构造地质学课件

1一、岩層的原始產狀◆沉積盆地（海洋或大型湖泊）中心，形成的岩層是水準的或近水準的，而邊緣、島嶼，水下隆起等周圍的沉積物產狀具有一定的傾角，稱為原始傾斜。◆原始水準的岩層，經構造變動後，可變為傾斜、直立、倒轉以及各種褶皺形態，但也有仍保持近水準狀態。§1地質體的產狀

沉積岩層的產狀及其原生構造2二、水準岩層岩層上下兩個面保持水準狀態，即同一層面上各點海拔高度基本相同的岩層，稱為水準岩層。其特徵如下：1、在層序沒有倒轉的前提下，地質時代較新的岩層疊置在較老的岩層之上。當地形剝蝕切割輕微的地面只出露最新岩層；如切割強烈時，老岩層則出露於河谷，沖溝等低窪處，較新岩層分佈於山頂或分水嶺上，即岩層愈老出露愈低，岩層愈新其出露的位置愈高。32、水準岩層的露頭形態，完全受地形控制，其出露線（岩層與地面的交線）在地質圖上表現為與地形等高線平行或重合，而不會相交。3、水準岩層的厚度就是岩層頂面與底面標高之差。4、水準岩層露頭寬度，與岩層厚度和地形坡度的變化有關。4三、傾斜岩層（一）岩層產狀及其測定1、產狀要素：走向、傾向、傾角真傾角與視傾角之間關係為：tanβ=tanα.cosω（式中α為真傾角，β為視傾角，ω真傾向線與視傾向線之間夾角）2、線狀產狀要素：傾伏向、傾伏角、側伏向、側伏角53、岩層產狀要素的測定與表示方法回顧地學概論和南京實習時現場實際測量。岩層產狀要素，通常用羅盤直接測量，有些情況下需用作用法，赤平投影法求出岩層產狀要素。層產狀文字表示法：通常只記錄傾向和傾角即可，走向則通過傾向加或減90°換算。●方位角SW205°∠25°或205°∠25°●象限角法以北或南作為起點（0°），一般記為N65°W∠25°或NW65°∠25°⑵符號表示（用於地質圖上）6（三）傾斜岩層的露頭形態（V字形法則）1.水準岩層露頭線與等高線平行或重合(前面研究介紹)；2.直立岩層露頭線不受地形影響，始終呈直線延伸；73.傾斜岩層露頭界線複雜，表現為與地形等高線交切關係，並顯示出一定的規律性，即在經過山脊和河谷時，均呈“V”字形態展布即“V”字形法則。有下列三種情況：(1)岩層傾向與地面坡向相反：在山脊處“V”字形尖端指向山下，在溝穀處“V”字形尖端指向上游。8(2)岩層傾向與地面坡向相同，且岩層傾角大於地面坡角時，在山脊處“V”字形尖端指向山下，溝穀處“V”字形尖端指向上游。(3)岩層傾向與坡向相同，但岩層傾角小於地面坡角時，“V”字形尖端在山脊處指向山下，溝穀處指向上游。9（1）、（3）兩種情況相似，不同的是後者“V”字形彎曲大於等高線，而前者“V”字形彎曲度小於等高線。示圖。（1）（3）10§2沉積岩層的原生構造沉積岩是地球表分佈最廣泛的岩石，其分佈面積約占地球大陸面積的75%，因此，大部分地質構造是由沉積岩形成的。所以觀測分析沉積岩層的原生構造、岩層產狀和接觸關係是研究地質構造的一項基礎工作，也是本課程的基本內容之一。例如：安徽貴池徐橋銀礦產於奧陶系灰岩裂隙中，為脈狀礦體。奧陶系灰岩為厚層～塊層狀且大理岩化，層理看不清，地層產狀長時間爭論不休。我們根據大理岩中殘留的生物碎屑的排列方向，確定了原始層理，令地質人員十分信服。11岩層由兩個平行或近乎平行的介面所限制的、岩性基本一致的層狀岩體。由沉積作用形成的岩層稱沉積岩層。層面上、下岩層的介面。上層面叫做頂面，下層面叫底面，兩個岩層的接觸面，既是上覆岩層的底面，又是下覆岩層的頂面。厚度兩個層面之間的垂直距離。原生構造沉積岩在沉積過程中或成岩作用過程中產生的非構造變動的構造稱為沉積岩層的原生構造。如層理、層面構造（泥裂、雨痕、印模等）、結核、疊錐以及生物遺跡等等。儘管這些都是沉積岩石學研究的內容，但是，其對構造地質的研究也有重要意義。12一、層理及識別1、層理是沉積岩最常見的一種原生構造，是由岩石成分、結構和顏色在剖面上突變或漸變所顯現出來的一種成層構造。層理按其形態可分為三種基本類型：平行層理、波狀層理、斜層理。2、細層與層系A、B、C和D為層系，箭頭所指為細層。133、層理的識別（1）岩石成份變化，系由成分差異而顯示出層理；（2）岩石結構變化，指岩石粒度和形狀的變化顯示出層理；

