构造地质学课件

1一、岩层的原始产状◆沉积盆地（海洋或大型湖泊）中心，形成的岩层是水平的或近水平的，而边缘、岛屿，水下隆起等周围的沉积物产状具有一定的倾角，称为原始倾斜。◆原始水平的岩层，经构造变动后，可变为倾斜、直立、倒转以及各种褶皱形态，但也有仍保持近水平状态。§1地质体的产状第二章沉积岩层的产状及其原生构造2二、水平岩层岩层上下两个面保持水平状态，即同一层面上各点海拔高度基本相同的岩层，称为水平岩层。其特征如下：1、在层序没有倒转的前提下，地质时代较新的岩层叠置在较老的岩层之上。当地形剥蚀切割轻微的地面只出露最新岩层；如切割强烈时，老岩层则出露于河谷，冲沟等低洼处，较新岩层分布于山顶或分水岭上，即岩层愈老出露愈低，岩层愈新其出露的位置愈高。32、水平岩层的露头形态，完全受地形控制，其出露线（岩层与地面的交线）在地质图上表现为与地形等高线平行或重合，而不会相交。3、水平岩层的厚度就是岩层顶面与底面标高之差。4、水平岩层露头宽度，与岩层厚度和地形坡度的变化有关。4三、倾斜岩层（一）岩层产状及其测定1、产状要素：走向、倾向、倾角真倾角与视倾角之间关系为：tanβ=tanα.cosω（式中α为真倾角，β为视倾角，ω真倾向线与视倾向线之间夹角）2、线状产状要素：倾伏向、倾伏角、侧伏向、侧伏角53、岩层产状要素的测定与表示方法回顾地学概论和南京实习时现场实际测量。岩层产状要素，通常用罗盘直接测量，有些情况下需用作用法，赤平投影法求出岩层产状要素。层产状文字表示法：通常只记录倾向和倾角即可，走向则通过倾向加或减90°换算。●方位角SW205°∠25°或205°∠25°●象限角法以北或南作为起点（0°），一般记为N65°W∠25°或NW65°∠25°⑵符号表示（用于地质图上）6（三）倾斜岩层的露头形态（V字形法则）1.水平岩层露头线与等高线平行或重合(前面研究介绍)；2.直立岩层露头线不受地形影响，始终呈直线延伸；73.倾斜岩层露头界线复杂，表现为与地形等高线交切关系，并显示出一定的规律性，即在经过山脊和河谷时，均呈“V”字形态展布即“V”字形法则。有下列三种情况：(1)岩层倾向与地面坡向相反：在山脊处“V”字形尖端指向山下，在沟谷处“V”字形尖端指向上游。8(2)岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角时，在山脊处“V”字形尖端指向山下，沟谷处“V”字形尖端指向上游。(3)岩层倾向与坡向相同，但岩层倾角小于地面坡角时，“V”字形尖端在山脊处指向山下，沟谷处指向上游。9（1）、（3）两种情况相似，不同的是后者“V”字形弯曲大于等高线，而前者“V”字形弯曲度小于等高线。示图。（1）（3）10§2沉积岩层的原生构造沉积岩是地球表分布最广泛的岩石，其分布面积约占地球大陆面积的75%，因此，大部分地质构造是由沉积岩形成的。所以观测分析沉积岩层的原生构造、岩层产状和接触关系是研究地质构造的一项基础工作，也是本课程的基本内容之一。例如：安徽贵池徐桥银矿产于奥陶系灰岩裂隙中，为脉状矿体。奥陶系灰岩为厚层～块层状且大理岩化，层理看不清，地层产状长时间争论不休。我们根据大理岩中残留的生物碎屑的排列方向，确定了原始层理，令地质人员十分信服。11岩层由两个平行或近乎平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体。由沉积作用形成的岩层称沉积岩层。层面上、下岩层的界面。上层面叫做顶面，下层面叫底面，两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下覆岩层的顶面。厚度两个层面之间的垂直距离。原生构造沉积岩在沉积过程中或成岩作用过程中产生的非构造变动的构造称为沉积岩层的原生构造。如层理、层面构造（泥裂、雨痕、印模等）、结核、叠锥以及生物遗迹等等。尽管这些都是沉积岩石学研究的内容，但是，其对构造地质的研究也有重要意义。12一、层理及识别1、层理是沉积岩最常见的一种原生构造，是由岩石成分、结构和颜色在剖面上突变或渐变所显现出来的一种成层构造。层理按其形态可分为三种基本类型：平行层理、波状层理、斜层理。2、细层与层系A、B、C和D为层系，箭头所指为细层。133、层理的识别（1）岩石成份变化，系由成分差异而显示出层理；（2）岩石结构变化，指岩石粒度和形状的变化显示出层理；

