地質(zhì)構(gòu)造類型及其說明介紹

1、第三節(jié)地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造是 地質(zhì)體geologic body 或地殼中的巖塊受到應(yīng)力作用造成永久變形的產(chǎn)物.地質(zhì)體泛指天然的巖石塊體,而不管其規(guī)模大小、形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成因.地質(zhì)體在 地面上直接露出局部稱為露頭outcrop .露頭上往往賦存有地質(zhì)構(gòu)造的一些信息,因而 成為地質(zhì)工作者在野外調(diào)查研究的重要對象.在應(yīng)力作用下,地質(zhì)體有的發(fā)生空間位置的變化變位,如平移和平穩(wěn)的升降；有的出現(xiàn)形體改變形變和體變 和方位扭轉(zhuǎn).這些變化后的產(chǎn)物統(tǒng)稱為地質(zhì)構(gòu)造,常見的地質(zhì)構(gòu)造有水平構(gòu)造horizontal structure 、傾斜構(gòu)造dipping structure 、褶皺fold 、 斷裂fracture

2、 以及巖漿巖作用產(chǎn)生的構(gòu)造等.一、地質(zhì)構(gòu)造空間位置的測定為了研究地質(zhì)構(gòu)造,首先要確定它的空間位置,也就是確定地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀.組成地殼的巖石從總體上看,巖漿巖占絕大局部,其次是變質(zhì)巖,沉積巖僅占地殼巖石總量的5%左右.但從地殼表層0-3km 的巖石看,具層狀構(gòu)造的沉積巖和火山巖超過巖石 總量的80%.地質(zhì)構(gòu)造的各種類型在層狀巖石中發(fā)育最好,表現(xiàn)得最清楚.下面著重介紹巖層產(chǎn)狀的測定方法.一巖層的產(chǎn)狀attitude of stratum 巖層的產(chǎn)狀即巖層在空間的位置,以其層面在三維空間中的延伸方向和與大地水準(zhǔn)面水平面的交角關(guān)系來確定,即用層面的走向、傾向和傾角三個變量來度量.這三個變量稱為巖層產(chǎn)狀

3、三要素圖12-4 .1 .走向strike 層面與水平面相交所得的直線稱走向線,走向線兩端指示的方向即是巖 層的走向.它有兩個方向二者相差180° .走向表示巖層在空間的延長方向.2 .傾向dip在層面上與走向線垂直并沿斜面向下所引的直線為真傾斜線,此線在水平 面的投影線為真傾向線,真傾向線指示的方向是巖層的真傾向,簡稱傾向.傾向只有一個, 表示巖層向下傾斜的方位.層面上與走向斜交的直線均為視傾斜線,其在水平面上的投影均為視傾向線,其方向均為視傾向.圖12烏 慵斜巖層的產(chǎn)狀C左與層面的空間狀態(tài)右AE為層面走向,DC為最大傾斜線,DCJ為傾向a為層面限用.3 .傾角dip angle

4、層面上真傾斜線與真傾向線的夾角為巖層的真傾角,簡稱傾角.視 傾斜線與其在水平面上投影線的夾角為視傾角.所有的視傾角均小于真傾角.巖層層面的產(chǎn)狀須在野外的巖石露頭上用地質(zhì)羅盤直接測量.所測量的層面應(yīng)具有代表性,即其能代表露頭上顯現(xiàn)的層面總的方位.測量數(shù)據(jù)立即記錄在野外地質(zhì)記錄本上,或在掌上電腦上作技術(shù)處理.(二)巖層厚度(thickness of stratum )的測定巖層是具有三維空間的板狀地質(zhì)體.為了真正確定巖層或地質(zhì)構(gòu)造的空間位置,還應(yīng)同時實(shí)測巖層的厚度.巖層的厚度是指同一巖層從頂面(superface )到底面(subface )的距離.測量線必須同時垂直于頂面和底面,才能量得巖層的真

5、厚度.假設(shè)測量線與頂面和底面斜交, 測量得的是假厚度.顯然,假厚度恒大于真厚度.圖 12-5表示露頭上巖層出露寬度(假厚度)與真厚度的關(guān)系.巖層呈水平產(chǎn)出時, 沒有傾向,傾角為零,其走向可以是任意方向.它的空間位置受巖層厚 度限制.似層狀地質(zhì)體(如巖脈、巖餅和面狀分布的火山巖等)的產(chǎn)狀,可以測量其延展面的走向、 傾向、傾角和平均厚度來確定其在空間的位置.1.“ V字形法那么“ V字形法那么是指當(dāng)不同 產(chǎn)狀的巖層分布于不同坡度及圖n-g水平構(gòu)造葉俺林道J上那盛贛聘蠅榭嬲甥.靜層傾用大于地毯坡角；下列圖：在地能的上地層出靄述與地蔻線交 胭I里齷譴峨型翩矗蝌繆向相同,但埴層解小于地岸坡角：下列圖：在