（3）岩石顏色變化，由於顏色的不同顯示出層理；

（4）岩層的原生層面構造，包括波痕、泥裂、雨痕、生物遺跡及其印模等。14二、利用沉積岩原生構造確定岩層的頂面和底面確定岩層新老關係是野外觀察研究地質構造的一個重要問題。未經構造變動的岩層，其正常層序總是上頂下底，即上新下老，但經構造變動後岩層則可直立，甚至倒轉，新老層序倒置的現象。化石是確定新老關係和地質年代的依據，但有些無化石的“啞地層”，則只能根據原生構造和某些次生構造來確定新老層序。況且確定地層的新老關係，原生構造的方法比化石來得更容易些。15（1）斜層理（2）粒序（韻律）層理，正粒序與反粒序層理槽狀層理和平行層理（上新下老）－新疆輪臺縣陽霞新第三系紅層交錯層理－地點同左韻律層理—同左下16（3）波痕洪水事件過後在邊灘上留下的舌狀波痕－新疆庫車河舌狀波痕和平行

波痕（水流向左）

－新疆民丰县安德尔河17（4）泥裂泥裂和生物遺跡－新疆庫車第三系紅層白堊系朱巷組（K1）中的泥裂－合肥盆地18（5）雨痕、冰雹痕及其印模雨痕－新疆民豐縣安德爾河泥裂和雨痕（現代）－新疆庫車河19（6）沖刷充填構造上白堊統張橋組中的沖刷充填構造－合肥盆地肥東縣王鐵鄉分流河道對下伏岩層的沖刷切割、充填20（5）古生物標誌和底面印模21§3地層之間的接觸關係一、整合與不整合1、整合：連續沉積，岩層層序無間斷、產狀一致、時代連續，其中生物演化的是漸變的。2、不整合：沉積缺失，層序有間斷、即部分地層無沉積或雖有沉積但卻被剝蝕。二、不整合類型1、平行不整合：下降沉積→上升、沉積間斷、剝蝕→再下降再沉積；不整合面上有下伏岩層組成的礫石、古風化殼、古土壤層。222、角度不整合特徵：缺失部分地層，上下岩層產狀不一致，呈一定的角度相交，不整合面上有下伏岩層組成的底礫岩，古風化殼，古土壤層等。（1）形成過程：下降沉積→褶皺上升（伴有斷裂活動、岩漿活動，變質作用等）→沉積間斷、遭受剝蝕→再下降再沉積。反映上覆地層沉積之前，曾發生過褶皺等重要的構造事件。23（2）角度不整合面在剖面圖和地質圖上的表現特徵24（3）地理不整合（區域不整合），指局部為平行不整合接觸，但大範圍內卻是角度不整合。如：寧鎮山脈J1-2xn與下覆地層的關係，在棲霞山高地為不整合；在仙鶴觀J1-2xn和T3h為平行不整合，在紫金山則為整合接觸關係。（4）嵌入不整合由於海侵或湖侵擴大，會導致超覆現象。如左圖上朱羅統超覆於中朱羅統之上。25三、不整合的研究（一）確定不整合的存在（重點）1、地層古生物方面的證據：化石反映出生物演化的不連續性（種、屬的突變），生物群落迥然差異。2、沉積方面的標誌，存在侵蝕面、古風化殼、古土壤以及Fe、Mn、P、Ni，稀土或鋁土礦等，底礫岩。3、構造方面的標誌：產狀，變形變質程度。4、岩漿活動和變質作用方面的標誌。（二）觀察研究不整合面及其上、下地層的產狀，岩性及時代。1、詳細測制剖面，研究岩性，岩相和化石，確定時代，觀察構造形態，變質情況，岩漿活動等。2、礫石來源、粒度、圓度、分選性、排列方向等。3、製圖、素描圖、照相等26（三）確定不整合的形成時代形成時代：不整合面之下相對最新的地層時代為其下限，不整合面之上相對最老的地層時代為其上限，缺失地層時代為其形成時代。結合右圖介紹PZ1～PZ2之間、E－PZ2～T1之間的不整合形成時代。27確定不整合的形成時代應注意：（1）取下覆最新時代為下限，兩者之間相隔最近的時代為不整合形成時代；（2）同一次構造運動週期不同，地區有先有後，時間可長可短，缺失地層並不一致，這是褶皺幕的穿時性的反映。（3）大範圍內，可發生多次構造變動，形成多個角度不整合和平行不整合，在接近大陸的地方，幾個不整合面往往逐漸歸併為一個角度不整合，其向缺失地層很多，實際上是包含了多次地殼運動所經歷的構造事情。注意“缺”與“失”的關係，如我國華北O2/C2，是缺失O3、S、D、C1，還是原先有沉積，後來剝蝕掉即“失”去了。28§4軟沉積變形軟沉積變形指沉積或成岩作用過程中形成的非構造應力作用e而形成的變形。沉積物此時尚未固結成岩，處於塑性或半塑性狀態，故稱之為軟沉積變形。一、負荷作用形成的軟沉積變形負荷構造、火焰構造、砂球和砂枕29二、滑塌和滑移作用滑塌褶皺、爬折構造、捲曲層理。30三、與孔隙液壓效應有關的軟沉積變形砂岩牆、碟狀構造四、軟沉積變形的成因機制1、內因：沉積物力學性質高度塑性，抗剪（切）強度極差。2、外因：一定角度的斜坡地形和地震、風暴、海嘯等外部誘發因素。31第十章節理1、節理的定義節理（joint）即岩石中的裂隙（fissureorfracture），是指沒有明顯位移的斷裂。斷裂包含節理（無顯著位移者）和斷層（fault）（有顯著位移者）2、節理研究的理論和實踐意義實際意義：1）礦液、石油、天然氣運移通道、儲集場所，控制礦體形態。2）地下水、石油滲透性，含油性，含水性與節理發育的密度，開啟性有關。3）影響水工建築物的滲漏性和岩體的穩定性。理論意義：節理與褶皺斷裂和區域性構造密切相關，它的研究對認識和闡明區域地質構造及其形成和發展方面具有重要意義。32§1節理的分類一、幾何分類Classificationofjoint）（一）據岩層產狀關係分1、走向節理（strikejoint）2、傾向節理（dipjoint）3、斜向節理（obliquejoint）4、層節理（beddingjoint）33（二）據褶皺樞紐關係分1、縱節理（longitudindjoint）2、橫節理（transcurrentjoint）3、斜節理（obliquejoint）注意：當褶皺樞紐是傾伏時，在轉折端（傾伏端）部位，縱節理相當拉傾向節理，橫節理相當於走向節理。34二、成因分類原生節理：（primaryjoint）次生節理：（subsequentjoint）三、根據力學性質分類1、剪節理（shearjoint）2、張節理（tensionjoint）剪節理、張節理與主應力軸和主應變軸之間的關係。