构造地质学李忠权简约版个人整理Word下载.docx

1、层系：由成分、结构、和产状上相同的许多细层组成。层系的上下界面之间的垂直距离为层系厚度。层系组：由两个或两个以上的相似层系组成的，是在同一环境的相似水动力条件下形成的。层理按形态，层理按形态分为平行层理、斜层理、波状层理。识别层理的标志为：岩石的成分、结构和颜色以及层间分界面：1.岩石成分变化2.岩石结构变化3.岩石颜色变化4.岩层原生层面构造沉积岩原生构造确定岩层顶底面的标志有：1.斜层理。判别特征：每组细层与层系上界面或岩层顶面成截交关系，而与层系下界面或岩层底面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。2.粒序层理：又叫递变层理，其特点是：在一个单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细，如底部是

2、砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂、以至泥质。3.波痕4.泥裂5.雨痕、冰雹痕及其印模6.冲刷痕迹7.古生物化石的生长和埋藏状态原始倾斜：沉积岩形成时，由于地形起伏而造成的倾斜状态。（在大型沉积盆地中形成的沉积岩层，原始产状都是水平和近水平的，仅在盆地边缘、岛屿、水下隆起和火山锥周围出现一定程度的倾斜。） 岩层的产状：指岩层面在三维空间中的方位，由走向与倾斜（包括倾向与倾角）来确定。1、面状构造的表示：象限角法：走向+倾向+倾角（N30E，45，SE）；方位角法：倾向倾角（4530）2、线状构造的产状及表示方法：倾伏向、倾伏角 侧伏向、侧伏角。褶皱枢纽和一切线状构造的产状都可以用倾伏（倾伏角

3、和倾伏方向）和侧伏（侧伏角和侧伏向）来表示。走向：岩层面与水平面相交的线叫走向线。走向线两端所指的方向即为岩层的走向。倾斜线：倾斜平面上与走向线相互垂直的直线 倾向：倾斜线在水平面上的投影所指的、沿平面向下倾斜的方位。倾角：倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角真倾角与视倾角的关系tan=tan*cos其中为真倾角、为视倾角、为真倾向与视倾向间的夹角。倾伏向：倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位倾伏角：倾斜直线与其水平投影线间所夹锐角侧伏角：倾斜直线与所在平面走向线间所夹锐角侧伏向：构成上述锐角的走向线的那一端的方位公式：线状构造的倾伏角、侧伏角及线状构造所在的构造面的倾角之

4、间的关系为sin=sin*sin。水平岩层：同一层面上各点海拔高度都基本相同具有这种产状的岩层叫水平岩层。单斜岩层：如一个地区内的岩层向同一方向倾斜，倾角也大致相同则称为单斜层或单斜构造。岩层的厚度：岩层的两个平行界面之间的垂直距离。铅直厚度：岩层顶底面之间沿铅直方向的距离。影响倾斜岩层的出露宽度的因素主要有 岩层的厚度和倾角、地面坡角、坡向与岩层的倾角、按照倾斜岩层产状与地面坡向坡度的关系，“V”字形法则包含三种情况：1）相反相同：地层倾向与地形坡度方向相反。地质界线与等高线弯曲方向相同，但曲率较小。2）相同相反：岩层倾向与地形坡度方向相同，倾角大于地形坡度。地质界线与等高线弯曲方向相反。3

5、）相同相同：地层倾向与地形坡度方向相同，倾角小于地形坡度，地质界线与等高线弯曲方向相同，但曲率较大。应用条件：“V”字形法则也适用于其它比较平整的地质界面。如断层面，不整合面等。使用“V字形法则时，要注意两点。1）倾斜岩层的走向与沟谷延伸方向平行时，不符合“V”字形法则。2）“V”字形法则对于填绘和阅读分析大比例尺地质图有指导意义。在中小比例尺地质图上，其反映不明显。整合接触：上下地层在沉积层序上没有间断，岩性或所含化石都是一致的或递变的，其产状基本一致，它们是连续形成的，这种上下地层之间的接触关系为整合接触。不整合接触：上下地层之间的层序发生间断，即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层，这种沉

