(wù) 3 工程地質(zhì)問題 構(gòu)造的存在竟極大地影響巖石的強(qiáng)度 由此影響工程的基礎(chǔ) 因此在 土木工程施工時(shí) 必須詳細(xì)對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行研究 舉例說明 4 水文地質(zhì) 水的問題時(shí)人類面臨的重大問題 而水資源的分布直接或間接受地質(zhì)構(gòu)造 所控制 5 環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 組成地殼的巖層和巖體在內(nèi) 外動(dòng)力地質(zhì)作用下發(fā)生的形變 變位 從而形成 諸如褶皺 節(jié)理 斷層 劈理以及其他各種面狀和線狀構(gòu)造等 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究包括構(gòu)造幾何學(xué) 運(yùn)動(dòng)學(xué) 動(dòng)力學(xué)以及構(gòu)造演化歷史的研究 a 構(gòu)造幾何 學(xué)研究 b 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)研究 c 構(gòu)造動(dòng)力學(xué)研究 d 構(gòu)造演化歷史的研究 構(gòu)造旋回 地殼運(yùn)動(dòng)在地質(zhì)歷史中的表現(xiàn)特征是無時(shí)不刻不在運(yùn)動(dòng) 并具普遍性和旋回性 從和緩地殼運(yùn)動(dòng)到劇烈地殼運(yùn)動(dòng)算作一個(gè)旋回 叫做構(gòu)造旋回或構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期 構(gòu)造層 一次構(gòu)造旋回時(shí)間內(nèi)受地殼運(yùn)動(dòng)的作用 包括沉積建造 構(gòu)造變動(dòng) 巖漿活動(dòng) 變質(zhì)作用等 而形成的綜合地質(zhì)體即為一套構(gòu)造層 構(gòu)造世代 主要是指不同旋回或構(gòu)造幕中形成的構(gòu)造順序 在一個(gè)構(gòu)造幕中形成的構(gòu)造群 為一個(gè)世代的構(gòu)造 沉積巖層的原生構(gòu)造 在沉積物堆積與成巖的過程中產(chǎn)生的構(gòu)造 如 層理構(gòu)造 層面構(gòu) 造 包卷構(gòu)造 同生結(jié)核 生物遺跡 疊層石等 固結(jié)成巖之后形成的構(gòu)造為次生構(gòu)造 巖層 有兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的 巖性基本一致的層狀巖體 由沉積作用形 成的巖層叫沉積巖層 按層厚度可分為 塊狀層 h 2m 厚層 2m h 0 5m 中層 0 5m h 0 1m 薄層 0 1m h 0 01m 微層 h 0 01m 層理層理 沉積物沉積時(shí)由于介質(zhì) 如水 空氣 的流動(dòng)在層內(nèi)形成的成層構(gòu)造 組成要素 細(xì) 層 層系 層系組 細(xì)層 紋層 是組成層理的最小單位 厚度極小 常以毫米計(jì) 層系 由成分 結(jié)構(gòu) 和產(chǎn)狀上相同的許多細(xì)層組成 層系的上下界面之間的垂直距離為 層系厚度 層系組 由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相似層系組成的 是在同一環(huán)境的相似水動(dòng)力條件下形成的 層理按形態(tài) 層理按形態(tài)分為平行層理 斜層理 波狀層理 識(shí)別層理識(shí)別層理的標(biāo)志為 巖石的成分 結(jié)構(gòu)和顏色以及層間分界面 1 巖石成分變化 2 巖石結(jié)構(gòu)變化 2 3 巖石顏色變化 4 巖層原生層面構(gòu)造 沉積巖原生構(gòu)造確定巖層頂?shù)酌娴臉?biāo)志有 1 斜層理 判別特征 每組細(xì)層與層系上界面或巖層頂面成截交關(guān)系 而與層系下界面或 巖層底面呈收斂變緩而相切的關(guān)系 弧形層理凹向頂面 2 粒序?qū)永砹Ｐ驅(qū)永?又叫遞變層理 其特點(diǎn)是 在一個(gè)單層內(nèi) 從底到頂粒度由粗逐漸變細(xì) 如 底部是礫石或粗砂質(zhì) 向上可遞變?yōu)榧?xì)砂 粉砂 以至泥質(zhì) 3 波痕 4 泥裂 5 雨痕 冰雹痕及其印模 6 沖刷痕跡 7 古生物化石的生長和埋藏狀態(tài) 原始傾斜 沉積巖形成時(shí) 由于地形起伏而造成的傾斜狀態(tài) 在大型沉積盆地中形成的沉 積巖層 原始產(chǎn)狀都是水平和近水平的 僅在盆地邊緣 島嶼 水下隆起和火山錐周圍出 現(xiàn)一定程度的傾斜 巖層的產(chǎn)狀 指巖層面在三維空間中的方位 由走向與傾斜 包括傾向與傾角 來確定 1 面狀構(gòu)造的表示 象限角法 走向 傾向 傾角 N30E 45 SE 方位角法 傾向傾角 45 30 2 線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀及表示方法 傾伏向 傾伏角 側(cè)伏向 側(cè)伏角 褶皺樞紐和一切線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀都可以用傾伏 傾伏角和傾伏方向 和側(cè)伏 側(cè)伏角和 側(cè)伏向 來表示 走向 巖層面與水平面相交的線叫走向線 走向線兩端所指的方向即為巖層的走向 傾斜線 傾斜平面上與走向線相互垂直的直線 傾向 傾斜線在水平面上的投影所指的 沿平面向下傾斜的方位 傾角 傾斜線與其在水平面上的投影線之間的夾角 真傾角與視傾角的關(guān)系 tan tan cos 其中 為真傾角 為視傾角 為真傾向與視傾 向間的夾角 傾伏向 傾斜直線在水平面上的投影線所指示的該直線向下傾斜的方位 傾伏角 傾斜直線與其水平投影線間所夾銳角 側(cè)伏角 傾斜直線與所在平面走向線間所夾銳角 側(cè)伏向 構(gòu)成上述銳角的走向線的那一端的方位 公式 線狀構(gòu)造的傾伏角 側(cè)伏角及線狀構(gòu)造所在的構(gòu)造面的傾角之間的關(guān)系為 sin sin sin 水平巖層 同一層面上各點(diǎn)海拔高度都基本相同具有這種產(chǎn)狀的巖層叫水平巖層 單斜巖層 如一個(gè)地區(qū)內(nèi)的巖層向同一方向傾斜 傾角也大致相同則稱為單斜層或單斜構(gòu)單斜構(gòu) 造造 巖層的厚度 巖層的兩個(gè)平行界面之間的垂直距離 鉛直厚度 巖層頂?shù)酌嬷g沿鉛直方向的距離 影響傾斜巖層的出露寬度的因素主要有 巖層的厚度和傾角 地面坡角 坡向與巖層的傾角 按照傾斜巖層產(chǎn)狀與地面坡向坡度的關(guān)系 V 字形法則字形法則包含三種情況 1 相反相同 地層傾向與地形坡度方向相反 地質(zhì)界線與等高線彎曲方向相同 但曲率較 小 2 相同相反 巖層傾向與地形坡度方向相同 傾角大于地形坡度 地質(zhì)界線與等高線彎曲 方向相反 3 3 相同相同 地層傾向與地形坡度方向相同 傾角小于地形坡度 地質(zhì)界線與等高線彎曲 方向相同 但曲率較大 應(yīng)用條件 V 字形法則也適用于其它比較平整的地質(zhì)界面 如斷層面 不整合面等 使用 V 字形法則時(shí) 要注意兩點(diǎn) 1 傾斜巖層的走向與溝谷延伸方向平行時(shí) 不符合 V 字形法則 2 V 