《构造地质学》.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,构 造 地 质 学,1,第一章 绪 论,第一节 概 述,一、构造地质学,构造地质学,是地质学的基础学科之一，,研究对象,是组成地壳的岩石、岩层和岩体在岩石圈中力的作用下变形形成的各种现象（构造）；,研究内容,是这些构造的几何学、组合形式、形成机制和演化过程，探讨产生这些构造的作用力的方向、方式和性质。,2,二、构造尺度,大至全球性，小至纳米级,本教材分六级,：,1.巨型构造：山系、区域性地貌的构造单元。,如喜马拉雅山造山带、秦岭大别造山带,2.大型构造：区域性构造单元中的次级构造单元,如背斜、向斜、大型断裂等,3.,中型构造,：一个地段上的褶皱、断层；,(,1：5万比例尺的图上，可见全貌，本课程研究的重点,),4.,小型构造,：露头上、手标本上的构造,(,小褶皱、断层、节理、面理、线理，本课程研究的重点,),5.微型构造（显微构造）：手标本、显微镜下可见的构造,6.超显微构造：电子显微镜下研究的构造 （位错）,3,4,一般分三级：,1.大构造-区域构造、大地构造,(,1：20万比例尺图幅的范围,),2.小构造：露头上、手标本上的构造,3.显微构造：显微镜下可见的构造,构造尺度不同，研究目的不同，手段与方法不同，侧重的内容不同，解决的问题不同。,5,三、构造变形场,1.构造应力场：,物体内各点的应力状态在物体占据空间内组成的总和,(挤压应力场、拉张应立场、剪切应立场),2.构造变形场：,主导构造应力均匀作用的空间及其形成的构造域,（1）伸展构造：,水平拉伸应力或垂向隆升导致的水平拉伸应力,下形成的构造。,（裂谷、盆地、地堑-地垒、盆-岭构造等）,（2）压缩构造：,水平挤压应力下形成的构造,(褶皱、逆冲断层),6,（3）升降构造：,岩石圈地幔垂向运动，导致地壳的上升和下,降，区域性的隆起和坳陷,(山系、高原、盆地),（4）走滑构造：,顺直立剪切面水平方向（走向）滑动或位移,形成的构造,（5）滑动构造：重力滑动构造,（6）旋转构造：陆块绕轴转动形成的构造,7,第二节 圈层结构和构造层,一、地壳-岩石圈的层圈式结构,(物质组分不同导致岩石力学性质的分层性),1.岩石圈：,地壳,和,上地幔,的总和；,分,大陆岩石圈,和大洋岩石圈,(,1,),地壳：,上地壳沉积岩、火山岩、花岗岩、浅变质岩,中地壳闪长岩类岩石、片岩、片麻岩,下地壳玄武岩、辉长岩、深变质岩,(,2,),上地幔：超基性岩类（莫霍面之下）,8,9,2.大陆岩石圈：垂向成层，横向不均一，厚度、,密度、强度、地壳物理状态，均有差异。,3.“,三明治,”结构：,上地壳脆性（硬）,中地壳塑性（软流层、壳内软层）,下地壳刚性（硬）,10,二、构造层次,温度递增引起岩石力学性质变化导致变形的分层性,1.构造层次：,同一次构造活动，在不同的深度形成不同类型的构造变形,(物质与温度均为变量时，变形的分层性更复杂)。,11,2.构造层次的划分：,(,1,),表层构造：,1km的地表，剪切作用，脆性变形,(断层、褶皱),(,2,),浅层构造：,1-8km，褶皱作用，脆性变形,(,褶皱、断层、节理,),(,3,),中层构造：,8-15km，强褶皱作用，塑性变形,(,紧密褶皱、韧性剪切带,),(,4,),深层构造：,15km，流变作用、熔融作用,(,柔流、韧性剪切带、混合岩化,),12,脆性破裂域,塑性流变域,13,第二章 地质体的基本产状,及沉积岩层构造,第一节 面状结构和线状结构的产状,一、面状结构的产状要素,1.走向：,(,1,),走向线：倾斜平面与水平面的交线,(同一倾斜平面上有无数条，高程不同，相互平行),(,2,),走向：走向线两端所指的方向（相差180）,2.倾向：,(,1,),倾斜线：倾斜平面上与走向线垂直的线,(,2,),倾向：倾斜线,(,下端,),在水平面上的投影所指的方向,14,3.倾角：,倾斜线与水平面的交角（最大交角）,表示方法,：倾向倾角，如：66 50（常用）,走向/倾向倾角，如：156/66 50,方向定量,：规定,N,为0（或360）；,E,为90；,S,为180；,W,为270,15,倾斜平面的产状要素,16,二、线状结构的产状要素,1.倾伏向：某直线（下端）在水平面上的投影,所指的方向,2.倾伏角：某直线与水平面的交角（最大交角）,表示方法,：倾伏向倾伏角，如：45 51,3.侧伏角：直线在倾斜平面上时，该线与该平面,走向线的,锐,夹角,4.