構造地質學基本概念

1、構造地質學基本概念構造地質學第一章沉積巖層的基本產(chǎn)狀一、面狀結構產(chǎn)狀要素1、走向：傾斜平面與水平面的交線即走向線，走向線兩端延伸的方向即走向。2、傾向：傾斜平面上與走向線垂直的線叫傾斜線，傾斜線在水平面上的投影所指的平面向下傾斜的方位即傾向。3、傾角：傾斜平面上的傾斜線與其在水平面上投影的夾角。4、視傾斜線：當剖面與巖層走向線斜交時，剖面與巖層的交跡線叫視傾斜線。5、視傾角：視傾斜線與其在水平面上投影的夾角叫視傾角：公式二、線狀結構產(chǎn)狀要素1、傾伏向：某一直線在空間的延伸方向，即某一傾斜直線在水平面上的投影所指示的該直線向下傾斜的方位。用方位角或象限角表示。2、傾伏角：指直線的傾斜角，即直線與

2、其水平投影線間所夾的銳角。3、側伏角：當線狀構造包含在某一傾斜平面內，此線與該平面走向線所夾銳角叫此線在那個平面的側伏角。4、側伏向：構成側伏銳角的走向線那一端的方位，如240N。三、水平巖層基本特征：1、在地形地質圖上，巖層的地質界線與地形等高線平行或重合。2、一套水平巖層，老巖層在下，新巖層在上。3、巖層頂、底面之間的垂直距離是巖層的厚度，水平巖層的厚度是其頂、底面標高。4、巖層出露寬度是頂、底面出露線間的水平距，水平距的大小取決于巖層厚度和地面坡度。四、傾斜巖層基本特征：1、由于地殼運動，使原始水平產(chǎn)狀的巖層發(fā)生構造變動，形成傾斜巖層2、產(chǎn)狀要素有走向、傾向、傾角（定義）3、巖層厚度指巖

3、層的兩個平行界面之間的垂直距離；視厚度是在與巖層走向斜交的直立剖面或在與巖層不垂直的任何方向的非直立剖面之間上測得的巖層頂、底界線之間的垂直距離；鉛直厚度是指巖層頂、底面之間沿鉛直方向的厚度4、露頭界線用“V”字型法則5、露頭寬度取決于巖層厚度、傾角、地面坡度、坡向與巖層的傾角、傾向之間的關系五、地層接觸關系：（整合和不整合兩大類）1、整合接觸：一套套產(chǎn)狀一致，時代連續(xù)的地層之間的接觸關系2、不整合接觸：如果上下兩套地層之間有明顯的沉積間斷，這種接觸關系為：平行不整合（假整合）：不整合面上下兩套地層的產(chǎn)狀彼此平行一致，但因時代間斷而地層缺失。過程：下降、沉積一上升、沉積間斷、遭受剝蝕一下降、再

4、沉積角度不整合：不整合上下兩套地層不僅有地層缺失，而且產(chǎn)狀不同。過程：下降、沉積一褶皺上升、沉積間斷、遭受剝蝕一再次下降、再沉積3、不整合面的地質意義：不整合面上的巖層?？尚纬设F、鎰、磷及鋁土礦等沉積礦產(chǎn)，不整合面利于巖漿和含礦溶液活動，容易形成各種熱液礦床，不整合面是石油、天然氣儲集的有利場所。第二章沉積巖層的原生構造一、層理及其識別：1、層理是通過巖石成分、結構和顏色在剖面上的突變或漸變所顯現(xiàn)出來的一種成層構造2、沉積巖層理可根據(jù)巖石的成分、結構、色調等的變化得以識別：成分結構顏色層面原生構造二、利用原生構造判別巖層頂、底面1、交錯層理：前積紋層的頂部多被斜切，與層系面呈高角度相交，下部常

