岩石圈与地质构造PPT课件

1、1,第三章 岩石圈与地质构造,岩石圈的组成与结构 岩石圈运动及地壳物质循环 地质构造的地图识别 地质构造遥感图像目视解译的一般标志及规律 三维地质模拟及其进展,2,第一节 岩石圈的组成与结构,一）化学组成 地壳中已经发现90多种化学元素，以O，Si，Al，Fe，Ca，Na，K，Mg等8种主要元素占98%以上，其它元素占12% 对于整个岩石圈的原子组成来说，氧占60.4%，硅占20.5%，铝占6.2%，氢占2.9%，钠占2.49%，铁、钙、镁、钾分别占1.9%、1.88%、1.77%和1.37%，其它元素含量都小于1%。元素在地壳中的平均重量百分比称为克拉克值，也叫元素丰度。地壳元素丰度，是根据

2、各种岩石的化学成分用加权平均法求得的,3,元素在地壳中的平均重量百分比称为克拉克值，也叫元素丰度。地壳元素丰度，是根据各种岩石的化学成分用加权平均法求得的,4,地壳元素丰度是重要的地球化学基础数据，它标志地壳做为一个地球化学系统，其化学成分的总特征，决定了地壳中发生的各种地球化学作用的背景，也提供了一个衡量元素集中、分散变化程度的标尺。这对研究地壳物质循环、资源开发、环境保护、地方病等地理背景极为重要,5,二）矿物组成 矿物指由地质作用所形成的天然单质或化合物。它们具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构，可以用化学式表示。它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本

3、单元,6,目前已知的矿物约有3000种左右，绝大多数是固态无机物，其中最常见的只有五六十种，至于构成岩石主要成分的不过二三十种。组成岩石主要成分的矿物，称为造岩矿物，它们共占地壳重量的99%。 其中最重要的有7种造岩矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石。甚至可以说，整个地壳几乎就是由上述7种矿物组成的,7,石英,8,长石,9,云母,10,角闪石,11,辉石,12,橄榄石,13,方解石,14,矿物在地壳中一定地段高度富集，并形成当前条件下可开采和利用程度的集合体就是矿床。矿床是地质作用的产物，但又与一般的岩石不同，它具有经济价值。矿床的概念随经济技术的发展而变化。矿床中，单位体积

4、或单位重量矿石所含有的有用组分或有用矿物的含量，称为矿石品位。一般以重量百分比表示（如铁、铜、铅、锌等矿），有的用gt表示（如金、银等矿），有的用gm3表示（如砂金矿等），有的用gl表示（如碘、溴等化工原料矿产）。矿产品位是衡量矿床经济价值的主要指标,15,三）岩石组成 岩石是在各种地质作用下，按照一定方式结合而成的矿物集合体，是构成地壳及地幔的主要物质成分。岩石不同于矿物，它是一种混合物，无固定的化学、物理性质，不能用化学式表示,16,根据成因，岩石一般被划分为火成岩（岩浆岩）、沉积岩、变质岩三类。如果根据变质母岩的性质，把变质岩归属于沉积岩和火成岩，则在整个地壳的岩石组成中，火成岩占95%

5、，沉积岩只占5%。但是，沉积岩却覆盖了整个地球表面的75%，火成岩只覆盖了25,17,由于岩浆岩多数是在地下深处由岩浆冷凝而成，故多分布于地壳深处；沉积岩是在近地表和地表形成的，在地壳最外层呈厚薄不均的不连续分布；变质岩则主要分布于地壳运动剧烈的地带或岩浆岩体周围。由于成因不同，三大类岩石的产状也不相同，岩浆岩多呈块状、脉状；沉积岩多呈层状；变质岩介于两者之间，既有层状或似层状的，也有呈块状的。 在地质野外考察中，主要通过对岩石的矿物成分，结构，构造特点的分析，以及对岩石产状的宏观了解确定岩石分类,18,岩石圈空间结构及差异,一）厚度不均和垂直分层是地壳的基本特性,19,图3.1 地壳的分层结

6、构示意图,20,21,22,地壳厚度的差异性和垂直结构及物质成分的不均匀性，构成了地壳总的特征，这种特征常导致地壳物质的重新分配和调整，以便达到新的平衡，这是引起地壳运动的因素之一,23,二）板块划分,图3.2 岩石圈板块划分及其运动,24,25,图3.4 洋中脊的转换断层,26,第二节 岩石圈运动及地壳物质循环,岩石圈的运动 水平运动 垂直运动,27,二.岩石圈运动的表现 （一）地层厚度、产状与接触关系,图3.5 岩层的走向、倾向和倾角,28,29,走向：岩层层面与假想水平面交线的方位角，表示岩层在空间的水平延伸方向。可由两个相差180的方位角来表示，如NE30与SW210。走向与倾向相差9

