《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》課件No2-2 第2章 沉積巖層的基本產(chǎn)狀

1、構(gòu) 造 地 質(zhì) 學(xué)Structural Geology思考討論題為什么要研究沉積巖的原生構(gòu)造？沉積巖的頂、底面如何識(shí)別？軟沉積物變形的機(jī)理？第一講Structural Geology沉積巖層的基本產(chǎn)狀第二講面狀構(gòu)造及線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素巖層的出露狀態(tài)沉積接觸關(guān)系的類型內(nèi)容提要面狀構(gòu)造及線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素巖層的出露狀態(tài)沉積接觸關(guān)系的類型一、地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀 地質(zhì)體是泛指任何成因的天然巖石體，包括沉積成因的層狀巖石和噴出成因的層狀火山巖，以及侵位成因的巖漿巖體。 雖然地殼中地質(zhì)體的成因、規(guī)模、形態(tài)、結(jié)構(gòu)差別極大，但從幾何學(xué)的觀點(diǎn)看，各種地質(zhì)體的構(gòu)造都可歸納為面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造。面狀構(gòu)造有層理、節(jié)理，

2、斷層等，以及一些只有幾何意義的結(jié)構(gòu)面，如褶皺的軸面等。線狀構(gòu)造包括所有呈線狀習(xí)性的構(gòu)造和各種平面間的交線，如褶皺樞紐、軸跡和線理等。一、地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀 產(chǎn)狀要素是用來規(guī)定面狀構(gòu)造或線狀構(gòu)造在三維空間的產(chǎn)出狀態(tài)的，用其與水平參考面和地理方位間的關(guān)系來表示。 1、面狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 平面的產(chǎn)狀是以其在空間的延伸方位及其傾斜程度來確定的。任何面狀構(gòu)造或地質(zhì)體界面的產(chǎn)狀均以其走向、傾向和傾角的數(shù)據(jù)表示。 1走向 傾斜平面與水平面的交線叫走向線（右圖中的AOB），走向線兩端延伸的方向即為該平面的走向。一走向線兩端的方位相差180，通常以其NE或NW端的方位來表示，任何一個(gè)平面都有無數(shù)條相互平行的、不同

3、高度的走向線。 1、面狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 2傾向 傾斜平面上與走向線相垂直的指向下方的斜線叫傾斜線（下圖中的OD），傾斜線在水平面上的投影所指的平面傾斜的方位即傾向（下圖中的OD）。 3傾角 傾角是指平面上的傾斜線與其在水平面上的投影線之間的夾角（右圖2中的），即為在垂直該平面走向的橫剖面上量度的該平面與水干面間的二面角。 1、面狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 當(dāng)觀察剖面與巖層走向斜交時(shí)，巖層與該剖面的交跡線叫視傾斜線（下圖中的HD，HC），視傾斜線與其在水平面上投影線間的夾角（圖中的、）稱為視傾角，也叫假傾角。視傾角的值小于傾角的值。傾角與視傾角的關(guān)系如圖所示可用數(shù)學(xué)式表示為：tg=tgcos。當(dāng)視傾向越偏

4、離傾向時(shí)，視傾角越小，而當(dāng)視傾向平行走向時(shí)，視傾角等于零。我們可用赤平投影、查表或列線圖等簡(jiǎn)便的方法求出已知面狀構(gòu)造在任一方向剖面上的視傾角。、線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 直線的產(chǎn)狀是指直線在空間的方位和傾斜程度。直線的產(chǎn)狀要素包括傾伏向和傾伏角或用其所在平面的側(cè)伏角和側(cè)伏向來表示。 、線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 1傾伏向（指向）傾伏向（指向）是指某一直線在空間的延伸方向，即某一傾斜直線在水平面上的投影線所指示的該直線向下傾斜的方位，用方位角或象限角表示。2傾伏角傾伏角是指直線的傾斜角，即直線與其水平投影線間所夾之銳角圖中的。、線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 3側(cè)伏角和側(cè)伏向當(dāng)線狀構(gòu)造包含在某一傾斜平面內(nèi)時(shí)，此線與該平面