侧伏向：锐夹角所在的走向线那一端的方向,表示方法,：侧伏角侧伏向，如：15E,17,线理的倾伏角与侧伏角,18,第二节 水平岩层,未经变动的新岩层,水平岩层的主要特征,：,1.岩层界线与等高线平行或重合,2.老岩层在下(谷底），新岩层在上（山顶）,3.岩层顶、底之间的高差为岩层的厚度,4.出露宽度是顶、底面露头线的水平距离，取决于,岩层厚度、地面坡度,19,倾斜岩层,“V”形法则,1.岩层倾向与,地面坡向相反：,露头线与等高,线同向弯曲,露头线曲率,等高线曲率,20,2.岩层倾向与,地面坡向一致：,(,1,),岩层倾角,地面坡角：,露头线与等,高线同向弯曲,露头线曲率,等高线曲率,21,(,2,),岩层倾角地面坡角：,露头线与等高线反向弯曲,22,23,第三节 地层接触关系,一、整合和不整合,1.,整合,接触：,（1）特点：两套地层产状一致，沉积连续，生物,连续，无构造运动,（2）过程：下降、沉积再下降、再沉积,2.,假整合,（平行不整合）接触：,（1）特点：两套地层产状一致，地层缺失，生物,间断，有升降运动，但不强烈,缺,：无沉积，因地壳上升；,失,：有沉积，被剥蚀,（2）过程：下降、沉积上升、沉积间断、,剥蚀下降、沉积,24,1.整合接触,2.角度不整合接触,3.假整合接触,25,3.,不整合,（角度不整合）接触：,（1）特点：两套地层产状不一致，地层缺失，生物,间断，有强烈构造运动,（褶皱、断层、变质、岩浆活动）,（2）过程：下降、沉积强烈构造运动,下降、再沉积,26,角度不整合,27,二、不整合的观察和研究,1.研究意义：,（1）研究地质发展历史；,（2）鉴定地壳运动特征；,（3）确定构造变形时期；,（4）划分地层、构造单元；,（5）了解古地理特征和古构造状态；,（6）寻找沉积、热液性矿床和石油、天然气田,28,2.研究内容：,（1）确定不整合：（其标志）,古生物：上下两套地层中化石代表的时代,有大的间断,沉积侵蚀：有古侵蚀面、古风化壳、古土壤、,底砾岩、残积矿床（铁帽、铝土矿、,磷矿、沙金）等,构造变形：上下两套地层产状不同，构造线变化，,褶皱样式、断层类型、变形程度差异，,下部地层中的断层被上覆地层截切,岩浆活动：上下两套地层中岩浆岩系列的成分、,产状、规模、强度积热液矿床差异,变质程度：上下两套地层变质程度差异,29,（2）不整合时代的确定：,缺失地层的年代,下伏最新地层之后；上覆最老地层之前,侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后,被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前,古风化壳的年代,（3）不整合的空间展布和变化,不同地段、不同部位强度、性质均有变化，,综合考虑区域多种因素,30,第三章 应力分析基础,一、面力和体力,1.力：物体相互间的一种机械作用,2.接触力：物体与物体间的作用力,3.面力：作用在物体表面的接触力,4.应力集中：接触面积与物体边界面积比量级很小时，,即集中,5.体力：非接触力作用在物体内部每一支点上时，,为体力,二、外力和内力,1.外力：外界物体向研究物体施加的作用力,2.内力：外力作用引起的物体内部各点之间的相互作用力,31,三、截面上的应力、正应力、剪应力,1.应力：在外力作用下，物体内任一截面单位面积,上的受力大小,2.正应力：垂直截面的应力，以表示,3.剪应力：平行截面的应力，以表示,四、主应力、主方向、主平面,1.主应力：某一截面上只有正应力，没有剪应力时,的正应力,2.主方向：主应力的方向,3.主平面：垂直于主应力的平面,32,五、应力椭球体和应变椭球体,1.应力椭球体：,1,最大压（最小拉）应力轴；,2,中间应力轴；,3,最小压（最小拉）应力轴,故：,1,2,3,2.应变椭球体：,A,(,X,)最大应变轴；,B,(,Y,)中间应变轴；,C,(,Z,),最小应变轴。,33,应力椭球体,34,六、应力分析简介,1.常见的应力状态：,单轴应力状态：,一个主应力不为零，其余两个均为零,双轴应力状态：,一个主应力为零，其余两个均不为零,三轴应力状态：,三个主应力均不为零，且,1,2,3,35,2.二维应力状态分析（平面应力状态分析）,若：有两轴主应力,(,1,，,2,),作用在斜截面,(,AB,),上，且,1,2,，,3,=0；求分析斜面,(,AB 面,),上的应力状态。