（3）岩石颜色变化，由于颜色的不同显示出层理；

（4）岩层的原生层面构造，包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。14二、利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面确定岩层新老关系是野外观察研究地质构造的一个重要问题。未经构造变动的岩层，其正常层序总是上顶下底，即上新下老，但经构造变动后岩层则可直立，甚至倒转，新老层序倒置的现象。化石是确定新老关系和地质年代的依据，但有些无化石的“哑地层”，则只能根据原生构造和某些次生构造来确定新老层序。况且确定地层的新老关系，原生构造的方法比化石来得更容易些。15（1）斜层理（2）粒序（韵律）层理，正粒序与反粒序层理槽状层理和平行层理（上新下老）－新疆轮台县阳霞新第三系红层交错层理－地点同左韵律层理—同左下16（3）波痕洪水事件过后在边滩上留下的舌状波痕－新疆库车河舌状波痕和平行

波痕（水流向左）

－新疆民丰县安德尔河17（4）泥裂泥裂和生物遗迹－新疆库车第三系红层白垩系朱巷组（K1）中的泥裂－合肥盆地18（5）雨痕、冰雹痕及其印模雨痕－新疆民丰县安德尔河泥裂和雨痕（现代）－新疆库车河19（6）冲刷充填构造上白垩统张桥组中的冲刷充填构造－合肥盆地肥东县王铁乡分流河道对下伏岩层的冲刷切割、充填20（5）古生物标志和底面印模21§3地层之间的接触关系一、整合与不整合1、整合：连续沉积，岩层层序无间断、产状一致、时代连续，其中生物演化的是渐变的。2、不整合：沉积缺失，层序有间断、即部分地层无沉积或虽有沉积但却被剥蚀。二、不整合类型1、平行不整合：下降沉积→上升、沉积间断、剥蚀→再下降再沉积；不整合面上有下伏岩层组成的砾石、古风化壳、古土壤层。222、角度不整合特征：缺失部分地层，上下岩层产状不一致，呈一定的角度相交，不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩，古风化壳，古土壤层等。（1）形成过程：下降沉积→褶皱上升（伴有断裂活动、岩浆活动，变质作用等）→沉积间断、遭受剥蚀→再下降再沉积。反映上覆地层沉积之前，曾发生过褶皱等重要的构造事件。23（2）角度不整合面在剖面图和地质图上的表现特征24（3）地理不整合（区域不整合），指局部为平行不整合接触，但大范围内却是角度不整合。如：宁镇山脉J1-2xn与下覆地层的关系，在栖霞山高地为不整合；在仙鹤观J1-2xn和T3h为平行不整合，在紫金山则为整合接触关系。（4）嵌入不整合由于海侵或湖侵扩大，会导致超覆现象。如左图上朱罗统超覆于中朱罗统之上。25三、不整合的研究（一）确定不整合的存在（重点）1、地层古生物方面的证据：化石反映出生物演化的不连续性（种、属的突变），生物群落迥然差异。2、沉积方面的标志，存在侵蚀面、古风化壳、古土壤以及Fe、Mn、P、Ni，稀土或铝土矿等，底砾岩。3、构造方面的标志：产状，变形变质程度。4、岩浆活动和变质作用方面的标志。（二）观察研究不整合面及其上、下地层的产状，岩性及时代。1、详细测制剖面，研究岩性，岩相和化石，确定时代，观察构造形态，变质情况，岩浆活动等。2、砾石来源、粒度、圆度、分选性、排列方向等。3、制图、素描图、照相等26（三）确定不整合的形成时代形成时代：不整合面之下相对最新的地层时代为其下限，不整合面之上相对最老的地层时代为其上限，缺失地层时代为其形成时代。结合右图介绍PZ1～PZ2之间、E－PZ2～T1之间的不整合形成时代。27确定不整合的形成时代应注意：（1）取下覆最新时代为下限，两者之间相隔最近的时代为不整合形成时代；（2）同一次构造运动周期不同，地区有先有后，时间可长可短，缺失地层并不一致，这是褶皱幕的穿时性的反映。（3）大范围内，可发生多次构造变动，形成多个角度不整合和平行不整合，在接近大陆的地方，几个不整合面往往逐渐归并为一个角度不整合，其向缺失地层很多，实际上是包含了多次地壳运动所经历的构造事情。注意“缺”与“失”的关系，如我国华北O2/C2，是缺失O3、S、D、C1，还是原先有沉积，后来剥蚀掉即“失”去了。28§4软沉积变形软沉积变形指沉积或成岩作用过程中形成的非构造应力作用e而形成的变形。沉积物此时尚未固结成岩，处于塑性或半塑性状态，故称之为软沉积变形。一、负荷作用形成的软沉积变形负荷构造、火焰构造、砂球和砂枕29二、滑塌和滑移作用滑塌褶皱、爬折构造、卷曲层理。30三、与孔隙液压效应有关的软沉积变形砂岩墙、碟状构造四、软沉积变形的成因机制1、内因：沉积物力学性质高度塑性，抗剪（切）强度极差。2、外因：一定角度的斜坡地形和地震、风暴、海啸等外部诱发因素。31第十章节理1、节理的定义节理（joint）即岩石中的裂隙（fissureorfracture），是指没有明显位移的断裂。断裂包含节理（无显著位移者）和断层（fault）（有显著位移者）2、节理研究的理论和实践意义实际意义：1）矿液、石油、天然气运移通道、储集场所，控制矿体形态。2）地下水、石油渗透性，含油性，含水性与节理发育的密度，开启性有关。3）影响水工建筑物的渗漏性和岩体的稳定性。理论意义：节理与褶皱断裂和区域性构造密切相关，它的研究对认识和阐明区域地质构造及其形成和发展方面具有重要意义。32§1节理的分类一、几何分类Classificationofjoint）（一）据岩层产状关系分1、走向节理（strikejoint）2、倾向节理（dipjoint）3、斜向节理（obliquejoint）4、层节理（beddingjoint）33（二）据褶皱枢纽关系分1、纵节理（longitudindjoint）2、横节理（transcurrentjoint）3、斜节理（obliquejoint）注意：当褶皱枢纽是倾伏时，在转折端（倾伏端）部位，纵节理相当拉倾向节理，横节理相当于走向节理。