构造地质学复习资料.pdf
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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 -
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