地質(zhì)構(gòu)造解析及數(shù)據(jù)處理

地質(zhì)構(gòu)造解析及數(shù)據(jù)處理第1頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一構(gòu)造解析的定義構(gòu)造解析：就是分析和解釋地質(zhì)體內(nèi)部構(gòu)造特征及其演化的方法。重點(diǎn)分析各種構(gòu)造要素的幾何特性、力學(xué)性質(zhì)及其相互關(guān)系。第2頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一構(gòu)造解析的步驟構(gòu)造解析包括三個(gè)方面或步驟：1.幾何分析：首先是對(duì)變形地質(zhì)體幾何特征和物理性質(zhì)進(jìn)行觀察、描述和測(cè)量，即所謂的構(gòu)造幾何分析它是構(gòu)造解析的基礎(chǔ)；2.運(yùn)動(dòng)學(xué)研究：根據(jù)幾何學(xué)數(shù)據(jù)，去追索形成現(xiàn)有構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征；3.動(dòng)力學(xué)研究:測(cè)定和分析構(gòu)造形成過(guò)程中力的狀態(tài)，即研究構(gòu)造形變和造成它們的外力和應(yīng)力條件之間的關(guān)系。第3頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一構(gòu)造解析數(shù)據(jù)的收集與整理1.構(gòu)造解析首要的是研究構(gòu)造要素優(yōu)選方位。因此要收集各類(lèi)構(gòu)造要素的數(shù)據(jù)。2.這些數(shù)據(jù)主要是在野外工作中從野外露頭上直接觀察測(cè)量，有時(shí)需要輔以室內(nèi)手標(biāo)本和薄片的研究。3.構(gòu)造數(shù)據(jù)主要有三類(lèi)：①位置；②形態(tài)、規(guī)模；③方位或產(chǎn)狀的數(shù)據(jù)。第4頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一構(gòu)造解析數(shù)據(jù)的收集與整理構(gòu)造解析主要涉及面狀和線狀構(gòu)造三維空間方位及其幾何關(guān)系。幾何分析中構(gòu)造要素的方位數(shù)據(jù)要求給予三維空間形式。赤平投影就是表現(xiàn)面和線構(gòu)造方位以及相互之間的一種有效方法。它可以用圖解方法簡(jiǎn)易迅速地求出不同結(jié)構(gòu)要素之間的方位和角度。將三維空間的構(gòu)造要素用二維平面來(lái)表現(xiàn)。第5頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一極射赤平投影基礎(chǔ)極射—從極點(diǎn)發(fā)出射線赤平：赤道平面兩極發(fā)出射線，把線、面投影到赤平面上。在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)采用的投影方式為“N極發(fā)射，下半球投影”第6頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一極射赤平投影基礎(chǔ)極點(diǎn)赤平面第7頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一極射赤平投影基礎(chǔ)赤平面極點(diǎn)立體圖第8頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一極射赤平投影基礎(chǔ)赤平面正面圖赤平面投影圓弧第9頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一赤平投影網(wǎng)（吳氏網(wǎng)）的制成原理經(jīng)向大圓弧緯向小圓弧第10頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一赤平投影網(wǎng)（吳氏網(wǎng)）的制成原理經(jīng)向大圓?。河梢幌盗羞^(guò)球心，走向南北，傾向東西，傾角0－90度的平面投影大圓弧構(gòu)成。第11頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一赤平投影網(wǎng)（吳氏網(wǎng)）的制成原理緯向小圓?。河梢幌盗凶呦驏|西的直立平面的投影小圓弧構(gòu)成。直立平面離球心越遠(yuǎn)，所代表的小圓弧半徑角距越小。第12頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吳氏網(wǎng)－傾斜面和直立面的投影第13頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一經(jīng)向大圓弧緯向小圓弧吳氏網(wǎng)——吳爾福網(wǎng)WNES第14頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一線的投影通過(guò)球心的直線延長(zhǎng)后必相交于球面兩點(diǎn)。鉛直線交于球面上、下兩點(diǎn)；水平直線交于基圓上兩點(diǎn)；傾斜直線交于球面相應(yīng)兩點(diǎn)。這些交點(diǎn)與極射點(diǎn)(P)的連線穿過(guò)赤平面的穿透點(diǎn)（B’）稱(chēng)直線的赤平投影點(diǎn)。第15頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一線的投影BB’在構(gòu)造赤平投影采用下半球投影，因而取B’點(diǎn)為空間直線的投影點(diǎn)。第16頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一面的投影