,规定：AB法线与1的夹角,AB线AB 面的截线，单位长度,(,=1,),AB=1，,OA=sin,OB=cos,又 =P/A,P=A,在 OA 面上的正应力 P,2,=,2,OA=,2,sin,在 OB 面上的正应力 P,1,=,1,OB=,1,cos,36,（1）在垂直AB面上的力：,为 P,1,和 P,2,的分力之和：,即：Pn=P,1,n+P,2,n=P,1,cos+P,2,sin,AB面上的正应力：,=P,1,cos+P,2,sin,=,1,cos cos+,2,sin sin,=,1,cos,2,+,2,sin,2,=,(,1,),（2）在平行AB面上的力：,Pt=P,1,sin+P,2,cos,AB面上的剪应力：,=,1,cos sin+,2,sin cos,=,(,2,),37,讨论,：,由,(,1,),：当=0 时，,cos 2=1；,=,1,（最大）；,2,不起作用,说明：,垂直该面的应力对该面作用最大,平行该面的应力对该面无作用,由,(,2,),：当=0 时，,=0,当=90时，,=0（2 =180）,当=45时，,达最大值（2=90）,即：,说明：,与主应力呈45的面上剪应力最大,易产生剪切面,38,第四章 应变分析基础,一、变形与变位,1,.变形（strain）：,岩石体受到应力作用后，其内部各质点经受了一系列的位移，使岩石体的初始形状、方位或位置发生了改变。,2.位移：,物体内各质点的位置在变形前后的相对变化。（平移、旋转、体变、形变）,平移、旋转,：改变坐标，不改变形态,（内部各质点相对位置不变）,体变、形变,：改变形态和体积,（内部各质点相对位置改变）,39,A.平移；B.旋转；C.形变；D.体变,40,二、应变的度量,（应变测量）,应力状态：某一瞬间作用于物体上的应力情况,应变状态：物体变形后的状态,1.线应变：,（1）定义：变形前后线段长度的变化（）,（2）应变量计算：,A.单位长度比：,式中：线应变量；l,0,、l,1,变形前、后同一,线段的长度比（伸长为正；缩短为负）,B.平方长度比：,式中：变形前、后同一线段的长度比的平方,41,2.剪应变：,（1）定义：,角应变：变形前相互垂直的两条直线，,变形后其夹角偏离直角的量（）,剪应变：角应变的正切（）,（2）应变量计算：,=tg,（右偏为正；左偏为负）,42,三、均匀应变与非均匀应变,1.均匀应变,：,（1）定义：,物体内各质点的应变特点相同的变形,（2）特点：,变形前的直线，变形后仍是直线；,变形前的平行线，变形后仍是平行线,2.非均匀应变：,（1）定义：,物体内各质点的应变特点发生变化的变形,（2）特点：,变形前的直线，变形后为曲线或折线；,变形前的平行线，变形后不在保持平行,43,3.连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态,是逐渐变化的（如弯曲）,4.不连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态,是突然变化（如断开）,褶皱是一种非均匀连续变形,44,非均匀变形,A.变形前；B.变形后；,C.不连续变形,弯曲变形,45,四、应变椭球体,1.定义：,用来表示应变状态的椭球,2.特征,：,(,1,),变形前是球，均匀变形后为一椭球,(,2,),有三个相互垂直的主轴（X、Y、Z），分别代,表最大、中间、最小应变轴（或,1,、,2,、,3,；A、B、C）,(,3,),有三个相互垂直的主平面（YZ、XZ、XY），,分别垂直X、Y、Z轴,(,4,),应力与应变有密切关系：,最大应变轴平行最小压应力轴和最大张应力轴,最小应变轴平行最大压应力轴和最小张应力轴,46,五、弗林（Flinn）指数,表示应变椭球体的形态应变强度,k=tan=(a-1)/(b-1),式中：a=X/Y=（1+,1,）/（1-,2,）,b=Y/Z=（1+,2,）/（1+,3,）,讨论：k值相当于p点与原点（1，1）的斜率,k=0 单轴旋转扁球体（轴对称缩短）,1k0 扁形椭球体（压扁型）,k=1 平面应变椭球体,k1 长型椭球体（收缩型）,k=单轴旋转长球体（轴对称伸长,）,47,48,六、旋转变形与非旋转变形,1.非旋转变形：,代表应变,主轴方向,的物质线在变形前后,不发生,方位的改变,2.旋转变形：,代表应变,主轴方向,的物质线在变形前后,发生了,方位的改变,七、递进变形,1.有限应变（总应变）：,物体变形的最终状态与初始状态对比发生的变化,2.递进变形：变形的发展过程（许多微量应变逐次叠加的过程）,49,递进变形,50,第六章 劈 理（cleavage）,第一节 劈理的结构、分类,1.面理：,面状构造，矿物成分、粒度、定向、颜色的变化而成,(,1,),原生面理：,原始沉积、原始结晶产生（层理、流面等）,(,2,),次生面理：,变质、变形作用形成（劈理、片理、破裂面）,2.