普通地質(zhì)學(謝文偉_黃體蘭_周仁元_王嵩莉)_第十三章_構造運動及地質(zhì)構造

1、普通地質(zhì)學普通地質(zhì)學第十三章 構造運動與地質(zhì)構造（二）江西應用技術職業(yè)學院 謝文偉 謝宇飛 制作第四節(jié)斷裂構造 巖石受到外力作用發(fā)生破裂的現(xiàn)象，稱為斷裂構造。分為節(jié)理和斷層兩大類。 一、節(jié)理巖石破裂后，斷裂面兩側巖塊沒有明顯位移的斷裂，是分布最廣、最常見的一種斷裂構造。 （一）節(jié)理的分類 1.節(jié)理的成因分類 構造節(jié)理 指巖石在構造運動作用下產(chǎn)生的節(jié)理。非構造節(jié)理包括巖石在外力地質(zhì)作用下（如風化、山崩、滑坡、巖溶塌陷、冰川活動、 人工爆破等）所產(chǎn)生的節(jié)理，以及巖漿巖在冷凝成巖過程中所形成原生節(jié)理。3. 節(jié)理的力學成因分類 根據(jù)形成節(jié)理的力學性質(zhì)不同，分為張節(jié)理、剪節(jié)理。 張節(jié)理由拉張力作用形成的

2、節(jié)理。 特點： 節(jié)理面參差不齊，粗糙； 節(jié)理面常繞過礫石、延伸短； 裂口呈楔形，深度不大。2.節(jié)理的幾何分類(1)根據(jù)節(jié)理與所在巖層的產(chǎn)狀要素的關系可以分為：走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜向節(jié) 理、順層節(jié)理。(2) 根據(jù)節(jié)理的走向與所在褶曲樞紐的關系可以分為：縱節(jié)理、橫節(jié)理、斜節(jié)理。指按照節(jié)理與其所在的巖層或其他構造的關系進行的分類。剪節(jié)理由剪切力作用形成的斷裂。 常成對出現(xiàn)，形成兩組交叉節(jié)理，故又稱為“”節(jié)理； 節(jié)理面平直而光滑，能把礫石切斷、錯開； 延伸較長，有時可見擦痕。影視：斷裂構造（二）研究節(jié)理的意義 了解區(qū)域性構造應力場的特點和各種應力的分布規(guī)律； 有助于研究巖漿巖體、礦體（包括含水層）的

3、形成和分布； 有助于風景旅游資源的開發(fā)和利用； 有助于工程建設設計和施工，防止節(jié)理構造可能引起的破壞作用和不良影響。 特點：來源：長春地質(zhì)學校電教室 二、斷層巖石斷裂后，兩側巖石發(fā)生顯著的相對位移，稱為斷層，是最常見的地質(zhì)構造現(xiàn)象。 1.斷層要素：有斷層面、斷層線、斷層盤。 斷層面巖層受力后發(fā)生相對位移的破裂面。 特征：呈面狀展布，具有一定的走向、傾向、傾角。 斷層面有的光滑，有的具擦痕，有的呈波狀起伏，有的較粗糙。斷層線斷層面與地面的交線?？芍笨蓮?，甚至形成一條寬窄不等、呈帶狀分布的破碎地帶，稱為斷層破碎帶。 斷層盤斷層面兩側的斷塊稱為斷層盤。位于斷層面上方的稱為上盤，下方的稱為下盤。相對上

4、升的一盤稱為上升盤，相對下降的一盤稱為下降盤。 2.斷層的基本類型 分類原則：根據(jù)斷層兩盤相對位移方向和力學性質(zhì)劃分。 正斷層上盤相對下降，下盤相對上升。 斷層特征： a.由于受水平張力作用，斷層面較粗糙，擦痕一般不太發(fā) 育，產(chǎn)狀較陡； b.其破碎帶中常形成棱角明顯的斷層角礫巖。 逆斷層上盤相對上升，下盤相對下降。a.是由擠壓作用產(chǎn)生的，斷層面呈舒緩波狀，斷層擦痕較發(fā)育；b.斷層破碎帶中角礫巖常被壓扁，棱角不明顯；c.斷層面傾角大小不等，45為沖斷層，5km）的低角度逆斷層。 其特征是斷層上盤推移較遠，與原地基巖不是一個整體，屬外來巖體，稱為推覆體。 平移斷層斷層兩側巖塊，沿著斷層面走向的水平

