知名大學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)講義第1章緒論65

徐海海軍軍中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)·地球科科學(xué)學(xué)學(xué)院hj_xu@2012年2~4月《構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)學(xué)》》任課教教師簡(jiǎn)簡(jiǎn)介徐海軍軍，理理學(xué)博博士，，講師師，地地球科科學(xué)學(xué)學(xué)院·構(gòu)造地地質(zhì)系系，主主要研研究方方向?yàn)闉轱@微微構(gòu)造造和大大陸深深部構(gòu)構(gòu)造。。室內(nèi)主主講《地質(zhì)學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)》、《構(gòu)造地地質(zhì)學(xué)學(xué)》課程，，野外外承擔(dān)擔(dān)“武武漢周周邊地地區(qū)地地質(zhì)實(shí)實(shí)習(xí)””和““周口口店野野外實(shí)實(shí)踐教教學(xué)””等工工作。。Email:hj_xu@Tel一章章緒論徐海軍軍地球科科學(xué)學(xué)學(xué)院緒論論為什么么要學(xué)學(xué)習(xí)和和研究究構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)學(xué)？？什么是是構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)學(xué)？？怎樣學(xué)學(xué)習(xí)和和研究究構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)學(xué)？？課程安安排和和要求求一.為什么么要學(xué)學(xué)習(xí)和和研究究構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)學(xué)WhytolearnandstudyStructuralGeology？1.現(xiàn)代地地學(xué)革革命在地質(zhì)質(zhì)學(xué)發(fā)發(fā)展史史上，，有三三次著著名爭(zhēng)爭(zhēng)論:水成論論（維維爾納納）vs.火成論論（赫赫頓））漸變論論（賴賴依爾爾）vs.災(zāi)變論論（居居維葉葉）地殼運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的固定定論vs.活動(dòng)論論爭(zhēng)論焦焦點(diǎn)：：地球是是靜態(tài)態(tài)的還還是動(dòng)動(dòng)態(tài)的的？地殼運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的動(dòng)力力來(lái)源源是外外在的的還是是內(nèi)在在的？？構(gòu)造問(wèn)題20世紀(jì)最最耀眼眼的12組科技技成果果七大科科學(xué)成成就相對(duì)論論量子力力學(xué)物質(zhì)的的基本本結(jié)構(gòu)構(gòu)宇宙大大爆炸炸理論論DNA分子雙雙螺旋旋模型型大地板板塊構(gòu)構(gòu)造學(xué)學(xué)說(shuō)信息論論、控控制論論、系系統(tǒng)論論五大尖尖端技技術(shù)核能與與核技技術(shù)航天和和空間間技術(shù)術(shù)信息技技術(shù)激光技技術(shù)生物技技術(shù)二十世世紀(jì)重重大成成就之之一全球板板塊構(gòu)構(gòu)造板塊構(gòu)構(gòu)造理理論否否定了了海洋洋永恒恒、地地殼以以垂直直運(yùn)動(dòng)動(dòng)為主主的固固定論論，建建立了了巖石石圈以以水平平運(yùn)動(dòng)動(dòng)為主主的活活動(dòng)論論。板塊構(gòu)造理理論是研究究地球演化化史、研究究地質(zhì)災(zāi)害害發(fā)生機(jī)制制和研究礦礦產(chǎn)及能源源分布規(guī)律律的新的理理論基礎(chǔ)。。