透入性构造：,均匀连续弥漫整体的构造现象，变形变质作用的结果,3.非透入性构造：局部或个别区段的构造,4.劈理：,将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板,的,次生面理,51,沉积岩的面理,52,郯庐断裂带内糜棱岩的面理,53,一、劈理的结构,1.劈理域：,层状硅酸盐或不溶残余物富集成的平行或交织,状的,薄条带,或薄膜；原岩的组分被强烈改造；矿,物、矿 物几何体的形态或晶格具有显著的,优选方位,。,2.劈理石：,夹在劈理域之间的平板状或透镜状的岩片，原,岩的成分仍保留。,54,二、劈理的分类,1.传统分类：,（1）流劈理：由片状、板状、扁圆状矿物或集合体的平行排列构成的，有使岩石分裂成无数薄片的性能，是在,固态流变,过程中新生的面理。,（2）破劈理：岩石中密集、平行的,剪切破裂,面或,压溶,劈理域。,（3）滑劈理：切过,先期面理,的差异性平行滑动面（带），带中,(新、老),矿物定向排列，构成劈理域。,（4）褶劈理：当滑劈理两侧先期面理被牵引弯曲时，称之。,55,2.结构形态分类,（1）连续劈理：岩石中矿物均匀分布，全部定向，,劈理域窄，肉眼无法鉴定劈理域和微劈石。,(包括：板劈理、千枚理、片理、流劈理),（2）不连续劈理：劈理域在岩石中具有明显的间,隔，肉眼能直接鉴定劈理域和微劈石。,(包括：褶劈理、间隔劈理、破劈理、流劈理),56,3.劈理产出的构造背景,（1）轴面劈理：产状平行与褶皱轴面的劈理。,岩性均一、粘度差小的岩系中易产生，更平行,（2）层间劈理：受层面控制，与层理斜交的劈理。,在硬岩层中密度小，与层面交角大；软岩层中,密度大，与层面交角小,（3）顺层劈理：平行岩层层面的劈理,（流劈理、顺层滑动）,（4）断裂劈理：断层带内和附近两盘发育的各种劈理。,平行或斜交；直线、弧形或“S”型,（5）区域性劈理：区域性应力作用下变质变形的产物。,多为流劈理、滑劈理,57,第二节 劈理的形成机制和应变意义,一、劈理的形成作用,1.,机械旋转,：片状、板状矿物,旋转,到垂直于压缩,方向的定向排列,2.,重结晶,：云母、石英等矿物垂直于最大压缩方,向的,生长,3.,压溶作用,：平行压缩方向，颗粒边界的,溶解,，,运移到垂直压缩方向的,堆积,4.晶体塑性变形：压扁、拉长作用,58,二、劈理的应变意义,1.判断应力方向：垂直于最大压缩方向，平行,于XY面,2.判断褶皱位置：轴面劈理；硬（软）岩层中,正（反）扇形,3.判断剪切带的动向：伴生劈理,4.确定构造序次（构造世代）：叠加、破坏,5.分析岩石变质条件,6.判定与区域构造、大型构造的关系,59,第七章 线 理（lineation）,第一节 小型线理,一、拉伸线理,1.岩石碎斜、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体平行排列,2.塑性拉长而成,3.平行应变椭球体的最大张应力轴,4.A型线理,二、矿物生长线理,1.针状、柱状、板状矿物的定向排列,2.重结晶的结果,3.平行应变椭球体的最大张应力轴,4.A型线理,60,郯庐断裂带内糜棱岩中的矿物拉伸线理,(山东),61,花岗闪长岩中的角闪石生长线理,(西昆仑山柯岗),62,云母片岩中的线理(新藏线),63,三、皱纹线理,1.先存面理微细褶皱的枢纽平行排列而成,2.与区域性褶皱的枢纽方向一致,3.B型线理,四、交面线理,1.面理与面理或面理与层理交切而成的线理,2.与区域性褶皱的枢纽方向一致,3.B型线理,64,褶皱石香肠（新疆卡拉库力湖）,65,第二节 大型线理,一、石香肠构造,1.平行排列的长条状块段、裂隙、楔入充填物的,构造组合,2.互层岩系受到垂直层面挤压力，软弱岩层向两,侧流动而成,3.B型线理，但常见到的是横断面（A、C 轴）,二、窗棂构造,1.平行排列的半圆柱状的大型线理,2.强硬岩层组成，软岩层嵌入其间,3.顺层,缩短,而成,4.B型线理,66,三、杆状构造,1.由石英等单矿物形成的细长的杆状体,2.变质岩褶皱转折端、断裂带低压带处，,3.变形过程中同构造,分泌物,或先期石英脉随,褶皱,碾滚,而成,4.B型线理,四、铅笔构造,1.浅变质岩中泥质、粉砂质岩劈成的长条状构造,2.交面铅笔构：,劈理与劈理或劈理与层理交切；B型线理,3.压实变形铅笔构造：,压实、劈开；A型线理,67,五、压力影构造,1.低变质岩中的矿物生长线理,2.