构造地质学

构造地质学

绪论

1新构造观：以水平运动为主导的活动论；岩石圈是圈层式的，各分界面常是活动性构造界面，各分层构造是不均一协调的；构造是多因，多级，多时，多性的；挤压伸展构造和平移构造共同构成了岩石圈各级，各类构造。

2构造解析：分析和理解地质体内部结构，构造规律，及其演化的方法。构造解析包括：地质构造几何解析；动力学解析；运动学解析三方面。

3构造旋回：从和缓地壳运动到剧烈地壳运动算作一个旋回。形成不同的不整合面。 4 构造层：一次构造旋回时间内受地壳运动而形成的综合地质体即为一个构造层。 5 构造世代：不同的构造旋回或不同构造幕中形成的构造顺序。

6 构造层次：指在同一次构造变形中，由于在地壳不同深度，因温度，压力的不同而形成岩石物性的变化从而形成各具特色的构造分层。

7 构造尺度：巨，大，中，小，微以致超微

8构造地质学主要研究由内动力地质作用所形成的各种地质构造的形态，产状，规模，形成条件，形成机制，分布，和组合规律及演化历史，并进而探讨产生地质构造的地壳运动方式规律和动力来源。

9构造地质学的研究方法：地质构造的研究应包括构造的几何学运动学和动力学的研究，以及构造发育演化历史分析。对构造形态进行几何分析则是构造地质学研究的基础；野外观察和地质填土始终是研究地质构造的基本方法；研究地质构造不能只满足于形态描述，还要应用力学原理鉴定各个构造的力学性质和相互关系，并分析他们的形成机制和构造之间的内在联系，以便得出区域地质构造的分布和发展规律。

10对地质构造进行历史分析，一般是根据地层之间的不整合解除关系及各种构造间成因联系和交截，叠加关系，并结合沉积岩相厚度以及岩浆活动等方面的分析或配合同位素地质年代的测定资料，分析该地区构造形成时代和发育顺序。划分构造发育的阶段，恢复区与构造发展史，从而对该地区构造规律有一个较为正确的认识。

第二章 沉积岩层的原生构造及其产状

1层理：通过岩石成分，结构和颜色在剖面上第突变所显现出来的一种成层构造。层理的形成及其特征与组成岩石的成分，形成岩石的地质地理环境以及介质运动特征有关。三种基本类型：水平，波状，斜层理。

2层理地识别：岩石成分的变化；岩石结构的变化；岩石颜色的变化；岩层的原生层面构造。 3确定岩层的地质时代和层序主要依据是化石。

4根据各种层理痕迹判断地层顶底：斜层理每组细层理与层系顶部主层面成结交关系而与层系底部主层面成收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面；粒级层理一单层内从底到顶粒度逐渐由粗变细，由于变质作用可能出现反粒级层理现象注意区分；波痕波峰尖端指向岩层顶面，波谷圆弧凹向底面；泥裂无论楔形裂缝或脊形印模的尖端均指向岩层的底面；雨痕冰雹痕凹坑和瘤状印模的圆弧外形总是凹或凸向岩层底面；

7古生物化石的生长和埋藏状态：底栖生物他们的基部总是指向岩层的底面；某些藻类形成的叠层石均有向上的穹起的叠积纹层构造。这些穹起文层的凸出方向往往指向岩层的顶面。

第二章第二节岩层产状的厚度及出露特征

1岩层产状三要素：走向，倾向，倾角

2 走向：岩层面与水平相交的线叫走向线。

3 倾向：层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引起的直线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影线所指层面向下倾斜的那个方向，就是岩层的真倾向简称倾向。

