構(gòu)造地質(zhì)學(xué)-緒論

1、項目一 緒論構(gòu)造地質(zhì)學(xué)，地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科之一，是研究巖石圈內(nèi)地質(zhì)體的形成、形態(tài)和變形構(gòu)造作用的成因機制，及其相互影響、時空分布和演化規(guī)律的地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科。構(gòu)造作用或構(gòu)造運動常是其他地質(zhì)作用的起始或觸發(fā)的主要因素，因此，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)說通常也就成為地質(zhì)學(xué)的基本學(xué)說。一、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容構(gòu)造地質(zhì)學(xué)主要研究組成地殼的巖石、巖層和巖體在力的作用下發(fā)生變形產(chǎn)生的各種構(gòu)造（現(xiàn)象）。研究內(nèi)容包括構(gòu)造的幾何形態(tài)、組合型式、形成機制及其演化，探討構(gòu)造作用力的方向、方式和性質(zhì)。根據(jù)研究對象的尺度（規(guī)模），地質(zhì)構(gòu)造可以分為露頭-手標(biāo)本尺度的中、小型構(gòu)造，區(qū)域驚訝的大型構(gòu)造、全球規(guī)模的巨型構(gòu)造，以及顯微鏡、電子顯微鏡下

2、的微型及超微型構(gòu)造。本教材主要涉及中小型構(gòu)造。二、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究意義研究地質(zhì)構(gòu)造的理論意義在于闡明地殼構(gòu)造在空間上的相互關(guān)系和時間上的發(fā)育順序,探討地殼構(gòu)造的演化和地殼運動規(guī)律及其動力來源;而其實踐意義則在于,應(yīng)用地質(zhì)構(gòu)造的客觀規(guī)律指導(dǎo)生產(chǎn)實踐,解決礦產(chǎn)分布、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地震地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)等方面有關(guān)的問題。地殼中礦產(chǎn)的分布是受一定的地質(zhì)構(gòu)造控制的。成礦物質(zhì)的形成和運移等成礦作用,都直接或間接地受到地殼運動的影響;礦產(chǎn)的形成需要有成礦物質(zhì)運移的通道和沉淀、賦存的場所,這些通道和場所與地質(zhì)構(gòu)造有極其密切的關(guān)系。例如許多金屬與非金屬礦產(chǎn)的形成既與巖漿活動有關(guān),也與槽皺或斷裂構(gòu)造有密切關(guān)系;

3、又如石油、天然氣常分布在背斜的頂部或具圈閉條件的斷裂構(gòu)造中。另一方面,許多已形成的礦產(chǎn)還會遭受后來地殼運動的影響而變形。因此,在礦產(chǎn)普查勘探和采礦工作中,要對礦產(chǎn)作出科學(xué)的評價和進(jìn)行合理的開采,就必須正確認(rèn)識區(qū)域的和礦區(qū)的構(gòu)造特征。而要解決礦產(chǎn)預(yù)測,尋找和圈定礦產(chǎn)遠(yuǎn)景地區(qū),提供礦產(chǎn)勘探后備基地等問題,就更離不開深入地、系統(tǒng)地研究有關(guān)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生、發(fā)展及其與成礦作用和礦產(chǎn)形成時空規(guī)律之間的關(guān)系。地下水的活動和富集,與地質(zhì)構(gòu)造有密切關(guān)系,只有認(rèn)識了地質(zhì)構(gòu)造特征,才能更有效地尋找地下水。許多工程建設(shè),如水庫、堤壩、橋梁、隧道或大型地下工程等,都要先查明工程地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況,對地基穩(wěn)定性作出評價