中间,早期,的刚性物体,（黄铁矿、磁铁矿、变斑晶、化石），,两端,同构造期,的纤维状结晶矿物,（石英、方解石、云母、绿泥石）,3.成因：应力作用沿刚体表面基质被拉开,形成低压,引张,区基质中易溶物,质被,压溶,向低压区运移在低压场,所沿最大拉伸方向,生长,纤维状矿物,68,菱铁矿压力影拉伸线理,(,新藏公路,),69,第三节 线理的观察和研究,1.区分原生线理与,次生线理,2.观察线理，分析确定大构造的位置和类型,3.测量线理，判断物质运动方向，综合研究,区域应力场,4.判断断层两盘的运动方向，判断断层性质,5.几何学、运动学、动力学研究的主要标志,70,第八章 褶皱的几何分析,第一节 褶皱（folds）和褶皱要素,一、褶皱的基本类型,褶皱面状构造（层面、面理）的弯曲变形,1.背形：褶皱面向上凸式弯曲(不考虑地层的新老关系),向形：褶皱面向下凹式弯曲(不考虑地层的新老关系),2.背斜：核部为,老,地层，翼部依次为,新,地层(对称)组,成的褶皱。,向斜：核部为,新,地层，翼部依次为,老,地层(对称)组,成的褶皱。,71,褶皱（美国加利福尼亚）,背斜 向斜,72,二、褶皱要素,1.核：褶皱最中心的那一套地层,2.翼：褶皱核部两侧对称出现的地层,3.枢纽：同一褶皱面上最大弯曲点的连线(可直线，可曲线),4.轴面：褶皱枢纽连成的面(假想的面，可平面，可曲面),5.转折端：褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分,6.翼间角：正交剖面上两翼间的内夹角,7.脊线：同一褶皱面上最高点的连线,槽线：同一褶皱面上最低点的连线,8.拐点：褶皱面上相反凸向的转折点(公共翼上),73,74,第二节 褶皱的描述,一、正交剖面上褶皱的形态,正交剖面,（横截面）：垂直褶皱枢纽的剖面,1.按转折端的形态分类,（1）圆弧褶皱：转折端呈圆弧状弯曲的褶皱,（2）尖棱褶皱：转折端呈尖状弯折的褶皱,（3）箱状褶皱：转折端宽平，两翼产状直立，轴面共轭,（4）挠曲（膝折）：膝状弯曲,75,尖棱褶皱,圆弧褶皱,箱状褶皱,膝褶,76,圆弧褶皱(新疆库车河),77,尖棱褶皱(新疆塔什库尔干),78,大型箱状褶皱（新疆库车克孜纳努尔）,翼部,翼部,核部,79,2.按翼间角大小分类,(1)平缓褶皱：180120,(2)开启褶皱：12070,(3)中常褶皱：7030,(4)紧闭褶皱：305,(5)等斜褶皱：50,3.按轴面产状分类,(1)直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角近相等,(2)斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不相等,(3)倒转褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相同，其中一翼地层倒转,(4)平卧褶皱：轴面近水平，其中一翼地层倒转,(5)反卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱,80,褶皱分类,81,A.对称褶皱,(,直立,),B.等斜褶皱,(,直立,),C.不对称褶皱,(斜歪),D.倾伏褶皱(斜歪或倒转),E.平卧褶皱,82,第三系砂岩中的直立水平褶皱(新疆库车河),83,大理岩中的倒转褶皱(中巴公路奥依塔格),84,平卧褶皱-江西井岗,85,平卧褶皱（纳米比亚）,86,4.按褶皱的对称性分类,（1）对称褶皱：褶皱轴面与褶皱包络面垂直，两翼长度,基本相同。,（2）不对称褶皱：褶皱轴面与褶皱包络面斜交，两翼长度,不相同。,根据不对称褶皱判断大构造的位置，其步骤和原理：,A、标出不对称小褶皱的轴面,B、小轴面与包络面的锐夹角指向对盘运动方向,C、正常褶皱时上盘向上运动，下盘向下运动,D、连出褶皱的转折端,87,A.对称褶皱；B.不对称褶皱,A B,88,二、平行枢纽方向的褶皱形态,1、枢纽产状：,（1）水平褶皱：枢纽近水平，两翼地层走向平行,（2）倾伏褶皱：枢纽倾伏，出现转折端,背斜：倾伏端，一般枢纽倾向封闭端，内部老地层,向斜：扬起端，一般枢纽倾向撒开端，内部新地层,（3）倾竖褶皱：枢纽直立,2、褶轴：,（1）圆柱状褶皱：褶轴平行自身旋转构成的褶皱,（2）非圆柱状褶皱：不具褶轴平行自身旋转构成的,褶皱的特点,（3）锥状褶皱：轴线一端固定，旋转构成的褶皱,89,90,倾伏褶皱,(北美),91,向斜的扬起端(新疆库车河),92,三、褶皱的平面形态,1.等轴褶皱：长：宽=1：1（穹隆、构造盆地）,2.短轴褶皱：长：宽=3：1,3.