字形法則對于填繪和閱讀分析大比例尺地質(zhì)圖有指導(dǎo)意義 在中小比例尺地質(zhì)圖上 其反映不明顯 整合接觸整合接觸 上下地層在沉積層序上沒有間斷 巖性或所含化石都是一致的或遞變的 其產(chǎn) 狀基本一致 它們是連續(xù)形成的 這種上下地層之間的接觸關(guān)系為整合接觸 不整合接觸 上下地層之間的層序發(fā)生間斷 即先后沉積的地層之間缺失了一部分地層 這種沉積間斷的時(shí)期可能代表沒有沉積作用的時(shí)期 也可能代表以前沉積了的巖石被侵蝕 的時(shí)期 地層之間的這種接觸關(guān)系為不整合 含平行不整合與角度不整合 不整合面 上 下兩套地層之間的沉積間斷面叫做不整合面 不整合線 不整合面在地面的出露線叫不整合線 二 不整合類型 一 平行不整合平行不整合 也稱為假整合 平行不整合表現(xiàn)為上 下兩套地層的產(chǎn)狀彼此平行 但在兩套地層之間缺失了某些時(shí)代的地層 表明在這段時(shí)期發(fā)生過沉積間斷 這兩套地層 之間的接觸面 不整合就代表這個(gè)沒有沉積的侵蝕時(shí)期 形成過程 下降沉積 上升 沉 積間斷 剝蝕 再下降再沉積 不整合面上有下伏巖層組成的底礫巖 古風(fēng)化殼 古土壤 層 二 角度不整合 特征 缺失部分地層 上下巖層產(chǎn)狀不一致呈一定的角度相交 不整 合面上有下伏巖層組成的底礫巖 古風(fēng)化殼 古土壤層等 形成過程 下降沉積 褶皺上 升 伴有斷裂活動(dòng) 巖漿活動(dòng) 變質(zhì)作用等 沉積間斷 遭受剝蝕 再下降再沉積 反 映上覆地層沉積之前 曾發(fā)生過褶皺等重要的構(gòu)造事件 三 地理不整合 區(qū)域不整合 指局部為平行不整合接觸 但大范圍內(nèi)卻是角度不整合 四 嵌入不整合 不整合的研究意義 1 研究地質(zhì)發(fā)展歷史 2 鑒定地殼運(yùn)動(dòng)特征 3 確定構(gòu)造變形時(shí)期 4 劃分 地層 構(gòu)造單元 5 了解古地理特征和古構(gòu)造狀態(tài) 6 尋找沉積 熱液性礦床和石 油 天然氣田 確定不整合的存在確定不整合的存在 重點(diǎn) 1 地層古生物方面的標(biāo)志 生物化石帶的缺失和生物演化中出現(xiàn)的突然中斷 可能說明存在不整合 2 沉積方面的標(biāo)志 1 存在底礫巖層 礫石為下伏地層的巖石 2 上下地層在巖性和巖相上截然不同 3 構(gòu)造方面的標(biāo)志 角度不整合面上 下兩套地層構(gòu)造變形特征包括產(chǎn)狀 構(gòu)造線方向 類型 強(qiáng)度等常有不同 一般來說 角度不整合面以下的老地層總比上覆新地層受到的變 形次數(shù)多 故構(gòu)造要強(qiáng)烈且復(fù)雜些 4 巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用方面的標(biāo)志 不整合面上 下兩套地層及其構(gòu)造是在不同時(shí)期的 地殼運(yùn)動(dòng)中形成的 因此往往各自伴生不同時(shí)期和不同特點(diǎn)的巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用 4 確定不整合的形成時(shí)代確定不整合的形成時(shí)代 重點(diǎn) 缺失地層的年代 下伏最新地層之后 上覆最老地層之前 侵入的巖漿時(shí)代之前 剝 蝕的巖漿時(shí)代之后 被截切斷層之后 貫穿上下兩套地層的斷層之前 古風(fēng)化殼的年代 注意二點(diǎn) 取下覆最新時(shí)代為下限 兩者之間相隔最近的時(shí)代為不整合形成時(shí)代 同一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)周期不同地區(qū)有先有后 時(shí)間可長可短 缺失地層并不一致 這是褶 皺幕的穿時(shí)代性的反映 大范圍內(nèi) 可發(fā)生多次構(gòu)造變動(dòng) 形成多個(gè)角度不整合和平行不整合 在接近大陸的 地方 幾個(gè)不整合面往往逐漸歸并為一個(gè)角度不整合 其向缺失地層很多 實(shí)際上是包含 了多次地殼運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的構(gòu)造事情 注意 缺 與 失 的關(guān)系 如我國華北 O2 C2 是缺失 O3 S D C1 還是原 先有沉積 后來剝蝕掉即 失 去了 應(yīng)力場 任一物體或巖體中的每一點(diǎn)都存在著一個(gè)與該點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)應(yīng)力狀態(tài) 一系列瞬 時(shí)的點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)組成的空間稱為應(yīng)力場 均勻應(yīng)力場 應(yīng)力場中各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如果都相同 稱為均勻應(yīng)力場 非均勻應(yīng)力場 如果各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)并不相同 從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)存在著變 化 則稱為非均勻應(yīng)力場 主應(yīng)力 當(dāng)外力作用方向與作用面垂直 則該作用面上只產(chǎn)生正應(yīng)力而不產(chǎn)生剪應(yīng)力 此 作用面稱主平面 主平面上的正應(yīng)力稱主應(yīng)力 構(gòu)造應(yīng)力場 是指地殼一定范圍內(nèi)某一瞬時(shí)的應(yīng)力狀態(tài) 變形 物體受力作用后 其內(nèi)部各點(diǎn)間相互位置發(fā)生改變 稱為變形 巖石變形方式有五 種 拉伸 擠壓 剪切 彎曲和扭轉(zhuǎn) 這五種變形歸納起來 可概括為兩種變形類型 均 勻變形和非均勻變形 線應(yīng)變 即物體變形前后的相對伸長或縮短 泊松效應(yīng) 單向拉伸或壓縮下 既有平行于作用力方向的變形 又有垂直于作用力方向的變 形 這種現(xiàn)象稱為泊松效應(yīng) 泊松比 一種材料的橫向線應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比的絕對值是一個(gè) 常數(shù) 角剪應(yīng)變 即原來互呈直交的兩條直線 變形后所改變的角度值 主應(yīng)變及主應(yīng)變面 通過變形物體內(nèi)任一點(diǎn) 總可以截取這樣一 個(gè)立方單元體 在其相互垂直的面上都只有線應(yīng)變無剪應(yīng)變 則 稱該三個(gè)相互垂直截面上的線應(yīng)變?yōu)橹鲬?yīng)變 這三個(gè)平面稱主應(yīng) 變面 應(yīng)變主方向 三個(gè)主應(yīng)變方向稱應(yīng)變主方向或主應(yīng)變軸 巖石變形的三個(gè)階段巖石變形的三個(gè)階段 1 彈性變形 巖石在外力下發(fā)生變形 當(dāng)外力取消后 又完全恢復(fù)到變形前的狀態(tài) 這種 變形稱為彈性變形 OB 彈性回跳現(xiàn)象 質(zhì)點(diǎn)因位移吸收一定量的位能 外力解除后 這種位能使質(zhì)點(diǎn)回到原來位 置 2 塑性變形 當(dāng)外力繼續(xù)增加 