構(gòu)造地質(zhì)學(xué)課件第一篇形態(tài)構(gòu)造地質(zhì)學(xué) 第一章成層構(gòu)造和地層接觸關(guān)系

1、第一篇第一篇 形態(tài)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)形態(tài)構(gòu)造地質(zhì)學(xué) 第一章第一章 成層構(gòu)造和地層接觸關(guān)系成層構(gòu)造和地層接觸關(guān)系 第一節(jié) 成層構(gòu)造的基本概念成層構(gòu)造的基本概念 一、原生成層構(gòu)造 1、層理層理 由物質(zhì)成分、顆粒大小、 顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等的差異而表現(xiàn)出 來(lái)。在垂直方向上明顯的反映，也 即成層物質(zhì)的原生界面。 2、層面層面限制巖石的界面 同一層上有上、下層面，上、下層 面之間的垂直距離即單層厚度。原生成 層構(gòu)造是在巖石形成過(guò)程中形成的，因 此，原生層理面變化之研究，是研究變 形歷史的重要依據(jù)。 沉積巖、火成巖均具原生成層構(gòu)造。 沉積巖原始層面呈水平狀，僅于沉 積盆地邊緣、島嶼或隆起四周會(huì)有原 始傾斜。 二、次生

2、成層構(gòu)造 主要見(jiàn)于變質(zhì)巖中，如片理、片 麻理等，它是由變質(zhì)作用而形成的。 三、層理形成的決定因素 沉積材料：物質(zhì)成分，顆粒大小，顏色 等； 沉積環(huán)境：海相，陸相，邊緣相等； 水動(dòng)力條件：水能量，性質(zhì)（動(dòng)、靜） 和水流大小等； 四、層理的類(lèi)型 厚度(單層)： 巨厚層 1m 厚 層 0.51m 中厚層 0.10.5m 薄 層 110cm 葉片層 0.11cm 微細(xì)層 0.1cm 成因： 1、風(fēng)層層理 2、水成層理 3、冰川層理 4、火山層理 形態(tài)： 1、水平層理 2、波狀層理 3、交錯(cuò)層理斜層理 五、層理的識(shí)別 1、片狀礦物的分布方向（即層理方向） ； 2、厚層狀巖石中的微細(xì)層理； 3、洪積層中的

3、砂層或扁平狀礫石的分布 （雨花臺(tái)礫石層）； 4、透鏡狀?yuàn)A層的延伸方向； 5、沉積夾層（如C和P之間梁山段頁(yè)巖夾 層）； 6、縫合線(xiàn)（厚層灰?guī)r、砂巖中）； 7、巖層中結(jié)核延長(zhǎng)方向（如棲霞組中燧石 結(jié)核，老虎洞組燧石結(jié)核）； 六、巖層產(chǎn)狀要素 走向構(gòu)造面與水平面的交線(xiàn)的方向； 傾向構(gòu)造面與垂直走向直立面的交線(xiàn)， 由高向低于水平面； 傾角構(gòu)造面與水平面之夾角 記錄方式： 1、走向/傾向傾角 350/NE50 2、傾向傾角 8050 傾伏角傾伏角構(gòu)造線(xiàn)與其水平投影線(xiàn)之間的夾角 ；傾伏向傾伏向水平投影線(xiàn)指向下傾的方向； 構(gòu)造線(xiàn)的傾伏在包含構(gòu)造線(xiàn)在內(nèi)的垂直面 上測(cè)量； 側(cè)伏角側(cè)伏角構(gòu)造線(xiàn)下傾一端與構(gòu)造面走

