构造地质学课件

课程名称：构造地质学

主讲课教师：廖宗廷

第1章绪论(intruduction)

1、构造地质学的含义(meaningofstructuralgeology)

对地质构造举例说明比较容易，而下一个精确定义则比较困难。表示构造有

两个词，一个是structure,一个是tectonics,它们的原意都是建筑或结构的

意义。地质学家便借用这个词来表示：地壳中的岩石或岩层受力作用后发生变形

的产物，即地质构造(例如褶皱、断层、节理，各种面状或线状构造，以及晶体

的结晶方向，内部结构与成分的变化等。)

由于生产实践的需要，人们研究地质构造的理论和方法称构造地质学

(structuralgeology),,构造地质学：是研究地壳中的岩石或岩层受地质作用

发生变形的规律及其机理的科学。与此同时一，人们人们试着说明地质构造怎样与

大规模的地球运动相联系，于是形成研究大型构造的独立科学，即大地构造

(tectonics).

从广义上讲，构造地质学包括大地构造，但两者已经形成明显的区别，从范

围来看：构造构造地质学属于小构造，研究的是小范围区域，而大地构造属于大

构造，所研究的是一个造山带；一般来讲，构造按尺度分成五种：大、中、小、

显微和亚显微，前两者属于大地构造，后三者属于小构造，构造构造地质学属于

力学成因，主要是几何学，涉及运动学，而大地构造主要研究构造之间的相互联

系，即地球动力学原因，研究从运动学到动力学的关系。

2、构造构造学的范围(scopeofstructuralgeology)

主要是地壳或岩石圈，但现在已涉及地幔，同时向地球外的宇宙星系发展，

航空技术和天文学发展的结果。

3、研究方法(methodofstudy)

(1)野外地质研究是最基本的方法

(2)测试鉴定法

(3)遥感地质

(4)地球物理

(5)地质模拟

(6)综合分析方法

(7)地球化学方法

强调形成思维方法的重要性，举例说明，科学家应是哲学家，进而称为逻辑

学家。谈到这一点，我送同学们几句话，作地质科学家应作到：

设想要海阔天空，观察要全面细致；

实验要准确可靠，分析要客观周到；

立论要有根有据，推论要适可而止；

结论要留有余地，文字要言简意赅。

4、意义或作用(significanceoraction)

(1)研究地球形成和演化过程，认识自然科学规律，为人类生存服务；

(2)解决矿产资源的分布和定位空间问题，为社会发展服务。

人类的历史也是矿产资源利用的历史：石器时代，铁器时代和青铜器时代就

是说明。

(3)工程地质问题：构造的存在竟极大地影响岩石的强度，由此影响工程

的基础，因此在土木工程施工时一，必须详细对地质构造进行研究，举例说明。

(1)水文地质：水的问题时人类面临的重大问题，而水资源的分布直接或间接

受地质构造所控制，举台湾的例子来说：

(2)环境地质和灾害地质。

5、学习方法(studingmethod)