5、方向相對移動的斷層。 斷層特征：a.產(chǎn)狀較陡，常近于直立。b.斷層面一般平直光滑，常具水平擦痕。c.破碎帶中有剪裂破碎巖石，常被碾磨成粉狀物質(zhì)，稱為斷層泥。若斷層常兼有兩種位移性質(zhì)，一般采用復合命名，如平移一逆斷層 3.斷層的組合類型 地壘 是由兩條或多條走向基本一致傾向相反的正斷層構成，中央部分相對上升，兩側相對下降的構造。 地塹 是由兩條或多條走向基本一致，相向傾斜的正斷層構成，中央部分相對下降，兩側相對上升的構造。 還可根據(jù)斷層走向與巖層產(chǎn)狀的關系分為：走向斷層；傾向斷層；斜交斷層；順層斷層 疊瓦式逆沖斷層由一系列產(chǎn)狀相近的逆沖斷層組成，其上盤依次向上逆沖，斷面上呈疊瓦式。 地塹與地壘（

6、據(jù)夏邦棟，1995）4.斷層的識別標志斷層面：一般在剖面（斷面）上直接觀察可見到相對較平直的斷層面，其上常具有擦痕、階步，有的被磨得很光滑，有的面上附著硅質(zhì)、鐵質(zhì)或碳酸鹽礦物薄膜。 斷層破碎帶：常形成硅化破碎帶、斷層角礫巖或斷層泥，有的具有構造透鏡體、糜棱巖及片理化現(xiàn)象。地質(zhì)體不連續(xù)：這是在路線觀察時平面上常用的方法，正常順序巖層沿走向突然中斷，或沿傾向地層發(fā)生缺失或重復出現(xiàn)，地表具有鐵帽，說明此處有斷層存在。走向斷層造成巖層重復（A,C,E）與缺失（B,D,E）（據(jù)徐邦梁，1998）斷層兩側的伴生構造標志： 拖曳褶曲；伴生節(jié)理 斷層的間接標志 地貌：由斷層兩側巖塊的差異性升降運動而形成的陡崖

7、，稱為斷層崖 (斷層三角面)。 地形：斷層破碎帶在地表易被風化剝蝕（硅化破碎帶除外），常形成負地形（鞍部、溝谷、河流）。 水文、巖脈：斷層是地下水或熱液的通道，沿斷層帶常可見到一系列的泉水出露或斷陷湖以及巖脈等，是指示斷層的重要標志。 拖拽褶曲的形態(tài)與斷層滑動的關系（據(jù)夏邦棟，1995）斷層崖和斷層三角面形成示意圖A斷層崖；B沖溝擴大形成三角面（F）；C繼續(xù)侵蝕，三角面消失5.斷層形成時代的確定 斷層形成時代主要是依據(jù)切割、充填、上覆地層等關系來判斷。 6.研究地質(zhì)構造的意義 通過地質(zhì)構造的研究，掌握不同時期、不同地區(qū)構造運動的特點、性質(zhì)及規(guī)律，恢復其構造發(fā)展史； 確定各種地質(zhì)構造的力學性質(zhì)、

8、形態(tài)分布等特征，在成礦有利部位（褶皺軸部、斷裂交叉部位等）尋找礦產(chǎn)，還可指導工程設計和施工，采取相應措施保證工程的穩(wěn)固性。 對某些地區(qū)的地質(zhì)構造進行監(jiān)測，預防和預報可能發(fā)生的地質(zhì)災害，如地震、火山、滑坡等。 斷層形成年代在二疊紀（P）與三疊紀（T）之交第五節(jié) 地層接觸關系地殼下降接受沉積，上升則遭受剝蝕，再下降接受沉積，與原來的老地層之間就有了接觸面。就形成并記錄下來各種接觸關系： 整合接觸沉積巖之間 假整合接觸 角度不整合接觸沉積巖與 侵入巖之間沉積接觸 侵入接觸整合接觸 指相鄰的新、老地層產(chǎn)狀一致，巖石性質(zhì)與生物演化連續(xù)而漸變，沉積作用沒有間斷。 意義：表明該地區(qū)地殼運動相對較為穩(wěn)定，處于