4、向的銳 夾角； 側(cè)伏向側(cè)伏向構(gòu)成此銳夾角的走向線(xiàn)一端的方向 ； 構(gòu)造線(xiàn)的側(cè)伏在構(gòu)造面上測(cè)量 七、露頭線(xiàn)分布規(guī)律（對(duì)地質(zhì)圖而言） 露頭線(xiàn)構(gòu)造面與地面的交線(xiàn)，包括層面、 斷面等； 圖1-3 圖1-4 圖1-5 第二節(jié) 鑒別巖層頂、底面的鑒別巖層頂、底面的 原生構(gòu)造原生構(gòu)造 一、研究目的 明確地層的新、老關(guān)系，恢復(fù)地層層 序，為確定各種礦產(chǎn)所在構(gòu)造部位和層位 ，重建該區(qū)的構(gòu)造發(fā)展史以及為預(yù)測(cè)預(yù)防 地震、找礦、找水提供可靠的依據(jù)。 二、層序與層位 層序巖層形成的先后順序，即新與老 ； 層位巖層經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)之后的位置，有高 低之分 層位高不等于地形的高低 同層位具相同的化石 同層位巖性不盡相同 圖1-6

5、假設(shè)地面水平的地質(zhì)剖面圖 同層位巖性不同 三、判別巖層頂、底的標(biāo)志 1、序粒層理（粒級(jí)層理、遞變層理） 單一巖層中，從底到頂顆粒粒度 由粗變細(xì)，而且期間無(wú)明顯界線(xiàn)，但 在兩個(gè)序粒層理之間，其粒度或成分 均有明顯變化，據(jù)此可以判別巖層頂 、底； 序粒層理在濁流沉積中發(fā)育得最好 。 各種產(chǎn)狀巖層的粒級(jí)層理 應(yīng)注意和韻律層理相區(qū)別 。韻律層理不是發(fā)生在每一單 層中的顆粒粗細(xì)的變化，而是 粗層中層細(xì)層反復(fù)成韻律 ，其間有界面。 2、斜層理單層與主層理斜交的層紋構(gòu) 造稱(chēng)為斜層理：底切、頂截 3、波痕為巖層頂面構(gòu)造之一 波痕要素： 波痕指數(shù)=波長(zhǎng)/波高 a、 浪成波痕是對(duì)稱(chēng)波痕，振蕩波痕 斷面如圖： 特點(diǎn)

6、：波峰尖，波谷圓，波峰沉積物比 波谷沉積物細(xì)。 b、 流水波痕不對(duì)稱(chēng) 斷面如圖： 特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄魉?，沉積物波峰細(xì)，波谷 粗 c、 風(fēng)成波痕不對(duì)稱(chēng) 斷面如圖： 砂丘 特點(diǎn)：沉積物波峰粗，波谷細(xì) 4、印模 單層頂面由各種外動(dòng)力作用形成 凹凸不平狀，上復(fù)巖層之底面和這一 頂面接觸壓實(shí)后生成恰恰相反的凹凸 不平，即印模，或印痕，荷重痕。 形狀似舌狀，腎狀，鱗狀，釘子頭狀 等，凸出在底面上 生物模：遺體化石、遺跡化石（恐龍腳?。?五、同生變形： 沉積物在沉積同時(shí)或緊接 其后發(fā)生的變形，常發(fā)生在沉積盆地邊緣或 斜坡上，變形量往往較小，但有時(shí)卻能幫助 我們判斷沉積環(huán)境和巖層上、下關(guān)系，底部 變形量小，頂部變形

7、量大。 六、干裂 為表層構(gòu)造的一種，乃沉積物在尚未完全 固結(jié)時(shí)脫水在干燥的大氣中曝曬而形成的干 裂，其斷面形態(tài)如楔形，又被上覆碎屑物充 填其中。 斷面如圖： 七、生物遺跡 蟲(chóng)管構(gòu)造、疊層石， 第三節(jié) 地層的接觸關(guān)系地層的接觸關(guān)系 由于地殼運(yùn)動(dòng)，可以使巖層改變其 原來(lái)的產(chǎn)出狀態(tài)。原始水平的巖層可以 變陡乃致直立、倒轉(zhuǎn)。同一地區(qū)由于地 質(zhì)時(shí)期地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和特點(diǎn)不同，還 會(huì)造成不同的接觸關(guān)系。 所謂接觸關(guān)系，系指同一地區(qū)相鄰近 的不同時(shí)代巖層的接觸形式。 地層的接觸關(guān)系主要要兩種形式： 一、 整合接觸： 新老巖層在巖性、古生物的演化 上，基本上是連續(xù)的或逐漸變化的 ，而且產(chǎn)狀和構(gòu)造特征也基本一致

