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构造地质学+++++重点.doc

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第一章 绪论 第一节:构造地质学的研究对象与内容 地质构造:由多种内、外动力地质作用导致的岩石变形,具体表现为岩石的褶皱、断裂、劈理以及其它的面状、线状构造。构造地质学主要研究由内动力地质作用所形成的地质构造。 地质构造的规模:大到几百、上千公里,小到借助显微镜才能观察,一般分为六级: 巨型构造 如:喜马拉雅造山带 大型构造 复背部、复向部、区域性大断裂 1:200000 中型构造 褶皱、断层 1:5000 小型构造 露头和手标本上可见 微型构造 偏光显微镜下显示的构造 超微构造 电子显微镜研究的构造 如位错构造 构造地质学研究:大型构造、中型构造、小型构造 第二节 构造地质学的研究意义 理论意义:阐明和探究地壳构造的空间分布、时间分布、时间演化、形成条件与机制以及地质历史时期中地壳运动的发展,地壳的演变等方面的规律性。 实践意义:运用上述规律指导生产实践,解决有关矿产分布,水文地质,工程地质及地震等方面的构造控制问题。 举例:矿脉的充填部位,矿脉的错断,大坝水库的建设,矿坑涌水。 第四节:构造地质学的研究方法 如何研究构造,认识其基本面貌,揭示其发展过程和形成原因? 1、几何解析学:认识和测量各类各级构造的形态、产状、方位、大小、构造内部各要素之间及该构造与相关构造之间的几何联系。 2、运动学解析;再现岩石形成至变形期间所经历的过程和发生的运动。 3、动力学解析:阐明产生构造的力、应力和力学过程,目的是查明变形的应力性质,大小和方位。 第二章 地质体的基本产状和沉积岩层构造 第一节、面状构造和线状构造的产状 一、面状构造的产状要素:走向、倾向、倾角 二、线状构造的产状要素:倾伏向、倾伏角;侧伏向、侧伏角 第三节 沉积岩层的原生构造 一、层理及其识别 层理的种类:水平层理、波状层理、斜层理、交错层理、递变(粒序)层理等。 二、利用原生沉积构造鉴定岩层的面向(顶面和底面) 面向:成层岩系中岩层由老变新(由底面至顶面)的方向 1、交错层理:交错层理是由纹层相互斜交组成的,顶部与层系面呈高角度相交,下部与底面小角度相交。 2、递变(粒序)层理:从底面到顶面粒度由粗到细。 3、波浪:波痕凸面代表顶 4、层面暴露标志:泥裂、雨痕,常见于粘土岩、粉砂岩及细砂岩层面上。 5、生物标志:如叠层石,穹状纹层,古植物的根系,介壳化石(异地埋藏)多数保持凸面向上的稳定状态。 6、底面印模:呈舌状突起代表顶部 7、冲刷面:凹凸不平的冲刷面上保留下伏岩块的碎块或砾石。 第五节 倾斜岩层 原始水平岩层因构造作用而改变其水平产状,则形成倾斜岩层,在地形图上表现呈“V”字形态,称为“V”字形法则,对地质填图工作具有重要意 第六节 不整合的观察研究意义 一、地层的接触关系与不整合的类型 地层的接触关系:整合接触,不整合接触,不整合包括平行不整合和角度不整合(见图2-18) 图2-18二、不整合的观察和研究 主要包括 1、生物演化的中断; 2、古风化剥蚀面,底砾岩的存在; 3、上下两套地层的变形有明显差异,如产状不同; 4、上下两套地质变质程度截然差异。 三、不整合的研究意义 1、了解古地理环境的变化; 2、在不整合面上常可形成铁、猛、磷和铝土矿等沉积矿产; 3、不整合面又是构造上的一个软弱带,可成为岩浆和其它含矿溶液活动的地带,可形成交代或充填型的内生矿产(热液矿床); 4、有利于石油、天然气和地下水的富集(提供了富集的空间) 5、不整合面是一个构造软弱节,不利于地基的稳定。 第四章 岩石变形分析 第一节 变形的概念 物体受了力的作用内部各点相互之间位置的改变称为变形,体积或形状或两者均有改变。 