35（一）剪節理的特徵1、產狀穩定（沿走向和傾向均如此片）；2、節理面平直光滑，時有擦痕，脈壁平直；3、切割礫石或較大的礦物顆粒；4、常發育成共軛X節理系（conjugatejoint）5、由羽列組成（featherjointorphumosejoint）6、尾端特徵：①折尾；②菱形結環；③分叉巢湖墳頭組砂岩中的剪節理36生物碎灰岩中的雁行式張節理，右階（型）式排列，運動方向反時針－合肥工業大學行政樓大門門廊柱和州組薑塊狀灰岩中的共軛節理－巢湖麒麟山大采場37（二）張節理的特徵1、產狀不穩定2、節理面粗糙不平整，無擦痕；3、常繞礫石和粗砂顆粒而過，一般不切割；4、多開啟性，脈體充填，形態成楔形、扁豆形等；5、不規則樹枝狀、網狀、有時呈追蹤X型、雁行式、放射狀、同心圓狀的組合形式。6、尾端變化、樹枝狀、多級分叉、杏仁狀結環、不規則狀；38四、節理力學性的轉化39五、節理組（jointset）和節理系（jointsystem）節理組：指統一應力場中，一次構造作用下形成的產狀基本一致，力學性質相同的一組節理。節理系：指統一應力場中，一次構造作用下形成的兩個或兩個以上的節理組，如共軛“X”節理、放射狀節理、同心狀節理等。40六、節理的分期與配套一定地區的節理一般是長期多次構造應力場的產物，為了探討該地區的構造變形史和古構造應力場，常常進行節理的分期與配套。分期就是從時間尺度上對一定地區的所有節理進行分類，劃分出先後序次，確定其長幼關係。配套是指從親緣關係（或成生聯繫）上對一定空間範圍內的所有節理進行組合，顯然一個地區至少可以有一個或多個具親緣關係的節理系。分期與配套的目的是，為研究區域構造和恢復古應力場提供依據。41（一）、節理的分期1、錯開—被錯開者早於錯開者；2、限制—被限制者晚於限制者；3、互切—同時形成；4、追蹤，利用和改造—同時或稍晚；5、間接標誌：不同期次節理貫入的岩脈、岩牆、岩體、岩性、結構構造上各具特色；岩脈等互相切割，交切關係等有助於確定相對先後關係；6、不整合面上下層系中的節理發育差異。42（二）、節理的配套1、根據共軛節理的組合關係（1）擦痕、羽列，派生張節理確定共軛關係；（2）尾端變化特徵；（3）利用兩組節理的相互切錯，確定共軛關係；（4）利用追蹤張節理，兩組雁列張節理等配套。2、根據節理發育總體特徵以及節理與其它構造關係節理的分期和配套應注意以下幾點：（1）分期與配套同時進行；（2）不能僅依據節理自身相互關係及特徵，還要考慮地質背景；（3）分期配套必須在野外現場進行，有時還需要把統計分析的結論帶至野外實踐中檢驗。43§2雁列節理和雁列脈一、雁列節理1、雁列脈的要素，雁列帶、雁列軸、雁列角、雁列寬度，示圖。2、雁列的左、右列確定方法：順著雁列軸向前方觀察，前面一雁列脈排在後面雁列脈的右側，稱為右列式；反之稱為左列式。“S”形，反“S”形44生物碎灰岩中的雁行式張節理，右階（列）式排列，運動方向左旋（反時針）－合肥工業大學行政樓大門廊柱左階（列）雁行式張節理－合肥紫蓬山侏羅系紅色砂岩45二、羽飾構造（featherS.）46§3節理脈的充填機制和壓溶作用一、擴張脈和非擴張脈1、擴張脈：節理被石英、方解石和礦脈等溶液灌入節理中，並使節理兩壁張開而形成的脈。纖維狀晶體可垂直、斜交脈壁，形成梳狀構造；2、非擴張脈：溶液與圍岩交代，而佔有空間而形成的岩脈。47二、縫合線（suture,suturalline）三、裂開—癒合（rack-heal）發育在砂岩中的縫合線構造48§4不同地質背景上發育的節理一、與縱彎褶皺伴生的節理圖示講解以下各點1、早期平面“X”節理系，應力軸σ1、σ2、σ3，應變軸A、B、C，2、晚期平面“X”節理系（當岩層褶皺後，出現局部應力場作用）◆背斜轉折端“X”節理系；◆向斜轉折端“X”節理系。3、剖面“X”節理系（注意：在層理面上其走向永遠是彼此平行的，不受後期構造運動的影響）4、橫張節理●早期追蹤張節理，岩層褶皺後⊥樞紐β；●褶皺樞紐傾伏端的橫張節理，節理傾角與樞紐傾伏角互餘；●晚期平面“X”節理系，在向斜核部的角追蹤張5、縱張節理發育於褶皺的轉折端，與樞紐平行。6、層內剪節理發育於層間，上下岩層相互滑動引起的與層理平行。49二、與橫彎褶皺有關的節理環狀和輻射狀節理系，σ1直立，σ2、σ3水準三、與斷層有關的節理1、羽狀剪節理2、羽狀張節理四、與區域構造有關的節理1、主節理；2、系統節理和非系統節理五、節理在分析區域構造中的作用和問題50§5節理的野外觀測節理自然界雖然廣泛普遍發育，但是尚未形成一套系統的研究方法。研究方法因任務不同而異，但不外乎系統的觀察、測量統計、然後結合地質構造進行分析。通常在工作之前，對航、衛片進行解釋，宏觀地觀察認識工作區節理的特點和規律，常能收到事半功倍之效。航衛片上可確定節理的方向、產狀及其與各級構造的關係、節理的組合型式及其變化、節理發育程度、展布範圍和被充填的情況。51一、觀察點的選定示研究任務而定，一般不要求均勻布點，而是根據構造情況及節理發育情況布點，做到疏密適度。選定觀察點時，還應注意到：1、露頭良好，最好能兩個面都能觀察到，露頭面積一般不小10m2，便於大量測量；2、構造特徵清楚，岩層產狀穩定；3、節理比較發育，組、系相互關係明確，且觀測點要選擇在重要的構造部位；4、一定地區各種不同的構造層，各類構造，岩體和岩石組合中的節理總是互有差異的。因此，可劃分不同的節理區域，分別進行測量統計。52二、觀測內容1、地質背景的觀測（構造部位、地層及產狀，岩性及成層性、褶皺、斷裂的特點）；2、節理的分類和組系劃分；3、節理的分期與配套；4、節理發育程度的研究；（1）岩性對節理發育程度的影響表現為：