4、,為工程設(shè)計和施工提供地質(zhì)依據(jù)。破壞性地震常給人民的生命財產(chǎn)帶來很大的損失。絕大多數(shù)地震活動是現(xiàn)代地殼運動的反映,因而震源與地質(zhì)構(gòu)造,特別與斷裂構(gòu)造的關(guān)系極為密切。在研究發(fā)震規(guī)律和地震預(yù)報工作中,研究區(qū)域構(gòu)造特征及近代構(gòu)造活動規(guī)律,是地震地質(zhì)工作一項十分重要的基礎(chǔ)工作。影響人類賴以生存和發(fā)展的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的諸多地質(zhì)因素中,地質(zhì)構(gòu)造是其重要的因素。不同地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的差異及地表元素分布的不均一,在很大程度上與各地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的不同有關(guān)。因此,環(huán)境地質(zhì)學(xué)在研究地質(zhì)環(huán)境的形成和變化,預(yù)測和評價人類生產(chǎn)活動對環(huán)境的近期與長期的影響,保護(hù)、改善和利用地質(zhì)環(huán)境,防止與減少地質(zhì)災(zāi)害,地質(zhì)構(gòu)造的研究與之有密切關(guān)系

5、。三、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究方法地質(zhì)構(gòu)造的研究應(yīng)包括構(gòu)造的幾何學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的研究,以及構(gòu)造發(fā)育、演化的歷史分析。構(gòu)造幾何學(xué)的研究是對各種地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模及其組合型式和相互關(guān)系進(jìn)行觀察、描述和測量;構(gòu)造的運動學(xué)分析是根據(jù)構(gòu)造幾何學(xué)的有關(guān)資料和數(shù)據(jù),去追索現(xiàn)有構(gòu)造狀態(tài)和位置的巖體在變形時,物質(zhì)相繼發(fā)生的位移、轉(zhuǎn)動和應(yīng)變等內(nèi)部和外部的運動;而動力學(xué)的研究則是探索構(gòu)造變形時作用力的性質(zhì)、大小、方向、應(yīng)力場的演化以及外力與應(yīng)力之間的關(guān)系。構(gòu)造的歷史分析是通過野外觀察和室內(nèi)對有關(guān)資料的綜合研究,闡明各種地質(zhì)構(gòu)造的形成時期及其發(fā)育順序。這幾個方面的研究是相互聯(lián)系、相輔相成的。對構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行幾何分析

6、則是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的基礎(chǔ),有了構(gòu)造幾何分析的基礎(chǔ),才可能正確分析地質(zhì)構(gòu)造的演化歷史和成因,進(jìn)而對各個地區(qū)的構(gòu)造分析資料及其他方面的資料進(jìn)行綜合分析,從而揭示出地殼構(gòu)造的形成和發(fā)展規(guī)律。盡管對不同巖石類型地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和不同尺度構(gòu)造的研究任務(wù)和方法各有不同,但是,野外觀察和地質(zhì)填圖始終是研究地質(zhì)構(gòu)造的基本方法。通過野外觀察填繪的地質(zhì)圖,不僅反映出一個地區(qū)各種巖層和巖體的分布,而且根據(jù)巖層和巖體的產(chǎn)狀、相互關(guān)系和各自的時代,可以認(rèn)識該區(qū)各種地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、組合特征和發(fā)育史。通過繪制剖面圖和根據(jù)地面的構(gòu)造形態(tài)觀測及鉆井和物探等提供的資料,編繪構(gòu)造等高線圖和等厚圖,能較好地反映地下構(gòu)造形態(tài)的特征。研究地

7、質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀及其相互關(guān)系,一方面是采用填繪地質(zhì)圖、編制有關(guān)圖件以及相應(yīng) 文字描述的常規(guī)方法;另一方面是通過對各種面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造要素的力學(xué)性質(zhì)、產(chǎn)狀和相互幾何關(guān)系的系統(tǒng)觀察和測量,應(yīng)用極射赤平投影或電子計算機作數(shù)理統(tǒng)計分析和自動化成圖,從而得出地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)狀方位的型式和對稱性的特征,為建立地質(zhì)構(gòu)造三維空間圖像、分析構(gòu)造變形機制和恢復(fù)變形史等提供依據(jù)。Bruna Sander(1930)在巖石組構(gòu)學(xué)中提出的變形巖石顯微組構(gòu)的幾何分析方法和運動學(xué)解釋原則,經(jīng)廣大地質(zhì)學(xué)家在實踐中進(jìn)行修正和補充,現(xiàn)已發(fā)展成為不僅可用于顯微構(gòu)造分析,而且也可以應(yīng)用于中、小型構(gòu)造乃至大型構(gòu)造分析?，F(xiàn)代航空、航天遙感