变形有两种方式:线应变(垂直应变)和角应变(剪切应变) 1、线应变:物体变形后的相对伸长或缩短 当拉升时,存在横向变变和纵向应变 2、角应变:物体变形后任意截面对应原来位置所旋转的角度。 第二节 岩石变形的方式 岩石变形的方式有5种:拉伸、挤压、剪切、弯曲、扭转 其中拉伸、挤压为线应变;剪切为角应变;弯曲为两种应变的结合;扭转为上下两对剪切变形同时作用。图4-1 第四节 岩石破裂的方式 有两种方式:张裂和剪裂(图4-3) 1、张裂:在外力作用下,当张应力达到岩石或超过岩石抗张强度时,在垂直主张应力轴(或平行主压应力轴)方向上产生的断裂。 2、剪裂:岩石在外力作用下,剪应力达到或超过岩石抗剪强度时发生的断裂。 第五章 岩石力学性质 第一节 岩石力学性质的几个基本概念 1、岩石的强度:2、抗压强度:3、抗张强度:4、抗剪强度:5、脆性材料。6、韧性材料。7、流体的粘性。8、岩石的粘度。9、材料的粘弹性 第二节 影响岩石力学性质的因素 一、各向异性 二、围压 三、温度 四、孔隙流体 五、时间因素 第六章 褶皱的几何分析 褶皱是岩石或岩层受力而发生的弯曲变形,是地壳中一种最基本的构造形式。 第一节 褶皱和褶皱要素 背斜(从翼部至核部地层新--老--新) 向斜(从翼部至核部地层老--新--老) 二、褶皱要素 核部、翼部、转折端、枢纽、轴面 第二节 褶皱形态描述 一、正交剖面上褶皱的形态(指与褶皱枢纽相垂直的剖面) (一)按转折端的形态 园孤褶皱,尖棱褶皱,箱状褶皱,挠曲 (二)按翼向角的大小 平缓褶皱,开阔褶皱,中常褶皱,紧闲褶皱,等斜褶皱 (三)按轴面产状 直立褶皱,斜歪褶皱,倒转褶皱,平卧褶皱,翻卷褶皱 二、平行褶皱柜纽方向褶皱的形态 (一)枢纽的产状 根据枢纽倾伏角的大小,水平褶皱,倾伏褶皱,倾竖褶皱 三、褶皱的平面轮廓 1、等轴褶皱 长:宽< 3:1 等轴背斜称窟窿,等轴向斜称构造盆地 2、短轴褶皱 长:宽:3:1—10:1 3、线状褶皱 长:宽:>10:1 第三节 褶皱的分类 一、褶皱的位态分类 褶皱在空间的位态取决于轴面和枢纽的产状 1、直立水平褶皱 2、直立倾伏褶皱 3、倾竖褶皱 4、斜歪水平褶皱 5、斜歪倾伏褶皱 6、平卧褶皱 7、斜卧褶皱 二、褶皱的形态分类 褶皱形态的变化主要反映在各褶皱面形态的相互关系和褶皱层的厚度变化上。 (一)各褶皱层的厚度变化 1、平行褶皱:褶皱面作平行弯曲(等厚褶皱) 2、相似褶皱:各褶皱面作相似弯曲(顶厚褶皱) 3、顶薄褶皱 4、底辟构造 底部构造一般由变形复杂的高塑性层(如岩盐、石膏和泥质岩石等)为核心,刺穿变形较弱的上覆脆性岩层的一种构造,属典型的不协调褶皱类型。一般分为底辟核、核上构造和核下构造三个部分,与岩盐、石油、天然气矿产关系密切。 二、隔档式与隔槽式褶皱 隔档式褶皱:背斜紧闭,发育完整 隔槽式褶皱:向斜紧闲,发育完整, 第五节 褶皱的成因分析 一、纵弯褶皱作用(地壳的水平运动) 地壳水平运动往入产生顺层挤压(即侧向挤压)力,顺层挤压力引起岩层褶皱,称为纵弯褶皱作用,这是褶皱形成的主要原因。 (一)弯滑褶皱作用(主要成因) 指一系列岩层通过层间滑动而弯曲形成褶皱。 基本特点:1、各弯曲层面仍保持平行关系,绝大多数为等厚褶皱。2、由于层间滑动(上层向背斜转折端滑动,下层向向斜转折端滑动,往往在转折端造成虚脱现象(矿如果塑性层与脆性层互层,则原脆性岩层发生弯滑,其间的塑性层所发生弯流,被推向转折端,形成顶厚褶皱。图6-4 3、硬岩层之间的薄性塑性层,在弯滑作用下,往往形成层间小褶皱,(Z型和S型两种),轴向夹角(锐角)指向相邻岩层的相对滑动方向。图6-5 (二)弯流褶皱作用(次要成因) 岩层弯曲时,不仅发生层间滑动,而且某些层内部还可能出现物质流动现象,称为弯流褶皱作用。 基本特点: 1、大多发生于脆性厚岩层之间的塑性层内(泥灰岩、盐层、煤层等) 2、层内物质一般从两翼流向转折端,形成顶厚褶皱(图6-4)。 