8、。 二、 不整合接觸： 上下巖層沉積作用不連續(xù)，地層和生 物演化有間斷； 1、平行不整合（假整合） 當(dāng)某一地區(qū)地殼沉降并接受一段沉 積后，但未發(fā)生明顯的褶皺運(yùn)動(dòng)，已沉積 的地層遭受較長(zhǎng)時(shí)間的剝蝕，發(fā)生明顯沉 積間斷，而后又重新下降接受沉積，這樣 的接觸關(guān)系為平行不整合。 特點(diǎn)：上、下巖層產(chǎn)狀一致，但其 間缺失某些時(shí)代地層，或有一古剝蝕面。 2、角度不整合: 地殼非平緩上升，而是伴有較強(qiáng) 烈的褶皺、斷裂變動(dòng)或巖漿活動(dòng)，使 已沉積的地層發(fā)生掀斜、褶皺或斷裂 ，并隆起遭受剝蝕造成間斷，而后又 下沉接受新的沉積。 角度不整合的特征： a.上、下巖層產(chǎn)狀不一致； b.上、下巖層構(gòu)造變形強(qiáng)弱不一致，下強(qiáng)

9、上弱； c.有沉積間斷，地層缺失； d.上巖層底部有下巖層的礫石； e.有古剝蝕面，常有古風(fēng)化殼； f.上復(fù)巖層面與不整合面平行，下復(fù)巖層的構(gòu)造 面（如斷層面、層面等）被不整合面切割； 侵入接觸（火成接觸） 不同巖類(lèi)接觸，火成巖侵入沉積巖中、 斷層接觸、沉積接觸 不整合接觸的地質(zhì)意義及其研究 1、意義 a、是鑒定地殼運(yùn)動(dòng)的重要依據(jù)，又是 劃分構(gòu)造層的分界面。構(gòu)造層是在一定地 史階段內(nèi)受地殼運(yùn)動(dòng)的作用（包括沉積建 造、構(gòu)造變動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用等） 而形成的綜合地質(zhì)體。 b、是劃分巖石地層單位的依據(jù)之一 c、其空間分布變化情況，可以表明地殼運(yùn) 動(dòng)的不均衡性 d、是研究古地理環(huán)境的重要依據(jù) e、

10、常常是風(fēng)化礦床，F(xiàn)e、Mn、P、Al等外 生礦床的產(chǎn)出地帶 2、研究中應(yīng)注意的問(wèn)題 a、確定不整合面，識(shí)別底礫巖與火山 角礫巖、斷層角礫巖、同生角礫巖和膏溶 礫巖的區(qū)別。 b、注意不整合在空間上的變化 繼承與上迭問(wèn)題，以南象山、鐘山兩剖面 為例 （圖1-15） 圖1-17 不整合時(shí)代的確定： 上限：不整合面以上地層中最老的地層 形成之前； 下限：不整合面以下地層中最新的地層 形成之后； 一次地殼運(yùn)動(dòng)必會(huì)導(dǎo)致一個(gè)不整合 ，但一個(gè)不整合不一定只反映一次地殼 運(yùn)動(dòng)。如果某一地區(qū)長(zhǎng)期處于隆起狀態(tài) ，或者一次地殼運(yùn)動(dòng)后接受的沉積又完 全剝蝕掉，以致缺少沉積歷史記錄，最 后再有新地層沉積下來(lái)，這樣的不整合

