构造运动和构造变动.docx

1、构造运动和构造变动7.构造运动和构造变动 构造运动内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的作用。 绝大多数教材中：构造运动地壳运动。 根据构造运动发生时间，分为两类： 一类是（老）构造运动；一类是新构造运动。 一般认为，晚第三纪和第四纪的构造运动称为新构造运动；此前的构造运动称为（老）构造运动。 人类历史时期所发生的和正在发生的构造运动，称为现代构造运动。为新构造运动的一部分。 构造变动由构造运动引起岩石的永久变形。 包括：褶皱变动和断裂变动。老构造运动和新构造运动比较7.1 构造运动的基本特征7.1.1 构造运动的方向水平运动 垂直运动7.1.1.1 水平运动 水平运动地壳或岩石圈物质大致沿地表切

2、线方向的运动，也称造山运动。 表现： 岩石水平方向的挤压和拉张，岩层褶皱和断裂，形成褶皱山系和地堑、裂谷等。 现代水平运动的例证： 1970年云南通海地震，一条断裂，长60km，水平位移量达2.2m。 1976年7月28日唐山地震，水平位移达1m多。现代水平运动的实例全球主要岩石圈板块的相对运动(F.普雷斯等,1982) 圣安德烈斯断层的水平运动（5cm/a）1989年旧金山附近地震地裂缝水平运动的卫星监测 一般来说，地壳岩石的水平运动，要通过精密的测量才能被揭示。 法国国家空间研究中心，通过卫星所做的观测，1995年宣布北美大陆和非洲正在以2cm/a1cm/a的速度向背离欧洲的方向漂移。 1

3、996中国的叶叔华宣布上海地区相对于欧洲稳定地区每年向东运动约78mm。 7.1.1.2 垂直运动 垂直运动地壳或岩石圈物质沿地球半径方向的运动，也叫升降运动或造陆运动。 表现为大规模的缓慢的上升或下降，形成规模不等的隆起或拗陷，引起海侵、海退，导致海陆变化。 现代垂直运动速度一般为每年几个毫米到几个厘米。 喜山北坡地区，每年上升3.312.7mm。有时在地震中，断层瞬息间可产生较大的垂直位移，如1957年蒙古博各多断层，一次活动垂直位移达300cm。某些陆地沉降速率（A.Goudie，1995） 陆地地名速率（mm/1000a）多瑙河谷地（捷克斯洛伐克）800-1000英国北部湖泊区800堪

4、察加4000美国南加利福尼亚盆地1200-2000里海和黑海盆地300东部德国2000-5000莱恩地堑500垂直运动意大利那不勒斯湾塞拉比斯古庙，建于公元前的古罗马时代。古庙的废墟中个三根石柱，高12米。从底向上的3.6米石柱表面光滑无痕；再向上2.7米则被虫蛀出许多梨状小孔，有海水浸没的痕迹；其上的石柱仍完好如初。古庙显然是建在陆地上的，曾有一段时间因地表下沉，石柱没入海内6.3米（下部的3.6米因被海底泥沙或火山灰掩埋而未受虫蛀）。18世纪时石柱重又升出海面。现在又在下降（可能从19世纪开始），故石柱的基部已浸没在水中了。7.1.1.3 水平运动和垂直运动的关系 自然界的这两种运动往往相

5、伴而生。 在自然界，构造运动的方向不一定是单纯的水平或垂直方向。如断层两侧岩层斜着相对滑动，其中既有水平位移分量，也有垂直位移分量。 水平运动必然引起垂直运动，垂直运动也会引起水平运动。如岩层因挤压而褶皱，有些地方隆起，有些地方凹陷；岩层因拉张而断裂，同样也有些地方上升，有些地方陷落。 在地球发展历史中，构造运动是以水平运动为主，还是以垂直运动为主，曾经有过很大争论。当今，大多数人认为应以水平运动为主。固定论与活动论 固定论认为大陆自形成以来，其基底位置固定不变。也称大陆固定论或大洋永恒论。 活动论认为在地球历史演变过程中，大陆在地球表面的位置曾发生过显著的水平移动。 大陆漂移说之前，固定论（