3、由于层内物质塑性流动,往往形成线理,流劈理或线理等构造现象(并可指示岩层流动方向)见线理章节 第六节 褶皱的研究 褶皱形态的研究包括: 1、查明地层层序和追索标准层。根据岩石各种原生构造和伴生小构造(层间小褶皱,劈理等)来查明岩层相对顺序,区别层序正常和倒转的地层,确定背斜和向斜的存在。 2、测定褶皱枢纽和轴向产状 3、观察褶皱出露形态 4、编制褶皱横剖面图(与枢纽垂直)和平面图 第七节 褶皱与矿产 一、褶皱与沉积矿床的关系 1、褶皱构造控制着沉积矿床的空间分布,弄清了褶皱的形态,规模和产状,也就弄清了矿床的规模和产状。(举例:同斜褶皱的判定可扩大几倍的矿石储量)。 2、石油和天然气与褶皱关系密切,它们往往聚集于背斜,特别是穹窿构造的顶部,如大庆油田。 二、褶皱与内生矿产的关系 造成层间虚脱现象,为内生矿床的富集提供了场所,形成矿囊、矿巢,在褶皱转折端的放射状裂隙中形成脉状矿体。 具体表现在: (1)就内生矿床而言,背斜较向斜更为有利,主要是因为向斜变形时所处位置较深,围压较大,伴生构造不及背斜发育。 (2)产于背斜的轴部(如马鞍状矿体) (3)产于倒转背斜的翼部 (4)产于褶皱翼部次一级弯曲处 (5)产于与背斜伴生的断裂或破碎带 (6)开阔向斜中的次一级背斜 第七章 节理 节理是岩石中的裂隙,是没有明显位移的破裂。 节理为矿液上升和渗透提供通道,也为矿质充填提供场所,即是导矿构造也是容矿共早;大量节理的发育为水库和大坝等工程带来隐患,节理的发育与分布规律常与褶皱、断层和区域构造有成因联系,有助于研究大型地质构造,因此,节理的研究有着重要意义。 第一节 节理的分类 一、节理与有关构造的几何关系的分类 (一)按节理产状与岩层产状的关系分类 1、走向节理 2、倾向节理 3、斜向节理 4、顺层节理 (二)按节理与褶皱轴的关系分类 1、纵节理 2、横节理 3、斜节理 二、节理的力学性质分类 (一)剪节理(由剪应力产生的破裂面) 基本特征: 1、剪节理产状较稳定,沿走向和倾斜延伸较远。 2、剪节理面平直光滑,有时有擦痕,发育较密,常密集成带。 3、发育于砾岩中的剪节理一般切开砾石。 4、典型的剪节理常组成共轭“X”型节理系,剪节理往往等距排列,共轭剪裂角小于45度。两组共轭剪节理的夹角为共轭剪裂角。 5、内少有充填物,若被充填,则脉宽较为均匀,脉壁较为平直 6、主剪裂面两侧常伴有羽状微裂面。 (二)张节理(由张应力产生的破裂面) 基本特征: 1、张节理产状不稳定,延伸不远 2、张节理面粗糙不平,无擦痕,一般发育稀疏,节理间距大。 3、在砾岩中常绕砾石而过。 4、张节理多开口,一般被矿脉、岩脉充填,但脉宽变化大,脉壁不平直。 5、张节理有时呈不规则的树枝状,各种网络状。 第三节 节理与褶皱的关系 一、水平挤压力形成褶皱的伴生节理 (一)平面共扼剪节理 (二)剖面共轭剪节理 (三)横张节理——节理的走向垂直于褶皱的枢纽方向,发育在背斜或向斜的核部。 (四)纵张节理——节理的走向平等于褶皱的枢纽方向 二、垂直挤压力形成褶皱的伴生节理 在穹窿或短轴背斜中,常见形成环状张节理,放射型节理 第五节 节理的观测与研究 研究的目的: (1)配合褶皱与断层的研究 (2)对矿产、地下水分布的控制关系 (3)对水利工程建设的影响 一、节理的野外观测研究 (一)观测点的选定:一般要求有几十条节理可供观察,在既有平面、又有剖面的露头上。 (二)观测内容:了解观测点所在褶皱或断层的部位 点号及位置 所在褶皱或断层部位 所在岩层的时代、层位和岩性及产状要素 节理的产状要素 节理面及填充物的特征 节理的力学性质及旋向 节理组、系归属及相互关系 节理密度(条/米) 备注 (三)节理发育程度的研究 n条/米(节理密度)、缝隙度=节理壁距*节理密度,缝隙度愈大,岩石的渗透性愈好。 (四)节理的分期配套研究 分期就是区分出不同时期形成的节理的先后关系。判断依据: (1)切断错开 (2)限制中止 (3)相互切断错开(两组共轭节理同时形成) 第四节 岩浆岩体中的节理(原生节理) 一、侵入体中的节理 侵入体中的原生节理是指侵入岩体冷凝过程中产生的节理。 