1、构 造 地 质学 复 习 资 料 第一 章 绪论 构造 地质 学其 研究 对象 是地 壳或 岩石 圈的 地质 构造 。 地质 构造 是指 组成 地壳 和岩 体在 内 、 外动 力地 质作 用下 发生 的变 形 、 变位 ， 从而 形成 诸 如褶 皱、 节理 、断 层、 劈理 以及 其他 各种 面状 和线 状构 造。 研究 地质 构造 的理 论意 义 ： 阐明 地壳 构造 在空 间上 的相 互关 系和 时间 上的 发育 顺序 ， 探 讨地 壳构 造的 演化 和地 壳运 动规 律及 其动 力来 源。 研究 地质 构造 的实 践意 义 ： 应用 地质 构造 的客 观规 律指 导生 产实 践 ， 解决
2、 矿产 分布 、 水 文地 质、 工程 地质 、地 震地 质及 环境 地质 等方 面有 关问 题。 1. 构造 尺度 、构 造层 次、 构造 旋回 、构 造层 的概 念 构 造尺 度主 要是 指地 质构 造的 规模 。 一 般把 构造 尺度 划分 为巨 、 大 、 中 、 小 、 微 以及 超 微等 六个 级别 。 构造 层次 是指 在同 一次 构造 变形 中 ， 由于 在地 壳中 不同 深度 ， 因压 力 、 温度 的不 同而 引 起岩 石物 性的 变化 ， 从而 形成 各具 特色 的构 造分 层 ， 一般 把地 壳或 岩石 圈划 分为 表 、 浅 、 中 、 深四 个构 造层 次。 构造
3、旋回 是指 从和 缓地 壳运 动到 剧烈 地壳 运动 的一 个旋 回 构造 层指 一次 构造 旋回 时间 内收 地壳 运动 的作 用 （ 包括 沉积 建造 、 构造 变动 、 岩浆 活动 、 变质 作用 等） 而形 成的 综合 地质 体即 为一 套构 造层 。 2. 地质 构造 研究 的主 要内 容及 研究 方法 构造 地质 学的 主要 研究 内容 是： 地质 构造 的形 态、 产状 、分 布和 组合 形式 ； 地质 构造 的形 成条 件、 形成 机制 、形 成时 间、 先后 顺序 与演 变规 律； 探讨 产生 地质 构造 的地 壳运 动的 方式 、规 律和 动力 来源 。 地质 构造 的研
4、究方 法 ： 构造 地质 学研 究应 包括 构造 几何 学 、 运动 学 、 动力 学以 及构 造演 化历 史研 究 构造 解析 法（ 构造 几何 学解 析、 动力 学解 析、 运动 学解 析） 历史 分析 法 第二 章 沉积 岩层 的原生 构造及其产 状 1. 从哪 些方 面识 别层 理？ 层理 是沉 积岩 最常 见的 一种 原生 构造 。 它是 沉积 物沉 积时 由于 介质 （ 如水 、 空气 ） 的流 动在 层内 形成 的成 层构 造 。 由于 沉积 物的 成分 、 结构 、 颜色 及层 的厚 度 、 形状 等在 剖面 上的变化 而显 示出 来 。 层理 按照 其形 态的 不同 可分 为
5、三 种基 本类 型 ： 平行 层理 、 波状 层理 、 斜层 理。 组成 层理 的要 素有 细层 、层 系、 层系 组。 细层 ：通 常又 称为 纹层 ，是 组成 层理 的最 小单 位。 层系 ：是 由成 分、 结构 和产 状上 相同 的许 多细 层组 成。 层系 组 ： 是由 两个 或两 个以 上的 相似 层系 组成 的 ， 是在 同一 环境 的相 似水 动力 条件 下形 成的 。 2. 岩层 产状 的表 示方 法 岩层 的产 状系 是指 岩层 面在 三维 空间 中的 方位 ， 由走 向与 倾斜 （ 包括 倾向 、 倾角 ） 来确 定。 走向 ：岩 层面 与水 平面 相交 的线 叫走 向线
6、。 倾向 ：层 面上 与走 向线 相垂 直并 沿斜 面向 下所 引的 直线 叫做 倾斜 线。 倾角 ：岩 层的 倾斜 线及 其在 水平 面上 的投 影线 （倾 向） 之间 的夹 角就 是岩 层的 倾角 。 文字 和符 号两 种表 示方 法 方位 角表 示法 ：一 般只 测记 倾向 和倾 角。 象限 角表 示法 ：以 北和 南的 方向 作为 0 ，一 般测 记走 向、 倾角 和倾 向象 限。 符号 表示 法： 在地 质图 上， 岩层 产状 要素 是用 符号 来表 示。 3. 岩层 露头 形态 （水 平、 直立 、倾 斜） 水平 岩层 的露 头界 线在 地质 图上 ，表 现为 与地 形等 高线 平