6、地形圖上地層出 觸豆蠅曹露翻狗褸髀蜓曲程度大于地把縱坡向的地形區(qū)時,如何根據(jù)地層出露線有規(guī)律彎曲的現(xiàn)象判斷地層產(chǎn)狀的法那么. 當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向相反時,地層出露線彎曲方向與地形線相同,但地層出露線彎曲程度小于地形線,稱相反相同圖12圖124 傾斜構(gòu)造葉俊林提一6.當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向一致、地層傾角大于地形坡度角時,地層出露線彎曲方向與地形線彎曲方向相反,稱相同相反圖12 -7a;當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向一致、 地層傾角小于地形坡度時,地層出露線彎曲方向與地形線一致,但地層出露線彎曲程度大于地形線,稱相同相同圖12 -7b o利用V字形法那么,不僅可以在地形地質(zhì)圖上間接讀出研究區(qū)巖層的空間展布特征

7、,也可 以在野外研究中,直接根據(jù)巖層出露線的彎曲特征,分析巖層向地下延伸的規(guī)律.二、水平構(gòu)造大局部沉積巖是在海洋盆地和湖泊盆地中形成的,除陡岸和島嶼邊緣的 沉積物形成傾斜層理bedding 外,海相和湖相沉積巖具有原始水平 產(chǎn)狀.大面積覆蓋的玄武質(zhì)熔巖和平坦地面上堆積的凝灰?guī)r常具有近水 平的產(chǎn)狀.這些巖層在平穩(wěn)的上升運(yùn)動作用下,仍保持其水平產(chǎn)狀,這 種構(gòu)造稱為水平構(gòu)造圖 12-8 .水平構(gòu)造在地貌上表現(xiàn)為,溝谷底部出露老的巖層；順坡向上巖層逐漸圖12-1 口泥型李尚寬素描變新；山峰頂為較新的巖層；在不同的溝谷坡上,只要高程相同,出露的巖層必定是同一時代的相當(dāng)巖層.三、傾斜構(gòu)造巖層層面在較大范圍

8、內(nèi)向同一個方向傾斜、傾向和傾角變化不大 無突變的構(gòu)造稱為傾斜構(gòu)造.原始水平產(chǎn)狀的巖層受到差異升降運(yùn)動的改造,原始傾斜巖層被抬升到地表,都可以成為傾斜構(gòu)造； 巨型褶皺的一 翼或大斷層的 一盤,也可能表 現(xiàn)為傾斜構(gòu)造圖 12-9 .傾斜巖層出露 地面的表現(xiàn)與 水平構(gòu)造不同. 當(dāng)溝谷走向與 巖層走向相交 時,從溝口向溝 頭出露的巖層可能由新到老巖層向溝口傾斜,也可能由老到新巖層向溝頭傾斜.&甘肅當(dāng)金皿的連篋摺或 據(jù)李尚寬先匕背斜和向斜稹型.圖1?打褶睡要素示意圉此外,最高山峰上出露的不一定是最新的巖層,最低谷底上出露的不一定是最老的巖層.巖層的頂面或底面常保存著成巖過程中的某些標(biāo)志,如泥裂、

9、波痕、雹痕、殘根等.巖層形成以后受到構(gòu)造運(yùn)動而變位、變形,假設(shè)頂面 仍然在上,底面在下,層序是下老上新,稱為 正常層序normal succesion .當(dāng)頂面在下,底面在上時,說明巖層倒轉(zhuǎn)了,層序 是下新上老,稱為 倒轉(zhuǎn)層序reversed succesion .在野外的 露頭上常根據(jù)巖層頂面或底面特征和成巖過程中的特殊標(biāo)志來判 定巖層的層序.如層面上的泥裂,正常位置是裂口上寬下尖.假設(shè)層 序倒轉(zhuǎn),那么裂口朝下,尖端相上圖 12-10 .四、褶皺一褶皺的根本形態(tài)褶皺是巖層在應(yīng)力作用下產(chǎn)生連續(xù)彎曲的塑性變形plastic deformation 產(chǎn)物,巖層的連續(xù)完整性沒有破壞.褶皺的根本類型有