理解基础上的记忆，对基本概念一定要记住，建立构造形态，要素的三维空

间概念，并完成有关作业。

6、讲授内容（content）及重点

第一部分构造研究的基础

——沉积岩的原生构造及产状

原因：（1）沉积岩的原生构造是构造地质学研究的组成部分；

（2）沉积岩的分布面积最广（占75%以上），各种构造的沉积岩表现最为

清楚，举例说明。

基本内容：（1）沉积岩的原生构造

（2）岩层的产状、厚度和露头形状

（3）地层的接触关系

第二部分地质构造的形态

——怎样对构造进行描述和分类

内容：（1）断裂构造——断层与节理

（2）褶皱构造

（3）劈理与线理

（4）岩浆岩构造

（5）变质岩构造

第三部分变形-构造是怎样形成的

内容：（1）应力

（2）应变；

（3）构造的形成机制。

第四部分构造地质学研究新进展讲座

7、讲授方式与考试

讲课与做课堂练习相结合，只要大家做了笔记，作了课堂练习，就一定能考

出好成绩。

考试分两部分，（1）平时成绩，20%（包括出勤，缺…次扣一分，扣至20

分为止，练习，缺一次扣一分）；（2）考试成绩80机

思考题：

（1）什么是地质构造和地质构造学？地质构造研究的范围是什么？

（2）地质构造学的研究范围和作用。

第一部分：沉积岩的原生构造及其产状

第2章：沉积岩层的原生构造

2.1概述

1、研究沉积原生构造的原因

（1）、沉积岩原生构造是构造地质学研究的基本内容；

（2）、在地壳组成三大岩石中（沉积岩、火成岩和变质岩），沉积岩占的

比例最大,75%以上。

（3）、最重要的是：我们研究的地质构造主要由沉积岩层原生构造的产出

状态和空间关系表现出来。

2、什么是沉积岩层的原生构造？

简言之，指沉积物堆积过程和成岩作用过程中形成的各种构造，如层理、层

面构造以及生物遗迹、结核、缝合线及叠锥等这些生物成因或化学成因的构造。

3、岩层

沉积岩层由两个平行或近于平行的界面所限制的由同一岩性的层状岩石，由

沉积岩作用形成的岩层就叫做沉积岩体。

特征：

（1）每一个岩层，由岩性相同或相似的沉积岩组成；

（2）被上下两个平行或近于平行的沉积界面所限制；岩层的上下界面叫层

面，以上的叫上层面（或顶面），以下的叫下层面（底面），岩层顶底

面之间的垂直距离就是岩层的厚度。

由于沉积环境不同，有的沉积岩层在较大范围内保持不变，形成厚度稳定的

沉积岩层，而有的厚度变化极大，如透镜体，指状交叉等。

2.2利用沉积岩层的原生构造确定岩层顶地面

确定岩层的新老层序，即顶底面判别是构造学研究一个十分重要的问题，它

可以说是基础的基础，举例说明。

2.2.1正常沉积岩

确定新老关系十分重要，同时也十分困难，举例广西三叠系的情况，我们介

绍一些常见的方法，说明要活学活用。

1、粒序：往往是粗的先沉积，细的后沉积，利用这种关系可以确定新老关

系；

2、斜层或交错层理：是在一个单层中出现的与主层层理斜交的层纹构造，

其特征是顶部与主层层理呈角度相关系，其底面则收敛变斜而与主层理相

切。

3、波迹：对称型的浪成波痕（或震荡波痕），是由尖棱的波峰和圆弧波谷

组成，这种波痕，无论是原波痕，还是印模，都是波峰尖端指向岩层顶面,

波谷的圆弧则指向底面，这在砂岩，粉沙岩和泥岩中十分常见。

4、冲刷面：固结或未固结的沉积岩层，当出露水面或在水下遭到流水冲刷

时，就会形成凹凸不平的冲刷面，被破碎的岩石就会以砾岩的形式在低凹

处沉积下来，很明显，后形成的岩层具有先形成的岩层的残块。（举永平

的粒子来说明）

5、泥裂或称干裂：当沉积岩层还未固结就露出水面，经太阳晒就会干固并

发生收缩和裂开。其特征是干裂与层理大致垂直，往往是上宽下窄的楔状。

剖面上则相反：对下层物质来讲，开口指向上，对砂岩来说，尖峰指向下,

农村的同学大旱时农田里就有相同的现象。

6、雨痕和冰雹

7、生物化石生长与保存状态：一般来讲，多数生物介壳的凸面向上为最稳

定的埋藏状态，为此，可以用举例判别岩层顶底的方向。

2.2.2火山沉积岩，由火山喷发形成的岩石

1、气孔和杏仁构造

岩浆中的气体适当留出的空洞，被其它矿物充填为杏仁。一般来讲是顶大而

多，底小而少。

2、枕状构造

是水下喷出的基性岩的特征构造，顶面上凸，底面平坦，因此可用此来判别

岩层顶底关系。

4、红顶、绿底

上部氧化呈红色，下部还原呈全绿色，因此可以判断顶、底；

5、烘烤边和冷凝面。

第3章：岩层的产状及露头形式

3.1产状

1、定义：岩层的空间存在状态，值得注意的是岩石产状的判别问题较重要,

因为它可能会引起我们的迷途。对沉积岩（海相、湖相），原始产状应大致呈水

平的，如我们看到的标准海相地层不水平，那么可以判断，该区发生过地质构造

运动。对火山沉积来就不一定了。

2、要素

（1）走向：岩层层面与水平面的交线，叫走向线，走向线两端的指向称走

向，有两个端，就有两个走向，相差180度。

（2）倾向：垂直走向线，并沿岩层面向下指的方向，只有…个；

（3）倾角：岩层与水平面之间的夹角。

值得注意的是，我们野外观察的剖面方向并不与走向线垂直，因此就存在视

倾角的关系问题。

3、表示方法

（1）文字记录，两种罗盘;

（2）图面表示方法，用符号表示。

4、测量方法

（1）直接用罗盘测量；

（2）钻探资料;

（3）物探资料。

3.2露头线形态

1、概念

（1）露头指地层裸露地层，未被第四系松散堆积层覆盖的部分；

（2）地层露头线指地层露头与层理地表自然形态的交线；

（3）露头线形态是指岩层露头线在底面和地图上弯曲的形态。

影响露头线形态的因素：

（1）岩层产状；

（2）地层；

（3）岩层产状与地形之间的关系。

2、判读方法：

考虑三因素，我们分三种情况来介绍。

（1）水平岩层的露头线形态；

完全受地形的影响，其地形界限与地层等高线重合；

（2）直立岩层：露头线沿走向作直线延伸，不受地形影响。

（3）倾斜岩层：露头线形态比较复杂，表现为地质界限与等高线呈相交的

曲线延伸，但有一定规律，即“V”字型法则，其基本内容是：

A、岩层倾向与地层坡向相反时，岩层露头线与地形等高线呈相同方向弯曲,

但是岩层露头线的弯曲度总呈比等高线小，在河谷处“V”字型露头线的尖端指

向让脊沟谷上游，在穿过山脊时，“V”字型露头线的尖端指向山脊下坡。

B、岩层脊倾角与底面坡向相同。岩层的倾角大于底面坡度角时，岩层露头

线与地形等高线呈相反方向弯曲，在沟谷处，“V”字型露头尖端指向下游，在

山脊处，“V”字型露头线尖端指向上坡。

C、岩层倾角与坡向相同，但岩层倾角小于地层坡度角：这时岩层露头线与

地形登高向也呈相同方向弯曲，在沟谷处，“V”字型露头的尖端指向上游，在

山脊处指向下游，与第一种情况类型，但露头线的弯曲程度大于地形等高线程度。

注意几点：

（1）岩层的走向与沟谷延伸方向向平行时，上述规则不适用，举例；

（2）适用于大比例，中小比例反映不明显，因此很少用“V”字型法则来分析。

3.3岩层露头宽度

指在垂直岩层走向线方向上，岩层顶、底露头线之间在底面或地图上的距离。

1、水平岩层的露头宽度决定于岩层的厚度和底面坡度，越厚越宽，越宽越

缓；

2、倾斜岩层的露头宽度决定于岩层的厚度和底面坡度外，还决定于地层产

状。

（1）相反分布：倾角越小越宽，坡角越缓越宽；

（2）相同方向分布，两者之间的夹角越小越宽。

3、直立岩层的露头宽度只取决于岩层厚度。

3.4岩层的厚度

即岩层顶面和底面的垂直距离，就是岩层的厚度。

1、水平地层一一岩层顶、底面的高程差。

2、垂直地层——平面图上的水平距离。

3、倾斜地层----

（1）岩层顶地面的距离即真厚度H就是要求的;

（2）岩层顶底面在地质图上的距离——水平厚度H可以从地图上测得;