按节理与流动构造的关系分:纵节理和横节理 按节理与流线和流面的关系分: L节理——平行流面又平行流线 S节理——平行流线垂直流面(纵节理) Q节理——垂直流面又垂直流线(横节理) 第八章 断层(本章指脆性断层) 断层是地壳岩石体(地质体)中顺破裂面发生明显位移的一种断裂构造。断层发育广泛,是地壳中最重要的构造类型。 地壳表层岩石一般为脆性,随着向地下深入温度和压力的增高,岩石也由脆性转变为韧性。因此,地壳岩石中断层也表现出层次性,由脆性断层——韧性断层(或称韧性剪切带)。 第一节 断层的几何要素 一、断层的几何要素 (一)断层面——两部分岩块沿之滑动的破裂面 (二)断层线——断层在地面的露头线 (三)断盘——断层面两侧相对移动的岩块,分为上盘和下盘 (四)位移 分为直移运动和旋转运动,旋转运动以断层面法线为轴相对转动滑移, 断盘上未错动前的平行直线移动后不再平行。 1、滑距:指断层两盘实际的位移距离,是根据错动前的一点,错动后分成两个对应点之间的实际距离 总滑距:两个对应点之间的真正位移距离 走向滑距:总滑距在断层面走向上的分量 倾斜滑距:总滑距在断层面倾斜线上的分量 水平滑距:总滑距在水平面上的投影长度。 2、断距: 断距是指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离 (1)在垂直于被错断岩层走向的剖面上测得的断距有: 地层断距:断层两盘上对应层之间的垂直距离 铅直地层断距:断层两盘上对应层之间的铅直距离 水平地层断距:断层两盘上对应层之间的水平距离 (2)在垂直于断层走向的剖面上,也可测得与垂直于岩层走向剖面上相当的各种断距。 第二节 断层分类 一、断层与有关构造的几何关系分类 (一)按断层走向与所切岩层走向的方位关系分类 1、走向断层 2、倾向断层 3、斜向断层 4、顺层断层 (二)按断层走向与褶皱轴向或区域构造线之间的几何关系分类 1、纵断层 2、横断层 3、斜断层 二、按断层两盘相对运动分类 1、正断层 2、逆断层(包括逆冲断层)。逆冲断层是位移量很大的低角度逆断层,倾角一般在30度左右或更小,位移量一般在数公里,常显示强烈的挤压破碎现象。与推覆体形成逆冲推覆构造。 3、平移断层(一般陡峭而直立) 4、旋转断层 三、断层的组合类型 (一)阶梯断层:若干条产状大致相同的正断层平行排列,在剖面上各个断层的上盘呈阶梯状向同一方向依次下降。 (二)地堑和地垒 地堑是指走向大致平行的两条断层之间的共同下降盘(岩块),如东非裂谷 地垒是指走向大致平行的两条断层之间的共同上升盘(岩块) 两侧断层一般是正断层,但也可以是逆断层 (三)叠瓦构造:若干条产状大致相同的平行排列的逆断层,其上盘在剖面上呈叠瓦状,向同一方向依次上推而组合成为叠瓦构造,常伴随逆冲推覆构造而出现。 (四)环形断层与放射型断层:常见于窟窿构造及火山活动、岩株侵入体地区。 (五)旋扭断层 (六)转换断层 第三节 断层的识别 一、地貌标志 1、断层崖 2、断层三角面 3、错断的山脊 4、串珠状湖泊洼地 5、泉水的带状分布 6、水系特点(如河流的急剧转向) 二、构造标志 (一)构造(线)的不连续 如地层、矿层、矿脉、侵入岩与围岩的接触界线,变质岩的片理,褶皱或其枢纽等在平面上或剖面上突然中断、错开,是断层存在的直接标志。 (二)断层面(带)的构造特征 1、擦痕: (一)断层两侧的岩块相互滑动和摩擦留下的痕迹,表现为一系列彼此平行较均匀的细而密的线条,擦痕的一端粗而深,另一端细而浅,在硬脆的岩石中可形成光滑的镜面(摩擦镜面),用手摸之,光滑的方向指向对盘的运动方向;采用擦痕面上出现的阶步与反阶步,阶步缓坡至陡坡方向或陡坡之倾向指标对盘运动方向;反阶步与阶步很显著的区别是:反阶步的缓坡与陡坡并不是以圆滑曲线连续过渡,而是以开口间的折线相连接,它所指示的对盘方向正好与阶步相反(图8-6) 2、构造岩(断层岩) 断层岩是断层两盘岩石在断层作用下被改造形成的具有特征性结构、构造和矿物成份的岩石。 (1)断层角砾岩:由保持原岩特点的岩石碎块组成,胶结物由磨碎的岩屑、岩粉和外源物质,每砾一般在2mm以上,被压碎之角砾有时呈透镜状,形成构造透镜体,在平面上构造透镜体的长轴平行于断裂的走向,并垂直于挤压方向,在剖面上呈现与断层带斜交的雁形排列,与断层的锐交角指向对盘运动方向(图8-7、8-8) (2)碎裂岩:是断层两盘碎磨得更细的断层岩,组成碎裂岩的是原岩的岩粉或细粒。 (3)超碎裂岩:岩石碎磨得极细、粒度较均匀的岩石,颗粒在0.01mm以下(糜棱岩)。 (4)玻化岩:岩石在强烈研磨和错动过程中局部熔解,尔后又迅速冷却,会形成外貌似黑色玻璃状的岩石。 (5)断层泥:岩石在强烈研磨中成为泥状,单个颗粒一般不易分辨。 (6)片理化岩:断裂带中岩石碎块发生强烈的压碎及显著的重结晶作用,并且有片状构造的岩石。 3、断层的伴生构造 它包括与断层有成因联系的所有构造现象 (1)牵引构造 它是断层带中一种常见的伴生构造,它是在断层两盘相对错动时形成的弧形弯曲现象,弧形突出的方向指向本盘的相对运动方向(图8-9) (2)张节理,两壁张开,且愈近断层面,节理壁距愈大,与断层斜交,其锐角指向本盘运动方向(图8-10)。 (3)剪节理:伴生剪节理有两组S1、S2,S1组与断层呈大角度斜交,锐角指向对盘的运动方向。S2组节理方位比较稳定,与断层呈小角度斜交,一般小于20度,与断层的锐夹角指向本盘的运动方向(图8-11)。 (4)拖褶皱 由断层剪切滑动而伴生的褶皱,称为拖褶皱(牵引褶皱),其枢纽与断层斜交,锐交角指示对盘的运动方向。 三、地层标志 地层的重复或缺失(图8-12) 四、岩浆活动和矿化作用 通常深大断裂是岩浆和热液运移的通道和聚集场所,因此,如果岩体、矿化或硅化等热液蚀变沿一条线断续分开,常常指示有断层或断裂带的存在。 第四节 断层的观测 二、断层两盘相对运动方向的确定 (一)根据两盘地层的新老关系; (二)断层的伴生构造。包括牵引构造、张节理、剪节理、拖褶皱 (三)擦痕和阶步 (四)断层角砾岩 (五)线理 第六节 断层的形成机制 断层的形成机制主要指断层形成和发展的力学过程。 一、正断层的形成机制 (一)正断层的某些特征 1、正断层的倾角多变化于45-90度之间,以60-70度最为常见(高角度的正断层)。 2、正断层常形成角砾岩带,其棱角明显,断层附近的地层也很少见挤压,揉皱等现象。 3、一条规模较大的正断层上盘同时发育规模较小的反向断层,两者在剖面上呈“Y”字型(图8-13) (二)正断层的形成条件 1、局部性拉伸作用 (1)背斜形成时岩层上拱,必然在外层诱导出与背斜枢纽垂直的顺层方向的张应力,而在垂向上则由于岩块的自重或背斜上拱动造成近于直立的主压应力,两者结合满足了正断层形成的应力状态,从而发生两组相向倾斜的正断层及其组合的地堑,断层面所在亦可以是早期形成的纵张节理。 (2)当背斜发生倾伏时,则沿枢纽方向引起局部拉伸,在垂直方向上同样存在着主压应力,因此,形成垂直于背斜枢纽方向的横正断层。 第九章 劈理 相关概念 1、岩石中的各种构造从总体来说可概括为面状构造和线状构造两大类。面状构造:如断层面、节理面、褶皱轴面、劈理面、片理面,又称面理。线状构造:如褶皱枢纽、各种面的交线(如断层线),岩浆岩中矿物的定向分布等,又称线理。 面理又分为: 原生面理:包括沉积岩中的层理和韵律层,岩浆岩中的成份分异层和流面等。 次生面理:变形变质作用中形成的各种面理,劈理是其中的一种。 2、透入性构造:在一个地质体中均匀连续弥漫整体的构造现象,如片理、板理、片麻理。 非透入性构造:指那些仅仅产出于地质体局部或只影响其个别区段的构造,如节理、断层等。 面理可由矿物组分的分层,颗粒粒度变化显示出来,也可由近平行的不连续面、不等轴矿物或片状矿物的定向排列构成。 下面重点介绍一种次生面理——劈理。 