34二、成因分类原生节理：（primaryjoint）次生节理：（subsequentjoint）三、根据力学性质分类1、剪节理（shearjoint）2、张节理（tensionjoint）剪节理、张节理与主应力轴和主应变轴之间的关系。35（一）剪节理的特征1、产状稳定（沿走向和倾向均如此片）；2、节理面平直光滑，时有擦痕，脉壁平直；3、切割砾石或较大的矿物颗粒；4、常发育成共轭X节理系（conjugatejoint）5、由羽列组成（featherjointorphumosejoint）6、尾端特征：①折尾；②菱形结环；③分叉巢湖坟头组砂岩中的剪节理36生物碎灰岩中的雁行式张节理，右阶（型）式排列，运动方向反时针－合肥工业大学行政楼大门门廊柱和州组姜块状灰岩中的共轭节理－巢湖麒麟山大采场37（二）张节理的特征1、产状不稳定2、节理面粗糙不平整，无擦痕；3、常绕砾石和粗砂颗粒而过，一般不切割；4、多开启性，脉体充填，形态成楔形、扁豆形等；5、不规则树枝状、网状、有时呈追踪X型、雁行式、放射状、同心圆状的组合形式。6、尾端变化、树枝状、多级分叉、杏仁状结环、不规则状；38四、节理力学性的转化39五、节理组（jointset）和节理系（jointsystem）节理组：指统一应力场中，一次构造作用下形成的产状基本一致，力学性质相同的一组节理。节理系：指统一应力场中，一次构造作用下形成的两个或两个以上的节理组，如共轭“X”节理、放射状节理、同心状节理等。40六、节理的分期与配套一定地区的节理一般是长期多次构造应力场的产物，为了探讨该地区的构造变形史和古构造应力场，常常进行节理的分期与配套。分期就是从时间尺度上对一定地区的所有节理进行分类，划分出先后序次，确定其长幼关系。配套是指从亲缘关系（或成生联系）上对一定空间范围内的所有节理进行组合，显然一个地区至少可以有一个或多个具亲缘关系的节理系。分期与配套的目的是，为研究区域构造和恢复古应力场提供依据。41（一）、节理的分期1、错开—被错开者早于错开者；2、限制—被限制者晚于限制者；3、互切—同时形成；4、追踪，利用和改造—同时或稍晚；5、间接标志：不同期次节理贯入的岩脉、岩墙、岩体、岩性、结构构造上各具特色；岩脉等互相切割，交切关系等有助于确定相对先后关系；6、不整合面上下层系中的节理发育差异。42（二）、节理的配套1、根据共轭节理的组合关系（1）擦痕、羽列，派生张节理确定共轭关系；（2）尾端变化特征；（3）利用两组节理的相互切错，确定共轭关系；（4）利用追踪张节理，两组雁列张节理等配套。2、根据节理发育总体特征以及节理与其它构造关系节理的分期和配套应注意以下几点：（1）分期与配套同时进行；（2）不能仅依据节理自身相互关系及特征，还要考虑地质背景；（3）分期配套必须在野外现场进行，有时还需要把统计分析的结论带至野外实践中检验。43§2雁列节理和雁列脉一、雁列节理1、雁列脉的要素，雁列带、雁列轴、雁列角、雁列宽度，示图。2、雁列的左、右列确定方法：顺着雁列轴向前方观察，前面一雁列脉排在后面雁列脉的右侧，称为右列式；反之称为左列式。“S”形，反“S”形44生物碎灰岩中的雁行式张节理，右阶（列）式排列，运动方向左旋（反时针）－合肥工业大学行政楼大门廊柱左阶（列）雁行式张节理－合肥紫蓬山侏罗系红色砂岩45二、羽饰构造（featherS.）46§3节理脉的充填机制和压溶作用一、扩张脉和非扩张脉1、扩张脉：节理被石英、方解石和矿脉等溶液灌入节理中，并使节理两壁张开而形成的脉。纤维状晶体可垂直、斜交脉壁，形成梳状构造；2、非扩张脉：溶液与围岩交代，而占有空间而形成的岩脉。47二、缝合线（suture,suturalline）三、裂开—愈合（rack-heal）发育在砂岩中的缝合线构造48§4不同地质背景上发育的节理一、与纵弯褶皱伴生的节理图示讲解以下各点1、早期平面“X”节理系，应力轴σ1、σ2、σ3，应变轴A、B、C，2、晚期平面“X”节理系（当岩层褶皱后，出现局部应力场作用）◆背斜转折端“X”节理系；◆向斜转折端“X”节理系。3、剖面“X”节理系（注意：在层理面上其走向永远是彼此平行的，不受后期构造运动的影响）4、横张节理●早期追踪张节理，岩层褶皱后⊥枢纽β；●褶皱枢纽倾伏端的横张节理，节理倾角与枢纽倾伏角互余；●晚期平面“X”节理系，在向斜核部的角追踪张5、纵张节理发育于褶皱的转折端，与枢纽平行。6、层内剪节理发育于层间，上下岩层相互滑动引起的与层理平行。49二、与横弯褶皱有关的节理环状和辐射状节理系，σ1直立，σ2、σ3水平三、与断层有关的节理1、羽状剪节理2、羽状张节理四、与区域构造有关的节理1、主节理；2、系统节理和非系统节理五、节理在分析区域构造中的作用和问题50§5节理的野外观测节理自然界虽然广泛普遍发育，但是尚未形成一套系统的研究方法。研究方法因任务不同而异，但不外乎系统的观察、测量统计、然后结合地质构造进行分析。通常在工作之前，对航、卫片进行解释，宏观地观察认识工作区节理的特点和规律，常能收到事半功倍之效。航卫片上可确定节理的方向、产状及其与各级构造的关系、节理的组合型式及其变化、节理发育程度、展布范围和被充填的情况。51一、观察点的选定示研究任务而定，一般不要求均匀布点，而是根据构造情况及节理发育情况布点，做到疏密适度。选定观察点时，还应注意到：1、露头良好，最好能两个面都能观察到，露头面积一般不小10m2，便于大量测量；2、构造特征清楚，岩层产状稳定；3、节理比较发育，组、系相互关系明确，且观测点要选择在重要的构造部位；4、一定地区各种不同的构造层，各类构造，岩体和岩石组合中的节理总是互有差异的。因此，可划分不同的节理区域，分别进行测量统计。52二、观测内容1、地质背景的观测（构造部位、地层及产状，岩性及成层性、褶皱、断裂的特点）；2、节理的分类和组系划分；3、节理的分期与配套；4、节理发育程度的研究；（1）岩性对节理发育程度的影响表现为：