4 倾角：岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角就是岩层的倾角，又称真倾角。

5 视倾斜线和它的水平面上的投影线之间的夹角叫假倾角或视倾角。

6 方位角表示方法：一般只测记倾向和倾角，如sw205角25；前面是倾向方位角后面指倾角。

7 象限角表示法：以北和南的方向作为0，一般指侧记走向，倾角和倾向象限。

8 地层接触关系：平行不整合：上下两套地层的产状彼此平行，但在两套地层之间缺失了一些时代的地层，表明在这段时间发生过沉积间断。不整合面就代表这个没有沉积的侵蚀时期，不整合面也就是古剥蚀面，它反映了上覆新地层沉积前的古地貌形态；角度不整合：上下两套地层之间既缺失部分地层，产状又不同。上覆新地层的底面通常与不整合面基本平行，而下伏的较老地层层面与不整合面则相截交。形成过程：下降接受沉积，褶皱上升，沉积间断，遭受剥蚀，再次下降，沉积间断因此角度不整合的存在反映了该地区在上覆地层沉积之前曾发生过褶皱等重要构造事件。

9 确定不整合：古生物地层方面的标志；沉积方面的标志；构造方面的标志；岩浆活动和变质作用方面的标志。

第三章 地质构造分析的力学基础

第一节应力分析

1 体力：物体内每个质点都受到的力，她不是通过接触，而是相隔一定距离相互作用的如太阳和地球之间的引力，物体本身之间的重力。

2 内力：同一物体内部各部分之间的相互作用力。

3 固有内力：在未受外力作用时，内部各点之间就以存在着相互作用的力，它使各质点处于相对平衡状态，从而物体才能保持一定的形状，这力称为固有内力。

4 附加内力：当物体受到外力作用时，其内部各质点相对位置发生了变化，他们相互作用力也就会发生改变，这种内力该变量称为附加内力，附加内力阻止物体继续变形并力图恢复其原来的形状。

5 应力：内力均匀分布的情况下作用于单位面积上的内力。

6 正应力：垂直于截面的应力。剪应力：平行于截面的应力。

7应力场：应力场中各点应力状态如果都相同则叫均匀应力场；如果个点应力状态不相同，从一点到另一点的应力状态不断地变化则称为非均匀应力场。

8 构造应力场：地壳内一定范围内某瞬时的应力状态。

9 按研究对象规模分为：局部构造应力场；区域构造应力场；全球构造应力场。按时间分：古构造应力场；现代构造应力场。

第四章褶皱

第一节褶皱和褶皱要素

1向斜在地面出露特征是：从中心向两侧岩层，从新到老岩层对称重复出露；背斜在地面上出露特征从中心到两侧岩层从老到新对称重复出露；

2 核部：泛指褶皱中心部分的地层

3 翼部：系指褶皱核部两侧的地层。在横剖面上构成两翼的同一褶皱面的拐点的切线的夹角，亦及两翼之间的最小夹角称翼间角。

4 转折端：系指从一翼向另一翼过度的部分。

5枢纽：在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱面的各最大弯曲点的连线叫做枢纽

6 轴面：是一个褶皱内各相邻褶皱面的枢纽联成的面。如果褶皱两翼底层倾角基本一致，或两翼地层厚度基本不变，则把轴面看称翼间角的评分面，或者大致平分褶皱两翼的对称面。 7 轴迹：轴面与地面或任一平面的交线。

8 脊，脊线，脊面，槽，槽线，槽面：背斜或背形的同一褶皱的各横剖面上的最高点为脊，他们的连线成为脊线；向斜或象形的褶皱面的各横剖面上的最低点为槽，他们的连线为槽线。

若干相邻褶皱面上的脊线或槽线联成的面分别称为脊面和槽面。

9脊迹和槽迹：脊面或槽面与地面或任意平面的交线。

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褶皱轴面和枢纽产状的测定：褶皱枢纽和轴面产状是研究褶皱产状和形态的基本要素。倾伏角是指在直立面上量的该构造线与他的水平投影线间的夹角。倾伏方向是指现状构造的水平投影指向该线向下一端的方位。侧伏角是指线状构造所在的构造面上量得的该构造线与构造面走向线之间的锐夹角。侧伏方向就是构成上述锐夹角的走向线的一端的方位。 11直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角近似相等。

