構(gòu)造地質(zhì)學(xué)全套課件

1、構(gòu)造地質(zhì)學(xué) 本章所要討論的主要內(nèi)容：1、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的定義及研究內(nèi)容2、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的進(jìn)展3、構(gòu)造解析4、構(gòu)造研究的基本方面緒論構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的定義和研究內(nèi)容 定義：構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之 一，主要是研究組成地殼的巖石、巖層和巖體在巖石圈中力的作用下變形形成的各種現(xiàn)象（構(gòu)造）。研究這些構(gòu)造的幾何形態(tài)、組合形式、形成機(jī)制和演化過程，探討產(chǎn)生這些構(gòu)造的作用力和方向、方式和 性質(zhì)。 研究內(nèi)容： 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對(duì)象是中、小型構(gòu)造。 1、構(gòu)造對(duì)沉積的控制作用2、構(gòu)造對(duì)巖漿活動(dòng)的控制作用3、構(gòu)造對(duì)變質(zhì)作用的控制作用4、構(gòu)造對(duì)礦產(chǎn)的控制作用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的進(jìn)展新構(gòu)造觀：新構(gòu)造觀主要包括以下四點(diǎn)：1、以水平

2、運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)的活動(dòng)論以及漸進(jìn)突變的旋回式發(fā)展是認(rèn)識(shí)和分析構(gòu)造的根本思想。2、巖石圈是層圈式的，各分層界面常常是活動(dòng)性構(gòu)造界面，各分層的構(gòu)造是不協(xié)調(diào)的，橫向是不均一的。3、構(gòu)造是多因、多級(jí)、多時(shí)、多性的。4、擠壓、伸展和平移構(gòu)造共同組成了巖石圈各級(jí)各類構(gòu)造。構(gòu)造研究方法新進(jìn)展：1、深層與淺層構(gòu)造研究的結(jié)合2、定量分析 從定性到定量，這是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展走向成熟的一個(gè)標(biāo)志。定量分析主要包括以下幾個(gè)方面： (1)巖石組構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué) (2)應(yīng)力場研究 (3)古差異應(yīng)力的計(jì)算 (4)有限應(yīng)變分析 (5)造山帶縮短量的計(jì)算3、構(gòu)造地球化學(xué)4、變形礦物動(dòng)力學(xué)構(gòu)造解析構(gòu)造解析包括地質(zhì)構(gòu)造幾何學(xué)的、運(yùn)動(dòng)學(xué)的和動(dòng)

3、力學(xué)解析三個(gè)方面。1、幾何學(xué)解析就是認(rèn)識(shí)和測量各類各級(jí)構(gòu)造的形狀、產(chǎn)狀、方位、大小、構(gòu)造內(nèi)部各要素之間以及該構(gòu)造與相關(guān)構(gòu)造之間的幾何關(guān)系，從而建立一個(gè)完整的具有幾何規(guī)律的構(gòu)造關(guān)系或型式。2、運(yùn)動(dòng)學(xué)解析的目的在于再現(xiàn)巖石形成和變形期間所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，主要是通過對(duì)巖石或巖層中的原生構(gòu)造，尤其是次生構(gòu)造的分析揭示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解釋改變巖層和巖體的位置、方位、大小和形態(tài)的平移、轉(zhuǎn)動(dòng)、體變及形變的組合情況。3、動(dòng)力學(xué)解析是要闡明產(chǎn)生構(gòu)造的力、應(yīng)力和力學(xué)過程，其目的是查明變形應(yīng)力的性質(zhì)、大小和方位。構(gòu)造研究的基本方面1、野外工作是基礎(chǔ)2、重視構(gòu)造幾何學(xué)的研究 3、建立并完善構(gòu)造模式4、引進(jìn)新技術(shù)，采用新方法5

4、、組織多學(xué)科、多兵種協(xié)作攻關(guān)，綜合研究第二章地質(zhì)體的產(chǎn)狀和地層接觸關(guān)系 本章所要討論的主要內(nèi)容：1、地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀2、巖層的厚度和埋藏深度3、巖層的露頭4、地層的接觸關(guān)系5、沉積巖層的構(gòu)造6、野外照片第一節(jié) 地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀一些基本概念 地質(zhì)體是泛指任何成因的天然巖石體，包括沉積成因的巖層，噴出成因的層狀火山巖，侵位成因的巖漿巖體以及受力變形形成的構(gòu)造。各種地質(zhì)體的構(gòu)造都可以歸納為面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造。 面狀構(gòu)造有層理、節(jié)理、斷層等，以及一些只有幾何意義的結(jié)構(gòu)面，如褶皺軸面等。 線狀構(gòu)造包括所有呈線狀習(xí)性的構(gòu)造，以及各種平面的交線，如褶皺的樞紐和線理等。為確定和表示面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造的空間關(guān)系

5、，建立了產(chǎn)狀要素的概念。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)，用之表示其與水平參考面和地理方位之間的關(guān)系。 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，走向線兩端延伸的方向即為該平面的走向任何一個(gè)平面都有無數(shù)條相互平行的不同高度的走向線。2、傾向：傾斜平面上與走向線相垂直的線叫傾斜線，傾斜線在水平面上的投影所指的沿平面向下傾斜的方位即傾向。3、傾角：平面上的傾斜線與其在水平面上的投影線之間的夾角，即在垂直于該平面走向的直立剖面上該平面與水平

6、面間的夾角。視傾角當(dāng)觀察剖面與巖層的走向斜交時(shí)，巖層與該剖面的交跡線叫視傾斜線，視傾斜線與其在水平面上的投影線間的夾角稱視傾角，也叫假傾角。視傾角的值比傾角值小，兩者之間的關(guān)系為： tg=tgcos當(dāng)視傾向偏離傾向越大時(shí)，視傾角越小，當(dāng)視傾向平行走向時(shí)，視傾角等于零。線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素直線的產(chǎn)狀是直線在空間的方位和傾斜程度，產(chǎn)狀要素包括傾伏向、傾伏角，或用其所在平面的側(cè)伏向和側(cè)伏角表示。 傾伏向（指向）：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。 傾伏角：指直線的傾斜角，即直線與其水平投影線間所夾之銳角。 側(cè)伏角：當(dāng)線狀要素包含在某一傾斜平面內(nèi)時(shí)，