變形繼續(xù)增強(qiáng) 以致當(dāng)應(yīng)力超過巖石的彈性極限時(shí) 如將 5 外力去掉 變形后巖石不能恢復(fù)到原來的形狀 這種變形稱為塑性變形 BD 即發(fā)生了 剩余變形或永久變形 3 斷裂變形斷裂變形 脆性變形 當(dāng)應(yīng)力達(dá)到或超過巖石的強(qiáng)度極限時(shí) 巖石內(nèi)部的結(jié)合力遭到 破壞 產(chǎn)生破裂面 失去連續(xù)完整性 這種變形稱為斷裂變形 對應(yīng) D 點(diǎn)的應(yīng)力值 B 叫 強(qiáng)度極限 應(yīng)力超過彈性極限后 變形進(jìn)入塑性變形階段 過 B 點(diǎn)曲線顯著彎曲 到 C 點(diǎn)后曲線變成 近水平 因載荷增加很少甚至沒有增加變形也會(huì)顯著增加 這種現(xiàn)象叫屈服或塑性流變 過 C 點(diǎn)后 應(yīng)力緩慢增加到 D 點(diǎn)達(dá)到最高值 對應(yīng) C 點(diǎn)的應(yīng)力值 r 叫屈服極限 對應(yīng) D 點(diǎn)的應(yīng)力值 B 叫強(qiáng)度極限 強(qiáng)度 巖石在外力作用下抵抗破壞的能力 張裂 在外力作用下 當(dāng)張應(yīng)力達(dá)到或超過巖石抗張強(qiáng)度時(shí) 在垂直主張應(yīng)力軸方向上產(chǎn) 生的斷裂 剪裂 在外力作用下 當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到或超過巖石抗剪強(qiáng)度時(shí) 產(chǎn)生的斷裂 巖石發(fā)生共軛剪切破裂時(shí) 包含最大主應(yīng)力 s1 象限的共軛剪切破裂面中間的夾角稱為共軛 剪切破裂角 2 最大主應(yīng)力軸 s1 作用方向與剪切破裂面的夾角稱為剪裂角 共 軛剪裂面的銳夾角的等分線對著主應(yīng)力方向 影響剪裂角大小的因素 有巖石性質(zhì)及巖石所處的溫壓條件 巖性方面 脆性 韌性 剪裂角由小變大 因?yàn)閮?nèi)摩擦角小 剪裂角就大 隨溫度 圍壓的增加 剪裂角由小變大 應(yīng)變橢球體 當(dāng)物體發(fā)生均勻變形時(shí) 內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的相對位置將發(fā)生變化 設(shè)物體內(nèi)部的一個(gè) 單位球體 受均勻變形后就會(huì)變成一個(gè)橢球體 該橢球體稱為應(yīng)變橢球體 應(yīng)變程度是根據(jù)變形橢球體的形狀和大小與變形前圓球的大小的比值來確定的 逆應(yīng)變橢球體 如果變形前為一個(gè)橢球體 變形后成了球體 該橢球體叫逆應(yīng)變橢球體 應(yīng)變主軸 設(shè)原始未變形的單位球體中有無數(shù)與直徑相當(dāng)?shù)闹本€ 稱之物質(zhì)線 當(dāng)變成應(yīng) 變橢球體后 有三條物質(zhì)線只有線應(yīng)變而無剪應(yīng)變 而這三條物質(zhì)線在變形后都相互垂直 我們把這三條互為垂直的物質(zhì)線稱為應(yīng)變主軸 應(yīng)變主方向 應(yīng)變主軸的方向即應(yīng)變主方向 1 2 3 主應(yīng)變 應(yīng)變主軸的線應(yīng)變即為主應(yīng)變 單剪應(yīng)變 是一種均勻變形 它是由物體中質(zhì)點(diǎn)沿著彼此平行的方向相對滑動(dòng)而形成的 由于在變形過程中 應(yīng)變橢球體主方向 1 3 繞 2 轉(zhuǎn)動(dòng) 因此又稱為旋轉(zhuǎn)變形 純剪應(yīng)變 物體中平行于應(yīng)變主軸的質(zhì)點(diǎn)線在變形前后具有同一方位的均勻變形 由于主 方向質(zhì)點(diǎn)線沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)又稱為無旋轉(zhuǎn)變形 遞進(jìn)變形遞進(jìn)變形 在變形過程中 如果應(yīng)變狀態(tài)發(fā)生連續(xù)變化 這種變形稱為遞進(jìn)變形 遞進(jìn)變 形的應(yīng)變狀態(tài)包括兩部分應(yīng)變 全量應(yīng)變和增量應(yīng)變 增量應(yīng)變 瞬時(shí)應(yīng)變 代表在變形歷史的某一瞬間正在發(fā)生的一個(gè)無限小的應(yīng)變 全量應(yīng)變 總應(yīng)變 代表在變形歷史中的一瞬間 已經(jīng)發(fā)生的全部應(yīng)變的總和 對于同一 變形過程來說 全量應(yīng)變的大小等于各階段增量應(yīng)變之和 共軸遞進(jìn)變形 增量應(yīng)變主方向始終與全量應(yīng)變主方向保持一致者 稱為共軸遞進(jìn)變形 非共軸遞進(jìn)變形 在遞進(jìn)變形過程中 如果增量應(yīng)變橢球體的應(yīng)變主方向與全量應(yīng)變橢球 體的應(yīng)變主方向在每一瞬間都是互不平行的 這種連續(xù)的變形叫非共軸遞進(jìn)變形 影響巖石變形的因素及其成因 影響巖石變形的因素及其成因 1 圍壓因素 巖石處于地下深處 承受著周圍巖石對它施加的圍壓作用 實(shí)驗(yàn)證明 隨著圍壓的增大 增強(qiáng)了巖石的韌性 提高了巖石的彈性極限和強(qiáng)度極限 機(jī)理 使質(zhì)點(diǎn)靠近 增加了內(nèi)聚力 6 2 溫度因素 許多巖石在常溫 常壓下是脆性的 隨著溫度升高 巖石的抗壓強(qiáng)度明顯降 低 彈性減弱 韌性顯著增強(qiáng) 因而有利于發(fā)生形變 機(jī)理 巖石內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng) 聯(lián)系能力減弱 3 流體因素 由于水的潤滑作用以及對礦物晶鍵的弱化作用 降低了巖石的彈性極限 增 加了巖石的塑性 使巖石易于變形 在應(yīng)力作用下 溶液有利于重結(jié)晶作用 即可促使某些礦物溶解 也可促使某些新礦 物形成 因而有利于巖石的塑性變形 孔隙壓力 巖石孔隙內(nèi)流體的壓力稱為孔隙壓力 孔隙壓力的作用 巖石中孔隙壓力增大時(shí) 巖石的屈服極限及強(qiáng)度極限降低 易于變形 這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變軟化 應(yīng)變軟化使巖石在較小的外力作用下就能發(fā)生較大的變形 4 時(shí)間因素的影響表現(xiàn)為三方面 1 施力速度對巖石變形的影響 快速施力使巖石脆性變形加強(qiáng) 緩慢施力使脆性巖石 發(fā)生塑性變形 機(jī)制 緩慢施力 質(zhì)點(diǎn)變形后有充分的時(shí)間將變形固定下來 快速施力質(zhì)點(diǎn)來不及重 新排列就破壞了 2 重復(fù)受力對巖石變形的影響 巖石受到多次重復(fù)的力的作用 使巖石強(qiáng)度降低 蠕變 在負(fù)荷不變 應(yīng)力不變 的條件下 應(yīng)變隨時(shí)間的增長不斷緩慢增加的現(xiàn)象 松弛 當(dāng)應(yīng)變保持不變時(shí) 隨時(shí)間的延長應(yīng)力逐漸減小的現(xiàn)象 疲勞極限 耐力極限 當(dāng)應(yīng)力次數(shù)增加時(shí) 破裂時(shí)的應(yīng)力值就降低 當(dāng)應(yīng)力值降低之某 