7、行 或重 合。 直立 岩层 露头 界线 在地 质图 上是 沿走 向呈 直线 延伸 ，不 随地 形等 高线 弯曲 而弯 曲。 倾斜 岩层 露头 界线 分布 形态 则较 复杂 ，表 现为 与地 形等 高线 成交 切关 系， 遵循 “ V ” 字 形法 则。 4. 如何 判断 沉积 岩层 的顶 面和 底面 利用 沉积 岩层 原生 构造 确定 岩层 顶面 和底 面。 斜层 理 ： 由一 组或 多组 与层 面或 层系 界面 斜交 的细 层组 成 。 判别 ： 每组 细层 与层 系上 界面 或岩 层顶 面成 截交 关系 ， 而与 层系 下界 面或 岩层 底面 呈收 敛变 缓而 相切 的关 系 ， 弧形 层
8、 理凹 向顶 面。 粒序 层理 ： 在一 个单 层内 ， 从底 到顶 粒度 由粗 逐渐 变细 ， 相邻 两层 序之 间可 能有 突变 ， 且某 些岩 层具 有反 粒序 现象 。 波痕 ：波 峰尖 端指 向岩 层顶 面， 波谷 圆弧 凹向 底面 。 泥裂 ： 又称 干裂 ， 是未 固结 的沉 积物 露出 水面 ， 失水 干枯 时 ， 因压 缩而 形成 与层 面大 致垂 直的 裂缝 。 判别 ： 在剖 面上 一般 呈 “ V ” 字形 ， 有时 切穿 层面 也可 呈 “ U ” 字形 ， 尖端 均 指向 岩层 的底 面。 雨痕 、冰 雹痕 及其 印模 ：凹 坑总 是分 布在 岩层 顶层 ，印 模出
9、 现在 岩层 的底 面。 冲刷 痕迹 ： 固结 和不 固结 的沉 积层 ， 在露 出水 面或 在水 下时 ， 因流 水的 冲刷 ， 在沉 积 层的 层面 上造 成沟 、槽 和浅 坑等 凹凸 不平 的冲 刷痕 迹， 沟、 槽和 浅坑 为顶 ，印 模为 底。 古生 物化 石的 生长 和埋 藏状 态： 基部 指向 岩层 底面 ，穹 状纹 层凸 出指 向顶 面。 5. “ V ” 字形 法则 的内 容是 什么 ？ 当岩 层倾 向与 地面 坡向 相反 时 ， 岩层 界线 与地 形等 高线 的弯 曲方 向一 致 。 即在 沟谷 处 ， 岩层 界线 的 “ V ” 字形 尖端 指向 沟谷 上游 ， 而穿 越
10、山 脊时 ， “ V ” 字形 尖端 则指 向山 脊的 下坡 ； 但岩 层界 线的 弯曲 度总 是比 等高 线弯 曲度 小； 当岩 层倾 向与 地面 坡向 相同 ， 且岩 层倾 角大 于底 面坡 度角 时 ， 岩层 界线 与地 形等 高线 成相 反的 方向 弯曲 。在 沟谷 中， “ V ” 字形 露头 线尖 端指 向下 游； 在山 脊上 ，则 指向 山脊 上 坡； 当岩 层倾 向与 地面 坡向 相同 时 ， 岩层 倾角 小于 底面 坡度 角时 ， 岩层 露头 界线 与地 形等 高线 弯曲 方向 相同 。但 在沟 谷中 ，岩 层露 头界 线的 “ V ” 字形 尖端 指向 上游 ，在 山脊 上
11、， 其 “ V ” 字形 尖端 则指 向山 脊的 下坡 。岩 层界 线的 弯曲 度总 是比 等高 线弯 曲度 大。 6. 岩层 出露 宽度 及控 制因 素（ 厚度 、倾 角、 倾向 、坡 向） 水平 岩层 的露 头宽 度是 随岩 层的 厚度 和地 面的 坡度 变化 而变 化的 ， 当地 面的 坡度 相同 时， 厚度 大的 岩层 露头 宽度 就宽 ， 厚度 小的 岩层 露头 宽度 就窄 ； 当岩 层厚 度相 等时 ， 底面 坡度 缓 ， 露头 宽度 就宽 ； 地面 坡度 陡 ， 岩层 露头 宽度 就窄 。 在陡 崖处 ， 岩层 上 、 下层 面界 线的 投影 线 就重 合一 条线 ，即 露头 宽
12、度 为零 ，岩 层尖 灭。 倾斜 岩层 的露 头宽 度主 要取 决于 岩层 的厚 度和 倾角 ， 还受 地面 坡角 ， 坡向 与岩 层的 倾角 、 倾向 之间 的关 系的 影响 。当 岩层 与坡 向相 反时 ，一 般地 面坡 度缓 ，岩 层露 头就 宽， 坡度 陡 ， 露头 就窄 ；岩 层出 露在 悬崖 峭壁 上， 则岩 层顶 、底 面的 界线 在平 面上 的投 影重 合成 一条 线 ， 尖灭 假想 。 当岩 层面 与倾 斜地 面直 交时 ， 这时 露头 宽度 小于 岩层 厚度 ； 岩层 倾角 达 90 时 ， 露头 宽度 等于 岩层 厚度 ， 且不 受地 形影 响左 侧的 岩层 ； 当岩 层
