构造地质学第三版课本电子版(构造地质学知识点)

《构造地质学》-【李忠权版】

构造地质学的研究意义

答:理论意义 通过对不同地域的中小型地质构造的变形特征研究, 分析它们在空间上的相互关系以及形成时间上的演化关系, 为大地构造的分析和研究提供坚实的基础, 为最终探讨地壳构造演化、地壳运动规律、构造动力来源提供依据。

实践意义 与国民经济建设想相关,有利的方面,如矿产资源(能源资源), 水资源,受一定的构造控制,大多数矿床都赋存于地质构造中,地质构造为有用元素的迁移、聚集提供了驱动力, 又为成矿元素的聚集成矿提供了容矿空间。

不利的方面,如地震活动,工程地质,环境地质, 保护、改善利用环境地质,防止和减少地质灾害等都与构造地质密切相关。

(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。

(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,必须详细对地质构造进行研究,举例说明。

(4)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

(5)环境地质和灾害地质。

地质构造:组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生的形变、变位,从而形成诸如褶皱、节理、断层、劈理以及其他各种面状和线状构造等。

构造地质学研究包括构造几何学、运动学、动力学以及构造演化历史的研究:a.构造几何学研究b.构造运动学研究c.构造动力学研究d.构造演化历史的研究。

构造旋回:地壳运动在地质历史中的表现特征是无时不刻不在运动,并具普遍性和旋回性,从和缓地壳运动到剧烈地壳运动算作一个旋回,叫做构造旋回或构造运动期。

构造层:一次构造旋回时间内受地壳运动的作用(包括沉积建造、构造变动、岩浆活动、变质作用等)而形成的综合地质体即为一套构造层。

构造世代:主要是指不同旋回或构造幕中形成的构造顺序。在一个构造幕中形成的构造群为一个世代的构造。

沉积岩层的原生构造:在沉积物堆积与成岩的过程中产生的构造。如:层理构造、层面构造、包卷构造、同生结核、生物遗迹、叠层石等。固结成岩之后形成的构造为次生构造。

岩层:有两个平行或近于平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体。由沉积作用形成的岩层叫沉积岩层。按层厚度可分为:块状层h>2m,厚层2m>h>0.5m,中层0.5m>h>0.1m,薄层0.1m>h>0.01m,微层h<0.01m。

层理:沉积物沉积时由于介质(如水、空气)的流动在层内形成的成层构造。组成要素:细层、层系、层系组。

细层(纹层):是组成层理的最小单位,厚度极小,常以毫米计。

层系:由成分、结构、和产状上相同的许多细层组成。层系的上下界面之间的垂直距离为层系厚度。

层系组:由两个或两个以上的相似层系组成的,是在同一环境的相似水动力条件下形成的。

层理按形态,层理按形态分为平行层理、斜层理、波状层理。

识别层理的标志为:岩石的成分、结构和颜色以及层间分界面:

1.岩石成分变化

2.岩石结构变化

3.岩石颜色变化

4.岩层原生层面构造

沉积岩原生构造确定岩层顶底面的标志有:

1.斜层理。判别特征:每组细层与层系上界面或岩层顶面成截交关系,而与层系下界面或岩层底面呈收敛变缓而相切的关系,弧形层理凹向顶面。

2.粒序层理:又叫递变层理,其特点是:在一个单层内,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、以至泥质。

3.波痕

4.泥裂

5.雨痕、冰雹痕及其印模

6.冲刷痕迹

7.古生物化石的生长和埋藏状态

原始倾斜:沉积岩形成时,由于地形起伏而造成的倾斜状态。(在大型沉积盆地中形成的沉积岩层,原始产状都是水平和近水平的,仅在盆地边缘、岛屿、水下隆起和火山锥周围出现一定程度的倾斜。)

岩层的产状:指岩层面在三维空间中的方位,由走向与倾斜(包括倾向与倾角)来确定。

1、面状构造的表示:象限角法:走向 倾向 倾角(N30E,45,SE);方位角法:倾向

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倾角(45

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2、线状构造的产状及表示方法:倾伏向、倾伏角 侧伏向、侧伏角。

褶皱枢纽和一切线状构造的产状都可以用倾伏(倾伏角和倾伏方向)和侧伏(侧伏角和侧伏向)来表示。

走向:岩层面与水平面相交的线叫走向线。走向线两端所指的方向即为岩层的走向。

倾斜线:倾斜平面上与走向线相互垂直的直线

倾向:倾斜线在水平面上的投影所指的、沿平面向下倾斜的方位。

倾角:倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角

真倾角与视倾角的关系tanb=tana*cosw其中a为真倾角、b为视倾角、w为真倾向与视倾向间的夹角。

倾伏向:倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位

倾伏角:倾斜直线与其水平投影线间所夹锐角

侧伏角:倾斜直线与所在平面走向线间所夹锐角

侧伏向:构成上述锐角的走向线的那一端的方位

公式:线状构造的倾伏角

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不整合面:上、下两套地层之间的沉积间断面叫做不整合面。

水平岩层:同一层面上各点海拔高度都基本相同具有这种产状的岩层叫水平岩层。

单斜岩层:如一个地区内的岩层向同一方向倾斜,倾角也大致相同则称为单斜层或单斜构造

岩层的厚度:岩层的两个平行界面之间的垂直距离。

铅直厚度:岩层顶底面之间沿铅直方向的距离。

影响倾斜岩层的出露宽度的因素主要有 岩层的厚度和倾角、地面坡角、坡向与岩层的倾角、

按照倾斜岩层产状与地面坡向坡度的关系,“V”字形法则包含三种情况:

1)相反相同:地层倾向与地形坡度方向相反。地质界线与等高线弯曲方向相同,但曲率较小。

2)相同相反:岩层倾向与地形坡度方向相同,倾角大于地形坡度。地质界线与等高线弯曲方向相反。

3)相同相同:地层倾向与地形坡度方向相同,倾角小于地形坡度,地质界线与等高线弯曲方向相同,但曲率较大。

应用条件:“V”字形法则也适用于其它比较平整的地质界面。如断层面,不整合面等。

使用“V字形法则时,要注意两点。

1)倾斜岩层的走向与沟谷延伸方向平行时,不符合“V”字形法则。

2)“V”字形法则对于填绘和阅读分析大比例尺地质图有指导意义。在中小比例尺地质图上,其反映不明显。

整合接触:上下地层在沉积层序上没有间断,岩性或所含化石都是一致的或递变的,其产状基本一致,它们是连续形成的,这种上下地层之间的接触关系为整合接触。

不整合接触:上下地层之间的层序发生间断,即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层,这种沉积间断的时期可能代表没有沉积作用的时期,也可能代表以前沉积了的岩石被侵蚀的时期,地层之间的这种接触关系为不整合。(含平行不整合与角度不整合)

不整合面:上、下两套地层之间的沉积间断面叫做不整合面。

不整合线:不整合面在地面的出露线叫不整合线。

二、不整合类型

(一)平行不整合:也称为假整合,平行不整合表现为上、下两套地层的产状彼此平行,但在两套地层之间缺失了某些时代的地层,表明在这段时期发生过沉积间断,这两套地层之间的接触面—不整合就代表这个没有沉积的侵蚀时期。形成过程:下降沉积→上升、沉积间断、剥蚀→再下降再沉积;不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩、古风化壳、古土壤层。

(二)角度不整合 特征:缺失部分地层,上下岩层产状不一致呈一定的角度相交,不整合面上有下伏岩层组成的底砾岩,古风化壳,古土壤层等。 形成过程:下降沉积→褶皱上升(伴有断裂活动、岩浆活动,变质作用等)→沉积间断、遭受剥蚀→再下降再沉积。反映上覆地层沉积之前,曾发生过褶皱等重要的构造事件。

(三)地理不整合(区域不整合),指局部为平行不整合接触,但大范围内却是角度不整合。

(四)嵌入不整合

不整合的研究意义:

(1)研究地质发展历史;(2)鉴定地壳运动特征;(3)确定构造变形时期;(4)划分地层、构造单元;(5)了解古地理特征和古构造状态;(6)寻找沉积、热液性矿床和石油、天然气田。

确定不整合的存在(重点):

1.地层古生物方面的标志:

生物化石带的缺失和生物演化中出现的突然中断,可能说明存在不整合。

2.沉积方面的标志:

(1)存在底砾岩层:砾石为下伏地层的岩石。

(2)上下地层在岩性和岩相上截然不同。

3.构造方面的标志:角度不整合面上、下两套地层构造变形特征包括产状、构造线方向、类型、强度等常有不同。一般来说,角度不整合面以下的老地层总比上覆新地层受到的变形次数多,故构造要强烈且复杂些。

4、岩浆活动和变质作用方面的标志:不整合面上、下两套地层及其构造是在不同时期的地壳运动中形成的。因此往往各自伴生不同时期和不同特点的岩浆活动和变质作用。

确定不整合的形成时代(重点)

①缺失地层的年代 ②下伏最新地层之后;上覆最老地层之前 ③侵入的岩浆时代之前;剥蚀的岩浆时代之后 ④被截切断层之后;贯穿上下两套地层的断层之前

⑤古风化壳的年代

注意二点:

① 取下覆最新时代为下限,两者之间相隔最近的时代为不整合形成时代;