一定值時(shí)物體在重復(fù)受力情況下發(fā)生破裂的最低應(yīng)力極限 背斜 是指核部為老地層 兩翼為新地層的褶皺 向斜 是指核部為新地層 兩翼為老地層的褶皺 背形和向形 褶皺巖層的新老層序不明 或者褶皺的變形面不是巖層面而是其它的構(gòu)造面 則將向上彎曲的褶皺面稱為背形 向下彎曲的褶皺面稱為向形 1 褶皺要素有 核部 翼部 轉(zhuǎn)折端 褶軸 樞紐 軸面 軸跡 核部 泛指褶皺中心部位的巖層 翼部 泛指褶皺兩側(cè)部位的巖層 轉(zhuǎn)折端 指褶皺面從一翼過渡到另一翼的彎曲部分 褶軸 又稱褶皺軸線或軸 對圓柱狀褶皺而言 是指一條平行自身移動(dòng)能描繪出褶皺面彎 曲形態(tài)的直線 該直線稱為褶軸 樞紐樞紐 指在褶皺的各個(gè)橫剖面上 同一褶皺面上彎曲最大點(diǎn)的連線 軸面 各相鄰褶皺面的樞紐連成的面稱為軸面 軸跡 軸面與地面或其它任何面的交線稱為軸跡 脊 脊線 脊面和糟 槽線 槽面 背斜的同一褶皺面上的最高點(diǎn)為脊 它們的連線為脊脊 線線 向斜的同一褶皺面上的最低點(diǎn)為槽 它們的連線為槽線 若干相鄰褶皺面上的脊線或 槽線聯(lián)成的面 分別稱為脊面和槽面 脊跡和槽跡 脊面或槽面與地面或任意平面的交線 不同的褶皺形態(tài)分類方式 1 直立剖面上褶皺的形態(tài)描述 直立褶皺 軸面近直立 兩翼產(chǎn)狀相反 傾角近相等 斜歪褶皺 軸面傾斜 兩翼傾向相反 傾角不等 倒轉(zhuǎn)褶皺 軸面傾斜 兩翼相同一方向傾斜 一翼的地層倒轉(zhuǎn) 平臥褶皺 軸面近水平 一翼地層正常 另一翼地層倒轉(zhuǎn) 翻卷褶皺 軸面彎曲的平臥褶皺 7 2 按翼間角大小 可把褶皺分為 平緩褶皺 開闊褶皺 閉合褶皺 緊閉褶皺 等斜褶皺 3 按轉(zhuǎn)折端彎曲形態(tài) 可把褶皺分為 圓弧褶皺 尖棱褶皺尖棱褶皺 箱狀褶皺 扇狀褶皺 撓曲 5 褶皺平面輪廓 等軸 10 1 根據(jù)褶皺中各層彎曲形態(tài)的相互關(guān)系 1 協(xié)調(diào)褶皺 各層彎曲形態(tài)一致或呈有規(guī)律的過渡關(guān)系 2 不協(xié)調(diào)褶皺 各層彎曲形態(tài)明顯不同 蘭姆賽幾何分類 依據(jù)褶皺橫截面上褶皺層等傾斜線型式和厚度變化參數(shù)所反映的相鄰褶皺面的曲率關(guān)系將 褶皺劃分為三類五型 等傾斜線等傾斜線 褶皺層上 下面上傾角相等切點(diǎn)的聯(lián)線 A B C 類 這類褶皺巖層的等傾斜線從核部向外側(cè)呈扇形撒開 根據(jù)撒開程度不同 細(xì)分 為三個(gè)亞型 A 型 等傾斜線強(qiáng)烈向外呈扇形撒開 各線長短差別很大 為典型頂薄褶皺 B 型 等傾斜線從核部向外均勻撒開 并和層面正交 各線長度大致相等 為典型 的等厚褶皺 C 型 等傾斜線從核部向外略呈扇形撒開 轉(zhuǎn)折端附近的傾斜線比兩翼附近的要略 長 一些 反映出兩翼厚度變薄的趨勢 這是等厚褶皺向頂厚 相似褶皺過渡的類型 類 等傾斜線互相平行且等長 為典型的相似褶皺 類 等傾斜線呈反扇形排列 形成明顯的頂厚褶皺 平行褶皺平行褶皺 同心褶皺 各巖層成平行彎曲 同一巖層垂直其層面的厚度在褶皺各部位基本 一致 而平行軸面的量度厚度變化很大 相似褶皺相似褶皺 各巖層彎曲形態(tài)相似 各層曲率基本不變 無共同曲率中心 在不同深度其同 一巖層的真厚度在翼部變薄 在轉(zhuǎn)折端變厚 而平行軸面量度的厚度在褶皺各部位大致相 等 同沉積褶皺同沉積褶皺 在巖層沉積的過程中同時(shí)逐漸變形而形成的褶皺 同沉積褶皺 背斜 是在盆地普遍沉陷的背景上 局部地區(qū)發(fā)生一邊沉積 一邊褶皺隆起的 背斜構(gòu)造 特點(diǎn) 頂薄翼厚 上緩下陡 頂粗翼細(xì) 高點(diǎn)偏移 同沉積褶皺的特點(diǎn) 同沉積褶皺的特點(diǎn) 由于同沉積褶皺是在漫長過程中逐漸變形而形成的 因此 它的形態(tài)可以反映在褶皺過程 8 中形成沉積物的巖相 厚度及其某些結(jié)構(gòu) 構(gòu)造特點(diǎn)等方面 常具有以下的特點(diǎn) 1 褶皺兩翼的傾角一般上部平緩 往下逐漸變陡 褶皺總體為開闊褶皺 2 巖層厚度在背斜頂部薄 向兩翼厚度增大 向斜中心部位巖層厚度往往最大 沉積 的等厚線與相應(yīng)的構(gòu)造等值線形態(tài)基本一致 3 巖層的巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造明顯受構(gòu)造控制 背斜頂部常沉積淺水的粗粒物質(zhì) 而向向斜 中心部位巖石顆粒逐漸變細(xì) 反映盆地較深處的沉積 4 常在一例或兩側(cè)伴生有同沉積滑榻褶皺或滑塌斷層 滑塌一般自背斜隆起中心順兩 翼下滑 底辟構(gòu)造 是地下高韌性巖體如 巖鹽 石膏 粘土或煤層等 在構(gòu)造力或由于巖石物質(zhì) 間密度的差異所引起的浮力作用下 向上流動(dòng)并擠入上覆巖層之中而形成的一種構(gòu)造 鹽丘是由于巖鹽和石膏向上流動(dòng)并擠入圍巖 使上覆巖層發(fā)生拱曲隆起而形成的一種構(gòu)造 鹽核 變形復(fù)雜多樣 多為豎直褶皺或疊加褶皺 與巖鹽體多次上升流動(dòng)有關(guān) 圍巖構(gòu)造 頂部形成穹隆構(gòu)造或短軸背斜 產(chǎn)生放射狀 環(huán)狀斷層 周邊為陡傾正斷層 圍巖形成環(huán)形的周緣向斜 短軸背斜短軸背斜 短軸褶曲在平面上呈橢圓形 其長度約為寬度的 3 至 10 倍 若為背斜稱短軸背 斜 若為向斜稱短軸向斜 一般發(fā)育在地臺(tái)蓋層上 基底構(gòu)造 發(fā)育基底斷裂 基底變形輕微 穹隆 是巖層褶皺的脊向四周作放射狀傾斜的背斜 構(gòu)造盆地 是巖層從四周向中心的槽部傾斜的向斜 雁行褶皺 斜列式褶皺 由一系列平行斜列的短軸背 向斜組成 一般認(rèn)為是水平力偶 作用形成的 隔檔式褶皺隔檔式褶皺 是由一系列平行的窄而緊閉的背斜和開闊平緩的向斜相間排列組成 隔槽式褶皺隔槽式褶皺 是由一系列平行的緊閉向斜和平緩開闊成箱狀的背斜相間排列組成 隔檔式褶皺 隔槽式褶皺形成機(jī)理 主要是蓋層在基底上剪切滑動(dòng)形成的滑脫構(gòu)造 復(fù)背斜和復(fù)向斜復(fù)背斜和復(fù)向斜是由許多級褶皺所組成的巨大背斜或巨大向斜 發(fā)育于水平擠壓的構(gòu)造活 動(dòng)帶 認(rèn)識(shí)復(fù)背斜和復(fù)向斜 根據(jù)中央地帶的次級褶皺的核部地層的新老關(guān)系 核部地層 老于兩側(cè)者為復(fù)背斜 新于兩側(cè)者為復(fù)向斜 疊加褶皺疊加褶皺又稱重褶皺 是指已經(jīng)褶皺的巖層再次彎曲變形而形成的褶皺 可以是兩個(gè)構(gòu)造 旋回中的褶皺變形疊加 也可以是同一構(gòu)造旋回不同構(gòu)造期次的疊加 跨褶皺 晚期直立水平褶皺疊加在早期褶皺上 多形成穹窿 構(gòu)造盆地構(gòu)造 移褶皺 早期褶皺為中等強(qiáng)度 疊加后彎曲 晚期褶皺在其兩側(cè)成反對稱分布 重褶皺 早期緊閉或等斜的斜歪或平臥褶皺軸面和兩翼一起再褶皺 形成新月形 蘑菇形 褶皺 限褶皺 早期寬緩褶皺 晚期褶皺作用不強(qiáng) 晚期在褶皺緩翼發(fā)育褶皺 但不跨過軸部 彎褶皺 彎轉(zhuǎn)疊加發(fā)育在早期褶皺一端或兩端 使早期褶皺軸面或樞紐協(xié)調(diào)彎轉(zhuǎn) 形成 L S 形褶皺 加強(qiáng)型褶皺 早期褶皺軸面直立 晚期構(gòu)造應(yīng)力場基本不變 早期褶皺進(jìn)一步壓進(jìn) 壓扁 褶皺形成機(jī)制的基本類型 