7、0。 倾向：垂直于走向，顺倾斜面向下引出一条直线，此直线在水平面的投影的方位角，称岩层的倾向。表示岩层在空间的倾斜方向。 倾角；岩层层面与水平面所夹的锐角，即为岩层的倾角。它表示岩层在空间倾斜角度的大小。 岩层产状有两种表示方法：一种是方位角表示法。一般记录倾向和倾角，如SW20565,即倾向为南西205，倾角65。根据走向与倾向相差90的关系，其走向为NW295或SE115。另一种为象限角表示法。一般测记走向、倾向和倾角，如N65W/25SW，即走向为北偏西65，倾角为25，向南西倾斜,30,图 3.6 地层接触关系,31,在研究地层接触关系时不能只从几何关系考虑，要结合沉积中断时限的长短，

8、有无陆上剥蚀，影响范围的大小和上下地层构造条件变化等，加以具体分析研究，才能得出正确的结论,32,二）岩相变化 反映沉积环境的岩性、结构、构造、化石及其组合特征叫做岩相。岩相一般可以划分为海相、陆相和海陆过渡相。 （三）地质构造,图3.7 背斜和向斜,33,a）直立褶皱 （b）倾斜褶皱 （c）倒转褶皱 （d）平卧褶皱 （e）翻卷褶皱 图3.8 按褶皱的轴面产状分类,34,节理,35,36,图3.10 地堑和地垒示意图,37,四）岩浆活动和地震,图3.11 地震示意图,38,39,第三节 地质构造的地图识别,地质构造用地质图来表示。就是将沉积岩层、火成岩体、地质构造等的形成时代和相关等各种地质体

9、、地质现象，用一定图例表示在某种比例尺地形图上的一种图件，是表示地壳表层岩相、岩性、地层年代、地质构造、岩浆活动、矿产分布等的地图的总称。地质图主要表现的内容为地质现象在地球表面的投影，根据地层投影特点及其相互关系，我们可以获得地质构造的原始状态,40,41,42,一）地层产状在地质地形图上的表现及识别 岩层根据产状可以划分为水平构造、直立构造、倾斜构造三类。不同的构造类型，岩层出露界线与地形等高线之间形成不同的关系，这是地质地形图上识别地层产状的重要标志,图3.13 岩层产状在地质图上的表现,43,用构造图求地层倾角采用作图与计算相结合的方法。构造等高线延伸的方向表示地层的走向，垂直走向方向

10、作任意两条（也可是相邻多条）等高线间的垂线AB，过B点作垂线BC，并按比例取线段BC等于A、B两点的高程差，连接AC，CAB（）即为地层的倾角。 式中 A、B两点的图上距离； A、B两点高程差在图上的距离； 表示地层倾角,44,水平岩层,图3.14 水平岩层的出露线与等高线的关系,45,直立岩层,图3.15 直立岩层的出露线与等高线的关系,46,47,在地质图上判读褶皱构造时，首先要垂直地层走向(顺倾向或背倾向)进行追索，注意沿途地层出露的新老关系。若地层依次对称出现时，即表示区内有褶皱存在，当较新的地层两侧依次出现较老地层时为向斜构造；相反，在较老地层两侧依次出现较新地层时为背斜构造。向斜构

11、造中的最新地层分布区为向斜核部，背斜构造中的最老地层分布区为背斜核部，核部两则的其余部分为褶曲(背斜或向斜)的翼部,48,二）褶曲在普通地质图上的表现与识别,49,图3.17 某地普通地质图（褶皱,50,如图3.17可见，在图面不同深度灰色表示的区域，相同灰度表示相同的岩层，虽然受断裂的影响，但岩层分布表现出比较明显的规律性重复，且呈对称分布，岩层折转明显，可依此确定，该区域就是一组褶皱。褶曲轴部和枢纽（岩层弯曲最大的部位）表示完整，说明是倾伏褶皱，即褶皱的轴与地表面呈斜交关系。再根据岩层新老顺序，可以发现，该褶皱两翼为老岩层，轴部是新岩层，即，该褶皱是向斜,51,三）断层在地质图上的表现及识

12、别,52,图3.18所示，断层为横断层，断层面倾角根据计算岩层产状相同的过程，箭头ab即为断层的倾向线，bac即为倾角，用量角器量取。那么，可以看出，该断层的西北盘为上盘，东南盘为下盘。根据岩层年龄，S为最老岩层，D岩层次之，C岩层为较新岩层，而下盘老岩层出现在海拔较高的地方，说明下盘上升了。因此，可以判断，该断层上盘相对下降，下盘相对上升，故为正断层,53,四）岩层接触关系的识别,54,55,第四节 地质构造遥感图像目视解译的一般标志及规律,构造解译基本原则 结合所研究构造形迹的规模，收集相应比例尺的遥感资料； 多波段、多时相、不同种类遥感资料的对比分析； 应用各种地学资料进行综合分析； 遵