13、面 与地 面之 间的 交角 （ 指相 交 锐夹 角） 由大 变小 ，则 露头 宽度 由窄 变宽 。 7. 地层 接触 关系 类型 地层 接触 关系 基本 可分 为整 合和 不整 合两 种类 型。整合 ： 上 、 下地 层在 沉积 层序 上没 有间 断 ， 岩性 或所 含化 石都 是一 致的 或递 变的 ， 其产 状基 本一 致， 它们 是连 续沉 积形 成的 ，这 种上 、下 地层 间的 接触 关系 ，称 为整 合接 触。 地层 的整 合接 触反 应了 在形 成这 两套 地层 的地 质时 期该 地区 地壳 处于 持续 地缓 慢下 降 状态 ， 或虽 然短 期上 升 ， 但是 沉积 作用 从未
14、间断 ， 或者 地壳 运动 与沉 积作 用处 于相 对平 衡的 状态 ，沉 积物 逐层 连续 沉积 ，这 样就 形成 了两 套地 层的 整合 接触 关系 。 不整 合 ： 上 、 下地 层间 的层 序发 生间 断 ， 即先 后沉 积的 地层 之间 缺失 了一 部分 地层 。 这 种沉 积间 断的 时期 可能 代表 没有 沉积 作用 的时 期 ， 也可 能代 表以 前沉 积了 的岩 石被 侵蚀 的时 期。 地层 之间 的这 种接 触关 系称 为不 整合 。 不整 合可 分为 平行 不整 合和 角度 不整 合。 平行 不整 合表 现为 上 、 下两 套地 层产 状彼 此平 行 ， 但在 两套 地层
15、 之间 缺失 了某 些时 代的 地层 ， 表明 在这 段时 期发 生过 沉积 间断 ， 这两 套地 层之 间的 接触 面 不整 合面 就代 表这 个 没有 沉积 的侵 蚀时 期 平行 不整 合在 平面 、 剖面 上表 现为 ： 不整 合面 上 、 下两 套地 层的 界线 在较 大区 域内 呈平 行展 布， 产状 也基 本一 致， 其间 却缺 失部 分地 层。 角度 不整 合又 简称 不整 合 ， 主要 表现 为上 、 下两 套地 层之 间既 缺失 部分 地层 ， 产状 又不 相同 。 上覆 的较 新地 层的 底面 通常 与不 整合 面基 本平 行 ， 而下 伏的 较老 地层 层面 与不 整合
16、面 相截 交。 角度 不整 合在 平面 、剖 面上 表现 为： 不整 合面 上、 下两 套地 层的 产状 有较 明显 的差 异 ， 其间 又缺 失一 部分 地层 。上 覆较 新地 层的 底面 界线 与下 伏较 老的 不同 层位 的地 层相 交截 。 8. （平 行、 角度 ）不 整合 形成 过程 及其 构造 意义 平行 不整 合的 形成 是由 于地 壳在 一段 时间 内处 于上 升 ， 而在 上升 过程 中地 层又 未发 生明 显褶 皱或 倾斜 ， 只是 露出 水面 发生 沉积 间断 和遭 受剥 蚀 。 经过 一段 时期 后 ， 又再 次下 降接 受 新的 沉积 ， 从而 使上 、 下底 层之
17、 间缺 失了 一部 分地 层 ， 但彼 此的 产状 是基 本平 行的 。 下降 沉 积 上升 、沉 积间 断和 遭受 剥蚀 再下 降、 再沉 积 角度 不整 合的 形成 为下 降 、 接受 沉积 褶皱 上升 （ 常伴 有断 裂变 动 、 岩浆 活动 、 区域 变 质等 ） 、沉 积间 断、 遭受 剥蚀 再次 下降 、再 沉积 不整 合的 地质 意义 不整 合是 确定 地壳 运动 和岩 浆活 动时 期的 主要 依据 ， 不整 合面 又是 划分 构造 层的 分界 面。 所以 不整 合对 于研 究地 壳运 动、 地质 发展 历史 具有 重要 的意 义； 不整 合是 划分 岩石 地层 单位 的依 据之
18、 一 ； 但由 于不 整合 不代 表等 时面 ， 所以 它不 能作为划 分年 代地 层单 位的 依据 ； 对不 整合 在空 间上 的分 布和 类型 变化 情况 的观 察研 究 ， 可以 为了 解地 壳运 动的 不均 衡 性和 古地 理特 征提 供依 据； 由于 不整 合面 是构 造上 的薄 弱带 ， 富含 内外 生矿 床 ， 是很 好的 储油 构造 ， 因此 ， 不整 合的 研究 对于 油气 、金 属与 非金 属矿 床的 寻找 都具 有重 要的 实际 意义 ； 不整 合主 要分 为平 行不 整合 与角 度不 整合 两种 类型 ， 平行 不整 合的 形成 主要 是地 壳的 垂直 运动 （ 造陆
19、运动 ） 造成 ， 其特 点是 构造 变形 较弱 ， 变位 明显 ， 往往 呈大 面积 隆起 和坳 陷 的区 域性 面式 展布 ；经 典的 角度 不整 合主 要由 水平 挤压 造成 （造 山运 动 ） ，属 挤压 构造 动力 学环 境， 其特 点是 构造 变形 十分 强烈 ，往 往成 排成 带具 有明 显的 定向 性。 9. 如何 识别 不整 合面 和判 断其 形成 的时 代 与地 壳运 动有 关的 地质 作用 所产 生的 现象 ，都 可作 为确 定不 整合 的直 接或 间接 的标 志 。 地层 古生 物方 面标 志 ： 上 、 下两 套地 层中 的化 石所 代表 的地 质时 代相 差较 远