2 褶皺的形成機(jī)制的基本類型有褶皺的形成機(jī)制的基本類型有 縱彎褶皺作用 橫彎褶皺作用 剪切褶皺作用 柔流褶 皺作用 9 比較縱彎褶皺作用與橫彎褶皺作用的異同 縱彎褶皺作用各單一巖層有中和面 整個(gè)巖層沒有 統(tǒng)一的中和面 橫彎褶皺作用各單一巖層和整個(gè)巖層均沒有中和面 縱彎褶皺作用巖層的流動(dòng) 方向是從翼部流向轉(zhuǎn)折端 橫彎褶皺作用相反 縱彎褶皺作用相臨層外層向轉(zhuǎn)折端方向運(yùn)動(dòng) 橫彎褶皺作用相反 縱彎褶皺作用縱彎褶皺作用 巖層受到順層擠壓力而產(chǎn)生褶皺的作用 稱為縱彎褶皺作用 單層彎曲應(yīng)力 應(yīng)變分布特點(diǎn) 在結(jié)構(gòu)均一的單層板狀材料的側(cè)面上畫上幾排小圓 平板 發(fā)生縱彎曲變形后小圓形態(tài)的變化反映了褶皺內(nèi)部應(yīng)變情況 單層或彼此粘結(jié)很牢的一套巖層在縱彎褶皺作用下的變形規(guī)律 巖層韌性較高 外凸側(cè)會(huì)因拉伸而變薄 內(nèi)凹側(cè)則因壓縮而變厚 脆性的巖層 在外凸側(cè)常產(chǎn)生與層面正交 呈扇狀排列的楔形張節(jié)理或小型正斷層 而在 內(nèi)凹側(cè)因壓縮而產(chǎn)生逆斷層或小褶皺 微層理發(fā)育時(shí) 當(dāng)一套層狀巖石受到順層擠壓時(shí) 層理在形成褶皺的過程中起著重要的作用 巖層的彎曲 可以通過兩種運(yùn)動(dòng)方式來完成 一是彎滑褶皺作用 二是彎流褶皺作用 彎滑褶皺作用彎滑褶皺作用 巖層通過層間滑動(dòng)而彎曲形成的褶皺 主要特征是 1 各單層有各自的中和面 整個(gè)褶皺沒有統(tǒng)一的中和面 相鄰褶皺面平行 各巖層 的真厚度在褶皺的各部位基本一致 往往產(chǎn)生平行褶皺 B 型 2 層間滑動(dòng)規(guī)律及產(chǎn)生的小構(gòu)造 規(guī)律 背斜中各相鄰的上層相對向背斜轉(zhuǎn)折端方向滑動(dòng) 小構(gòu)造 見旋轉(zhuǎn)剪節(jié)理 同心剪節(jié)理 擦痕 虛脫現(xiàn)象及層間劈理等 3 當(dāng)兩個(gè)強(qiáng)硬巖層之間夾有層理發(fā)育的韌性巖層時(shí) 發(fā)生縱彎褶皺作用 則會(huì)在層 間滑動(dòng)的力偶作用下 使薄層韌性巖層發(fā)生層間小褶皺 可以利用翼部不對稱層間小褶皺判斷上下層面及背 向斜位置 上層面的滑動(dòng)方向指向背 斜的轉(zhuǎn)折端 彎流褶皺作用彎流褶皺作用 巖層彎曲變形時(shí) 不僅發(fā)生層間滑動(dòng) 而且某些巖層的內(nèi)部還出現(xiàn)物質(zhì)流 動(dòng)現(xiàn)象 主要特征是 1 層內(nèi)物質(zhì)的流動(dòng)方向 自翼部流向轉(zhuǎn)折端 致使轉(zhuǎn)折端部位增厚 翼部相對減薄 從而形成相似褶皺或頂厚褶皺 2 當(dāng)軟巖層與硬巖層互層時(shí) 受到順層擠壓 硬巖層形成平行褶皺 而軟巖層易于 流動(dòng) 填充了由于層間滑動(dòng)形成的虛脫空隙 從而形成與硬巖層褶皺形態(tài)不同的頂厚褶皺 3 當(dāng)硬巖層中夾有一大層層理發(fā)育相對容易流動(dòng)的韌性巖層時(shí) 可在主褶皺的翼部 和轉(zhuǎn)折端形成從屬褶皺 4 在側(cè)向擠壓下軟巖層發(fā)生強(qiáng)烈層內(nèi)流動(dòng) 可產(chǎn)生線理 劈理或片理等小構(gòu)造 如 其間夾有脆性薄巖層 還可形成構(gòu)造透鏡體 10 橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用 巖層受到和層面垂直的外力作用而發(fā)生的褶皺 稱為橫彎褶皺作用 地殼 差異升降運(yùn)動(dòng) 巖漿或巖鹽的底辟作用以及同沉積褶皺作用所形成的褶皺都屬于橫彎褶皺 特點(diǎn) 1 橫彎褶皺的巖層整體處于拉伸狀態(tài) 一般不存在中和面 2 橫彎褶皺作用往往形成頂薄褶皺 頂部可出現(xiàn)放射狀或同心圓狀斷裂 3 由于垂直運(yùn)動(dòng) 物質(zhì)由頂部向翼部流動(dòng) 韌性巖層在翼部形成軸面向外傾斜的小 褶皺 剪切褶皺作用 滑褶皺作用 這種作用使巖層沿著一系列與層面不平行的密集劈理面發(fā) 生差異滑動(dòng)而形成 褶皺 剪切褶皺并不是巖層真正褶皺 只是沿每一滑片作差異滑動(dòng) 層面 標(biāo)志面 被錯(cuò)開 故 剪切褶皺作用過程中 原始層面不起任何控制作用 它只是反映滑動(dòng)結(jié)果的一種標(biāo)志 剪 切褶皺的主要特點(diǎn) 1 是典型的相似褶皺 2 巖層并未發(fā)生真正的彎曲 3 形成的背 向斜規(guī)模小 有時(shí)只造成層面鋸齒狀參差不齊的外貌 柔流褶皺作用 指高韌性的巖石 如巖鹽 石膏或煤層等 或巖石處于高溫高壓環(huán)境下變成 高韌性體 受到外力的作用 而發(fā)生類似于粘稠流體的流動(dòng)變形 從而形成復(fù)雜多變的褶 皺 形成 高溫高壓下的巖石或富水的高韌性低粘度的巖層在外力作用下發(fā)生類 似粘稠的流體那樣的變形 從而形成一種形態(tài)復(fù)雜 紊亂多變的流動(dòng)褶皺 特點(diǎn) 1 形成形態(tài)復(fù)雜 產(chǎn)狀無一定規(guī)律的流褶皺 2 物質(zhì)流動(dòng)突破層面限制 3 厚度變化大 膝折褶皺作用 它是兼具剪切褶皺作用和彎滑褶皺作用兩種特性的一種特殊褶皺作用 產(chǎn)生膝折的巖性特征 為巖性較均一的脆性薄層巖層或片理化巖石 形成 巖層在一定的圍壓限制下 受到與層理或面理平行或稍微斜交的壓應(yīng)力作用 使巖層發(fā)生層間滑動(dòng) 但又受到某種限制 常常使滑動(dòng)面發(fā)生急劇轉(zhuǎn)折 即圍繞一個(gè)相當(dāng) 于軸面的膝折面轉(zhuǎn)折而成尖棱褶皺 巖層在褶皺過程中 總要引起平行主壓應(yīng)力方向的壓縮和垂直于主壓應(yīng)力方向的伸長 即 稱為褶皺的壓扁作用 11 壓扁作用在褶皺前和褶皺過程中都存在 具體分析如下 1 隨著壓扁作用的增強(qiáng) 應(yīng)變橢球的長軸逐漸轉(zhuǎn)到平行軸面的方向 2 褶皺巖層的厚度翼部變薄 轉(zhuǎn)折端增厚 褶皺由平行褶皺向相似褶皺發(fā)展 3 具有對稱要素的鮞粒 化石等的變形 可以推斷壓扁作用程度 4 壓扁作用是形成層間褶皺的重要原因 5 翼部脆性薄夾層拉伸成石香腸 透鏡體 韌性巖層產(chǎn)生軸面劈理 強(qiáng)硬巖層在壓扁 作用中形成 無根勾狀褶皺 層理在褶皺形成中的作用 層理或成層構(gòu)造使巖石不均一 致使巖層受力變形時(shí) 可 以通過層間滑動(dòng)或?qū)觾?nèi)物質(zhì)流動(dòng)而彎曲形成褶皺 成層構(gòu)造是巖石產(chǎn)生褶皺的必要條件 運(yùn)用主波長理論解釋巖層厚度與巖石力學(xué)性質(zhì)對褶皺形成的影響 在同樣水平擠壓作 用下 厚層形成曲率小 波長大的平緩開闊褶皺 而薄層者則形成曲率大 波長小的緊閉 褶皺 同樣厚度的巖石 在同樣的水平擠壓作用下 強(qiáng)巖層常以彎滑作用為主形成平行褶皺 弱巖層則通過層內(nèi)流動(dòng)形成相似和頂厚褶皺 標(biāo)志層 層位穩(wěn)定 分布廣泛 在巖石成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造或所含化石方面具有明顯的特征 