构造地质学课件

第一章緒論第一節概述一、構造地質學

構造地質學是地質學的基礎學科之一，研究對象是組成地殼的岩石、岩層和岩體在岩石圈中力的作用下變形形成的各種現象（構造）；研究內容是這些構造的幾何學、組合形式、形成機制和演化過程，探討產生這些構造的作用力的方向、方式和性質。二、構造尺度

大至全球性，小至納米級本教材分六級：

1.巨型構造：山系、區域性地貌的構造單元。如喜馬拉雅山造山帶、秦嶺—大別造山帶

2.大型構造：區域性構造單元中的次級構造單元如背斜、向斜、大型斷裂等

3.中型構造：一個地段上的褶皺、斷層；

(1：5萬比例尺的圖上，可見全貌，本課程研究的重點)4.小型構造：露頭上、手標本上的構造

(小褶皺、斷層、節理、面理、線理，本課程研究的重點)5.微型構造（顯微構造）：手標本、顯微鏡下可見的構造

6.超顯微構造：電子顯微鏡下研究的構造（位錯）一般分三級：1.大構造-區域構造、大地構造

(1：20萬比例尺圖幅的範圍)2.小構造：露頭上、手標本上的構造3.顯微構造：顯微鏡下可見的構造

構造尺度不同，研究目的不同，手段與方法不同，側重的內容不同，解決的問題不同。三、構造變形場

1.構造應力場：

物體內各點的應力狀態在物體佔據空間內組成的總和

(擠壓應力場、拉張應立場、剪切應立場)2.構造變形場：

主導構造應力均勻作用的空間及其形成的構造域（1）伸展構造：水準拉伸應力或垂向隆升導致的水準拉伸應力下形成的構造。（裂谷、盆地、地塹-地壘、盆-嶺構造等）（2）壓縮構造：水準擠壓應力下形成的構造

(褶皺、逆沖斷層)

（3）升降構造：岩石圈地幔垂向運動，導致地殼的上升和下降，區域性的隆起和坳陷(山系、高原、盆地)（4）走滑構造：順直立剪切面水準方向（走向）滑動或位移形成的構造（5）滑動構造：重力滑動構造（6）旋轉構造：陸塊繞軸轉動形成的構造

第二節圈層結構和構造層一、地殼-岩石圈的層圈式結構

(物質組分不同導致岩石力學性質的分層性)1.岩石圈：地殼和上地幔的總和；分大陸岩石圈和大洋岩石圈

(1)地殼：上地殼—沉積岩、火山岩、花崗岩、淺變質岩中地殼—閃長岩類岩石、片岩、片麻岩下地殼—玄武岩、輝長岩、深變質岩

(2)上地幔：超基性岩類（莫霍面之下）2.大陸岩石圈：垂向成層，橫向不均一，厚度、密度、強度、地殼物理狀態，均有差異。3.“三明治”結構：上地殼—脆性（硬）中地殼—塑性（軟流層、殼內軟層）下地殼—剛性（硬）二、構造層次溫度遞增引起岩石力學性質變化導致變形的分層性

1.構造層次：

同一次構造活動，在不同的深度形成不同類型的構造變形(物質與溫度均為變數時，變形的分層性更複雜)。2.構造層次的劃分：

(1)表層構造：＜1km的地表，剪切作用，脆性變形(斷層、褶皺)

(2)淺層構造：

1-8km，褶皺作用，脆性變形(褶皺、斷層、節理)

(3)中層構造：

8-15km，強褶皺作用，塑性變形

(緊密褶皺、韌性剪切帶)

(4)深層構造：＞15km，流變作用、熔融作用

(柔流、韌性剪切帶、混合岩化)脆性破裂域

——塑性流變域第二章地質體的基本產狀及沉積岩層構造第一節面狀結構和線狀結構的產狀一、面狀結構的產狀要素

1.走向：

(1)走向線：傾斜平面與水平面的交線

(同一傾斜平面上有無數條，高程不同，相互平行)

(2)走向：走向線兩端所指的方向（相差180°）

2.傾向：

(1)傾斜線：傾斜平面上與走向線垂直的線

(2)傾向：傾斜線(下端)在水平面上的投影所指的方向

3.傾角：傾斜線與水平面的交角（最大交角）表示方法：傾向∠傾角，如：66º∠50º（常用）走向/傾向∠傾角，如：156º/66º∠50º

方向定量：規定N為0（或360º）；E為90º；

S為180º；W為270º傾斜平面的產狀要素二、線狀結構的產狀要素

1.傾伏向：某直線（下端）在水平面上的投影所指的方向

2.傾伏角：某直線與水平面的交角（最大交角）表示方法：傾伏向∠傾伏角，如：45º∠51º3.側伏角：直線在傾斜平面上時，該線與該平面走向線的銳夾角

4.側伏向：銳夾角所在的走向線那一端的方向表示方法：側伏角側伏向，如：15E線理的傾伏角與側伏角

第二節水準岩層

未經變動的新岩層水準岩層的主要特徵：1.岩層界線與等高線平行或重合2.老岩層在下(穀底），新岩層在上（山頂）3.岩層頂、底之間的高差為岩層的厚度4.出露寬度是頂、底面露頭線的水準距離，取決於岩層厚度、地面坡度

傾斜岩層

—“V”形法則1.岩層傾向與地面坡向相反：露頭線與等高線同向彎曲露頭線曲率＜等高線曲率

2.岩層傾向與地面坡向一致：

(1)岩層傾角＜地面坡角：露頭線與等高線同向彎曲露頭線曲率＞等高線曲率(2)岩層傾角＞地面坡角：露頭線與等高線反向彎曲

第三節地層接觸關係一、整合和不整合

1.整合接觸：（1）特點：兩套地層產狀一致，沉積連續，生物連續，無構造運動（2）過程：下降、沉積—再下降、再沉積

2.假整合（平行不整合）接觸：（1）特點：兩套地層產狀一致，地層缺失，生物間斷，有升降運動，但不強烈

缺：無沉積，因地殼上升；

失：有沉積，被剝蝕（2）過程：下降、沉積—上升、沉積間斷、剝蝕—下降、沉積1.整合接觸2.角度不整合接觸3.假整合接觸3.不整合（角度不整合）接觸：（1）特點：兩套地層產狀不一致，地層缺失，生物間斷，有強烈構造運動（褶皺、斷層、變質、岩漿活動）（2）過程：下降、沉積—強烈構造運動