6、积间断的时期可能代表没有沉积作用的时期，也可能代表以前沉积了的岩石被侵蚀的时期，地层之间的这种接触关系为不整合。（含平行不整合与角度不整合）不整合面：上、下两套地层之间的沉积间断面叫做不整合面。不整合线：不整合面在地面的出露线叫不整合线。二、不整合类型（一）平行不整合：也称为假整合，平行不整合表现为上、下两套地层的产状彼此平行，但在两套地层之间缺失了某些时代的地层，表明在这段时期发生过沉积间断，这两套地层之间的接触面不整合就代表这个没有沉积的侵蚀时期。形成过程：下降沉积上升、沉积间断、剥蚀再下降再沉积；不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩、古风化壳、古土壤层。（二）角度不整合 特征：缺失部分地层，

7、上下岩层产状不一致呈一定的角度相交，不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩，古风化壳，古土壤层等。 形成过程：下降沉积褶皱上升（伴有断裂活动、岩浆活动，变质作用等）沉积间断、遭受剥蚀再下降再沉积。反映上覆地层沉积之前，曾发生过褶皱等重要的构造事件。（三）地理不整合（区域不整合），指局部为平行不整合接触，但大范围内却是角度不整合。（四）嵌入不整合不整合的研究意义：（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。确定不整合的存在（重点）:1地层古生物方面的标志： 生物化石带的缺

8、失和生物演化中出现的突然中断，可能说明存在不整合。 2沉积方面的标志： （1）存在底砾岩层：砾石为下伏地层的岩石。（2）上下地层在岩性和岩相上截然不同。3构造方面的标志：角度不整合面上、下两套地层构造变形特征包括产状、构造线方向、类型、强度等常有不同。一般来说，角度不整合面以下的老地层总比上覆新地层受到的变形次数多，故构造要强烈且复杂些。4、岩浆活动和变质作用方面的标志：不整合面上、下两套地层及其构造是在不同时期的地壳运动中形成的。因此往往各自伴生不同时期和不同特点的岩浆活动和变质作用。确定不整合的形成时代（重点）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

9、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注意二点： 取下覆最新时代为下限，两者之间相隔最近的时代为不整合形成时代； 同一次构造运动周期不同地区有先有后，时间可长可短，缺失地层并不一致，这是褶皱幕的穿时代性的反映。 大范围内，可发生多次构造变动，形成多个角度不整合和平行不整合， 在接近大陆的地方，几个不整合面往往逐渐归并为一个角度不整合，其向缺失地层很多，实际上是包含了多次地壳运动所经历的构造事情。 注意“缺”与“失”的关系，如我国华北 O2/C2，是缺失 O3、S、D、C1， 还是原先有沉积，后来剥蚀掉即“失”去了。应力场：任一物体或岩体中的每一点都存在着一个与该点

10、对应的瞬时应力状态，一系列瞬时的点应力状态组成的空间称为应力场。 均匀应力场：应力场中各点的应力状态如果都相同，称为均匀应力场。非均匀应力场：如果各点的应力状态并不相同，从一点到另一点的应力状态存在着变化，则称为非均匀应力场。 主应力：当外力作用方向与作用面垂直，则该作用面上只产生正应力而不产生剪应力。此作用面称主平面，主平面上的正应力称主应力。构造应力场：是指地壳一定范围内某一瞬时的应力状态。变形：物体受力作用后，其内部各点间相互位置发生改变，称为变形。岩石变形方式有五种：拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转，这五种变形归纳起来可概括为两种变形类型：均匀变形和非均匀变形。线应变：即物体变形前后的相对

