《构造地质学》实习课教案

《构造地质学》实习课教案赵温霞李志勇中国地质大学（武汉）构造教研室2004.3.24.实习一认识和阅读地质图（水平、单斜岩层展布区）学时：4（课堂学时）╋4（自学学时）═8学时一.目的要求1.初步建立地质图的概念，了解图式规格；2.学会读图的一般步骤及方法；3.厘定不整合类型并描述其特征；4.掌握不同产状之岩层在地形地质图上的出露特征；5.于地形地质图上求解面状构造（岩层）产状要素；6.利用“三点法”求解面状构造（岩层）产状要素；7.学会制作图切地质剖面图。二.作业：1.读凌河地形地质图（附图1），分析该区地形地貌表现特征；2.总结凌河地区水平岩层和倾斜岩层出露特征（后者用“V”字形法则）；3.按练习与思考题的要求（P220——1）完成附图1作业；4.在凌河地形地质图（附图1）上制作图切地质剖面图（沿A——B线）；5.按练习与思考题的要求用三点法求岩层产状要素（P221-3-①，附图3）；三.要求：读图前先着色。交作业：文字报告500—800字；图件3份——附图1、附图3、图切地质剖面。交材料费，1元/人，以班为单位→612室肖军老师（女）。四.实习步骤：1.“V”字形模型示意及“V”字形图图示；讲授“目的要求”之1、2条：地质图的概念，成图原理及方法；带读附图1，附图3；用间接法求岩层产状⑴在地形图上求岩层产状（附图1、图16-1）讲解示范步骤：以立体图或模型示倾斜岩层，有100、150m不同高程走向线位于其上，用一简单三角关系可以看出其产状关系，即沿层面作垂线AC，则倾斜线AB线与其水平投影线AC之夹角а为岩层倾角，CA即为岩层倾向，Ⅲ——Ⅲ为150m走向线，Ⅱ——Ⅱ为其水平投影线，BC为二走向线高差；将该三角形置平，其关系不变，BC1即为BC，仍为其高差（图16-1），а1即为а，CA仍为倾向，皆可用量角器和直尺直接度量。据同一层面上等高两点的联线为该岩层走向线，及由高向低倾斜向下方向为倾向的原理，只要能找出同一层面在地形地质图上不同高程且相邻的两条平行走向线即可求出产状。此法适用于大比例尺图，产状应稳定。二走向高差BC置平后为B1C（50m），按比例尺在置平后的图上截取B1C即可。⑵用三点法求岩层产状要素（P221-3-①，附图3，图16-2）前提：①某一层面的三个点不在同一直线上；②已知三点的位置和标高；③三点范围内岩层平整，产状无变化。适用范围：产状较平缓，用罗盘难以准确测定或岩层覆盖时采用此法。条件：三点层面标高资料或钻孔得到的相应资料。原理：只要在最高点和最低点的联线上找到与中等高程相等高的一点即可作出一条走向线；然后过最高点或最低点作出该走向线平行的另一条走向线，再根据两走向线的高程和水平距离即可利用方法⑴求出产状。其步骤是：①求等高点；②求倾向；③求倾角（图16-2）。利用辅助线求等高点要考虑到最高点和最低点AC之高差并将其平分，平分时必须有一个值与中间点相等。做辅助线CS与CA之间联线时其它联线则与其平行即可。绘编图切地质剖面图步骤：⑴选择剖面位置时尽量通过地层较全、并最大可能垂直地层走向和主要构造线，选好后（设计后）将剖面线标在地形地质图上。⑵绘制地形剖面。方格纸上定出基线，基线标高一般比图上最低等高线要低1.5-1cm，两端绘出垂直比例尺。将地形地质图上设计的剖面线与等高线相交各点投影到方格纸上相应标高位置，再结合实际情况考虑微地形连成地形剖面曲线。