5、走向線間所夾的銳角即為此線在那 個(gè)面上的側(cè)伏角圖中之。側(cè)伏方向或側(cè)伏向就是構(gòu)成上述銳夾角的走向線的那一端的大致方向，如圖23（B）中的40NE，即表示側(cè)伏角為40及構(gòu)成40夾角的走向線一端的大致走向朝北東，即側(cè)伏向北東。 面狀構(gòu)造及線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素巖層的出露狀態(tài)沉積接觸關(guān)系的類型內(nèi)容提要一、概述 地殼中各種沉積巖系的分界面以及不整合面和斷層面等都是地質(zhì)界面。各種地質(zhì)界面在地表的出露線或界面與地面的交跡線即地質(zhì)界線。地質(zhì)界線的形態(tài)取決于地質(zhì)界面的形態(tài)、產(chǎn)狀和地面起伏狀態(tài)。 當(dāng)?shù)孛娼咏谒矫婊蚩山频匾暺錇樗矫鏁r(shí)，地質(zhì)界線就是地質(zhì)界面與水平面的交跡線，其形態(tài)只取決于地質(zhì)界面的形態(tài)和產(chǎn)狀，當(dāng)?shù)?/p>

6、形是一個(gè)波狀起伏的曲面時(shí)，它與各種產(chǎn)狀，形態(tài)的地質(zhì)界面相交的跡線，即地質(zhì)界線的出露形態(tài)是不同的。 一、概述 二、水平巖層 巖層面呈近水平狀態(tài)，即同一層面上各點(diǎn)的海拔高度都基本上相同的巖層，稱為水平巖層 二、水平巖層 水平巖層具有如下特征：在地形地質(zhì)圖上，巖層面的出露界線與地形等高線平行或重合。在山頂或孤立山丘上的地質(zhì)界線呈封閉的曲線。二、水平巖層 在溝谷中呈尖齒狀條帶，其尖端指向上游。二、水平巖層 巖層出露寬度是其上層面與下層面出霹界線間的水平距離。同一厚度的巖層，其出露寬度取決于地面的坡度，坡度愈緩，出露寬度愈大。當(dāng)?shù)孛嫫露纫恢聲r(shí)，厚度大的巖層出露寬度大，厚度小的巖層出露寬度小 。在巖層層序

7、正常的情況下，地質(zhì)時(shí)代較新的巖層疊置在較老的巖層之上。若地形切割輕微，地面只出露最新的地層，如地形切割強(qiáng)烈、溝谷發(fā)育，則在低洼處出露較老的地層，自谷底至山頂?shù)貙訒r(shí)代逐漸變新 。二、水平巖層 二、水平巖層 巖層頂、底面之間的垂直距離為巖層的厚度。水平巖層的厚度即其頂、底面間的標(biāo)高差，巖層厚度在較大范圍內(nèi)基本一致，有時(shí)會(huì)向側(cè)方變薄或尖滅，呈楔狀或透鏡狀。 三、傾斜巖層 原始水干巖層因構(gòu)造作用而改變其水平產(chǎn)狀，則形成傾斜巖層，它是變形巖層和構(gòu)造中最基本的一種。傾斜巖層可以展布很廣，成為區(qū)域性構(gòu)造，但更常常是某種構(gòu)造的一個(gè)組成 部分，如大褶皺的一翼或大斷裂的一盤。 三、傾斜巖層 傾斜巖層在地表的出露界

8、線或地質(zhì)界線常以一定規(guī)律展布。穿越溝谷和山脊的地質(zhì)界 線的平面投影均呈“V”字形態(tài)，這種規(guī)律叫“V”字形法則。三、傾斜巖層 當(dāng)傾斜巖層的地質(zhì)界線與溝谷或山脊直交或大角度相交時(shí)，形成“v”字形。通過溝谷時(shí)，在大多數(shù)情況下，地質(zhì)界線凸出的“V”字形尖端指向巖層的傾斜方向。三、傾斜巖層 當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向相反時(shí)，在山脊和溝谷中出露的“”字形與等高線形態(tài)一致，地質(zhì)界線的緊閉程度比等高線的緊閉程度開闊 。三、傾斜巖層 當(dāng)巖層傾向與地形坡向一致時(shí)，若地層傾向大于地形坡度，則在在山脊和溝谷中出露的“”字形與等高線形態(tài)相反。三、傾斜巖層 當(dāng)巖層傾向與地形坡向一致時(shí)，若地層傾向小于地形坡度，則在在山脊和溝谷中