7、此線與該平面走向間所夾之銳角即為此線在那個(gè)面上的側(cè)伏角。側(cè)伏向就是構(gòu)成上述銳角的走向線那一端的方位。巖層產(chǎn)狀的表示方法1、文字記述巖層產(chǎn)狀方法（1）象限角法：以地理子午線（經(jīng)線）為基準(zhǔn)線，走向線、傾向線與它所夾的角，即為走向或傾向的象限角。 （2）方位角法：以地理正北（N）為起點(diǎn)（0），順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到巖層的走向線、傾向線的角度， 即為走向和傾向的方位角。2、在地質(zhì)圖上表示巖層產(chǎn)狀的符號(hào)3、等值線圖表示巖層產(chǎn)狀的方法第二節(jié) 巖層的厚度和埋藏深度 巖層的厚度1、真厚度（h）：巖層頂、底面之間的最短距離。2、 鉛直厚度(hg)：巖層頂、底面之間的鉛直距離。同一巖層，只要產(chǎn)狀不變，在任何方向的剖面上鉛直

8、厚度是不變的。h=hgcos3、 水平厚度(hf)：巖層頂、底面之間的水平距離。h=hfsin4、視厚度和視水平厚度：在與巖層走向斜交的剖面上，巖層頂、底面與剖面的交線之間的最短距離大于巖層的真厚度，稱為視厚度；水平距離也大于水平厚度，稱為視水平厚度。5、殘存厚度：巖層遭受了剝蝕，現(xiàn)在所見到的是巖層的殘余部分，由地面某點(diǎn)至巖層底面之間的最短距離，稱為殘存厚度。巖層的埋藏深度 由地面某點(diǎn)至地下某巖層頂面的鉛直距離，稱為該巖層在地面某點(diǎn)的埋藏深度。1、埋藏深度為地面某點(diǎn)與其在地下某巖層頂面上的鉛直對(duì)應(yīng)點(diǎn)的標(biāo)高差。2、埋藏深度為該巖層頂面上的鉛直對(duì)應(yīng)點(diǎn)以上各巖層鉛直厚度的總和。第三節(jié) 巖層的露頭巖層

9、露頭和露頭線1、巖層露頭：指巖層裸露地表、未被第四系松散堆積層覆蓋的部分。2、露頭線：巖層露頭和第四系在地表的分界線，稱為基巖出露線或第四系界線；巖層與地面的交線，稱為巖層面出露線，即巖層露頭線。3、巖層露頭線的形態(tài)及其影響因素 巖層露頭線的形態(tài)是指巖層露頭線在地面和地質(zhì)圖上的彎曲的形態(tài)。影響巖層露頭線形態(tài)的因素有巖層產(chǎn)狀和地形。 水平巖層 是同一層面上各點(diǎn)的海拔標(biāo)高相同或基本相同的巖層。水平巖層露頭線的形態(tài)僅取決于地形起伏情況。 傾斜巖層 傾斜巖層是指傾向和傾角基本一致的一套巖層，是變形巖層和構(gòu)造中最基本的一種。 傾斜巖層在地表的出露界線或地質(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

10、的平面投影均呈“V”字形，這種規(guī)律叫“V”字形法則，在地形地質(zhì)圖上的特征為：（1）當(dāng)巖層傾向與地面坡向相反時(shí)，穿越溝谷的地質(zhì)界線，“V”字形尖端指向溝谷上游，即巖層的傾向；穿越山脊處，“V”字形尖端指向下坡，即巖層傾向相反的方向。地質(zhì)界線的“V”字形彎曲較等高線開闊。即“傾反彎小”。 （2）當(dāng)巖層傾向與地面坡向一致，巖層傾角大于地面坡角時(shí)，穿越溝谷的地質(zhì)界線“V”字形尖端指向溝谷下游，即巖層的傾向；山脊處的地質(zhì)界線“V”字形尖端指向山脊上坡，即巖層傾向相反的方向。巖層傾角越陡，“V”字形越開闊，傾角近于90度時(shí)，地質(zhì)界線近于直線，即“傾大彎反”。 （3）當(dāng)巖層傾向與地面坡向一致，而其傾角小于地

11、面坡角時(shí)，地質(zhì)界線“V”字形尖端在溝谷處指向上游，；在山脊處指向下坡，且其“V”字形的彎曲較等高線緊閉。即“傾小彎大”。第四節(jié) 地層的接觸關(guān)系整合接觸 當(dāng)一個(gè)地區(qū)長期處于地殼運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的條件下，即沉積盆地緩慢下降，或雖上升但未超過沉積基準(zhǔn)面以上，或地殼沉降與沉積處于相互平衡狀態(tài)，沉積物則一層層連續(xù)堆積而沒有沉積間斷。這樣一套相互平行或近于平行的新老地層之間的接觸關(guān)系，稱為整合接觸。不整合接觸 沉積接觸的上下兩套地層之間有明顯的沉積間斷，即先后沉積的兩套地層之間有明顯的地層缺失，這種接觸關(guān)系為不整合接觸。不整合接觸有兩種類型。1、平行不整合（假整合）：主要表現(xiàn)為不整合面上下兩套地層的產(chǎn)狀彼此平