6、垂直运动）者占多数。漂移说之后，活动论（水平运动）者占多数。7.1.2 构造运动的特点1.构造运动的永恒性 空间上:任何区域都发生着地壳的运动。 上升 下降 挤压 拉伸 时间上：从古到今，地壳运动从未停止过。 地壳运动在矛盾中运动、发展、变化。2.构造运动速度快慢不一 同一地区不同时期 如喜马拉雅山地区，开始时以每年平均约0.5毫米的速度从海底缓慢上升，以后上升速度加快。 同一时期不同地区 如北美东部现代升降运动速度平均每年约0.3-0.5厘米，而西部山区则平均每年约11.5 厘米。 一般情况下，地壳运动以缓慢的方式进行，位移量短时间内不易察觉，长期的积累才能观察到。3.构造运动幅度大小不同

7、运动方向长期不变，则运动幅度就大 （升降运动在长时期内一直上升或一直下降；或水平运动长时期内一直向某一方向运动。） 如喜马拉雅山自开始上升以来就一直以上升运动为主，上升幅度超过1万米； 印度大陆两侧近南北向的基尔塔尔断裂，两侧反时针平移错动也达460公里。 运动性质相互交替，则运动幅度就小 （有的地区在普遍隆起时期，会有短期的下降；或在普退下降的时期，会有短期的隆起。） 如升中有降、降中有升，运动幅度相对较小。4.构造运动的周期性（构造旋回） 长期、广泛的相对平静状态与快速的剧烈运动总是相互交替，呈明显的旋回性。 一个构造旋回，常以和缓的构造运动开始，以剧烈的构造运动结束，又转入新的构造旋回阶

8、段。 一次大构造旋回约经历2亿年左右。一次大的构造旋回，包括若干次一级和更次一级的构造旋回。 每一次大的构造旋回，都引起世界性的或区域性的海陆、气候、生物、环境的巨大变化； 构造运动的周期性，决定了地球历史发展的阶段性。所以地史可以划分为许多代，代又分为若干纪，纪还可分为几个世，就是这种阶段性的 5.构造运动性质的交替性 构造运动的方向常常发生交替。 在同一地区，这段时期表现为水平运动； 另一段时期可表现为升降运动。 这段时期表现为上升为主，另一段时期可表现以下降为主，运动方向不断地交替变化。 7.2 构造运动的证据7.2.1 新构造运动的证据7.2.1.1 地貌标志 地貌形态是内外地质作用相

9、互制约的产物。 新构造运动的时间较近，形成的地貌形态保留得较好，因此用地貌方法研究新构造运动，是特别重要的方法。 如以上升运动为主的地区，常形成剥蚀地貌； 以下降运动为主的地区，常形成堆积地貌。新构造运动中地壳上升的证据 高出海面数米几百米处有珊瑚礁。 如我国台湾高雄附近，在距今海面200350m高的地方发现有下更新统的珊瑚灰岩。 山腰或山顶，有海蚀穴、海蚀阶地、海蚀崖及蘑菇石等。 如山东荣城、厦门，海滩高出海面2040m。 连云港南云台山主峰玉女峰（625.3m）及周围也发现了大量海蚀阶地、海蚀穴等。 河流两岸，形成多级阶地。 越是高位阶地，时间越长，阶地保存的形态越不完整； 越是低位阶地，

10、时间越新，保存的形态也越完整。 山地河流的出山口处的洪积扇叠置。 地壳上升的现代实例 在厦门大学的门口有一个海蚀洞，说明厦大的校园区原为海面，故海水能在这里形成海蚀洞。 还有一个有趣的例子：原国民党军队修的碉堡（或称地堡，因很矮），现都位于陡坎上。碉堡是不可能修在陡坎上的，因为在堡内的人看不到坎下的人，火力也扫射不到坎下。比较好的解释是：碉堡原来修在沙滩边，前面肯定是相对开阔的，它才能起监视和封锁的作用；后来形成阶地，就把这些碉堡“抬”到坎上去了。这些阶地形成的年龄不过50岁，还是非常年青的呢！新构造运动中地壳下降的证据 有些珊瑚礁沉没于海下几百米深处。 珊瑚是生长于温暖浅海中的腔肠动物，海水