9、出露的“”字形與等高線形態(tài)一致。地質(zhì)界線的緊閉程度比等高線的緊閉程度大（右圖）。三、直立巖層 直立巖層在平面圖上為一直線，不隨地形的山脊和水谷而變化。面狀構(gòu)造及線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素巖層的出露狀態(tài)沉積接觸關(guān)系的類型內(nèi)容提要地層間的沉積關(guān)系是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)發(fā)展史的記錄。沉積接觸關(guān)系基本上可分為整合接觸和不整合接觸兩大類型。 一、概述 二、整合接觸 當(dāng)一個(gè)地區(qū)較長(zhǎng)時(shí)期處于地殼運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的條件下，即沉積盆地緩慢下降，或雖處于上升、但未超過沉積基準(zhǔn)面以上，或地殼升降與沉積處于相對(duì)平衡的狀態(tài)時(shí)，沉積物一層層地連續(xù)堆積，沒有沉積間斷，這樣一套相互平行或近于平行的、連續(xù)沉積的新老地層之間的接觸關(guān)系，稱為整合接

10、觸。 三、不整合接觸 不整合接觸是指呈沉積接觸關(guān)系的上下兩套地層之間有明顯的沉積間斷，或兩套地層之間有明顯的地層缺失。不整合面出露界線為不整合線，是重要的地質(zhì)界線之一。上下兩套地層的沉積間斷期是地質(zhì)歷史中的一段時(shí)間間隔。在此期間，或是由于所在區(qū)域上升沒有接受沉積，或是那部分地層因區(qū)域上升而被侵蝕。 不整合接觸的類型有兩種，即平行不整合接觸和角度不整合接觸。1平行不整合接觸平行不整合接觸又稱假整合接觸，主要表現(xiàn)是不整合面上下兩套地層的產(chǎn)狀彼此平行。三、不整合接觸 三、不整合接觸 2角度不整合接觸角度不整合接觸主要表現(xiàn)為不整合面上下兩套地層產(chǎn)狀不同、以角度相交。當(dāng)兩者相交的角度很微小時(shí)（10），可

11、稱為徽角度不整合接觸。 四、不整合接觸的表現(xiàn) 、平行不整合接觸由于不整合面上下兩套地層產(chǎn)狀彼此平行、且不整合面因長(zhǎng)期受風(fēng)化剝蝕，故常被夷平 為較平坦的面，因此，在地質(zhì)圖和剖面圖上，不整合面與其上下兩套地層產(chǎn)狀一致，即傾向、 傾角相同，不整合線及地質(zhì)界線與整合的地質(zhì)界線相似。 四、不整合接觸的表現(xiàn) 、角度不整合接觸不整合面上下兩套巖層除產(chǎn)狀不一致外，并且常見兩套地層的褶皺型式和變形強(qiáng)弱程度不同、斷裂構(gòu)造的發(fā)育程度和方向不同、上下兩套地層的構(gòu)造線方向截然不同及變質(zhì)程度不同等。在地質(zhì)圖和剖面圖上，角度不整合接觸表現(xiàn)為上覆一套較新地層的底面地質(zhì)界線，即不整合線截切下伏較老地層不同層位的地質(zhì)界線。通常以

12、上覆地層的底面代表不整合面。 當(dāng)不整合面被剝蝕得局部起伏不平時(shí)，后來新的造巖物質(zhì)堆積、充填在低凹部位，因而在不整合面的局部會(huì)產(chǎn)生上覆新地層和下伏老地層均與不整合面呈交截的現(xiàn)象。這種新沉積物充填于侵蝕凹地之中，如同新地層嵌于下伏地層中的現(xiàn)象，叫嵌入不整合接觸（下圖A處）。不整合面起伏不平引起局部新巖層在橫向上與不整合面呈截切的現(xiàn)象，叫毗連不整合接觸（下圖B處），這種不整合接觸現(xiàn)象可見于斷陷盆地邊緣。 四、不整合接觸的表現(xiàn) 自然界中不整合接觸的形態(tài)是多種多樣的，它們?cè)跁r(shí)間關(guān)系上和空間展布上都很復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)互相過渡、轉(zhuǎn)化等錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。例如，上下兩套地層呈角度不整合接觸關(guān)系，在部分露頭上或小范圍內(nèi)