20、； 或二 者 的化 石反 映出 在生 物演 化过 程中 存在 不连 续现 象， 或二 者的 生物 群迥 然不 同； 沉积 方面 的标 志 ： 上 、 下两 套地 层在 岩性 和岩 相上 截然 不同 ， 两套 地层 之间 往往 有一 个较 平整 或起 伏不 平的 古侵 蚀面 ， 这个 面上 可能 保存 着古 风化 壳 、 古土 壤层 或与 之有 关的 残 积型 矿床 ，上 覆地 层的 底层 常有 由下 伏地 层的 岩石 碎块 、砾 石组 成的 底砾 岩； 构造 方面 的标 志 ： 上 、 下两 套地 层产 状不 一致 ， 构造 变形 强弱 程度 不同 ， 因而 两套 地 层的 褶皱 型式 、断
21、裂情 况也 各异 ，这 是角 度不 整合 的构 造标 志； 岩浆 活动 和变 质作 用方 面的 标志 ： 不整 合面 上 、 下两 套地 层及 其构 造是 在不 同时 期的 地壳 运动 中形 成的 ， 因此 往往 各自 伴生 不同 时期 不同 特点 的岩 浆活 动和 变质 作用 ， 并各 有不 同类 型的 矿床 。 确定 不整 合形 成时 代 确定 不整 合时 代时 应以 下伏 地层 的最 新层 位时 代为 下限 ， 取其 上 、 下限 相隔 最近 的时 代为 不整 合形 成时 代； 不要 把同 期地 壳运 动在 不同 地方 形成 不同 类型 的不 整合 ，或 从不 同地 段不 整合 面上 、
22、 下接 触的 层位 差异 ，误 认为 它们 是不 同时 期的 地壳 运动 的产 物； 在一 个范 围较 大的 区域 内 ， 可以 发生 多次 地壳 运动 ， 形成 多个 角度 不整 合和 平行 不整 合 在不 整合 分布 区域 之内 ，下 伏地 层的 最新 地层 与上 覆地 层的 最老 地层 之间 这段 时间 内 ， 并不 一定 完全 处于 剥蚀 状态 而无 沉积 。 10 . 不整 合研 究的 意义地层 不整 合接 触是 研究 地质 发展 历史 及鉴 定地 壳运 动特 征和 时期 的一 个重 要依 据 。 在岩 石地 层学 上也 是划 分地 层单 位的 依据 之一 。研 究不 整合 在空 间
23、上 的分 布和 类型 的变 化情 况 ， 有助 于了 解古 地理 环境 及变 化 。 不整 合面 及其 上 、 下相 邻岩 层中 ， 常形 成沉 积矿 床 。 不整 合 也是 构造 上的 一个 软弱 带 ， 常成 为岩 浆及 其他 含矿 流体 的活 动地 带 ， 有利 于形 成交 代型 或填 充型 的内 生矿 床以 及次 生富 集矿 床 。 同时 ， 不整 合对 油 、 气和 地下 水的 储集 也具 有重 要意 义 。 第三 章 地质 构造 分析的 力学基础 1. 有关 力的 基本 概念 外力 ： 对一 个物 体来 说 ， 另一 个物 体施 加于 这个 这个 物体 的力 称为 外力 。 外力
24、可分 为面 力和 体力 两种 ， 面力 是通 过接 触面 作用 于物 体的 力 ； 体力 是相 隔一 定距 离对 物体 内每 个质 点 都施 加作 用的 力。 内力 ：内 力是 同一 物体 内部 各部 分之 间的 相互 作用 力。 应力 ：在 内力 均匀 分布 的情 况下 ，作 用在 单位 面积 上的 内力 ，称 为应 力。 主应 力 - 主应 力轴 - 主平 面 ： 在单 元体 中这 六个 面上 的正 应力 称为 主应 力 ， 其性 质可 以是 张应 力 ， 也可 以是 压应 力 ； 每对 主应 力作 用的 方向 线称 主应 力轴 ； 其作 用面 称主 应力 面或 主 平面 。 正应 力 -
25、 剪应 力： 垂直 于截 面上 的应 力叫 做正 应力 ：平 行于 截面 上的 应力 叫做 剪应 力。 2. 应力 状态 应力 状态 公式 - 应力 莫尔 圆 =0 时， 正应 力值 最大 =4 5 时， 位于 最高 点， 剪应 力值 最大 =9 0 时， 平行 于作 用力 的截 面， 剪应 力、 正应 力均 为 0 3. 应变 的基 础知 识 变形 方式 ：物 体的 变形 方式 有拉 伸、 挤压 、剪 切、 弯曲 和扭 转五 种 均匀 - 非均 匀变 形： 按照 物体 变形 后的 形状 可分 为均 匀变 形与 非均 匀变 形两 种。 均匀 变 形是 指岩 石的 各个 部分 的变 形性 质 、