5、逐漸變緩收斂，與底面小角度相交或相切2、遞變層理：底面到頂面粒度由粗變細3、波痕：振蕩式波痕成對稱的夾脊圓谷狀，尖脊指向頂面，圓弧指向底面4、層面暴露標志：泥裂雨痕5、生物標志：穹狀紋層的凸起方面指向巖層頂面6、底面印膜：凸起方向為底面三、軟沉積變形主要標志：1、軟沉積變形是指沉積物尚未充分固結成巖時發(fā)生的變形2、軟沉積變形的主要標志：軟沉積變形常局限于一定層位或一定巖層中，如果一強烈變形層夾于整套變形輕微巖系中，說明個別層是軟沉積變形的結果。軟沉積變形常局限于沉積盆地中一定地段，如沉積盆地邊緣，大隆起邊緣軟沉積變形主要是重力作用的結果，一般不顯示構造應力造成的構造定向性第三章褶皺、褶皺幾何要

6、素：1 .核：褶皺的中心部分2 .翼：褶皺中心兩側圓弧狀的部分3 .拐點：相鄰背形和向形共用翼的褶皺面常呈“S”型彎曲，褶皺面相交凸向的轉折點叫拐點。4 .翼間角：正交剖面上兩翼的內夾角，圓弧形褶皺的翼間角指兩翼上拐點的切線的夾角。5 .轉折端：褶皺面上從一翼過渡到另一翼的轉折部分6 .樞紐：單一褶皺面上最大彎曲點的連線7 .脊線和槽線：同一褶皺面上背形最高占的連線叫脊線，沿向形最低點的連線為槽線，脊線中最高點表示褶皺隆起部位，叫高點，脊線中最低部位叫軸陷。8 .軸面：各相鄰褶皺面樞紐連成的面叫軸面。軸跡：軸面與地面的交線在地質圖上的投影。褶軸：從幾何學觀點來看，轉折端渾圓的褶皺面，可看作一條

7、直線通過平行自身移動而構成的一個曲面，這條直線稱為褶軸。二、，皺在正交剖面上的表現(xiàn)（一）轉折端的形態(tài)（圖示）1.圓弧褶皺2.尖棱褶皺3.箱狀褶皺4.撓曲（二）翼間角大?。▓D示）：1.平緩褶皺：120° < a < 1802.開啟褶皺：70° < a < 1203 .中常褶皺：30° < a < 70°4 .緊閉褶皺：5 < a < 30°5.等斜褶皺：00<a<5（三）軸面產(chǎn)狀（圖示）：1.直立褶皺2.斜歪褶皺3.倒轉褶皺4.平臥褶皺5.翻卷褶皺（四）褶皺的對稱性1.對稱褶皺2.不對稱

8、褶皺褶皺兩翼發(fā)育從屬褶皺，由一翼長一翼短的不對稱褶皺組成。從屬褶皺軸面的傾倒方向為倒向。在背斜左翼，如果從屬褶皺是右行倒向或順時針倒向，從屬褶皺為“Z”型,在右翼，從屬褶皺倒向為左行倒向或逆時針倒向，為“S”型。三、褶皺的形態(tài)分類（一）根據(jù)組成褶皺的各褶皺層的厚度變化和幾何關系的分類1 .平行褶皺：褶皺面作平行彎曲，同一褶皺層的厚度在褶皺各部分一致，故又稱等厚褶皺，彎曲的各層具有相同的曲率中心，故又稱同心褶皺，由中心向外，曲率半徑逐漸增大，曲率變小，巖層變平緩：向核部曲率逐漸變大。2 .相似褶皺：組成褶皺的各褶皺面做相似彎曲，各面具有相同的曲率，沒有共同的曲率中心。褶皺形態(tài)不隨深度的變化而變化

9、，同一層的厚度發(fā)生有規(guī)律的變化,即兩翼薄轉折端增厚，平行軸面量出的視厚度在褶皺各部位保持一致平行和相似褶皺都是協(xié)調式褶皺，無規(guī)律的是不協(xié)調式褶皺一底辟構造。3 .底辟構造：由變形復雜的高塑性層（如巖鹽、石膏、泥質巖層等），刺穿變形軟弱的上覆脆性巖層的一種構造。如果底辟核由巖鹽類組成，則稱為鹽丘構造。（底辟核、核上構造、核下構造）（二）蘭姆賽的褶皺形態(tài)分類：等斜線是褶皺正交剖面上層的上、下界面相同傾斜點的連線。蘭姆賽分類：I類：等斜線向內弧收斂，內弧曲率大于外弧曲率，內弧傾斜度大于外弧傾斜度IA類IB類平行褶皺IC類R類：等斜線平行且等長，曲率相等（相似褶皺）田類：等斜線向內弧撒開，呈倒扇狀，外