且 厚度不大而穩(wěn)定的巖層 按節(jié)理產(chǎn)狀與所在巖層的產(chǎn)狀關(guān)系可將節(jié)理分為 走向節(jié)理 傾向節(jié)理 斜向節(jié)理 順層節(jié) 理 按節(jié)理與褶皺軸方位的關(guān)系 可把節(jié)理分為 縱節(jié)理 橫節(jié)理 斜節(jié)理 節(jié)理是力作用下的產(chǎn)物 根據(jù)其形成機(jī)制可將節(jié)理分為 剪節(jié)理 和 張節(jié)理 剪節(jié)理 由于剪應(yīng)力超過巖石的抗剪強(qiáng)度而在巖體中產(chǎn)生的剪破裂面 X 型節(jié)理系型節(jié)理系是節(jié)理的最典型形式 兩組剪節(jié)理的夾角為共軛剪裂角 兩組剪節(jié)理的交線代 表 2 兩組剪節(jié)理的夾角平分線代表 1 和 3 張節(jié)理 由于張應(yīng)力超過巖石的抗張強(qiáng)度而在巖體中產(chǎn)生的張破裂面 張節(jié)理是在平行于節(jié)理面的壓應(yīng)力或垂直于節(jié)理面的張應(yīng)力作用下形成的 因此張節(jié)理面 的垂線方向代表 3 方向 張節(jié)理與應(yīng)變橢球體的長軸 A 直交 論述剪節(jié)理和張節(jié)理的主要特征及其研究意義 論述剪節(jié)理和張節(jié)理的主要特征及其研究意義 研究意義 節(jié)理可以為礦液上升 滲透 沉淀提供構(gòu)造條件 節(jié)理也是石油 天然氣 和地下水的運(yùn)移通道和儲(chǔ)聚場所 大量發(fā)育的節(jié)理常為水庫和大壩等工程帶來隱患 節(jié)理 的性質(zhì) 產(chǎn)狀和分布規(guī)律與褶皺 斷層和區(qū)域構(gòu)造有著成因聯(lián)系 所以 節(jié)理的研究在一 12 定條件下也有助于分析地質(zhì)構(gòu)造 壓性節(jié)理 縫合線構(gòu)造 是一種與節(jié)理相近似的小型構(gòu)造 順層理發(fā)育的縫合線 常見 是不純灰?guī)r壓溶作用的結(jié)果 不順層 斜交或直交 發(fā)育的縫合線 形成可分為兩個(gè)階段 一是 先在構(gòu)造作用下形成 裂縫 二是 在壓溶作用下發(fā)育成縫合線 1 縫合線 羽飾構(gòu)造 在節(jié)理面上有時(shí)見到自一根中軸向兩側(cè)呈輻射狀散布的紋飾 形似羽毛 稱為 羽飾或羽痕 發(fā)育的巖石 為巖性比較均一的細(xì)粒巖石 如 細(xì)砂巖 粉砂巖 凝灰?guī)r等 羽飾組成 羽軸 羽脈 邊緣帶 陡坎及邊緣節(jié)理 羽脈 自羽軸向兩側(cè)呈弧形發(fā)散 總體構(gòu)成環(huán)狀或半環(huán)狀 邊緣帶 由陡坎和邊緣節(jié)理組成 實(shí)際上是一組斜列小節(jié)理與主節(jié)理面交切的結(jié)果 節(jié)理常常由礦物質(zhì)充填形成巖脈 常見的充填物是石英和方解石等 溶液侵入節(jié)理空間并 使節(jié)理兩壁張開形成的巖脈稱為擴(kuò)張性巖脈 溶液與圍巖交代而占有空間形成的巖脈稱為 非擴(kuò)張性巖脈 裂開 愈合作用 自然界常見巖脈的充填 是一個(gè)持續(xù)反復(fù)增長的過程 形成 先裂成縫 結(jié)晶礦物充填愈合 裂縫擴(kuò)大 再充填再愈合 充填物來源 脈壁巖石壓溶作用產(chǎn)物 其種類有 石英 方解石 長石 黑云母等 根據(jù)節(jié)理形成的地質(zhì)成因可分為構(gòu)造節(jié)理與非構(gòu)造節(jié)理 構(gòu)造節(jié)理是在內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用下形成的節(jié)理 特點(diǎn) 產(chǎn)狀和方位比較穩(wěn)定 與區(qū)域構(gòu) 造或局部構(gòu)造存在一定關(guān)系 發(fā)育的范圍和深度均較大 即有張節(jié)理 也有剪節(jié)理 非構(gòu)造節(jié)理是指在外動(dòng)力地質(zhì)作用下形成的節(jié)理 特點(diǎn) 發(fā)育范圍深度有限 與各級 構(gòu)造沒有規(guī)律性關(guān)系 一張節(jié)理為主 產(chǎn)狀和方位不穩(wěn)定 節(jié)理組節(jié)理組 是指在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的產(chǎn)狀和力學(xué)性質(zhì)相同的一群節(jié)理 稱為節(jié)理組 節(jié)理系 system of joint 在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)理組 構(gòu)成節(jié)理系 如 型共軛節(jié)理系 同心狀 放射狀節(jié)理系等 雁列節(jié)理和雁列脈 雁列節(jié)理是一組呈雁行式斜列的節(jié)理 這類節(jié)理常被充填形成雁 列脈 1 雁列脈的基本要素 雁列帶 雁列脈成帶狀展布的空間范圍 雁列面 穿過各單脈中心而平分雁列帶的中心面 雁列軸 雁列面在雁列帶橫截面上的跡線 雁列角 單脈與雁列面的銳夾角 2 排列及形態(tài) 排列 雁列可分為左列和右列 與左行右行相對應(yīng) 形態(tài) 平直型 窄而長 多屬剪裂 S 型和反 S 型 中段較寬 多屬張裂 反 映了剪切作用中的遞進(jìn)變形 研究節(jié)理的目的研究節(jié)理的目的 主要是為了探討研究區(qū)的構(gòu)造變形史和古構(gòu)造應(yīng)力場 但一地區(qū)的節(jié)理 一般是長期多次構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物 所以就要進(jìn)行節(jié)理的分期與配套 分期 是將一個(gè)地區(qū)的不同時(shí)期形成的節(jié)理加以區(qū)分 把同期節(jié)理組合在一起 配套 是將同一構(gòu)造期的統(tǒng)一應(yīng)力場形成的各組節(jié)理組合成一定系列 主要是將共軛的 兩組節(jié)理組合在一起 以便研究應(yīng)力場 依據(jù)節(jié)理組的交切關(guān)系分期 13 1 錯(cuò)開 后期形成的節(jié)理錯(cuò)開前期形成的節(jié)理 被切者略有位移 2 限制 一組節(jié)理延伸至另一組節(jié)理后突然中止 被限制的節(jié)理形成較晚 3 互切 是節(jié)理同時(shí)形成的表現(xiàn) 4 追蹤 利用和改造 被追蹤 利用和改造的節(jié)理為早期節(jié)理 借助其他地質(zhì)體判別節(jié)理形成順序 1 巖墻 巖脈和其他侵入體?？捎脕黹g接判定節(jié)理形成順序 沿不同期次節(jié)理貫入的 巖墻 巖脈 巖體 其巖性 結(jié)構(gòu)及構(gòu)造上常各具特色 它們間的交切關(guān)系可顯示節(jié)理形 成的先后順序 如充填巖脈的節(jié)理被未充填節(jié)理截?cái)?