26、 方向 和大 小都 相同 的变 形 ； 非均 匀变 形是 指岩 石各 点的 方向 、大 小和 性质 发生 变化 的变 形， 弯曲 和扭 转属 于非 均匀 变形 。 线应 变 - 剪应 变： 应变 分为 线应 变和 剪应 变。 线应 变是 指物 体内 某方 向单 位长 度的 改变 量； 剪应 变是 指初 始相 互垂 直的 两条 直线 变形 后， 它们 之间 的直 角改 变量 。 岩石 变形 阶段 ：岩 石变 形阶 段分 为弹 性变 形、 塑性 变形 和断 裂变 形三 个阶 段。 弹性 变形 ： 岩石 在外 力作 用下 发生 变形 ， 当外 力撤 除后 ， 变形 可恢 复 ， 这种 变形 称为 弹
27、性 变形 。在 变形 的初 始阶 段， 应力 与应 变成 正比 ，对 应的 极限 应力 值称 为比 例极 限； 塑性 变形 ： 随着 外力 继续 增加 ， 变形 继续 增强 ， 当应 力超 过岩 石的 弹性 极限 后 ， 即使 将应 力解 除 ， 变形 的岩 石也 不能 完全 恢复 原来 的形 状 ， 这种 变形 称塑 性变 形 ； 试件 进入 塑性 变形 阶段 ， 曲线 显著 弯曲 ， 后曲 线变 成水 平状 态 ， 这意 味着 荷载 增加 很少 ， 甚至 无增 加 ， 变 形也 会显 著增 加 ， 此时 岩石 抵抗 变形 的能 力很 弱 ， 这种 现象 称为 屈服 ， 此对 应极 限应 力
28、值 称 为屈 服极 限。 断裂 变形 ： 任何 岩石 的弹 性变 形和 塑性 变形 总是 有一 定限 度的 ， 当应 力达 到或 超过 岩 石的 强度 极限 时 ， 岩石 内部 的结 合力 遭到 破坏 ， 就会 产生 破裂 面 ， 岩石 失去 连续 完整 性 ， 发 生断 裂变 形 ， 此时 的极 限应 力值 称为 破裂 极限 ， 是指 使固 体物 质开 始破 坏时 的应 力值 。 岩石 的变 形有 两种 方式 ，即 张裂 和剪 裂。 应变 椭球 体 ： 当物 体或 者岩 石发 生均 匀变 形时 ， 内部 质点 的相 对位 置将 发生 变化 。 设想 物体 和岩 石变 形前 内部 某一 点为
29、一小 圆球 体 ， 变形 后这 个圆 球体 就会 变成 一个 椭球 体 ， 该椭 球体 称为 应变 椭球 体。 4. 影响 岩石 力学 性质 与岩 石变 形的 因素 （结 果、 机理 ） 围压 因素 岩石 所处 深度 越大 ， 围压 也越 大 ， 这种 压力 ， 一方 面增 加了 岩石 的韧 性 ； 另一 方面 ， 大 大提 高了 岩石 的强 度极 限， 弹性 极限 也有 所增 高。 围压 对于 岩石 力学 性质 影响 的原 因在 于 ， 围压 使固 体物 质的 质点 彼此 接近 ， 增加 了岩 石的 内聚 力 ， 从而 使晶 格不 易破 坏 ， 因而 不易 断 裂。 温度 因素 许多 岩石
30、在常 温常 压下 是脆 性的 ， 随着 温度 升高 ， 岩石 的强 度降 低 ， 弹性 减弱 ， 韧性 显 著增 强， 因而 有利 于发 生形 变。 温度 增高 对岩 体力 学性 质影 响的 原因 是， 由于 温度 增高 时 ， 岩石 质点 的热 运动 增强 ， 从而 减弱 它们 之间 的联 系能 力 ， 使物 质质 点更 容易 位移 。 因此 ， 当 温度 升高 到适 当程 度时 ，较 小的 应力 也能 使岩 石发 生较 大的 塑性 变形 。 流体 因素 在干 燥和 潮湿 条件 下 ， 岩石 的力 学性 质是 大不 相同 的 。 当岩 石中 有溶 液或 水汽 时 ， 通常 可降 低岩 石的
31、弹性 极限 ， 增加 岩石 的塑 性 ， 岩石 易于 变形 。 一种 机制 是在 应力 作用 下 ， 溶液 有利 于重 结晶 作用 ， 它可 促使 某些 矿物 溶解 ， 也可 促使 某些 新矿 物形 成 ， 因而 有利 于岩 石的 塑性 变形 。另 一种 机制 是溶 液的 加入 使分 子的 活动 力加 强， 因此 ，随 着分 子活 动力 的增 强 ，岩石 分子 之间 的凝 聚力 必然 降低 ， 从而 降低 了岩 石和 矿物 的强 度 。 第三 种机 制是 岩石 孔隙 内 流体 通常 具有 一定 的空 隙压 力 ， 这种 压力 可以 减小 岩石 内摩 擦力 ， 岩层 中孔 隙压 力增 大会 使