8、技術(shù)和航片、衛(wèi)片的采用,擴大了觀察地質(zhì)構(gòu)造的視域和深度,彌補了野外地質(zhì)觀察的局限性。而鉆探、坑探和物探等工程和探測技術(shù)的作用,為了解地下構(gòu)造情況,提供了重要資料。因此,在研究一個地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造時,應(yīng)充分利用這些方面的資料。研究地質(zhì)構(gòu)造不能只滿足于形態(tài)描述,還要應(yīng)用力學(xué)原理,鑒定各個構(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)和相互關(guān)系,并分析它們的形成機制和各構(gòu)造之間的內(nèi)在聯(lián)系,以便得出區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的分布和發(fā)展規(guī)律。研究地質(zhì)構(gòu)造形成的力學(xué)機制,常常需要進(jìn)行模擬實驗,例如根據(jù)相似原理,用泥巴、石蠟、瀝青或凡士林等材料,做成某種形態(tài)和尺寸的試件,在設(shè)置的相應(yīng)幾何邊界條件下,施加一定方式的力使之發(fā)生變形,觀察其變形特點、應(yīng)力與應(yīng)變

9、之間的關(guān)系,并將實驗?zāi)Ｐ团c自然界的構(gòu)造原型進(jìn)行類比,藉以說明這種構(gòu)造的形成、發(fā)展和組合關(guān)系以及構(gòu)造變形的邊界條件和應(yīng)力作用方式。也有利用明膠、塑料或其他適當(dāng)?shù)耐该鞑牧献鞒稍嚰?通過在光彈儀上受力以及通過偏振片觀察由干涉色帶組成的圖像,從而了解到在一定的受力方式下變形體內(nèi)部應(yīng)力的分布情況。近幾年來,數(shù)學(xué)地質(zhì)的發(fā)展和電子計算機的應(yīng)用,使構(gòu)造地質(zhì)的研究向定量的數(shù)理分析方向發(fā)展。如應(yīng)用概率統(tǒng)計處理和分析構(gòu)造數(shù)據(jù);應(yīng)用有限單元法來計算一定地區(qū)內(nèi)的各點的應(yīng)力方向和大小,并進(jìn)而對這個地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場作出數(shù)學(xué)模擬,據(jù)此,可以推斷出相應(yīng)的構(gòu)造圖像,并與該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征進(jìn)行比較。高溫高壓實驗和電子顯微鏡的應(yīng)用

10、,補充、修正和加深了一些理論上的認(rèn)識。須要指出,自然界地質(zhì)構(gòu)造的形成受到多種可變因素的影響,尤其在變形的規(guī)模上和經(jīng)歷的漫長時間,都是在實驗室不可能模擬的。不過,在進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造的力學(xué)機制的分析和探討中,模擬實驗仍是一種有用的輔助手段。對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行歷史分析,一般是根據(jù)地層之間的不整合接觸關(guān)系及各種構(gòu)造間成因聯(lián)系和交截、疊加關(guān)系,并結(jié)合沉積巖相、厚度以及巖漿活動等方面的分析,或配合同位素地質(zhì)年代的測定資料,分析該區(qū)構(gòu)造形成時代和發(fā)育順序,劃分構(gòu)造發(fā)育的階段,恢復(fù)區(qū)域構(gòu)造發(fā)展史,從而對該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)律有一個較為正確的認(rèn)識。隨著地質(zhì)構(gòu)造研究的不斷深入,人們對從地表到地下深處構(gòu)造有了更進(jìn)一步的了解,認(rèn)