13、循构造地质学原理和基本理论，从构造总体轮廓、区域构造格架入手，分析具有代表性的单个构造，或分区、分构造层进行解译，最后，分析各构造形迹间的组合关系和分布规律，总结区域构造特征,56,一）岩性的判读,岩浆岩的侵入岩体呈较规则的团块状，其影像外形多为圆形、椭圆形、环形、透镜状、不规则块状和脉状等，熔岩面上还可见到绳状流动构造和纵向、横向冷却裂沟 。 沉积岩的主要构造特点是成层性，其影像图案多为不同色调的条带状。 变质岩中的正变质岩（岩浆岩变质而成），常保留岩浆岩的团块状特征；而副变质岩（沉积岩变质而成），却又保留了沉积岩的条带状特征。这些形状的差异十分明显，因此，可作为识别岩性的主要标志,57,图

14、3.19 岩浆岩、沉积岩、变质岩影像图,58,花岗岩影像,59,二）岩层产状解译,水平岩层 水平产状的岩层层面界线与该处地形等高线平行或重合。水平产状的岩层在地貌上常常构成方山、桌状山。如果被开垦利用，常呈套环状梯田。 未受切割或切割不深区，图像上只见同一岩层顶面，因此色调均匀，地形、水系、植被相近；受强烈切割区，其地貌一般为桌状山、方山、峡谷、阶梯状山坡，形成类似等高线状的封闭花纹环带状、贝壳状、玛瑙状纹形、浑圆状、姜块状、脑纹状半弧形花边状图案，周围植被的生长与岩层一致，呈环带状分布，单个岩层三角面的各点高度相同，孤立残山由露头线组成封闭圆形或椭圆形,60,61,62,直立岩层 遥感图像上

15、的特征是不同色调或微地貌组成平行的直线状或弧线状条带，这些条带不受地形起伏的影响，可以穿越沟谷、山系，沿着它自身的走向延伸。 坚硬的直立岩层常形成两坡对称的平直的山脊或脊垅状地形；而软弱岩层则形成平直的槽沟洼地，两者组合成“肋状”地形。 直立岩层可以直接根据其出露宽度确定其厚度,63,64,倾斜岩层与单斜构造 倾斜岩层的解译标志是：地质界线与地形等高线相交，并受地形因素的影响而发生弯曲转折，或通过山脊沟谷等不同地形，出现不同形态岩层三角面。 地面水平或未被侵蚀切割: 岩层露头线影像直线状条带 地面遭侵蚀切割: 影像连续折线、半弧形色调或微地貌条带,65,66,67,岩层三角面不管大小都是良好的

16、产状解译标志 软岩层互层岩层三角面不清晰，软硬岩层互层岩层三角面清晰； 水系沿岩层走向发育可将某些硬岩层层面剥露出来，形成特殊意义的宏规模岩层三角面； 在图像上判断量测岩层产状，首先将图像定向,68,69,三）地层接触关系判读,地层角度不整合接触关系最主要的解译标志，是两套产状不同的地层相接触 。 地层角度不整合接触关系的另一个解译标志，是两套褶皱轴线、褶皱类型不同的地层或断裂构造发育强度方向不同的地层相接触。 两套变质程度不同的地层、岩层或变质与未变质岩两套岩层的接触，也是不整合的一种解译标志。 岩脉、侵入体或断裂被上伏地层所交切、掩盖，同样也是一个角度不整合接触关系的解译标志,70,图3.

17、21 岩层角度不整合影像图,71,四）褶皱判译,褶皱构造，在遥感影像表现为由不同色调的平行状条带所组成的闭合图形。由于形成条件不同，有圆形、椭圆形、长条形以及其它不规则图形等多种形态，并具有明显的对称性,72,两翼岩层产状的有规律变化往往是判断褶皱形态的依据，而直观的标志是岩层三角面尖端指向的相背（向斜）或相向（背斜），也就是岩层三角面尖端相向或相背分布时，可说明褶皱的存在。 单面山地形的对称分布也可判断褶皱的存在。因为正常褶皱的两翼，倾向坡总是相对或相背分布。 图像上岩层的对称重复主要表现为色调或色带的对称重复出现，其次，当岩层出露宽度大，岩性差异明显时，也能通过地形组合、水系花纹图案的对称

18、分布反映出来,73,图3.22 阿巴拉契亚褶皱（卫星影像,74,75,76,77,78,五）断层的判读,在遥感图像的地质解译中，断裂构造解译的效果最好。 断裂构造的直接解译标志 在遥感图像上，顺着某一岩层、地层、岩脉、矿脉的走向或者侵入岩体接触界线追索，若发现其影像突然中断、错位，导致与另一种影像特征不同的岩石、岩层相接触，说明该处有断层通过 。 在遥感图像上，褶皱、断裂等构造的影像沿走向发生突然中断、错移，说明它们被断裂错开。 岩层、地层的重复出现或缺失现象 岩体、岩脉、火山口等呈直线状分布,79,图3.23 某地断裂构造影像图,80,81,82,第五节 三维地质模拟及其进展,三维地质模拟对地质构造形态的剖分 虽然地壳中的地质体的形态结构差别较大，但地质上的三维不均一性，主要包括两种类型：即实体的几何形态及其内部参数变化,83,地质实体根据形态特征可分为层状实体和非层状实体。层状实体占据地球表面的大部分，包括沉积岩及部分变质岩。地质体根据构造几何学的特征又可