大陸漂移(1915)海底擴(kuò)張(1961-1962)板塊構(gòu)造(1967-1968)全球板塊構(gòu)構(gòu)造理論地球科學(xué)全全球觀、系系統(tǒng)觀的成成功實(shí)踐在20世紀(jì)60年代早期，，板塊構(gòu)造造理論的出出現(xiàn)引發(fā)了了地球科學(xué)學(xué)的一場(chǎng)革革命……的確，認(rèn)識(shí)識(shí)到整個(gè)地地球表面處處在持續(xù)的的飄移中，，已經(jīng)深刻刻地改變了了我們觀察察這個(gè)世界界的方式。。毫無(wú)疑問(wèn)問(wèn)，板塊構(gòu)構(gòu)造對(duì)地球球科學(xué)，與與原子結(jié)構(gòu)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)對(duì)對(duì)物理學(xué)和和化學(xué)，或或者進(jìn)化論論對(duì)生命科科學(xué)同等重重要?！皹?gòu)造地質(zhì)質(zhì)學(xué)”在地地質(zhì)學(xué)中的的地位構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)是地質(zhì)學(xué)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)學(xué)科之一，，是研究地球動(dòng)力學(xué)學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)學(xué)科科！許多地質(zhì)學(xué)學(xué)問(wèn)題都涉涉及到構(gòu)造造地質(zhì)學(xué)。。地質(zhì)學(xué)中的的地層學(xué)、、巖石學(xué)、、古生物學(xué)學(xué)好比某機(jī)機(jī)器中的各各種零部件件車間，而而構(gòu)造學(xué)就就是組裝車車間，單個(gè)個(gè)部件故然然可以成精精品，但組組裝起來(lái)的的“機(jī)器””作用會(huì)更更大。如同同計(jì)算機(jī)中中的主板、、CPU、內(nèi)存條等等均不可缺缺少，但怎怎有“電腦腦世界”的的奧妙和精精彩。2.我們生活在在活動(dòng)的地地球上2022/10/27大陸漂移歐亞大陸南極大陸THEEARTHISADYNAMICPLANET地震（Earthquakes）火山噴發(fā)（（VolcanicEruption）海嘯（Tsunami）高原隆升（（PlateauUplift）地殼斷裂（（CrustFracture）大陸碰撞（（ContinentalCollision）……2022/10/27地震誘發(fā)印印度洋大海海嘯（2004年12月26日）四川汶川映映秀鎮(zhèn)2008年“5.12”大地震汶川地震與與青藏高原原RoydenLH2008,Science威力無(wú)比的的板塊運(yùn)動(dòng)動(dòng)地球上許多多宏偉壯觀觀的自然現(xiàn)現(xiàn)象都與板板塊運(yùn)動(dòng)息息息相關(guān),如:地震,火山,高原隆升以以及海陸盆盆嶺變遷等等;如果沒(méi)有印印度板塊與與亞歐大陸陸碰撞,今天巍峨的的喜馬拉雅雅山也無(wú)復(fù)復(fù)存在。青藏高原珠穆朗瑪峰8844.43米布達(dá)拉宮3.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)的科學(xué)實(shí)實(shí)踐對(duì)人類類社會(huì)具有有重要影響響各種資源的的尋找和勘勘探，預(yù)測(cè)測(cè)和開(kāi)發(fā)；；各種工程建建設(shè)，如三三峽大壩，，電站基地地；環(huán)境地質(zhì)－－滑坡、災(zāi)災(zāi)害地質(zhì)－－地震；…地質(zhì)構(gòu)造與與礦藏的關(guān)關(guān)系密切當(dāng)代社會(huì)面面臨人口、資源、環(huán)境三大問(wèn)題，，涉及人類類社會(huì)可持持續(xù)發(fā)展的的生死存亡亡的關(guān)鍵問(wèn)問(wèn)題。為了保證資資源供應(yīng)、、改善生活活環(huán)境和防防治自然災(zāi)災(zāi)害，人類類需要關(guān)愛(ài)愛(ài)地球的健健康。具備地球科科學(xué)基本知知識(shí)，是21世紀(jì)的建設(shè)設(shè)者和決策策者們必不不可少的條條件之一。。大學(xué)生需要要拓寬知識(shí)識(shí)面，增強(qiáng)強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力“基礎(chǔ)要扎扎實(shí)，專業(yè)要精深深，知識(shí)要廣博博。”要重視學(xué)科科交叉，學(xué)學(xué)好地球科科學(xué)知識(shí)。。