12、行。2、角度不整合：主要表現(xiàn)為不整合面上下兩套地層產(chǎn)狀不同，褶皺型式和變形強(qiáng)弱程度不同，斷裂構(gòu)造發(fā)育程度和性質(zhì)不同，上下兩套地層的構(gòu)造方向不同。兩套地層的變質(zhì)程度和巖漿活動(dòng)也常有明顯差異。不整合在地質(zhì)圖或剖面圖上的表現(xiàn)1、平行不整合 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，其地質(zhì)界線與整合的地質(zhì)界線相似。2、 角度不整合 在地質(zhì)圖和剖面圖上，表現(xiàn)為上覆一套較新地層的底面的地質(zhì)界線，即上覆地層中最老一層截切下伏較老不同地層的地質(zhì)界線，通常以上覆地層的底面代表不整合面。 不整合的觀察1、不整合研究的意義 （1）地質(zhì)發(fā)展史 （2）巖石地層學(xué) （3）礦產(chǎn)2、不整合的研究方

13、法 （1）確定不整合的存在 （2）確定不整合的時(shí)代 （3）研究不整合空間展布和類型變化地理不整合：是由海侵造成的，在較廣闊的區(qū)域內(nèi)，地殼不均衡地緩慢下沉或者海水面不斷上升，引起海水不斷向大陸侵入。海水占領(lǐng)的面積和沉積范圍不斷擴(kuò)大，不斷形成新的地層逐漸向較古老的侵蝕面上超覆。這種新老兩套地層之間的接觸關(guān)系，稱為地理式不整合接觸。特點(diǎn)有： （1）分布區(qū)域廣闊，在不同地段的地層接觸關(guān)系的類型往往發(fā)生變化。 （2）不僅下伏地層可以出現(xiàn)缺失現(xiàn)象，而且越向大陸超覆方向的上覆地層底部缺失的層位越多。第五節(jié) 沉積巖層的構(gòu)造層理及其識(shí)別1、層理的形態(tài)分類 形態(tài)分類是一種幾何分類，主要依據(jù)層理形態(tài)及其結(jié)構(gòu)，將其分

14、為水平層理和交錯(cuò)層理。2、層理的識(shí)別標(biāo)志 （1）巖石成分的變化 （2）巖石結(jié)構(gòu)的變化 （3）巖石顏色的變化 （4）巖層的層面原生構(gòu)造 利用原生沉積構(gòu)造鑒定巖層的頂面和底面 面向是指成層巖層頂面法線所指的方向，是成層巖系中巖層由老變新的方向。沉積巖層的很多原生沉積構(gòu)造，可以用來確定巖層的面向。1、交錯(cuò)層理 交錯(cuò)層理是由紋層互相斜交組成的，常呈弧形，有多種類型。2、遞變層理（粒序?qū)永恚?是碎屑物質(zhì)在沉積過程中由于流體逐漸衰減而形成的一種沉積結(jié)構(gòu)。3、波痕 波痕是沉積物表面由于水和空氣流動(dòng)而形成的波狀起伏不平的堆積形態(tài)。4、沖刷面 固結(jié)或半固結(jié)的沉積巖層，當(dāng)出露水面或在水下遭到流水的沖刷時(shí)，就會(huì)形成

15、凹凸不平的沖刷面。5、層面暴露標(biāo)志6、生物標(biāo)志 根據(jù)某些化石在巖層內(nèi)的埋藏保存狀態(tài)也可鑒定巖層的頂、底面。第三章 地質(zhì)構(gòu)造分析的力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 應(yīng)力的概念面力和體力 地殼中作用于巖石上的力有多種，最重要的有兩種：重力和面力。 重力是一種體力，與質(zhì)量成正比。對(duì)于深埋于地殼中的巖石，其上覆巖石柱的重量是一種重要的力。所謂體力是指作用于巖石內(nèi)部每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的外力。 面力是巖塊間的相互作用力，是通過其接觸面而傳遞的，它作用于物體的表面，所以也叫表面力。應(yīng)力 應(yīng)力是在面力或體力的作用下引起的，作用在物體內(nèi)或表面單位面積上的一對(duì)大小相等方向相反的力，應(yīng)力的方向與力的方向一致。內(nèi)力：同一巖石內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間相互作

16、用的力，可分為固有內(nèi)力和附加內(nèi)力。固有內(nèi)力是指巖石內(nèi)部各個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間原來存在的自然結(jié)合力。附加內(nèi)力是指當(dāng)巖石受到外力作用時(shí)，引起內(nèi)部固有內(nèi)力的改變量。1、合應(yīng)力：在外力作用下，于巖石內(nèi)部任一截面上所產(chǎn)生的與外力作用方向平行的應(yīng)力，即稱為作用在該截面上的合應(yīng)力。2、正應(yīng)力和剪應(yīng)力：合力可以運(yùn)用平行四邊形法則分解為兩種應(yīng)力。 正應(yīng)力（或直應(yīng)力）：與截面垂直的應(yīng)力 剪應(yīng)力：作用于截面上并與其平行的應(yīng)力、主應(yīng)力：在外力作用下，于巖石內(nèi)部，與外力作用方向垂直的截面上，只產(chǎn)生正應(yīng)力，不產(chǎn)生剪應(yīng)力，這種與外力作用方向平行的正應(yīng)力，稱為主應(yīng)力。與主應(yīng)力垂直的截面稱為主應(yīng)力面或主平面，其上只有主應(yīng)力而無剪應(yīng)力；主

17、應(yīng)力面的法線稱為主應(yīng)力軸，它代表主應(yīng)力的作用方向。4、基本計(jì)算公式任意截面（N）上的合應(yīng)力（合）、外力（P）、主應(yīng)力面（A），N與A的夾角（n）、主應(yīng)力（a）等之間的關(guān)系為： （上式）第二節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)分析應(yīng)力狀態(tài)的概念在外力作用下，于巖石內(nèi)部任一點(diǎn)的無數(shù)個(gè)方向不同的截面上所產(chǎn)生的應(yīng)力情況，稱為巖石內(nèi)部該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 可以用三個(gè)主應(yīng)力的大小和方向來表示，分別用1、2、3表示最大、中間和最小主應(yīng)力，123。常見的應(yīng)力狀態(tài)有：1、單軸應(yīng)力狀態(tài)：一個(gè)主應(yīng)力不等于零，另外兩個(gè)主應(yīng)力等于零。2、雙軸應(yīng)力狀態(tài)：一個(gè)主應(yīng)力為零，另外兩個(gè)主應(yīng)力不等于零。3、三軸應(yīng)力狀態(tài)：三個(gè)主應(yīng)力