11、伸长或缩短。泊松效应:单向拉伸或压缩下，既有平行于作用力方向的变形，又有垂直于作用力方向的变形，这种现象称为泊松效应。泊松比：一种材料的横向线应变与纵向应变之比的绝对值是一个常数。角剪应变：即原来互呈直交的两条直线，变形后所改变的角度值。主应变及主应变面：通过变形物体内任一点，总可以截取这样一个立方单元体，在其相互垂直的面上都只有线应变无剪应变，则称该三个相互垂直截面上的线应变为主应变。这三个平面称主应变面。应变主方向：三个主应变方向称应变主方向或主应变轴。岩石变形的三个阶段1、弹性变形：岩石在外力下发生变形，当外力取消后，又完全恢复到变形前的状态，这种变形称为弹性变形（OB）。弹性回跳现象：

12、质点因位移吸收一定量的位能，外力解除后，这种位能使质点回到原来位置。2、塑性变形：当外力继续增加，变形继续增强，以致当应力超过岩石的弹性极限时，如将外力去掉，变形后岩石不能恢复到原来的形状，这种变形称为塑性变形（BD）。即发生了剩余变形或永久变形。3、断裂变形（脆性变形）：当应力达到或超过岩石的强度极限时，岩石内部的结合力遭到破坏，产生破裂面，失去连续完整性，这种变形称为断裂变形。对应D点的应力值B叫强度极限。应力超过弹性极限后，变形进入塑性变形阶段。过B点曲线显著弯曲，到C点后曲线变成近水平（因载荷增加很少甚至没有增加变形也会显著增加，这种现象叫屈服或塑性流变），过C点后，应力缓慢增加到D点

13、达到最高值。对应C点的应力值r叫屈服极限，对应D点的应力值B叫强度极限。强度：岩石在外力作用下抵抗破坏的能力。张裂：在外力作用下，当张应力达到或超过岩石抗张强度时，在垂直主张应力轴方向上产生的断裂。剪裂：在外力作用下，当剪应力达到或超过岩石抗剪强度时，产生的断裂。岩石发生共轭剪切破裂时, 包含最大主应力s1象限的共轭剪切破裂面中间的夹角称为共轭剪切破裂角（2）。最大主应力轴s1作用方向与剪切破裂面的夹角称为剪裂角（）。共轭剪裂面的锐夹角的等分线对着主应力方向。影响剪裂角大小的因素：有岩石性质及岩石所处的温压条件。岩性方面：脆性韧性，剪裂角由小变大（因为内摩擦角小，剪裂角就大）。随温度、围压的增

14、加，剪裂角由小变大。应变椭球体：当物体发生均匀变形时,内部质点的相对位置将发生变化。设物体内部的一个单位球体，受均匀变形后就会变成一个椭球体，该椭球体称为应变椭球体。应变程度是根据变形椭球体的形状和大小与变形前圆球的大小的比值来确定的。逆应变椭球体：如果变形前为一个椭球体，变形后成了球体，该椭球体叫逆应变椭球体。应变主轴：设原始未变形的单位球体中有无数与直径相当的直线，称之物质线。当变成应变椭球体后，有三条物质线只有线应变而无剪应变，而这三条物质线在变形后都相互垂直，我们把这三条互为垂直的物质线称为应变主轴。应变主轴的方向即应变主方向（1、2、3 ）。主应变：应变主轴的线应变即为主应变。单剪应

15、变：是一种均匀变形，它是由物体中质点沿着彼此平行的方向相对滑动而形成的。由于在变形过程中，应变椭球体主方向1 3 绕2转动，因此又称为旋转变形。纯剪应变：物体中平行于应变主轴的质点线在变形前后具有同一方位的均匀变形。由于主方向质点线没有发生旋转又称为无旋转变形。递进变形：在变形过程中，如果应变状态发生连续变化，这种变形称为递进变形。递进变形的应变状态包括两部分应变：全量应变和增量应变。增量应变（瞬时应变）：代表在变形历史的某一瞬间正在发生的一个无限小的应变。全量应变（总应变）：代表在变形历史中的一瞬间，已经发生的全部应变的总和。对于同一变形过程来说，全量应变的大小等于各阶段增量应变之和。共轴递