13、，彼此產(chǎn)狀也可能是平行的。但是，通過區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和填圖就會(huì)發(fā)現(xiàn)，上覆地層在不同地方會(huì)與下伏不同層位的老地層接觸。這就說明，從局部地區(qū)的表征來看是平行不整合接觸，而從較大區(qū)域來看卻是角度不整合接觸。這種不整合接觸現(xiàn)象稱為地理不整合接觸或區(qū)域不整合接觸。 四、不整合接觸的表現(xiàn) 由于沉積區(qū)的范圍和位置的變化，可能造成盆地邊緣區(qū)特殊的沉積接觸關(guān)系。當(dāng)新沉積物的展布面積超過早先的盆地邊界而覆蓋在原為剝蝕區(qū)的更老的基底之上時(shí)，使先沉積的地層產(chǎn)生尖滅現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫超覆。 四、不整合接觸的表現(xiàn) 五、不整合接觸的研究意義 不整合接觸從一個(gè)方面記錄了地殼運(yùn)動(dòng)的演化歷史，不僅體現(xiàn)了巖層在空間上的相互關(guān)系，也反映了

14、在時(shí)間上的發(fā)生順序。平行不整合接觸的形成過程為：下降、沉積一上升、沉積間斷，遭受剝蝕+再下降、沉積。角度不整合接觸的形成過程為：下降、沉積一褶皺、斷裂、變質(zhì)作用或巖漿侵入、不均勻隆起，沉積間斷并遭受剝蝕一再下降、沉積。因而，地層不整合接觸關(guān)系是研究地質(zhì)發(fā)履歷史、鑒定地殼運(yùn)動(dòng)特征和時(shí)期的一千重要依據(jù)。 五、不整合接觸的研究意義 在巖石地層學(xué)上，不整合接觸是劃分地層單位的依據(jù)之一，不整合線是地質(zhì)填圖的一個(gè)重要地質(zhì)界線。對(duì)不整合接觸在空間上的分布及其類型變化的研究，有助于了解古地理環(huán)境的變化。在不整合面上及鄰近的巖層中，常可形成鐵，錳、磷和鋁土礦等沉積礦產(chǎn)；不整合面是一個(gè)構(gòu)造軟弱帶，宜于巖漿和含礦溶

15、液活動(dòng)，故?？尚纬筛鞣N熱液型礦床，也有利于石油、天然氣和地下水的儲(chǔ)集。 六、不整合接觸的研究方法 1確定不整合接觸存在的標(biāo)志據(jù)地層古生物方面的標(biāo)志確定有沉積間斷，據(jù)沉積方面的標(biāo)志（如風(fēng)化殼、殘積物和底礫巖等）確定不整合面的位置，進(jìn)而對(duì)不整合面上下兩套地層的構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)行研究。由于它們經(jīng)歷了不同的地殼發(fā)展歷史，故在構(gòu)造上有不同的特點(diǎn)，如兩套地層產(chǎn)狀不一致，構(gòu)造線方向截然不同，褶皺樣式和強(qiáng)弱有明顯的區(qū)別，節(jié)理和斷層的發(fā)育程度，類型，產(chǎn)狀不同。不同的地殼運(yùn)動(dòng)歷史也必然造成巖漿活動(dòng)的類型和特點(diǎn)及變質(zhì)程度的差異，但要注意將斷層作用所造成的兩套不同地層的接觸與沉積不整合接觸區(qū)分開來。 六、不整合接觸的研究方法 2不整合接觸時(shí)代的確定不整合接觸形成的時(shí)代通常相當(dāng)于呈不整合接觸的上下兩套地層之間所缺失的那部分地層的時(shí)代。角度不整合接觸的時(shí)代是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈的時(shí)期（即構(gòu)造冪）。當(dāng)缺失地層較少時(shí)，不整合接觸形成的時(shí)代較為確切，若上下兩套地層時(shí)間間隔很大，不整合接觸形成的時(shí)代就不易準(zhǔn)