12 斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。

13 倒转褶皱：轴面倾斜，两翼向同一方向倾斜，一翼的地层倒转。

14 平卧褶皱：轴面近似水平，一翼地层正常，一翼地层倒转。

15 翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱。

16 根据褶皱面弯曲形态可将褶皱描述为：圆弧褶皱褶皱面成圆弧形弯曲；尖棱褶皱两翼平面相交，转折端成尖角状，两翼等长，如两翼长度不等，可称膝折褶皱；箱形褶皱两翼陡而转折端平面，褶皱呈箱状；扇形褶皱两翼地层均倒转，褶皱面呈扇状弯曲；挠曲缓倾斜岩层中的一段突然变陡，形成台阶状弯曲。

17 根据褶皱的某一平面上出露的纵向长度和横向宽度之比，将褶皱分别称为：线状褶皱，短轴褶皱。

18根据轴面产状和枢纽产状褶皱可分为七种主要类型：直立水平褶皱，直立倾斜褶皱，倾竖褶皱，斜歪水平褶皱，平卧褶皱，斜歪倾伏褶皱，斜卧褶皱。

19 兰塞姆根据上述原则将褶皱分为三类五型：

20同沉积褶皱：岩层沉积的同时逐渐变形而形成的褶皱。

21底辟构造：地下高韧性岩体如岩盆石膏，粘土，或煤层等，在构造力的作用下或者由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下，向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一中构造。

构造，他是一种具有重要意义的底辟构造。

第四节褶皱形成机制

1 纵弯褶皱作用：岩层受到顺层挤压力的作用而发生弯曲。从原来的小圆变为椭圆的分布说明弯曲层外凸的一侧受到平行于弯曲面引张而拉伸内凹一侧受到挤压而压缩，二者之间的一排小圆表现了有一个既无拉伸也无压缩的中和面。如岩层韧性较高，外凸侧会因拉伸而变薄，内凹测则因压缩而变厚；如岩层较脆，在外凸测常产生逆断层，或在一定条件下内凹测可能发生小褶皱。

2 弯滑作用：一系列岩层通过层间滑动而弯曲成褶皱的作用。

3弯滑褶皱作用引起的层间滑动是有规律的，一般背斜中个相邻的上层相对向背斜转折端滑动，各相邻的下层则相对向相反方向运动，即向相邻的向斜的转折端滑动。由于层间滑动作用，一方面强硬岩层，在翼部可能产生旋转剪节理同心节理及层间破碎带。且在滑动面上留下与褶皱枢纽近直交的截面和擦痕。另一方面由于两翼相对滑动，往往在转折端形成空隙造成虚脱现象。此时如有成矿物质填充则形成鞍状矿体。

4当两个强硬岩层之间夹有层理发育的韧性岩层的条件下，发生纵弯褶皱作用则会在层间滑动的力偶作用下，使薄层韧性岩层发生层间小褶皱。位于主褶皱翼部的小褶皱多为不对称褶皱，小褶皱轴面与其上下相邻的主褶皱轴面所夹锐角指示其相邻层的相对滑动方向。除平卧褶皱和反转褶皱外，可根据上述层间滑动规律判断岩层顶底面，从而确定岩层层序是正常的还是倒转的以及；背斜和向斜的位置。5

5湾流作用纵弯褶皱作用使岩层弯曲变形时不仅发生层间滑动而且某些岩层内部还出现物

质流动现象。

6纵弯褶皱的湾流作用的主要变形特征是：层内物质的流动方向自受压的翼部流向转折端，只是岩层在转折端不同层度的增厚翼部相对减薄；当软岩层与硬岩层护层受到顺层挤压时，硬岩层难以发生流动，仍形成平行褶皱。而软岩层易于滑动，填充了由于层间滑动形成的虚脱空隙，从而形成与硬岩层褶皱形态不同的顶厚褶皱；当岩层中夹有一大层层理发育的相对易滑动的韧性岩层时，物质流动并不顺其微层里发生层间滑动而是在主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱。这些从属褶皱显示了层内物质向转折端流动的特征；在侧向挤压下软岩发生强烈层内流动，可产生线理劈理或片理等小构造，如其间夹有脆性薄岩层还可形成构造透镜体。