11、 面就不止包含一次地殼運(yùn)動(dòng)。 研究不整合面，對(duì)工程地質(zhì)也相當(dāng)重要 例：1983年3月7號(hào)，甘肅蘭州東鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有 一海拔2200m高山發(fā)生滑坡，這滑坡就 是沿著不整合面滑下的，70年就有人發(fā) 現(xiàn)有裂縫，但未引起足夠重視，雖有人 從山坡上搬到坡下來(lái)住，但仍未免遭于 難，這次滑坡速度300m/分鐘，總滑距達(dá) 1600m。 第二章第二章 褶褶 皺皺 構(gòu)構(gòu) 造造 具有層狀構(gòu)造的地質(zhì)體，由于受到力的具有層狀構(gòu)造的地質(zhì)體，由于受到力的 作用而產(chǎn)生的彎曲變形作用而產(chǎn)生的彎曲變形，叫做褶皺褶皺。 運(yùn)動(dòng)著的地球至今仍不斷地變化著， 褶皺就是各種各樣變化中的一種，其 規(guī)模大小不一，但基本型式有兩種： 1.背形褶皺巖層

12、向上彎曲，形成凸?fàn)?2.向形褶皺巖層向下彎曲，形成凹狀 圖2-1 上述兩種型式是在褶皺巖層新老關(guān)系不清時(shí) 使用，當(dāng)褶皺巖層的新老關(guān)系清楚時(shí)，有 如下兩種型式： 1.背斜褶皺巖層向上彎曲，核心部位地層 較老，而兩側(cè)巖層依次較新，并對(duì)稱(chēng)重復(fù) 出現(xiàn) 2.向斜褶皺巖層向下彎曲，核心部位地層 較新，而兩側(cè)巖層依次較老，并對(duì)稱(chēng)重復(fù) 出現(xiàn) 由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期性和復(fù)雜性，也 可出現(xiàn)： 1.背形向斜 2.向形背斜 研究褶皺構(gòu)造，對(duì)闡明某一地區(qū)的構(gòu) 造形成和發(fā)展史，解決礦產(chǎn)的分布、開(kāi)采 以及水文工程地質(zhì)等均有重要的理論和實(shí) 際意義。 第一節(jié) 褶褶 皺皺 要要 素素 褶皺樣式很多，為便于正確描述和研 究，首先要分清

13、構(gòu)成褶皺的各個(gè)組成部分 的特征和相互關(guān)系，即所謂褶皺要素（圖 2-2）： 1、 核部核部褶皺巖層中中心部位。常 指出露地表的褶皺中心部分 2、 翼部翼部核部?jī)蓚?cè)巖層部位（曲率 半徑大于平均圓弧部分） 3、 轉(zhuǎn)折端轉(zhuǎn)折端褶皺兩翼巖層互相過(guò)渡 的彎曲部分（曲率半徑小于平均圓弧 部分），巖層彎曲度最大的部分。 4、 褶軸褶軸褶皺面上以自身移動(dòng)的軌 跡和褶皺面形態(tài)完全吻合的直線(xiàn)。它無(wú)固 定位置，亦不限于哪一條，凡與此平行的 均為褶軸。 5、 樞紐樞紐同一層面上各個(gè)不同橫截面 上最大彎曲點(diǎn)的連線(xiàn)。它可以是曲線(xiàn) ，也可以是直線(xiàn)，可以水平，也可以 傾斜。 6、 軸面軸面（樞紐面）連接褶皺各層的 樞紐而構(gòu)造的

14、面。它可以是平面，也 可以是曲面。在對(duì)稱(chēng)褶皺中，當(dāng)軸面 為平面時(shí)，軸面是兩翼夾角的平分面 。不對(duì)稱(chēng)褶皺中否（見(jiàn)P35圖2-2） 7、 軸跡軸面與任一平面的交線(xiàn)，常 指與地面、與橫截面的交線(xiàn)。 8、脊線(xiàn)脊線(xiàn)背斜橫剖面中同一層面上 彎曲的最高點(diǎn)為脊，不同橫剖面上脊的連 線(xiàn)為脊線(xiàn) 9、 槽線(xiàn)槽線(xiàn)向斜橫剖面中同一層面上 彎曲的最低點(diǎn)為槽，不同橫剖面上槽 的連線(xiàn)為槽線(xiàn) 10、脊面脊面連接各褶皺面脊線(xiàn)的面 11、槽面槽面連接各褶皺面槽線(xiàn)的面 褶皺的度量 度量褶皺大小的要素是波長(zhǎng)和波幅 S0為包絡(luò)面包絡(luò)面某一褶皺截面中幾個(gè)褶皺或所 有褶皺樞紐的切線(xiàn)面稱(chēng)為包絡(luò)面。 i為拐點(diǎn)即周期性波形中彎曲方向改 變，斜率變