過(guò)球心的平面無(wú)限伸展，必與球面相交成一個(gè)與投影球直徑相等的大圓。直立平面為一直立大團(tuán)；水平平面為水平大圓(即基圓)；傾斜平面為一傾斜大圓。球面大圓上的各點(diǎn)與極射點(diǎn)(P)的連線必然穿過(guò)赤平面，在赤平面上這些穿透點(diǎn)的連線即為相應(yīng)大圓的極射赤平投影，簡(jiǎn)稱(chēng)投影大圓弧。直立面的赤平投影為基圓的—條直徑T一1人小P5vN投彤戊N5直徑)；水平面的赤于投影就是基圓；傾斜面的赤平投影是以直徑為弦的大圓弧。第17頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一面的投影第18頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一面法線的投影第19頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第20頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一吳網(wǎng)氏的操作方法將透明紙蒙在吳網(wǎng)氏上，描繪基圓及“+”字中心，固定網(wǎng)心，使透明紙能旋轉(zhuǎn)。將三維空間的線和面，投影在赤平面上。第21頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一赤平投影方法的構(gòu)造應(yīng)用第22頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一求平面上直線產(chǎn)狀已知一平面產(chǎn)狀為：18037，該平面上直線側(cè)伏向E，側(cè)伏角40，求直線的傾伏向和傾伏角。（求斷層面上擦痕的產(chǎn)狀）第23頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一褶皺構(gòu)造解析樞紐：軸面與巖層面的交線軸面：指大致平分褶皺的一個(gè)假想面

軸面樞紐巖層面第24頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一樞紐在空間上的產(chǎn)出狀態(tài)背斜樞紐水平樞紐樞紐傾斜第25頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一赤平投影的應(yīng)用求兩面交線及平分面的產(chǎn)狀已知兩個(gè)傾斜巖層的產(chǎn)狀分別為：30040，和3050，求兩面的交線及平分面產(chǎn)狀。（已知褶皺兩翼產(chǎn)狀，求樞紐和軸面產(chǎn)狀。）第26頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算并繪圖求褶皺軸面、樞紐數(shù)據(jù)格式運(yùn)行“FOLD”，并選“A”數(shù)據(jù)輸入順序：第一行：已知褶皺兩翼代表產(chǎn)狀“Y”，否則“N”，正常褶皺或非同斜褶皺;“N”(倒轉(zhuǎn)褶皺或同斜褶皺“T”)第二行：“N”型數(shù)據(jù)時(shí)，甲翼數(shù)據(jù)組數(shù)，乙翼數(shù)據(jù)組數(shù)；“Y”型數(shù)據(jù)時(shí)，一行內(nèi)分別甲翼傾向，傾角，乙翼傾向，傾角；第三行：“N”型數(shù)據(jù)時(shí)，從本行起輸入每組傾向，傾角如：Y,N120,45,330,30第27頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一褶皺位態(tài)分類(lèi)直立水平褶皺直立傾伏褶皺傾豎褶皺斜歪水平褶皺斜歪傾伏褶皺平臥褶皺斜臥褶皺第28頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一褶皺位態(tài)（Rickard）分類(lèi)褶皺位態(tài)分類(lèi)的計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)文件的建立格式：運(yùn)行“FOLD”，并選“C”數(shù)據(jù)輸入順序：

第一行：數(shù)據(jù)組數(shù)，已知褶皺軸面和樞紐產(chǎn)狀“A”（否則“F”）

第二行：“A”型數(shù)據(jù)時(shí)，從本行起輸入各組樞紐傾角，軸面傾角；“F”型數(shù)據(jù)時(shí)，每行分別甲翼傾向，傾角，乙翼傾向，傾角，褶皺性質(zhì)；正常褶皺或同斜褶皺“n”(倒轉(zhuǎn)褶皺或非同斜褶皺“t”)如：10，A8,8818,8519,38…,…第29頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一褶皺位態(tài)（Rickard）分類(lèi)第30頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一斷裂構(gòu)造解析赤平投影的應(yīng)用第31頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一節(jié)理與應(yīng)力的關(guān)系σ1σ1σ3σ3σ2第32頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第33頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第34頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第35頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第36頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一求兩面交線及平分線的產(chǎn)狀已知共軛斷裂（節(jié)理、斷層）產(chǎn)狀，求主應(yīng)力方位主應(yīng)力軸與共軛斷裂的關(guān)系第37頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例：兩組共軛節(jié)理產(chǎn)狀340o20o；46o50o