⑶完成地质剖面。将地质图上与剖面相交的地质界线投影到地形剖面线上，据其产状画出分层界线。⑷整理。按要求标出花纹、代号等。注：①剖面线如果在图上是斜线，则转动方位使基线与剖面线平行。②该示意图仅示意水平岩层，其它如断层、倾斜岩层道理同上。③有不整合时，先画不整合面上新地层，然后据实际情况画出下伏界线；有断层则先画断层线再画两盘地层。实习二阅读褶皱地区地质图学时：4（课堂学时）╋4（自学学时）═8学时用图：暮云岭地区地形地质图（朱、宋附图7=郭附图10；教员提供，学生复印，人手一份）一.目的要求1.初步掌握阅读褶皱区地质图的步骤和方法；2.学会从地质图上认识和分析褶皱形态、组合特征及形成时代；3.学会在褶皱区地质图上绘制图切剖面图。二.作业1.阅读并着色暮云岭地形地质图；2.对图内某一褶皱（暮云岭背斜）进行文字描述（500字左右）；绘制该区A-B剖面图（切制）。提示：在切制青岩顶NW及SE两侧的复式背斜时，仅绘C1上层界线构造形态显示不出来，需据C1厚度（图例中已给出，为250m）也绘出下层面才能完整显示出构造形态。三.实习步骤（一）读图：可从以下几个方面找手进行之：1.单个褶皱（1）区分背、向斜，横过地层总体延伸方向观察地层新老对称排列关系，老地层两侧依次对称地出现新地层，则为背斜；反之为向斜。（2）确定两翼产状，图上标有产状可以读出，若无则求出。（3）判断轴面产状，直立褶皱其轴面亦直立，斜歪或倒转者，轴面向倾角较小的一翼倾斜，一般轴面倾角大于缓翼。（4）确定枢纽产状若枢纽水平，则两翼地层走向近于平行；若两翼走向不平行且同一层界线在平面上交合或呈弧形弯曲则可认为枢纽是倾伏的，视为背斜的倾伏端或向斜的扬起端，有时在此处有产状标出。（5）确定轴迹通过褶皱各层界线转折端点的联线即为轴迹。（6）认识转折端形态轴面直立或陡斜的倾伏褶皱，平面图及剖面图上转折端形态近似一致。（7）分析褶皱平面形态褶皱两翼同一岩层出露线地质界线沿轴迹方向的长度与垂直迹线的宽度之比来确定线型、短轴等三种类型。2.褶皱的组合型式结合平面及剖面的组合型式进行分析：断续褶皱—穹盆构造、雁列式（暮云岭为雁列式）等；过渡型褶皱—隔档式、隔槽式等；全形褶皱—复背斜、复向斜等。3.确定褶皱形成时代依据角度不整合，下伏最新褶皱层之后，上覆最老覆盖层之前。（二）褶皱区图切剖面图绘制（参图16—30）褶皱的图切剖面有两种，一种是铅直剖面，一般横切褶皱延伸方向；另一种是与枢纽垂直的正交剖面，仅讲前者。1.首先读图并分析地形和褶皱特征，读图方法同前，再强调先读图，尤其是图例。2.选择剖面位置，尽可能垂直轴迹且能通过全区主要褶皱。3.用与地质图相同的比例尺绘图。4.在剖面线和地形剖面线上（先绘出地形剖面，方法同前）标出背斜（∧）和向斜（∨），对剖面附近可能隐伏延展到剖面切过处的次级褶皱，也应将其轴迹延伸到与剖面线相交处并标出相应位置绘出。图示：通过剖面线处仅显示出一个向斜，稍远则表现出有一次级背斜存在。5.剖面切过不整合界线时，先画不整合面上的地层和构造，然后再画下伏者。被不整合所覆盖的地质界线和构造，可顺其延伸趋势延至剖面线上，将该点投影到不整合面，从此点绘出不整合面以下的地层和构造。6.绘褶皱时，先从核部开始。7.剖面切过断层时，先画断层，然后再画断层两侧地质界线和构造。8.剖面线与地层走向线斜交时，先换算成视倾角；剖面切过处若无岩层产状数据，可按同一翼邻近产状来画。