“水本無(wú)華華，相蕩乃乃生漣漪；；石本無(wú)火火，相擊乃乃發(fā)靈光。?！?zwgk/2006-01/23/content_168291.htm二.什么是構(gòu)造造地質(zhì)學(xué)WhatareStructuralGeology？1.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)的概念構(gòu)造（structure）：物體中中物質(zhì)組成成構(gòu)建方式式，就像任任何建筑物物（architecture）一樣。地質(zhì)構(gòu)造（（簡(jiǎn)稱構(gòu)造造）：地殼殼或巖石圈圈各個(gè)組成成部分的形形態(tài)及其相相互結(jié)合方方式和面貌貌特征的總總稱。通俗俗講，地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造是由由于地殼變變形而造成成的建筑形形態(tài)。從露露頭尺度來(lái)來(lái)講，這種種構(gòu)造形式式主要表現(xiàn)現(xiàn)為褶皺、、斷層、節(jié)節(jié)理、面理理和線理等等。什么是構(gòu)造造地質(zhì)學(xué)？？構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)是地質(zhì)學(xué)學(xué)的重要基基礎(chǔ)學(xué)科之之一，主要要是研究地地殼中巖石石、巖層和和巖體在地地球動(dòng)力作作用下變形形所形成的的各種現(xiàn)象（構(gòu)造造）、幾何形態(tài)態(tài)和組合形形式，從而而探索地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造形成成機(jī)制、演化化和力學(xué)過(guò)過(guò)程。主要任務(wù)有有：構(gòu)造描描述、構(gòu)造造力學(xué)分析析。構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)研究最終終目的是建建立地殼（（或上地幔幔）所經(jīng)歷歷的應(yīng)變、、應(yīng)力、應(yīng)應(yīng)變速率、、溫度和壓壓力的歷史史。STRUCTURALGEOLOGYFROMWIKIPEDIA,THEFREEENCYCLOPEDIAStructuralgeologyisthestudyofthethree-dimensionaldistributionofrockunitswithrespecttotheirdeformationalhistories.Theprimarygoalofstructuralgeologyistousemeasurementsofpresent-dayrockgeometriestouncoverinformationaboutthehistoryofdeformation(strain)intherocks,andultimately,tounderstandthestressfieldthatresultedintheobservedstrainandgeometries.Thisunderstandingofthedynamicsofthestressfieldcanbelinkedtoimportanteventsintheregionalgeologicpast;acommongoalistounderstandthestructuralevolutionofaparticularareawithrespecttoregionallywidespreadpatternsofrockdeformation(e.g.,mountainbuilding,rifting)duetoplatetectonics.構(gòu)造學(xué)(tectonics)研究地球的物質(zhì)質(zhì)組成、結(jié)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造造及其形成成、發(fā)生、、發(fā)展和演演化規(guī)律及及機(jī)理的一一門地球科科學(xué)分支學(xué)學(xué)科。大地構(gòu)造學(xué)(tectonics)