9、持續(xù)下降或持續(xù)上升狀態(tài)，因此沉積物能夠連續(xù)沉積而形成整合接觸。 假整合接觸（平行不整合接觸）指相鄰的新、老地層產(chǎn)狀一致，分界面為剝蝕面（沉積間斷面）。 意義：表明該地區(qū)老地層形成后，地殼均衡上升為陸，使該地層遭受風化剝蝕，形成了剝蝕面，隨后地殼均衡下降，在剝蝕面上重新接受沉積，并形成了新地層，這種接觸關系是地殼升降的重要標志。 遼寧省賽馬集平頂山角度不整合接觸關系剖面圖（據(jù)張寶政，1983）整合接觸、假整合接觸及其形成的構造運動北京示意圖角度不整合接觸相鄰的新、老地層產(chǎn)狀不一致，分界面為剝蝕面，并且剝蝕面產(chǎn)狀與新地層一致，老地層以不同角度斜交接觸。 意義：表明老地層形成后經(jīng)受了強烈的構造運動，

10、使巖層發(fā)生了變形（傾斜或褶皺）并遭受風化剝蝕，形成剝蝕面，然后地殼下降，在剝蝕面上接受沉積形成新地層。侵入接觸巖漿的侵入體穿插到周圍巖石中，其標志是侵入體與圍巖接觸帶有接觸變質(zhì)現(xiàn)象，圍巖年齡早于侵入體。 意義：表明該地區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過較強烈的構造運動使巖漿侵入形成侵入體。 沉積接觸地層覆蓋在侵入巖之上，分界而為剝蝕面。意義：表明侵入巖體形成后，地殼上升遭受風化剝蝕，其上部的圍巖及部分侵入巖體被剝蝕掉了，形成剝蝕面，然后地殼下降，接受沉積，形成新的地層。地層年齡晚于侵入體，其標志是：具有剝蝕面。 花崗巖與圍巖的侵入接觸與沉積接觸關系（據(jù)夏邦棟，1995）注意：侵入接觸和沉積接觸往往在一定區(qū)域內(nèi)同時存

11、在，要注意他們的鑒別特征。研究巖層的接觸關系對于研究了解地殼運動的性質(zhì)、規(guī)模以及恢復古地理環(huán)境，了解古生物群的變化等都有重要意義。綜上所述，構造運動過去發(fā)生了，現(xiàn)在還在運動，將來仍會繼續(xù)運動，只要地球存在一天，構造運動就不會停止。第六節(jié) 大地構造學說簡介關于構造運動的起因、大地構造特征及其演變規(guī)律問題，是地質(zhì)學上長期爭論和探索的重大問題。出現(xiàn)過很多種學說，槽臺說、大陸漂移說、海底擴張說、板塊構造學說、地球自轉(zhuǎn)速率變化說、地洼說等?？偟姆譃閮纱箢悾阂皇恰肮潭ㄕ摗保恰盎顒诱摗?。由于20世紀40年代以來，海洋地質(zhì)、海底地貌、地球化學、地球物理及深部地壓的深入研究，獲得了大量的實際資料，“活動論”

12、逐漸被廣大學者接受。板塊構造學說占據(jù)了主導地位。 槽臺學說是根據(jù)陸殼上不同地區(qū)地質(zhì)構造特征及發(fā)展上的差別，將陸殼劃分為活動的地槽和穩(wěn)定的地臺，以及兩者鄰接部位的過渡區(qū)。 一、地槽地臺學說 槽臺學說屬于傳統(tǒng)大地構造學的一個主流學派，最早由美國霍爾1859年提出來的，占主流地位近100年，直到板塊理論的建立才逐漸衰退。但在大陸內(nèi)部區(qū)域地質(zhì)研究中仍然留下了較大的影響。 （一）地槽第一階段：以拗陷為主，接受巨厚沉積。第二階段：回返上升階段，巖層強烈褶皺、斷裂、變質(zhì)，并伴有大量巖漿侵入，形成褶皺山脈。我國有祁連山、天山、喜馬拉雅山等褶皺帶。 地殼上構造運動強烈活動的狹長地帶，長可達數(shù)千千米，寬為幾十至幾