② 同一次构造运动周期不同地区有先有后,时间可长可短,缺失地层并不一致,这是褶皱幕的穿时代性的反映。

③ 大范围内,可发生多次构造变动,形成多个角度不整合和平行不整合, 在接近大陆的地方,几个不整合面往往逐渐归并为一个角度不整合,其向缺失地层很多,实际上是包含了多次地壳运动所经历的构造事情。

④ 注意“缺”与“失”的关系,如我国华北 O2/C2,是缺失 O3、S、D、C1, 还是原先有沉积,后来剥蚀掉即“失”去了。

应力场:任一物体或岩体中的每一点都存在着一个与该点对应的瞬时应力状态,一系列瞬时的点应力状态组成的空间称为应力场。

均匀应力场:应力场中各点的应力状态如果都相同,称为均匀应力场。

非均匀应力场:如果各点的应力状态并不相同,从一点到另一点的应力状态存在着变化,则称为非均匀应力场。

主应力:当外力作用方向与作用面垂直,则该作用面上只产生正应力而不产生剪应力。此作用面称主平面,主平面上的正应力称主应力。

构造应力场:是指地壳一定范围内某一瞬时的应力状态。

变形:物体受力作用后,其内部各点间相互位置发生改变,称为变形。岩石变形方式有五种:拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转,这五种变形归纳起来.可概括为两种变形类型:均匀变形和非均匀变形。

线应变:即物体变形前后的相对伸长或缩短。

泊松效应:单向拉伸或压缩下,既有平行于作用力方向的变形,又有垂直于作用力方向的变形,这种现象称为泊松效应。

泊松比:一种材料的横向线应变与纵向应变之比的绝对值是一个常数。

角剪应变:即原来互呈直交的两条直线,变形后所改变的角度值。

主应变及主应变面:通过变形物体内任一点,总可以截取这样一个立方单元体,在其相互垂直的面上都只有线应变无剪应变,则称该三个相互垂直截面上的线应变为主应变。这三个平面称主应变面。

应变主方向:三个主应变方向称应变主方向或主应变轴。

岩石变形的三个阶段

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1、弹性变形:岩石在外力下发生变形,当外力取消后,又完全恢复到变形前的状态,这种变形称为弹性变形(OB)。

弹性回跳现象:质点因位移吸收一定量的位能,外力解除后,这种位能使质点回到原来位置。

2、塑性变形:当外力继续增加,变形继续增强,以致当应力超过岩石的弹性极限时,如将外力去掉,变形后岩石不能恢复到原来的形状,这种变形称为塑性变形(BD)。即发生了剩余变形或永久变形。

3、断裂变形(脆性变形):当应力达到或超过岩石的强度极限时,岩石内部的结合力遭到破坏,产生破裂面,失去连续完整性,这种变形称为断裂变形。对应D点的应力值σB叫强度极限。 

应力超过弹性极限后,变形进入塑性变形阶段。过B点曲线显著弯曲,到C点后曲线变成近水平(因载荷增加很少甚至没有增加变形也会显著增加,这种现象叫屈服或塑性流变),过C点后,应力缓慢增加到D点达到最高值。对应C点的应力值σr叫屈服极限,对应D点的应力值σB叫强度极限。 

强度:岩石在外力作用下抵抗破坏的能力。

张裂:在外力作用下,当张应力达到或超过岩石抗张强度时,在垂直主张应力轴方向上产生的断裂。

剪裂:在外力作用下,当剪应力达到或超过岩石抗剪强度时,产生的断裂。

岩石发生共轭剪切破裂时, 包含最大主应力s1象限的共轭剪切破裂面中间的夹角称为共轭剪切破裂角(2θ)。最大主应力轴s1作用方向与剪切破裂面的夹角称为剪裂角(θ)。共轭剪裂面的锐夹角的等分线对着主应力方向。

  影响剪裂角大小的因素:有岩石性质及岩石所处的温压条件。

  岩性方面:脆性→韧性,剪裂角由小变大(因为内摩擦角小,剪裂角就大)。

  随温度、围压的增加,剪裂角由小变大。

应变椭球体:当物体发生均匀变形时,内部质点的相对位置将发生变化。设物体内部的一个单位球体,受均匀变形后就会变成一个椭球体,该椭球体称为应变椭球体。

应变程度是根据变形椭球体的形状和大小与变形前圆球的大小的比值来确定的。

逆应变椭球体:如果变形前为一个椭球体,变形后成了球体,该椭球体叫逆应变椭球体。

应变主轴:设原始未变形的单位球体中有无数与直径相当的直线,称之物质线。当变成应变椭球体后,有三条物质线只有线应变而无剪应变,而这三条物质线在变形后都相互垂直,我们把这三条互为垂直的物质线称为应变主轴。

应变主方向:应变主轴的方向即应变主方向(λ1、λ2、λ3 )。

主应变:应变主轴的线应变即为主应变。

单剪应变:是一种均匀变形,它是由物体中质点沿着彼此平行的方向相对滑动而形成的。由于在变形过程中,应变椭球体主方向λ1 λ3 绕λ2转动,因此又称为旋转变形。

纯剪应变:物体中平行于应变主轴的质点线在变形前后具有同一方位的均匀变形。由于主方向质点线没有发生旋转又称为无旋转变形。

递进变形:在变形过程中,如果应变状态发生连续变化,这种变形称为递进变形。递进变形的应变状态包括两部分应变:全量应变和增量应变。

增量应变(瞬时应变):代表在变形历史的某一瞬间正在发生的一个无限小的应变。

全量应变(总应变):代表在变形历史中的一瞬间,已经发生的全部应变的总和。对于同一变形过程来说,全量应变的大小等于各阶段增量应变之和。

共轴递进变形:增量应变主方向始终与全量应变主方向保持一致者,称为共轴递进变形。

非共轴递进变形:在递进变形过程中,如果增量应变椭球体的应变主方向与全量应变椭球体的应变主方向在每一瞬间都是互不平行的,这种连续的变形叫非共轴递进变形。

影响岩石变形的因素及其成因:

1、围压因素:岩石处于地下深处,承受着周围岩石对它施加的围压作用。

实验证明,随着围压的增大,增强了岩石的韧性,提高了岩石的弹性极限和强度极限。 机理:使质点靠近,增加了内聚力。

2、温度因素:许多岩石在常温、常压下是脆性的,随着温度升高,岩石的抗压强度明显降低,弹性减弱,韧性显著增强。因而有利于发生形变。

机理:岩石内质点的热运动增强,联系能力减弱。

3、流体因素:由于水的润滑作用以及对矿物晶键的弱化作用,降低了岩石的弹性极限,增加了岩石的塑性,使岩石易于变形。

在应力作用下,溶液有利于重结晶作用,即可促使某些矿物溶解,也可促使某些新矿物形成,因而有利于岩石的塑性变形。

孔隙压力:岩石孔隙内流体的压力称为孔隙压力。

孔隙压力的作用:岩石中孔隙压力增大时,岩石的屈服极限及强度极限降低,易于变形。这种现象称为应变软化。应变软化使岩石在较小的外力作用下就能发生较大的变形。

4、时间因素的影响表现为三方面:

1、施力速度对岩石变形的影响:快速施力使岩石脆性变形加强;缓慢施力使脆性岩石发生塑性变形。

  机制:缓慢施力,质点变形后有充分的时间将变形固定下来;快速施力质点来不及重新排列就破坏了。

2、重复受力对岩石变形的影响:岩石受到多次重复的力的作用,使岩石强度降低。

蠕变:在负荷不变(应力不变)的条件下,应变随时间的增长不断缓慢增加的现象。

松弛:当应变保持不变时,随时间的延长应力逐渐减小的现象。

疲劳极限(耐力极限):当应力次数增加时,破裂时的应力值就降低,当应力值降低之某一定值时物体在重复受力情况下发生破裂的最低应力极限。

背斜:是指核部为老地层,两翼为新地层的褶皱。

向斜:是指核部为新地层,两翼为老地层的褶皱。

背形和向形:褶皱岩层的新老层序不明,或者褶皱的变形面不是岩层面而是其它的构造面,则将向上弯曲的褶皱面称为背形,向下弯曲的褶皱面称为向形。

1、褶皱要素有 核部、 翼部 、 转折端 、 褶轴 、 枢纽 、 轴面 、 轴迹 。

核部:泛指褶皱中心部位的岩层。

翼部:泛指褶皱两侧部位的岩层。

转折端: 指褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分。

褶轴:又称褶皱轴线或轴。对圆柱状褶皱而言,是指一条平行自身移动能描绘出褶皱面弯曲形态的直线,该直线称为褶轴。

枢纽:指在褶皱的各个横剖面上,同一褶皱面上弯曲最大点的连线。

轴面:各相邻褶皱面的枢纽连成的面称为轴面。

轴迹:轴面与地面或其它任何面的交线称为轴迹。

脊、脊线、脊面和糟、槽线、槽面:背斜的同一褶皱面上的最高点为脊,它们的连线为脊线;向斜的同一褶皱面上的最低点为槽,它们的连线为槽线。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。

脊迹和槽迹:脊面或槽面与地面或任意平面的交线。

不同的褶皱形态分类方式

1、直立剖面上褶皱的形态描述:

直立褶皱:轴面近直立,两翼产状相反,倾角近相等。

斜歪褶皱:轴面倾斜,两翼倾向相反,倾角不等。

倒转褶皱:轴面倾斜,两翼相同一方向倾斜,一翼的地层倒转。

平卧褶皱:轴面近水平,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、按翼间角大小,可把褶皱分为 平缓褶皱、开阔褶皱、闭合褶皱、紧闭褶皱、等斜褶皱

3、按转折端弯曲形态,可把褶皱分为 圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇状褶皱、挠曲

5、、褶皱平面轮廓

等轴(<3:1)短轴(3:1—10:1)线状(>10:1)

根据褶皱中各层弯曲形态的相互关系: 

(1)协调褶皱:各层弯曲形态一致或呈有规律的过渡关系。

(2)不协调褶皱:各层弯曲形态明显不同。

兰姆赛几何分类

依据褶皱横截面上褶皱层等倾斜线型式和厚度变化参数所反映的相邻褶皱面的曲率关系将褶皱划分为三类五型。

等倾斜线:褶皱层上、下面上倾角相等切点的联线。

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Ⅰ类:这类褶皱岩层的等倾斜线从核部向外侧呈扇形撒开,根据撒开程度不同,细分为三个亚型:

ⅠA型:等倾斜线强烈向外呈扇形撒开,各线长短差别很大,为典型顶薄褶皱。

ⅠB型:等倾斜线从核部向外均匀撒开,并和层面正交,各线长度大致相等,为典型的等厚褶皱。

ⅠC型:等倾斜线从核部向外略呈扇形撒开,转折端附近的倾斜线比两翼附近的要略长

一些,反映出两翼厚度变薄的趋势,这是等厚褶皱向顶厚-相似褶皱过渡的类型。

Ⅱ类:等倾斜线互相平行且等长,为典型的相似褶皱。

Ⅲ类:等倾斜线呈反扇形排列,形成明显的顶厚褶皱。

平行褶皱【同心褶皱】 各岩层成平行弯曲,同一岩层垂直其层面的厚度在褶皱各部位基本一致,而平行轴面的量度厚度变化很大。

相似褶皱(各岩层弯曲形态相似,各层曲率基本不变。无共同曲率中心,在不同深度其同一岩层的真厚度在翼部变薄,在转折端变厚,而平行轴面量度的厚度在褶皱各部位大致相等。)

同沉积褶皱:在岩层沉积的过程中同时逐渐变形而形成的褶皱。 

同沉积褶皱(背斜)是在盆地普遍沉陷的背景上,局部地区发生一边沉积、一边褶皱隆起的背斜构造。(特点:顶薄翼厚、上缓下陡 、顶粗翼细 、高点偏移)

同沉积褶皱的特点:

由于同沉积褶皱是在漫长过程中逐渐变形而形成的,因此,它的形态可以反映在褶皱过程中形成沉积物的岩相、厚度及其某些结构、构造特点等方面。常具有以下的特点:

(1)褶皱两翼的倾角一般上部平缓,往下逐渐变陡,褶皱总体为开阔褶皱。

(2)岩层厚度在背斜顶部薄,向两翼厚度增大,向斜中心部位岩层厚度往往最大,沉积

的等厚线与相应的构造等值线形态基本一致。

(3)岩层的岩石结构构造明显受构造控制。背斜顶部常沉积浅水的粗粒物质,而向向斜

中心部位岩石颗粒逐渐变细,反映盆地较深处的沉积。

(4)常在一例或两侧伴生有同沉积滑榻褶皱或滑塌断层,滑塌一般自背斜隆起中心顺两

翼下滑。

底辟构造:是地下高韧性岩体如:岩盐、石膏、粘土或煤层等,在构造力或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种构造。

盐丘是由于岩盐和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。

盐核:变形复杂多样,多为竖直褶皱或叠加褶皱(与岩盐体多次上升流动有关)。

围岩构造:顶部形成穹隆构造或短轴背斜,产生放射状、环状断层;周边为陡倾正断层;围岩形成环形的周缘向斜。

短轴背斜:短轴褶曲在平面上呈椭圆形,其长度约为宽度的3至10倍。若为背斜称短轴背斜,若为向斜称短轴向斜,一般发育在地台盖层上。

基底构造:发育基底断裂,基底变形轻微。

穹隆:是岩层褶皱的脊向四周作放射状倾斜的背斜。

构造盆地:是岩层从四周向中心的槽部倾斜的向斜。

雁行褶皱(斜列式褶皱):由一系列平行斜列的短轴背、向斜组成。一般认为是水平力偶作用形成的。

隔档式褶皱:是由一系列平行的窄而紧闭的背斜和开阔平缓的向斜相间排列组成。

隔槽式褶皱:是由一系列平行的紧闭向斜和平缓开阔成箱状的背斜相间排列组成。

隔档式褶皱、隔槽式褶皱形成机理:主要是盖层在基底上剪切滑动形成的滑脱构造。

复背斜和复向斜是由许多级褶皱所组成的巨大背斜或巨大向斜。发育于水平挤压的构造活动带。认识复背斜和复向斜:根据中央地带的次级褶皱的核部地层的新老关系,核部地层老于两侧者为复背斜,新于两侧者为复向斜。

叠加褶皱又称重褶皱,是指已经褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。可以是两个构造旋回中的褶皱变形叠加,也可以是同一构造旋回不同构造期次的叠加。

跨褶皱:晚期直立水平褶皱叠加在早期褶皱上,多形成穹窿、构造盆地构造。

移褶皱:早期褶皱为中等强度,叠加后弯曲,晚期褶皱在其两侧成反对称分布。

重褶皱:早期紧闭或等斜的斜歪或平卧褶皱轴面和两翼一起再褶皱,形成新月形、蘑菇形褶皱。

限褶皱:早期宽缓褶皱,晚期褶皱作用不强,晚期在褶皱缓翼发育褶皱,但不跨过轴部。

弯褶皱:弯转叠加发育在早期褶皱一端或两端,使早期褶皱轴面或枢纽协调弯转,形成L、S形褶皱。

加强型褶皱:早期褶皱轴面直立,晚期构造应力场基本不变,早期褶皱进一步压进、压扁。

褶皱形成机制的基本类型

2、褶皱的形成机制的基本类型有 纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、剪切褶皱作用、柔流褶皱作用。

比较纵弯褶皱作用与横弯褶皱作用的异同:①纵弯褶皱作用各单一岩层有中和面,整个岩层没有统一的中和面。横弯褶皱作用各单一岩层和整个岩层均没有中和面。②纵弯褶皱作用岩层的流动方向是从翼部流向转折端。横弯褶皱作用相反。③纵弯褶皱作用相临层外层向转折端方向运动。横弯褶皱作用相反。

纵弯褶皱作用:岩层受到顺层挤压力而产生褶皱的作用,称为纵弯褶皱作用。

单层弯曲应力、应变分布特点:在结构均一的单层板状材料的侧面上画上几排小圆,平板发生纵弯曲变形后小圆形态的变化反映了褶皱内部应变情况。

单层或彼此粘结很牢的一套岩层在纵弯褶皱作用下的变形规律:

岩层韧性较高:外凸侧会因拉伸而变薄,内凹侧则因压缩而变厚。

脆性的岩层:在外凸侧常产生与层面正交、呈扇状排列的楔形张节理或小型正断层,而在内凹侧因压缩而产生逆断层或小褶皱(微层理发育时)。

当一套层状岩石受到顺层挤压时,层理在形成褶皱的过程中起着重要的作用,岩层的弯曲可以通过两种运动方式来完成,一是弯滑褶皱作用,二是弯流褶皱作用。

弯滑褶皱作用:岩层通过层间滑动而弯曲形成的褶皱。主要特征是:

(1)各单层有各自的中和面,整个褶皱没有统一的中和面。相邻褶皱面平行,各岩层的真厚度在褶皱的各部位基本一致,往往产生平行褶皱“ⅠB型”。

(2)层间滑动规律及产生的小构造:

规律:背斜中各相邻的上层相对向背斜转折端方向滑动。

小构造:见旋转剪节理、同心剪节理、擦痕、虚脱现象及层间劈理等。

(3)当两个强硬岩层之间夹有层理发育的韧性岩层时: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。

可以利用翼部不对称层间小褶皱判断上下层面及背、向斜位置。上层面的滑动方向指向背斜的转折端。

弯流褶皱作用:岩层弯曲变形时,不仅发生层间滑动,而且某些岩层的内部还出现物质流动现象。主要特征是:

(1)层内物质的流动方向,自翼部流向转折端,致使转折端部位增厚,翼部相对减薄,从而形成相似褶皱或顶厚褶皱。

(2)当软岩层与硬岩层互层时,受到顺层挤压,硬岩层形成平行褶皱,而软岩层易于流动,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。

(3)当硬岩层中夹有一大层层理发育相对容易流动的韧性岩层时,可在主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱。

(4)在侧向挤压下软岩层发生强烈层内流动,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。

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横弯褶皱作用:岩层受到和层面垂直的外力作用而发生的褶皱,称为横弯褶皱作用。 地壳差异升降运动,岩浆或岩盐的底辟作用以及同沉积褶皱作用所形成的褶皱都属于横弯褶皱。

特点:

(1)横弯褶皱的岩层整体处于拉伸状态,一般不存在中和面。

(2)横弯褶皱作用往往形成顶薄褶皱。顶部可出现放射状或同心圆状断裂。

(3)由于垂直运动,物质由顶部向翼部流动,韧性岩层在翼部形成轴面向外倾斜的小褶皱。

剪切褶皱作用(滑褶皱作用):这种作用使岩层沿着一系列与层面不平行的密集劈理面发生差异滑动而形成“褶皱”。

剪切褶皱并不是岩层真正褶皱,只是沿每一滑片作差异滑动,层面(标志面)被错开,故剪切褶皱作用过程中,原始层面不起任何控制作用,它只是反映滑动结果的一种标志。剪切褶皱的主要特点:

(1)是典型的相似褶皱。

(2)岩层并未发生真正的弯曲。

(3)形成的背、向斜规模小,有时只造成层面锯齿状参差不齐的外貌。

柔流褶皱作用:指高韧性的岩石(如岩盐、石膏或煤层等)或岩石处于高温高压环境下变成高韧性体,受到外力的作用,而发生类似于粘稠流体的流动变形,从而形成复杂多变的褶皱。 形成:高温高压下的岩石或富水的高韧性低粘度的岩层在外力作用下发生类似粘稠的流体那样的变形,从而形成一种形态复杂、紊乱多变的流动褶皱。

特点:1、形成形态复杂,产状无一定规律的流褶皱。

2、物质流动突破层面限制。

3、厚度变化大。

膝折褶皱作用:它是兼具剪切褶皱作用和弯滑褶皱作用两种特性的一种特殊褶皱作用。

产生膝折的岩性特征:为岩性较均一的脆性薄层岩层或片理化岩石。

形成:岩层在一定的围压限制下,受到与层理或面理平行或稍微斜交的压应力作用使岩层发生层间滑动,但又受到某种限制,常常使滑动面发生急剧转折,即围绕一个相当于轴面的膝折面转折而成尖棱褶皱。

岩层在褶皱过程中,总要引起平行主压应力方向的压缩和垂直于主压应力方向的伸长,即称为褶皱的压扁作用。

压扁作用在褶皱前和褶皱过程中都存在,具体分析如下:

1、随着压扁作用的增强,应变椭球的长轴逐渐转到平行轴面的方向。

2、褶皱岩层的厚度翼部变薄,转折端增厚,褶皱由平行褶皱向相似褶皱发展。

3、具有对称要素的鲕粒、化石等的变形,可以推断压扁作用程度。

4、压扁作用是形成层间褶皱的重要原因。

5、翼部脆性薄夹层拉伸成石香肠、透镜体;韧性岩层产生轴面劈理。强硬岩层在压扁作用中形成“无根勾状褶皱”。

层理在褶皱形成中的作用:层理或成层构造使岩石不均一,致使岩层受力变形时,可以通过层间滑动或层内物质流动而弯曲形成褶皱。成层构造是岩石产生褶皱的必要条件。

运用主波长理论解释岩层厚度与岩石力学性质对褶皱形成的影响:在同样水平挤压作用下,厚层形成曲率小,波长大的平缓开阔褶皱;而薄层者则形成曲率大,波长小的紧闭褶皱。

同样厚度的岩石,在同样的水平挤压作用下,强岩层常以弯滑作用为主形成平行褶皱;弱岩层则通过层内流动形成相似和顶厚褶皱。

标志层:层位稳定、分布广泛、在岩石成分和结构构造或所含化石方面具有明显的特征,且厚度不大而稳定的岩层。

按节理产状与所在岩层的产状关系可将节理分为 走向节理、倾向节理、斜向节理、顺层节理。

按节理与褶皱轴方位的关系,可把节理分为 纵节理、横节理、斜节理。

节理是力作用下的产物,根据其形成机制可将节理分为 剪节理 和 张节理

剪节理:由于剪应力超过岩石的抗剪强度而在岩体中产生的剪破裂面。

X型节理系是节理的最典型形式,两组剪节理的夹角为共轭剪裂角。两组剪节理的交线代表σ2,两组剪节理的夹角平分线代表σ1和σ3。

张节理:由于张应力超过岩石的抗张强度而在岩体中产生的张破裂面。

张节理是在平行于节理面的压应力或垂直于节理面的张应力作用下形成的,因此张节理面的垂线方向代表σ3方向,张节理与应变椭球体的长轴A直交。

论述剪节理和张节理的主要特征及其研究意义。

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研究意义:节理可以为矿液上升、渗透、沉淀提供构造条件。节理也是石油、天然气和地下水的运移通道和储聚场所。大量发育的节理常为水库和大坝等工程带来隐患。节理的性质、产状和分布规律与褶皱、断层和区域构造有着成因联系。所以,节理的研究在一定条件下也有助于分析地质构造。

压性节理—缝合线构造:是一种与节理相近似的小型构造。

顺层理发育的缝合线:常见,是不纯灰岩压溶作用的结果。

不顺层(斜交或直交)发育的缝合线:形成可分为两个阶段,一是,先在构造作用下形成裂缝;二是,在压溶作用下发育成缝合线。σ1⊥缝合线。

羽饰构造:在节理面上有时见到自一根中轴向两侧呈辐射状散布的纹饰,形似羽毛,称为羽饰或羽痕。 发育的岩石:为岩性比较均一的细粒岩石,如:细砂岩、粉砂岩、凝灰岩等。羽饰组成:羽轴、羽脉、边缘带(陡坎及边缘节理)。

羽脉:自羽轴向两侧呈弧形发散,总体构成环状或半环状。

边缘带:由陡坎和边缘节理组成,实际上是一组斜列小节理与主节理面交切的结果。

节理常常由矿物质充填形成岩脉。常见的充填物是石英和方解石等。溶液侵入节理空间并使节理两壁张开形成的岩脉称为扩张性岩脉;溶液与围岩交代而占有空间形成的岩脉称为非扩张性岩脉。

裂开-愈合作用

自然界常见岩脉的充填,是一个持续反复增长的过程。

形成:先裂成缝→结晶矿物充填愈合→裂缝扩大,再充填再愈合。

充填物来源:脉壁岩石压溶作用产物。其种类有,石英、方解石、长石、黑云母等。

根据节理形成的地质成因可分为构造节理与非构造节理。

构造节理是在内动力地质作用下形成的节理。特点:产状和方位比较稳定,与区域构造或局部构造存在一定关系,发育的范围和深度均较大,即有张节理,也有剪节理。

非构造节理是指在外动力地质作用下形成的节理。特点:发育范围深度有限,与各级构造没有规律性关系,一张节理为主,产状和方位不稳定。

节理组:是指在一次构造作用的统一应力场中形成的产状和力学性质相同的一群节理,称为节理组。  

节理系(system of joint):在一次构造作用的统一应力场中形成的两个或两个以上的节理组,构成节理系。如Ⅹ型共轭节理系、同心状、放射状节理系等。

雁列节理和雁列脉:雁列节理是一组呈雁行式斜列的节理,这类节理常被充填形成雁列脉。  

(1)雁列脉的基本要素:

雁列带:雁列脉成带状展布的空间范围。

雁列面:穿过各单脉中心而平分雁列带的中心面。

雁列轴:雁列面在雁列带横截面上的迹线。

雁列角:单脉与雁列面的锐夹角。

(2)排列及形态:

排列:雁列可分为左列和右列,与左行右行相对应。

形态:平直型-窄而长,多属剪裂; S型和反S型-中段较宽,多属张裂,反映了剪切作用中的递进变形。

研究节理的目的:主要是为了探讨研究区的构造变形史和古构造应力场。

但一地区的节理,一般是长期多次构造活动的产物,所以就要进行节理的分期与配套。

分期:是将一个地区的不同时期形成的节理加以区分,把同期节理组合在一起。

配套:是将同一构造期的统一应力场形成的各组节理组合成一定系列。主要是将共轭的两组节理组合在一起,以便研究应力场。

依据节理组的交切关系分期:

1、错开:后期形成的节理错开前期形成的节理,被切者略有位移。

2、限制:一组节理延伸至另一组节理后突然中止。被限制的节理形成较晚。

3、互切:是节理同时形成的表现。

4、追踪、利用和改造:被追踪、利用和改造的节理为早期节理。

借助其他地质体判别节理形成顺序

1、岩墙、岩脉和其他侵入体常可用来间接判定节理形成顺序。沿不同期次节理贯入的岩墙、岩脉、岩体,其岩性、结构及构造上常各具特色,它们间的交切关系可显示节理形成的先后顺序。

如充填岩脉的节理被未充填节理截断,被充填的节理形成较早。

又如一组节理被侵入体所截,而另一组切过该侵入体,说明前者先形成。

2、分析不整合上、下节理发育情况,也有助于判别节理形成顺序。

根据共轭节理的组合关系配套

1、共轭节理的特有的剪切滑动关系:一组左行滑动,另一组右行滑动。剪切滑动方向可以借助羽列、擦痕、派生节理等判定。

2、利用剪节理的尾端变化:折尾、菱形结环一般代表共轭的两组节理。

3、利用互切关系:互切说明两组同时生成,如果两组节理又符合共轭节理的特有剪切滑动关系,则二者必然是共轭的。

4、利用追踪的张节理配套:两组雁列张节理可配套;两组雁列脉有一条共同的张节理能确切说明两者是共轭关系。

纵弯褶皱上发育的节理:

1、纵张节理:在褶皱横截面上呈扇形排列。应力状态(当枢纽水平时) :σ3水平垂直于枢纽,并与节理面垂直; σ2水平,平行枢纽; σ1直立。

2、横张节理:的应力状态是:σ1水平,垂直于枢纽;σ2直立;σ3水平,平行枢纽。

3、剪节理:

(1)平面共轭剪节理:共轭剪节理与褶皱轴向斜交,两组节理的交线代表σ2,与层面直交,共轭剪切理的锐角分角线常为局部应力场σ1的方位,在背斜中σ1与枢纽平行,在向斜中与枢纽垂直。这对共轭节理是局部应力场引起的。

(2)褶皱两翼层间滑动引起的剪节理。

横弯褶皱上发育的节理:

在横弯褶皱作用形成的穹状背斜上,穹拱部分普遍处于引张状态,常常形成一系统放射状或同心圆状张节理。

区域性节理的特点:

1、发育范围广,产状稳定。

2、规模大、间距宽、延伸长、可切穿不同岩层,不受局部构造控制。

3、常构成一定的几何形式。

区域性节理相对一个地区的其它节理来讲是主节理。

  主节理:是指规模明显大于该区节理平均规模的节理。主节理延伸长,产状稳定、切穿不同岩层乃至局部构造。在一定地区的各种节理中占主导地位。与一般节理不是同期形成的,而是更大区域构造活动的产物。

区域性节理分类:根据节理的排列组合规律,区域性节理可分为系统性节理和非系统性节理。

系统性节理:是构造成因的具有规律性的区域性节理。

非系统性节理:它可以是构造成因的,也可以是非构造成因的,还可以是经后

期改造了的系统性节理。

断层面:是一个将岩块或岩层断开成两部分,断开岩块或岩层沿之滑动的破裂面。往往不是一个产状稳定的平直的面。

断层带:由一系列断裂面或次级断层组成的带。

断层线:断层面与地面的交线。

断层两盘的相对运动可分为:

直移(平移)运动:两盘相对平直滑移而无旋转。

旋转运动:两盘以断层面法线为轴,相对旋转滑移。

多数断层二种运动兼而有之。

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按断层走向与褶皱轴向的关系,可把断层分为 纵断层、横断层、斜断层。

1)正断层:上盘下降、下盘上升的断层。

特征:断面产状陡,倾角一般在45°以上,而60°左右较为常见。大型正断层往往上陡下缓呈铲状。

2)逆断层:上盘上升,下盘下降的断层。

高角度逆断层:断面倾角在45°以上。

低角度逆断层:断面倾角小于45°。

逆冲断层:位移量很大的低角度逆断层,倾角在30°左右。

3)平移断层:断层两盘顺断面走向相对运动的断层。

特征:断面近于直立,水平错动。

走向滑动断层:规模巨大的平移断层。

枢纽断层:许多断层断盘常常有相对旋转运动,旋转量较大的断层称为枢纽断层。断盘的旋转有两种:

旋转轴在断层一端:表现为横过断层走向的各个剖面上的位移量不等。

旋转轴在断层中点:表现为旋转轴两侧的相对位移方向不同。

按断层规模分类

岩石圈断裂:切穿岩石圈到达软流圈的断裂。

地壳断裂:切穿地壳到达莫霍面的断裂。

基底断裂:切穿地壳上部花岗岩层到达康德拉界面的断裂。

盖层断裂:切穿沉积盖层到达变质岩基底顶面的断裂。

区域大断裂特征

(1)巨大复杂的构造变动带:由主干断裂、次级断裂组成,包括破碎带、劈理-片理化带、岩浆活动带等

(2)岩浆活动和成矿作用方面

(3)地球物理方面

(4)地貌及新构造运动方面

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一、正断层

(一) 一般特点:

1、断层面倾角较陡,大多﹥45°,一般为60°-70°,大型正断层随深度倾角变缓(呈犁状)。

2、正断层常形成角砾岩带,角砾棱角明显,断层附近地层很少有挤压、揉皱现象。

(二)组合型式

正断层的组合类型有 地堑 、地垒 、阶梯状断层 、环状断层和放射状断层、雁列式断层、块断型断层 。

1、地堑:主要由两条(或两组)走向基本一致,相向倾斜的正断层组成,两条正断层之间有一个共同的下降盘。

2、地垒:主要由两条(或两组)走向基本一致、倾斜方向相反的正断层构成,两条正断层之间有一个共同的上升盘。

3.阶梯状断层:由若干条产状基本一致的正断层组成, 各条断层上盘依次向同一方向降落,构成阶梯状断层。 在区域性抬斜过程中,断盘常沿弧形的断层面发生一定的旋转而构成阶梯状掀斜断块。

4.环状断层和放射状断层:若干条弧形或半环状断层围绕着一个中心成同心圆状排列,称环状断层;若干条断层自一个中心成辐射状排列,即构成放射状断层。

5.雁列式断层:由若干条呈斜向错列展布的正断层构成雁列式断层。

6、块断型断层:两组方向不同的大中型正断层相互切割构成。形状呈方格状或菱形块状。

二、逆断层及逆冲推覆构造  

概念:逆断层的基本类型可分为

高角度逆断层:倾角﹥45°。

低角度逆断层:倾角﹤45°,以30°左右者常见。位移量很大的低角度逆断层称为逆冲断层;倾角十分低缓、推移距离在数公里(通常5Km)以上的大逆冲断层称为推覆构造。推覆构造上盘的岩体称为推覆体;下盘称原地岩体或原地体

逆冲断层和推覆构造是地壳中最常见的构造之一。

(一) 逆冲断层一般特征

1、逆冲断层常显示强烈挤压破碎现象,形成角砾岩、碎粒岩和超碎裂岩等断层岩。常出现劈理化、节理化、剪切带或各种柔褶皱。

2、逆冲席(推覆体)遭受强烈剥蚀可形成飞来峰和构造窗。

飞来峰和构造窗:逆冲推覆构造发育地区遭受强烈侵蚀切割,将部分外来岩块剥掉而露出下伏原地岩块时,表现为在一片外来岩块中露出一小片被断层圈闭的由较年轻地层组成的原地岩块,地貌上常常成为凹陷和洼地的负地形,这种现象称为构造窗。若剥蚀强烈,外来岩块被大片剥蚀,只在大片剥露出来的原地岩块上残留小片孤零零的被断层圈闭的外来岩块称为飞来峰

逆冲推覆构造的扩展方式有两种可能的方式,即前展式(背驮式)和后展式(上迭式)。

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(三) 组合型式:

1、叠瓦式逆冲断层:由一系列产状相近的逆冲断层的上盘依次向上逆冲,形成剖面上呈叠瓦状。各逆冲断面呈上陡下缓的弧形,向下收敛在一条主干断层上,总体呈帚状。

2、对冲式逆冲断层:两条相反倾斜,相对逆冲的断层组合。小型者与背斜构造伴生;大型者产出于大型坳陷边缘,从隆起向坳陷内逆冲。

3、背冲式逆冲断层:两条相向倾斜相背逆冲的逆冲断层组合。小型者与背斜构造伴生;在造山带分别在两翼产出,总体呈扇状。

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4、楔冲式断层:在红色盆地中,老岩系一侧逆冲于新地层之上,而另一侧与新地层呈正断层接触,形成上宽下窄的楔形冲断体构造。冲断体本身又可由次级叠瓦式断层组成。

(四)地质背景:

逆冲断层及其各种组合型式分别产出于不同的地质环境中。一般为区域性挤压作用的结果,引起整体收缩。但区域性伸展和重力作用也可以形成推覆式构造。

引起逆冲断层和叠瓦构造的驱动力是水平挤压和重力滑动。

推覆:把挤压作用形成的推覆构造称为挤压性推覆构造,简称推覆。

滑覆:伸展和重力作用形成的推覆构造称为滑动推覆构造,简称滑覆。

三、平移断层

(一)一般特征:两盘基本沿断层走向相对滑动,分右行左行两种。断层面陡峻以致直立。大型平移断层常伴生强烈的破碎带、密集剪裂带,角砾化带和超碎裂岩化带。

(二)地质背景

平移断层发育的地质背景有两类:

1、与褶皱构造伴生的平移断层:与褶皱斜交(沿共轭剪裂面发育) 或横交(利用横向张裂隙,在差异推动下形成),其规模较小。

2、区域性的平移断层:区域大型平移断层又常称走向滑动断层,规模很大,如圣安德列斯断层等。

(三)与平移断层有关的一些构造现象

引人注目的构造现象有两种:

1、与巨型平移断层伴生的差异性升降和断块升降。

2、断层派生褶皱:有三种情况

(1)派生褶皱产出于断层一侧。(2)褶皱产出于两条平移断层之间。

(3)下伏岩层中平移断层两盘的相对运动在上覆岩层中引起一系列褶皱。

以上褶皱均呈雁行式排列。

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正花状构造:是聚敛性走滑断层派生的在压扭性应力状态中形成的构造。(一条陡立走滑断层向上分叉散开,以逆断层组成的背冲构造,断层下陡上缓凸面向上,被切断的地形多成背形,但不具有弯滑褶皱性质。鉴别花状构造的准则是构造的平面和剖面的结构及区域应力场特征。)