a.韌性岩層：剪節理發育，共軛剪裂角大

b.脆性岩層：張節理發育，共軛剪裂角小（2）岩層單層厚度的影響：厚度大，節理間距大，稀疏；厚度小，節理間距小，密集；原因是層理降低強度。53（3）節理發育程度常用密度或頻度表示

a.密度或頻度：指節理法線方向上的單位長度（米）內的節理條數，n條/m，n/mb.縫隙度（G）（水工建築，油氣勘探），密度（μ）與節理平均壁距（t）的乘積，即：G=utc.單位面積內長度表示：u=l/πr2（r半徑圓內節理總長度l）5、節理的延伸；6、節理的組合型式觀測；7、節理面的觀察；8、含礦性和充填物的觀察，含礦性、充填與否、充填物。三、節理的觀測和記錄54第十一章斷層構造§1斷層的幾何要素和位移一、斷層的幾何要素斷層面(aultsurfaceorplane)空間位置，由走傾向、傾角定之。斷層線（faultline）斷層帶（faultzone）斷盤：上盤（hangingwall），上升盤（upthrow），下盤（footwall），下降盤（downthrow）55二、位移（desplacement）直移運動、旋轉運動（一）滑距（slip）以相應點為參照系，兩個時應點間的真正位移稱為總滑距（ab）（netdesplacement）1、滑距（strikeslip）（ac）2、傾斜滑距（dipslip）（cb）3、水準滑距（horizontalslip）（am）56（二）斷距（sepration）兩對應層之距離1、垂直被錯岩層走向的剖面上測得（1）地層斷距（stratigraphicslip）(ho)（2）鉛直地層斷距（vraticedstratigraphislip）（hg）（3）水準斷距（horizontalslip）(hf)2、垂直於斷層走向的剖面上除鉛直地層斷距相等外，其餘均大於前者，故稱視斷距。57§2斷層分類一、斷層與有關構造的幾何關係分類（一）根據斷層與岩層走向的方位關係分：走向斷層傾向斷層斜向斷層順層斷層（二）根據斷層與褶皺樞紐走向或區域構造線之間關係分：縱斷層橫斷層斜斷層58二、按斷層兩盤相對運動方向分1、正斷層（NormalFault）2、逆斷層（ReversFault）