第一节 劈理的结构、分类和产出背景 一、劈理的结构 劈理表现为岩石中劈理域和微劈石相间的平行排列。 劈理域:通常是由层状硅酸盐或不溶残余物质(如Fe、Mn等)富集成的平行或交织状的薄条带或薄膜。原岩的结构构造被强烈改造,矿物和矿物集合体的形态具有明显的优选方位。 微劈石:是夹于劈理域间的窄的平板状或透镜状的岩体,其原岩的矿物成份和结构构造基本保留。 正是由于层状硅酸盐矿物的定向排列,使岩石具有可劈性。 二、劈理的分类。 (一)传统分类 1、流劈理:是变质岩中和强烈变形岩石中最常见的一种次生透入性的面状构造,它是由片状、板状或扁圆状矿物或其集合体的平行排列构成的,具有使岩石分裂成无数薄片的性能,板理、片理、片麻理是流劈理的具体表现形式。 2、破劈理:岩石中一组密集的剪破裂面,裂面定向与岩石中矿物的排列无关,破劈理的间隔一般为数毫米到数厘米。 它与剪节理的区别只是发育密集程度和平行排列程度的不同,当间隔超过数厘米时就称作剪节理了。 3、折劈理(又称滑劈理) 常见于板岩、千枚岩及片岩之中,是切过早期流劈理(或片理)的一组平行剪切面,沿着折劈理面的滑动使早期流劈理(或片理)形成一系列不同形态的褶皱(图示),折劈理面上矿物具有明显的定向排列,它可以是原有片状矿物被剪切拖曳到平行折劈理位置的结果,也可以是沿折劈理面重结晶作用生成的新生矿物定向排列的结果。图9-1:折劈理的各种形态 三、劈理产生的构造背景(与大地构造的关系) (一)与褶皱有关的轴面劈理 指其产状平行于或大致平行于褶皱轴面的劈理(图示) 在岩性均一的岩系里,轴面劈理与轴面近于平行(图示) 在岩性强弱不均的岩系里,轴面劈理则发生散开和聚敛。(图示) (二)与褶皱构造有关的层间劈理 层间劈理是一种受岩性及层面控制与层理斜交的劈理。 在强硬岩石中,层间劈理密度小,间隔宽,与层面夹角较大。 在相对较弱的岩层里,层间劈理密度大,间隔小,与层面夹角较小(图示)。 (三)顺层劈理 与岩性界面近于平行的劈理,它们在褶皱过程中作为变形而随褶皱而弯曲,一般为流劈理,片理,片麻理。 (四)断裂劈理 包括断裂带内及其附近两盘岩石中发育的劈理,其产状与断层面斜交或近于平行,劈理与断层面的锐角指向对盘岩块运动的方向(图示)。 (五)区域性劈理 指与个别褶皱和断裂无一定成因联系,而是以其稳定产状叠加在前期构造和岩体之上的劈理,如流劈理,折劈理。 第十章 线理(本章重点讨论次生线理) 第一节 线理的分类 线理是岩石中广泛发育的一种多具有透入性的线状构造。 一、按成因分类 1、原生线理:在成岩过程中形成的线理,如岩浆岩中的流线,砾岩中的砾石的定向等。 2、次生线理:在构造变形中形成的线理,常可指示变形岩石中物质运动的方向。 二、根据运动分类 1、a线理:指与物质运动方向平行的线理,如拉伸线理,矿物生长线理等 2、b线理,指与物质运动方向垂直的线理,如石香肠构造、窗棂构造等。 三、根据尺度大小分类 1、小型线理 2、大型线理 第二节 小型线理(具有透入性) 一、拉伸线理 拉伸线理是指拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集体体等平行排列而显示的线状构造。(a线理) 二、矿物生长线理 矿物生长线理是由针状、柱状或板状矿物顺其长轴定向排列而成。它是岩石在变形和变质作用中矿物在引张方向重结晶生长的结果(a线理) 三、皱纹线理 由先存面理上微细褶皱的枢纽平行排列而成。(b线理) 四、交面线理 由两组面理相交或面理与层理相交形成的线理。(b线理) 第三节 大型线理(非透入性) 形态独特的粗大线理,一般不具透入性,主要有石香肠构造、窗棂构造、压力影构造等。 第十一章 火成岩原生构造 第一节 侵入岩原生构造 一、早期冷凝阶段——流动构造 (一)流面 先期形成的板状、片状矿物在岩浆流动过程中顺应流动方向发生转动以趋稳定,从而形成平行的定向排列的面状流动构造。常见成于侵入体的边绿和顶部,常平行于岩体与围岩的接触面。 (二)流线 针状、柱状矿物沿长轴定向排列而成的线状流动构造,多发育于侵入体的边缘和顶部,流线的方位与岩浆的流动方向一致(图11-2)。 流线与流面可以出现在同一地方,而且流线总是分布在流面上,流线也可以单独发育,可以指示岩浆流动的方向,但不能指示接触面的位置。 二、晚期冷凝阶段——破裂构造 破裂构造的分布不像流动构造仅局限于岩体内部,它可以向外延续到外接触带的围岩之中(图11-3)。 (一)横节理(Q节理) 发育于侵入体顶部,垂直于顶部之流线,倾斜陡竣。 (二)纵节理(S节理) 发育于侵入体顶部,平行于顶部之流线,倾斜陡峻。 (三)层节理(L) 发育于侵入体顶部,产状平缓,大致平行于接触面(流面)。 (四)斜节理 发育于侵入体顶部的平缓节理,由一对共轭剪裂向发育而成。 (五)边缘张节理 发育于陡立侵入体的边缘接触带,并延伸到围岩之中,边缘张节理倾向侵入体中心,常被含有用矿物的石英脉充填,具有重要经济价值。在产状平缓的侵入体中难以发育。 三、锥状岩席与环状岩墙 在紧靠侵入体的围岩中发育锥状断裂和环状断裂,经后期岩浆充填形成锥状岩席与环状岩墙,虽然它们不是侵入体本身的内部构造,但其形成与地下岩浆的上升侵入有关(图11-4)。 第二节 火山岩原生构造 火山岩原生构造包括层状构造、破裂构造及火山构造。 一、层状构造 (一)流纹构造 常见于流纹岩或其它粘性较大的酸性、碱性熔岩中,流纹构造指出了流动面的位置,但不能指示溶岩流动的方向(图11-5)。 (二)流面与流线 火山岩中流面系由板状、片状矿物斑晶及火山流中的浆屑、岩屑的定向排列而成,亦不能指示流动方向,但能反映流动面的产状。 流线表示熔岩流动的真正方向 (三)气孔构造与杏仁状构造 (四)枕状构造 是基性熔岩表面的一种原生构造,表面浑园,状如枕头,底面平坦,据此可以判断熔岩的顶面和底面,在快速冷却的水环境下形成。 (五)绳状构造 熔岩表面呈绳状扭曲的构造,常见于玄武岩中。 二、破裂构造 (一)放射状断裂 分布在管状火山喷发的喷发中心,火山口以及破火山口的附近,平面上呈放射状排列,向火山口收敛。 (二)环状断裂 围绕火山喷发中心或火山口呈同心圆状分布。 (三)柱状节理 常见于玄武岩中,节理面垂直于熔岩流动面,常由若干方向的节理将岩石切割成竖立的多边柱状体,故称柱状节理。 (四)板状节理 熔岩中还可见一种近于水平的节理,称为板状节理。 (五)纵节理、横节理及边缘张节理 纵节理、横节理常见于熔岩流动的前缘,边缘张节理出现在熔岩流动两侧靠近岸边处。在开阔平坦的地面上流动的熔岩被中,上述三种节理均不发育。 三、火山构造 (一)火山锥(图11-7) (二)火山口与破火山口 破火山口形态上明显不对称 (三)火山通道 地下熔浆源地与地表火山口之间的连接通道 (四)次火山侵入体 次火山侵入体指与火山作用同时间、同空间、同岩浆源的浅成、超浅成侵入体,深度一般小于3Km,一般为0.5-1.5Km,其形态和产状有岩脉、岩床、小岩株。 第三节 火山岩层理的识别 1、寻找喷出岩中的沉积岩或成层明显的沉积火山碎岩夹层; 2、火山岩系中凝灰岩成层比较稳定; 3、平行的流纹构造,熔岩中的气孔内的充填物定向排列; 4、熔岩中扁平状气孔和杏仁体、捕虏体、斑晶的定向排列; 5、熔岩冷凝过程中的柱状节理(如玄武岩),其垂直于熔岩层的层面。 第四节 利用火山岩的原生构造确定岩层的面向(顶面和底面) 1、气孔和杏仁构造:顶部气孔和杏仁多而大,底部少而小; 2、枕状构造(水下喷发的构造特征),呈现顶面上凸、底面较平的园面包形; 3、“红顶”和“绿底” 熔岩喷岩地表后,与空气直接接触的面因氧化而形成红色氧化壳,底面覆盖地面,不直接接触空气,处于还原状态,故常为绿色。 4、烘烤边和冷凝边 熔岩喷出地表后,对下伏岩石顶部发生烘烤,形成烘烤边(退色带),熔岩的底面因与地面冷的岩石接触,冷却较快,形成薄的玻璃质或隐晶质的冷凝边。 