18、都不等于零，為一般的應(yīng)力狀態(tài)，123。二維應(yīng)力分析1、任一斜截面上的應(yīng)力分析表示二維應(yīng)力狀態(tài)的莫爾圓 三維應(yīng)力分析 三維應(yīng)力分析是在二維應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，只不過數(shù)字表達(dá)式更為復(fù)雜。三維應(yīng)力莫爾圓： 第三節(jié) 應(yīng)力場、應(yīng)力軌跡、應(yīng)力集中應(yīng)力場和應(yīng)力軌跡 物體內(nèi)各點(diǎn)在某一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)組成了一個(gè)應(yīng)力場。地殼的一定空間內(nèi)某一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)稱為構(gòu)造應(yīng)力場。表示那一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)及其變化情況，通常用各點(diǎn)的主應(yīng)力方向連成的軌跡來表示，稱應(yīng)力軌跡，也稱應(yīng)力跡線，它表示了主應(yīng)力方向的連續(xù)變化。 應(yīng)力場的研究方法主要有：節(jié)理統(tǒng)計(jì)、巖組分析、光彈模擬、數(shù)學(xué)地質(zhì)模擬等。 應(yīng)力集中 根據(jù)材料實(shí)驗(yàn)，物質(zhì)內(nèi)部的缺陷（

19、如孔洞、缺口、微裂隙等）所在，會(huì)引起局部的應(yīng)力集中，大大超過應(yīng)力的正常值，使巖石沿著這些應(yīng)力集中部位首先遭到斷裂破壞。自然界中的巖石并非完整無缺，因此應(yīng)力集中現(xiàn)象在地殼中也必然存在。 第四節(jié) 變形巖石應(yīng)變分析基礎(chǔ)基本概念1、變形、位移和應(yīng)變 當(dāng)?shù)貧ぶ袔r體受到應(yīng)力作用后，其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)受了一系列的位移，從而使巖體的初始形態(tài)、方位和位置發(fā)生了改變，通常稱為變形。物體的位移是通過其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)的初始位置和終止位置的變化來表達(dá)的。質(zhì)點(diǎn)的初始位置和終止位置的連線叫做位移矢量。位移的基本方式可以分為平移、旋轉(zhuǎn)、體變和形變四種。平移和旋轉(zhuǎn)是指剛體的平移和旋轉(zhuǎn)，是物體相對(duì)于外部坐標(biāo)作整體的平移或旋轉(zhuǎn)。體變和形變

20、分別指體積的變化和形狀的變化，體變和形變使物體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位置發(fā)生了改變，從而改變了物體的大小和形狀，即引起了物體的應(yīng)變。 因此，應(yīng)變是物體在應(yīng)力作用下的形狀和大小的改變量，但有時(shí)也包含有旋轉(zhuǎn)的含義。 2、應(yīng)變的測量 應(yīng)變是指與初始狀態(tài)比較的物體變形后的狀態(tài)，變形的結(jié)果引起物體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)之間的線段長度的變化或兩條線段之間的角度的變化，前者為線應(yīng)變，后者為剪應(yīng)變。 （1）線應(yīng)變（2）剪應(yīng)變 3、主應(yīng)變、主應(yīng)變面和主應(yīng)變軸 在三向應(yīng)力狀態(tài)下，于巖石內(nèi)部任意點(diǎn)上，即在這個(gè)單元體中的三個(gè)相互垂直的面上，只有線應(yīng)變而無剪應(yīng)變，巖石表現(xiàn)為單純的拉伸或壓縮，這個(gè)線應(yīng)變稱為主應(yīng)變；該三個(gè)相互垂直的面，稱為主應(yīng)

21、變面；三個(gè)相互垂直的主應(yīng)變方向，稱為主應(yīng)變軸。4、均勻應(yīng)變和非均勻應(yīng)變 （1）均勻變形物體各點(diǎn)的應(yīng)變相同的變形稱為均勻變形。其特征是：變形前的直線變形后仍是直線；變形前的平行線變形后仍是平行線。因此，其中任一個(gè)小單元體的應(yīng)變性質(zhì)（大小和方向）就可以代表整個(gè)物體的變形特征。 （2）非均勻變形 物體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)變特征發(fā)生變化的變形稱為非均勻變形。直線經(jīng)變形后不再成為直線，而成了曲線或折線，平行線變形后不再保持平行，圓變形后亦不再成為橢圓。 如果物體內(nèi)從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)是逐漸改變的，則稱為連續(xù)變形；如果是突然改變的，則應(yīng)變是不連續(xù)的，稱為不連續(xù)變形。 應(yīng)變橢球體和遞進(jìn)變形1、應(yīng)變橢球體設(shè)想在變形

22、前巖石內(nèi)有一個(gè)半徑為1的單位球體，均勻變形后成為一個(gè)橢球以這個(gè)橢球的形態(tài)和方位來表示巖石的應(yīng)變狀態(tài)，這個(gè)橢球便稱為應(yīng)變橢球體。 2、遞進(jìn)變形 物體變形的最終狀態(tài)與初始狀態(tài)對(duì)比發(fā)生的變化，稱為有限應(yīng)變或總應(yīng)變或全量應(yīng)變。實(shí)際上，在變形過程中，物體從初始狀態(tài)變化到最終狀態(tài)的過程是一個(gè)由許許多多微量應(yīng)變的逐次疊加過程，這種變形的發(fā)展過程稱為遞進(jìn)變形。 其中，變形期中某一瞬間正在發(fā)生的小應(yīng)變，叫增量應(yīng)變?nèi)绻∷查g非常微小，其間發(fā)生的微量應(yīng)變可稱為無限小應(yīng)變。 （1）共軸遞進(jìn)變形 在遞進(jìn)變形過程中，如果各增量應(yīng)變橢球的主軸始終與有限應(yīng)變橢球的主軸一致，這種變形就叫共軸遞進(jìn)變形。否則就叫非共軸遞進(jìn)變形。