被充填的節(jié)理形成較早 又如一組節(jié)理被侵入體所截 而另一組切過該侵入體 說明前者先形成 2 分析不整合上 下節(jié)理發(fā)育情況 也有助于判別節(jié)理形成順序 根據(jù)共軛節(jié)理的組合關(guān)系配套 1 共軛節(jié)理的特有的剪切滑動(dòng)關(guān)系 一組左行滑動(dòng) 另一組右行滑動(dòng) 剪切滑動(dòng)方向 可以借助羽列 擦痕 派生節(jié)理等判定 2 利用剪節(jié)理的尾端變化 折尾 菱形結(jié)環(huán)一般代表共軛的兩組節(jié)理 3 利用互切關(guān)系 互切說明兩組同時(shí)生成 如果兩組節(jié)理又符合共軛節(jié)理的特有剪切 滑動(dòng)關(guān)系 則二者必然是共軛的 4 利用追蹤的張節(jié)理配套 兩組雁列張節(jié)理可配套 兩組雁列脈有一條共同的張節(jié)理 能確切說明兩者是共軛關(guān)系 縱彎褶皺上發(fā)育的節(jié)理 1 縱張節(jié)理 在褶皺橫截面上呈扇形排列 應(yīng)力狀態(tài) 當(dāng)樞紐水平時(shí) 3 水平垂直 于樞紐 并與節(jié)理面垂直 2 水平 平行樞紐 1 直立 2 橫張節(jié)理 的應(yīng)力狀態(tài)是 1 水平 垂直于樞紐 2 直立 3 水平 平行樞 紐 3 剪節(jié)理 1 平面共軛剪節(jié)理 共軛剪節(jié)理與褶皺軸向斜交 兩組節(jié)理的交線代表 2 與層面直交 共軛剪切理的銳角分角線常為局部應(yīng)力場 1 的方位 在背斜中 1 與樞紐 平行 在向斜中與樞紐垂直 這對共軛節(jié)理是局部應(yīng)力場引起的 2 褶皺兩翼層間滑動(dòng)引起的剪節(jié)理 橫彎褶皺上發(fā)育的節(jié)理 在橫彎褶皺作用形成的穹狀背斜上 穹拱部分普遍處于引張狀態(tài) 常常形成一系統(tǒng)放 射狀或同心圓狀張節(jié)理 區(qū)域性節(jié)理的特點(diǎn) 1 發(fā)育范圍廣 產(chǎn)狀穩(wěn)定 2 規(guī)模大 間距寬 延伸長 可切穿不同巖層 不受局部構(gòu)造控制 3 常構(gòu)成一定的幾何形式 區(qū)域性節(jié)理相對一個(gè)地區(qū)的其它節(jié)理來講是主節(jié)理 主節(jié)理 是指規(guī)模明顯大于該區(qū)節(jié)理平均規(guī)模的節(jié)理 主節(jié)理延伸長 產(chǎn)狀穩(wěn)定 切穿不同巖層乃至局部構(gòu)造 在一定地區(qū)的各種節(jié)理中占主導(dǎo)地位 與一般節(jié)理不是同期 形成的 而是更大區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物 區(qū)域性節(jié)理分類 根據(jù)節(jié)理的排列組合規(guī)律 區(qū)域性節(jié)理可分為系統(tǒng)性節(jié)理和非 系統(tǒng)性節(jié)理 系統(tǒng)性節(jié)理 是構(gòu)造成因的具有規(guī)律性的區(qū)域性節(jié)理 非系統(tǒng)性節(jié)理 它可以是構(gòu)造成因的 也可以是非構(gòu)造成因的 還可以是經(jīng) 14 后 期改造了的系統(tǒng)性節(jié)理 斷層面 是一個(gè)將巖塊或巖層斷開成兩部分 斷開巖塊或巖層沿之滑動(dòng)的破裂面 往往不 是一個(gè)產(chǎn)狀穩(wěn)定的平直的面 斷層帶 由一系列斷裂面或次級斷層組成的帶 斷層線斷層線 斷層面與地面的交線 斷層兩盤的相對運(yùn)動(dòng)可分為 直移 平移 運(yùn)動(dòng) 兩盤相對平直滑移而無旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 兩盤以斷層面法線為軸 相對旋轉(zhuǎn)滑移 多數(shù)斷層二種運(yùn)動(dòng)兼而有之 15 按斷層走向與褶皺軸向的關(guān)系 可把斷層分為 縱斷層 橫斷層 斜斷層 1 正斷層 上盤下降 下盤上升的斷層 特征 斷面產(chǎn)狀陡 傾角一般在 45 以上 而 60 左右較為常見 大型正斷層往往上 陡下緩呈鏟狀 2 逆斷層 上盤上升 下盤下降的斷層 高角度逆斷層 斷面傾角在 45 以上 低角度逆斷層 斷面傾角小于 45 逆沖斷層 位移量很大的低角度逆斷層 傾角在 30 左右 3 平移斷層平移斷層 斷層兩盤順斷面走向相對運(yùn)動(dòng)的斷層 特征 斷面近于直立 水平錯(cuò)動(dòng) 走向滑動(dòng)斷層 規(guī)模巨大的平移斷層 樞紐斷層 許多斷層斷盤常常有相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)量較大的斷層稱為樞紐斷層 斷盤的 旋轉(zhuǎn)有兩種 16 旋轉(zhuǎn)軸在斷層一端 表現(xiàn)為橫過斷層走向的各個(gè)剖面上的位移量不等 旋轉(zhuǎn)軸在斷層中點(diǎn) 表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的相對位移方向不同 按斷層規(guī)模分類 巖石圈斷裂 切穿巖石圈到達(dá)軟流圈的斷裂 地殼斷裂 切穿地殼到達(dá)莫霍面的斷裂 基底斷裂 切穿地殼上部花崗巖層到達(dá)康德拉界面的斷裂 蓋層斷裂 切穿沉積蓋層到達(dá)變質(zhì)巖基底頂面的斷裂 區(qū)域大斷裂特征 1 巨大復(fù)雜的構(gòu)造變動(dòng)帶 由主干斷裂 次級斷裂組成 包括破碎帶 劈理 片理 化帶 巖漿活動(dòng)帶等 2 巖漿活動(dòng)和成礦作用方面 3 地球物理方面 4 地貌及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方面 一 正斷層一 正斷層 一 一般特點(diǎn) 1 斷層面傾角較陡 大多 45 一般為 60 70 大型正斷層隨深度傾角 變緩 呈犁狀 2 正斷層常形成角礫巖帶 角礫棱角明顯 斷層附近地層很少有擠壓 揉皺現(xiàn)象 2 組合型式 正斷層的組合類型有 地塹 地壘 階梯狀斷層 環(huán)狀斷層和放射狀斷層 雁列 式斷層 塊斷型斷層 1 地塹 主要由兩條 或兩組 走向基本一致 相向傾斜的正斷層組成 兩條正斷 層之間有一個(gè)共同的下降盤 2 地壘 主要由兩條 或兩組 走向基本一致 傾斜方向相反的正斷層構(gòu)成 兩 條正斷層之間有一個(gè)共同的上升盤 3 階梯狀斷層 由若干條產(chǎn)狀基本一致的正斷層組成 各條斷層上盤依次向同 17 一方向降落 構(gòu)成階梯狀斷層 在區(qū)域性抬斜過程中 斷盤常沿弧形的斷層面發(fā)生 一定的旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成階梯狀掀斜斷塊 4 環(huán)狀斷層和放射狀斷層 若干條弧形或半環(huán)狀斷層圍繞著一個(gè)中心成同心圓狀 排列 稱環(huán)狀斷層 若干條斷層自一個(gè)中心成輻射狀排列 即構(gòu)成放射狀斷層 5 雁列式斷層 由若干條呈斜向錯(cuò)列展布的正斷層構(gòu)成雁列式斷層 6 塊斷型斷層 兩組方向不同的大中型正斷層相互切割構(gòu)成 形狀呈方格狀或菱 形塊狀 二 逆斷層及逆沖推覆構(gòu)造二 逆斷層及逆沖推覆構(gòu)造 概念 逆斷層的基本類型可分為 高角度逆斷層 傾角 45 低角度逆斷層 傾角 45 以 30 左右者常見 位移量很大的低角度逆斷 層稱為逆沖斷層 傾角十分低緩 推移距離在數(shù)公里 通常 5Km 以上的大逆沖斷 層稱為推覆構(gòu)造 推覆構(gòu)造上盤的巖體稱為推覆體 下盤稱原地巖體或原地體 逆沖斷層和推覆構(gòu)造是地殼中最常見的構(gòu)造之一 一一 逆沖斷層一般特征逆沖斷層一般特征 1 逆沖斷層常顯示強(qiáng)烈擠壓破碎現(xiàn)象 形成角礫巖 碎粒巖和超碎裂巖 等斷層巖 常出現(xiàn)劈理化 節(jié)理化 