15、化率為零的點(diǎn)。也是相鄰 的向斜與背斜的交接點(diǎn)。 同一褶皺面的一翼上，許多拐點(diǎn)的 聯(lián)線(xiàn)為拐線(xiàn)，聯(lián)結(jié)同一褶皺面許多拐 線(xiàn)的面為拐面，當(dāng)褶皺面為嚴(yán)格循環(huán) 的波形時(shí)，其拐面位于兩包絡(luò)面的正 中，因此，拐面亦可稱(chēng)中間面。 波長(zhǎng)（W）相當(dāng)于同一褶皺面上，兩個(gè) 相鄰?fù)辔还拯c(diǎn)之間的距離。 波幅（A）為二包絡(luò)面之間垂直距離 的一半。 不對(duì)稱(chēng)褶皺的波長(zhǎng)與波幅還可以分別在垂直 于及平行于軸面的方向上測(cè)量 -軸面與中間面之余角 Wm=WaSec Am=AaCos 第二節(jié) 褶皺形態(tài)的描述褶皺形態(tài)的描述 一、幾何形態(tài)描述 1、圓柱狀褶皺具有褶軸平行自身移動(dòng) 的軌跡與褶皺形態(tài)完全一致的褶皺。 特點(diǎn)：樞紐呈直線(xiàn)，在其延伸方

16、 向上褶皺的規(guī)模和形態(tài)基本上無(wú)變化 ，樞紐和褶軸產(chǎn)狀一致。 2、非圓柱狀褶皺無(wú)褶軸，不具備上述 圓柱狀褶皺的特點(diǎn)。 實(shí)際上，自然界大多數(shù)褶皺并非圓柱 狀，也就是說(shuō)樞紐不是直線(xiàn)。在一定大的 范圍內(nèi)，褶皺規(guī)模、形態(tài)、方向均有變化 。但為了對(duì)褶皺形態(tài)和產(chǎn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究 ，可將某褶皺劃分若干區(qū)段，使其近似圓 柱狀褶皺。特別是對(duì)變質(zhì)巖地區(qū)的研究是 非常必要的。 二、縱、橫剖面形態(tài)描述 1、樞紐：水平褶皺、 傾伏褶皺、 傾豎褶皺 2、軸面和兩翼：直立褶皺、 斜歪褶皺、 平 臥褶皺、 倒軸褶皺、 翻卷褶皺 a-直立褶皺； b-斜歪褶皺； c-倒轉(zhuǎn)褶皺； d-平臥褶皺； e-翻卷褶皺； p-橫剖面上的軸跡 3

17、、翼間角（橫截面 上，兩翼同一褶皺 面上拐點(diǎn)切線(xiàn)之夾 角）： 平緩褶皺、 開(kāi)闊褶皺、 閉合褶皺、 緊閉褶皺、 等斜褶皺 4、 褶皺轉(zhuǎn)折端彎曲形態(tài) 圓弧狀褶皺、尖棱狀褶皺、箱 狀褶皺、扇形褶皺、撓曲 5、 褶皺對(duì)稱(chēng)性 對(duì)稱(chēng)褶皺一組褶皺的軸面與該 組褶皺的包絡(luò)面垂直，而且兩翼近于 等長(zhǎng)，單個(gè)對(duì)稱(chēng)褶皺的橫剖面形態(tài)的 兩半互為鏡象，即軸面平分翼間角（ 圖2-3）。 不對(duì)稱(chēng)褶皺- 6、 同一褶皺中各層彎曲形態(tài) 協(xié)調(diào)褶皺各彎曲巖層形態(tài)一致 不協(xié)調(diào)褶皺各彎曲巖層形態(tài)不一致 ； 鹽丘構(gòu)造（底辟褶皺） 底辟褶皺的核心與其上巖層的褶皺形 態(tài)不協(xié)調(diào)，核心層往往是復(fù)雜褶皺， 其上往往是穹窿狀或短軸狀背斜。 三、平面形