10、弧曲率大于內弧曲率，典型的頂厚褶皺。四、褶皺的組合方式：（一）阿爾卑斯式褶皺1.基本特點：一系列線狀結構呈線狀展布，所有褶皺的走向基本與構造帶的延伸方向一致整個帶內的背斜和向斜呈連續(xù)波狀，基本同等發(fā)育，布滿全區(qū)不同級別的褶皺往往組成巨大的復背斜和復向斜，并伴有疊瓦狀斷層2.復背斜和復向斜是一個兩翼被一系列次級褶皺復雜化的大型褶皺構造，在一平面上觀察，如果中央部位次級褶皺的地層老于兩側次級褶皺的地層，則稱復背斜。如果中央部位次級褶皺的地層新于兩側次級褶皺的地層，則稱復向斜。扇形復背斜倒扇形復背斜倒扇形復向斜扇形復向斜（二）侏羅山式褶皺（過渡褶皺）1 .隔擋式：由一系列平行褶皺組成，特征是背斜緊閉

11、且發(fā)育完整，兩背斜之間的向斜開闊平緩。2 .隔槽式：由一系列平行褶皺組成，特征是向斜緊閉且發(fā)育完整，兩向斜之間的背斜開闊平緩，常呈箱狀。（三）日爾曼式（斷續(xù)褶皺）五、褶皺的成因分析（一）縱彎褶皺作用及形成褶皺的特點：巖層受順層擠壓力作用而形成的褶皺，地殼中的水平運動是這種作用的地質條件。多層巖層在縱彎褶皺作用下發(fā)生的彎滑作用，相鄰的巖層間的滑動方向為各相鄰上層相對向背斜轉折端滑動，下層相對向相鄰向斜轉折端滑動。而彎流作用是層內物質從兩翼流向轉折端，形成頂厚或相似褶皺。（二）橫彎褶皺作用及形成褶皺的特點：橫彎作用是巖層受到與層面垂直的應力作用而發(fā)生彎曲的行為，產(chǎn)生原因可以是地殼的差異升降運動、巖

12、漿的上拱作用、鹽層或其它塑性層的重力上浮的底辟作用及沉積過程中發(fā)生的同沉積褶皺作用等。具特點是：1 .褶皺巖層整體處于拉伸狀態(tài)，各層都沒有中和面2 .由于褶皺的頂部受到強烈的側向拉伸，因此，如果巖層具有一定的韌性，則可被拉薄而形成IA型頂薄褶皺，但在脆性較高的沉積巖層中順層拉伸則引發(fā)斷裂，于背斜頂部形成地塹；如果是穹窿，則可形成放射狀或環(huán)狀正斷層等，總體達到伸展變薄的效果。3 .其引起的彎流作用是使巖層物質從彎曲的頂部向翼部流動，褶皺翼部的韌性巖層由于重力作用和層間差異流動可能形成軸面向外傾倒的層間小褶皺，其軸面與主褶皺的上、下層面的銳夾角指示上層順傾向滑動，下層逆傾向滑動。底辟構造和同沉積褶

13、皺是橫彎褶皺中比較特殊的褶皺構造，是橫彎褶皺作用兩種不同的構造表現(xiàn)形式。 底辟構造是地下巖鹽、石膏或粘土等低粘性易流動的物質，在構造力或浮力的作用下向上流動，以至刺穿上覆巖層拱起形成的構造 同沉積褶皺是在巖層沉積的同時邊沉積邊褶皺而形成。其兩翼的傾角一般上部平緩，往下逐漸變陡，總體為開闊褶皺，巖層厚度在頂部薄、兩翼厚，巖層的巖石結構受構造控制，常在一側或兩側伴生有同沉積滑塌褶皺或滑塌斷層。第四章節(jié)理節(jié)理定義：節(jié)理是巖石中的裂縫，是沒有明顯位移的斷裂縱節(jié)理：節(jié)理走向與褶皺軸向平行的節(jié)理橫節(jié)理：節(jié)理走向與褶皺軸向直交的節(jié)理斜節(jié)理：節(jié)理走向與褶皺軸向斜交的節(jié)理走向節(jié)理：節(jié)理走向與所在巖層走向大致平行