9.同一翼相邻岩层产状变化较大，又是整合关系，可能是局部变化所致，可据两翼同一厚度基本不变的前题，在地表用岩层产状绘制，向下给予修正使之与主要岩层产状协调一致。10.转折端形态绘制，轴面直立或近与直立的褶皱，其平面和剖面形态近似。亦可据枢纽倾伏角作纵向切面（辅助剖面），先求出到剖面处核部地层枢纽的深度，然后再结合该层两翼倾角及枢纽位置绘成圆弧。演示（郭图3—50）：A点——剖面通过处转折端顶点（中点）ⅡⅡ1——横剖面。ⅠⅠ1——纵切面。11.整饰地质剖面图，包括图名、比例尺、图例、责任表、制图时间等。图例：高X宽=0.5X1cm排列：自上而下：地层（由新到老）；岩体（由新到老，由基到酸）；褶皱轴迹、断层、产状、其它（剖面线、制高点）（三）文字描述示例暮云岭背斜构造位于图幅中部，其轴迹呈NE向展布。背斜核部由C1地层组成，两翼分别为C2、C3地层，其北西翼产状为倾角60°,南东翼产状为倾角40°，具斜歪或近于直立之特征。长宽之比3：1左右，属于短轴背斜。背斜转折端较为圆滑，在南西具有指状分枝。在图幅内可以看出分别向NE.Sw倾伏。与相邻背斜在平面上显示出斜列式组合特征。实习三阅读分析断层区段地质图准备工作1.望洋岗地质图（附图2）；2.星岗地质图（参郭附图15；此图为实习辅助用之，可不进行作业训练）；3.透明纸自编图切剖图；4.自制断距求解图；5.各种断层模型二.目的与要求1.学会在地质图上分析断层性质、类型及活动时代；2.学会在地形地质图上求断层产状及断距；3.文字简要描述断层相关特征三.提示与复习1.断层识别之“地层标志”——自编教案讲义P11（三）；2.断层位移方向确定之“断层效应”——P15；3.利用地层错开后新老关系确定断层运动方向——P15四.实习步骤1.首先了解断层发育区地质构造概况，其内容包括区内出露的地层并建立地层序列；是否存在不整合接触关系并判断不整合接触的类型及时代；分析褶皱构造的形态、类型、轴向、规模和被卷入的地层等；分析断层构造的产状、形态、类型、延伸规模、地层等地质体被切割或被控制之状况以及与褶皱构造的诸种关系（如成因关系）。2.分析断层性质，其内容包括断面形态与产状（因亦属于面状要素，故可用三点法或“V”字形法则进行判断）；两盘相对位移即运动学特征①走向断层或纵断层一般是地层较老的一盘为上升盘，但岩层、断层倾向一致且断层倾角小于岩层倾角或地层倒转时则新地层一盘为上升盘；②横向断层或倾向断层（正、逆）切割褶皱构造时，背斜核部变宽或向斜核部变窄的一盘为上升盘，若为平移断层，则核部宽窄不变，但轴迹明显被错开；③横向断层或倾向断层切过倾向岩层或斜歪褶皱构造时，若地质界线或轴迹发生错动，既可以是正（逆）断层造成，也可以是平移断层所致，此时应结合其它因素综合判断----但一般规律是：若由正（逆）断层造成单斜岩层的地质界线错移，则界线向岩层倾斜方向移动的一盘为上升盘；若是斜歪褶皱，则向轴面倾斜方向移动的一盘为上升盘。3.断距测定①铅直地层断距（hg）：铅直地层断距是断层两盘上对应层之间的铅直距离，求解方法是，只要在断层任一盘上作某一层面某一高程的走向线，延长穿过断层线与另一盘的同一层面相交，此交点的标高与该走向线之间的标高差即为地层断距。②水平地层断距（hf）：水平地层断距是断层两盘上对应层之间的水平距离，求解方法是，在地质图上于断层两盘分别绘出同一层面等高的两条走向线，它们之间的垂直距离即为水平地层断距，用图上获得的线段长度乘以比例尺即可。