3、平移斷層（transcurrent）●左行平移（leftfaults）●右行平移（rightfaults）斜交斷層走向滑動的斷層，即1、2、3兩兩組合命名4、樞紐斷層（hingefault）

5960逆沖斷層－新藏公路峽南橋J1yerP161（一）逆沖推覆構造（ThrustFaulds）●原地岩塊（系統）（Autochthon）●外來岩塊（系統）（Allochthon）●逆沖岩席（片）（ThrustSheet）●逆沖推覆構造或推覆構造（Nappe）●構造窗（FenestllaorWindow）●飛來峰（Klippe）62（二）、伸展構造類型（extensionalstructure）正斷層、組合型式：1、地塹和地壘（grabenhorst）主要由兩條走向基本一致的相向傾斜的正斷層組成，兩條走向基本一致正斷層之間為下降盤，巨型者即為裂谷（rift）；地壘與地塹正好相反。2、階梯狀斷層（stepfault），箕狀構造（besinrange/hemigra-ben）、盆嶺構造（basinandragestep）63（3）環狀和放射狀斷層（4）雁行式斷層（5）大型斷陷盆地如華北、松江、江漢、萍樂等（6）裂谷（系）（riftsystem）◆大洋裂谷（oceanicrift）－大西洋◆大陸裂谷（contineatalrift）－東非裂谷◆陸間裂谷（intercontinentarift）紅海◆大陸裂谷→陸間裂谷→大洋裂谷為一演化序列◆我國華北平原新生代裂谷，白堊紀沂沐裂谷以及攀西裂谷等。64grabeninthisalluvialfan.65（7）剝離（拆離）斷層（detachment）為一上陡下緩的大型鏟狀正斷層（listric-normalfault）。主要產出於蓋層與基底之間，上盤包括一套正斷層組合，發育區域隆起背景上，是岩石圈多層次拆離，蓋層在基底上滑脫的具體表現，具有垂向分帶性即：表層次為正斷層組合；中層次為塑性變形為主的韌性剪切（8-15km）；深層次，伸展塑性流變。66（8）重力滑動構造（gravitysliding－spreading）組成：下伏系統、潤滑層、滑面、滑動系統分帶：後緣拉伸帶、中部滑動帶、前緣推擠帶67三、走滑斷層（strikeslipfault）走向滑動斷層即大型平移斷層，兩盤直立相對水準滑動。人們對走滑斷層的認識比對正，逆斷層的認識要晚，地質學家在19世紀就認識了正逆斷層，而走滑斷層20世紀初才被發現。1、走滑斷層的基本特徵（1）主要特點①走滑斷層包括一系列與主斷層帶平行或近微小角度相交的次級斷裂組成，單條斷裂沿伸一般不遠，各級斷裂分叉交織，常呈髮辮狀。68②常伴有雁列褶皺及斷層以及斷層隆起與斷陷盆地。③斷層兩盤地層一岩相帶成遞進式依次錯開，時代愈老錯移越大。69④斷層常呈直線延伸，甚至穿過起伏很大的地形仍保持直線形，航衛片上顯示良好的線性。⑤根據斷層兩盤運動方向分為左行和右行。⑥力學性質具雙重性即以剪切為主，又具有拉張或擠壓，前者稱張剪性，後者稱壓剪性走滑斷層。702、走滑斷層的內部應力狀態和有關構造（1）應力狀態（2）走滑斷層彎曲引起的應力應變場（3）走滑斷層交切引起的擠壓和拉伸（4）尾端應力狀態3、有關伴生構造（1）雁行式褶皺（2）牽引式彎曲714、拉分盆地（pullapartBasin）B.C.Burchfiel，1966年研究聖安德列斯走滑斷層系控制的死穀盆地時首次提出。72拉分盆地的演化735、花狀構造花狀構造是走滑斷層的一種特殊構造。剖面上一條走滑斷層自下而上成花狀撒開，故稱花狀構造。根據結構特徵和力學性質可以分為正花狀構造和負花狀構造。74§3斷層成因機制一、安德森模式（E.M.Anderson，1957）75二、哈佛奈模式（W.Hafner1951）76§4斷層岩（一）碎裂岩系列（二）糜棱岩系列77A、B：斷層角礫岩（顯微照片）－新藏公路峽南橋C：斷層角礫岩（原岩為侏羅系火山岩）－安徽肥東龍山ABC78A：花崗質糜棱岩受後期脆性斷裂作用成為花崗質角礫岩－郯廬斷裂B：大理岩質角礫岩－郯廬斷裂AB79右：糜棱岩中的石英塑性變形（拔絲構造）－新疆中巴公路蓋孜水文站左：長英質糜棱岩中的石英拔絲構造－中巴公路布倫口80動態重結晶石英的靜態恢復－新疆塔什庫爾幹81鈣質糜棱岩中的“δ”形旋轉殘斑－新藏公路128Km鈣質糜棱岩中的“鞘褶皺”