负花状构造:是离散性走滑断层派生的在张扭性应力场中形成的构造。(一套凹面向上的正断层构成了似地堑式构造。堑内地层平缓,浅部稍成被正断层破坏的向斜,向斜不具弯滑褶皱性质。)

正花状构造表示走滑断层兼具 逆(冲 ) 断层性质,负花状构造表示走滑断层兼具 正 断层性质。

四、顺层断层:是顺着层面和不整合面等先存面滑动的断层。

顺层断层的特点和标志:

1、断层岩呈顺层展布。

2、可产生复杂的柔皱和肿缩式构造:顺层断层一般顺软弱层滑动,可以引起岩层揉褶。

3、可形成碎屑岩墙:由上覆层破碎岩屑贯入下伏层裂隙中形成。

4、可造成地层重复和缺失:有时有地层重复和缺失,如果重复和缺失出现在同一层系中,要注意原生的厚度及其变化,以区分重复和缺失现象。

5、可形成隔档式和隔槽式褶皱:是一种沿基底剪切滑动的薄皮构造。

顺层断层的规模可以很大,构造层之间或构造圈之间的大型顺层断层叫拆离构造。

引起顺层滑动作用力,可以是构造推压,也可以是重力作用,或两者兼而有之。

与逆(冲)断层相关的褶皱:1.断层转折褶皱:是由于断层转折弯曲,断层上盘岩石在下伏断层转折部位发生运动时形成的褶皱。2.断层传播褶皱:是指由于断层产状的改变,逆冲断层由深部层位向浅部层位扩展时,由于应力的减弱,断裂变形被褶皱变形所取代,在其前锋断层端点处形成断层传播褶皱。3.断层滑脱褶皱:在一个或多个滑脱层上,当受到水平挤压外力作用时,沿层平行断层的位移传递到上盘地层中形成的褶皱。(基本特征:a.在滑脱层之下或之中往往存在一条或多条底部滑脱断层;b.底部滑脱断层在褶皱核部发生加厚;c.滑脱层之上的能干岩层,在变形过程中厚度、长度不变;d.同生长地层向褶皱顶部厚度减薄,褶皱翼呈扇状旋转。)

断层效应:可理解为断层效果的反映,断层效果可以在平面上及任意剖面上反映出来,出现岩层的视位移。视位移并不能反映断层两盘真实运动情况。岩层的视位移决定于断层产状、断层的真位移、被断地层产状及剖面位置四个因素及它们的相互关系。

1、形成正断层的应力状态:σ1直立,σ2、σ3水平,σ2与断层走向一致。从正断层作用的应力莫尔圆可知,引起正断层作用的有利条件是,在铅直方向的σ1增大;在水平方向的σ3减小。因此铅直上隆和水平伸展是形成正断层的最有利条件。

2、形成逆断层的应力状态:σ3直立,σ1、σ2水平。从逆断层作用应力莫尔圆可知。有利条件是,σ1在水平方向增加,或σ3减小。水平挤压有利于逆断层发育。

3、形成平移断层的应力状态:σ2直立,σ1、σ3水平。

断层识别

1.地貌标志

a.断层崖:由于断层两盘的相对滑动,断层的上升盘和下降盘之间常常形成陡崖,即所谓断层崖。

b.断层三角面:断层崖受到与崖面垂直方向的水流的侵蚀切割,形成沿断层面分布的一系列三角形陡崖,即断层三角面。

c.错断的山脊:两盘相对平移的结果。

d.山岭和平原的突变

e.串珠状湖泊洼地

f.泉水的带状分布

g.水系特点:表现为水系发育、河流急剧转向、错断河谷。

2.构造标志

1、构造不连续:任何线状或面状地质体,如地层、矿层、岩脉、片理或相带等顺其走向延伸突然中断或被错移,则是断层存在的直接标志。

2、断层活动引起的构造强化:在断层面(或带)上出现,如岩层产状的急变;节理化、劈理化甚至片理化带的突然出现;小褶皱急剧增加、挤压破碎现象以及构造透镜体和各种擦痕发育等。

3.地层标志—地层的重复和缺失

一套地层,由于走向断层的影响,常常造成两盘地层的缺失和重复。

缺失是指地层序列中的一层或数层在地面断失的现象。

重复是原来顺序排列的地层部分或全部重复出现的现象。

由于断层性质(即正断层或逆断层)不同,断层与岩层的倾向不同会造成六种基本的重复和缺失情况。

当断面倾向与岩层倾向相反时,

正断层→地层重复

逆断层→地层缺失

当断面倾向与岩层倾向相同,断层倾角﹥岩层倾角时,

正断层→地层缺失

逆断层→地层重复

当断面倾向与岩层倾向相同,断层倾角﹤岩层倾角时,

正断层→地层重复

逆断层→地层缺失

4.岩浆活动和矿化作用

大断层尤其是切割很深的大断裂常常是岩浆和热液运移的通道和储聚场所。如果岩体、矿化带或硅化带等热液蚀变带沿一条线断续分布,常常指示有大断层或断裂带的存在。

一些放射状或环状岩墙也指示放射状断裂或环状断裂的存在。

5.岩相和厚度的急变

如果一地区的沉积岩相和厚度沿一条线发生急剧变化,可能是断层活动的结果。

有三种情况:

1、控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动,它会引起沉积环境沿断层在其两盘发生明显变化,岩相和厚度因而发生显著差异。

2、断层的远距离推移,使相隔甚远的岩相带直接接触。

3、大地构造单元的分界断裂:如龙门山断裂带。

断层两盘相对运动方向的确定

(一) 两盘地层新老关系

  对于走向断层,老地层出露盘常为上升盘,但地层倒转或断层倾角小于岩层倾角时,老地层出露盘是下降盘。如地层变形复杂,不能简单依据地层新、老来判别。

横截褶皱的断层,背斜核部变宽,向斜核部变窄的一盘是上升盘。

(二)牵引构造

牵引构造:断层两盘沿断层面作相对滑动时,断层附近的岩层因受断层面摩擦力拖曳而产生的弧形弯曲现象。

牵引褶皱的弧形弯曲的突出方向指示本盘的运动方向。

逆牵引的弯曲形态与牵引构造的弯曲形态相反,即弧形弯曲突出方向指示对盘运动方向。

(三)擦痕和阶步

擦痕和阶步是断层两盘相对错动时在断层面上留下的痕迹。

擦痕:表现为一组比较均匀的平行细纹。

阶步:表现为一组与擦痕大致垂直的微细陡坎。分为正阶步和反阶步两种:

正阶步: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。

反阶步:由于两盘相对运动,在断面上产生派生剪裂或张裂而成。

二者的区别:

1、正阶步眉锋呈弧形弯转,而反阶步常呈楞角状直切;

2、如果阶步有擦抹矿物或在眉锋处有压碎现象者为正阶步。

磨擦镜面:在硬而脆的岩石中,擦痕常被磨光,有时附以铁质、硅质或碳酸盐质薄膜,以致形成光滑如镜的面,称为磨擦镜面。

四)羽状节理

在断层两盘相对运动过程中,在断层一盘或两盘的岩石中常常产生羽状排列的张节理和剪节理。这些派生节理与主断层斜交。

羽状张节理:与主断层常成45°角相交,羽状张节理与主断层所交锐角指示节理所在盘的运动方向。

两组剪节理:

一组与断层面成小角度相交,其交角一般在15°以下,相当于内摩擦角的一半。

另一组往往与断层呈大角度相交或近于直交。小角度相交的一组节理,与断层所交锐角指示本盘运动方向。

(五)

断层两侧小褶皱

由于断层两盘的相对错动,断层两侧岩层有时形成复杂的紧闭小褶皱。这些小褶皱轴面与主断层常成小角度相交,其所交锐角指示对盘运动方向。

(六) 断层角砾岩

1、根据断层带中标志层角砾在断层面上的分布,可以推断断层两盘相对运动方向。

2、角砾变形AB面与断层所夹锐角指示对盘运动方向。

断层岩:是断裂带中或断层两盘的岩石在断层作用中被搓碎、研磨、重结晶、定向排列再固结的岩石。

断层岩是断层存在的标志之一。也可以指示断层的属性(脆性断层、韧性断层),是分析断层形成深度和温压条件的基本依据。根据断层岩发育程度和展布状况以及各类断层岩交织、叠加、改造的情况,可以提供分析断层规模、活动史、活动深度的变化等方面的信息。

与断层有关的节理:在断层作用中由于断层两盘相对错动引起的伴生或派生的应力作用导致断层两侧发育的节理。(羽状张节理、伴生剪节理、派生剪节理)

通过对断层岩的研究,可将断层岩划分为两大系列:

(一) 碎裂岩系列:是反映脆性变形下的岩石的破碎程度。

1、断层角砾岩(fault breccia):角砾大小一般在2mm以上。是由保持原岩特征的岩石碎块组成。分

张性角砾岩:角砾呈棱角状,形状不规则,大小不一,杂乱无章。

压碎角砾岩:角砾棱角多被磨钝。多呈透镜状、椭圆状,常具有定向排列,或呈雁列式。

与其他种类的角砾岩的区别:断层角砾岩的角砾来自两侧岩层,且顺断层面发育,有磨碎现象。

2、碎粒岩(cataclasite):颗粒一般在0.1mm至2mm。在镜下具有压碎结构。碎粒岩中残留一些较大颗粒,则称碎斑结构,具碎斑结构的岩石可称碎斑岩。

3、碎粉岩:研磨很细、粒度均匀,颗粒一般在0.1mm以下。

  如果研磨成泥状,较大粒屑含量有限,未固结者称为断层泥。

(二) 糜棱岩系列

糜棱岩(mylonite):糜棱岩是在中高温、高剪切应变条件下产生的。主要是由于原岩的韧性剪切变形、动态重结晶和新矿物结晶作用形成的,与原岩没有明显

的界限,一般呈逐渐过渡

关系。

糜棱岩有三个基本特征:①粒径较原岩减小;②产生在一个相当狭窄的面状地带中;

③出现强化面理(流动构造)和线理。

动态重结晶

重结晶作用按其驱动力或方式不同,可分为静态和动态重结晶作用。

动态重结晶是一种重要的矿物变形作用,它主要包括膨凸、亚颗粒旋转和颗粒边界迁移重结晶作用三种变形机制。随着变质条件的不断增强,膨凸、亚颗粒旋转和颗粒边界迁移重结晶作用顺次出现。变形岩石中矿物发生的动态重结晶作用,是温度、压力、应力以及流体等多方面综合作用的结果。

糜棱岩由韧性基质和变形残核、残碎斑晶或变斑晶组成。

韧性基质:是一些细粒矿物的集合体,是动态重结晶作用、新矿物结晶作用产生的以及硬矿物脆性碎裂的细小碎粒。

变形残核:是经受韧性变形的矿物,呈透镜状或带状,后者长宽比可达几十比一。

残碎斑晶:呈透镜状或浑圆状,是指在特定的物理环境下韧性变形过程中,某些硬矿物发生脆性碎裂而残存的相对基质较大的碎砾。

变斑晶:是在韧性剪切变形过程中重结晶的或生长的较大的矿物。

糜棱岩中矿物和颗粒常具有波状消光、膝折、变形纹等,还有拔丝构造、核幔构造等。

随着糜棱岩化程度的增高,残碎斑晶粒度减小,含量减少,塑性基质增加。根据二者相对含量(或基质细化百分比)糜棱岩可分为:初糜棱岩、糜棱岩、超糜棱岩。

糜棱岩化作用进一步发展,在绿片岩相以上的温压(低温高压)条件下,岩石绝大部分或全部由重结晶矿物组成,形成变晶糜棱岩(结晶颗粒较糜棱岩粗大)。根据结晶程度进一步分为千糜岩、构造片岩、构造片麻岩。

区域变质作用划分及岩相

变质岩相

变质作用

高温变质作用

麻粒岩相

区域动力热流变质作用

角闪岩相

区域低温动力变质作用

绿片岩相

埋深变质作用

亚绿片岩相

绿片岩相:变质岩石内出现黑硬绿泥石及硬柱石,为低温高压绿片岩相系,属区域低温动力变质作用类型。

(三)断层岩的分类

同沉积断层:是指在沉积过程中边沉积边形成的断裂。

其同义术语很多,常用的有同生断层、生长断层、沉积断层、沉积后断层等。

同沉积断层主要为同沉积正断层,多发育于沉积盆地的边缘或内部,属一种拉张环境的构造类型。

同沉积断层的主要特点(或野外如何识别同沉积断层?

1、一般为走向正断层,剖面上呈上陡下缓的勺状。

2、上盘(下降盘)地层明显增厚,这是同沉积断层最基本的识别标志。同一地层的下降盘与上升盘的厚度比称为生长指数,它反映了断层的活动强度。

3、断距随深度增大,地层时代愈老断距愈大,因为断距是累积的。

4、常在上盘发生逆牵引构造。

伴生构造—逆牵引构造:又称滚动背斜,是同沉积断层下降盘上紧邻断层附近的地层向断层面倾斜形成的不对称背斜。由于与正常牵引现象相反,故称逆牵引。

逆牵引构造的形成条件:

① 断层条件:在区域引张力作用下形成同沉积断层,断面呈上陡下缓的弯曲面。在此条件下,上盘下滑分解出水平引张力(产生潜在裂缝)和垂直下降力(弥补空间)造成岩层弯曲,形成逆牵引构造。

② 岩性条件:以泥岩占优势的砂泥岩互层剖面中易形成逆牵引构造。

③ 岩层产状条件:地层倾角缓易于形成逆牵引构造。

韧性断层:又称韧性剪切带,它是岩石在韧性状态下由于剪切作用而形成的强烈变形带。

形成:在剪切带韧性体分别沿无数微细滑动面做微小滑移,从而引起韧性断层两侧岩块的错位。

脆性断层与韧性断层之间的关系:一条向下切割的大断裂,在浅层次为脆性断层,向深层次则过渡为韧性断层。

韧性剪切带的辨别:错开的岩脉或标志层,不对称褶皱,鞘褶皱,S-C面理,云母鱼,旋转碎斑系不对称压力影,多米诺骨牌构造,曲颈状构造。

6、韧性剪切带与脆性断层的区别

韧性断层

脆性断层

形成的构造部位

中深-深部构造层次

浅部构造层次

与围岩的关系

无明显的界线

清楚的不连续界面

变形特征

由岩石的塑性流动完成

变形集中在个别断层面上,两侧岩石未变形

运动特征

断而未破、错而相连

位移明显

褶皱类型

多为A型褶皱

多为B型褶皱

次生面状构造:是指变形变质作用中形成的劈理、片理、片麻理和各种破裂面。

面状构造和线状构造都可以分为“透入性”和“非透入性”两类。透入性构造一般是指均匀的弥漫于地质体中的构造,它反映了这一地质体作为一个整体,已经均匀的发生了变形。非透入性构造则是以一种不连续面分散的存在于地质体中,变形只集中在不连续面本身及其附近,并把均匀连续的地质体分划成若干部分,故又称分划性构造。

劈理:一种将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。发育在强烈变形和浅变质的岩石中,具明显各向异性,发育状况往往与岩石中所含片状矿物的数量及其定向的程度有密切关系。

劈理域(薄膜域):常是由层状硅酸盐或不溶残余物质富集成的平行或交织状的薄条带或薄膜。其中原岩组构(结构和构造)被强烈改造,矿物和矿物集合体的形态或晶格具显著的优选方位。

微劈石域:是夹于劈理域间的窄的平板状或透镜状岩片,亦称透镜域。其中原岩的矿物成分和组构仍基本保留,微劈石与劈理域之间的边界可截然也可渐变。它们紧密相间使岩石显出纹理。

劈理的延展能力决定于岩石的性质和劈理化程度。按劈理域垂直断面上形态的平直程度、平面度可分为四种:平直、粗超、锯齿状、缝合线状。

劈理排布格式

平列劈理:劈理域沿某一方向平行或近于平行展布。

交织劈理:劈理域沿两个方向或两个以上方向展布,相互交织成网状。

微劈石是劈理化岩石中劈理域之间的部分,组构上不具有定向或定向不好。一般存在2种形式,一种由粒状矿物组成,组构比较紊乱,无明显优选方位;另一种微劈石内部常保存有先存板岩和千枚岩的面理,具有一定的优选方位。

劈理的间隔:指两个劈理面在垂直方向上的距离。即垂直劈理断面上劈理域与微劈石域宽度之和。

劈理域的相对宽度一般用劈理域宽度与微劈石宽度的比,或劈理域宽度的总量在岩石测线总长中所占百分率来计量。若劈理域相对宽度窄,劈理岩石就会显示出面状分割的特点;若劈理域相对宽度大,则在岩石中构成劈理带。

劈理形成的可能机制可以简单的概括为 机械旋转 、压融作用 、 重结晶作用和压扁作用(晶体塑性变形)。

劈理分类

1.传统分类

a.流劈理:变质岩中常见的一种次生透入性的面状构造,由片状、板状或扁圆状矿物或其集合体的平行排列构成,具有使岩石分裂成无数薄片的性能。

b.破劈理:岩石中一组密集的剪切破裂面,破裂面定向与岩石矿物的排列无关。(破劈理只是以其密集性和平行性与剪节理相区别,当期间隔超过数厘米是,就成为剪节理。)

c.滑劈理(应变劈理):争议术语。发育于具有先存面理岩石中,是一组切过先存面理的差异性平行滑动面。

劈理结构分类

连续劈理与不连续劈理:凡岩石中矿物均匀分布,全部定向,或劈理域间隔极小以至于只能在显微镜下才能分辨劈理域和微劈石的劈理,均称为连续劈理,反之,劈理域在岩石中具有明显间隔,劈理域及微劈石域在肉眼下就能分辨者则称为不连续劈理