③地层断距（ho）：地层断距是断层两盘上对应层之间的垂直距离，求之方法为，知道hg或hf,用图解法：ho=hg·cosа或ho=hf·sinа.4.确定断层时代（1）据（角度）不整合关系确定。当断层仅涉及到某一构造层时，一般发生在被错断的最新地层之后、不整合面上发育的最老地层之前。（2）据岩体就位或被破坏之特征。岩体就位若受控于断层，则断层先形成且构成岩浆上涌之通道，岩体有呈串珠状等规律性展布；岩体被断层破坏，则断层后形成，岩体边界不规则且易判别。（3）据断层与其它构造的切割关系。被切割者时代相对较老。5.断层描述包括的内容有：名称（地名+断层类型或断层编号）、位置、所通过的主要地形地物标志和居民点、延伸方向、延伸长度、出露宽度、断面产状、两盘地层及产状；地层的重复、缺失、错开、相对位移方向和断距大小；与其它构造关系、形成时代及力学成因等。五.作业（一）总体要求1.断距求解图（用透明纸或直接在图册上完成）；2.断层实习报告1份（600—800字）；3.图切剖面（用座标纸完成）（二）具体要求（学号为单者完成“1”，学号为双者完成“2”，或视具体情况届时而定）1.望洋岗幅（附图2）作业要求（1）分析地形地质图并确定区内主要地质构造类型①NW向断层一条；②K/T不整合界线；③NW区段以T为核的向斜构造等。(2)确定断层产状、求断距并判断断层性质。（3）确定断层形成时代。（4）简要文字描述（作业上交）。2.星岗幅（附图15）作业要求（1）确定不整合接触类型及形成时代。（2）分析褶皱构造。（3）求解断层产状----F2向SE倾斜，倾角60-70º，从其近直线延伸亦可推测倾角较陡；F3向NE倾斜，倾角20º±；F4直立。（4）确定断层类型和性质----F2横向逆断层；F3为走向或纵断层；F4为斜断层。（5）建立断层活动序列----由早到晚分别是F4→F3→F2→F1。（6）简要文字描述（作业上交）。实习五极射赤平投影的原理、方法及应用学时：2（计划学时）╋2（自学学时）准备：吴尔福网或施密特网、透明纸、铅笔、小刀、象皮、直尺、圆规、大头针透明胶或胶布。将投影网用透明胶固定，透明纸复于网上（透明纸略大于网），用大头针将透明钉于网的圆心处，透明纸可以转动而网不动。在透明纸上先画出基圆并标注N、S、E、W.（上述是指野外工作时应准备的物件和事项，本课程实习用固定转盘）目的要求：1.了解极射赤平投影原理；2.学会赤平投影若干操作方法；3.掌握赤平投影在构造地质学中的应用。操作.：一.面和线的产状投影（一）平面的投影示范：投影产状SE120°＜30°的平面（二）直线的投影示范：投影产状NW330°＜40°的直线，若有数百个数据可用等高线原理求出极密区。（三）法线的投影法线的投影是指平面法线的产状投影，平面的投影及法线的投影常互为使用，二者相垂直，夹角相差90°。法线的投影是极点，平面投影是圆弧，所以为简便起见，常用法线的投影代表平面的投影。示范：求一产状为90°＜40°的平面的法线投影，若有数百个面的产状，不要画线的弧线，而且按投影法线，找出密区中的一点，再反过求代表性产状。注意：1.平面的投影为大圆（圆弧），直线的投影为点；2.平面和直线的方位角从基圆上量度，倾角从东西直径上量度；3.投影之前网与透明纸上的正北方向重合，投影完毕后仍应使其二者复原重合；4.