23、遞進(jìn)純剪變形是共軸遞進(jìn)變形的典型實(shí)例。（2）非共軸遞進(jìn)變形 遞進(jìn)簡單剪切是非共軸遞進(jìn)變形的典型實(shí)例。第五節(jié) 巖石變形行為及影響因素巖石的力學(xué)性質(zhì) 影響巖石變形的巖石力學(xué)性質(zhì)主要有：1、巖石的彈性和塑性 巖石在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)外力取消后，又恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，巖石的這種力學(xué)性質(zhì)稱為彈性，這種變形稱為彈性變形。 當(dāng)應(yīng)力超過巖石的彈性極限，即使外力去掉后，巖石也不能完全恢復(fù)到原來的形狀，從而使一部分變形保留下來，這種變形稱為塑性變形，巖石的這種性質(zhì)稱為塑性。2、巖石的脆性和韌性 巖石受力后，若在破裂前，只能承受很小的變形時(shí)，稱為巖石的脆性。脆性強(qiáng)的巖石，受力變形后很快就會(huì)發(fā)生破裂。 巖石受力后

24、，若在破裂前，能夠承受較大的變形而不失去連續(xù)完整性時(shí)，稱為巖石的韌性。韌性強(qiáng)的巖石不易被拉斷、剪斷或折斷。3、巖石的剛性 巖石不易發(fā)生變形的性質(zhì)，稱為剛性。理想的剛體，在任何應(yīng)力作用下都不會(huì)發(fā)生任何變形。巖石不是理想的剛體，且不同巖石的剛性相對(duì)地有強(qiáng)有弱。4、巖石的粘性 巖石容易發(fā)生流動(dòng)變形的性質(zhì)稱為粘性。理想的粘性體稱為牛頓流體，它是能經(jīng)受很大程度變形的材料，在長時(shí)間的極其微小的應(yīng)力作用下，就能表現(xiàn)出持續(xù)、緩慢的塑性變形，實(shí)際上這是在固體條件下的流動(dòng)變形。巖石的脆性破壞1、巖石的強(qiáng)度 當(dāng)巖石所受的應(yīng)力達(dá)到或超過巖石的強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷裂。巖石的這種抵抗破壞的能力，稱為巖石的強(qiáng)度。2、巖石

25、的脆性破壞方式 巖石的破裂有兩種類型：張裂與剪裂。張裂的位移方向垂直于破裂面，張裂面一般垂直于主應(yīng)力方向。剪裂相對(duì)位移平行于破裂面，破裂面一般與最大主壓應(yīng)力方向的夾角小于45度。3、庫倫剪切破裂準(zhǔn)則庫倫認(rèn)為巖石抗剪切破壞的能力不僅同作用在截面上的剪應(yīng)力有關(guān)，而且還與作用于該截面上的正應(yīng)力有關(guān)。設(shè)發(fā)生剪裂的臨界剪應(yīng)力為，則： =0+n n作用于該剪切面上的正應(yīng)力，0-n=0時(shí)的巖石抗剪強(qiáng)度，也稱為巖石的內(nèi)聚力，內(nèi)聚力對(duì)于一種巖石而言是一個(gè)常數(shù)； 內(nèi)摩擦系數(shù)，即為直線的斜率，如以直線的斜角表示，則=tg，則上式為： =0+ntg 巖石的內(nèi)摩擦角，則上式稱為庫倫剪切破裂準(zhǔn)則。4、莫爾剪切破裂準(zhǔn)則 莫

26、爾根據(jù)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)庫倫準(zhǔn)則提出了修正。他認(rèn)為材料的內(nèi)摩擦角不是常數(shù)，而是隨圍壓的變化而變化，其破裂線的方程一般表示為： n=f(n) 這是一條由一系列實(shí)驗(yàn)得出的曲線，它包絡(luò)了同一種巖石在不同圍壓下破裂時(shí)的極限應(yīng)力圓，這一曲線稱為莫爾包絡(luò)線。影響巖石變形行為的因素1、巖石的各向異性 2、圍壓3、溫度 4、孔隙流體對(duì)變形的影響5、時(shí)間 （1）應(yīng)變速率 （2）蠕變與松弛 當(dāng)作用于巖石的應(yīng)力保持長期不變時(shí)，巖石的應(yīng)變會(huì)隨應(yīng)力作用時(shí)間的延長而逐漸加大，稱為巖石的蠕變。 在巖石受力變形的過程中，若待應(yīng)力和應(yīng)變達(dá)到一定值以后就維持應(yīng)變量不變，則所需繼續(xù)作用的應(yīng)力值會(huì)隨時(shí)間的延長而逐漸減小，稱為巖石

27、的松弛。 （3）施力重復(fù)次數(shù)第四章 褶皺構(gòu)造第一節(jié) 褶皺和褶皺要素褶皺的概念 巖層或巖體，在各種應(yīng)力長期作用下形成波狀彎曲，但仍然保持著它們的連續(xù)完整性，稱為褶皺構(gòu)造。 褶皺形象地反映了地殼巖石發(fā)生了塑性變形。褶皺的基本類型 從單一褶皺面的彎曲來看，基本形態(tài)有兩種：背形和向形。 背形是指兩側(cè)褶皺面相背傾斜的上凸彎曲。 向形是指兩側(cè)褶皺面相對(duì)傾斜的下凹彎曲。 中性褶皺：褶皺面既不上凸也不下凹，而是 凸向旁側(cè)。褶皺的兩種基本類型： 背斜：核部由老地層，翼部由新地層組成的巖層，凸向地層變新方向的彎曲的褶皺。 向斜：核部由新地層，翼部由老地層組成的巖層凸向地層變老的方向彎曲的褶皺。如果褶皺構(gòu)造很復(fù)雜，