a.韧性岩层：剪节理发育，共轭剪裂角大

b.脆性岩层：张节理发育，共轭剪裂角小（2）岩层单层厚度的影响：厚度大，节理间距大，稀疏；厚度小，节理间距小，密集；原因是层理降低强度。53（3）节理发育程度常用密度或频度表示

a.密度或频度：指节理法线方向上的单位长度（米）内的节理条数，n条/m，n/mb.缝隙度（G）（水工建筑，油气勘探），密度（μ）与节理平均壁距（t）的乘积，即：G=utc.单位面积内长度表示：u=l/πr2（r半径圆内节理总长度l）5、节理的延伸；6、节理的组合型式观测；7、节理面的观察；8、含矿性和充填物的观察，含矿性、充填与否、充填物。三、节理的观测和记录54第十一章断层构造§1断层的几何要素和位移一、断层的几何要素断层面(aultsurfaceorplane)空间位置，由走倾向、倾角定之。断层线（faultline）断层带（faultzone）断盘：上盘（hangingwall），上升盘（upthrow），下盘（footwall），下降盘（downthrow）55二、位移（desplacement）直移运动、旋转运动（一）滑距（slip）以相应点为参照系，两个时应点间的真正位移称为总滑距（ab）（netdesplacement）1、滑距（strikeslip）（ac）2、倾斜滑距（dipslip）（cb）3、水平滑距（horizontalslip）（am）56（二）断距（sepration）两对应层之距离1、垂直被错岩层走向的剖面上测得（1）地层断距（stratigraphicslip）(ho)（2）铅直地层断距（vraticedstratigraphislip）（hg）（3）水平断距（horizontalslip）(hf)2、垂直于断层走向的剖面上除铅直地层断距相等外，其余均大于前者，故称视断距。57§2断层分类一、断层与有关构造的几何关系分类（一）根据断层与岩层走向的方位关系分：走向断层倾向断层斜向断层顺层断层（二）根据断层与褶皱枢纽走向或区域构造线之间关系分：纵断层横断层斜断层58二、按断层两盘相对运动方向分1、正断层（NormalFault）2、逆断层（ReversFault）