求主力方位？171o

23o2

334o

20o3206o

58o第38頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一根據(jù)兩組共軛節(jié)理產(chǎn)狀，用計(jì)算機(jī)方法求主應(yīng)力方位第39頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算并繪圖共軛節(jié)理求主應(yīng)力數(shù)據(jù)格式運(yùn)行“FRUCTURE”，并選“J”數(shù)據(jù)輸入順序：第一行：巖層復(fù)平輸“Y”（不復(fù)平輸“N”）；傾角σ1在銳角輸“A”，鈍角輸“O”第二行：巖層傾向，傾角（不復(fù)平不輸）第三行：甲組節(jié)理傾向，傾角第四行：乙組節(jié)理傾向，傾角如：N,O125,80200,75Y,A123,23245,56354,45第40頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一巖層變形前主應(yīng)力方位第41頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一．?dāng)鄬硬梁矍笾鲬?yīng)力數(shù)據(jù)格式

斷層擦痕與主應(yīng)力的關(guān)系

第42頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一．?dāng)鄬硬梁矍笾鲬?yīng)力數(shù)據(jù)格式

運(yùn)行“FRUCTURE”，并選“F”數(shù)據(jù)輸入順序：第一行：擦痕標(biāo)志，斷層傾向，傾角；第二行：擦痕側(cè)伏角，側(cè)伏向，逆斷層或右行平移“T”（正斷層或左行平移“N”，剪裂角（一般為30）如：S，254，3636，N,T,30第43頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一羽狀張裂求主應(yīng)力數(shù)據(jù)格式羽狀張裂與主應(yīng)力的關(guān)系第44頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一羽狀張裂求主應(yīng)力數(shù)據(jù)格式運(yùn)行“FRUCTURE”，并選“F”數(shù)據(jù)輸入順序：第一行：張裂標(biāo)志，斷層傾向，傾角第二行：張裂面傾向，傾角如：T，254，3636，30第45頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一牽引褶皺求主應(yīng)力數(shù)據(jù)格式牽引褶皺與主應(yīng)力的關(guān)系第46頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一牽引褶皺求主應(yīng)力數(shù)據(jù)格式運(yùn)行“FRUCTURE”，并選“F”數(shù)據(jù)輸入順序：第一行：褶皺標(biāo)志，斷層傾向，傾角第二行：甲翼傾向，傾角，乙翼傾向，傾角，正常褶皺或同斜褶皺“N”(倒倒轉(zhuǎn)褶皺或非同斜褶皺“T”)如：F，340，7515，61,335,87,N第47頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一求構(gòu)造要素的優(yōu)勢(shì)方位1.玫瑰花圖（走向、傾向）2.等密圖第48頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一玫瑰花圖數(shù)據(jù)格式

運(yùn)行“FRUCTURE”，并選“D”數(shù)據(jù)輸入順序：節(jié)理名，數(shù)據(jù)組總數(shù)每組節(jié)理傾向，傾角如：JOINT，15023，23245，56125，45…,……,…第49頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一WINDOWS程序

玫瑰花圖第50頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一WINDOWS程序等密圖第51頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一DOS程序等密圖第52頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一DOS程序等密圖第53頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)變分析（測(cè)量）應(yīng)變：物體在應(yīng)力作用下形狀和大小的改變量第二部分第54頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一線應(yīng)變（e）:變形前后單位長(zhǎng)度的改變量e1

=l1l0=l0

le2

=b1-b0b0=b0

bλ=l0l1-l02=(1+e)2(e:伸長(zhǎng)度；S:長(zhǎng)度比；λ：平分長(zhǎng)度比；ε：自然應(yīng)變）

ε＝ln(1+e)S=1+e=S2第55頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一剪應(yīng)變（γ）:變形前相互垂直的兩條直線，變形后其夾角改變量的正切值Ψ稱(chēng)為角應(yīng)變第56頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一均勻變形和非均勻變形均勻變形巖石各部分的變形性質(zhì)、方向、和大小都相同的變形稱(chēng)之為均勻變形。1、變形前直線，變形后仍為直線2、變形前平行線，變形后仍為平行線第57頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一均勻變形和非均勻變形非均勻變形巖石各部分的變形性質(zhì)、方向、和大小都不相同的變形稱(chēng)之為非均勻變形。

1、變形前直線，變形后為非直線2、變形前平行線，變形后不平行線第58頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)變橢球體