28、地層發(fā)生了倒轉(zhuǎn)，造成背形的核部是新地層，稱為背形向斜；向形的核部是老地層，稱為向形背斜。 褶皺要素褶皺要素是褶皺的基本組成部分，主要有：1、 核：褶皺中心部位的巖層。2、 翼：泛指褶皺兩側(cè)比較平直的部分。3、 拐點(diǎn)：相鄰的背形和向形共用翼的褶皺面常呈“S”形彎曲，褶皺面不同凸向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為拐點(diǎn)。4、翼間角：是指正交剖面上兩翼間的夾角。5、轉(zhuǎn)折端：褶皺面從一翼過渡到另一翼的彎曲部分。6、樞紐：單一褶皺面上最大彎曲點(diǎn)的連線。7、脊線和槽線：同一褶皺面上沿著背形最高點(diǎn)（脊點(diǎn)）的連線稱為脊線；沿向形最低點(diǎn)（槽點(diǎn)）的連線稱為槽線。8、軸面：各相鄰褶皺面的樞紐連成的面。第二節(jié) 褶皺的描述的重要方式。 正交

29、剖面是指與褶皺樞紐相垂直的剖面。褶皺在水平面、鉛直剖面和正交剖面上的空間關(guān)系如下圖所示?？梢娭挥姓黄拭娌拍鼙硎境鲴薨櫟恼鎸?shí)形態(tài)。 褶皺的剖面形態(tài)是表現(xiàn)褶皺形態(tài)轉(zhuǎn)折端的形態(tài) 根據(jù)轉(zhuǎn)折端的形態(tài)，可將褶皺分為以下幾類：1、圓弧褶皺：轉(zhuǎn)折端呈圓弧形彎曲的褶皺。2、尖棱褶皺：轉(zhuǎn)折端為尖頂狀，常由平直的兩翼相交而成。3、箱狀褶皺：轉(zhuǎn)折端寬闊平直，兩翼產(chǎn)狀較陡，形如箱狀。如果箱狀褶皺由兩個(gè)共軛的軸面組成,則稱共軛褶皺.4、撓曲：在平緩巖層中，一段巖層突然變陡而表現(xiàn)出的褶皺面的膝狀彎曲。翼間角根據(jù)翼間角的大小將褶皺分為以下幾類：1、平緩褶皺：120翼間角1802、開闊褶皺：70翼間角1203、中常褶皺：30

30、翼間角704、緊閉褶皺：5翼間角305、等斜褶皺：0翼間角斜歪發(fā)展成為倒轉(zhuǎn)平臥。在倒轉(zhuǎn)、平臥褶皺的倒轉(zhuǎn)翼因擠壓而拉伸撕開，順斷開面而位移，成為褶皺推覆體。另一些推覆體并未發(fā)生強(qiáng)烈褶皺作用，只是順剪裂面顯著位移，稱沖斷推覆體。* 推覆和滑覆：在伸展作用和重力滑動(dòng)中，也可引起板狀巖席的大規(guī)模位移。所以推覆體可分為兩類：擠壓體制下引起的推覆以及重力作用和伸展作用下引起的巖席滑移，可稱為滑覆。 （2）構(gòu)造樣式 根據(jù)一個(gè)構(gòu)造單元中逆沖斷層的排列組合及其逆沖方位，可以分為以下幾種類型： * 單沖型：一套產(chǎn)狀相近并向一個(gè)方向逆沖的若干條逆沖斷層，構(gòu)成單沖型逆沖斷層，一般表現(xiàn)為疊瓦式。* 背沖型：自一個(gè)構(gòu)造單

31、元的兩側(cè)分別向外緣逆沖的兩套疊瓦式逆沖斷層。 * 對(duì)沖型：兩套疊瓦式逆沖斷層，對(duì)著一個(gè)中心相對(duì)逆沖。* 楔沖型：產(chǎn)狀相近的一套逆斷層和一套正斷層共同構(gòu)成上寬下窄的楔狀沖斷體。2、逆沖推覆構(gòu)造的幾何結(jié)構(gòu) （1）臺(tái)階式： 是逆沖推覆構(gòu)造的基本格架，由長而平的斷坪與聯(lián)結(jié)其間的短而陡的斷坡交替構(gòu)成。斷坪順層發(fā)育，斷坡切層，總體呈下緩上陡凹面向上的鏟狀。（2）雙重（沖）逆沖構(gòu)造： 是逆沖推覆構(gòu)造中具有普遍性的重要結(jié)構(gòu)形式，由頂板與底板逆沖斷層及夾于其中的一套疊瓦式逆沖斷層和斷夾塊組合而成。各次級(jí)逆沖斷層圍限的斷塊叫斷夾塊。（3）沖斷褶?。菏侵改鏇_作用中形成的穹狀隆起構(gòu)造，常見于逆沖巖席經(jīng)斷坡爬升至上一滑

32、動(dòng)面于斷坡上形成的背斜式構(gòu)造。（4）反沖斷層：在向一定方向逆沖的逆沖斷層系中，常常出現(xiàn)與總體逆沖方向相反的逆沖斷層，稱反沖斷層。（5）逆沖推覆構(gòu)造的分帶性：逆沖推覆構(gòu)造在逆沖方向上可分為根帶、中帶和鋒帶三個(gè)主帶，以及相關(guān)的后緣帶和外緣帶。3、逆沖推覆構(gòu)造的擴(kuò)展4、逆沖作用與褶皺作用走向滑動(dòng)斷層 1、基本特征 （1）主要特點(diǎn) （2）左階式和右階式 （3）離散性和收斂性走向滑動(dòng) 2、構(gòu)造樣式 走滑斷裂常以一定樣式產(chǎn)出，主要構(gòu)造樣式有：（1）單條式：由一條主干斷層和派生的次級(jí)斷層組成。 （2）平行線式：由兩條或更多條斷層平行并列組合。 （3）雁列式：斷條相互平行依次斜向錯(cuò)開排列的走滑斷層構(gòu)成雁列式。