3、平移断层（transcurrent）●左行平移（leftfaults）●右行平移（rightfaults）斜交断层走向滑动的断层，即1、2、3两两组合命名4、枢纽断层（hingefault）

5960逆冲断层－新藏公路峡南桥J1yerP161（一）逆冲推覆构造（ThrustFaulds）●原地岩块（系统）（Autochthon）●外来岩块（系统）（Allochthon）●逆冲岩席（片）（ThrustSheet）●逆冲推覆构造或推覆构造（Nappe）●构造窗（FenestllaorWindow）●飞来峰（Klippe）62（二）、伸展构造类型（extensionalstructure）正断层、组合型式：1、地堑和地垒（grabenhorst）主要由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层组成，两条走向基本一致正断层之间为下降盘，巨型者即为裂谷（rift）；地垒与地堑正好相反。2、阶梯状断层（stepfault），箕状构造（besinrange/hemigra-ben）、盆岭构造（basinandragestep）63（3）环状和放射状断层（4）雁行式断层（5）大型断陷盆地如华北、松江、江汉、萍乐等（6）裂谷（系）（riftsystem）◆大洋裂谷（oceanicrift）－大西洋◆大陆裂谷（contineatalrift）－东非裂谷◆陆间裂谷（intercontinentarift）红海◆大陆裂谷→陆间裂谷→大洋裂谷为一演化序列◆我国华北平原新生代裂谷，白垩纪沂沐裂谷以及攀西裂谷等。64grabeninthisalluvialfan.65（7）剥离（拆离）断层（detachment）为一上陡下缓的大型铲状正断层（listric-normalfault）。主要产出于盖层与基底之间，上盘包括一套正断层组合，发育区域隆起背景上，是岩石圈多层次拆离，盖层在基底上滑脱的具体表现，具有垂向分带性即：表层次为正断层组合；中层次为塑性变形为主的韧性剪切（8-15km）；深层次，伸展塑性流变。66（8）重力滑动构造（gravitysliding－spreading）组成：下伏系统、润滑层、滑面、滑动系统分带：后缘拉伸带、中部滑动带、前缘推挤带67三、走滑断层（strikeslipfault）走向滑动断层即大型平移断层，两盘直立相对水平滑动。人们对走滑断层的认识比对正，逆断层的认识要晚，地质学家在19世纪就认识了正逆断层，而走滑断层20世纪初才被发现。1、走滑断层的基本特征（1）主要特点①走滑断层包括一系列与主断层带平行或近微小角度相交的次级断裂组成，单条断裂沿伸一般不远，各级断裂分叉交织，常呈发辫状。68②常伴有雁列褶皱及断层以及断层隆起与断陷盆地。③断层两盘地层一岩相带成递进式依次错开，时代愈老错移越大。69④断层常呈直线延伸，甚至穿过起伏很大的地形仍保持直线形，航卫片上显示良好的线性。⑤根据断层两盘运动方向分为左行和右行。⑥力学性质具双重性即以剪切为主，又具有拉张或挤压，前者称张剪性，后者称压剪性走滑断层。702、走滑断层的内部应力状态和有关构造（1）应力状态（2）走滑断层弯曲引起的应力应变场（3）走滑断层交切引起的挤压和拉伸（4）尾端应力状态3、有关伴生构造（1）雁行式褶皱（2）牵引式弯曲714、拉分盆地（pullapartBasin）B.C.Burchfiel，1966年研究圣安德列斯走滑断层系控制的死谷盆地时首次提出。72拉分盆地的演化735、花状构造花状构造是走滑断层的一种特殊构造。剖面上一条走滑断层自下而上成花状撒开，故称花状构造。根据结构特征和力学性质可以分为正花状构造和负花状构造。74§3断层成因机制一、安德森模式（E.M.Anderson，1957）75二、哈佛奈模式（W.Hafner1951）76§4断层岩（一）碎裂岩系列（二）糜棱岩系列77A、B：断层角砾岩（显微照片）－新藏公路峡南桥C：断层角砾岩（原岩为侏罗系火山岩）－安徽肥东龙山ABC78A：花岗质糜棱岩受后期脆性断裂作用成为花岗质角砾岩－郯庐断裂B：大理岩质角砾岩－郯庐断裂AB79右：糜棱岩中的石英塑性变形（拔丝构造）－新疆中巴公路盖孜水文站左：长英质糜棱岩中的石英拔丝构造－中巴公路布伦口80动态重结晶石英的静态恢复－新疆塔什库尔干81钙质糜棱岩中的“δ”形旋转残斑－新藏公路128Km钙质糜棱岩中的“鞘褶皱”