13、百千米。其運動速度快、幅度大，沉積作用、巖漿作用、構造運動和變質(zhì)作用都十分強烈和發(fā)育。地槽區(qū)的一個構造旋回發(fā)展過程示意圖（三）過渡區(qū)地臺具有明顯的雙層結構： 褶皺基底（結晶基底）： 由古老的變質(zhì)巖和巖漿巖組成。沉積蓋層： 由淺海或大陸環(huán)境沉積形成的未經(jīng)變質(zhì)的沉積巖構成。我國有華北地臺、塔里木地臺等。（二）地臺指在原來地槽與地臺鄰接的部位往往形成較地槽淺的坳陷，稱為山前坳陷或邊緣坳陷，如南京坳陷帶。地殼上面積寬廣、具有不規(guī)則外形的相對穩(wěn)定地區(qū)。其直徑可達上千千米。二、我國主要的大地構造學說（一）多旋回構造運動說 我國地質(zhì)學家黃汲清在長期研究并總結我國地質(zhì)構造發(fā)育特征的基礎上，于1945年提出并經(jīng)

14、過多年研究認為：地槽的發(fā)生、發(fā)展不是單旋回的，也不是簡單的多次重復，而是多旋回、螺旋式上升發(fā)展運動的。并初步建立起多旋回模式。 （二）地洼說是我國地質(zhì)學家陳國達20世紀50年代末期提出的大地構造學說，認為地殼是多階段發(fā)展形成的，是由地槽區(qū)演化到地臺區(qū)，既由動到“定”；由地臺區(qū)演化到地洼區(qū)，是由“定”到動；地殼的活動區(qū)與相對穩(wěn)定區(qū)相互轉(zhuǎn)化和交替更迭的過程，稱之為動“定”轉(zhuǎn)化遞進。認為中生代以來地殼演化進入了新階段，既不屬于地臺，也不屬于地槽，而是一種新型活動區(qū) “地洼區(qū)”。 黃汲清陳國達（三）地球自轉(zhuǎn)速率變化學說（地質(zhì)力學）由我國著名地質(zhì)學家李四光20世紀20年代提出。 主要觀點是：由于地球自轉(zhuǎn)

15、速率的變化，地殼產(chǎn)生了以水平方向為主的運動，動力作用方向主要是由高緯度向低緯度，形成東西向的構造帶（緯向構造帶）；和由東向西運動，形成南北向的構造帶（經(jīng)向構造帶）；以及由上述兩種運動產(chǎn)生的扭動構造體系（多字型、山字型和“S”型等構造帶）。 李四光緯向構造圖解經(jīng)向構造圖解多字型構造圖解（一）大陸漂移說 1912年，魏格納(A.Wegener) 從大西洋兩側海岸線彎曲形狀具有驚人的相似性得到啟發(fā)，第一次向世人提出大陸漂移說。并不斷地收集證據(jù)，在1915年出版的著作海陸的起源中，提出了四個方面的證據(jù)加以論證： 地質(zhì)構造證據(jù)：古生物、古氣候證據(jù)：重力資料：大地測量發(fā)現(xiàn)格陵蘭正由歐洲漂離 三、板塊構造學

16、說（二）海底擴張說由美國地質(zhì)學家赫斯和迪茨在地幔對流說的基礎上于19601962間提出的，它論述的是地殼的產(chǎn)生與消亡。 海底擴張的主要依據(jù)：海嶺分裂帶（洋中脊）的發(fā)現(xiàn)：海底磁異常條帶：洋底巖石的年齡：轉(zhuǎn)換斷層 近4.5Ma地磁場的倒轉(zhuǎn)該觀點認為剛性巖石圈被一些構造活動帶分割成很多既不連續(xù)、又互相“鑲嵌”起來的球面塊體，每個塊體的厚度相對地球半徑來說是很薄的，呈板狀，稱巖石圈板塊。 堅硬的巖石圈板塊馱伏在塑性軟流圈之上，橫跨地球表面發(fā)生大規(guī)模的水平運動。板塊之間或相互分離，或相互聚合，或相互平移。板塊運動及其相互作用，激起了地震及火山活動，帶動了大陸漂移和大洋盆地的啟閉，由此產(chǎn)生的一系列地質(zhì)構造