11、識到地殼或巖石圈不同深度區(qū)的變形過程、變形機制和變形產(chǎn)物以及構(gòu)造特點都是很不同的。因而,引用了C.E.Wepmnn(1935)提出的構(gòu)造層次的概念。構(gòu)造層次是指在一定變形幕過程中,由于在地殼不同深度溫度、壓力的不同而引起巖石物性的變化,從而形成各具特色的構(gòu)造分層,或不同構(gòu)造階段引起的構(gòu)造疊加。一般把地殼或巖石圈劃分為淺、中、深構(gòu)造層次。各層次之間的界限并非等深圈層面,而且常常表現(xiàn)為漸變的過渡帶或剪切帶。由于構(gòu)造作用,特別是逆沖斷裂的推覆作用,可以把地殼深層或上部地幌的巖石推至地表,因而在地表的構(gòu)造斷裂帶中常常可以見到地殼深層和上地慢的巖石零散分布。在對規(guī)模不同、類型眾多、成因多樣的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行

12、幾何學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)的研究時,要兼顧宏觀與微觀、空間與時間、定性與定量的分析?；蛘哒f要對空(空間)、時(時間)、力(外力與應(yīng)力)、物(巖性和物態(tài))、境(地質(zhì)背景和環(huán)境)等方面進(jìn)行統(tǒng)一的辯證的分析。在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究中,還需與巖石學(xué)、地層學(xué)、地貌學(xué)及地球物理學(xué)等學(xué)科密切結(jié)合;同時,要努力學(xué)習(xí)和掌握辯證唯物主義思想方法;遵循實踐、認(rèn)識,再實踐、再認(rèn)識圃這個辯證唯物主義認(rèn)識論原則;堅持理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度;才能學(xué)好、用好這門學(xué)科的基本理論和知識,并使之向前發(fā)展。四、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的發(fā)展趨勢未來，地質(zhì)學(xué)能觀察和研究的范圍和領(lǐng)域?qū)⑷找鏀U大。在空間上，不但能通過直接或間接的方法逐步深入到巖石

13、圈深部，而且對月球、太陽系部分行星及其衛(wèi)星的某些地質(zhì)特征，將有更多的了解。數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等其他學(xué)科的發(fā)展和向地質(zhì)學(xué)的進(jìn)一步滲透，先進(jìn)技術(shù)在地質(zhì)工作中的使用，同精細(xì)、深入的野外地質(zhì)工作相結(jié)合，會使人們有可能對更多的地質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律作出科學(xué)的解釋進(jìn)行更深入和本質(zhì)性的研究。 實驗條件將進(jìn)一步改進(jìn)，如將實驗室中所能達(dá)到的溫度壓力提得更高，模擬更為復(fù)雜的多種可變因素的地質(zhì)作用，并把時間因素也納入模擬實驗之中。地質(zhì)學(xué)理論不斷得到補充、修正，尤其是各大陸所提供的有關(guān)不同地質(zhì)歷史時期的新資料將在很大程度上檢驗、發(fā)展板塊構(gòu)造說，進(jìn)而會產(chǎn)生一些新的理論和學(xué)說。 在地質(zhì)學(xué)的服務(wù)領(lǐng)域，一個重要方面是開發(fā)地球資源，其中有關(guān)礦產(chǎn)資源和新能源的研究，仍處于最重要的地位。同時，由于區(qū)域成礦研究的需要，將進(jìn)一步加強區(qū)域地質(zhì)的綜合研究，并促進(jìn)地層學(xué)、古生物學(xué)、沉積學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)，以及區(qū)域巖漿活動研究、變質(zhì)地質(zhì)研究等向新的水平發(fā)展。 保障人類良好的生存環(huán)境、干旱半干旱地區(qū)和沼澤地區(qū)的水文地質(zhì)問題，以及工程地質(zhì)問題的研究將不