—下降、再沉積角度不整合二、不整合的觀察和研究

1.研究意義：（1）研究地質發展歷史；（2）鑒定地殼運動特徵；（3）確定構造變形時期；（4）劃分地層、構造單元；（5）瞭解古地理特徵和古構造狀態；（6）尋找沉積、熱液性礦床和石油、天然氣田

2.研究內容：（1）確定不整合：（其標誌）

①古生物：上下兩套地層中化石代表的時代有大的間斷

②沉積侵蝕：有古侵蝕面、古風化殼、古土壤、底礫岩、殘積礦床（鐵帽、鋁土礦、磷礦、沙金）等

③構造變形：上下兩套地層產狀不同，構造線變化，褶皺樣式、斷層類型、變形程度差異，下部地層中的斷層被上覆地層截切

④岩漿活動：上下兩套地層中岩漿岩系列的成分、產狀、規模、強度積熱液礦床差異

⑤變質程度：上下兩套地層變質程度差異（2）不整合時代的確定：

①缺失地層的年代

②下伏最新地層之後；上覆最老地層之前

③侵入的岩漿時代之前；剝蝕的岩漿時代之後

④被截切斷層之後；貫穿上下兩套地層的斷層之前

⑤古風化殼的年代（3）不整合的空間展布和變化不同地段、不同部位強度、性質均有變化，綜合考慮區域多種因素

第三章應力分析基礎

一、面力和體力

1.力：物體相互間的一種機械作用

2.接觸力：物體與物體間的作用力

3.面力：作用在物體表面的接觸力

4.應力集中：接觸面積與物體邊界面積比量級很小時，即集中

5.體力：非接觸力作用在物體內部每一支點上時，為體力二、外力和內力

1.外力：外界物體向研究物體施加的作用力

2.內力：外力作用引起的物體內部各點之間的相互作用力三、截面上的應力、正應力、剪應力

1.應力：在外力作用下，物體內任一截面單位面積上的受力大小

2.正應力：垂直截面的應力，以σ表示

3.剪應力：平行截面的應力，以τ表示四、主應力、主方向、主平面

1.主應力：某一截面上只有正應力，沒有剪應力時的正應力

2.主方向：主應力的方向

3.主平面：垂直於主應力的平面五、應力橢球體和應變橢球體

1.應力橢球體：

σ1—最大壓（最小拉）應力軸；

σ2—中間應力軸；

σ3—最小壓（最小拉）應力軸故：σ1＞σ2＞σ32.應變橢球體：

A(X)—最大應變軸；

B(Y)—中間應變軸；

C(Z)—最小應變軸。應力橢球體六、應力分析簡介

1.常見的應力狀態：單軸應力狀態：一個主應力不為零，其餘兩個均為零雙軸應力狀態：一個主應力為零，其餘兩個均不為零三軸應力狀態：三個主應力均不為零，且σ1＞σ2＞σ3

2.二維應力狀態分析（平面應力狀態分析）若：有兩軸主應力(σ1，σ2)作用在斜截面(AB)上，且σ1

＞σ2，σ3=0；求分析斜面(AB面)上的應力狀態。規定：α—AB法線與σ1的夾角

AB線—AB面的截線，單位長度(=1)∵AB=1，

∴OA=sinα,OB=cosα

又∵σ=P/A,P=σA∴在OA面上的正應力P2=σ2OA=σ2sinα,

在OB面上的正應力P1=σ1OB=σ1cosα（1）在垂直AB面上的力：為P1和P2的分力之和：即：Pn=P1n+P2n=P1cosα+P2sinαAB面上的正應力：

σα=P1cosα+P2sinα=σ1cosαcosα+σ2sinαsinα=σ1cos2α+σ2sin2α

=(1)

（2）在平行AB面上的力：

Pt=P1sinα+P2cosαAB面上的剪應力：

τα=σ1cosαsinα+σ2sinαcosα=(2)討論：

由(1)：當α=0時，

cos2α=1；σα=σ1

（最大）；

σ2

不起作用說明：垂直該面的應力對該面作用最大平行該面的應力對該面無作用

由(2)：當α=0º時，τα=0

當α=90º時，τα=0（2α=180º）當α=45º時，τα

達最大值（2α=90º）

即：說明：與主應力呈45º的面上剪應力最大易產生剪切面第四章應變分析基礎一、變形與變位

1.變形（strain）：岩石體受到應力作用後，其內部各質點經受了一系列的位移，使岩石體的初始形狀、方位或位置發生了改變。

2.位移：物體內各質點的位置在變形前後的相對變化。（平移、旋轉、體變、形變）平移、旋轉：改變座標，不改變形態（內部各質點相對位置不變）體變、形變：改變形態和體積（內部各質點相對位置改變）A.平移；B.旋轉；C.形變；D.體變二、應變的度量（應變測量）

應力狀態：某一瞬間作用於物體上的應力情況應變狀態：物體變形後的狀態1.線應變：（1）定義：變形前後線段長度的變化（ε）（2）應變量計算：

A.單位長度比：

式中：ε—線應變量；l0、l1—變形前、後同一線段的長度比（伸長為正；縮短為負）

B.平方長度比：

式中：λ—變形前、後同一線段的長度比的平方

2.剪應變：（1）定義：角應變：變形前相互垂直的兩條直線，變形後其夾角偏離直角的量（ψ）剪應變：角應變的正切（γ）（2）應變量計算：γ=tgψ

（右偏為正；左偏為負）三、均勻應變與非均勻應變

1.均勻應變：（1）定義：

物體內各質點的應變特點相同的變形（2）特點：變形前的直線，變形後仍是直線；變形前的平行線，變形後仍是平行線

2.非均勻應變：（1）定義：

物體內各質點的應變特點發生變化的變形（2）特點：變形前的直線，變形後為曲線或折線；變形前的平行線，變形後不在保持平行3.連續變形：物體內從一點到另一點的應變狀態是逐漸變化的（如彎曲）4.不連續變形：物體內從一點到另一點的應變狀態是突然變化（如斷開）