－北京西山钙质糜棱岩－胜利油田纯梁采油厂招待所82§5断层效应广义的断层效应是断层引起的各种现象，这里讨论的是走向断层、横断层、斜向断层引起的视错动。一、走向断层引起的效应地层重复和缺失的6种情况断层性质断层产状和岩层产状的关系二者相反断层倾角大于地层倾角断层倾角小于地层倾角正断层地层重复（A）地层缺失（B）地层重复（C）逆断层地层缺失（D）地层重复（E）地层缺失（F）两盘运动方向下降盘出现新地层下降盘出现新地层上升盘出现新地层83二、横断层引起的效应（一）、正（逆）断层引起的效应（二）、平移断层引起的效应（三）、平移正（逆）断层引起的效应1、没错动，滑移线平行岩层在断层面上的迹线。2、滑移线在迹线下侧，剖面上看正断层、平面上看平移断层。3、滑移线在迹线上侧，剖面上看逆断层，平面上看平移断层。（四）、横断层错断褶皱引起的效应褶皱的核部宽窄发生变化。84§6断层的观察与研究一、断层的识别或确定（一）地貌标志1、断层崖；2、断层三角面；3、错断的山脊；4、山岭和平原的突变；5、串珠状湖泊洼地；6、泉的带状分布；7、水系特点85TheSanAndreasfaultprovidesabeautifulexampleoftran-sformfaultsoncontinents.Featuresassociatedwithtransformfaultsonlandincludeoffsetdrainagesandlinearvalleys.ThisfaultedglacialmoraineintheSierraNevadaMountainsisanexcellentexampleofthelawofcross-cuttingrelationships.86（二）构造标志（三）地层标志—重复与缺失（前述6种情况）（四）岩浆活动与矿化作用（五）岩相与厚度的急变二、断层面产状的测定87三、断层两盘相对运动方向的确定（一）根据两盘新老关系（前述走向地层6种情况）（二）横（斜）断层切割褶皱构造（三）牵引构造88（三）擦痕与阶步：正、反阶步和擦抹晶体的厚度变化判断运动方向。89左行平移断层形成的水平擦痕

－安徽霍邱四十里长山90（四）根据断层两侧派生构造的羽状剪节理、张节理即拖曳褶皱来判断断层运动方向。（五）根据断层角砾岩来判断断层运动方向。91四、断层作用时间性（一）确定地层形成时间：①根据是否切穿不整面来确定地层形成时代；②岩脉、岩体相互切割关系和其同位素年龄；③同一构造应力场作用下的力学成因分析；④重力构造，根据卷入的最新地层和为被切割的上覆最老的地层来确定。（二）长期活动的断层分析1、地层发育、厚度、岩相变化等情况显著差异；2、大型走滑断层，错距不同、控制盆地边界的同沉积地层；3、受地层控制的岩浆多期活动，多期成矿作用；4、不同时期活动的地层其力学性质、断层岩的性质及强度差异；92五、同沉积断层同沉积断层主要特点：示图1、一般为走向正断层，剖面上呈勺状或犁式；2、上盘地层明显增厚，生长指数=下降盘厚度/上升盘厚度；3、断距随深度增大，地层愈老，断距愈大；4、常在上盘发育反牵引构造（Reversdragstructure）。93Recentnewimagesoftheoceanfloorrevealmanydetailsoftransformfaultsandfracturezones,which,untilnow,wereunavailable.94闪长玢岩岩墙充填于平移断层

－安徽霍邱四十里长山95被花岗岩岩墙充填的平移断层－安徽霍邱四十里长山δμzz96肥东龙山NNE向走滑断层（断层面上发育纤维状凹凸棒）97二叠系栖霞组灰岩中的横断层

－巢湖北部山区177高地南部98第三章劈理就几何形态而论，任何构造都可看成是面状构造或线状构造。面状构造和线状构造都可以分成为“透入性”和“非透入性”两类。透入性构造均匀地弥漫于地质体中的构造，反映地质体作为一个整体，也均匀地发生了变形。非透入性构造以一种不连续面分散于地质体中，变形仅发生在不连续面及其附近，将均匀连续的地质体分成若干部分，所以又称为“分划性”构造。99ABCDS2S1S2S3S3透入性和非透入性是相对性概念。如左图（A～E观察尺度逐渐增大）中的S1、