10、兩種：背斜anticline 和向斜syncline .其規(guī)模有大有小,小的須用顯微鏡觀察, 大的可寬達(dá)幾千米,延長達(dá)幾十千米圖12-11 .1 .背斜 巖層向上彎曲、中央部位巖層較老,兩側(cè)巖層依次變新.2 .向斜 巖層向下彎曲,中央部位巖層較新,兩側(cè)巖層依次變老.假設(shè)褶皺的巖層上升到地表而未受到剝蝕作用時,那么背斜為高地,向斜為低地,地面上僅見到時代最新的巖層.褶皺巖層遭到強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕后,地面的起伏主要取決于巖石抗風(fēng)化剝蝕的水平.假設(shè)褶皺巖層為同一種巖性或強(qiáng)度相近,由于背斜核部斷裂較向斜核部發(fā)育,背斜核部很可能成為低地或谷地,向斜核部反而形成高地或山梁圖 12-11b .二褶皺要素褶皺的根本

11、要素有核、翼、轉(zhuǎn)折端、樞紐和軸面圖 12-12 .1 .核core 或稱核部,指褶皺中央部位的巖石.2 .翼limb 或稱翼部,指核部之外的兩側(cè)巖石.3 .轉(zhuǎn)折端hinge zone of fold指褶皺從一翼向另一翼過渡的彎曲局部.4 .樞紐hinge of fold 指同一褶皺面上曲率最大點(diǎn)的連線.5 .軸面axial plane 指平分褶皺的一個假想面.三褶皺的分類1 .根據(jù)軸面和兩翼產(chǎn)狀的分類根據(jù)褶皺軸面和兩翼產(chǎn)狀可將褶皺分為直立褶皺uprightfold )、斜歪褶皺(inclined fold )、(overturned fold)、平臥褶皺(recumbend fold)和翻卷褶

12、皺down fold )(圖 12-13 ).其中倒轉(zhuǎn)一翼地層的層序已發(fā)生了倒轉(zhuǎn)；平臥褶近于水平；翻卷褶皺是早期褶皺的軸面圖玄武巖的柱狀節(jié)理(葉俊林舞)倒轉(zhuǎn)褶皺(facing褶皺是其皺的軸面再發(fā)生彎曲的褶皺.圖12-13 根據(jù)軸面和兩翼產(chǎn)狀分類的幾種褶皺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2.根據(jù)轉(zhuǎn)折端形態(tài)的分類圖12-14畫出了 5種褶皺的立體圖.其中圓弧褶皺(arcualfold )的轉(zhuǎn)折端成圓弧狀；尖棱褶皺(chevron fold )兩翼較平直,轉(zhuǎn)折端呈尖角狀； 箱狀褶皺(bod fold )的轉(zhuǎn)折端寬闊平直,兩翼陡立；扇形褶皺(fan fold )的兩

13、翼均向核部傾斜,因而兩翼巖層新老層序倒置.撓曲(flexure )出現(xiàn)在褶皺不發(fā)育的緩傾斜巖層中,其局部地段出現(xiàn)臺階式彎曲,有些學(xué)者稱其為膝折(kink ).3 .根據(jù)褶皺平面形態(tài)的分類 根據(jù)褶皺在水平面上展布的長度與寬度之比,可劃分為 線狀 褶皺(linear fold ),其長寬比大于 10: 1;短軸褶皺 (brachyfold ),其長寬比在 10 : 1至3: 1之間；等軸褶皺,其長寬比小于 3:1.背斜式等軸褶皺常稱為 穹隆(dome ), 向斜式等軸褶皺常稱為構(gòu)造盆地(structural basin ).圖12-14根據(jù)轉(zhuǎn)折端形態(tài)分類的幾種褶皺a-圓弧褶皺；b-尖棱褶皺；c-箱

14、狀褶皺；d-扇形褶皺；e-撓曲五、斷裂(fracture )斷裂是地質(zhì)體受力發(fā)生破裂的變形,小的斷裂須在顯微鏡下才能觀察到,大的斷裂可延長幾千千米.(一)節(jié)理(joint )節(jié)理是一種沒有明顯位移的脆性斷裂(brittle fracture ),它是地殼表層的巖石中發(fā)育最廣泛的斷裂構(gòu)造.在巖石露頭上相間幾米至十幾米都可以見到一條節(jié)理.有些地段節(jié)理的密度可達(dá)每米10條以上,巖石顯得非常破碎.自地表向下隨深度加大, 節(jié)理的密度逐漸降低.但即使在深入地下 2km的采礦洞內(nèi)的巖壁上仍然可以見到節(jié)理.,. .圖3百石灰?guī)r中的交叉節(jié)理(葉僵腿. 、一(prismaticjoint )(圖 12-15 ).