7横弯褶皱作用：岩层受到垂直的外力而发生的褶皱。

8岩浆或盐岩的底劈作用以及同沉积褶皱作用形成的褶皱都属于横弯褶皱。

9特点：横弯褶皱作用的岩体整体处于拉伸状态，一般不存在中和面；横弯褶皱作用往往形成顶薄褶皱，尤其是由于岩浆侵入或高韧性岩体上拱形成的穹窿更是如此，此时顶部不仅因为拉伸而变薄而且还可能造成放射状断裂或同心环状断裂；横弯褶皱作用引起的湾流作用是使岩层物质从弯曲的顶部像翼部流动，易于形成顶薄褶皱。韧性岩层在翼部由于重力作用和层间差异流动可能形成轴面向外倾倒的层间小褶皱，其轴面与主褶皱的上下面的锐夹角指示上层顺倾向滑动，下层逆倾向滑动。

10剪切褶皱作用：特点：在横剖面上平行轴面方向所量得的褶皱不同部位的层的厚度基本相等，故剪切褶皱的典型形式是相似褶皱；剪切褶皱作用所形成的褶皱并非岩层真的发生了弯曲变形，而是层面沿密集的面理或劈理面发生差异滑动而显现出弯曲的外貌；剪切褶皱作用多发生在变质岩区；

11柔流褶皱作用：柔流褶皱作用是高韧性岩石或岩石处于高温高压状态下变成高韧性体，受到外力的作用，而发生类似粘稠的流体那样的变形，从而形成复杂多变的褶皱。

12影响褶皱形成的主要因素：层理的发育情况和岩层厚度；岩石力学性质；埋藏深度；基底构造。

13层理在褶皱形成中的作用：层理或成层构造使岩石具不均一性，致使岩石受力发生变形时，可以通过层间滑动或层内物质塑性流动而弯曲成褶皱。层理或成层作用是形成褶皱的一个必要条件。

14影响褶皱形成的主要原因：层理的发育情况和岩石厚度；岩石力学性质；动力作用的方向和性质；埋藏深度和基地构造。

15一般来说强岩层在褶皱中表现为相对刚性层，弱岩层则显现相对韧性层。

褶皱构造的观察和研究

1褶皱形态的研究：了解区域的总的构造轮廓；查明地层层序和追索标志层；观测褶皱的几何形态（测定褶皱形态和枢纽产状；判定褶皱类型；转折端处的岩层产状在研究褶皱形态方面有重要意义；观察褶皱的出露形态和平面图像，主义地形效应地形图比例尺越大，受地形影响越大；绘制褶皱剖面图及截面图。

2褶皱形成时代：下伏最新地层沉积之后上覆最老底层之前。

第五章节理

1节理是一种相对较小的构造总是发生在其他构造之上。根据节理性质可将节理分为张节理和剪节理。

2张节理是在平行于节理面的张应力作用下形成的。当垂直节理走向观察时，远侧节理向右侧错动，或在右端重叠时是为右列反之为左侧。

3节理的分期与配套：分期就是将一定地区不同时期形成的节理加以区分，将同一时期节理组合在一起。配套就是将一定构造期的统一应力场中形成的各组节理组合成一定系列。

节理的野外观测

1观察点的选定：露头良好最好能在三度空间观测，其露头面积不小于10平方米，便与大量测量；构造特征清楚，岩层产状稳定；节理比较发育，组系及其相互关系比较明确；观测点应选在构造上的重要部位，并且在不同构造层，不同岩系和不同岩性层中都应布点，疏密适度。