褶皺是一種非均勻連續變形非均勻變形A.變形前；B.變形後；C.不連續變形彎曲變形四、應變橢球體

1.定義：用來表示應變狀態的橢球

2.特徵：

(1)變形前是球，均勻變形後為一橢球

(2)有三個相互垂直的主軸（X、Y、Z），分別代表最大、中間、最小應變軸（或λ1、λ2、

λ3；A、B、C）

(3)有三個相互垂直的主平面（YZ、XZ、XY），分別垂直X、Y、Z軸

(4)應力與應變有密切關係：最大應變軸平行最小壓應力軸和最大張應力軸最小應變軸平行最大壓應力軸和最小張應力軸五、弗林（Flinn）指數

表示應變橢球體的形態—應變強度

k=tanα=(a-1)/(b-1)

式中：a=X/Y=（1+ε1）/（1-ε2）

b=Y/Z=（1+ε2）/（1+ε3）討論：k值相當於p點與原點（1，1）的斜率

k=0單軸旋轉扁球體（軸對稱縮短）

1＞k＞0扁形橢球體（壓扁型）

k=1平面應變橢球體

∞＞k＞1長型橢球體（收縮型）

k=∞單軸旋轉長球體（軸對稱伸長）六、旋轉變形與非旋轉變形

1.非旋轉變形：代表應變主軸方向的物質線在變形前後不發生方位的改變

2.旋轉變形：代表應變主軸方向的物質線在變形前後發生了方位的改變七、遞進變形

1.有限應變（總應變）：物體變形的最終狀態與初始狀態對比發生的變化

2.遞進變形：變形的發展過程（許多微量應變逐次疊加的過程）遞進變形

第六章劈理（cleavage）

第一節劈理的結構、分類1.面理：面狀構造，礦物成分、粒度、定向、顏色的變化而成

(1)原生面理：原始沉積、原始結晶產生（層理、流面等）

(2)次生面理：變質、變形作用形成（劈理、片理、破裂面）2.透入性構造：均勻連續彌漫整體的構造現象，變形變質作用的結果3.非透入性構造：局部或個別區段的構造4.劈理：將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沉積岩的面理郯廬斷裂帶內糜棱岩的面理一、劈理的結構

1.劈理域：層狀矽酸鹽或不溶殘餘物富集成的平行或交織狀的薄條帶或薄膜；原岩的組分被強烈改造；礦物、礦物幾何體的形態或晶格具有顯著的優選方位。

2.劈理石：夾在劈理域之間的平板狀或透鏡狀的岩片，原岩的成分仍保留。二、劈理的分類

1.傳統分類：（1）流劈理：由片狀、板狀、扁圓狀礦物或集合體的平行排列構成的，有使岩石分裂成無數薄片的性能，是在固態流變過程中新生的面理。（2）破劈理：岩石中密集、平行的剪切破裂面或壓溶劈理域。（3）滑劈理：切過先期面理的差異性平行滑動面（帶），帶中(新、老)礦物定向排列，構成劈理域。（4）褶劈理：當滑劈理兩側先期面理被牽引彎曲時，稱之。2.結構形態分類（1）連續劈理：岩石中礦物均勻分佈，全部定向，劈理域窄，肉眼無法鑒定劈理域和微劈石。

(包括：板劈理、千枚理、片理、流劈理)（2）不連續劈理：劈理域在岩石中具有明顯的間隔，肉眼能直接鑒定劈理域和微劈石。

(包括：褶劈理、間隔劈理、破劈理、流劈理)3.劈理產出的構造背景（1）軸面劈理：產狀平行與褶皺軸面的劈理。岩性均一、粘度差小的岩系中易產生，更平行（2）層間劈理：受層面控制，與層理斜交的劈理。在硬岩層中密度小，與層面交角大；軟岩層中密度大，與層面交角小（3）順層劈理：平行岩層層面的劈理（流劈理、順層滑動）（4）斷裂劈理：斷層帶內和附近兩盤發育的各種劈理。平行或斜交；直線、弧形或“S”型（5）區域性劈理：區域性應力作用下變質變形的產物。多為流劈理、滑劈理