32、岩石 屈服 强度 降低 ，因 而易 于变 形。 时间 因素 时间 对于 岩石 的力 学性 质与 变形 的影 响有 以下 三个 方面 ： I 快 速施 力与 缓慢 施力 对岩 石变 形的 影响 快速 施力 ， 不仅 加快 岩石 的变 形速 率 ， 而且 会使 其脆 性变 形加 强 。 若缓 慢施 力 ， 则会 使 脆性 物质 发生 塑性 变形 。 长时 间缓 慢持 续施 力 ， 使物 体破 坏所 需要 的应 力远 比迅 速施 力使 之 破坏 所需 要的 应力 小得 多 。 当岩 石收 到缓 慢的 长时 间外 力的 作用 时 ， 质点 有充 分时 间固 定下 来 ， 于是 产生 了永 久变 形 。
33、 当快 速变 形时 ， 质点 来不 及重 新排 列就 破裂 了 ， 所以 就呈 现出 脆 性变 形的 特征 ； II 重 复受 力对 岩石 变形 的影 响 使岩 石多 次重 复受 力 ， 虽然 作用 力不 大 ， 也能 使岩 石破 裂 ， 这时 的应 力值 代表 了物 体在 重复 受力 的情 况下 发生 破裂 最低 应力 极限 ， 称为 疲劳 极限 或耐 力极 限 。 用低 于疲 劳极 限的 应 力作 用于 物体 次数 再多 ，也 不能 使物 体破 裂； II I 长 期作 用对 岩体 变形 的影 响 长时 间的 缓慢 变形 会降 低材 料的 弹性 极限 ； 弹性 不断 降低 ， 弹性 变形
34、逐渐 减小 ， 塑性 变 形不 断缓 慢增 加； 脆性 降低 ，韧 性增 强， 并可 呈现 流变 特性 。 . 第四 章 褶皱 构造 1. 褶皱 的基 本形 式 背斜 / 向斜 、背 形 / 向形 褶皱 的形 态是 多种 多样 的， 而其 基本 类型 有两 种， 背斜 和向 斜。 背斜 ：岩 层向 上弯 曲， 其核 心部 位的 岩层 时代 较老 ，外 侧岩 层较 新。 向斜 ：岩 层向 下弯 曲， 核心 部位 岩层 较新 ，外 侧岩 层较 老。 如褶 皱岩 层的 新老 层序 不明 或者 褶皱 的变 形面 不是 层面 而是 其他 构造 面 ， 则将 向上 弯曲 的褶 皱面 称为 背形 ，向 下弯
35、 曲的 褶皱 面称 为向 形。 2. 褶皱 要素 核部 ：泛 指褶 皱中 心部 分的 地层 。当 剥蚀 后， 常把 出露 在地 面的 褶皱 中心 部分 的地 层 ， 简称 核。 翼部 ：指 褶皱 核部 两侧 的地 层， 简称 翼。枢纽 ：指 在褶 皱的 各个 横剖 面上 ，同 一褶 皱面 的各 最大 弯曲 点的 连线 。 轴面 ：是 一个 褶皱 内各 相邻 褶皱 面上 的枢 纽连 成的 面， 故又 称枢 纽面 。 轴迹 ：轴 面与 地面 或任 一平 面的 交线 。 转折 端： 指从 一翼 向另 一翼 过度 的部 分。 脊 / 脊线 / 脊面 ： 脊是 指背 斜或 背形 的同 一褶 皱面 的各
36、横剖 面上 的最 高点 ； 脊的 连线 称为 脊线 ；若 干相 邻褶 皱面 上的 脊线 连成 的面 称为 脊面 。 槽 / 槽线 / 槽面 ： 槽是 指向 斜或 向形 的同 一褶 皱面 的各 横剖 面上 的最 低点 ； 槽的 连线 称为 槽线 ；若 干相 邻褶 皱面 上的 槽线 连成 的面 称为 槽面 。 脊迹 / 槽迹 ：脊 面或 槽面 与地 面或 任意 平面 的交 线。 波长 ：对 称褶 皱的 波长 等于 两个 同相 位拐 点之 间的 距离 。 波幅 ：相 当于 两个 包络 面之 间垂 直距 离的 一半 。 拐点 、褶 皱包 络面 、褶 皱中 间面 3. 线性 要素 褶皱 枢纽 和一 切线
37、 装构 造的 产状 都可 用倾 伏和 侧伏 来表 示。 倾伏 角： 是指 在直 立面 上量 得的 该构 造线 与它 水平 投影 线间 的夹 角。 倾伏 方向 ：就 是线 状构 造的 水平 投影 线指 向下 一端 的方 位。 侧伏 角 ： 是指 在线 状构 造所 在的 构造 面上 量得 的该 构造 线与 构造 面的 走向 线之 间的 锐夹 角。 侧伏 向： 即构 成上 述锐 夹角 的走 向线 的一 端的 方位 。 4. 褶皱 的几 何形 态 圆柱 状 / 非圆 柱状 褶皱 5. 褶皱 形态 横剖 面上 褶皱 的形 态 根据 轴面 产状 和两 翼产 状 ， 褶皱 可以 描述 为 ： 直立 褶皱 、