18、態(tài)描述 同一巖層出露之長(zhǎng)、寬比 穹窿構(gòu)造：長(zhǎng)、寬比小于3：1的背斜； 構(gòu)造盆地：小于3：1的向斜； 短軸褶皺：長(zhǎng)、寬比在3：110：1之間 的褶皺； 線(xiàn)狀褶皺：長(zhǎng)、寬比大于10：1的褶皺； 第三節(jié) 褶皺的類(lèi)型和組合型式褶皺的類(lèi)型和組合型式 一、結(jié)合軸面和樞紐產(chǎn)狀的分類(lèi) Rickard（1971）根據(jù)軸面傾角 、樞紐傾伏角和側(cè)伏角三個(gè)變量，給 制了三角投影網(wǎng)圖。 按褶皺產(chǎn)狀可分七種：直立水平 褶皺、直立傾伏褶皺、傾豎褶皺、斜 歪水平褶皺、平臥褶皺、斜歪傾伏褶 皺、斜臥褶皺； 、直立水平褶皺軸面近于直立（傾角80- 90），樞紐近水平（傾伏角0-10） 、直立傾伏褶皺軸面近于直立（傾角80- 90

19、），樞紐傾斜（傾伏角10-80） 、傾豎褶皺軸面近于直立（傾角80-90 ），樞紐近直立（傾伏角80-90） 、斜歪水平褶皺軸面傾斜（傾角10-80 ），樞紐近水平（傾伏角0-10） 、平臥褶皺軸面近水平（傾角0-10 ），樞紐近水平（傾伏角0-10） 、斜歪傾伏褶皺軸面傾斜（傾角10- 80），樞紐傾伏（傾伏角10-80） （兩者傾向和傾斜程度均不相同） 、斜臥褶皺軸面傾斜（傾角80-90） ，樞紐傾伏（傾伏角10-80）（且兩者 傾向基本一致，傾角大致相等） 二、根據(jù)巖層等傾斜線(xiàn)型式分類(lèi) 等傾斜線(xiàn)相鄰層面上切線(xiàn)傾角相等的切點(diǎn)的 連線(xiàn)； 由于不同形態(tài)的褶皺在橫截面上相鄰褶皺面 的曲率不同，因

20、此，其等傾斜線(xiàn)型式、長(zhǎng)度及巖層 厚度也不一樣，Ramsay將此分為三類(lèi)五型： 類(lèi)： 等傾斜線(xiàn)呈扇形，并向內(nèi)弧方向收斂。 根據(jù)收斂程度不同分三型： A型：強(qiáng)烈收斂，自轉(zhuǎn)折端至翼部，等傾 斜線(xiàn)長(zhǎng)度逐漸增加，即頂薄褶皺 特點(diǎn)： 1、內(nèi)弧曲率比外弧大 2、同一層靠近軸面的 真厚度（to）小于 翼部真厚度（ta） tota B型：中等程度收斂，大體與褶皺面 垂直，等傾斜線(xiàn)長(zhǎng)度大致相等，由于 各層褶皺彎曲只有一個(gè)曲率中心，故 稱(chēng)同心褶皺（平行褶皺、等厚褶皺） 特點(diǎn)：1、褶皺層彎曲相互平行 2、內(nèi)弧曲率大于外弧 3、同一巖層在褶皺各部位厚 度相同（to=ta） 4、軸部巖層的軸面厚度(To)小于翼部平行軸 面之厚度(Ta)（Tota 是同心褶皺向相似褶皺過(guò)渡的型式 類(lèi)： 各等傾斜線(xiàn)均與軸面平行且等長(zhǎng)， 褶皺各層曲率相同（相似褶皺） tota， To=Ta 類(lèi)： 等傾斜線(xiàn)向外弧收斂呈倒扇形，為頂厚 褶皺； 特點(diǎn)： 1、外弧曲率 大于內(nèi)弧 2、tota 3、T