线状褶皱：长度远大于宽度的褶皱,四、褶皱的大小（正交剖面上）,1.中间线：连接各褶皱面上拐点的线,2.波长：两个相间拐点之间的距离（一个周期波的长度）,3.波幅：中间线与与枢纽点之间的距离,93,线性褶皱(阿巴拉契亚山脉),94,第三节 褶皱的分类,一、褶皱的位态分类,（Rekard分类）根据,轴面倾角,和,枢纽倾伏角,两个要素，将褶皱分为七类：,规定：,水平为010；倾斜（伏）为1080；,直立为8090,1.直立水平褶皱：轴面直立，枢纽水平（弱变形）,2.直立倾伏褶皱：轴面直立，枢纽倾伏,3.倾竖褶皱：轴面直立，枢纽直立（强变形）,4.斜歪水平褶皱：轴面倾斜，枢纽水平,5.斜歪倾伏褶皱：轴面倾斜，枢纽倾伏，产状不同,(最常见),6.平卧褶皱：轴面、枢纽均水平（强变形）,7.斜卧褶皱：轴面倾斜，枢纽倾伏，产状相同（强变形）,95,a.直立水平褶皱,b,c.直立倾伏褶皱,d.倾竖褶皱,96,直立倾伏褶皱,97,斜歪水平褶皱(安徽泗县),98,大型平卧褶皱(中巴公路盖孜检查站),99,二、褶皱的形态分类,1、几何学分类：,（1）平行褶皱（等厚褶皱、同心褶皱）：,各褶皱面有同一曲率中心,（2）相似褶皱：各褶皱面具有相同的曲率,（3）底辟构造,：,A、,高塑体膨胀、上升而成,B、地表为穹隆或短轴背斜，发育放射状、,同心圆状断层,C、高塑体为岩盐类时，称盐丘构造,100,平行褶皱 相似褶皱,101,底辟构造,102,2、褶皱形态分类（Ramsay分类）,等倾斜线,：,褶皱正交剖面上，岩层上、下界面的相同倾斜点的连线。,根据等倾斜线的形式、厚度，将褶皱分为三类五型：,A,型等倾斜线向内弧收敛，长度差别大，内弧曲率大，,顶薄褶皱,B,型等倾斜线向内弧收敛，垂直层面，长度大致相等，,内弧曲率大，平行褶皱、等厚褶皱,C,型等倾斜线向内弧微收敛，长度差不大，内弧曲率,稍大，过渡型褶皱,型等倾斜线平行且相等，内、外弧曲率相等，,相似褶皱,型等倾斜线向外弧微收敛，长度差不大，,外弧曲率稍大，顶厚褶皱,103,B,A,C,104,顶厚褶皱(北京西山),105,第四节 褶皱的组合形式,一、阿尔卑斯式褶皱（Alpinotype folds）,1、基本特征：,（1）一系列线状褶皱平行排列，走向与构造带的走向一致,（2）背斜、向斜相间连续排列，同等发育,（3）不同级别的褶皱组成复背斜或复向斜,2、复式褶皱：,（1）一系列次级小褶皱组成的大褶皱,（复式背斜、复式向斜）,（2）核部向两翼由直立褶皱斜歪褶皱倒转褶皱,平卧褶皱,（3）正常情况下，小褶皱的轴面向核部收敛,106,扇形复背斜,倒扇形复背斜,107,二、侏罗山式褶皱（Jura-type folds）,1.基本特征：,（1）一系列线状褶皱平行排列，走向与构造带的走向一致,（2）紧密的褶皱与开阔的褶皱相间排列,（3）沉积盖层沿刚性基底上软层滑脱形成的薄皮褶皱,2.隔档式褶皱、隔槽式褶皱,（1）隔档式褶皱：背斜紧闭，向斜宽缓的线状褶皱,（2）隔槽式褶皱：向斜紧闭，背斜宽缓的线状褶皱,三、日尔曼式褶皱（Germanotype folds）,1.发育在弱变形的地台中,2.短轴背斜的斜列组合,3.这褶皱两翼倾角极缓,108,大型褶皱带(美国宾夕法尼亚州),109,第五节 叠加褶皱,一、三种基本形式,设：,S,1,、S,2,分别为早期褶皱轴面和晚期褶皱轴面,b,1,、b,2,分别为早期褶皱枢纽和晚期褶皱枢纽,1.S,1,直立、S,2,直立；S,1,S,2,；b,1,b,2,出现棋盘状分布的穹隆和构造盆地,2.S,1,水平、S,2,直立；S,1,S,2,；b,1,b,2,出现“新月型”构造组合,3.S,1,水平、S,2,直立；S,1,S,2,；b,1,/b,2,出现翻卷褶皱,二、,叠加,褶皱的识别,1.重褶 现象、钩状褶皱,2.次生面理、线理的变形,3.两组面理、线理的有规律交切,110,111,112,第九章 褶皱的成因分析,第一节 纵弯褶皱作用,纵弯褶皱作用：顺层挤压形成的褶皱,一、纵弯褶皱的发育机制,1、单层褶皱的发育机制,在粘性介质中粘性较大的粘性板的褶皱的初始主波长,Wi 为：,式中：d 强岩层的厚度；,1,、,2,强岩层、弱岩层（介质）的粘度,1,2,113,114,由此可见：,（1）褶皱的主波长与所受作用力的大小无关，与强岩层的厚度及其层与介质的粘度有关。,（2）褶皱的主波长与褶皱层的原始厚度 d 成正比。,当岩层与介质比（,1,/,2,）为,常数,时，厚度大的岩层波长大，数量少；厚度小的岩层波长小，数量多而紧闭。,（3）褶皱的主波长与强岩层和介质的粘度比的立方根成正比。