（3）岩层顶底面在垂直方向的距离，垂直厚度H由钻孔工程可以测得。

第4章地层接触关系

4.1概念

地层接触关系：指上下岩层之间在空间上的接触形态和时间上的发展概况。

直接从一个侧面记录了地壳运动发生和演化历史。

4.2类型

1、整合：上下地层在沉积层序上没有间断，岩性和所含化石基本一致或基

本递变，他们的产状基本平行，是连续沉积的产物。这种接触关系称整合接触关

系。

鉴别特征：地层连续，没有尖端，岩性和生物演化递变，产状基本一致。

2、不整合：与上述特征相反，按特征可分：

（1）平行不整合：上下两套地层近于平行，但之间存在地层缺失，代表地

壳运动以上升和下隆为主。

（2）角度不整合：地层上下岩层不平行，之间存在地层确实，形成的机理

及反映的地质构造过程，并说明在地质发展史中的应用。

4.3观察与研究

1、识别标志

（1）平行不整合

A、上下地层间缺失某些地层及化石带。；

B、地层厚度，特别是接触面相邻层的厚度在一定范围内有明显的横向变化,

反映接触面起伏不平。

C、接触面由有风化壳的痕迹，残存在底砾岩，古址等。

(2)角度不整合：

A、上下地层产状有明显差异，若走向相近则倾角不同。

B、上下地层的褶皱、断裂、劈理等构造的类型、方位、期次、强度不同；

C、上下地层经受的变质作用及岩浆活动的期次、强度、类型及特征不同。

2、研究要点

(1)研究上下两套地层时代，确定不整合的存在及时代；

(2)研究上下两套岩系的构造特征，如岩层产状、褶皱与断层的方位、类型

及特征的发育情况；

(3)研究上下两套岩系的岩石性质，如变质程度差异等；

(4)不整合面的形态，古风化壳及底砾岩的特点等。

(5)研究不整合面的空间展布与变化；

(6)研究不整合与矿产资源的关系。

3、研究意义

(1)是重要的地质现象，提供构造运动和地壳发展史的重要信息；

(2)是划分地层的标志；

(3)地质填图的标志；

(4)通过古风化壳的研究，可以了解古环境；

(5)不整合面的矿床：风化矿，热液充填矿床；

(6)是一个力学不稳定面，控制构造的发展，强度，推覆构造；

4.4各种接触关系地质图上的表示特征

1、整合接触的各地层的地层谷线相互平行，产状一致，无地层缺失；

2、平行不整合的各地层的地层谷线相互平行，产状一致，有地层缺失；

3、角度不整合的下伏地层的地质谷线被不整合界线交切，如果未被交切，

则倾角与上覆岩层有明显差异。

思考题

1、什么是沉积岩的原生构造？它有那些主要类型？

2、岩层顶地面的识别标志是什么？

3、什么叫岩层产状？有哪些要素？怎样测量岩层产状？产状的记录方法有

哪些在地质图上如何表示？

4、什么是不整合？有哪些基本类型？识别标志是什么？

5、地层露头线的判别方法？

实验1：地质图的基本知识及读水平岩层地质图。

1、什么是地质图？

它是一种图件，由一定符号、色谱和花纹等来表示地壳某部分各种地质体和

地质现象(如，各种岩层，岩体、地质构造、矿产等的)及相互关系的一种图件。

举例，中国大地构造图。

2、地质图的组成

(1)图名：取名主要依据图件所在地区、内容和特征等；

(2)比例尺：比例尺越大，反映的内容越详细，如1：200,类型数字比例尺，

线条比例尺；

(3)图例：是一些规定的符号和线谱、色谱。

(4)顺序：一般是地层、岩石构造和其它，其中地层从上到下，由新到老，从

左到右，有新到老。岩体：从酸性到基性到超基性。

3、责任表：一般格式。

4、分类：

(1)根据内容：构造地质图、地质图、岩浆岩图、变质岩图、盆地分布图、矿

床分布图，油气资源分布图、地球物理图等。

(2)根据形状：平面图、剖面图和柱状图。

A剖面图：,般形式，剖面线(按标高)，方向，地质界线

B柱状图：一般交地质图时都需要附柱状图。

1、填图的一般方法和步骤

没有一个固定的格式。一般来讲，先看图名，比例尺，图例，以确定我们要

重点看的内容，举例构造图上的一例。然后再根据自己的目的细谈。

(1)读水平地层

完全与等高线平行或重合，求水平地层厚度。

(3)倾斜地层

A相反，弯曲一致，弯曲度小；

B相同，倾角大于，坡角相反；

C相同，倾角小于，坡角相同，弯曲大于等高线。

3、不整合：平行分布，产状一致，地层缺失，平行不整合；

产状不平行，较新的地层的底面界线截过不同时代的较老的地层界

线，角度不整。

作业：

1、判断哪些地层是倾斜地层，哪些是水平地层，若是倾斜地层，读出倾向，简

述理由；

2、是否存在不整合，若存在不整合，分析类型并简述理由。

实验2：用间接方法确定岩层产状的要素

一、在地形地质图上求岩层产状的要素

1、看立体图；

2、作图步骤：

(1)在图上选一适当位置，条件是一岩层面同时与两条以上的等高线相交,

一般选上层面；

(2)分别作所选层面与两条等高线的交点的连点，其中每一条就代表走向

线。

(3)在等高线值较大的连线任选一点作垂直另一条线的连线，就代表倾角

线，用量角器测定等高线差值的线段，连接，得三角形，用量角器测出倾角。

二、三点法求岩层产状的要素

1、原因：

(1)岩层产状平缓，不能用罗盘准确测定；

(2)深埋地下，不能用罗盘直接测定；

2、前提：

(1)三点要位于同一岩层面上，但又不在一直线上。

(2)三点的方位，相互水平距离和标高为已知，相差不太远；

(3)三点范围内岩层面，产状无变化，无褶皱断层。

3、原理：

只要在最高点A和最低点C的连线上，找到一点与B点等高的点D,就可以

作出走向线DB,过C点或A点作出与DB平行的另一高线的走向线，根据两走向

线各自的高程水平距离，可以求出倾向和倾角。

4、步骤

(1)求等高点，图上往往已知孔位高程和孔深，则地层顶面高程为孔位高程减

孔深。从最低点C作一辅助线CS,«AC间的高差及B点高程用等比例线

段将其等分，在AB线上得出与B点登高的D点，（关键是一定要找到一点

与B等高）。

（2）连接：过连接D,B,得走向线DB；

（3）DB上任选一点0,作过C点走向线的垂线0F,得倾向，以B、C之间的高

差为长度按比例作线段0E,并作三角形EF,用量角器可求得角OFE,即就

是倾角。

实验3：作地质剖面图

-、原因：在地质上或工程上，一般都要用剖面图来反映图区地层构造即组合特

征，有助于我们直观认识深部的地质情况，

二、步骤：

1、选择剖面线位置，

（1）地质上要使所作剖面垂直于区内地层走向，断层走向线方向，且要选

在地层出露最全的位置。

（2）工程上：按设计要求，一般选平行或垂直建筑物的方向，有时以建筑