－北京西山鈣質糜棱岩－勝利油田純梁採油廠招待所82§5斷層效應廣義的斷層效應是斷層引起的各種現象，這裏討論的是走向斷層、橫斷層、斜向斷層引起的視錯動。一、走向斷層引起的效應地層重複和缺失的6種情況斷層性質斷層產狀和岩層產狀的關係二者相反斷層傾角大於地層傾角斷層傾角小於地層傾角正斷層地層重複（A）地層缺失（B）地層重複（C）逆斷層地層缺失（D）地層重複（E）地層缺失（F）兩盤運動方向下降盤出現新地層下降盤出現新地層上升盤出現新地層83二、橫斷層引起的效應（一）、正（逆）斷層引起的效應（二）、平移斷層引起的效應（三）、平移正（逆）斷層引起的效應1、沒錯動，滑移線平行岩層在斷層面上的跡線。2、滑移線在跡線下側，剖面上看正斷層、平面上看平移斷層。3、滑移線在跡線上側，剖面上看逆斷層，平面上看平移斷層。（四）、橫斷層錯斷褶皺引起的效應褶皺的核部寬窄發生變化。84§6斷層的觀察與研究一、斷層的識別或確定（一）地貌標誌1、斷層崖；2、斷層三角面；3、錯斷的山脊；4、山嶺和平原的突變；5、串珠狀湖泊窪地；6、泉的帶狀分佈；7、水系特點85TheSanAndreasfaultprovidesabeautifulexampleoftran-sformfaultsoncontinents.Featuresassociatedwithtransformfaultsonlandincludeoffsetdrainagesandlinearvalleys.ThisfaultedglacialmoraineintheSierraNevadaMountainsisanexcellentexampleofthelawofcross-cuttingrelationships.86（二）構造標誌（三）地層標誌—重複與缺失（前述6種情況）（四）岩漿活動與礦化作用（五）岩相與厚度的急變二、斷層面產狀的測定87三、斷層兩盤相對運動方向的確定（一）根據兩盤新老關係（前述走向地層6種情況）（二）橫（斜）斷層切割褶皺構造（三）牽引構造88（三）擦痕與階步：正、反階步和擦抹晶體的厚度變化判斷運動方向。89左行平移斷層形成的水準擦痕

－安徽霍邱四十裏長山90（四）根據斷層兩側派生構造的羽狀剪節理、張節理即拖曳褶皺來判斷斷層運動方向。（五）根據斷層角礫岩來判斷斷層運動方向。91四、斷層作用時間性（一）確定地層形成時間：①根據是否切穿不整面來確定地層形成時代；②岩脈、岩體相互切割關係和其同位素年齡；③同一構造應力場作用下的力學成因分析；④重力構造，根據捲入的最新地層和為被切割的上覆最老的地層來確定。（二）長期活動的斷層分析1、地層發育、厚度、岩相變化等情況顯著差異；2、大型走滑斷層，錯距不同、控制盆地邊界的同沉積地層；3、受地層控制的岩漿多期活動，多期成礦作用；4、不同時期活動的地層其力學性質、斷層岩的性質及強度差異；92五、同沉積斷層同沉積斷層主要特點：示圖1、一般為走向正斷層，剖面上呈勺狀或犁式；2、上盤地層明顯增厚，生長指數=下降盤厚度/上升盤厚度；3、斷距隨深度增大，地層愈老，斷距愈大；4、常在上盤發育反牽引構造（Reversdragstructure）。93Recentnewimagesoftheoceanfloorrevealmanydetailsoftransformfaultsandfracturezones,which,untilnow,wereunavailable.94閃長玢岩岩牆充填於平移斷層

－安徽霍邱四十裏長山95被花崗岩岩牆充填的平移斷層－安徽霍邱四十裏長山δμzz96肥東龍山NNE向走滑斷層（斷層面上發育纖維狀凹凸棒）97二疊系棲霞組灰岩中的橫斷層

－巢湖北部山區177高地南部98第三章劈理就幾何形態而論，任何構造都可看成是面狀構造或線狀構造。面狀構造和線狀構造都可以分成為“透入性”和“非透入性”兩類。透入性構造均勻地彌漫於地質體中的構造，反映地質體作為一個整體，也均勻地發生了變形。非透入性構造以一種不連續面分散於地質體中，變形僅發生在不連續面及其附近，將均勻連續的地質體分成若干部分，所以又稱為“分劃性”構造。99ABCDS2S1S2S3S3透入性和非透入性是相對性概念。如左圖（A～E觀察尺度逐漸增大）中的S1、