,A、强岩层与介质,能干差大,时，宽缓褶皱顶角变小香肠构造,B|、强岩层与介质,能干差小,时，顺层缩短岩层加厚圆弧褶皱压扁褶皱,115,不同能干性岩层的褶皱形态(,1,2,3,4,5,),116,2、多层岩层的褶皱发育机制,（1）接触应变带：,强硬岩层发生褶皱时，软岩层会发生不同的,构造反映，形成的变形带。,（2）硬岩层间距对褶皱形态的影响：,A.相隔很远，互不影响各自波长，形成不协调,褶皱,B.间距较小，均在接触应变带之内，相互影响。,117,118,119,二、纵弯褶皱的应变分布型式与小型构造,1.中和面褶皱作用,(1)中和面：褶皱面中部的无应变面,(2)平行与褶皱轴的方向无拉伸作用,(3)褶皱各处垂直层面的厚度不变，平行褶皱,(4)外弧深长，内弧压缩，应变量大小与离中和面的距离,成正比,(5)应变椭球体在外侧平行层面排列，内侧垂直层面,呈扇型排列,(6)形成不同类型的小构造：,A.外侧岩层变薄，形成平行层理的劈理，垂直层面、,扇型排列的楔形张裂隙,B.内侧岩层加厚，形成扇型劈理，小褶皱，逆冲小断层,(7)继续挤压，中和面向外侧迁移，直至不存在,120,121,2.顺层剪切作用,（1）褶皱轴是中间应变轴：绕褶皱轴的弯曲，褶皱面上,垂直褶皱轴的滑动,（2）岩层原始厚度保持不变：简单剪切，层内无中和面,（3）直线线理在变形后与褶轴的交角不变,（4）在正交剖面上，最大应变轴的方向在顶部收敛，,转折端处无应变，拐点处应变最强,（5）常形成层间小褶皱，可据此判断大构造的位置,（6）弯滑褶皱作用：剪切面集中在层面之间的褶皱作用,（7）弯流褶皱作用：宏观上没有明显滑动面的褶皱作用,122,123,3.压扁作用的影响,（1）平均韧性大，弯曲之前发生，一直延续到变形后,（2）韧性差大，弯曲前可以不发生顺层压扁，形成香,肠状褶皱,（3）褶皱前的顺层压扁，岩层缩短加厚，压扁面垂直,于层理,（4）褶皱后的压扁作用，压扁面向轴面旋转，形成轴,面劈理,124,4.纵弯褶皱中发育的劈理形式,（1）高韧性差：,A.远离强岩层处，形成与褶皱轴面平行的劈理,B.在强岩层附近，围绕强岩层形成劈理,C.在强岩层内部，,外侧受顺层拉伸，形成顺层劈理、垂直层理,的张裂隙张裂隙,内侧受压缩，形成正扇形劈理、轴面劈理,（2）低韧性差：,A.褶皱前，顺层缩短而加厚,B.褶皱幅度小时，压扁面垂直层面,C.变形继续，强岩层中正扇形劈理；软岩层中,反扇形劈理,D.变形再继续，发育轴面劈理,125,第二节 横弯褶皱作用,特点,：,1.垂直层面的外力作用，形成的褶皱,2.岩层处于拉伸状态，无中和面,3.顶薄褶皱，背斜顶部形成地堑；,穹隆顶部有放射状或同心圆状断层,4.背斜顶部岩层变薄，向两侧流动，岩层变厚,底辟作用：,地下岩盐、石膏、粘土、岩浆等低粘性、易流动的物质，在浮力的作用下向上流动，部分刺穿上部岩层，使上覆岩层拱起而形成的构造（岩丘、岩浆底辟）,126,127,同沉积褶皱,：,1.边沉积边形成的褶皱,2.褶皱上平，两翼逐渐变陡，开阔褶皱,3.顶薄，两翼增厚，向斜核部厚度最大,4.顶部颗粒粗，两翼颗粒细,5.两翼常有同沉积滑塌构造、滑塌褶皱,128,第三节 剪切褶皱作用,其特征为：,1.剪切面是无应变面,2.剪切面平行与褶皱轴面,3.平行轴面岩层厚度变形前后不变（相似褶皱）,4.在褶皱中无中和面,5.轴面两侧的相对剪切方向相反,6.成直线派历代线理，可能发生改变,129,第十章 节理,第一节 节理的分类,一、节理与构造的几何学关系分类,1.根据节理产状与岩层产状的关系,（1）走向节理：节理走向与岩层走向大致平行,（2）倾向节理：节理走向与岩层走向大致垂直,（3）斜向节理：节理走向与岩层走向斜交,（4）顺层节理：节理面与岩层的层面大致平行,2.根据节理与褶皱轴的关系,（1）纵节理：节理的走向与褶皱轴向平行,（2）横节理：节理的走向与褶皱轴向垂直,（3）斜节理：节理的走向与褶皱轴向斜交,130,1.走向节理；2.倾向节理；3.斜向节理；4.顺层节理,a.纵节理,b.斜节理,c.横节理,131,二、节理的力学性质分类,1.剪节理：,（1）产状稳定，延伸较远,（2）节理面平直光滑，面上有擦痕,（3）节理缝细，无充填,（4）切穿砾石和胶结物,（5）平行剪切面,（6）常组成“X”节理，两组节理旋向相反，,锐夹角平分线是最大挤压力的方向,（7）常形成斜列的羽状节理，可判断两盘移动方向,132,共轭剪节理,133,2.