15、成石后形成的節(jié)理為 次生節(jié)理(secondary joint ).巖石經(jīng)風(fēng)化作用而產(chǎn)生的節(jié)理即是次生節(jié)理, 又稱風(fēng)化節(jié)理,屬非構(gòu)造節(jié)理.由構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的節(jié)理稱為構(gòu)造節(jié)理(tectonic joint),屬于次生節(jié)理.構(gòu)造節(jié)理按其力學(xué)性質(zhì)分為 剪節(jié)理(shear joint )和張節(jié)理(tension joint ).這兩種節(jié) 理在巖石中廣泛分布,規(guī)?？纱罂尚?常成為地下水運(yùn)移的通道,有些甚至是礦液的通道和成礦場所.例如著名的贛南鴇礦的脈狀礦體就是礦液充填在張節(jié)理中形成的.在工程地質(zhì)上對巖石節(jié)理的研究極為重要,相互平行的兩組節(jié)理交叉共存可將巖石切成菱形塊體(圖 12-16 ).節(jié)理的發(fā)育程度是工

16、程地基強(qiáng)度的重要影響因素.(二)斷層斷層是具有顯著位移的斷裂. 斷層在地殼中廣泛發(fā)育, 但其分布不均勻. 多數(shù)斷層發(fā)育在地 殼上層,少數(shù)斷層切入地殼下層,有的甚至切入巖石圈中下層.地球上最大的斷層是作為板 塊邊界的斷層,如洋脊軸部大斷層和板塊邊緣的走向滑動斷層.1.斷層要素(1)斷層面(fault surface )斷層面是指把地質(zhì)體斷開成兩局部(兩盤)并沿之滑動的破裂面.斷層面一般為稍有起伏的不規(guī)那么面.斷層面的產(chǎn)狀同巖層層面一樣用走向、傾向和傾角來測定(圖12-17 ).大斷層的斷層面通常不是一個單一的幾何面,而是由一系列大 致平行的次級斷層面組成斷層帶,其寬度達(dá)幾十米至幾千米.在斷層帶中

17、夾雜著碎裂巖塊、巖屑、斷層泥(fault gouge )以及固結(jié)的 斷層角礫巖(fault breccia)、碎裂巖(cataclasite )和糜棱巖(mylonite ).(2)斷層線(fault trace )斷層面和斷層帶在地面的出露線稱為斷層線.由于地面的起 伏和斷層面自身的曲折,斷層線通常也是曲折的.大的斷層帶及其兩側(cè)巖石甚為破碎,其露出地面的部位較易風(fēng)化和剝蝕,地貌上常成為低洼地帶,有些斷裂帶上有泉水溢出.(3)斷盤(fault wall )指斷層面兩側(cè)相互錯開的巖塊.斷層面傾斜時,斷層面上的巖塊 稱上盤(hanging wall ),斷層面下的巖塊稱 下盤(footwall )

18、.當(dāng)斷層面直立時,那么用 方位來命名,如斷層面走向東西延伸,那么稱北盤和南盤.此外,也可按斷盤相對運(yùn)動方向來命名,將相對上升的一盤稱 上升盤(upthrown side ),相對下降的一盤稱 下降盤(downthrown side ).(4)斷距(separation )斷層兩盤相對滑移的距離稱為斷距(圖 12-16 中AA,或BB, 為斷距).小斷層的斷距僅幾米或更小,大斷層的斷距可超過100km .2.斷層的主要類型圖灰?guī)r中的逆斷層葉俊林?jǐn)z圖1入19 11平移為主的斷層及苴斷層面C葉健林震fault 和平移斷層地質(zhì)人員在觀察斷層面,面上的蒙斜條蚊為斷層攝線,可*2：* Eg+HFf：后 而1 按斷盤相對 運(yùn)動方向分為正 斷層normal fault 、逆斷層r reversefault .正斷層 指上盤相對下降、下盤相對上升的斷層.正斷層的斷層面通常大于45° 圖 12-17 .正斷層主要是由于引張力和重力作用形成的O逆斷層 指上盤沿?cái)鄬用嫦蛏弦苿拥臄鄬訄D12-18 .斷層面傾角大于45.的逆斷層稱為strike-slip112-20地室與地望的12力階梯狀瞄層圖122北京沔河口附近的推僵構(gòu)造據(jù)朱志堂等,1973高角度逆斷層.斷