14、的節(jié)理傾向節(jié)理：節(jié)理走向與所在巖層走向大致直交的節(jié)理斜向節(jié)理：節(jié)理走向與所在巖層走向大致斜交的節(jié)理一、節(jié)理的力學成因分類：1 .剪節(jié)理：由剪應力產(chǎn)生的破裂面其特征：產(chǎn)狀穩(wěn)定，沿走向和傾向延伸較遠 剪節(jié)理較平直光滑，有時具有因剪切滑動而留下的擦痕 發(fā)育于礫石和砂巖等巖石中的剪節(jié)理，一般穿切礫石和膠結物常組成“X”型節(jié)理系，“X”型節(jié)理發(fā)育良好時，則將巖石分成菱形、棋盤格式，剪節(jié)理往往等距排列。 主剪裂面由羽狀微裂面組成 各剪節(jié)理尾端變化或連接形式有三種：折尾、菱形結環(huán)和分叉2.張節(jié)理：由張節(jié)理產(chǎn)生的破裂面其特征：產(chǎn)狀不甚穩(wěn)定，延伸不遠。單條節(jié)理短而彎曲，節(jié)理常側列產(chǎn)出張節(jié)理面粗糙不平，無擦痕在膠

15、結不太堅實的礫石或砂巖中的張節(jié)理常繞礫石或粗砂粒而過，如切穿礫石，破裂面也凹凸不平張節(jié)理多開口，一般被脈礦充填，脈寬變化較大，脈不平直張節(jié)理有時呈不規(guī)則的樹枝狀、各種網(wǎng)絡狀，有時也追蹤“X”型共腕剪節(jié)理形成鋸齒狀張節(jié)理、單列或共腕雁列式張節(jié)理，有時也呈放射狀或同心圓狀組合形式二、節(jié)理的分期配套分期就是在一定地區(qū)不同時期形成的節(jié)理，按先后順序，組合成一定系列，以便從時間、空間和形成力學上研究一個地區(qū)節(jié)理的發(fā)育史和分布產(chǎn)出規(guī)律。第五章斷層一、斷層的幾何要素：1 .斷層面：將巖塊或巖層斷開成兩部分并借以滑動的面2 .斷層（裂）帶：由一系列破裂面或次級斷層組成的帶3 .斷層線：斷層面與地面的交線，即斷

16、層在地面的出露線4 .斷盤：斷層面兩側沿斷層面移動的巖層5 .滑距：指斷層兩盤實際的位移距離，是根據(jù)錯動前的一點錯動后分成兩個對應點之間的實際距離6.斷距：被錯斷巖層在兩盤上對應層之間的相對距離7.地層斷距：斷層兩盤上對應層之間的垂直距離鉛直地層斷距：斷層兩盤上對應層之間的鉛直距離9.水平地層斷距：斷層兩盤上對應層之間的水平距離、斷層分類（一）按斷層走向與所切巖層走向的方位關系1 .走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致的斷層2 .傾向斷層：斷層走向與巖層走向基本直交的斷層3 .斜向斷層：斷層走向與巖層走向基本斜交的斷層（二）按斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構造線之間的幾何關系分類1 .縱斷層：斷層走

17、向與褶皺軸向基本一致2 .橫斷層：斷層走向與褶皺軸向基本直交3 .斜斷層：斷層走向與褶皺軸向基本斜交（三）按斷層兩盤相對運動1.正斷層：斷層一盤相對下盤沿斷層面向下滑動的斷層2.逆斷層：斷層一盤相對下盤沿斷層面向上滑動的斷層逆沖斷層：位移量很大的低角度逆斷層，30。左右，5km以上大逆沖斷層的上盤，因從遠處推移而來稱外來巖塊，下盤意味著相對未動而稱原地巖塊。推覆體：是一種外來巖塊，因其總體呈平板狀故稱逆沖巖席。逆沖斷層和推覆體共同構成逆沖推覆構造或推覆構造。3.平移斷層：斷層兩盤順斷層走向相對滑動的斷層。4.樞紐斷層：斷層兩盤以某一點為軸心作相對旋轉運動的斷層。逆時針左行順時針右行所謂右行或左