為了形象地描述巖石的應(yīng)變狀態(tài)，設(shè)想在變形前巖石中有一個(gè)半徑為1的單位球體，均勻變形后成一個(gè)橢球體，以這個(gè)橢球體的形態(tài)和方位來(lái)表示巖石的應(yīng)變狀態(tài)，這個(gè)橢球體稱(chēng)為應(yīng)變橢球體。應(yīng)變橢球體有三個(gè)應(yīng)變主軸（A、B、C），包含任意兩個(gè)主軸的平面叫主平面第59頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)變橢球體地質(zhì)意義應(yīng)變橢球體的AB面是壓扁面，代表褶皺軸面或?qū)娱g劈理面第60頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第61頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第62頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一垂直于A軸的平面（BC面），代表張性構(gòu)造（如張節(jié)理）的方位BBC第63頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二維應(yīng)變測(cè)量長(zhǎng)短軸法：適用原始圓球標(biāo)志體，平行走向作一參考線，測(cè)量每個(gè)變形小橢圓的長(zhǎng)短軸比R（A/B或A/C）,并測(cè)量其長(zhǎng)軸與參考線的夾角（α），記入表格中。可用算術(shù)平均值法，求得平均軸率(比)R和方向α；也可用圖解法來(lái)求平均值。擬合直線的斜率就是平均值第64頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一長(zhǎng)短軸法windows軟件第65頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二維應(yīng)變測(cè)量Fry法：適用均勻(隨機(jī))分布顆粒結(jié)構(gòu)的巖石。變形前各個(gè)顆粒（標(biāo)志體中心）的距離在各個(gè)方向都是相等的。變形后各個(gè)顆粒（標(biāo)志體中心）的距離變?yōu)楦飨虍愋浴２僮鞣椒ǎ河猛该骷埜采w標(biāo)本、切片、露頭、照片等的上面，然后將各個(gè)標(biāo)志體的中心標(biāo)繪在透明紙上；再將第二張透明紙（標(biāo)繪縱橫線及原點(diǎn)）的原點(diǎn)與第一張透明紙上的某一點(diǎn)重合，將其他各個(gè)點(diǎn)投到第二張紙上；重復(fù)上述步驟，直至第二張紙的原點(diǎn)和第一張紙上的所有點(diǎn)重合后為止。最后在第二張紙形成一個(gè)以原點(diǎn)為中心的橢圓環(huán)帶。第66頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二維應(yīng)變測(cè)量Fry法的dos軟件FRY法計(jì)算機(jī)成圖的數(shù)據(jù)格式：運(yùn)行“STRAIN”，并選“F”數(shù)據(jù)輸入順序：89，32，B第一行：標(biāo)志面傾向，傾角，產(chǎn)狀類(lèi)型標(biāo)志之一123，51第二行：層理傾向，傾角N第三行：產(chǎn)狀類(lèi)型標(biāo)志之二54,12,20第四行：照片長(zhǎng)，寬（單位mm）,標(biāo)志體個(gè)數(shù)23,41第五行：標(biāo)志體中心X（橫），Y（縱）坐標(biāo)值23,25產(chǎn)狀類(lèi)型標(biāo)志說(shuō)明：已知層理B，N;已知劈理C，N二者均有B，C;二者均無(wú)N，N第67頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二維應(yīng)變測(cè)量Fry法的計(jì)算機(jī)成圖89,32,B123,51N50,50,2123,2124,2514,1230,1017,725,311,406,4830,1…,……,……,…第68頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Fry法windows軟件第69頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三維應(yīng)變分析根據(jù)任意三個(gè)相互不平行切面上的二維應(yīng)變測(cè)量參數(shù)，通過(guò)計(jì)算方法來(lái)確定三維應(yīng)變狀態(tài)。三維應(yīng)變圖解方法的數(shù)據(jù)格式：運(yùn)行“STRAIN”，并選“T”數(shù)據(jù)輸入順序：89，32，1．2，23235，25，1．5，36258，58，1．3，45每一行輸入一組二維應(yīng)變數(shù)據(jù)：標(biāo)志面傾向，傾角，橢圓軸率，橢圓長(zhǎng)軸側(cè)伏角第70頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三維應(yīng)變計(jì)算機(jī)成圖

第71頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)變橢球體形態(tài)的幾何表示法

——弗林（Flinn）圖解a=x/y=(1+e1)/(1+e2)b=y/z=(1+e2)/(1+e3)K=(a-1)/(b-1)K=(1+e1)>(1+e2)