构造地质学

学科前沿地质构造学结课报告

学院：车辆与能源学院 专业：石油与天然气工程 学生姓名：李欣

学号：S13085219006

指导教师：褚庆忠 副教授

1、 构造地质学研究方法和研究内容

研究内容：地质构造的几何学特征；地质构造的运动学特征；地质构造的动力学特征。 研究方法：主要为反序法，即根据地质构造的形态特征及规律反寻其成因，进而去讨论地壳运动的规律，即“将今论古”。

在对某一构造进行实际分析时，往往包括了如下方面的研究：

空间方面：主要研究地质构造的形态特征、分布规律与组合形式。

时间方面：主要研究地质构造的形成顺序与演变。

成因方面：主要研究地质构造的形成机制及其发育的地质条件。

具体包括：

1、最基本的方法：野外观察、地质填图、编制有关图件、构造要素测量等。——最传统、最有效，但有局限性。

2、室内研究：借助手段：如显微镜、电镜、计算机等。

3、物探技术：如钻探、坑探、地震、遥感技术（航片、卫片）等。——更深更广。

4、模拟实验：（利用相似原理）

利用泥巴、石蜡、沥青等，按一定比例作成各种试件，设置一定边界条件，施加一定的力观察其变形方式、应力分布等特征，和实际情况相比较。

应注意：自然界受多种可变因素影响，与实验条件存在差异，不可能完全模拟。

5、历史分析：主要据地层间不整合接触关系及各种构造成因联系和交接、叠加关系，并结合沉积岩相、厚度、岩浆活动等方面资料、同位素年龄资料，综合分析，以了解构造形成时代和发育顺序，恢复构造发育历史。

2．从构造地质研究发展史谈当今的地壳构造观

《构造地质学》研究的历史，大体可以分为两个大的阶段，第一阶段为本世纪六十年代前，第二阶段为六十年代至今。两个阶段的地质学家对地壳构造的形成和地壳运动的规律有截然不同的认识。

1）、六十年代以前的地壳构造观（传统或经典的地球构造观）

19世纪中到后半叶，美国学者J.Hall(1859)和J.D.Dana(1883)根据他们对世界著名的阿巴拉契亚造山带的研究,提出了垄断地质学界近一个世纪的槽台学说,在这个学说的影响下,人们普遍认为,地壳运动的方式是以升降运动为主,由此而给人们的印象是,地壳构造是由于升降运动引起的"一刀一刀向下切"的陡倾断层为主。

2）、六十年代至今的地壳构造观（现代构造观）

认为 地壳运动是以水平运动为主，不同的构造向下要终止在不同的近于水平的软弱面上。从而引出：地球的圈层构造、薄皮构造的概念。

20世纪初（A.J。Wegener，1912《大陆的生成》，1915《海陆的起源》）大陆漂移学说的提出

六十年代初（H。H。Hess，Dietz，1961）海底扩张的提出

六十年代中期（Wilson，1965）转换断层和板块构造理论的提出

20世纪后半叶的COCORP计划、逆冲推覆构造、剪切带和伸展构造研究等

3. 层理：沉积岩中最普遍的一种原生构造，其包括层面以及通过岩层的成分、粒度、结构、胶结物结构和颜色等特征在剖面上的突变和渐变所显示出来的一种成层构造。可为平行层理、波状层理和斜层理。

4、层理的识别标志

①、岩石的成分变化：在成分比较单一的巨厚层岩石中，要注意找成分特殊的夹层。 ②、岩石的结构变化：根据沉积学原理，不同粒度和不同形状的颗粒总是分成堆积的。 ③、岩石的颜色变化：在成分单一，颗粒较细，层理隐蔽的岩石中，如颜色不同的夹层或条带，也可以指示层理。

④、岩层层面上的原生构造（如波痕、底面印模、暴露标志等均可作为层理的识别标志）。

5、利用沉积岩的原生构造来鉴定岩层的顶、底面

1、斜层理：斜层理是由一组或多组与主层面斜交的细层组成。利用斜层理来判别岩层的顶、底板时，其判别特征是：每组细层理与层系顶部主层面成截交关系，而与层系底部主层面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。

2、粒级层理：粒级层理又称递变层理，其特点是在一单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细，如底部是砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂，以至泥岩。部分时候，可能有反粒级层理。

3、波痕：波痕有很多种，能用来指示岩层顶底板的主要是对称型的浪成波痕。浪成波痕由尖棱状的波峰和园弧状的波谷组成，利用波痕来判别岩层的顶底板时，其判别标志是：尖棱状的波峰指示岩层的顶板，而园弧状的波谷则指示岩层的底板。

4、层面上的暴露标志

①、泥裂：是未固结的沉积物出露水面，失水干固是，因收缩而形成与层面大致垂直的裂缝。泥裂是层面构造成网状、放射状或不规则的分叉状裂缝，在剖面上一般呈V字型，被上覆沉积物充填时，其充填层的底面成为脊形印模。无论是楔形裂缝还是脊形印模的尖端均指向岩层的底面，即指向老地层。

②、雨痕、冰雹痕及其印模

是雨点和冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物上，冲打出圆形和椭圆形，边缘略高于沉积物表面的凹坑。两种凹坑形成后又被上覆沉积物充填掩埋，成岩之后，遂在岩层的顶面留下凹坑。而在上覆岩层形成圆形和椭圆形瘤状突起的印模。凹坑总是分布在岩层的顶层，印模则出现在岩层的底面