18、行是指沿垂直斷層走向觀察斷層時，對盤向右或向左滑動（四）斷層形成機制（安德森模式）：他認為因地面與空氣間無剪應力作用，所以形成斷層的三軸應力狀態(tài)中的一個主應力軸趨于垂直于水平面。以此為依據(jù)提出了形成正斷層、逆（沖）斷層和平移斷層的三種應力狀態(tài)。一般認為，斷層面是一個剪裂面，（T1與兩剪裂面的銳角分角線一致，（t3與兩剪裂面的鈍角分角線一致，（71所在盤向銳角角頂方向滑動，即斷層兩盤在垂直61的方向上滑動。形成三類斷層的三種應力狀態(tài)5其表現(xiàn)型式小正斷層爐逆沖斷層C-乎移斷層1 .正斷層應力狀態(tài)：（H直立，與水平，62與斷層走向一致，上盤順斷層傾斜向下滑動。其有利條件：最大主應力（在鉛直方向上逐漸

19、增大，或最小主應力（在水平方向下逐漸減小，因此，水平拉伸和鉛直升降是最適合于發(fā)生正斷層作用的應力狀態(tài)。2 .逆（沖）斷層應力狀態(tài)：最大主應力軸（T下）最小主應力軸（T冰平，最小主應力軸（T班立，平行于斷層面走向。其有利條件：cd在水平方向逐漸增大，或者最小主應力（簟漸減小。因此，水平擠壓有利于逆沖斷層的發(fā)育。3 .平移斷層應力狀態(tài)：最大主應力軸（T型最小主應力軸（T寸平，中間主應力軸（"直立，斷層面走向垂直于（72,滑動方向也垂直于crZ兩盤順斷層走向滑動。正撕房作用的應力狀態(tài)克爾國逆:中聯(lián)屏作用的應力狀態(tài)賓爾瓦五、斷層效應：1、走向斷層常造成兩盤地層的重也和缺失傾向相反傾1可相同斷

20、層傾角大于地層傾角斷層傾角小于地層傾力正斷層地層重復地層缺失地層重復逆斷層地層缺失地層重復地層缺失斷層兩盤相對動向下降盤出現(xiàn)新地層下降盤出現(xiàn)新地層上開盤出現(xiàn)新地層2、平移斷層剖面上會表現(xiàn)為正、逆斷層。順巖層傾向滑動的一盤剖面表現(xiàn)為上升盤3、正（逆）斷層表現(xiàn)為平移斷層4、平移正（逆）斷層或正（逆）平移斷層：如果滑移線與巖層在斷層面上的跡線平行，剖面上好像沒有錯移如果滑移線在巖層正斷層面跡線的下側，剖面上表現(xiàn)為正斷層，平面上表現(xiàn)為平移錯開如果滑移線位于巖層在斷層面跡線的上側，剖面上表現(xiàn)為逆斷層，平面上為平移錯開5、橫斷層錯斷褶皺 橫斷層完全順斷層走向滑動：核部在兩盤寬度相等，但核部錯開兩盤順斷層傾

21、斜滑動：兩盤中褶皺核部寬度不等，背斜上升盤核部變寬,向斜（垂直于斷層走向）上開盤核部變窄。兩盤順斷層斜向滑動：核部寬度發(fā)生變化，軸跡被錯開軸跡錯移距離取決于：兩盤平移分量的大小和方向 兩盤傾斜滑動的分量的大小褶皺軸面的傾角六、斷層的識別（P154）（一）地貌標志：1 .斷層崖：由于斷層兩盤的相對滑動，斷層的上升盤常形成陡崖，叫斷層崖2 .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，乃形成沿斷層走向分布的一系列三角形陡崖，即斷層三角面。3 .錯斷的山脊：4 .申珠狀湖泊洼地5 .泉水的帶狀分布6 .水系特點：引起河流急速轉向，甚至錯斷河谷。（二）構造標志：線狀或面狀地質體在平面或剖面上