16、进变形：增量应变主方向始终与全量应变主方向保持一致者，称为共轴递进变形。非共轴递进变形：在递进变形过程中，如果增量应变椭球体的应变主方向与全量应变椭球体的应变主方向在每一瞬间都是互不平行的，这种连续的变形叫非共轴递进变形。影响岩石变形的因素及其成因：1、围压因素：岩石处于地下深处，承受着周围岩石对它施加的围压作用。实验证明，随着围压的增大，增强了岩石的韧性，提高了岩石的弹性极限和强度极限。 机理：使质点靠近，增加了内聚力。2、温度因素：许多岩石在常温、常压下是脆性的，随着温度升高，岩石的抗压强度明显降低，弹性减弱，韧性显著增强。因而有利于发生形变。机理：岩石内质点的热运动增强，联系能力减弱。3

17、、流体因素：由于水的润滑作用以及对矿物晶键的弱化作用，降低了岩石的弹性极限，增加了岩石的塑性，使岩石易于变形。在应力作用下，溶液有利于重结晶作用，即可促使某些矿物溶解，也可促使某些新矿物形成，因而有利于岩石的塑性变形。孔隙压力：岩石孔隙内流体的压力称为孔隙压力。孔隙压力的作用：岩石中孔隙压力增大时，岩石的屈服极限及强度极限降低，易于变形。这种现象称为应变软化。应变软化使岩石在较小的外力作用下就能发生较大的变形。4、时间因素的影响表现为三方面：1、施力速度对岩石变形的影响：快速施力使岩石脆性变形加强；缓慢施力使脆性岩石发生塑性变形。机制：缓慢施力，质点变形后有充分的时间将变形固定下来；快速施力质

18、点来不及重新排列就破坏了。2、重复受力对岩石变形的影响：岩石受到多次重复的力的作用，使岩石强度降低。蠕变：在负荷不变（应力不变）的条件下，应变随时间的增长不断缓慢增加的现象。松弛：当应变保持不变时，随时间的延长应力逐渐减小的现象。疲劳极限（耐力极限）：当应力次数增加时，破裂时的应力值就降低，当应力值降低之某一定值时物体在重复受力情况下发生破裂的最低应力极限。背斜：是指核部为老地层，两翼为新地层的褶皱。向斜：是指核部为新地层，两翼为老地层的褶皱。背形和向形：褶皱岩层的新老层序不明，或者褶皱的变形面不是岩层面而是其它的构造面，则将向上弯曲的褶皱面称为背形，向下弯曲的褶皱面称为向形。1、褶皱要素有

19、核部、 翼部 、 转折端 、 褶轴 、 枢纽 、 轴面 、 轴迹 。核部：泛指褶皱中心部位的岩层。翼部：泛指褶皱两侧部位的岩层。转折端: 指褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分。褶轴：又称褶皱轴线或轴。对圆柱状褶皱而言，是指一条平行自身移动能描绘出褶皱面弯曲形态的直线，该直线称为褶轴。枢纽：指在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱面上弯曲最大点的连线。轴面：各相邻褶皱面的枢纽连成的面称为轴面。轴迹：轴面与地面或其它任何面的交线称为轴迹。脊、脊线、脊面和糟、槽线、槽面：背斜的同一褶皱面上的最高点为脊，它们的连线为脊线；向斜的同一褶皱面上的最低点为槽，它们的连线为槽线。若干相邻褶皱面上的脊线或槽线联成的面，