17、現(xiàn)象稱為板塊構造。 （三）板塊構造的概念 板塊構造學說就是關于板塊互相作用的理論，較好地解釋了全球規(guī)模的構造運動、內(nèi)力地質(zhì)作用以及它們之間的關系，是最新的全球構造學說。 （四）板塊運動的方式 板塊以每年數(shù)厘米的速度不停地運動著，其相對運動方式有：離散運動、匯聚運動、側向錯動。 離散運動（板塊生長邊界）匯聚運動（板塊消亡邊界）側向錯動（轉(zhuǎn)換斷層，無增生、無消亡）（五）世界板塊的劃分 1.太平洋板塊 2.歐亞板塊 3.非洲板塊4.美洲板塊 5.印度澳大利亞板塊 6.南極洲板塊根據(jù)板塊邊界，可將全球板塊分為六大板塊：現(xiàn)普遍公認的全球板塊劃分威爾遜(Wilson,1963)為解釋火山島鏈年齡的遞變現(xiàn)象

18、而提出了熱點的概念。 熱點 是地幔中相對固定和長期存在的熱物質(zhì)活動中心,它們向活火山提供富集各種微量元素的巖漿。左圖所示夏威夷-皇帝火山鏈的走向,實際上記錄了太平洋板塊的運動方向： 在4000萬年前是從南向北沿北北東向運動，最晚在2600萬年以后轉(zhuǎn)變?yōu)閺臇|向西沿北西西向運動。地幔柱構造假說是繼大陸漂移和板塊構造假說之后人類認識地球的第三次浪潮。（一）熱點四、地幔柱構造假說夏威夷皇帝海嶺火山鏈形成示意圖地幔柱是地幔深處，甚至核-幔邊界上產(chǎn)生的圓柱狀上升的熱物質(zhì)流。它攜帶地幔物質(zhì)和熱能直至地幔上層，并在巖石圈和軟流圈分界處四散外流，激起軟流圈中的水平運動，從而可將地幔柱當作板塊運動的驅(qū)動機制。熱點

19、處的火山活動是地幔柱物質(zhì)噴出地表的反映。 熱點和地幔柱的一般特征：熱點底下有一個狹窄(寬150200 km)的中心熱柱,它由溫度異常高的上地幔物質(zhì)組成；高溫、低黏度的上涌地幔流在板塊下散開，形成蘑菇狀頭部（柱頭）, 直徑為10002000 km，其溫度比正常溫度高100200，下部拖著一條狹窄的、可能長期活動的管道（柱尾）；(1) 地幔柱引起的巖石圈上隆幅度可達10002000 m。大火成巖省(大陸溢流玄武巖)是地幔柱到達地表最好的表現(xiàn)形式。（二）地幔柱世界上典型地幔柱/熱點：1. 西伯利亞玄武巖省，曾被認為是最大規(guī)模的大陸溢流玄武巖，覆蓋面積達250104km2,主要在250Ma內(nèi)噴發(fā)。2.

20、 最近識別出代表泛大陸在200Ma左右開始裂解的中大西洋火成巖活動省(CAMP )，其覆蓋面積更大，達700104km2。3. 阿拉伯、印度德干高原等大陸溢流玄武巖。 中國目前較公認的地幔柱是二疊紀末形成的峨眉山玄武巖，其面積大于25104km2，當時地幔柱中心在大理附近，該處火山巖層厚達5 km。另外還有很多地區(qū)的火山巖或鎂鐵超鎂鐵質(zhì)巖體被解釋成地幔柱，如阿爾泰、天山、南海、祁連山、中國東部新生代玄武巖、華南新元古代巖漿巖以及一些銅鎳硫化物礦床等。 （三）超級地幔柱熱地幔柱 是由地幔熱物質(zhì)構成的上升地幔柱。如南太平洋超地幔柱、非洲超地幔柱（兩大低波速異常帶 ）。 冷地幔柱 是由滯留在上、下地