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)(structuralgeology)顯微構(gòu)造地質(zhì)學(xué)(microstructuralgeology)構(gòu)造學(xué)2.地質(zhì)構(gòu)造尺尺度與規(guī)模模巨型構(gòu)造大型構(gòu)造中型構(gòu)造小型構(gòu)造微型構(gòu)造超微構(gòu)造大地構(gòu)造學(xué)學(xué)tectonics構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)structuralgeology顯微構(gòu)造地地質(zhì)學(xué)microstructuralgeology褶皺的分布布范圍及其其形態(tài)特征征3.構(gòu)造變形場(chǎng)對(duì)于某一主導(dǎo)導(dǎo)構(gòu)造應(yīng)力均均勻作用的空空間及其形成成的構(gòu)造，稱稱為構(gòu)造變形形場(chǎng)。伸展構(gòu)造：水平拉拉伸形成的構(gòu)構(gòu)造。如：裂裂谷、地塹-地壘、盆嶺構(gòu)構(gòu)造、變質(zhì)核核雜巖等。壓縮構(gòu)造：水平擠擠壓形成的的構(gòu)造。如：：褶皺系、逆逆沖推覆構(gòu)造造等。升降構(gòu)造：是巖石石圈或地幔物物質(zhì)垂向運(yùn)動(dòng)動(dòng)的體現(xiàn)，表表現(xiàn)為地殼的的上升和下降降，隆起造成成山系、高原原；坳陷成為為盆地。走滑構(gòu)造：沿直立立剪切面水平平滑動(dòng)、位移移形成的構(gòu)造造。如：走滑滑斷層?；瑒?dòng)構(gòu)造：重力失失穩(wěn)后引起的的正向滑動(dòng)構(gòu)構(gòu)造，也包括括某些大型平平緩正斷層。。旋轉(zhuǎn)構(gòu)造：指陸塊塊繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)形形成的構(gòu)造。。如：帚狀構(gòu)構(gòu)造、蓮花狀狀構(gòu)造等。構(gòu)造變形地殼運(yùn)動(dòng)過(guò)程程中，巖石受受力發(fā)生永久久性的變形。。褶皺（FOLDS）斷層（FAULT）節(jié)理（JOINT）面理（FOLIATION）美國(guó)蒙大拿州州HEBGEN湖

柵欄變形形的例子地質(zhì)構(gòu)造是大大自然建筑的的藝術(shù)品。“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)是研究地殼殼由于變形而而造成的建筑筑的科學(xué)。””（Billings,1972）壓力影構(gòu)造4.構(gòu)造層次由于構(gòu)造應(yīng)力力可以影響地地殼很大深度度，近地表的的變形與地下下深處的變形形表現(xiàn)形式和和變形機(jī)制是是不同的。通通常將地殼內(nèi)內(nèi)不同深度、、不同溫壓條條件和不同巖巖性中具一種種主要變形機(jī)機(jī)制的區(qū)段，，稱為構(gòu)造層層次。三、怎樣學(xué)習(xí)習(xí)和研究構(gòu)造造地質(zhì)學(xué)1.構(gòu)造分析的四四中基本方法法幾何學(xué)分析（（描述性分析析）GeometricalAnalysis運(yùn)動(dòng)學(xué)分析KinematicAnalysis動(dòng)力學(xué)分析DynamicAnalysis流變學(xué)分析RheologicalAnalysis構(gòu)造地質(zhì)分析析的四種方法法幾何學(xué)分析（（描述性分析析）－GeometricalAnalysis：認(rèn)識(shí)構(gòu)造及描描述構(gòu)造幾何何形式和排列列組合關(guān)系、、構(gòu)造要素測(cè)測(cè)量、野外調(diào)調(diào)查觀察和地地質(zhì)制圖。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析（（KinematicAnalysis）:分析巖層和巖巖體變形運(yùn)動(dòng)動(dòng)方式：即平平移、旋轉(zhuǎn)、、體積變化動(dòng)力學(xué)分析(DynamicAnalysis)：闡明變形構(gòu)造造形成的力學(xué)學(xué)過(guò)程（即應(yīng)應(yīng)力相對(duì)大小小和應(yīng)力作用用的方向等））。流變學(xué)分析（（RheologicalAnalysis）：運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)動(dòng)力學(xué)在構(gòu)造造分析中通常常沒(méi)有考慮到到時(shí)間尺度。。