11、深度一般不超过70m。 在大陆河口以外的海底可以发现溺谷。 非洲刚果河（扎伊尔河）口外有一段溺谷延伸130km，沉没于海面以下达2000m。 我国海河也有一段河道伸入渤海7000m。 海面下淹没的三角洲、阶地及建筑物等。 第四纪沉积物变厚，或在剖面中，自下而上由粗变细。第四纪沉积物变厚反映地壳下降某地长城被现代沉积物掩埋反映地壳下降地壳下降的现代实例 我国的华北平原是现代下沉区。在河北昌黎县城附近有一指路石碑，标明离县城2.5km，离海边2.5km，而现在这个碑离海只有1km多了。因为陆地的沉降，原海边的一座古庙已被淹没。7.2.1.2 数据测量 现代构造运动，借助于三角测量、水准测量、远程测

12、量（激光测远）、天文测量等手段，可以测出构造运动的方向和速度。 甘肃省山丹县城与十里铺之间，一条基线1188.931m长，1954年地震后较一年前缩短了7.7cm。 海底的扩张，通过磁异常条带的宽度计算，测知太平洋中脊在赤道附近的扩张速度平均为10mm/a。7.2.2 老构造运动的证据 发生在几百万、几千万，以至若干亿年前的构造运动所形成的地貌形态，为后期的地质作用所破坏，因此不能使用地貌学方法进行研究。 可以根据地层的岩相特征、厚度、接触关系以及构造变形等分析老构造运动的情况。7.2.2.1 地层厚度 分析岩层厚度，可以得出升降幅度的定量结论。 如浅海深度200m左右，但地层剖面中的浅海相地

13、层厚度可以达到几千到几万米。蓟县的中、上元古界（旧称震旦亚界）厚度近10000m。 反映了海底边下沉边接受沉积，且沉积速度、沉积幅度与海底的下降速度、幅度相适应，则沉积物必然越来越厚，但却始终保持浅海环境。 构造运动常常交替进行，地壳下降接受沉积；地壳上升则引起沉积中断或沉积物的剥蚀。所以在一定时间内形成的岩层总厚度乃是升降幅度的代数和，在一定程度上代表该地区下降的总幅度。7.2.2.2 岩相分析 岩相反映沉积环境的沉积岩岩性和生物群的综合特征。 一定沉积环境，其沉积物必然在矿物成分、颜色、颗粒粗细、结构构造、生物化石种类等方面具有一定的特征，既为岩相。 一旦沉积环境发生变化，岩相也即随之变化

14、。 岩相分为海相、陆相和海陆过渡相（如入海处的三角洲相）三类。 海相分为滨海相、浅海相、半深海相、深海相等； 陆相分为坡积、冲积、洪积、湖泊、沼泽、冰川、风成等相。剖面上的岩相变化（海侵、海退层位） 海侵层位 地壳下降，陆地缩小，海洋扩大，发生海侵。垂直剖面上，自下而上沉积物的颗粒由粗变细；新岩层分布大于老岩层，形成“超覆”现象。 海退层位 地壳上升，陆地扩大，海洋缩小，发生海退。垂直剖面上，自下而上沉积物的颗粒由细变粗；新岩层的面积小于老岩层，形成“退覆”。海侵、海退剖面示意7.2.2.3 构造变形 构造运动使地层产生褶皱、断裂等构造变形。 此推测地壳运动方向、性质、强度等。 7.2.2.3

15、 地层接触关系1.整合接触 地壳相对稳定下降，形成连续沉积的岩层，老岩层在下，新岩层在上，不缺失岩层，这种关系称整合接触。 岩层互相平行，时代连续，岩性和古生物特征递变。 说明一定时间内该地区构造运动的方向没有显著的改变，古地理环境没有突出的变化。 2. 平行不整合(假整合接触) 特点： 不整合面上下两套岩层的产状一致，但两套岩层的岩性和其中的化石群显著不同，有过沉积间断。 不整合面上往往保存着古侵蚀面的痕迹。 形成过程： 地壳下降，接受沉积；地壳隆起，遭受剥蚀；地壳再次下降，重新接受沉积。3. 角度不整合(不整合接触) 特点： 不整合面上下两套岩层呈角度相交，上覆岩层覆盖于倾斜岩层侵蚀面之上