33、 （4）菱格式：主要由兩組反向滑動(dòng)的走滑斷層相互交切而構(gòu)成的棋盤格子或菱格網(wǎng)絡(luò)。3、走滑斷裂的形態(tài) 大型平移斷裂常具有緩弧形的彎曲，一般可分為S型、Z型（或作反S型）及C型。4、斷裂面的特點(diǎn)5、走滑斷裂的伴隨構(gòu)造 伴隨構(gòu)造：指平移剪切運(yùn)動(dòng)中同時(shí)生成的一套次級(jí)構(gòu)造。6、牽引構(gòu)造：指平移斷裂水平剪切運(yùn)動(dòng)促使其兩側(cè)老構(gòu)造線連續(xù)性的彎曲。7、拉分盆地：是走滑斷裂系中拉伸形成的斷陷盆地。（1）拉分盆地的幾何特征 （2）拉分盆地的形成條件 （3）拉分盆地的演化 （4）拉分盆地的地質(zhì)特征 第七章 巖漿巖體構(gòu)造第一節(jié) 巖漿巖體的概念 巖漿巖體是由巖漿巖組成的，是由于地下深處巖漿沿地殼斷裂侵入、上升，甚至噴出地

34、表冷凝而成的具有一定形狀和大小的地質(zhì)體。 當(dāng)巖漿侵入地殼內(nèi)部尚未達(dá)到地表冷凝而成的巖體稱為侵入巖體。 當(dāng)巖漿噴出地表才冷凝而成的巖體稱為巖漿噴出體。第二節(jié) 巖漿巖體的產(chǎn)狀 巖漿巖體的產(chǎn)狀，是指巖漿巖體的形態(tài)、大小，以及在地殼中的位置和與圍巖的接觸關(guān)系等。巖漿侵入體的產(chǎn)狀1、整合侵入巖體 整合侵入巖體是指侵入巖體的邊界面或接觸面基本上平行于圍巖的層理或片理的侵入巖。 （1）巖床：是一種順層侵入的板狀巖體。（2）巖盤：又稱巖蓋。是一種上凸下平似透鏡狀侵入巖。 （3）巖盆：是一種規(guī)模較大的似盆狀侵入體，多產(chǎn)于構(gòu)造盆地中，巖體和圍巖均自四周向中心傾斜。 （4）巖鞍：是一種新月形成馬鞍狀小巖體，均產(chǎn)于褶

35、皺轉(zhuǎn)折端虛脫部位。 2、不整合侵入巖體 是指侵入巖體的邊界面或接觸面與圍巖層理或片理斜交的侵入體。超過100平方公里，常達(dá)數(shù)千甚至上萬平方公里。（1）巖基：常產(chǎn)于造山帶核部的巨大巖體，面積（2）巖株：是規(guī)模不大，形態(tài)不太規(guī)則的近等軸狀巖體，平面上多呈圓形。 （3）巖墻：是一種板狀侵入體，一般產(chǎn)狀陡并切割圍巖。 巖漿噴出體的產(chǎn)狀根據(jù)熔巖形態(tài)、熔巖性質(zhì)和噴出方式，可將噴出巖體的產(chǎn)狀分為熔巖被、熔巖流和火山錐三類。 1、熔巖被 是一種噴發(fā)規(guī)模大，厚度和成分較穩(wěn)定，產(chǎn)狀平緩的噴出巖體。2、熔巖流 是一種成帶狀和舌狀展布的熔巖，一般由中心式噴發(fā)而成。3、火山錐 由火山噴發(fā)物圍繞火山通道構(gòu)成的錐狀體，是中

36、心式噴發(fā)的產(chǎn)物。第三節(jié) 巖漿巖體的原生構(gòu)造 巖漿侵入圍巖或噴出地表并逐漸冷凝固結(jié)成巖體的過程中，于巖體內(nèi)部產(chǎn)生的構(gòu)造，稱為巖漿巖體原生構(gòu)造。巖漿侵入體的原生流動(dòng)構(gòu)造 是巖漿在液態(tài)流動(dòng)階段，由于巖漿內(nèi)先結(jié)晶的礦物晶體，隨著巖漿活動(dòng)作定向排列，形成了原生流動(dòng)構(gòu)造?？梢苑譃榫€狀和面狀流動(dòng)構(gòu)造。1、線狀流動(dòng)構(gòu)造 又稱為流線構(gòu)造。是由先結(jié)晶的角閃石、輝石、長石等針狀和柱狀礦物以及紡棰狀的析離體和長條形的捕虜體，隨著巖漿活動(dòng)作定向排列而成。2、面狀流動(dòng)構(gòu)造 又稱為流面構(gòu)造。是由先結(jié)晶的云母、長石、角閃石等片狀和板狀礦物以及扁平的析離體和捕虜體，隨著巖漿活動(dòng)作定向排列而成的。巖漿侵入體的原生破裂構(gòu)造 巖漿在

37、冷凝階段形成的破裂，稱為原生破裂構(gòu)造。主要有以下幾種：1、L節(jié)理：又稱層節(jié)理，是與流面平行的節(jié)理，常平行于巖體與圍巖的接觸面，產(chǎn)狀一般較緩。2、S節(jié)理：又稱縱節(jié)理，是平行于流線，垂直于流面的節(jié)理，產(chǎn)狀一般較陡。3、Q節(jié)理：又稱橫節(jié)理，是垂直于流線和流面的節(jié)理，節(jié)理面粗糙，傾角陡。4、D節(jié)理：又稱斜節(jié)理，是與流面和流線都斜交的兩組共軛剪節(jié)理。5、邊緣張節(jié)理：常發(fā)育于侵入巖體的邊緣，向侵入巖體的中心傾斜，常切割接觸面伸入圍巖，總體呈雁列式排列。6、邊緣逆斷層：位于巖體陡傾的邊緣接觸帶，斷面向巖體中心傾斜，產(chǎn)狀平緩，由巖體內(nèi)部向圍巖逆沖，呈疊瓦狀排列，斷層面伸入圍巖中。巖漿噴出體的原生構(gòu)造1、流紋構(gòu)