S2、S3在不同尺度下观察其透入性与否的变化情况。100面理的构成面理可以右物质的分层、结构的变化，也可以由近平行的不连续面、不等轴矿物或片状矿物的定向排列，或某些显微组构所确定。101§1劈理的结构、分类和产出背景一、劈理岩石的域组构劈理域（cleavagedomain）由云母等层状矿物或不溶残余物质富集成的近平行或交织状的薄条带或薄膜。其中原岩组分被强烈改造，矿物或其集合体定向排列，是强变形域。微劈石（microlithondomain）是夹在劈理域之间的岩片，其原岩的组分和结构基本保留，由粒状矿物组成，无优选方位，是弱变形域102二、劈理分类（一）传统分类流劈理、破劈理和滑劈理（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，使岩石分裂成无数薄片，是在固态流变过程中新生的面理。云母片岩显微镜下的流劈理板岩的劈理（流劈理）103北京西山奥陶系钙质糜棱岩面理(流劈理)砂质板岩中的劈理(流劈理)和层理近于－新疆塔什库尔干二叠系(P)104（2）破劈理岩石中密集、平行的剪切破裂面或压溶劈理域。裂面的定向与矿物的排列无关砂质板岩(P1)破劈理与层理正交－新疆塔什库尔卡拉其古干砂质板岩(P1)破劈理与层理正交－新疆塔什库尔卡拉其古干105（3）滑劈理发育于具有先存面理的岩石中,切过先期面理的差异性平行滑动面（带），带中矿物定向排列，构成劈理域。其微劈石常常被牵引形成复杂的褶皱，称为褶劈理。艾连卡特群（Pt1）滑劈理－新疆和田－布雅公路106二、

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(包括褶劈理和间隔劈理，前述的破劈理、流劈理应属此)。107三、劈理产出的构造背景（一）轴面劈理平行褶皱轴面的劈理。岩性均一，韧性差小的岩系里，与轴面平行性越高，反之韧性差较大，强弱相间的岩系里轴面劈理则发生散开和聚钦。强岩层呈正扇形，弱岩层中呈反扇形。轴面劈理形成于褶皱作用的晚期，是最大的挤压(AB)面,垂直σ1。近年研究认为轴面劈理是压扁和压溶作用结果。二叠系砂板岩中的轴面劈理－新疆塔什库尔干县达布达尔乡岩性均一的轴面劈理（地点同上）108正扇形轴面劈理(S1)垂直层理面(S0)—安徽泗县前震旦系灰岩S1S0S0109（二）层间劈理售岩性及层面控制的，与层理斜角的劈理。（三）顺层劈理代表褶皱前期一组挤压应变面，但亦有人认为是沉积变质过程中重荷、重结晶的结果。（四）断裂劈理在断裂的两盘岩石中或断层带中，与断裂具有统一的力学机制。（断层一章讲授）（五）区域劈理110§2劈理的形成机制一、劈理的形成作用机械旋转片状、板状矿物旋转到垂直于压缩方向的定向排列重结晶作用云母、石英等矿物垂直于最大压缩方向的生长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晶体塑性变形压扁、拉长作用111一、区分劈理与层理二、测定劈理参数、描述劈理的结构特征1、劈理的间隔，大间隔75mm，小间隔1-5mm，微间隔0.01-0.1mm，连续<0.001mm2、劈理域的形态3、微劈石的结构§3劈理的野外研究1121、利用劈理判断相邻岩层运动方向2、确定地层层序和背、向斜位置3、劈面与轴面平行或以轴面对称面对称分布，赤平投影上，劈理极点投影不是与轴面一致，就是与轴面对称分布。4、圆柱状褶皱劈理与层理分线与褶皱枢纽平行，都代表褶皱变形的中间高变轴。三、观察和测量劈理和层理之关系根据劈理判断地层层序和背斜、向斜位置的方法113四、利用劈理特征推断岩石变形机制和构造环境。五、研究变斑晶外面理，探讨变形与变质作用的关系。六、观察交切关系，建立先后发展顺序。114线理（Lineation）岩石内部或表面具有平行(或一定优势方位)排列的各种线状构造。主要是指：露头或手标本上尺度上的平行透入性构造。与褶皱有关的线状构造：如枢纽，香肠构造、窗棂和杆状构造等也都被看作为线理——粗大的线理。第四章线理115§1运动轴和应变轴B.Sander(1930)坐标系在挤压和拉伸作用下，运动学坐标系a.b.c轴的方位与应变椭球体的主轴X.Y.Z(A.B.C)116§2变形岩石中的小型线理一、拉伸线理形成方式有二：●物质塑性流动过程中的伸长变形，位于ab面之上，指示物质运动方向，代表应变椭球体的长轴方向，为a线理；●辗滚而成。使物质垂直力偶作用的方向拉伸，这种线理常与褶皱枢纽平行，为b线理。117长城系底砾岩压扁拉长（a线理）－北京西山网上下载的国外砾石压扁拉长线理118玄武岩中杏仁体压扁拉长-a线理——新藏公路叶尔羌河119菱铁矿的压扁拉长(a)__新藏公路叶尔羌河120二、生长线理由针状、柱状等矿物定向排列构成，都是岩石在变形和变质过程中压溶和重结晶作用的产物。因而反映岩石重结晶时的流动方向。有时在动力变质带上，在强大的应力作用下，矿物生长往往不依据结晶习性，却屈服于应力生长，如断层面上的石英、方解石纤维状晶体。均属a线理。121花岗闪长岩中的角闪石生长a线理_西昆仑山柯岗花岗岩析离体中的角闪石生长a线理