21、幔界面附近板片構成的下降地幔柱，是不保持剛性板塊形狀而以巨石狀下落的物質(zhì)移動。如亞洲冷地幔柱（高波速異常 ）。 （四）地幔柱構造地幔柱構造概括了地幔上升流和下行流的對流形式和所引起的構造發(fā)育程度。 多級次的熱幔柱發(fā)育導致大陸巖石圈構造體制向大洋巖石圈構造體制轉(zhuǎn)化，形成熱點、大火成巖省、裂解的超大陸、大陸裂谷、大洋擴張、伸展盆地等各種伸展、離散、引張環(huán)境。 地幔柱構造是由超地幔柱流控制的動力學，是以支配地幔大部分領域的地幔柱垂直流作為物質(zhì)主要流動形式的構造學?？刂浦蒯Ｖ系臒嶙饔煤蜆嬙煸僭斓葎恿W過程。這種動力學過程，稱為地幔柱構造作用。冷幔柱回流引起大洋巖石圈向大陸巖石圈構造體制轉(zhuǎn)變，形成大

22、陸聚合、洋殼俯沖、逆沖推覆、碰撞造山等各種會聚、碰撞、擠壓環(huán)境 。對比內(nèi)容板塊構造學說地幔柱構造假說研究層次地球巖石圈的構造運動固體地球不同圈層間相互作用運動方式巖石圈板塊的水平運動殼幔核之間的垂直運動研究效果 對發(fā)生在板塊邊界的現(xiàn)象作出了很好解釋；對遠離板塊邊界（板內(nèi)）的現(xiàn)象,如大洋火山鏈和大陸溢流玄武巖等不能很好解釋 對火山鏈、大陸溢流玄武巖、大陸裂解、聚合、板塊俯沖、地磁效應、全球氣候變化、生物大滅絕等現(xiàn)象作出了很好解釋（五）板塊構造學說與地幔柱構造假說之比較 地幔柱構造假說雖然從誕生之日至今遭到了不少學者的質(zhì)疑，但仍然被認為是自板塊構造理論之后最重要的大地構造理論，而且二者相互印證、相

23、互補充，大大地推動了固體地球科學的研究進展，也是當今地學研究的前沿和熱點。第七節(jié) 地質(zhì)圖概述地質(zhì)圖 將一個地區(qū)的地層、地質(zhì)構造、巖漿巖體及礦產(chǎn)等內(nèi)容以及它們之間的相互關系，按一定比例尺，用規(guī)定的線條、符號和顏色表示在平面的圖件。一、幾種常用地質(zhì)圖地質(zhì)構造圖 在地質(zhì)圖的基礎上通過地質(zhì)構造分析，用規(guī)定符號標明各種地質(zhì)構造現(xiàn)象的圖件。地質(zhì)剖面圖 指垂直于區(qū)內(nèi)地層走向或主要構造線方向所切割的地質(zhì)體剖面，反映地質(zhì)體深部特征的地質(zhì)圖件。可在地質(zhì)圖上切割繪制（圖切剖面圖），也可以在野外實地測量繪制（實測剖面圖）。 綜合地層柱狀圖 在地質(zhì)圖的基礎上，地區(qū)內(nèi)地層、巖體及其接觸關系，按由老到新的順序，用線條、符號

24、及顏色排列繪制在一個呈柱狀的剖面圖上，兩側標示出地層時代、巖石、化石、地層厚度及接觸關系等的圖件。二、地質(zhì)圖包括的其他內(nèi)容及格式圖名一般用圖內(nèi)最大居民點名稱（地名）或大的地貌名稱來命名。比例尺是表明圖上距離與實地距離的一種比例關系的尺度。一般用文字、數(shù)字或線條比例尺表示。由于研究目的、任務不同，采用不同精度的地形圖為底圖，精度要求愈高、比例尺越大。 小比例尺 1：100萬1：10萬 主要用于較大區(qū)域地質(zhì)調(diào) 查和研究；中比例尺 1：5萬1：1萬 主要用于小區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和研究；大比例尺 1：幾千 主要用于礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查、礦點檢查評價。 圖例將地質(zhì)圖中表示各種地質(zhì)體的符號、代號、顏色及線條等放在小長方塊中，加以說明，并按一定順序排列于圖幅的右側方。 三、 地質(zhì)內(nèi)容及特征在地質(zhì)圖上的表現(xiàn) 2.傾斜巖層1.水平巖層3.褶皺構造 背斜是核部為老地層，兩翼為新地層； 向斜是核部為新地層，兩翼為老地層； 倒轉(zhuǎn)褶皺是巖層向同一方向傾斜，