38、造 指噴出熔巖體中，由不同顏色的物質(zhì)或火山玻璃組成的層狀條帶。2、流線和流面構(gòu)造 流線構(gòu)造是由于巖漿在地表流動(dòng)過程中，先結(jié)晶的針狀、柱狀礦物，以及火山灰中的巖屑，平行于巖漿流動(dòng)方向排列而成的。 流面構(gòu)造是由于巖漿在地表流動(dòng)過程中，先結(jié)晶的片狀、板狀礦物作定向平行排列而成的。3、繩狀構(gòu)造 是指熔巖表面的繩索狀扭曲。4、枕狀構(gòu)造 是水下海底火山噴發(fā)的基性熔巖體表層的一種原生構(gòu)造，形如枕狀、袋狀或面包狀疊加在一起。單個(gè)巖枕上凸下平，表面呈渾圓狀，底面平坦，形如枕狀。5、柱狀節(jié)理 多發(fā)育在產(chǎn)狀平緩的火山巖內(nèi)，一般垂直于熔巖流頂、底面，若干走向不同的這種節(jié)理將巖石切割成多邊形柱狀體，因而稱為柱狀節(jié)理。第

39、四節(jié)巖漿巖體與圍巖的接觸關(guān)系從成因上可以分為侵入接觸、沉積接觸、噴出接觸和斷層接觸等四種類型。侵入接觸又稱為熱接觸。包括所有的巖漿侵入巖體與被侵入的圍巖之間的接觸關(guān)系。沉積接觸 又稱冷接觸。當(dāng)巖漿侵入體形成后，因地殼遭受剝蝕而露出地表，后來又被新的沉積物覆蓋，即為沉積接觸。噴出接觸 巖漿溢出地表形成的熔巖被或熔巖流，覆蓋在先形成的巖層或巖體之上所形成的接觸關(guān)系，稱為噴出接觸。斷層接觸 巖漿巖體形成后又受到斷層破壞，使巖漿巖體與圍巖之間呈斷層接觸。接觸面就是斷層面，屬于冷接觸，具有一般斷層特征。 1、侵入巖體產(chǎn)出地質(zhì) 背景分析 2、巖體幾何形態(tài)的研究 3、巖體內(nèi)部構(gòu)造的觀測（1）定向組構(gòu)的研究（

40、2）侵位節(jié)理的觀測（3）觀察巖體中巖石 類型的空間分布 * 邊緣相帶 * 內(nèi)部相帶 * 過渡相帶4、巖體圍巖構(gòu)造的觀察5、觀察巖體接觸關(guān)系6、確定巖體形成時(shí)代 （1）根據(jù)接觸關(guān)系確定時(shí)代 （2）根據(jù)巖性特征對(duì)比確定時(shí)代 （3）根據(jù)與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系確定巖體時(shí)代 （4）利用巖漿體相互穿插關(guān)系確定復(fù)式巖體內(nèi)多期侵入的順序第五節(jié) 巖漿巖體構(gòu)造的觀察與研究7、煤礦中淺成侵入巖體分析e第八章 區(qū)域構(gòu)造綜合分析 構(gòu)造解析就是對(duì)構(gòu)造加以分解，分析其總體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其與伴生構(gòu)造的關(guān)系，闡明和解釋構(gòu)造的幾何特征、形成機(jī)制和演化規(guī)律。第一節(jié) 區(qū)域構(gòu)造綜合分析的原則和方法1、構(gòu)造分析的原則構(gòu)造層：在一個(gè)地區(qū)內(nèi)，經(jīng)歷了

41、同一構(gòu)造階段，具有相同的構(gòu)造發(fā)育歷史和構(gòu)造特征的一套地層總和。 2、區(qū)域構(gòu)造綜合分析的方法 （1）了解區(qū)域構(gòu)造的概況，分析單個(gè)構(gòu)造的形態(tài)特征與力學(xué)性質(zhì) （2）分析各個(gè)構(gòu)造的相互關(guān)系，確定構(gòu)造組合特征及其所反映的構(gòu)造應(yīng)力場 （3）確定構(gòu)造及其組合的形成時(shí)代，分析構(gòu)造變形史 （4）分析構(gòu)造對(duì)成礦的控制作用 （5）進(jìn)行室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證所獲認(rèn)識(shí)的正確性 （6）利用構(gòu)造組合特征進(jìn)行構(gòu)造預(yù)測第二節(jié) 構(gòu)造解析的基本內(nèi)容構(gòu)造變形場 對(duì)于一種主導(dǎo)構(gòu)造應(yīng)力場均勻作用的空間及其形成的構(gòu)造，可稱之為構(gòu)造變形場。根據(jù)變形場內(nèi)的代表性構(gòu)造及其反映的構(gòu)造作用和主導(dǎo)應(yīng)力，構(gòu)造變形場可概括為六種：伸展構(gòu)造、壓縮構(gòu)造、垂直構(gòu)造、走滑構(gòu)造、滑動(dòng)構(gòu)造和旋轉(zhuǎn)構(gòu)造。1、伸展構(gòu)造：是水平拉伸形成的構(gòu)造，或垂向隆起導(dǎo)生的水平拉伸形成的構(gòu)造。2、壓縮構(gòu)造：是水平擠壓形成的構(gòu)造。3、垂直構(gòu)造：是巖石圈或地幔物質(zhì)垂向運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，表現(xiàn)為地殼的上升和下降，區(qū)域性隆起和拗陷。4、走滑構(gòu)造：是順直立剪切面水平方向滑動(dòng)或位移的構(gòu)造。5、滑動(dòng)構(gòu)造：主要是重力失穩(wěn)引起的重力滑動(dòng)構(gòu)造。6、旋轉(zhuǎn)構(gòu)造：是指陸塊繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)形成的構(gòu)造，一般是指繞