－新藏线１２８公里路碑122蓝晶石拉伸线理(a)－中巴公路123志留系砂板岩中的红柱石生长a线理－新藏线赛力亚克达坂志留系板岩中红柱石生长线理（a线理）-新疆克孜勒苏柯尔克孜族自治州木吉乡124云母片岩中的a线理－新藏线125三、皱纹线理

发育在千枚岩、片岩中，由早期劈理或片理揉皱成的平行定向构造，与褶皱或褶劈有关，平行褶皱枢纽，称b线理。126皱纹线理_b线理)____中巴公路卡拉库里湖畔127四、交面线理两个面状构造的交线，如层理与面理，面理与面理之交线，与褶皱枢纽β平行，称b线理。128砂质板岩中的交面线理(b),由层理和劈理交会而成新疆塔什库尔干二叠系(P)129§2变形岩石中的大型线理石香肠，窗棂和杆状构造最为常见——b线理。一、石香肠构造（Boudinagestructrue）模拟实验:130石香肠构造类型:张裂石香肠、剪切型石香肠、粘滞性、褶皱型石香肠的特征和形成机制石香肠与组构轴关系，纵弯褶皱中平行枢纽，横弯褶皱中空间上呈“巧克力方盘”状。131褶皱石香肠__新疆中巴公路卡拉库里湖132石香肠构造组构要素133二、窗棂构造（mullionstructrue）窗棂构造是强裂褶皱中的大型线理，非型为圆核计柱体或呈波状起伏的浑圆楔状，表现常有一层应矿持薄膜。成因分类：1、节理式窗棂构造2、肿缩式窗棂构造3、褶皱式窗棂构造134135三、铅笔构造（pencilstructrue）发育在泥板岩和粉砂质板岩中的一种线状构造，成因是由二组或二组以上平行面状构造交切分割而成。136四、杆状构造由石英、方解石或其它成份单一的强硬岩石物质构成，成带成束地出现在变质岩中。其与窗棂构造的区别在于杆状构造是由变质作用中产生的析离体组成，析离体在未分裂或辗滚成棒之前，一般呈囊状、透镜体或似层状分布于面理之间。与枢纽平行应为b线理。137五、压力影构造138第八章褶皱的几何分析§1褶皱和褶皱要素一、褶皱的基本类型褶皱面状构造（层面、面理）的弯曲变形1.在地层层序（新老关系）不清的情况下分，背形：褶皱面向上弯曲；向形：褶皱面向下弯曲；2.在地层层序（新老关系）已知的情况下分，背斜：核部为老地层，翼部对称式的出现新地层；向斜：核部为新地层，翼部对称式的出现老地层。新疆库车河新第三系褶皱美国加里福利亚州的褶皱139二、褶皱要素

1.核：褶皱的中心部分（最新或最老）地层

2.翼：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

4.轴面：褶皱各层枢纽连成的面(假想的面)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：由向形向背形转折过渡(公共翼上)的几何点140一、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（2）尖棱褶皱（3）箱状褶皱（4）挠曲（膝折）第二节褶皱的描述141新第三系红层中的大型箱状褶皱——新疆库车克孜纳努尔142(1)平缓褶皱：180°－120°(2)开启褶皱：120°－70°(3)中常褶皱：70°－30°(4)紧闭褶皱：30°－5°(5)等斜褶皱：5°－0°2.按翼间角大小分类1433.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

144A.大型平卧褶皱—新疆中巴公路盖孜检查站B.大理岩中的倒转褶皱新疆－喀什奥依塔格C.平卧褶皱－北京西山ABC1454.褶皱的对称性（1）对称褶皱：轴面与水平面或包络面垂直，两翼长度基本相同。（2）不对称褶皱：轴面与水平面或包络面斜交，两翼长度不相同。146弯滑作用下，当两硬层夹一软弱岩层时，则在上下硬岩层滑动的力偶作用下，使薄层软弱（韧性）层产层间小褶皱可帮助我们确定层序倒转与否及背、向斜的位置。方法是：新岩层总是向背斜转端滑动，老岩层则向反方向滑动，先画出小褶皱的轴面，与主褶皱面所交锐角尖指示相邻居层相对滑方向，滑动方向一旦确定，根据上述原理就可推测背、向斜的位置，也就知道了岩层正常与否。147

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148倾伏褶皱(北美)向斜的扬起端－新疆库车河1492、褶轴：圆柱状褶皱：一轴线平行自身移动形成的弯曲面。非圆柱状褶皱：凡不属于上述特征的褶皱，其中有一特殊类型即圆锥状褶皱。它是由一轴线一端固定，以某一角度绕旋转轴进行旋转而成。150

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=3：13.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。151

§3褶皱的类型及褶皱的组合型