38、 斜歪 褶皱 、 倒转 褶皱 、 平卧 褶皱 以及 翻卷 褶皱 。 根据 褶皱 的对 称性 ，可 将褶 皱描 述为 ：对 称褶 皱、 不对 称褶 皱。 根据 翼间 角大 小， 可以 将褶 皱描 述为 ：平 缓褶 皱、 开阔 褶皱 、闭 合褶 皱、 紧闭 褶皱 、 等斜 褶皱 。 根据 褶皱 面弯 曲形 态 ， 可将 褶皱 描述 为 ： 圆弧 褶皱 、 尖棱 褶皱 、 箱状 褶皱 、 扇状 褶皱 、 挠曲 褶皱 在平 面上 出露 形态 ：线 状褶 皱、 短轴 褶皱 、穹 窿褶 皱、 构造 盆地 。6. 褶皱 的产 状类 型 里卡 德分 类依 据 在总 结前 人关 于产 状分 类的 基础 上 ，
39、根据 褶皱 轴面 倾角 、 枢纽 倾伏 角和 侧伏 角这 三个 变量 绘制 出一 个三 角网 图， 以便 对褶 皱产 状做 三维 定量 研究 。 根据 轴面 产状 和枢 纽产 状， 褶皱 可分 为七 种 主要 类型 ：直 立水 平褶 皱、 直立 倾伏 褶皱 、 倾竖 褶皱 、斜 歪水 平褶 皱、 平卧 褶皱 、斜 歪倾 伏褶 皱、 斜卧 褶皱 。 7. 褶皱 横剖 面的 几何 类型 根据 各褶 皱厚 度变 化分 类： 平行 褶皱 和相 似褶 皱 根据 褶皱 中各 层弯 曲的 相互 协调 性分 类： 协调 褶皱 和不 协调 褶皱 兰姆 赛的 三类 五型 几何 分类 I 类 ： 褶皱 的等 倾斜
40、线向 内弧 呈收 敛状 ， 内弧 曲率 总是 比外 弧大 ， 故外 弧倾 斜度 也总 是 小于 内弧 。根 据等 倾斜 线的 收敛 程度 ，可 细分 为三 个亚 型： I A 型： 等倾 斜线 向内 弧呈 强烈 收敛 ，各 线长 短差 别极 大， 内弧 曲率 远比 外弧 大， 为典 型的 顶薄 褶皱 ； I B 型： 等倾 斜线 也向 内收 敛， 并与 褶皱 面垂 直， 各线 长短 大致 相等 ，褶 皱层 真厚 度不 变， 内弧 曲率 仍大 于外 弧， 为典 型的 平行 褶皱 ； I C 型： 等倾 斜线 向内 弧轻 微收 敛， 转折 端等 倾斜 线比 两翼 附近 的略 长， 反映 两翼 厚度
41、 有变 薄的 趋势 ，内 弧曲 率略 大于 外弧 ，这 是平 行褶 皱向 II 类相 似褶 皱过 渡的 型式 。 II 类： 等倾 斜线 互相 平行 且等 长， 褶皱 层的 内弧 和外 弧曲 率相 等， 即相 邻褶 皱面 倾斜 度基 本一 致， 为典 型相 似褶 皱。 II I 类 ： 等倾 斜线 向外 弧收 敛 ， 向内 弧撒 开呈 倒扇 状 ， 即外 弧曲 率大 于内 弧 ， 为典 型的 顶厚 褶皱 。 8. 褶皱 的组 合形 式 雁行 式褶 皱 雁行 式褶 皱又 称斜 列式 褶皱 ， 为一 系列 呈平 行斜 列 （ 雁行 状 ） 的短 轴背 斜或 向斜 ， 它可 以由 不同 规模 和级
42、次的 背斜 或向 斜所 组成 ，是 褶皱 构造 常见 的一 种组 合型 式。 隔档 式褶 皱 由一 系列 平行 的背 斜和 向斜 相间 组成 ， 其中 背斜 是窄 而紧 闭的 ， 形态 完整 清楚 ， 呈线 状 延伸 ；而 两个 背斜 之间 的向 斜则 开阔 平缓 。 隔槽 式褶 皱 由一 系列 平行 的背 斜和 向斜 相间 排列 的褶 皱组 成 ， 但是 其中 背斜 和向 斜形 态正 好与 隔档式褶 皱相 反 ， 其向 斜紧 闭且 形态 完整 ， 呈线 状排 列 ， 而两 向斜 之间 的背 斜则 平缓 开阔 成箱 状 。 这两 种褶 皱组 合型 式的 共同 特点 是较 紧闭 的褶 皱与 较开
43、 阔的 褶皱 相间 并列 ， 表现 出背 斜和 向 斜的 变形 强度 各不 相同 。 复背 斜和 复向 斜 复背 斜和 复向 斜是 由多 级褶 皱所 组成 的巨 大背 斜和 巨大 向斜 。 各次 级褶 皱与 总体 褶皱 常 有一 定的 几何 关系 ， 一般 认为 典型 的复 背斜 和复 向斜 的次 级褶 皱轴 面常 向该 复背 斜或 复向 斜 的核 部收 敛 。 在一 个褶 皱带 中 ， 在它 的中 央地 带的 次级 褶皱 核部 地层 老于 两侧 的次 级褶 皱的 核部 地层 ， 次级 褶皱 的轴 面构 成 “ 正扇 形 ” ， 则褶 皱带 为一 复背 斜 ； 反之 ， 中央 地带 的次 级