20、分别称为脊面和槽面。脊迹和槽迹：脊面或槽面与地面或任意平面的交线。不同的褶皱形态分类方式1、直立剖面上褶皱的形态描述：直立褶皱：轴面近直立，两翼产状相反，倾角近相等。斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。倒转褶皱：轴面倾斜，两翼相同一方向倾斜，一翼的地层倒转。平卧褶皱：轴面近水平，一翼地层正常，另一翼地层倒转。翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱。2、按翼间角大小，可把褶皱分为 平缓褶皱、开阔褶皱、闭合褶皱、紧闭褶皱、等斜褶皱3、按转折端弯曲形态，可把褶皱分为 圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇状褶皱、挠曲5、褶皱平面轮廓等轴（10：1）根据褶皱中各层弯曲形态的相互关系： （1）协调褶皱：各层弯曲

21、形态一致或呈有规律的过渡关系。 （2）不协调褶皱：各层弯曲形态明显不同。兰姆赛几何分类依据褶皱横截面上褶皱层等倾斜线型式和厚度变化参数所反映的相邻褶皱面的曲率关系将褶皱划分为三类五型。等倾斜线：褶皱层上、下面上倾角相等切点的联线。 类：这类褶皱岩层的等倾斜线从核部向外侧呈扇形撒开，根据撒开程度不同，细分为三个亚型：A型：等倾斜线强烈向外呈扇形撒开，各线长短差别很大，为典型顶薄褶皱。B型：等倾斜线从核部向外均匀撒开，并和层面正交，各线长度大致相等，为典型的等厚褶皱。C型：等倾斜线从核部向外略呈扇形撒开，转折端附近的倾斜线比两翼附近的要略长一些，反映出两翼厚度变薄的趋势，这是等厚褶皱向顶厚-相似褶

22、皱过渡的类型。类：等倾斜线互相平行且等长，为典型的相似褶皱。类：等倾斜线呈反扇形排列，形成明显的顶厚褶皱。平行褶皱【同心褶皱】 各岩层成平行弯曲，同一岩层垂直其层面的厚度在褶皱各部位基本一致，而平行轴面的量度厚度变化很大。相似褶皱（各岩层弯曲形态相似，各层曲率基本不变。无共同曲率中心，在不同深度其同一岩层的真厚度在翼部变薄，在转折端变厚，而平行轴面量度的厚度在褶皱各部位大致相等。）同沉积褶皱：在岩层沉积的过程中同时逐渐变形而形成的褶皱。同沉积褶皱（背斜）是在盆地普遍沉陷的背景上，局部地区发生一边沉积、一边褶皱隆起的背斜构造。（特点：顶薄翼厚、上缓下陡 、顶粗翼细 、高点偏移）同沉积褶皱的特点：

23、由于同沉积褶皱是在漫长过程中逐渐变形而形成的，因此，它的形态可以反映在褶皱过程中形成沉积物的岩相、厚度及其某些结构、构造特点等方面。常具有以下的特点：（1）褶皱两翼的倾角一般上部平缓，往下逐渐变陡，褶皱总体为开阔褶皱。（2）岩层厚度在背斜顶部薄，向两翼厚度增大，向斜中心部位岩层厚度往往最大，沉积的等厚线与相应的构造等值线形态基本一致。（3）岩层的岩石结构构造明显受构造控制。背斜顶部常沉积浅水的粗粒物质，而向向斜中心部位岩石颗粒逐渐变细，反映盆地较深处的沉积。（4）常在一例或两侧伴生有同沉积滑榻褶皱或滑塌断层，滑塌一般自背斜隆起中心顺两翼下滑。底辟构造：是地下高韧性岩体如：岩盐、石膏、粘土或煤层

24、等，在构造力或由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下，向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一种构造。盐丘是由于岩盐和石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造。盐核：变形复杂多样，多为竖直褶皱或叠加褶皱（与岩盐体多次上升流动有关）。围岩构造：顶部形成穹隆构造或短轴背斜，产生放射状、环状断层；周边为陡倾正断层；围岩形成环形的周缘向斜。短轴背斜：短轴褶曲在平面上呈椭圆形，其长度约为宽度的3至10倍。若为背斜称短轴背斜，若为向斜称短轴向斜，一般发育在地台盖层上。基底构造：发育基底断裂，基底变形轻微。穹隆：是岩层褶皱的脊向四周作放射状倾斜的背斜。构造盆地：是岩层从四周向中心的槽部