张节理：,（1）产状不稳定，短而弯曲,（2）节理面粗糙不平，无擦痕,（3）节理缝宽，多被充填，脉宽,（4）绕过砾石和粗砂,（5）平行张裂面,（6）常是不规则的树枝状、网状、追踪张节理,（7）雁列式（左列、右列），可判断断层两盘旋向,134,张节理,135,三、节理组、节理系,1.节理组：统一 应力作用、产状一致、性质一致,2.节理系：统一 应力作用、产状不同、性质不同、,有成因联系,四、节理的分期,1.节理分期：将一个地区不同时期形成的节理，按期,分开。根据交切关系，判断节理形成的先后,（错开、限制、互切、追踪、切断、终止）,2.节理配套：按照成因联系，找出一个地区，同一,时期、统一应力，不同性质、不同方向的节理,136,第二节 雁列节理,1、雁行排列的节理（左列式、右列式）,2、雁列带、雁列面、雁列角（常被方解石脉、,石英脉充填）,3、单脉有平直型、“S”型、“Z”型,137,生物碎灰岩中的雁行式张节理，右阶（型）式排列，运动方向左旋（反时针）,合肥工业大学行政楼大门门厅廊柱,138,左型,(,阶,),雁行式张节理合肥紫蓬山侏罗系红色砂岩,139,第三节 节理脉的充填机智和压溶作用,一、扩张脉和非扩张脉,1.扩张脉：溶液侵入节理空间，并使节理两碧张开而,形成岩脉（纤维状晶体可垂直壁，可斜交壁）,2.非扩张脉：溶液羽围岩交代，占有空间而形成的岩脉,二、裂开愈合作用,1.形成过程：裂缝裂开充填愈合再裂开,（反复裂开愈合的增生作用）,2.充填物：石英、方解石、长石等,三、缝合线,1.不纯灰岩中的与节理类似的小构造,2.多锯齿状，总体顺岩层层面发育,3.先有裂缝，后而压溶形成,140,扩张性岩脉(A、B、C),和非扩张性岩脉(D、E、F),裂开-愈合脉的发育示意图,141,A.缝合线构造及其与层理和斜交关系,B.缝合线锥轴与应力轴的关系,A.柱状缝合线；B.锥状缝合线,142,第四节 区域性节理,一、一般特征,1.区域性构造作用的结果,2.发育范围广，产状稳定,3.规模大、间距宽、延伸长、可切穿不同岩层,4.构成一定的、有规律的几何形式,5.,主节理,延伸长、规模大、在各组各类节理中站主要地位,6.节理是地壳浅层次的脆性变形构造,二、区域构造分析中的作用,1.判断大构造和构造应力场,2.节理分期、配套。,3.应力场图解：,相同时期、统一应力作用下形成的节理，有规律分布。,不同方位、不同性质、不同旋向，可求出,主压应力,的方向。,143,第十一章 断层概论,第一节 断层的几何要素和位移,一、断层的几何要素,1.断层面：将岩片或岩层断开成两部分，并介意滑动的破裂面,(可平、可曲，产状要素同面状构造),2.断层带：一系列破裂面或次级断层组成的带,(同时形成、相互平行、性质相同),3.断层线：断层面与地面的交线,4.断盘：断层面两侧，沿断层面滑动的岩块,上 盘位于断层面上侧的断盘,下 盘位于断层面下侧的断盘,上升盘相对向上滑动的断盘,下降盘相对向下滑动的断盘,144,断层线,上盘,断层面,下盘,下降盘,下降盘,上升盘,上升盘,145,二、位移,1.滑距：断层两盘实际的位移距离,(,1,),总滑距：两个,相当点,(,撕裂点,),之间的真正位移距离,(,2,),走向滑距：总滑距在断层面走向线上的分量,(,3,),倾斜滑距：总滑距在断层面倾斜线上的分量,(,4,),水平滑距：总滑距在水平面上的投影长度,146,2.断距：断层两盘,相当层,之间的相对距离,(,1,),在垂直于被断岩层走向剖面上的断距,A.地层断距：断层两盘相当层之间的垂直距离,B.铅直地层断距：断层两盘相当层之间的铅直距离,C.水平地层断距：断层两盘相当层之间的水平距离,(,2,),在垂直于断层走向剖面上的断距,A.视地层断距：断层两盘相当层之间的垂直距离,B.视铅直地层断距：断层两盘相当层之间的铅直距离,C.视水平地层断距：断层两盘相当层之间的水平距离,147,148,第二节 断层分类,一、断层与有关构造的几何关系分类,1.按断层走向与岩层走向的关系分类,(,1,),走向断层：断层走向与岩层走向基本一致,(,2,),倾向断层：断层走向与岩层走向基本垂直,(,3,),斜向断层：断层走向与岩层走向斜交,(,4,),顺层断层：断层面与岩层层理基本一致,2.按断层走向与区域构造线,(,或褶皱轴向,),的关系分类,(,1,),纵断层：断层走向与区域构造线基本一致,(,2,),横断层：断层走向与区域构造线基本垂直,(,3,),斜断层：断层走向与区域构造线斜交,149,二、断层两盘相对运动分类,1.正断层：上盘下降，倾交较大，上陡下缓,(犁式断层),2.逆断层：上盘上升,A.高角度逆断层：倾角 45，逆冲断层,B.低角度逆断层：倾角 45，逆掩断层,C.推覆构造：滑动距