5、冲刷面：固结或半固结的沉积物，在露出水面或在水下时，因流水的冲刷在沉积的层面上造成沟槽和浅坑等凹凸不平的冲刷痕迹。此后在其上覆沉积物的底面也可以形成相应的印模，层面上的这些沟槽、浅坑及其上覆沉积层面上的印模同样可以指示顶底。

6、生物标志：保存在岩层中的古生物化石，除了根据其种属确定地层的地质时代外，还可以根据某些化石在岩层内的埋藏保存状况和生长状态鉴定岩层的顶、底面

6、平行不整合接触（又称假整合）

上下两套岩层之间在空间上是平行排列的，产状一致，但它们之间缺失一些时代的岩层，说明经历过一定时间的沉积间断，或经受过一定时期的风化剥蚀作用后，再下降接受沉积的过程。

特征：①不整合面上下的岩层彼此平行排列，岩层产状一致。

②底砾岩、古风化壳以及风化残余型矿床，如褐铁矿、铝土矿或磷矿等是不整合存在的直接标志。不整合面上的沉积物成分常常与下伏地层的成分有关。

③不整合面上下的两套岩层在岩性和岩相以及所含化石的演化上都是截然不同的、是突变的，反映了因长时间的沉积间断而造成的部分地层缺失与上下两套岩层之间沉积环境的变化。

7、角度不整合接触（简称不整合）

定义：时代较新的岩层以一定的角度覆盖在不同时代或同一时代不同层位的老岩层之上，上覆岩层与下伏岩层之间具有明显的沉积间断、生物演化不连续性。

特征：

①不整合面上下新老岩层之间产状明显不同，两者呈一定交角接触。

②不整合面上下的新老岩层之间缺少一定时期的地层，存在沉积间断。不整合面上常发育有底砾岩和风化残余矿产。

③由于新老两套岩层之间存在长时期的风化剥蚀和沉积间断，在不整合面上、下的新老岩层的岩性、岩相及古生物演化上都截然不同。

④不整合面以下老岩层的构造（褶皱、断裂等）常常比上覆新岩层相对强烈且复杂，岩浆活动和变质作用也具有类似的特点。

8、不整合的研究意义

①、就构造研究本身：是研究地质发展历史及鉴定地壳运动特征和时期的一个重要依据。 ②、在岩石地层学方面：是划分地层单位的依据之一。

③、在岩相古地理研究方面：在空间上的分布和类型的变化情况的研究，有助于了解古地理古环境及其变化。

④、在矿产研究方面：在不整合面上常常形成铁、锰、磷及铝土矿等沉积矿产。同时不整合也是构造中的一个软弱带，常成为岩浆及其含矿溶液的活动带，有利于形成交代型或充填型的内生矿床及次生富集矿床。对油、气、水的储集也具重要意义

9、确定不整合存在的标志：地层古生物方面的标志、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。

10、构造应力场

地壳内一定空间范围内某一瞬间的应力状态称为构造应力场

当三对主应力的大小不同时，则物体发生形变。当σ1＞σ2＞σ3，并符号相同时就就可根

11.、应力椭球体：据一点的应力矢量σ1、σ2和σ3为半径作一个椭球体，该椭球体即代表了作用于该点的应力状态，称为应力椭球体。

10递进变形：物体从初始状态变化到最终状态的过程是由许多次微量应变逐次迭加的过程，这种变形的发展过程称之为递进变形

在变形过程中，各增量应变的主轴始终与有限应变主轴保持一致时为共轴递进变形。 在变形过程中，各增量应变椭球的主轴与有限应变椭球的主轴不一致，即非共轴变形。

11.、影响岩石变形行为的因素

岩石的变形特征与下列因素有关：

①、应力的大小及作用方式。

②、岩体的力学性质及变形时的边界条件。

岩体的力学性质取决于：a、岩体的矿物组成；b、组成岩体的物质结构；c、岩体的构造。

岩体变形时的边界条件有：a、围压；b、温度；c、孔隙水；d、作用时间。

12蠕变：在应力不增加的情况下，随着时间的增长变形继续缓慢增加的现象。

13松弛：在应变保持不变情况下，随着时间的增长应力逐渐减小的现象。

14.剪应变：初始相互垂直的两条直线变形后它们之间的直角改变量的正切函数。

15、共轭剪裂角：一般剪裂面常成两组共轭出现，包含最大主应力轴的两个共轭剪裂面的夹角称之为共轭剪裂角。剪裂面与最大主应力方向的夹角称之为剪裂角

16、褶皱要素

核（部）：指褶皱中心部位的岩层。

翼（部）：指褶皱两侧比较平直的岩层。

拐点：相邻背斜和向斜的共用翼的褶皱面常呈“S”形弯曲，褶皱面不同凸向的转折点称之为拐点。

翼间角：指正交（横剖面或横切面）剖面上两翼间的夹角（见图）。园弧形褶皱的翼间角是指通过两翼上两个拐点间的切线之间的夹角。

转折端：指褶皱由一翼过渡到另一翼的那部分。

脊线和槽线：同一褶皱面上沿背斜最高点的连线为脊线；而沿向斜最低点的连线为槽线。 轴面：各相邻褶皱面的枢纽连成的面称之为轴面。轴面是一种假想的标志面，它可以是平面，也可以是弯曲的面。

轴迹：轴面和地面或任何平面的交线为轴迹。

褶皱枢纽：在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱面的各最大弯曲点的联线。

褶皱轴面：一个褶皱内个相邻褶皱面上的枢纽联成的面

17.盐丘：由于盐岩合石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造

18.底劈构造：地下高韧性岩体，在构造力的作用下或者由于岩石物质之间的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种构造