物对角线方向；

2、绘地形剖面

（1）画剖面基线，长短与剖面相等，两端注上垂直比例；

（2）按等高线间距作一平行于基线的水平线，基线标高一般比最低等高线

高度高低一、二个间距。

（3）以基线高程为起点，按等高距离依次注明每条平行等高线的高程；

（4）要剖面线与地形等高线的交点一一投影到响应高程水平线上；

（5）按实际情况用平滑曲线连接相邻点得地形剖面。

3、完成地质剖面

将地质图剖面线上的地质界线（地层分界线、不整合线、断层线）等的各点

投影到地层剖面曲线上，按各点附近的地层倾角和倾角绘出分层界线，（如剖面

线与走向线斜交，则按视倾角按分层界线）。

4、按岩性绘上各层花纹，注明代号；

5、整饰剖面图，图名，比例尺，图例方向。

第二部分地质构造的形态

——怎样对地质构造进行描述和分类

第5章断裂构造

5.1概述

断裂是断层和节理的统称，是穿过岩石并使岩石失去内聚力的裂隙构造，凡

沿裂隙面两侧的岩石有明显位移的叫断层，没有明显位移的叫节理；反过来讲，

断层是两侧岩石有明显位移的断裂构造，节理是两侧岩石没有明显位移的断裂构

造，位移是一个相对的概念。

5.2断层

5.2.1断层的基本要素

1、断层面：两部分岩块沿之滑动的破裂面就是断层面，其产状用V字型法

则来判断，值得注意的是：

(1)断层面往往不是一个平面，而是一个曲面，因而其产状各处会有重大

变化；

(2)多数断层并非一个平的面，而是一个带，其中发育着一系列密集的破

裂面，或者杂乱堆积用断裂作用形成的各种岩块，带宽从几厘米到几十公里；

(3)断层的规律变化很大。

2、断盘：一断层面两侧相对移动的岩块，对主断层来讲，有上升和下降盘

之分，对倾斜断层，断层面以上的叫上盘，以下的叫下盘，另外还有以所处方向

来命名的，如东北盘、西南盘。

3、断层线：是断层面与底面之交线，亦称断层在地幔上的露头线，分布规

律与地层露头线相同。

4、位移：是断裂面两侧岩块移动的泛称，是一个重要问题，如矿床分布。

一般来讲，按测量的角度不一样，可以分为下列几种情况：

（1）在断层面上测量者：

A总滑距：断层两盘相当点之间移动的距离。

B走向滑距：总滑距在断层走向线上的分量。

C倾斜滑距：总滑距在断层走向线上的分量。

（2）在垂直于被断地层走向的剖面上的测量者：

A地层断距：断层两侧相当层层面之间的垂直距离；相当于二相当层之间重

复的或缺失的一部分地层的厚度。

B铅直地层断距：断层两侧相当层的铅直距离；

C水平断距：位于同一高度的断层连册额相当层之间的水平距离。

（3）在垂直于断层走向的剖面上的测量者

同样可以测量地层断距，铅直地层断距和水平地层断距。

5、倾伏与侧伏：两侧岩层沿断层面滑动时将留下各种痕迹，擦痕，阶步，

从野外擦痕的研究，我们发现一个断层面上的岩石可沿各个方向滑动，为了表示

滑动方向与断层面间的关系，我们引入了“倾伏”和“侧伏”的概念和换算。

（1）倾伏角是对盘顺层上推或下掉方向（倾伏角）所构成的线段与水平面

之间的夹角；

（2）侧伏角：是对盘顺断层面上推或下掉方向线与断层面走向线之间的夹

角。

5.2.2断层分类：分裂方案很多，这里介绍几种

1、按形态分类：三种情况

（1）按断层走向与区域构造线方向的关系:

A、纵断层：断层的走向与区域构造线方向基本平行;

B、横断层：断层的走向与区域构造线方向基本垂直；

C、斜断层：断层的走向线与区域构造线方向斜交。

(2)根据断层面产状与地层产状的关系分：

A、走向断层：断层走向与地层走向基本平行；相当于纵断层。

B、倾向断层：断层走向与地层走向基本垂直；相当于横断层。

C、斜向断层：断层走向于地层走向斜交，相当于斜断层。

D、顺层断层：断层面于地层面大致平行。

注意两种分类在倾伏端的变化。

(1)根据断层两盘岩块相当移动的性质：

A、正断层：上盘相对下降，下盘相当上升的断层；

B、逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降的断层；

C、平移断层：：两盘沿断层走向相对移动的断层，按相对移动方向。

注意断层的复杂性。

2、按组合分类：

(1)阶梯状断层：若干条产状大致相同的正断层平行排列，在剖面上各个

断层的上盘呈阶梯状向同一个方向依次下降，形成一个个阶梯。由于断层面一般

向下逐渐变缓，各点的位移量不等，越向下越小，从而使得断盘的移动有围绕水

平轴而旋转的趋势，其结果必然造成卜一盘边缘的翘起。

(2)地堑、地垒：指走向大致平行，倾向相向的两条断层间的共同下降盘;

地垒指走向大致平行，倾向相反的两条断层之间的共同上升盘。地堑的研究非常

重要，裂谷、坳拉槽的形成；油气70股80%在这种环境；超基性岩形成的关键，

宝石形成的关键。

(3)叠瓦构造：若干条产状大致相同的平行排列的逆断层，其上盘在剖面

上呈叠瓦状或鳞片状，向同一方向依次上推组合成为叠瓦构造，发育于地壳运动

强烈的地区。

(4)环型断层与放射型断层：若干产状不同在平面上呈环状或放射状分布

的断层组合成环状断层或放射状断层，常见于穹隆构造及火山活动，岩株出没的

地区，断层性质多为正断层。

(5)旋纽断层：在较大的走滑断层近旁，由于两盘岩石相对滑动而产生旋

纽作用，因而形成若干规模较小的弧型断层，它们的排列方式是趋近断层的一端

收敛远看一端散开，状如扫帚，这些小断层的组合称旋纽断层或称帚状断层。

(6)转换断层：是由板块构造的创始人之一，Wi1son,1965年提出来的

指的是由于洋中脊扩张的特殊条件下形成的一种特殊的断层组合，相似于平移断

层而又完全不同于平移断层。

5.2.3断层的识别标志

1、构造线的不连续

任何地质体或地质界线，包括地层界线、矿层、岩脉、侵入体、变质岩的相

带、潜入体与围岩的接触界线，变质岩片理、褶皱或其枢纽，早期断层等。如果

在平面上或剖面上突然中断，则可能标志着断层的存在。注意顺层断层不易被判

别。

2、地层的重复与缺失

在沉积岩发育地区，如果发现地层重复与缺失的现象，则可能指该地区有断

层存在，按断层的性质，一般有下列六种情况。

3、构造岩

由于断层作用，将使其附近的岩石发生破碎，或磨细，后又被胶结成岩石，

这种岩石称断层破碎岩，它使识别断层存在重要的标志之一。

按破碎变质的程度及结构构造特征，构造岩可分称构造角砾岩、破碎岩、糜

棱岩及片理化岩四种：

(1)构造角砾岩：使破碎程度最弱的构造岩。特征是：

A岩块由两侧的岩层组成；

B角砾内部无矿物成分或结构的变化，而保持原岩的特点;