時(shí)間尺度對(duì)對(duì)巖石變形是是十分重要的的。大量天然然巖石的變形形是涉及與時(shí)時(shí)間有關(guān)的流流動(dòng)塑性變形形，可以通過(guò)過(guò)高溫高壓實(shí)實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。。2.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)學(xué)習(xí)與研究的的特點(diǎn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的的學(xué)習(xí)要貫徹徹：野外實(shí)踐踐、定量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和理論研究究三結(jié)合原則則。學(xué)習(xí)構(gòu)造地質(zhì)質(zhì)學(xué)存在三個(gè)個(gè)難點(diǎn)：研究構(gòu)造的尺尺度和規(guī)模變變化性；地質(zhì)構(gòu)造形成成時(shí)間的漫長(zhǎng)長(zhǎng)性；自然界構(gòu)造現(xiàn)現(xiàn)象的復(fù)雜性性；野外露頭觀察察，地質(zhì)調(diào)查查和地質(zhì)制圖圖是第一位、、不可或缺的的工作。49顯微構(gòu)造研究究過(guò)程野外采樣室內(nèi)精確定向向巖相學(xué)觀測(cè)組構(gòu)測(cè)量與分分析將組構(gòu)數(shù)據(jù)恢恢復(fù)到野外地地質(zhì)綜合解釋地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)象建立地質(zhì)構(gòu)造造模型構(gòu)造觀與構(gòu)造造解析構(gòu)造觀—指對(duì)全球構(gòu)造造和巖石圈（（地球）構(gòu)造造的總體結(jié)構(gòu)構(gòu)、形成和演演化、鑄成構(gòu)構(gòu)造的構(gòu)造（（地殼）運(yùn)動(dòng)動(dòng)性質(zhì)和動(dòng)力力來(lái)源的基本本認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)點(diǎn)．——活動(dòng)論——以水平運(yùn)動(dòng)為為主導(dǎo)論——多因、多時(shí)、多級(jí)、多性論——辯證法構(gòu)造地質(zhì)學(xué)學(xué)學(xué)習(xí)和研究目目的學(xué)習(xí)如何去認(rèn)認(rèn)識(shí)、描述和和測(cè)量變形構(gòu)構(gòu)造方位；學(xué)習(xí)和研究變變形構(gòu)造位移移、旋轉(zhuǎn)和應(yīng)應(yīng)變方法；分析構(gòu)造形成成的力學(xué)過(guò)程程；研究不不同物物理化化學(xué)環(huán)環(huán)境下下形成成地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造的物物理機(jī)機(jī)制；；應(yīng)用能能源（（油、、氣、、煤、、地?zé)釤幔?、金屬屬礦床床勘查查和災(zāi)災(zāi)害地地質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)（（如地地震、、滑坡坡、火火山等等）。。構(gòu)造地地質(zhì)學(xué)學(xué)課程程的學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)代構(gòu)構(gòu)造地地質(zhì)學(xué)學(xué)，隨隨著科科學(xué)技技術(shù)的的飛躍躍發(fā)展展和相相關(guān)學(xué)學(xué)科的的交叉叉滲透透，使使構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)學(xué)的的發(fā)展展進(jìn)入入一個(gè)個(gè)嶄新新的階階段??！許多多新思思想，，新概概念和和新方方法不不斷涌涌現(xiàn)。。資料如如山，，信息息似海海。我我們?cè)踉趺崔k辦？