16、。 岩层时代不连续，岩性和古生物特征是突变的；不整合面上也往往保存着古侵蚀面。 形成过程： 地壳下降，接受沉积；褶皱隆起为山，遭受侵蚀；地壳再次下降，接受新的沉积。4. 侵入接触 指侵入熔岩体与被侵入的围岩之间的接触关系。 围岩生成之后发生岩浆入侵。 围岩有接触变质现象；侵入岩中有围岩碎块形成的捕虏体。5. 积接触 侵入体形成之后曾被剥露并形成顶面比较平坦的剥蚀面，侵入体被剥蚀的碎屑物成为上覆岩层的组成物质。 上覆地层的形成晚于侵入体的形成。 接触面之上的底砾岩的碎屑物中，含有侵入岩的成分。7.3 岩层的产状和岩层变形 岩层是指由两个平行的或近于平行的界面所限制的岩性相同或近似的层状岩石。 岩

17、层的上下界面叫层面，分别称顶面和底面。 岩层顶面和底面的垂直距离称为岩层的厚度。 尖灭 透镜体 夹层 互层7.3.1 岩层的产状7.3.1.1 不同产状的岩层 水平岩层 倾斜岩层 直立岩层 倒转岩层 1.水平岩层 原始产状水平或近于水平的岩层。 形成于广阔的海底、湖盆、盆地中。 除新近形成的水平沉积层，几乎所有出露的水平岩层都已经历过变位。2.倾斜岩层 岩层层面与水平面有一定交角（090）的岩层。 有些是原始倾斜岩层，如沉积盆地边缘形成的岩层。 山坡山口的残积、洪积层；风成、冰川形成的岩层。多数情况下，岩层受到构造运动发生变形变位，形成倾斜的产状。 一定范围内岩层产状大体一致，称为单斜岩层。

18、单斜岩层往往是褶皱构造的一部分。3. 直立岩层和倒转岩层 直立岩层指岩层层面与水平面直交或近于直交的岩层。（图7-11） 强烈挤压下，可形成直立岩层。 .倒转岩层指岩层翻转、老岩层在上而新岩层在下的岩层。（图7-12） 强烈挤压下岩层褶皱倒转过来形成。7.3.1.2 岩层的产状要素 走向岩层层面与假想水平面的交线称走向线。走向线两端延伸的方向称岩层的走向。 走向有两个方向，彼此相差180。 倾向层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾向线。倾向线在水平面上的投影所指示的方向既为倾向，又叫真倾向。 真倾向只有一个，倾向表示岩层向哪个方向倾斜。 倾向与走向相差90。 倾角层面上的倾斜线和它在水

19、平面上投影的夹角称倾角，又称真倾角； 倾角的大小表示岩层的倾斜程度。岩层的产状要素示意图岩层的产状要素的测量表示岩层产状的常用符号7.3.2 岩石变形7.3.2.1 应力 外力是指施加于物体的力。 内力物体受外力作用时，内部产生的与外力相抗衡的力。 应力物体内任一截面上单位面积的内力。应力的大小以kg/cm2来表示。 在地壳内岩石中的应力地应力。 组成地壳的岩石，在构造力的作用下，其内部各点产生的应力，称为地应力，也称为构造应力。 物体受力分析7.3.2.2 岩石变形的阶段 弹性变形 岩石受外力（不超过弹性极限）发生变形，外力去掉后变形立即消失。 塑性变形 岩石受外力（超过弹性极限）发生变形，