第二節劈理的形成機制和應變意義一、劈理的形成作用

1.機械旋轉：片狀、板狀礦物旋轉到垂直於壓縮方向的定向排列

2.重結晶：雲母、石英等礦物垂直於最大壓縮方向的生長

3.壓溶作用：平行壓縮方向，顆粒邊界的溶解，運移到垂直壓縮方向的堆積

4.晶體塑性變形：壓扁、拉長作用二、劈理的應變意義

1.判斷應力方向：垂直於最大壓縮方向，平行於XY面

2.判斷褶皺位置：軸面劈理；硬（軟）岩層中正（反）扇形

3.判斷剪切帶的動向：伴生劈理

4.確定構造序次（構造世代）：疊加、破壞

5.分析岩石變質條件

6.判定與區域構造、大型構造的關係第七章線理（lineation）第一節小型線理一、拉伸線理

1.岩石碎斜、礫石、鮞粒、礦物顆粒或集合體平行排列

2.塑性拉長而成

3.平行應變橢球體的最大張應力軸

4.A型線理二、礦物生長線理

1.針狀、柱狀、板狀礦物的定向排列

2.重結晶的結果

3.平行應變橢球體的最大張應力軸

4.A型線理郯廬斷裂帶內糜棱岩中的礦物拉伸線理(山東)花崗閃長岩中的角閃石生長線理(西昆侖山柯崗)雲母片岩中的Ａ線理(新藏線)三、皺紋線理

1.先存面理微細褶皺的樞紐平行排列而成

2.與區域性褶皺的樞紐方向一致

3.B型線理四、交面線理

1.面理與面理或面理與層理交切而成的線理

2.與區域性褶皺的樞紐方向一致

3.B型線理褶皺石香腸（新疆卡拉庫力湖）第二節大型線理一、石香腸構造

1.平行排列的長條狀塊段、裂隙、楔入充填物的構造組合

2.互層岩系受到垂直層面擠壓力，軟弱岩層向兩側流動而成

3.B型線理，但常見到的是橫斷面（A、C軸）二、窗櫺構造

1.平行排列的半圓柱狀的大型線理

2.強硬岩層組成，軟岩層嵌入其間

3.順層縮短而成

4.B型線理三、杆狀構造

1.由石英等單礦物形成的細長的杆狀體

2.變質岩褶皺轉折端、斷裂帶低壓帶處，

3.變形過程中同構造分泌物或先期石英脈隨褶皺碾滾而成

4.B型線理四、鉛筆構造

1.淺變質岩中泥質、粉砂質岩劈成的長條狀構造

2.交面鉛筆構：劈理與劈理或劈理與層理交切；B型線理

3.壓實變形鉛筆構造：壓實、劈開；A型線理五、壓力影構造

1.低變質岩中的礦物生長線理

2.中間早期的剛性物體（黃鐵礦、磁鐵礦、變斑晶、化石），兩端同構造期的纖維狀結晶礦物（石英、方解石、雲母、綠泥石）

3.成因：應力作用→沿剛體表面基質被拉開

→形成低壓引張區→基質中易溶物質被壓溶→向低壓區運移→在低壓場所沿最大拉伸方向生長纖維狀礦物菱鐵礦壓力影拉伸線理(新藏公路)第三節線理的觀察和研究

1.區分原生線理與次生線理

2.觀察線理，分析確定大構造的位置和類型

3.測量線理，判斷物質運動方向，綜合研究區域應力場

4.判斷斷層兩盤的運動方向，判斷斷層性質

5.幾何學、運動學、動力學研究的主要標誌

第八章褶皺的幾何分析

第一節褶皺（folds）和褶皺要素

一、褶皺的基本類型

褶皺面狀構造（層面、面理）的彎曲變形

1.背形：褶皺面向上凸式彎曲(不考慮地層的新老關係)

向形：褶皺面向下凹式彎曲(不考慮地層的新老關係)2.背斜：核部為老地層，翼部依次為新地層(對稱)組成的褶皺。向斜：核部為新地層，翼部依次為老地層(對稱)組成的褶皺。褶皺（美國加利福尼亞）背斜向斜二、褶皺要素

1.核：褶皺最中心的那一套地層

2.翼：褶皺核部兩側對稱出現的地層

3.樞紐：同一褶皺面上最大彎曲點的連線(可直線，可曲線)4.軸面：褶皺樞紐連成的面(假想的面，可平面，可曲面)5.轉折端：褶皺面從一翼過渡到另一翼的彎曲部分

6.翼間角：正交剖面上兩翼間的內夾角

7.脊線：同一褶皺面上最高點的連線槽線：同一褶皺面上最低點的連線

8.拐點：褶皺面上相反凸向的轉捩點(公共翼上)

第二節褶皺的描述一、正交剖面上褶皺的形態

正交剖面（橫截面）：垂直褶皺樞紐的剖面

1.按轉折端的形態分類

（1）圓弧褶皺：轉折端呈圓弧狀彎曲的褶皺（2）尖棱褶皺：轉折端呈尖狀彎折的褶皺（3）箱狀褶皺：轉折端寬平，兩翼產狀直立，軸面共軛（4）撓曲（膝折）：膝狀彎曲尖棱褶皺圓弧褶皺箱狀褶皺膝褶圓弧褶皺(新疆庫車河)尖棱褶皺(新疆塔什庫爾幹)大型箱狀褶皺（新疆庫車克孜納努爾）翼部翼部核部2.按翼間角大小分類

(1)平緩褶皺：180°—120°(2)開啟褶皺：120°—70°(3)中常褶皺：70°—30°(4)緊閉褶皺：30°—5°(5)等斜褶皺：5°—0°3.按軸面產狀分類

(1)直立褶皺：軸面近直立，兩翼傾向相反，傾角近相等

(2)斜歪褶皺：軸面傾斜，兩翼傾向相反，傾角不相等

(3)倒轉褶皺：軸面傾斜，兩翼傾向相同，其中一翼地層倒轉

(4)平臥褶皺：軸面近水準，其中一翼地層倒轉

(5)反卷褶皺：軸面彎曲的平臥褶皺

褶皺分類A.對稱褶皺(直立)B.等斜褶皺(直立)

C.不對稱褶皺(斜歪)D.傾伏褶皺(斜歪或倒轉)E.平臥褶皺第三系砂岩中的直立水準褶皺(新疆庫車河)大理岩中的倒轉褶皺(中巴公路奧依塔格)平臥褶皺-江西井崗平臥褶皺（納米比亞）4.按褶皺的對稱性分類（1）對稱褶皺：褶皺軸面與褶皺包絡面垂直，兩翼長度基本相同。（2）不對稱褶皺：褶皺軸面與褶皺包絡面斜交，兩翼長度不相同。根據不對稱褶皺判斷大構造的位置，其步驟和原理：

A、標出不對稱小褶皺的軸面

B、小軸面與包絡面的銳夾角指向對盤運動方向

C、正常褶皺時上盤向上運動，下盤向下運動

D、連出褶皺的轉折端A.對稱褶皺；B.不對稱褶皺AB

二、平行樞紐方向的褶皺形態

1、樞紐產狀：

（1）水準褶皺：樞紐近水準，兩翼地層走向平行（2）傾伏褶皺：樞紐傾伏，出現轉折端背斜：傾伏端，一般樞紐傾向封閉端，內部老地層向斜：揚起端，一般樞紐傾向撒開端，內部新地層（3）傾豎褶皺：樞紐直立

2、褶軸：

（1）圓柱狀褶皺：褶軸平行自身旋轉構成的褶皺（2）非圓柱狀褶皺：不具褶軸平行自身旋轉構成的褶皺的特點（3）錐狀褶皺：軸線一端固定，旋轉構成的褶皺傾伏褶皺(北美)向斜的揚起端(新疆庫車河)

三、褶皺的平面形態

1.等軸褶皺：長：寬=1：1（穹隆、構造盆地）

2.短軸褶皺：長：寬=3：13.線狀褶皺：長度遠大於寬度的褶皺四、褶皺的大小（正交剖面上）

1.中間線：連接各褶皺面上拐點的線

2.波長：兩個相間拐點之間的距離（一個週期波的長度）

3.波幅：中間線與與樞紐點之間的距離線性褶皺(阿巴拉契亞山脈)第三節褶皺的分類一、褶皺的位態分類

（Rekard分類）—根據軸面傾角和樞紐傾伏角兩個要素，將褶皺分為七類：規定：水準為0°—10°；傾斜（伏）為10°—80°；直立為80°—90°

1.直立水準褶皺：軸面直立，樞紐水準（弱變形）

2.直立傾伏褶皺：軸面直立，樞紐傾伏

3.傾豎褶皺：軸面直立，樞紐直立（強變形）

4.斜歪水準褶皺：軸面傾斜，樞紐水準

5.斜歪傾伏褶皺：軸面傾斜，樞紐傾伏，產狀不同(最常見)6.平臥褶皺：軸面、樞紐均水準（強變形）

7.斜臥褶皺：軸面傾斜，樞紐傾伏，產狀相同（強變形）a.直立水準褶皺b,c.直立傾伏褶皺d.傾豎褶皺直立傾伏褶皺斜歪水準褶皺(安徽泗縣)大型平臥褶皺(中巴公路蓋孜檢查站)二、褶皺的形態分類