c角砾之间主要为更细的碎屑基质胶结；

由于断层的性质不同，构造角砾岩性质、结构、排列方式则可能存在较大差

别，张性角砾岩，角砾性质甚不规则，大小不一，棱角明显，杂乱散步，无定向

排列，是典型的角砾结构；胶结物多系外源物质，孔洞多，含水性较好，多与正

断层有关。压性角砾岩：角砾的棱角被磨圆，性质呈透镜状，胶结物多系被断层

运动碾磨得细的碎粉状物质。

(2)破碎岩：是一种被断层挤压和碾磨得更细的构造岩，与构造岩的区别是

破碎程度更高；角砾破碎岩的结构、构造已发生了塑性变形，如可以看到

波状消光，斜长岩双晶弯曲，云母出现挠曲等。碎斑岩：若残留有较大矿

物颗粒或原岩岩块；碎粒岩：破碎均匀的破裂岩；碎粉岩或断层泥：主要

由粒径小于0.02毫米的碎粉组成的破碎岩。

(3)糜棱岩：是在封闭压力很大，强烈压碎作用情况下，破碎颗粒紧密结合

起来形成的一种构造岩，特征：岩性坚硬致密，外观颇似硅质岩，在显微

镜下见被压碎呈显微碎粒及残留的少量碎斑；它们定向排列形成糜棱结

构；残留的碎斑可压扁形成眼球状构造；由于压碎程度或碾碎物的成分、

颜色不同，可以形成条纹状构造，矿物存在重结晶现象，但不明显，含有

一些低温的应力矿物，如绿泥石、方解石等。

(4)片理化岩：凡因构造断裂作用而使断裂带中的岩石碎块发生强烈电压碎

和显著的重结晶作用，并矿物定向排列，形成片状构造的构造岩，与糜棱

岩主要区别是：显著的重结晶；大量新生矿物的大量出现；重结晶10-50

为千枚岩，50-90构造片岩。

4、擦痕

是断层两侧岩块相互滑动摩擦留下来的痕迹，是识别构造存在的一种十分常

见的标志，擦痕常出现为一系列彼此平行较均匀的细而密的线条，或为相同排列

的擦脊与擦沟。往往一端粗而深，一端细而浅。

阶步是顺擦痕方向的局部阻力的差异或因断层间歇性运动的顿挫而形成的

垂直于擦痕的小台阶。

5、牵引构造

由于断裂两盘相对错动时，沿断层面将产生摩擦力。使两侧岩层受摩擦力的

倒拖，使其发生塑性拖曳和拉深，从而形成的弧型弯曲现象。不但可以指示断层

存在，而且可以指示相对运移方向。

6、伴生构造

指断裂两侧一系列于主断层有成因联系的构造。

7、断层座和三角面

较大的断层常常由于两盘岩石的差别风化形成由断层直接暴露的陡崖和断

层崖（昆明西山），断层崖形成以后由遭流水的侵蚀切割，便形成沿断层走向分

布的一系列三角形的陡崖，称为断层三角面。

8、水系突然的折线；

9、山脊被错断；

10、温泉及地震中沿一定方向呈带状分布的现象；

11、水型侵入体的线状分布及硅化带、矿化带的现象与断层有关。

12、地球物理与地球化学标志；

13、地理、植被标志。

5.2.4断层研究

1、产状的测定：自然露头测量；“V”字型法则；物理钻探的计算；

2、断层两盘相对运动方向；用被错断的标志层确定；两盘地层的新老关系、

牵引构造推测、擦痕、阶步；利用两测相对构造；角砾和成分。

3、断层活动的时间

4、发生在被切割的最新地层之后，覆盖断层的不整合面上的最老地层之前;

5、被侵入体充填的断层早于侵入体或于其同期形成；

6、与褶皱构造有成因联系的断层发生于褶皱运动期；

7、很多断层的活动是长期的，时间关系可用被切错的关系来判断;

8、同位素年龄测定，与此相伴生的动力变质岩（包括断层岩）同位素年龄

的测定可定量确立断层活动的年龄，但偶尔涉及年龄的分析问题，使用直方图来

说明。

5.2.5研究方法

1、地质填图法，构造剖面法；

2、航空卫片解译法；

3、断层岩研究；

4、物探-钻探和地球化学等。

思考题：

1、断层有哪些要素？断层与节理有何区别？

2、图1为一幅地质图，底面近似水平，如果该图上的断层F1为平移断层，请判

读AB的距离是什么断距？若F为正或逆断层、断层AB又是什么断距。

3、根据图，请读出各图断层的性质，并根据断层性质示意绘出各图空白部分的

地质界线。

4、断层的基本要素又哪些？

5、简述断层分类方案；

6、用示意图说明平移断层与转换断层的主要区别？

7、断层的识别标志有哪些；

8、下图是一条走向断层，请用图示说明断层与地层间的可能关系；

9、请分析下图中断层位移与断层性质（使地面水平，注意断距）？

10、断层岩的研究内容及方法是什么？

实验4：读断层地区地质图并求断层产状及断距

一、要求

1、学会在地质图上分析确定断层的存在;

2、在地质图上求断层产状要素；

3、学会通过地质图分析地壳构造发展史。

二、一般步骤

（一）读图

1、区内地层、时代、产状及分布特征；

2、不整合面；

3、褶皱构造；

4、断层的分布及概略特征，用我们讲的识别标志；

（-）分析断层

1、断层性质分析

（1）断层面产状，用“V”字型法则。用作图法来确定；也可以用钻探工程

来确定；

（2）两盘相对位移方向的确定；

A走向断层或纵断层，一般是地层较老的一盘为上升盘，但当断层倾向与岩

层倾向一致时，且断层倾角小于岩层倾角，情况恰好相反，上升盘是新地层，下

降盘是老地层。

B横向或倾向正（或逆）断层切过褶皱时，背斜核部变宽的一盘是上升盘，

向斜核部变窄的一盘是上升盘。

C倾斜岩层或等斜褶皱被横断层切断时，它使地质图上的褶皱轴线或地质界

线发生错动，它可能是正逆造成的，也可能是平移断层造成的。若是正或逆断层

造成的地质界线错动，则岩层界限向该岩层倾向方向移动的盘为相对上升盘。若

是褶皱，则是向轴面倾斜方向移动的一盘为上升盘。

（三）断距的测定

1、水平断距

在垂直岩层走向的剖面上，过断层两盘同一层面上等高点间的水平距离，即

为水平断距。

方法：在地质图上的断层两盘，绘出同一层面的等高走向线之间的距离，即

灰棚断距。

2、铅直地层断距

只要在断层的任一盘上作某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，此交点的标高与走向线之间的标高差，即为铅直地层断距。

3、求地层断距

同一层受断层错动以后的垂直距离。

（四）断层时代的确定

1、根据角度不整合：

断层一般发生在被其错断的最新地层之后，而在未错断上覆不整合面上下的

最老地层之前；

2、根据与掩体或其它构造相互切割关系，被切割的时代相对较老；

（五）断层的描述

名称（地名+类型，或用编号），位置，延伸方向。

5.3节理

5.3.1概述

1、概念：凡两侧岩石没有位移或仅有微量位移的断裂构造；

2、意义：找矿；水文地质；灾害地质；工程地质。包括水利工程，建筑工

程，水库漏水，铁路，机场等。

5.3.2节理的分类：

1、几何分类：是根据节理与其它构造在空间方位上的关系的分类;

2、力学成因：是按节理的力学性质的分类。

（1）几何分类：

节理经常与其它的构造，如褶皱、断层、面理、线理等伴生，或作为它们的

派生构造而存在。

A、根据节理与所在岩层产状的主要关系。

走向节理：节理走向与所在岩层走向大致平行；

倾向节理：节理走向与所在岩层走向大致垂直；

斜向节理：节理走向与所在岩层走向斜交；

顺层断层：节理面大致平行于岩层层面。

B、根据节理走向与区域褶皱枢纽方向，主要断层走向或其它线状构造延伸

方向的关系。

纵节理：二者大致平行；

横节理：二者大致垂直；

斜节理：二者大致斜交。

(2)力学成因分类

A、剪节理：由剪应力作用形成的节理，理论上应成队出现，，自然界实际

情况也经常如此，不过两组剪节理的发育程度不一致。

特征：

=1\*GB3①产状较稳定，沿走向和倾向延伸较远，但穿过岩性差别显著

的不同岩层时，其产状就可能会发生变化，反应岩石性质对剪节理有移动程度的

控制作用。

=2\*GB3②剪节理面平整光滑，这是由于剪节理是剪破不是拉破。

=3\*GB3③剪节理面上有剪切滑动时留下的擦痕，摩擦镜面等；

=4\*GB3④一般发育较密，即相邻两节理间的距离较小，密集成带；

=5\*GB3⑤剪节理呈现羽列现象；即一组剪节理首尾相接形成羽状排列，

如果沿节理向前观察，后一条小节理重叠在前一条小节理的左侧，称左行(或称

右旋)。

=6\*GB3⑥剪节理的尾端变化常有三种形式，折尾，菱形结环，节理差

是两组方向各异的变化形式。

B、张节理：由张应力作用形成的节理，特征是：

=1\*GB3①产状不温度，平面上呈锯齿状，延伸不远便消失。

=2\*GB3②节理面粗糙不平，发育在砾石中的张节理往往绕过砾石而过;