投影的中心不变，平面和直线所有投影必须落在大圆之内。应用：一切面状构造如层理面、断层面、劈理面、流面、褶皱面等皆可采用平面投影的方法；一切线状构造如平面的交线、走向线、倾斜线、擦痕、流线、线理、褶皱枢纽、轴迹等皆可用线的投影来解决；面线如果结合起来，则解决问题更多。1.已知真倾角求视倾角示范：某岩层产状为NW300°＜40°，求在走向NW335°方向直立剖面上该岩层的视倾角。2.求一对工轭剪节理的交线（即应变椭球体的B轴或б2方向，也可据两面的交线求褶皱的枢纽），上述实际上是求两平面交线的产状示范：求两平面SW254°＜30°及SE145°＜48°的交线（郭教材P201上部（8）题）。3.已知两个视角斜线，求某岩层面的真实产状，即求包含两直线的平面产状，或者可以说求两线所构成的平面的产状。（可用讲义夹倾斜后比划一下两视倾斜线，说明讲义夹包含了二倾斜线）示范：已知二直线产状分别为SE120°＜36°和S180°＜20°，求两线所构成的平面产状。二.β图解和π图解应用于褶皱构造的产状求解，利用朱、宋教材图19-12、图19-13。（一）β图解β图解—是指褶皱面上各点的切面产状所作的径向大圆图解。在理想的圆柱状褶皱中，各切面之交线相互平行，并与褶皱枢纽平行，这些经向大圆应交于一点，该点称为β轴，即为褶皱枢纽的投影。因为绝大多数褶皱两翼并非绝对平直，而是弯曲的，在不同部位有不同产状，能测出数个产状正好表明褶皱之特点。测得产状越多越能反映褶皱的几何形态。每两个翼面交线（褶皱轴，用β1、β2……示之）都应交会于β点，但由于测量误差而不会交于一点，但应有一个密集区，枢纽投影点就应在此范围内。示范：（四院校教材P245例二题）在某一向斜两翼得产状为①143°＜37°②104°＜30°③直立、走向104°④157°＜44°（二）π图解—褶皱面各部位法线的赤平投影图解。用β图解圆弧太多形如线球。但是同一褶皱面的法线投影一目了然，均投在一个特定的大圆弧或附近，此圆即π圆，为垂直褶皱平面（横截面-正交剖面），而π圆的圆弧的法线投影点就是褶皱枢纽的产状。仍以上例为例，求得向斜枢纽产状为104°＜30°三.旋转解决问题：1.求不整合界面下伏较老地层的原始产状；2.求原始沉积构造产状，如斜层理产状。以新、老地层走向线为旋转轴，操作方法有迹式和极式两种，前者使新岩层面—大圆弧转到基圆（呈水平状态，老岩层再同步位移）；后者使法线极点（新岩层）转到吴尔福网圆心，此时大圆弧实际上水平，老岩层再同步位移。示范：有一角度不整合，新岩层产状为SW240°＜30°，老岩层的产状为SE120°＜40°，试问新岩层水平时老岩层产状如何（原讲稿P8第八题）？求解答案：老岩层在未变动前产状100°＜60°。实习六课程作业——纵合读图与分析一.准备工作1.金山镇地质图（附图4）；2.透明纸自制飞来峰-构造窗图切构造剖面图（据郭颖图册-附图17编制）二.目的与要求1.纵合分析、全面掌握一个地区基本地质构造特征；2.学会编制构造纲要图；3.全面进行地质思维综合训练，文字简述一个地区地质构造特征和构造变形史三.作业1.编绘构造纲要图1幅；2.编绘图切地质构造剖面图1幅；3.编写文字概述1份（1000-1500字）四.提示1.构造旋回：旋回即周期之意。传统文献上的构造旋回又称大地构造旋回、造山旋回等，是指某一地区通过沉积建造阶段、造山阶段、克拉通阶段的演化过程，从而显示