1、幾何學分類：（1）平行褶皺（等厚褶皺、同心褶皺）：各褶皺面有同一曲率中心（2）相似褶皺：各褶皺面具有相同的曲率（3）底辟構造：

A、高塑體膨脹、上升而成

B、地表為穹隆或短軸背斜，發育放射狀、同心圓狀斷層

C、高塑體為岩鹽類時，稱鹽丘構造平行褶皺相似褶皺底辟構造2、褶皺形態分類（Ramsay分類）等傾斜線：褶皺正交剖面上，岩層上、下介面的相同傾斜點的連線。根據等傾斜線的形式、厚度，將褶皺分為三類五型：ⅠA

型—等傾斜線向內弧收斂，長度差別大，內弧曲率大，頂薄褶皺ⅠB

型—等傾斜線向內弧收斂，垂直層面，長度大致相等，內弧曲率大，平行褶皺、等厚褶皺ⅠC

型—等傾斜線向內弧微收斂，長度差不大，內弧曲率稍大，過渡型褶皺Ⅱ型—等傾斜線平行且相等，內、外弧曲率相等，相似褶皺Ⅲ型—等傾斜線向外弧微收斂，長度差不大，外弧曲率稍大，頂厚褶皺ⅠBⅠAⅠCⅡⅢ頂厚褶皺(北京西山)

第四節褶皺的組合形式一、阿爾卑斯式褶皺（Alpinotypefolds）

1、基本特徵：（1）一系列線狀褶皺平行排列，走向與構造帶的走向一致（2）背斜、向斜相間連續排列，同等發育（3）不同級別的褶皺組成複背斜或複向斜

2、複式褶皺：（1）一系列次級小褶皺組成的大褶皺（複式背斜、複式向斜）（2）核部向兩翼由直立褶皺→斜歪褶皺→倒轉褶皺

→平臥褶皺（3）正常情況下，小褶皺的軸面向核部收斂扇形複背斜倒扇形複背斜二、侏羅山式褶皺（Jura-typefolds）

1.基本特徵：（1）一系列線狀褶皺平行排列，走向與構造帶的走向一致（2）緊密的褶皺與開闊的褶皺相間排列（3）沉積蓋層沿剛性基底上軟層滑脫形成的薄皮褶皺

2.隔檔式褶皺、隔槽式褶皺（1）隔檔式褶皺：背斜緊閉，向斜寬緩的線狀褶皺（2）隔槽式褶皺：向斜緊閉，背斜寬緩的線狀褶皺三、日爾曼式褶皺（Germanotypefolds）

1.發育在弱變形的地臺中

2.短軸背斜的斜列組合

3.這褶皺兩翼傾角極緩大型褶皺帶(美國賓夕法尼亞州)第五節疊加褶皺一、三種基本形式

設：S1、S2—分別為早期褶皺軸面和晚期褶皺軸面

b1、b2—分別為早期褶皺樞紐和晚期褶皺樞紐

1.S1

直立、S2直立；S1⊥S2

；b1⊥b2

出現棋盤狀分佈的穹隆和構造盆地

2.S1

水準、S2

直立；S1⊥S2；b1⊥b2

出現“新月型”構造組合

3.S1水準、S2直立；S1⊥S2；b1//b2

出現翻卷褶皺二、疊加褶皺的識別

1.重褶現象、鉤狀褶皺

2.次生面理、線理的變形

3.兩組面理、線理的有規律交切

第九章褶皺的成因分析第一節縱彎褶皺作用縱彎褶皺作用：順層擠壓形成的褶皺一、縱彎褶皺的發育機制

1、單層褶皺的發育機制在粘性介質中粘性較大的粘性板的褶皺的初始主波長Wi為：

式中：d—強岩層的厚度；

μ1、μ2—強岩層、弱岩層（介質）的粘度

μ1＞μ2由此可見：（1）褶皺的主波長與所受作用力的大小無關，與強岩層的厚度及其層與介質的粘度有關。（2）褶皺的主波長與褶皺層的原始厚度d成正比。當岩層與介質比（μ1/μ2）為常數時，厚度大的岩層波長大，數量少；厚度小的岩層波長小，數量多而緊閉。（3）褶皺的主波長與強岩層和介質的粘度比的立方根成正比。

A、強岩層與介質能幹差大時，寬緩褶皺—頂角變小—香腸構造

B|、強岩層與介質能幹差小時，順層縮短—岩層加厚—圓弧褶皺—壓扁褶皺不同能幹性岩層的褶皺形態(μ1＞μ2＞μ3＞μ4＞μ5)2、多層岩層的褶皺發育機制（1）接觸應變帶：強硬岩層發生褶皺時，軟岩層會發生不同的構造反映，形成的變形帶。（2）硬岩層間距對褶皺形態的影響：

A.相隔很遠，互不影響各自波長，形成不協調褶皺

B.間距較小，均在接觸應變帶之內，相互影響。二、縱彎褶皺的應變分佈型式與小型構造

1.中和面褶皺作用

(1)中和面：褶皺面中部的無應變面

(2)平行與褶皺軸的方向無拉伸作用

(3)褶皺各處垂直層面的厚度不變，平行褶皺

(4)外弧深長，內弧壓縮，應變量大小與離中和面的距離成正比

(5)應變橢球體在外側平行層面排列，內側垂直層面呈扇型排列

(6)形成不同類型的小構造：

A.外側岩層變薄，形成平行層理的劈理，垂直層面、扇型排列的楔形張裂隙

B.內側岩層加厚，形成扇型劈理，小褶皺，逆沖小斷層

(7)繼續擠壓，中和面向外側遷移，直至不存在

2.順層剪切作用（1）褶皺軸是中間應變軸：繞褶皺軸的彎曲，褶皺面上垂直褶皺軸的滑動（2）岩層原始厚度保持不變：簡單剪切，層內無中和面（3）直線線理在變形後與褶軸的交角不變（4）在正交剖面上，最大應變軸的方向在頂部收斂，轉折端處無應變，拐點處應變最強（5）常形成層間小褶皺，可據此判斷大構造的位置（6）彎滑褶皺作用：剪切面集中在層面之間的褶皺作用（7）彎流褶皺作用：宏觀上沒有明顯滑動面的褶皺作用3.壓扁作用的影響（1）平均韌性大，彎曲之前發生，一直延續到變形後（2）韌性差大，彎曲前可以不發生順層壓扁，形成香腸狀褶皺（3）褶皺前的順層壓扁，岩層縮短加厚，壓扁面垂直於層理（4）褶皺後的壓扁作用，壓扁面向軸面旋轉，形成軸面劈理4.縱彎褶皺中發育的劈理形式（1）高韌性差：