關(guān)鍵的的還是是：基本概概念－－基本本理論論－基基本方方法－－基本本技能能初步學(xué)學(xué)會(huì)和和逐步步具備備對(duì)地地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造的的正確確觀察察、識(shí)識(shí)別別、分分析和和處理理的能能力觀察構(gòu)造的的能力力－建立立立體體空間間概念念和相相互依依存的的思維維方式式；識(shí)別構(gòu)造的的能力力－掌握握基本本特點(diǎn)點(diǎn)和識(shí)識(shí)別標(biāo)標(biāo)志；；分析構(gòu)造的的能力力－學(xué)會(huì)會(huì)用““反序序法””分析析地質(zhì)質(zhì)歷史史、環(huán)環(huán)境、、條件件和機(jī)機(jī)制；；處理構(gòu)造的的能力力－學(xué)會(huì)會(huì)文圖圖標(biāo)示示和數(shù)數(shù)據(jù)處處理。。3.當(dāng)前構(gòu)構(gòu)造地地質(zhì)學(xué)學(xué)發(fā)展展總的的趨勢(shì)勢(shì)構(gòu)造變變形研研究與與流變變學(xué)、、冶金金物理理學(xué)、、材料料科學(xué)學(xué)和連連續(xù)介介質(zhì)力力學(xué)相相結(jié)合合；構(gòu)造變變形與與先進(jìn)進(jìn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)手段段定量量研究究相結(jié)結(jié)合；；構(gòu)造變變形與與計(jì)算算機(jī)數(shù)數(shù)值模模擬相相結(jié)合合；構(gòu)造地地質(zhì)研研究與與實(shí)踐踐應(yīng)用用相結(jié)結(jié)合。。對(duì)地地觀觀測(cè)測(cè)系系統(tǒng)統(tǒng)全球氣氣候觀測(cè)系系統(tǒng)全球海海洋觀測(cè)系系統(tǒng)全球陸陸地觀測(cè)系系統(tǒng)氣象水文生態(tài)海洋地震地面面觀觀測(cè)測(cè)網(wǎng)網(wǎng)ExploringtheEarthUsingSeismology世界先先進(jìn)水水平的的高溫溫高壓壓裝置置上地幔轉(zhuǎn)換帶下地幔地核活塞-圓筒式式壓機(jī)機(jī)：最最高高工作作壓力力：5萬(wàn)大氣氣壓相當(dāng)于于地球球內(nèi)部部150km最高工工作溫溫度：：1800??CRockland1000噸壓機(jī)機(jī)：最最高高工作作壓力力：28萬(wàn)大氣氣壓相當(dāng)于于地球球內(nèi)部部700km最高工工作溫溫度：：3000??C金剛石石壓砧砧：最最高高工作作壓力力：200萬(wàn)大氣氣壓相當(dāng)于于地球球內(nèi)部部4000km最高工工作溫溫度：：6000??C5GPa活塞-圓筒式式壓機(jī)機(jī)相相當(dāng)于于地球球內(nèi)部部150km最高工工作溫溫度：：1500??C主要用用途：：高壓壓相變變和部部分熔熔融研研究我校建建設(shè)中中的國(guó)國(guó)家重重點(diǎn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室室高溫高高壓儀儀器設(shè)設(shè)備1大氣壓壓高溫溫流變變儀最最高高工作作溫度度：1700??C主要用用途：：低壓壓流變變研究究28GPaRockland壓機(jī)：相相當(dāng)于于地球內(nèi)內(nèi)部700km最高工作作溫度：：2400?C主要用途途：高壓壓相變和和部分熔熔融研究究5GPa高溫高壓壓流變儀儀：相相當(dāng)于地地球內(nèi)部部150km最高工作作溫度：：1500?C主要用途途：高壓壓流變研研究四、課程程安排和和要求課程安排排和要求求課程性質(zhì)質(zhì)和目的的《構(gòu)造地質(zhì)質(zhì)學(xué)》是地質(zhì)學(xué)學(xué)的基礎(chǔ)礎(chǔ)學(xué)科之之一，旨旨在講授授構(gòu)造地地質(zhì)學(xué)領(lǐng)領(lǐng)域的基基本概念、基礎(chǔ)理論、基本研研究方法和基本技技術(shù)技能，培養(yǎng)學(xué)學(xué)生地質(zhì)質(zhì)思維能能力，使使學(xué)生初初步認(rèn)識(shí)識(shí)和解釋釋常見(jiàn)構(gòu)構(gòu)造地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)象。。課程內(nèi)容容和安排排課程內(nèi)容容涉及地地質(zhì)體產(chǎn)產(chǎn)狀、構(gòu)構(gòu)造研究究中的力力學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)、劈理理