22、突然中斷、錯開，不再連續(xù)，說明有斷層存在。斷層引起的構造強化有：巖層產(chǎn)狀的急變或變陡節(jié)理化、劈理化的突然出現(xiàn)小褶皺劇增以及擠壓破碎和各種擦痕等現(xiàn)象（三）地層標志：地層的重復和缺失（四）巖漿活動和礦化作用：巖體、礦化或硅化等熱液蝕變帶沿一條線斷續(xù)分布（五）巖相和厚度標志：控制沉積盆地和沉積作用的同沉積斷層，引起斷層兩側沉積環(huán)境的明顯變化，巖相和厚度因而發(fā)生顯著差異。斷層的推覆，使相距甚遠的巖相帶直接接觸七、斷層活動性判斷（P161、156）同沉積斷層（生長斷層）：同沉積斷層又稱生長斷層，主要發(fā)育于沉積盆地邊緣，尤其是大中型斷陷盆地的邊緣。在大盆地內部也常有次級同沉積斷層在沉積盆地形成發(fā)育的過程中

23、，盆地不斷沉降，沉積不斷進行盆地外側不斷隆起，這些作用都是在控制盆地邊緣的斷層的不斷活動中發(fā)生的。同沉積斷層主要特點：一般為上陡下緩的正斷層上盤即下降盤明顯增厚隨深度增大，地層時代越老，斷距越大上盤常發(fā)育逆牽引構造，逆牽引構造一般構成背斜AB同沉積斷層（A）與一般斷層（B）也層厚度變不匕的對比八、伸展構造的類型1、地塹：由兩組走向平行，相向傾斜的正斷層組成2、地壘：由兩組走向平行，反向傾斜的正斷層組成3、斷陷盆地：在伸展背景條件下由基底和盆緣正斷層控制發(fā)育的沉積盆地4、裂谷：大洋裂谷-大西洋中央海嶺上的裂谷大陸裂谷-東非裂谷陸問裂谷-紅海裂谷5、變質核雜巖：被構造上拆離及伸展的未變質沉積蓋層所

24、覆蓋的，呈孤立的平緩穹形或拱形強烈變形的變質巖和侵入巖構成的隆起6、巖墻群：巖墻是橫切圍巖構造的板狀侵入巖體，呈平行或放射狀排列。九、伸展構造模式沃尼克：正斷層（非旋轉-高角度、旋轉）利斯特：純剪模式、單剪模式、分層剪切（滑動）模式拆沉作用：大陸巖石圈地幔由于軟流圈溫度低，密度大，從而產(chǎn)生重力不穩(wěn)，如有合適的斷裂，巖石圈地幔將陷入軟流圈中，并使巖石圈變薄由于密度較大的巖石圈地幔覆于密度較大的軟流圈地幔中將造成對流，導致巖石圈地幔陷入軟流圈中十、逆沖推覆構造的幾何結構，組合型式（一）組合：1.疊瓦式2.背沖式3.對沖式4.楔沖式：產(chǎn)狀相近的一套逆沖斷層和一套正斷層共同構成上寬下窄的楔狀體（二）幾何結構上盤斷坡（HWR與上下盤產(chǎn)狀關系.臺階式：斷坪、斷坡下盤斷坡（FWRI走向與逆沖位移方向關系前斷坡側斷坡斜斷坡2.雙重逆沖構造：頂板逆沖斷層、底板逆沖斷層疊瓦扇：無頂板逆沖斷層3.反沖斷層：主要位于逆沖斷層前鋒部位和斷坡后側或應變軟弱的斷坪上4.沖起構造：逆沖斷層和反沖斷層圍限部位，因強烈擠壓形成5.構造三角群：反沖斷層、分支逆沖斷層、底板逆沖斷層限定的三角帶逆沖作用與褶皺作用褶皺的倒向與逆沖方向一致，以及變形強度的共同衰減2