A.遠離強岩層處，形成與褶皺軸面平行的劈理

B.在強岩層附近，圍繞強岩層形成劈理

C.在強岩層內部，外側受順層拉伸，形成順層劈理、垂直層理的張裂隙張裂隙內側受壓縮，形成正扇形劈理、軸面劈理（2）低韌性差：

A.褶皺前，順層縮短而加厚

B.褶皺幅度小時，壓扁面垂直層面

C.變形繼續，強岩層中正扇形劈理；軟岩層中反扇形劈理

D.變形再繼續，發育軸面劈理

第二節橫彎褶皺作用

特點：

1.垂直層面的外力作用，形成的褶皺

2.岩層處於拉伸狀態，無中和面

3.頂薄褶皺，背斜頂部形成地塹；穹隆頂部有放射狀或同心圓狀斷層

4.背斜頂部岩層變薄，向兩側流動，岩層變厚底辟作用：地下岩鹽、石膏、粘土、岩漿等低粘性、易流動的物質，在浮力的作用下向上流動，部分刺穿上部岩層，使上覆岩層拱起而形成的構造（岩丘、岩漿底辟）同沉積褶皺：

1.邊沉積邊形成的褶皺

2.褶皺上平，兩翼逐漸變陡，開闊褶皺

3.頂薄，兩翼增厚，向斜核部厚度最大

4.頂部顆粒粗，兩翼顆粒細

5.兩翼常有同沉積滑塌構造、滑塌褶皺第三節剪切褶皺作用其特徵為：

1.剪切面是無應變面

2.剪切面平行與褶皺軸面

3.平行軸面岩層厚度變形前後不變（相似褶皺）

4.在褶皺中無中和面

5.軸面兩側的相對剪切方向相反

6.成直線派歷代線理，可能發生改變第十章節理第一節節理的分類一、節理與構造的幾何學關係分類

1.根據節理產狀與岩層產狀的關係（1）走向節理：節理走向與岩層走向大致平行（2）傾向節理：節理走向與岩層走向大致垂直（3）斜向節理：節理走向與岩層走向斜交（4）順層節理：節理面與岩層的層面大致平行

2.根據節理與褶皺軸的關係（1）縱節理：節理的走向與褶皺軸向平行（2）橫節理：節理的走向與褶皺軸向垂直（3）斜節理：節理的走向與褶皺軸向斜交1.走向節理；2.傾向節理；3.斜向節理；4.順層節理a.縱節理b.斜節理c.橫節理二、節理的力學性質分類

1.剪節理：（1）產狀穩定，延伸較遠（2）節理面平直光滑，面上有擦痕（3）節理縫細，無充填（4）切穿礫石和膠結物（5）平行剪切面（6）常組成“X”節理，兩組節理旋向相反，銳夾角平分線是最大擠壓力的方向（7）常形成斜列的羽狀節理，可判斷兩盤移動方向共軛剪節理2.張節理：（1）產狀不穩定，短而彎曲（2）節理面粗糙不平，無擦痕（3）節理縫寬，多被充填，脈寬（4）繞過礫石和粗砂（5）平行張裂面（6）常是不規則的樹枝狀、網狀、追蹤張節理（7）雁列式（左列、右列），可判斷斷層兩盤旋向張節理三、節理組、節理系

1.節理組：統一應力作用、產狀一致、性質一致

2.節理系：統一應力作用、產狀不同、性質不同、有成因聯繫四、節理的分期

1.節理分期：將一個地區不同時期形成的節理，按期分開。根據交切關係，判斷節理形成的先後（錯開、限制、互切、追蹤、切斷、終止）

2.節理配套：按照成因聯繫，找出一個地區，同一時期、統一應力，不同性質、不同方向的節理

第二節雁列節理

1、雁行排列的節理（左列式、右列式）

2、雁列帶、雁列面、雁列角（常被方解石脈、石英脈充填）

3、單脈有平直型、“S”型、“Z”型

生物碎灰岩中的雁行式張節理，右階（型）式排列，運動方向左旋（反時針）－合肥工業大學行政樓大門門廳廊柱左型(階)雁行式張節理－合肥紫蓬山侏羅系紅色砂岩

第三節節理脈的充填機智和壓溶作用一、擴張脈和非擴張脈

1.擴張脈：溶液侵入節理空間，並使節理兩碧張開而形成岩脈（纖維狀晶體可垂直壁，可斜交壁）

2.非擴張脈：溶液羽圍岩交代，佔有空間而形成的岩脈二、裂開—癒合作用

1.形成過程：裂縫——裂開——充填——癒合——再裂開

——（反復裂開—癒合的增生作用）

2.充填物：石英、方解石、長石等三、縫合線

1.不純灰岩中的與節理類似的小構造

2.多鋸齒狀，總體順岩層層面發育

3.先有裂縫，後而壓溶形成擴張性岩脈(A、B、C)和非擴張性岩脈(D、E、F)裂開-癒合脈的發育示意圖A.縫合線構造及其與層理和斜交關係B.縫合線錐軸與應力軸的關係A.柱狀縫合線；B.錐狀縫合線第四節區域性節理一、一般特徵

1.區域性構造作用的結果

2.發育範圍廣，產狀穩定

3.規模大、間距寬、延伸長、可切穿不同岩層

4.構成一定的、有規律的幾何形式

5.主節理延伸長、規模大、在各組各類節理中站主要地位

6.節理是地殼淺層次的脆性變形構造二、區域構造分析中的作用

1.判斷大構造和構造應力場

2.節理分期、配套。

3.應力場圖解：相同時期、統一應力作用下形成的節理，有規律分佈。不同方位、不同性質、不同旋向，可求出主壓應力的方向。第十一章斷層概論第一節斷層的幾何要素和位移一、斷層的幾何要素