20、当外力消失后，不能恢复原状，但保持其连续完整性。 断裂变形 岩石受外力达到或超过强度极限时，产生破裂面，失去了它的连续完整性。岩石的平均强度（单位：kg/cm2）7.3.2.3 影响岩石变形的因素 围压 （岩石所受其围岩的压力。） 地壳深处岩石经受几千几万个大气压。围压使岩石增强塑性变形能力和提高强度。当岩石处于围压很大的地下，则变为具有高度塑性的物质。因为围压越大，物体内部质点的内聚力越强。 温度 固体物质常温下性脆，高温则塑性提高。岩石随埋深增加，围压增大，温度增高，更易塑性变形。温度升高到一定程度，还可出现物质流动现象。 时间 应力小于它的弹性极限时，长时间作用或作用次数增多，也会使会引

21、起缓慢的变形（蠕动）。地质时间以百万年为单位。 应力状态 张应力使岩石脆性增强，易张断裂；压力作用使岩石塑性增强，剪切比张裂更容易产生。思考题1.构造运动具有哪些特点?2.构造运动的水平运动与升降运动有何不同？两者有什么关系?3.在地层剖面中如何分析海侵层位和海退层位?4.假整合接触与不整合接触有什么差异？这种差异是怎样产生的？5.什么是新构造运动？能说明在新构造运动中地壳的上升或下降地貌现象有哪些？6.什么是岩层的产状要素?测定岩层的产状要素有何意义?7.岩石的变形可以分为哪些阶段?8.影响岩石变形的因素有哪些?7.4 褶皱构造7.4.1 褶皱的概念 褶皱构造岩层受力后，呈一系列的波状弯曲，

22、但未失去连续完整性的构造。 通常为一系列弯曲的岩层；其中一个弯曲称为褶曲。 褶皱的规模可以长达几十到几百千米，也可以小到在手标本上出现。 大多数是在水平运动下受到挤压而形成的，是岩层发生塑性变形的结果，是地壳上广泛发育的地质构造基本形态之一。 褶曲的基本形式:背斜和向斜。褶皱形成示意图褶皱背斜与向斜背斜与向斜 背斜 外形：岩层向上突出弯曲，两翼岩层从中心向外倾斜。 本质：背斜褶曲核部是老岩层，而两翼是新岩层；由核到翼，岩层越来越新，并在两翼呈对称出现。 向斜 外形：岩层向下突出弯曲，两翼岩层自两侧向中心倾斜。 本质：向斜褶曲核部是新岩层，而两翼是老岩层。由核到翼，岩层越来越老，并在两翼呈对称出

23、现。7.4.2 褶曲要素 褶曲系岩层的弯曲变形，岩层的连续性并未受到严重破坏 弧尖(A)：弯曲岩层的顶端，它两侧的岩层面呈反向倾斜。 翼(E)：弯曲岩层的两坡，两翼的倾斜方向相反。 核(F)：弯曲岩层的内心，通常是轴面通过的地方。 轴面(ABDC)：假想的两翼岩层的近似对称面，可以是倾斜面，或弯曲面。 轴线(轴迹OC)：轴面与水平面的交线。 枢纽(AC)：轴面与弯曲岩层的交线。枢纽的延长方向称枢纽向，向前进方向倾伏称枢纽倾伏，有时简称为背斜倾伏，或向斜翘起。7.4.3 褶曲的形态分类 据轴面产状和两翼产状划分据枢纽产状划分 据枢纽产状划分 a.水平褶曲 b.倾伏褶曲 c.倾竖褶曲据褶皱的长度和

24、宽度之比划分 据褶皱的长度和宽度之比划分： 线状褶皱 长与宽之比10：1的狭长形褶皱。 短轴褶皱 长与宽之比在3：1l0：1的褶皱。 穹隆 长与宽之比3：1的背斜构造。 构造盆地 长与宽之比3：1的向斜构造。据转折端的形状划分 据转折端的形状划分 圆弧褶曲 转折端呈圆滑弧形。 箱形褶曲 转折端平直而两翼陡峭。 锯齿状褶曲 也叫尖棱褶曲，转折端是一点，呈锯齿状。 扇形褶曲 转折端平缓而两翼岩层均倒转。常见的褶曲种类（1）常见的褶曲种类（2） a. 直立褶曲 b. 倾斜褶曲 c. 倒转褶曲 d. 平卧褶曲 e. 扇形褶曲 f. 箱形褶曲 g. 复背斜 h. 复向斜 i. 箱状褶皱 j. 梳状褶皱