剪切帶或各種柔褶皺 2 逆沖席 推覆體 遭受強(qiáng)烈剝蝕可形成飛來峰和構(gòu)造窗 飛來峰和構(gòu)造窗 逆沖推覆構(gòu)造發(fā)育地區(qū)遭受強(qiáng)烈侵蝕切割 將部分外來巖塊剝掉而露出 下伏原地巖塊時(shí) 表現(xiàn)為在一片外來巖塊中露出一小片被斷層圈閉的由較年輕地層組成的 原地巖塊 地貌上常常成為凹陷和洼地的負(fù)地形 這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造窗構(gòu)造窗 若剝蝕強(qiáng)烈 外 來巖塊被大片剝蝕 只在大片剝露出來的原地巖塊上殘留小片孤零零的被斷層圈閉的外來 巖塊稱為飛來峰飛來峰 逆沖推覆構(gòu)造的擴(kuò)展方式有兩種可能的方式 即前展式 背馱式 和后展式 上迭式 18 三三 組合型式 組合型式 1 疊瓦式逆沖斷層 由一系列產(chǎn)狀相近的逆沖斷層的上盤依次向上逆沖 形成剖面上 呈疊瓦狀 各逆沖斷面呈上陡下緩的弧形 向下收斂在一條主干斷層上 總體呈帚狀 19 2 對沖式逆沖斷層 兩條相反傾斜 相對逆沖的斷層組合 小型者與背斜構(gòu)造伴生 大型者產(chǎn)出于大型坳陷邊緣 從隆起向坳陷內(nèi)逆沖 3 背沖式逆沖斷層 兩條相向傾斜相背逆沖的逆沖斷層組合 小型者與背斜構(gòu)造伴生 在造山帶分別在兩翼產(chǎn)出 總體呈扇狀 4 楔沖式斷層 在紅色盆地中 老巖系一側(cè)逆沖于新地層之上 而另一側(cè)與新地層 呈正斷層接觸 形成上寬下窄的楔形沖斷體構(gòu)造 沖斷體本身又可由次級疊瓦式斷層組成 四 地質(zhì)背景 逆沖斷層及其各種組合型式分別產(chǎn)出于不同的地質(zhì)環(huán)境中 一般為區(qū)域性擠壓作用的 結(jié)果 引起整體收縮 但區(qū)域性伸展和重力作用也可以形成推覆式構(gòu)造 引起逆沖斷層和疊瓦構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)力是水平擠壓和重力滑動(dòng) 推覆 把擠壓作用形成的推覆構(gòu)造稱為擠壓性推覆構(gòu)造 簡稱推覆 滑覆 伸展和重力作用形成的推覆構(gòu)造稱為滑動(dòng)推覆構(gòu)造 簡稱滑覆 三 平移斷層三 平移斷層 一 一般特征 兩盤基本沿?cái)鄬幼呦蛳鄬瑒?dòng) 分右行右行和左行左行兩種 斷層面陡峻以致 直立 大型平移斷層常伴生強(qiáng)烈的破碎帶 密集剪裂帶 角礫化帶和超碎裂巖化帶 二 地質(zhì)背景 平移斷層發(fā)育的地質(zhì)背景有兩類 1 與褶皺構(gòu)造伴生的平移斷層 與褶皺斜交 沿共軛剪裂面發(fā)育 或橫交 利用橫 向張裂隙 在差異推動(dòng)下形成 其規(guī)模較小 2 區(qū)域性的平移斷層 區(qū)域大型平移斷層又常稱走向滑動(dòng)斷層 規(guī)模很大 如圣 安德列斯斷層等 三 與平移斷層有關(guān)的一些構(gòu)造現(xiàn)象 引人注目的構(gòu)造現(xiàn)象有兩種 1 與巨型平移斷層伴生的差異性升降和斷塊升降 2 斷層派生褶皺 有三種情況 1 派生褶皺產(chǎn)出于斷層一側(cè) 2 褶皺產(chǎn)出于兩條平移斷層之間 20 3 下伏巖層中平移斷層兩盤的相對運(yùn)動(dòng)在上覆巖層中引起一系列褶皺 以上褶皺均呈雁行式排列 正花狀構(gòu)造 是聚斂性走滑斷層派生的在壓扭性應(yīng)力狀態(tài)中形成的構(gòu)造 一條陡立走滑斷 層向上分叉散開 以逆斷層組成的背沖構(gòu)造 斷層下陡上緩?fù)姑嫦蛏?被切斷的地形多成 背形 但不具有彎滑褶皺性質(zhì) 鑒別花狀構(gòu)造的準(zhǔn)則是構(gòu)造的平面和剖面的結(jié)構(gòu)及區(qū)域應(yīng) 力場特征 負(fù)花狀構(gòu)造 是離散性 走滑斷層派生的在張扭 性應(yīng)力場中形成的構(gòu)造 一套凹面向上的正斷 層構(gòu)成了似地塹式構(gòu)造 塹內(nèi)地層平緩 淺部稍 成被正斷層破壞的向斜 向斜不具彎滑褶皺性質(zhì) 正花狀構(gòu)造表示走滑斷層兼具 逆 沖 斷層性質(zhì) 負(fù)花狀構(gòu)造表示走滑斷層兼具 正 斷 層性質(zhì) 四 順層斷層 四 順層斷層 是順著層面和不整合面等先存面滑動(dòng)的斷層 順層斷層的特點(diǎn)和標(biāo)志 1 斷層巖呈順層展布 2 可產(chǎn)生復(fù)雜的柔皺和腫縮式構(gòu)造 順層斷層一般順軟弱層滑動(dòng) 可以引起巖層 揉褶 3 可形成碎屑巖墻 由上覆層破碎巖屑貫入下伏層裂隙中形成 4 可造成地層重復(fù)和缺失 有時(shí)有地層重復(fù)和缺失 如果重復(fù)和缺失出現(xiàn)在同一 層系中 要注意原生的厚度及其變化 以區(qū)分重復(fù)和缺失現(xiàn)象 5 可形成隔檔式和隔槽式褶皺 是一種沿基底剪切滑動(dòng)的薄皮構(gòu)造 順層斷層的規(guī)模可以很大 構(gòu)造層之間或構(gòu)造圈之間的大型順層斷層叫拆離構(gòu)造 引起順層滑動(dòng)作用力 可以是構(gòu)造推壓 也可以是重力作用 或兩者兼而有之 與逆 沖 斷層相關(guān)的褶皺 1 斷層轉(zhuǎn)折褶皺 是由于斷層轉(zhuǎn)折彎曲 斷層上盤巖石在下 伏斷層轉(zhuǎn)折部位發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的褶皺 2 斷層傳播褶皺 是指由于斷層產(chǎn)狀的改變 逆 沖斷層由深部層位向淺部層位擴(kuò)展時(shí) 由于應(yīng)力的減弱 斷裂變形被褶皺變形所取代 在 其前鋒斷層端點(diǎn)處形成斷層傳播褶皺 3 斷層滑脫褶皺 在一個(gè)或多個(gè)滑脫層上 當(dāng)受到 水平擠壓外力作用時(shí) 沿層平行斷層的位移傳遞到上盤地層中形成的褶皺 基本特征 a 在滑脫層之下或之中往往存在一條或多條底部滑脫斷層 b 底部滑脫斷層在褶皺核部發(fā)生 加厚 c 滑脫層之上的能干巖層 在變形過程中厚度 長度不變 d 同生長地層向褶皺頂部 厚度減薄 褶皺翼呈扇狀旋轉(zhuǎn) 斷層效應(yīng) 可理解為斷層效果的反映 斷層效果可以在平面上及任意剖面上反映出來 出 現(xiàn)巖層的視位移 視位移并不能反映斷層兩盤真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況 巖層的視位移決定于斷層產(chǎn) 狀 斷層的真位移 被斷地層產(chǎn)狀及剖面位置四個(gè)因素及它們的相互關(guān)系 1 形成正斷層的應(yīng)力狀態(tài) 1 直立 2 3 水平 2 與斷層走向一致 從正斷層作 用的應(yīng)力莫爾圓可知 引起正斷層作用的有利條件是 在鉛直方向的 1 增大 在水平方 向的 3 減小 因此鉛直上隆和水平伸展是形成正斷層的最有利條件 2 形成逆斷層的應(yīng)力狀態(tài) 3 直立 1 2 水平 從逆斷層作用應(yīng)力莫爾圓可知 有 利條件是 1 在水平方向增加 或 3 減小 水平擠壓有利于逆斷層發(fā)育 21 3 形成平移斷層的應(yīng)力狀態(tài) 2 直立 1 3 水平 斷層識(shí)別斷層識(shí)別 1 地貌標(biāo)志地貌標(biāo)志 a 斷層崖 由于斷層兩盤的相對滑動(dòng) 斷層的上升盤和下降盤之間常常形成陡崖 即所謂 斷層崖 b 斷層三角面 斷層崖受到與崖面垂直方向的水流的侵蝕切割 形成沿?cái)鄬用娣植嫉囊幌?列三角形陡崖