25、倾斜的向斜。雁行褶皱（斜列式褶皱）：由一系列平行斜列的短轴背、向斜组成。一般认为是水平力偶作用形成的。隔档式褶皱：是由一系列平行的窄而紧闭的背斜和开阔平缓的向斜相间排列组成。隔槽式褶皱：是由一系列平行的紧闭向斜和平缓开阔成箱状的背斜相间排列组成。隔档式褶皱、隔槽式褶皱形成机理：主要是盖层在基底上剪切滑动形成的滑脱构造。复背斜和复向斜是由许多级褶皱所组成的巨大背斜或巨大向斜。发育于水平挤压的构造活动带。认识复背斜和复向斜：根据中央地带的次级褶皱的核部地层的新老关系，核部地层老于两侧者为复背斜，新于两侧者为复向斜。叠加褶皱又称重褶皱，是指已经褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。可以是两个构造旋回中

26、的褶皱变形叠加，也可以是同一构造旋回不同构造期次的叠加。跨褶皱：晚期直立水平褶皱叠加在早期褶皱上，多形成穹窿、构造盆地构造。移褶皱：早期褶皱为中等强度，叠加后弯曲，晚期褶皱在其两侧成反对称分布。重褶皱：早期紧闭或等斜的斜歪或平卧褶皱轴面和两翼一起再褶皱，形成新月形、蘑菇形褶皱。限褶皱：早期宽缓褶皱，晚期褶皱作用不强，晚期在褶皱缓翼发育褶皱，但不跨过轴部。弯褶皱：弯转叠加发育在早期褶皱一端或两端，使早期褶皱轴面或枢纽协调弯转，形成L、S形褶皱。加强型褶皱：早期褶皱轴面直立，晚期构造应力场基本不变，早期褶皱进一步压进、压扁。褶皱形成机制的基本类型2、褶皱的形成机制的基本类型有 纵弯褶皱作用、横弯褶

27、皱作用、剪切褶皱作用、柔流褶皱作用。比较纵弯褶皱作用与横弯褶皱作用的异同：纵弯褶皱作用各单一岩层有中和面，整个岩层没有统一的中和面。横弯褶皱作用各单一岩层和整个岩层均没有中和面。纵弯褶皱作用岩层的流动方向是从翼部流向转折端。横弯褶皱作用相反。纵弯褶皱作用相临层外层向转折端方向运动。纵弯褶皱作用：岩层受到顺层挤压力而产生褶皱的作用，称为纵弯褶皱作用。单层弯曲应力、应变分布特点：在结构均一的单层板状材料的侧面上画上几排小圆，平板发生纵弯曲变形后小圆形态的变化反映了褶皱内部应变情况。单层或彼此粘结很牢的一套岩层在纵弯褶皱作用下的变形规律：岩层韧性较高：外凸侧会因拉伸而变薄，内凹侧则因压缩而变厚。脆性的岩层：在外凸侧常产生与层面正交、呈扇状排列的楔形张节理或小型正断层，而在内凹侧因压缩而产生逆断层或小褶皱（微层理发育时）。当一套层状岩石受到顺层挤压时，层理在形成褶皱的过程中起着重要的作用，岩层的弯曲可以通过两种运动方式来完成，一是弯滑褶皱作用，二是弯流褶皱作用。弯滑褶皱作用：岩层通过层间滑动而弯曲形成的褶皱。主要特征是：（1）各单层有各自的中和面，整个褶皱没有统一的中和面。相邻褶皱面平行，各岩层的真厚度在褶皱的各部位基本一致，往往产生平行褶皱“B型”。（2）层间滑动