25、（隔档式褶皱）常见的褶曲（横卧褶皱）常见的褶曲（1） 常见的褶曲 7.4.4.1 地质方法7.4.4 如何在野外认识褶皱构造 地质方法原理: 搞清楚本地区的岩层顺序、岩性、厚度、各露头产状等，分析、判断褶曲是否存在。 据岩层新老对称、重复等特点判断是背斜还是向斜； 野外考察路线的布置： 穿越法：垂直岩层走向进行观察，以便穿越所有岩层并了解岩层的顺序、产状、出露宽度及新老岩层的分布特征。 追索法：沿某一标志层的延伸方向观察，了解两翼是否平行延伸，还是逐渐汇合等情况。7.4.4.2 地貌方法 水平岩层 水平岩层构造地貌的基本特征： 厚层坚硬的岩石层作为顶盖或次级平台的台面，四周则被流水切割呈锯齿或

26、花边状。单斜岩层 大型褶曲的一个翼或构造盆地的边缘，常表现为一系列单斜岩层。地貌通常表现为长条状的岭谷相间。 顺向坡：比较平缓，坡面倾斜与坚硬岩层的倾斜近于一致 逆向坡：比较陡峻，坡面倾斜与岩层的倾斜方向相反 单斜构造构成的山岭称次成山或单面山 单面山若岩层倾角40-45称猪背脊 侵蚀切割则会形成多孤立尖峭山峰的刃脊水平褶皱 水平褶皱地区： 沿两翼走向形成平行而对称的山脊和山谷。倾伏褶皱 倾伏褶皱地区： 常形成弧形或“之”字形展布的山脊和山谷。背斜山、向斜谷及地形倒置 顺置地形： 地形与地质构造基本一致，形成背斜山和向斜谷 地形倒置： 多数情况：背斜侵蚀成谷，向斜发育成山，形成背斜谷和向斜山。

27、地形与构造不相吻合。 7.4.5 研究褶皱构造的意义7.4.5.1 褶皱与矿产 背斜顶部常发育的张裂隙是矿液的侵入通道，此部位易形成脉状矿体（矿脉）。 岩层褶皱产生的虚脱，可形成鞍状矿体。 辽宁东部某金矿，62个枢纽带中发现50个矿体。四川宁南铅锌矿，成于褶皱转折端部位。 穹窿、短背斜是重要的储油、储气构造。 构造盆地常形成良好的储水构造。 7.4.5.2 褶皱与地貌 褶皱构造控制大中型地貌的基本形态。 褶皱构造形成褶皱山脉，褶皱轴线方向为山脉的走向。 如北京西山地质构造为一系列交互排列的NE向或NNE向向斜构造和背斜构造，沿向斜构造形成许多1000m以上的山峰，如妙峰山、清水尖、百花山等。7

28、.4.5.3 褶皱与地史 褶皱的发育过程、特征及褶皱时代等反映一个地区的构造运动性质及地壳发展历史。 利用角度不整合的时代可以确定褶皱的时代。在地层剖面上，以不整合面来代表一次构造运动，而不整合的形成时代即是褶皱形成的时代。 例如，地层剖面中，存在一个角度不整合，不整合面以下的最新地层时代是早白垩纪，不整合面以上的最老地层时代是始新世，那么这个不整合的形成时代（也就是下伏岩层的褶皱时代）是在早白垩纪以后和始新世以前。7.5 断裂构造节理7.5.1 节理的分类 节理岩石受力断裂后，两侧的岩块沿着破裂面没有明显发生位移的断裂构造。 沿着节理劈开的面称节理面。 节理面的产状和岩层的产状一样，用走向、倾向和倾角表示。 节理常与断层或褶曲相伴生，它们在构造作用下形成的有规律的组合。 节理的长度、密度相差很悬殊 延伸几米、几十米、几厘米不等。7.5.1.1据节理的成因划分 原生节理 指在成岩过程中所形成的节理。 如火成岩在冷凝过程中形成的节理。 次生节理 指在成岩之后所形成的节理。 根据地质作用动力来源的不同，又可将次生节理分为构造节理与非构造节理。原生节理