=3\*GB3③没有擦痕；

=4\*GB3④发育比较稀疏；

=5\*GB3⑤常被岩脉、矿体和油气充填；

=6\*GB3⑥尾端变化有棱状和杏仁状结环。

5.3.2节理的观测与研究

1、目的：理论上配合褶皱与断层研究，以分析构造应力场，阐明构造的分

布和发展规律；生产实践上，阐明节理对矿产、地下水分布的控制关系以及对水

利，工程建设的影响等

2、野外观测与研究

（1）观测点的选定：原则是依靠要了解的问题的实际情况而定，一般选在既有

平面又有剖面的露头上；

（2）观测内容：点号及位置；所在构造位置；所在岩层时代、层位、岩性、产

状；节理的产状要求；节理面性质及充填物质；力学性质及旋向；节理组

系归属；极力密度；备注。

（3）节理发育程度

影响发育程度的原因有三个，岩石性质、岩层厚度、局部应力集中情况。

岩性包括塑性、剪发育、脆性，张发育，一般用密度来表示，对水利与工程

建筑，为了了解岩石的渗透性及其影响，还要考虑节理壁距，求出缝隙度。U为

垂直于节理走向一米距离内的节理数，T为平均的节理壁距，Q越大，岩石的渗

透性就越好。

3、节理的分期及配套研究

(1)分期：就是区分不同时期形成的节理的先后关系，不同地壳运动的产物非

常重要，是认识本质和地壳构造发展的中间环节；有下列几种情况：

A切断错开；

B限制中止；

C相互切断错开。

(2)配套：就是在野外找出反应由同一应力场作用形成的各种不同类型，不同

序次和不同级别的构造，并将它们当作统一体来进行研究的工作，我们在

下一篇详细论述，这里谈三种情况：

4、节理测量资料的室内整理

在节理研究中，为了简明、清晰地反映不同性质节理的发育规律，需要将野

外所测节理产状要素资料分别不同的组、系以整理绘图。常用方法有玫瑰花图法,

极点和等密法。

思考题：

1、节理的类型有哪些？

2、张节理与剪节理的主要区别是什么？

3、什么是节理的分期与配套？下图是节理平面图，请将图上的四组节理分期与

配套(即确定出节理形成的先后次序，分析是否存在其它节理系)。

4、下图，表示四种节理分期标志，请指出各图所示的分期标志是什么？

第6章褶皱构造

6.1概述

1、定义：简言之，岩石受力发生的弯曲就称为褶皱。

2、特征：它在层状岩层中表现的最为明显；是地壳上最常见的一种地质构

造形式；规模差别很大，手标本-几百公里。

3、意义：

(1)褶皱是最重要的构造现象，因而是构造地质学研究的重要内容;

（2）与矿产的关系：大向斜就是盆地，形成沉积矿床，虎睛形成于热液充

填矿床；

（3）与石油：背斜圈闭，过去发现的石油绝大多数与此有关；

（4）工程地质，水文地质。

（5）旅游地质；

（6）构造地质。

4、基本类型

背斜：向上弯曲；

向斜，向下弯曲。

6.2要素

1、核：泛指褶皱弯曲的核心部位；

2、翼部：泛指褶皱核部两测的岩层；

3、转折端：泛指褶皱两翼岩层互相过度的弯曲部分。

4、枢纽：褶皱的同一层面上的各最大弯曲点的连线叫枢纽；可以是直线，

也可以是曲线或折线，可以是水平线，也可以是倾斜线；

5、轴面（枢纽面）：连接褶皱各层的枢纽构成的面称为褶皱轴面，可以是

平面，也可以是曲面，一般用走向、倾向核倾角三要素来描述。

6、轴迹：轴面与包括底面在内的任何平面的交线均为轴迹；

7、脊线与槽线：背斜中同一层面上弯曲的最高点的连线称为脊线；向斜中

同一层面上弯曲的最低点的连线称为槽线。

与枢纽轴迹的区别，在寻找储油构造核开发油气矿床核地下水，弄清脊核和

的位置。

8、褶轴：是指与枢纽平行的一条直线。该直线平行自身移动的轨迹形成一

个与褶皱层面完全一致的面;

9、倾伏和侧伏：都是测量构造线空间位置的要素。倾伏是一条构造线在该

线所在直立平面上与水平面之间的夹角；侧伏角：构造线在它所在平面上与该面

平面交线之间的夹角。

6.3分类

方式多种多样，一般按产状、形态和组合形态分类。

6.3.1产状分类

1、根据褶皱轴面产状，结合两侧产状特点分：

直立褶皱：轴面近于直立，两翼倾向相反，倾角近于相等；

斜立褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不相等；

倒转褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相同，倾角可以相等，也可以不相同；

平卧褶皱：轴面近于水平，一翼地层正常，另一翼地层倒转；

翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱。

2、根据枢纽产状，褶皱可分为：

水平褶皱：枢纽近于水平，两翼的走向基本平行；

倾伏褶皱：枢纽倾伏（倾伏角介于10度-80度之间），两翼走向不平行；

倾坚褶皱：枢纽近于直立。

以上：1、反应横剖面；2、反应纵剖面

3、将1、2结合起来进行分类，即既反应横剖面的情况，又反应纵面的情况。

名称轴面枢纽

直立水平褶皱近于直立(80°-90°)水平(0°-10°)

直立倾伏褶皱近于直立(80°-90°)倾斜(10°-80°)

倾坚褶皱近于直立(10°-80°)近于直立(80°-90°)

斜歪水平褶皱倾斜(0°-10°)水平(0°-10°)

平卧褶皱水平(80°-90°)水平(0°-10°)

斜歪倾伏褶皱倾斜(10°-80°)倾伏(10°-80°)

斜卧褶皱轴面(10°-80°)枢纽倾伏(10°-80°)

6.3.2形态分类

1、横剖面的形态分类

（1）褶皱岩层的两翼夹角大小

开阔褶皱：夹角大于70°；

中常褶皱：夹角小于70°,大于30°；

紧密褶皱，夹角小于30°；

同斜褶皱：近于0°。

（2）褶皱岩层的弯曲形态：

圆弧褶皱：岩层是圆弧形弯曲；

尖棱褶皱：两翼岩层平整相交，转折端呈棱角状；

箱状褶皱：两翼近直立，到转折端转为水平；

扇形褶皱：两翼均为倒转，以致整个褶皱呈扇形；

挠曲褶皱：缓倾斜岩层中的一段突然变陡，形成台阶状弯曲;

（3）根据同一褶皱岩层的厚度在褶皱不同部位的变化特点：

等厚褶皱；

顶厚褶皱；

顶薄褶皱。

2、褶皱在平面上的形态分类

基于同一岩层在平面上的纵向长度和横向宽度之比

穹隆构造：长/宽＜3/1的背斜构造；

构造盆地:长/宽G/3的向斜构造；

短轴褶皱:长/宽G/3T0/1之间；

线状褶皱:长/宽超过10/1.