第十二章 伸展构造 伸展构造是在区域性引张作用下形成的一套具有特色的构造系统。它与挤压作用形成的构造是全球构造中最为醒目的两种构造类。,伸缩构造作用与某些固体矿产、有机矿产、地震等有成因上的关系,与资源、地质灾害和国民经济可持续性发展息息相关。 第一节 伸展构造型式 三、裂谷 裂谷是区域性伸展隆起背景上形成的巨大窄长断陷,切割深,发育演化期长,常具有地堑形式。 1、裂谷的分类 大洋裂谷:如大西洋中央海岭上的裂谷(大洋中脊) 大陆裂谷:如东非裂谷 陆间裂谷:红海裂谷 2、大陆裂谷的主要特征 (1)形态:呈带状分布,长度远大于宽度; (2)构造:裂谷在构造地质学上是指受两个正断层限制的地堑,这种正断层是一种深大断裂,发育有许多与之平行的断裂。它与裂谷中央的基底构造有关。 (3)地层和沉积建造 两侧为古老地层,裂谷下部为古老地层,上部为沉积盖层,两者呈角度不整合接触,在边界断裂处,由于断裂的活动形成凹陷,沉积了一套较新的地层,如K、J红层,裂谷内沉积主要为海相沉积(灰岩),水平层理发育,常伴有火山熔岩沉积。 (4)火山作用与火山岩 火山作用与火山沉积是裂谷作用的重要条件,它是判定裂谷存在的主要标志之一,沿基底断裂有大量的岩浆侵入和喷出作用。 (5)矿产: 裂谷中发现的矿产主要有Fe 、Ni、 Cr、 Ti 、Cu、 pb、 Zn、 Au 、Ag等,还有石膏、盐类矿产。 (6)裂谷往往是浅源地震带,热流值较高,温泉沿断裂分布。 以澜沧裂谷为例(平面图、剖面图、裂谷演化示意图 ) 第十三章 逆冲推覆构造(推覆构造) 规模巨大并且上盘沿低角度波状起伏的断层面远距离推移(数公里至数十公里)的逆冲断层,称为推覆构造。 这种构造通常表现为较老岩层被推覆到较新的岩层之上,其根部为倾角较大之逆断层(见图),断层面以上的岩块系自远处推移而来,外来岩块或推覆体。断层面以下的岩块,称原地岩块或下伏岩块。由于后来的剥蚀,在外来岩块的包围中间可以局部露出原地岩块,称其为“构造窗”,反之,如剥蚀强烈,外来岩块遭剥蚀殆尽,局部残留于周围的原地岩块中间,称其为“飞来峰”(见图)。 不论是“构造窗”还是“飞来峰”,它们在平面图上和剖面图上均表现为与周围外来岩块或原地岩块呈断层接触关系,“飞来峰”形成陡立的山峰。 第十四章 韧性剪切带 一、剪切带的基本特征 韧性剪切带又称韧性断层,是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭长高应变带,它是地壳中深--深层次的主要构造类型之一。地壳的浅层次一般发育脆性断层(脆性剪切带)。两者之比较如下: 脆性断层(脆性剪切带) 韧性剪切带 1、地壳浅部 地壳中深部 2、具有清楚的断层面 见不到不连续面,剪切面与围岩无明显界面 3、两盘位移明显,两侧岩石几乎未经变形 两盘的位移由岩石塑性流动完成,断而未破,错而似连 二、韧性剪切带的规模产状及其构造型式 1、规模 韧性剪切带的规模大小不一,小型仅数厘米,大型和巨型的韧性剪切带宽度可达数百米至数十公里,长度达几十公里至上千公里。 2、分类 马托埃分类:产状较陡的大型韧性平移剪切带 产状较缓的大型推覆韧性剪切带 按韧性剪切带的产状和运动方式分: 走滑(平移)型韧性剪切带 推覆(逆冲)型韧性剪切带 滑覆(正滑)型韧性剪切带 3、组合形式 平行带状韧性剪切带 共轭韧性剪切带 三、韧性剪切带内的构造特征 1、韧性剪切带内的褶皱发育特征 (1)相似褶皱 轴面平行与剪切带 (2)鞘褶皱 褶皱轴与拉伸线理方向大致平行(A型褶皱),垂直时则为B型褶皱。 四、韧性剪切带剪切方向的确定 (1)错开的岩脉或标志层:岩脉或标志层在剪切带内往往呈“S”形弯曲,可确定剪切方向 (2)不对称褶皱 (3)鞘褶皱 (4)S-C面理 (5)“云母鱼”构造 (6)旋转碎斑系 (7)不对称的压力影 (8)多米诺骨牌构造 (9)曲颈状构造
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