44、褶皱 核部 地层 新于 两侧 的次 级褶 皱的 核部 地层 ， 次级 褶皱 的轴 面构 成 “ 倒扇 形 ” 则为 复向 斜。 9. 褶皱 形成 机制 褶皱 的形 成机 制分 为纵 弯褶 皱作 用、 横弯 褶皱 作用 、剪 切褶 皱作 用和 柔流 褶皱 作用 。 10 . 纵弯 褶皱 作用 岩层 收到 顺层 挤压 力的 作用 而发 生褶 皱称 为纵 弯褶 皱作 用 。 地壳 水平 运动 是造 成这 种作 用的 地质 条件 。地 壳中 大多 数褶 皱是 纵弯 褶皱 作用 形成 的。 当一 套层 状岩 石受 到顺 层挤 压时 ， 层面 在形 成褶 皱的 过程 中起 着重 要作 用 ， 以至 岩层
45、常 通过 两种 方式 形成 褶皱 ，弯 滑作 用和 弯流 作用 。 弯滑 作用 是指 一系 列岩 层通 过层 间滑 动而 弯曲 成褶 皱的 作用 。 纵弯 褶皱 作用 引起 弯滑 作 用的 主要 特点 是： 各单 层有 各自 的中 和面 ， 而整 个褶 皱没 有统 一的 中和 面 。 各相 邻褶 皱面 保持 平行 关系 ， 各岩 层的 真厚 度在 褶皱 的各 部位 基本 一致 ，故 纵弯 曲引 起的 弯滑 作用 往往 产生 平行 褶皱 ； 纵弯 褶皱 作用 引起 的层 间滑 动是 有规 律的 ， 一般 背斜 中各 相邻 的上 层相 对向 背斜 转折 端滑 动， 各相 邻的 下层 则相 对向 相
46、反 方向 ，即 向相 邻向 斜的 转折 端滑 动。 当两 个强 硬岩 层之 间夹 有层 理发 育的 韧性 岩层 的条 件下 ， 发生 纵弯 褶皱 作用 ， 则会 在 层间 滑动 的力 偶作 用下 ，使 薄层 韧性 岩层 发生 层间 小褶 皱。 弯流 作用 是指 岩层 弯曲 变形 时 ， 不仅 发生 层间 滑动 ， 而且 某些 岩层 内部 还出 现物 质流 动 现象 ，上 、下 层面 对褶 皱层 内物 质的 流动 起着 控制 作用 。 纵弯 褶皱 的弯 流作 用的 主要 变形 特征 是： 层内 物质 的流 动方 向 ， 自受 压的 翼部 流向 转折 端 ， 岩层 在转 折端 部位 的不 同程 度
47、地 增 厚， 翼部 相对 剪薄 ，从 而形 成相 似褶 皱或 者顶 厚褶 皱； 当软 岩层 与硬 岩层 互层 ，受 到顺 层挤 压时 ，硬 岩层 难以 发生 流动 ，仍 形成 平行 褶皱 ，而软 岩层 易于 流动 ， 填充 了由 于层 间滑 动形 成的 虚脱 空隙 ， 从而 形成 与硬 岩层 褶皱 形态 不同 的顶 厚褶 皱； 当硬 岩层 中夹 有一 大套 层理 发育 相对 易流 动的 韧性 岩层 时 ， 物质 的流 动并 不顺 其微 层 理发 生层 间差 异流 动 ， 而是 在主 褶皱 的翼 部和 转折 端形 成从 属褶 皱 。 这种 从属 褶皱 显示 了层 内物 质向 转折 端流 动的 特
48、征 ； 在侧 向挤 压下 软岩 层发 生强 烈层 内流 动， 可产 生线 理、 劈理 或片 理（ 兼有 变质 作用 ） 等小 构造 ；如 其间 夹有 脆性 薄岩 层， 还可 形成 构造 透镜 体和 无根 褶皱 等。 11 . 横弯 褶皱 作用 岩层 受到 和层 面垂 直的 外力 作用 而发 生的 褶皱 ， 称为 横弯 褶皱 作用 。 地壳 差异 升降 运动 ， 岩浆 或岩 盐的 底辟 作用 以及 同沉 积褶 皱作 用所 形成 的褶 皱都 属于 横弯 褶皱 。 横弯 褶皱 作用 也会 引起 弯滑 作用 和弯 流作 用， 其特 点如 下： 横弯 褶皱 的岩 层整 体处 于拉 伸状 态， 一般 不存
49、 在中 和面 ； 横弯 褶皱 作用 往往 形成 顶薄 褶皱 ； 横弯 褶皱 作用 引起 的弯 流作 用使 岩层 物质 从弯 曲的 顶部 向翼 部流 动 ， 易于 形成 顶薄 褶 皱。 12 . 剪切 褶皱 作用 剪切 褶皱 作用 又称 滑褶 皱作 用 ， 这种 作用 使岩 层沿 着一 系列 与层 面不 平行 的密 集劈 理面 发生 差异 滑动 而形 成 “ 褶皱 ” 原始 层面 在这 种褶 皱作 用中 已不 起控 制作 用 ， 只是 反应 滑动 结 果的 标志 ，故 这种 褶皱 作用 又被 称作 为被 动褶 皱作 用。 剪切 褶皱 作用 的主 要特 点是 ： 在横 剖面 上平 行轴 面方 向所 量得 的褶 皱不 同部 位的 层的 “ 厚度 ” 都基 本相 等 ， 故剪 切 褶皱 作用 形成 褶皱 为典 型的 相似 褶皱 ； 剪切 褶皱 作用 所形 成的 褶皱 并非 层面 真正 发生 了弯 曲变 形 ， 而是 层面 沿密 集的 平行 劈 理或 面理 面发 生差 异滑 动而 出现 明显 弯曲 的外