6.3.3褶皱形态的空间组合分类

1、平面上的组合类型：

平行褶皱群；

雁行褶皱群；

帚状褶皱群；

弧形褶皱群；

2、剖面上的组合类型

复背斜和复向斜，系指褶皱两翼被一系列次一级的褶皱所复杂化的大背斜或

大向斜；

隔挡或和隔槽褶皱：一个平行褶皱群内，如果背斜呈紧密褶皱，而向斜呈开

阔平缓褶皱，称为隔挡或隔槽，四川东部的情况；

隔槽或褶皱系一系列相面排列的开阔背斜被一系列紧密向斜所隔开。

6.4褶皱构造的研究

6.4.1研究的主要内容

1、确定褶皱的存在及其相对位置与规模大小，从填图做起；

2、褶皱形态、产状；

3、褶皱组合与分布特点；

4、褶皱伴生构造

5、形成机制；

6、褶皱与区域地质构造、岩浆活动，变质作用遗迹矿产、水文地质工程等

的关系；

7、形成时代；

6.4.2研究方法

1、小型褶皱可以在露头或手标本上直接观察研究；

2、较大型出露不全的褶皱，要研究地层或岩层分布的对称性，岩层产状的

规律性变化或地质界线的非地形影响的规律性弯曲与圈闭等才能确定，其方法

是：

地质填图与剖面研究，其中地层研究是褶皱研究的基础；

用钻探、物探（电法、磁法、重力法、地震法）确定标志层的深度并做构造

等高图，不仅可以确定褶皱的存在，还可以研究其形态产状和规模；

遥感法，航空、卫星像法解释；

3、褶皱的形态是通过观测岩层的产状，枢纽和轴面的产状、转折端的形态、

褶皱层厚度的变化等来确定，其方法包括：

露头直接观测测量；

赤平投影；

正交剖面法；

横切面上作等倾斜线法；

构造等高线法；

深部变化的研究，利用理论和实际方法相结合来进行研究，理论上如从地表

往深部，顶薄背斜的两翼将变陡，平行褶皱向下延伸有限，将在一个滑脱面上消

失，等等，利用地质物探方法可以表示具体的特征；

4、通过褶皱内部小构造研究来确定大构造性质及形成机制；

5、时代研究，一般说褶皱发生在褶皱的最新地层的时代之后，多数褶皱与

区域性的构造运动相关，不整合面上的未褶皱的最老地层时代之前，多数褶皱与

区域性的构造运动相关。

6、形成机制研究：一般通过形态、几何类型及伴生构造来推测其形成机制;

7、综合作图法：一般有下列几种图件，构造纲要图；构造剖面图；构造等

高线图；立体图；地质图。

思考题:

1、用书本或纸片弯一个褶皱，并说明褶皱要素；

2、褶皱的枢纽、褶轴和轴迹以及脊线和槽线有什么区别？

3、褶皱横剖面上的形态有哪些，根据哪些标志和要素来对褶皱的剖面形态进行

描述和命名？

4、如何在地质图上研究和判断褶皱形态：

（1）两翼产状-据此可以判断直立断层；

（2）地层的变质；

（3）地质界线的收敛与开阔标志；

5、掌握褶皱的研究内容和方法：大型褶皱的研究方法包括地质填图、钻探物探、

航空遥感。

实验5：读褶皱地区地质图

主要掌握以下内容

一、小比例尺地质图

直接在图上标志，只需要从图例然后查看地图就可以了解图区的褶皱出现情

况；

二、大比例尺地质图

基础工作是从图例或所附柱状图了解图区的时代、层序和接触关系，然后根

据褶皱地层的特征，对称要素，确定褶皱的存在，进一步根据地层新老关系，两

翼地层产状，轴面产状，枢纽产状确定褶皱的性质和分类特征，下面介绍几点：

（一）对单个褶皱形态的认识和分析

1、背斜和向斜；

2、确定两翼产状；

3、倒转褶皱;

4、判断轴面产状：准确赤平投影的平面夹角法估计；

5、枢纽产状的确定，两翼呈平行延伸的，枢纽水平，交会成“V”字型，倾角，

尖端指向枢纽倾斜方向，向斜则称扬起。

6、转折端形态：在地形较平坦的情况下，轴面直立或陡倾的倾伏褶皱，在地质

图上褶皱倾伏端的地层界线的弯曲形态，大致可以反应褶皱在剖面上的转折

端形态。

（二）褶皱的组合特征认识

基于图区所有褶皱的组合形式或空间组合特征，平行褶皱群雁行排列，隔挡

式、隔槽式、复背斜、向斜等。

（三）时代

（四）描述

内容一般包括，名称（地名加褶皱类型）、位置（地理位置和区域构造位置）、

分布延伸情况、核部位置及组成地层，组成两翼地层及产状，轴面及枢纽产状，

次级褶皱分布及特征，褶皱被段地层或侵入体破坏情况等。

三、读褶皱区地质图的具体步骤

（一）单个褶皱形态的认识和分析

（1）确定背斜和向斜，横剖面上基于岩层新老关系来确定；

（2）确定两翼产状，主要根据图上标绘的地层产状符号。

注：每个褶皱构造都有一定的规模，从背斜中心部分向两端，岩层的产状呈

60度，逐步变化的，例如一个正常背斜对向斜则相反，对倒转背斜倾的倒转翼

从中部向两端，岩层产状由倒转逐渐转为直立，渐转为正常，对背斜来讲，从褶

皱逐渐转为正常的一端为倾伏直立，对向斜则称扬起端。

（3）确定轴面产状，在图上，可以从两翼产状大致判断轴面；

（4）枢纽产状和轴迹的确定;