1.斷層面：將岩片或岩層斷開成兩部分，並介意滑動的破裂面(可平、可曲，產狀要素同面狀構造)2.斷層帶：一系列破裂面或次級斷層組成的帶

(同時形成、相互平行、性質相同)3.斷層線：斷層面與地面的交線

4.斷盤：斷層面兩側，沿斷層面滑動的岩塊上盤—位於斷層面上側的斷盤下盤—位於斷層面下側的斷盤上升盤—相對向上滑動的斷盤下降盤—相對向下滑動的斷盤斷層線上盤斷層面下盤下降盤下降盤上升盤上升盤二、位移

1.滑距：斷層兩盤實際的位移距離

(1)總滑距：兩個相當點(撕裂點)之間的真正位移距離

(2)走向滑距：總滑距在斷層面走向線上的分量

(3)傾斜滑距：總滑距在斷層面傾斜線上的分量

(4)水準滑距：總滑距在水平面上的投影長度2.斷距：斷層兩盤相當層之間的相對距離

(1)在垂直於被斷岩層走向剖面上的斷距

A.地層斷距：斷層兩盤相當層之間的垂直距離

B.鉛直地層斷距：斷層兩盤相當層之間的鉛直距離

C.水準地層斷距：斷層兩盤相當層之間的水準距離

(2)在垂直於斷層走向剖面上的斷距

A.視地層斷距：斷層兩盤相當層之間的垂直距離

B.視鉛直地層斷距：斷層兩盤相當層之間的鉛直距離

C.視水準地層斷距：斷層兩盤相當層之間的水準距離

第二節斷層分類

一、斷層與有關構造的幾何關係分類

1.按斷層走向與岩層走向的關係分類

(1)走向斷層：斷層走向與岩層走向基本一致

(2)傾向斷層：斷層走向與岩層走向基本垂直

(3)斜向斷層：斷層走向與岩層走向斜交

(4)順層斷層：斷層面與岩層層理基本一致

2.按斷層走向與區域構造線(或褶皺軸向)的關係分類

(1)縱斷層：斷層走向與區域構造線基本一致

(2)橫斷層：斷層走向與區域構造線基本垂直

(3)斜斷層：斷層走向與區域構造線斜交二、斷層兩盤相對運動分類

1.正斷層：上盤下降，傾交較大，上陡下緩

(犁式斷層)2.逆斷層：上盤上升

A.高角度逆斷層：傾角＞45º，逆沖斷層

B.低角度逆斷層：傾角＜45º，逆掩斷層

C.推覆構造：滑動距離很遠的逆掩斷層，傾角＜30º

外來岩席：遠處推覆而來的岩塊(推覆體)

原地岩塊：下盤相對未動的岩塊飛來峰：被剝蝕後殘留下的孤零的外來岩席，斷層圈閉的老地層構造窗：外來岩席中被剝露出來的原地岩體，斷層圈閉的新地層

犁式斷層構造窗與飛來峰3.平移斷層：兩盤沿斷層走向移動的斷層

(走滑斷層)，斷層面一般直立

A.左行（旋）平移斷層、右行（旋）平移斷層

B.正-平移斷層、平移-正斷層

C.逆-平移斷層，平移-逆斷層4.樞紐斷層：旋轉軸位於一端的樞紐斷層：各段斷距不同旋轉軸位於中間的樞紐斷層：兩端旋向相反第三節斷層形成機制應力狀態—安德森（Anderson)模式A.正斷層B.逆斷層C.平移斷層

第四節斷層(構造)岩

1.構造岩的研究意義（1）斷層存在的標誌；（2）判斷斷層的屬性（脆性、韌性）；（3）指示斷層形成的環境；（4）判斷斷層兩盤移動的方向2.碎裂岩系（1）斷層角礫岩：仍保持原岩特點，粒度大於2mm

膠結物為磨碎的岩屑、岩粉、壓溶物、外來物角礫大小不一，可雜亂無章，可定向排列透鏡狀、橢圓狀、可雁行排列（2）碎裂岩：更細的原岩的岩粉、細粒為0.01-2mm

鏡下可見壓碎結構（3）碎粉岩：超碎裂岩，碾磨的極細、均勻，小於0.01mm（4）玻化岩：研磨過程中局部融化，又迅速冷卻，外貌黑色玻璃狀岩石（假玄武玻璃）（5）斷層泥：強烈研磨成泥狀，未固結斷層角礫岩

第五節斷層效應

一、走向斷層引起的效應（6種形式）二、傾向斷層引起的效應1.平移斷層引起的效應2.正（逆）斷層引起的效應3.平移-正(逆)斷層和正(逆)-平移斷層引起的效應4.橫斷層錯斷褶皺引起的效應

(變寬、變窄，軸跡錯移，錯距與兩翼傾角的關係)

第六節斷層的識別

一、地貌標誌

1.斷層崖：斷層上升盤形成的陡崖

2.斷層三角面：垂直斷層的侵蝕，形成垂直斷層的山脊切面

3.錯斷的山脊：山脊不連續

4.串珠狀湖泊、窪地、泉水：沿斷層分佈

5.水系特徵：直線狀、急轉彎，被錯斷的河流二、構造標誌

1.地質體不連續，錯開、中斷

2.構造強化帶，地層產狀急變、陡立，

3.密集的節理、劈理帶、小褶皺劇增、擦痕鏡面

4.構造岩、破碎帶、透鏡體帶三、地層標誌(重複、缺失的6種類型)四、岩漿、礦化標誌(岩漿通道、熱蝕變)五、岩相、厚度標誌

(控制兩側沉積差異，同構造期)

第七節斷層的觀察

一、斷層兩盤相對運動方向的確定

1.根據兩盤地層的新老關係：（1）正常地層老岩層為上升盤；倒轉地層反之（2）背斜變寬為上升盤；向斜變窄為上升盤

2.牽引構造：（1）斷盤移動時，摩擦、拖曳作用形成的岩層彎曲（2）弧形凸起的方向，代表本盤移動方向（3）發育過程：彎曲—斷層—褶皺斷層中的牽引構造及其指示的兩盤滑動方向斷層擦痕和階步3.擦痕、階步：