S2、S3在不同尺度下觀察其透入性與否的變化情況。100面理的構成面理可以右物質的分層、結構的變化，也可以由近平行的不連續面、不等軸礦物或片狀礦物的定向排列，或某些顯微組構所確定。101§1劈理的結構、分類和產出背景一、劈理岩石的域組構劈理域（cleavagedomain）由雲母等層狀礦物或不溶殘餘物質富集成的近平行或交織狀的薄條帶或薄膜。其中原岩組分被強烈改造，礦物或其集合體定向排列，是強變形域。微劈石（microlithondomain）是夾在劈理域之間的岩片，其原岩的組分和結構基本保留，由粒狀礦物組成，無優選方位，是弱變形域102二、劈理分類（一）傳統分類流劈理、破劈理和滑劈理（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，使岩石分裂成無數薄片，是在固態流變過程中新生的面理。雲母片岩顯微鏡下的流劈理板岩的劈理（流劈理）103北京西山奧陶系鈣質糜棱岩面理(流劈理)砂質板岩中的劈理(流劈理)和層理近於－新疆塔什庫爾幹二疊系(P)104（2）破劈理岩石中密集、平行的剪切破裂面或壓溶劈理域。裂面的定向與礦物的排列無關砂質板岩(P1)破劈理與層理正交－新疆塔什庫爾卡拉其古幹砂質板岩(P1)破劈理與層理正交－新疆塔什庫爾卡拉其古幹105（3）滑劈理發育於具有先存面理的岩石中,切過先期面理的差異性平行滑動面（帶），帶中礦物定向排列，構成劈理域。其微劈石常常被牽引形成複雜的褶皺，稱為褶劈理。艾連卡特群（Pt1）滑劈理－新疆和田－布雅公路106二、

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(包括褶劈理和間隔劈理，前述的破劈理、流劈理應屬此)。107三、劈理產出的構造背景（一）軸面劈理平行褶皺軸面的劈理。岩性均一，韌性差小的岩系裏，與軸面平行性越高，反之韌性差較大，強弱相間的岩系裏軸面劈理則發生散開和聚欽。強岩層呈正扇形，弱岩層中呈反扇形。軸面劈理形成於褶皺作用的晚期，是最大的擠壓(AB)面,垂直σ1。近年研究認為軸面劈理是壓扁和壓溶作用結果。二疊系砂板岩中的軸面劈理－新疆塔什庫爾幹縣達布達爾鄉岩性均一的軸面劈理（地點同上）108正扇形軸面劈理(S1)垂直層理面(S0)—安徽泗縣前震旦系灰岩S1S0S0109（二）層間劈理售岩性及層面控制的，與層理斜角的劈理。（三）順層劈理代表褶皺前期一組擠壓應變面，但亦有人認為是沉積變質過程中重荷、重結晶的結果。（四）斷裂劈理在斷裂的兩盤岩石中或斷層帶中，與斷裂具有統一的力學機制。（斷層一章講授）（五）區域劈理110§2劈理的形成機制一、劈理的形成作用機械旋轉片狀、板狀礦物旋轉到垂直於壓縮方向的定向排列重結晶作用雲母、石英等礦物垂直於最大壓縮方向的生長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晶體塑性變形壓扁、拉長作用111一、區分劈理與層理二、測定劈理參數、描述劈理的結構特徵1、劈理的間隔，大間隔75mm，小間隔1-5mm，微間隔0.01-0.1mm，連續<0.001mm2、劈理域的形態3、微劈石的結構§3劈理的野外研究1121、利用劈理判斷相鄰岩層運動方向2、確定地層層序和背、向斜位置3、劈面與軸面平行或以軸面對稱面對稱分佈，赤平投影上，劈理極點投影不是與軸面一致，就是與軸面對稱分佈。4、圓柱狀褶皺劈理與層理分線與褶皺樞紐平行，都代表褶皺變形的中間高變軸。三、觀察和測量劈理和層理之關係根據劈理判斷地層層序和背斜、向斜位置的方法113四、利用劈理特徵推斷岩石變形機制和構造環境。五、研究變斑晶外面理，探討變形與變質作用的關係。六、觀察交切關係，建立先後發展順序。114線理（Lineation）岩石內部或表面具有平行(或一定優勢方位)排列的各種線狀構造。主要是指：露頭或手標本上尺度上的平行透入性構造。與褶皺有關的線狀構造：如樞紐，香腸構造、窗櫺和杆狀構造等也都被看作為線理——粗大的線理。第四章線理115§1運動軸和應變軸B.Sander(1930)坐標系在擠壓和拉伸作用下，運動學坐標系a.b.c軸的方位與應變橢球體的主軸X.Y.Z(A.B.C)116§2變形岩石中的小型線理一、拉伸線理形成方式有二：●物質塑性流動過程中的伸長變形，位於ab面之上，指示物質運動方向，代表應變橢球體的長軸方向，為a線理；●輾滾而成。使物質垂直力偶作用的方向拉伸，這種線理常與褶皺樞紐平行，為b線理。117長城系底礫岩壓扁拉長（a線理）－北京西山網上下載的國外礫石壓扁拉長線理118玄武岩中杏仁體壓扁拉長-a線理——新藏公路葉爾羌河119菱鐵礦的壓扁拉長(a)__新藏公路葉爾羌河120二、生長線理由針狀、柱狀等礦物定向排列構成，都是岩石在變形和變質過程中壓溶和重結晶作用的產物。因而反映岩石重結晶時的流動方向。有時在動力變質帶上，在強大的應力作用下，礦物生長往往不依據結晶習性，卻屈服於應力生長，如斷層面上的石英、方解石纖維狀晶體。均屬a線理。121花崗閃長岩中的角閃石生長a線理_西昆侖山柯崗花崗岩析離體中的角閃石生長a線理