2观测内容：地质背景的观测；节理分类和组系划分；对节理进行分期和配套；节理发育程度的研究；节理延伸；节理组合形式的观测；节理面的观察；节理含矿性和充填物的观察。

第六章 断层

1断层的几何要素：断层面和断层带；断盘；位移；断层面的空间位置由其走向倾向和倾角决定。

2地层断距：断盘上对应层之间的垂直距离。

3 铅直地层断距：断层两盘上对应层之间的铅直距离。

4水平地层断距：断层两盘上对应层之间的水平距离。

5断层效应：主要是指斜向断层和横向断层引起标志层的视错动。

6正逆断层引起的效应：当倾向断层的两盘顺断层倾斜滑动时，侵蚀夷平后的两盘岩层表现为水平措移，给人以平移断层的假象。

7平移断层引起的效应：倾向断层顺断层面走向滑动时，剖面上变现为正，逆断层。顺措断层倾向滑动的一盘剖面上表现为上升盘。铅直地层断距大小决定于总滑距和被错断岩层的倾角，倾角越大，铅直地层断距越大。

8平移正逆断层或正逆平移断层引起的效应：当倾向断层顺断层面斜向下滑时，会出现以下三种效应：如果滑移线与岩层在断层免伤的迹线平行，则不论总滑距大小如何，平面上或剖面上好像没有措移；如果滑移线位于岩层在断层面上迹线的下侧，剖面上表现为正断层，平面上表现为平移错开；如果滑移线位于岩层在断层面的上册，剖面上表现为逆断层平面上表现为平移错开。

9恒断层错断褶皱引起的效应：褶皱被横断层切断后，平面上的表现有两方面，一是断层两盘中褶皱核部宽度的变化，一是褶皱轴迹得措移；

10 核部宽度变化：如果断层完全顺断层走向滑动则核部在两盘的宽度相等但核部错开；如果两盘顺断层倾斜滑动，则两盘中褶皱何不宽度不等，背斜上升盘中核部变宽，向斜上升盘中核部变窄如果顺断层面倾向滑动，则不仅褶皱核部宽度变化而且核部也被错开。

11褶皱的轴迹措移：对于被恒断层切断的直立褶皱，如果两盘中褶皱轴迹仍然连为一线而为错段，说明断层没有评议滑动，反之则有；如果褶皱是斜歪或倒转的，由于轴面是倾斜的，断面顺层倾斜滑动并在上升盘被夷平后，平面上人表现出轴迹的错移，轴迹在两盘中的错开距离决定轴面的倾角和位移大小，倾角越大错位距离越小；如果轴面积倾斜的褶皱被横断层切断并平移后，平面上两盘轴迹仍连成一线而为措动，则表明断层两盘顺着轴面在断层面上的轴迹滑动。因此既有顺断层走向的滑动分量，又有顺断层倾向的滑动分量。特别指出，如果轴面倾角平缓，顺断层面倾斜滑动分量即使不大，也可能引起水平面上轴迹的较大错开。 断层的观察与研究

1断层标志：地貌标志：断层崖，断层三角面，错段的山脊，山岭和平原的突变，串珠状湖泊洼地，泉水的带状分布，水系特点。构造标志：线状面状地质体，对褶皱横断层造成的核部宽窄变化，断层错动造成的不连续，断层的活动造成的某些构造的强化，断层带内的构造岩；地层标志：地层倾向和断层倾向相反，正断层造成重复，逆断层造成缺失。倾向相同断层倾角大于岩层倾角，正断层造成缺失，逆断层造成重复；倾向相同断层倾角小于岩层倾角，正断层造成重复，逆断层造成缺失；岩浆活动和矿化作用：岩相和厚度的急变，一种情况是控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动，他会引起沉积环境延段曾在两盘发生明显变