(1)擦痕：斷盤移動時，在斷層面上刻劃的痕跡沿滑動方向觸摸，有光滑感；一端粗深，另一端細淺；細淺端代表對盤移動的方向

(2)階步：斷層面上，與擦痕垂直的小陡坎階步面向對盤移動的方向4.羽狀節理：

(1)斷層兩側產生與主斷層斜交的羽狀排列的節理

(2)有規律的力學關係，用應變橢球體分析：

T—張節理，銳夾角指本盤移動方向

P—壓節理、

D—小褶皺軸，銳夾角指對盤移動方向

S1—大交角剪節理，一般不發育，不宜使用

S2—小交角剪節理，較發育，銳夾角指本盤移動方向

5.斷層兩側小褶皺：牽引褶皺、伴生小褶皺，判斷方法同上6.斷層角礫岩：雁列透鏡體和角礫岩作為應變橢球體，長軸與斷面的銳夾角指本盤動向三、斷層規模的分析和測定

1.長度、深度、寬度

2.斷距、滑距

3.構造岩類型、性質

第八節斷層作用的時間性

一、斷層活動時間的確定

1.被斷的最新地層之後，未斷的最老地層之前

2.錯斷岩脈，未被岩脈充填，形成在岩脈以後；錯斷岩脈，並被岩脈充填，形成在岩脈同時；未錯斷岩脈，全被岩脈充填，形成在岩脈以前

3.根據斷層的性質、方位等力學關係，可判斷是否與褶皺同期

4.在區域構造背景下，分析斷層形成時代

5.長期（多期）活動：控制兩盤沉積歷史，沉積厚度差異。

二、同沉積（生）斷層

1.犁式正斷層，上陡下緩

2.上盤下降，明顯增厚

3.斷距隨深度增大，地層愈老，斷距愈大

4.上盤常出現反牽引現象

第十二章伸展構造

第一節伸展構造形式

一、地塹、地壘

1.地塹：兩組走向平行、傾向相反、相對傾斜的正斷層兩斷層之間依次共同下降，形成階梯狀負地形

2.地壘：兩組走向平行、傾向相反、相背傾斜的正斷層兩斷層之間依次相對共同上升，形成階梯狀正地形。

3.盆嶺構造：連續出現地塹（盆）、地壘（嶺）的構造組合。地壘、地塹二、斷陷盆地

1.一側正斷層控制，沉積厚度大

2.另一側無斷層，沉積厚度很小，不對稱

3.箕狀盆地（箕狀凹陷、半地塹盆地）三、裂谷

1.巨大、窄長、切割深、發育時間長的大地塹

2.發育在區域性隆起背景上

3.分為大洋裂谷、大陸裂谷四、變質核雜岩

1.被構造拆離、伸展的未變質沉積蓋層覆蓋的，呈孤立、平緩穹形的、強烈變形的變質岩和侵入岩構成的隆起

2.基本特徵：（1）圓形、橢圓形、孤立的穹隆，中間變質岩，周圍沉積岩（2）規模巨大、低角度拆離正斷層、糜棱岩帶分隔基地與蓋層；基底塑性變形強烈，中間為岩體（3）拆離斷層近水準，上盤發育多米諾式斷層（4）拆離斷層為一強烈破碎的構造岩帶五、岩牆群

直立、平行排列的岩牆群是伸展構造的重要樣式，利用岩牆群可計算伸展量。

第十三章逆沖推覆構造

第一節逆沖推覆構造的組合型式

1.背沖式：（1）由兩側向外緣逆沖的兩套疊瓦式逆沖斷層的構造組合（2）斷層面相向傾斜，反向逆沖，同時、統一應力場的產物（3）造山帶是大型的背沖式逆沖斷層組合背沖式逆沖斷層2.對沖式：(1)由兩側向中心逆沖的兩套疊瓦式逆沖斷層的構造組合(2)斷層面反向傾斜，相向逆沖，同時、統一應力場的產物(3)盆地兩緣向盤地中心逆沖（盆地構造反轉）3.楔沖式：(1)產狀相近的一套逆斷層和一套正斷層組合(2)構成上寬下窄的楔狀沖斷體(3)發育在盆地中間或兩盆地之間

第二節逆沖推覆構造的幾何結構一、逆沖推覆構造的臺階式臺階式：由長而平的斷坪和斷坡交替構成

(1)斷坪—長而平，順層發育，在軟弱層，岩性差異介面上，與地層產狀一致

(2)斷坡—短而陡，連接斷坪之間切層發育，在堅硬的岩層中，與逆沖斷層產狀一致

(3)上盤斷坡—與下盤地層產狀一致，斜切上盤地層

(4)下盤斷坡—與上盤地層產狀一致，斜切下盤地層

(5)前斷坡—在逆沖岩席前側，走向與逆沖方向直交，逆傾向滑動，擠壓應力狀態

(6)側斷坡—走向與逆沖方向一致，走向滑動，剪應力狀態

(7)斜斷坡—走向與逆沖方向斜交，具走向滑動和斜向滑動剪切應力狀態二、雙重逆沖構造（Duplex)1.組合：頂板逆沖斷層—疊瓦式逆沖斷層

—底板逆沖斷層

2.頂板逆沖斷層：次級疊瓦式逆沖斷層向上趨近相互連接，在頂部構成一條斷層

3.底板逆沖斷層：次級疊瓦式逆沖斷層向下趨近相互連接，在底部構成一條斷層

4.疊瓦式逆沖斷層：位於頂板逆沖斷層和底板逆沖斷層之間封閉塊體內的‘S’形的逆沖斷層，向上、下連接，漸漸向頂、底版逆沖斷層過度

5.斷夾塊：疊瓦式逆沖斷層之間的透鏡狀岩塊

6.疊瓦扇：向上沒有連接成頂板斷層的疊瓦式逆沖斷層三、反沖斷層

1.兩套逆沖方向相反的逆沖斷層組合

2.多是前緣受阻，導致反向發育的結果

3.沖起構造—反沖斷層之間的部位，因擠壓而向上沖、隆起

4.構造三角帶—反沖斷層、後側逆沖斷層、底板斷層限定區四、逆沖推覆構造的分帶性（P.180，表13-1）：

1.根帶：逆沖斷層起始部位，變形強烈，塑性高，劈理密集，面理傾角大

2.中帶：疊瓦構造、雙重構造發育，剪切滑動為主，次級逆沖斷層、褶皺產狀穩定，傾向根部，

3.峰帶：擠壓作用強，斷層密集、褶皺緊密，產狀