（5）转折端的形态，在地形较平缓的情况下，轴面直立或陡倾斜的倾伏褶皱，

在地形图上褶皱倾伏端地层线弯曲形态，大致可以反映在剖面上的转折端

的形态。

（二）空间组合特征：

单个特征褶皱分析完以后，然后根据一个地区所存在褶皱的展布情况可以看

出它的组合特征。

1、平面：平行褶皱群；雁行褶皱群；帚状褶皱群；弧形褶皱群；

2、剖面：复背斜、复向斜；隔槽式和隔挡式。

组合特征的研究是相当重要的，它可为区域构造的研究提供许多信息，如力

学成因，构造活动期次等，滑动面等。

（三）时代确定

主要根据角度不整合来确定：被褶皱的最新地层之后，未被褶皱的最老地层

之前。

实验6：绘制褶皱地区剖面图

1、褶皱地区剖面图包括：

（1）铅直剖面：横切延伸方向；

（2）横截面图或正交剖面图。

（3）垂直于水平面的，与褶皱延伸方向直交的剖面图；

（4）与枢纽垂直的剖面图；

（5）横截面图是垂直于褶皱枢纽的截面投影图，这种图一般不常用，我们

就不详细介绍了。

今天我们主要介绍铅直剖面图：

2、绘制步骤:

（1）分析图区内的地质特征，主要读出褶皱构造在区内产生特征，前一次课的

内容；

（2）选择剖面位置，选择的剖面应尽可能垂直褶皱轴迹的延伸方向，当然有些

工作要其绘制纵剖面图，那选择的方向应尽可能地平行于轴迹的方向。

（3）绘制地形剖面，方法同我们第二次课实习的内容；

（4）在剖面线上用铅笔标出背斜的位置；

（5）绘出褶皱形态，根据产状作自然延伸。

注意以下几点：

1、剖面切过不整合界线时，应先划不整合面以上的地层和构造，然后再划不整

合以下的地层和构造。被不整合面所掩盖的地质界线可顺延伸方向至剖面上,

然后再投影到不整合面上，从此点绘出不整合面以下的地层和构造；

2、剖面切断层时;先划断层，然后再划断层两侧的地层和构造；

3、绘褶皱构造应先从褶皱核部开始，然后绘两翼；

4、当剖面线与地层走向斜交时，应换断层视倾角，再划入剖面。

5、转折端形态大致和平面上的形态的相似；

6、当同一翼相邻岩层的倾角相差较大，而上下岩层是整合的接触关系，可按同

一岩层厚度基本不变为前提，岩层的倾角在地表部分可按所侧数据值绘制，

但深部常作修正，使产状在剖面上协调一致。

实验7：极射赤平投影在构造地质学研究中的应用

一、赤平投影的基本概念

简言之，赤平投影是化球面投影为平面投影的一种方法。

设想空间有一个平面（代表各种构造面）假如产状是220度＜30度，在平面

上任取一0为圆心，任意长为半径，划一个空心圆球，叫投影球，投影球将平面

切成一个向西南倾角30度的大圆，如果是直立平面，投影球切出的大圆边也是

直立的；

如果是水平平面，投影球切出的大圆边也是水平的。

这种用投影球反映物体空间几何要素的方法叫球面投影，球面投影能直观地

反映物体的空间产状，但是它是一种立体透视图，不仅难以绘制，而且也无法从

图上直接量读产状，要消除上述缺陷，就得化球面投影为平面投影，这种化球面

投影为平面投影的方法就是赤平投影法。

二、基本要素

1、投影球(投射球)，以任意长为半径作成的球；

2、赤平面：过投影球心的水平面，即赤平投影面；

3、基圆：

赤平面与投影球面相交的大圆，或称赤平大圆极射点：球的上顶点和下顶点

称为极，球上的两极的发射点，由上极射点把下半球的几何要素投影到赤平面上

的投影称下半球投影，反之以下极射点把上半球的几何要素投影到赤平面上的投

影称上半球投影，一般采用下半球投影；

三、基本原理

任何构造都可以通过面、线的几何关系来描述，赤平投影也主要是面和线的

投影。

1、面的投影

(1)直立平面的赤平投影是赤平大圆的一条直径线，该直线的方向就是直立平

面的走向线；

(2)水平面的赤平投影就是赤平大圆周；

(3)倾角斜平面的赤平投影，则是一个一部分圆弧在赤平大圆内，一部分圆弧

在赤平大圆外的大圆;

(4)球面校园的赤平投影仍是小园，当球面小园水平时，极易看出它的赤平投

影是赤平大圆的一个同心小园，小园直立，投影后下半球部分时基圆内地

一条弧，小圆倾斜，投影后可以是：全部位于基圆内，部分在基圆内，全

部在基圆外。

2、直线的投影

任何一条直线，它的球面投影时两个点

(1)直线直立：这两个点就与赤平大圆的圆心重合为一个点；

(2)直线水平：则它的两个赤平投影点都在赤平大圆上，为一直线的两个端点;

(3)直线倾斜：其赤平投影点就绘一个点在基圆内，一个点在基圆外，并在同

一条线上，两点之间的角距恒为180度，即为对点，其中任何一点都代表

直线的产状。

四、吴氏网和施氏网

由上看出，通过赤平投影来研究面状和线状构造，来解决所有的构造问题，

必然要绘图和读图，为了简化这些烦琐的工作，可以预先运用赤平投影原理绘称

赤平投影网，利用赤平投影网绘出直线，平面的赤平投影，或根据直线，平面的

赤平投影，判读它们产状就更加方便。

赤平投影网有好几种，目前比较流行，用得最多的是吴氏网和施氏网。

(一)吴氏网

1、构成：由基圆和一系列经纬网洛组成。

(1)经向大圆弧，系由一系列通过球心，走向南北，分别向东向西倾向，倾角

从0度到90度的许多平面的投影大圆弧组成，幻灯片。

(2)纬向小圆弧，系由一系列走向东西而不通过球心的直立球面小圆投影而成,

这些小圆离球心越远，圆弧的半径角距就越小。

经向大圆弧和纬向小圆弧每格比成一定比例，这样便构成了一个网。

2吴氏网的使用方法，我们举例来予以说明

(1)平面的赤平投影方法

例如一矿层的产状为120度＜40度，试用吴氏网作出它的赤平投影，步骤：

A将透明纸蒙在吴氏网上，用针固定网心，在透明纸上标出NESW方位点；

B从N点顺时针方向数到方位角30度处，得A点，即矿层的走向线；

C由于A点下面的吴氏网上没有经向大圆弧通过，因此要转动透明纸，使A

与下伏吴氏网的N点重合，这时吴氏网上的大圆弧都汇集到A点处，可供选择，

根据产状120度〈40度，就可以从吴氏网上找到向东倾斜，倾角为40度的一条

圆弧ABC,它就是矿床的赤平投影。

D再将透明纸转向原来位置，整个过程完成。

(2)直线的赤平投影方法

直线的赤平投影更简单，例如一条构造线产状为320度＜40度，其投影步骤

是：

A将透明纸蒙再吴氏网上，标出NSEW四个方位点；

B找到320度的方位点A,半径0A的方向就是倾伏的方向；

C由于A下没有直径通过，转动透明纸，从A点沿直线向圆点数40度角距,

得B点就是所求的赤平投影点；

(3)法线的赤平投影方法

任一平面都可以作它的法线，由于法线与它的对应平面恒是9