－新藏線１２８公里路碑122藍晶石拉伸線理(a)－中巴公路123志留系砂板岩中的紅柱石生長a線理－新藏線賽力亞克達阪志留系板岩中紅柱石生長線理（a線理）-新疆克孜勒蘇柯爾克孜族自治州木吉鄉124雲母片岩中的a線理－新藏線125三、皺紋線理

發育在千枚岩、片岩中，由早期劈理或片理揉皺成的平行定向構造，與褶皺或褶劈有關，平行褶皺樞紐，稱b線理。126皺紋線理_b線理)____中巴公路卡拉庫裏湖畔127四、交面線理兩個面狀構造的交線，如層理與面理，面理與面理之交線，與褶皺樞紐β平行，稱b線理。128砂質板岩中的交面線理(b),由層理和劈理交會而成新疆塔什庫爾幹二疊系(P)129§2變形岩石中的大型線理石香腸，窗櫺和杆狀構造最為常見——b線理。一、石香腸構造（Boudinagestructrue）模擬實驗:130石香腸構造類型:張裂石香腸、剪切型石香腸、粘滯性、褶皺型石香腸的特徵和形成機制石香腸與組構軸關係，縱彎褶皺中平行樞紐，橫彎褶皺中空間上呈“巧克力方盤”狀。131褶皺石香腸__新疆中巴公路卡拉庫裏湖132石香腸構造組構要素133二、窗櫺構造（mullionstructrue）窗櫺構造是強裂褶皺中的大型線理，非型為圓核計柱體或呈波狀起伏的渾圓楔狀，表現常有一層應礦持薄膜。成因分類：1、節理式窗櫺構造2、腫縮式窗櫺構造3、褶皺式窗櫺構造134135三、鉛筆構造（pencilstructrue）發育在泥板岩和粉砂質板岩中的一種線狀構造，成因是由二組或二組以上平行面狀構造交切分割而成。136四、杆狀構造由石英、方解石或其他成份單一的強硬岩石物質構成，成帶成束地出現在變質岩中。其與窗櫺構造的區別在於杆狀構造是由變質作用中產生的析離體組成，析離體在未分裂或輾滾成棒之前，一般呈囊狀、透鏡體或似層狀分佈於面理之間。與樞紐平行應為b線理。137五、壓力影構造138第八章褶皺的幾何分析§1褶皺和褶皺要素一、褶皺的基本類型褶皺面狀構造（層面、面理）的彎曲變形1.在地層層序（新老關係）不清的情況下分，背形：褶皺面向上彎曲；向形：褶皺面向下彎曲；2.在地層層序（新老關係）已知的情況下分，背斜：核部為老地層，翼部對稱式的出現新地層；向斜：核部為新地層，翼部對稱式的出現老地層。新疆庫車河新第三系褶皺美國加裏福利亞州的褶皺139二、褶皺要素

1.核：褶皺的中心部分（最新或最老）地層

2.翼：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

4.軸面：褶皺各層樞紐連成的面(假想的面)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：由向形向背形轉折過渡(公共翼上)的幾何點140一、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（2）尖棱褶皺（3）箱狀褶皺（4）撓曲（膝折）第二節褶皺的描述141新第三系紅層中的大型箱狀褶皺——新疆庫車克孜納努爾142(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°2.按翼間角大小分類1433.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

144A.大型平臥褶皺—新疆中巴公路蓋孜檢查站B.大理岩中的倒轉褶皺新疆－喀什奧依塔格C.平臥褶皺－北京西山ABC1454.褶皺的對稱性（1）對稱褶皺：軸面與水平面或包絡面垂直，兩翼長度基本相同。（2）不對稱褶皺：軸面與水平面或包絡面斜交，兩翼長度不相同。146彎滑作用下，當兩硬層夾一軟弱岩層時，則在上下硬岩層滑動的力偶作用下，使薄層軟弱（韌性）層產層間小褶皺可幫助我們確定層序倒轉與否及背、向斜的位置。方法是：新岩層總是向背斜轉端滑動，老岩層則向反方向滑動，先畫出小褶皺的軸面，與主褶皺面所交銳角尖指示相鄰居層相對滑方向，滑動方向一旦確定，根據上述原理就可推測背、向斜的位置，也就知道了岩層正常與否。147

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148傾伏褶皺(北美)向斜的揚起端－新疆庫車河1492、褶軸：圓柱狀褶皺：一軸線平行自身移動形成的彎曲面。非圓柱狀褶皺：凡不屬於上述特徵的褶皺，其中有一特殊類型即圓錐狀褶皺。它是由一軸線一端固定，以某一角度繞旋轉軸進行旋轉而成。150

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。151

§3褶皺的類型及褶皺的組合型式