1.连续劈理

a.板劈理(发育于富含泥质的低级变质岩中,岩石内部颗粒很细)

b.片理

c.千枚理

d.片麻理

2.不连续劈理

a.间隔劈理

b.褶霹雳

轴面劈理:其产状平行于或大致平行与褶皱轴面的劈理。

层间劈理:一种受各种岩性级层面控制、与层理斜交的劈理。

c.顺层劈理

d.断裂劈理

e.区域性劈理

劈理的形成机制

1.机械旋转

2.定向重结晶作用

3.压溶作用

4.晶体塑性变形

线理:岩石中长条状、线性要素呈平行或近于平行排列的线状构造。

线理分类

1.变形岩石中的小型线理

变形岩石中的小型线理有 拉伸线理、矿物生长线理、皱纹线理 、交面线理 。

(1)拉伸线理:是由拉长的砾石、鲕粒、岩屑、矿物颗粒或矿物集合体等的平行定向排列构成的线状构造。

(2)矿物生长线理:主要由针状、柱状等矿物的定向排列构成。

(3)皱纹线理:由先存面理上微细褶皱的枢纽平行排列而成。

(4)交面线理:指层理与面理的交线或面理与面理的交线。

2.变形岩石中的大型线理

(1)石香肠构造(布丁构造):在不同性质的岩层相间成层、互相之间具有明显韧性差异的条件下,受到垂直岩层挤压而形成的一种构造。(当岩层受到垂直层面的挤压时,软弱岩层会被压扁并向两侧作塑性流动,夹在其中的强硬岩层在软弱岩层顺层流动引起的摩擦力的拉伸作用下超过其强度极限产生破裂并发生位移,以至于构成断面上形态各异、平面上呈一致排列的长条状块段,即石香肠。)

张裂型石香肠构造由于垂直层面的脆性张裂造成的,单体石香肠呈四方柱体,断面呈矩形,长柱平行于褶皱枢纽排列。

剪裂型石香肠构造是在垂直层面的挤压作用下,强岩层发生的脆性剪切破裂的结果。

粘滞型石香肠构造是在整个岩体平均韧性较高,其中相对强硬的岩层是受到拉伸控制作用而形成的。较强岩层因拉伸流动先造成细颈,进而在细颈处断裂形成石香肠。

褶皱型石香肠构造是在岩层韧性更高的条件下,强硬岩层强烈褶皱基础上发育而成;有时在强硬岩层呗粘滞拉断以后,由于围岩尚保持较高塑性,褶皱断块还可能在物质流动过程中进一步弯曲,或进一步旋转呈现各种扭动形式,因而形态极不规则。

(2)窗棂构造:强硬岩层组成的形似一排棂柱的半圆柱状大型线状构造。(平行层面的缩短)

(3)铅笔构造:是轻微变质的泥质或粉砂质岩石中常见的使岩石劈成铅笔状长条的一种线状构造。交切面的铅笔构造常是透入性劈理面或剪切面与层面相交而成(具较规则的断面形状,平行于同期褶皱的褶轴)。压实与变形共同作用下形成的铅笔构造主要特征是没有面状构造要素,横截面常呈不规则的多边形或弧形,其长轴平行于岩石中有限应变椭球体的x方向,又平行于区域构造变形的B轴方向。

(4)杆状构造:是由石英、方解石或其他成分单一的强硬岩石物质组成,它们成带、成束地在一定变质岩层中出现。

(5)压力影构造:由岩石中相对刚性的物体及其两侧(或四周)在变形中发育的同构造纤维状结晶矿物组成,岩石中作为相对刚性物体的物体(核心矿物)有黄铁矿、磁铁矿、及化石、砾石、岩屑和变斑晶等。

根据侵入岩体与围岩的接触关系,可将侵入岩体的产状大致划分为协调侵入岩体和不协调侵入岩体两大类。

1.协调侵入岩体(整合侵入岩体):侵入岩体的边界面(接触面)与围岩层理、片理平行或大致平行。依据侵入岩体的规模和形态,协调侵入岩体大致可分为岩床、岩盘、岩盆和岩鞍等,此类岩体多为浅成侵入岩。

(1)岩床:一种层状侵入岩体,通常是岩浆顺层面、片里面或不整合面侵入而形成。岩体的界面与围岩层面、片里面或不整合面平行或大致平行。

(2)岩盘(岩盖):为上凸下平的似透镜状的侵入岩体,呈蘑菇状、似蘑菇状。

(3)岩盆:与构造盆地有关的盆状侵入岩体,其顶底面均向中心倾斜。

(4)岩鞍:一种侵入于褶皱转折端虚脱处的鞍状侵入岩体。

2.不协调侵入岩体:边界面(接触面)与围岩层理、片理或不整合面截交。

(1)岩基:一般是指出露面积大于100

的一种规模巨大的不协调侵入岩体。(常由花岗岩和花岗闪长岩类组成)

(2)岩株:是一种不规则的近浑圆状或圆柱状的中、小型不协调侵入岩体。(规模很小的岩株称为岩枝)

(3)岩墙:一种截切围岩层理、片理、呈板状或似板状的侵入岩体。(成分以基性、超基性为主。岩墙沿一个或几个中心呈放射状排列者称放射状岩墙)

喷出岩体的产状

1.熔岩被(熔岩盖):是一种喷发规模大、熔岩展布面积广、厚度大,但厚度比较稳定的扁平状喷出岩。

2.熔岩流:是一种带状展布的熔岩体,常局限在一个宽阔的河谷或低洼地带。

3.火山锥:火山喷发物围绕火山通道堆积成的一种锥状体。

侵入岩体与围岩的接触关系据成因可分为侵入接触、沉积接触、断层接触三种。

1.侵入接触(热接触):岩体侵入于围岩(含先存岩浆岩体)的一种接触关系。主要标志如下:(1)岩体边部有边缘带和冷凝边,原生构造发育。

(2)掩体内有围岩的捕掳体。

(3)在围岩中有自岩体延伸的岩枝或岩脉。

(4)环绕岩体的围岩有接触变质现象,并呈带状分布,其变质程度离岩体越远越弱。

2.沉积接触(冷接触):岩体遭受风化剥蚀后又被新的沉积物所覆盖的一种接触关系。

3.断层接触:是一种构造接触即侵入岩体与围岩间的界面就是断层面或断层带。

喷出岩与围岩的接触关系

1.喷发不整合接触(陆相喷出岩与下伏地层常呈喷发不整合接触,风化壳发育)

2.整合接触(海相喷出岩常与下伏地层整合接触,风化壳不发育)

侵入岩体和喷发岩体的原生构造是指岩浆向上运移,侵入上覆围岩或喷溢地面并逐渐冷凝固结形成岩石的过程中所产生的构造。

侵入岩体的原生构造

侵入岩体的原生流动构造:在岩浆流动过程中,由于岩浆内部某些先期结晶的矿物颗粒、析离体或落入岩浆内的围岩捕掳体等,受岩浆流动的影响而发生定向排列,从而形成原生流动构造。(分为线状流动构造和面状流动构造)

1.线状流动构造(流线):它是柱状、针状、板状等矿物的平行定向排列而形成的线状定向构造,也可以是由暗色矿物凝集而成的纺锤状析离体和长条状捕掳体等顺长轴定向平行排列而构成流线构造多发育于侵入岩体的边缘和顶部。

2.面状流动构造(流面):它是片状、板状、柱状等矿物以及扁平的析离体、捕掳体,在岩浆流动过程中顺流动方向平行排列形成的面状构造。(表现为不同成分的岩石相互成层,或由于矿物分层集中形成的淡色与暗色岩石条带的互层。流面的形成与岩浆的层流有关,常发育在侵入岩体的边缘和顶部,而在岩浆流动紊乱的侵入岩体中心则不利于流面的发育。)在岩浆流动的过程中,有向四周扩张的趋势。从而产生向四壁围岩的侧向挤压而且越靠近接触带挤压作用越强烈。在这种挤压力作用下,片状或板状的矿物、析离体、捕掳体等等常转至垂直挤压力的方位(即平行接触面)排列,以达到最稳定状态;在侵入岩体顶部,岩浆自下而上运动形成挤压力,也会迫使片状或板状矿物、析离体、捕掳体等转至与挤压力垂直的方位(平行于顶部接触面)呈定向排列,形成岩体顶部的流面构造。

通常同一岩体内,流线和流面的发育程度不同,往往是此强彼弱。当流线单独发育时,它仅仅反应岩浆的相对流动方向,不能反应岩浆的流动面和侵入岩体与围岩的接触形态。当流面单独发育时,柱状矿物未形成定向排列的流线,但它们的长轴都位于同一平面内,而构成面状流动构造。

侵入岩体内的流动构造是否明显主要取决于岩浆的速度、粘度、接触面形态和结晶分异情况,以及构造作用的强度等因素。

侵入岩体的原生破裂构造:侵入岩体在岩浆冷凝晚期所形成的破裂称为原生破裂构造。

1.横节理(Q节理)节理面垂直于流线,也垂直于流面,裂面粗超,属张节理。(产状随流动构造的方位呈有规律的变化)

2.纵节理(S节理)节理面垂直于流面,平行于流线,倾斜较陡,裂面粗超。可能属张节理性质。(常发育在侵入体顶部流线平缓的部位)

3.层节理(L节理)节理面平行于流面,也平行于流线。(一般发育在侵入岩体顶部,多数产状平缓,多与顶部接触面平行。层节理的形成方式与垂直于接触面方向上的冷缩作用有关,故属张节理。)

4.斜节理(D节理)是与流线、流面都斜交的两组共轭剪节理。(往往发育在侵入岩体的顶部被认为沿铅直挤压形成的一对共轭剪节理)

5.边缘张节理:发育于侵入岩体陡立的边缘接触带,并延伸到围岩中。节理面向倾入岩体中心倾斜,常呈雁行状排列。边缘张节理是由于向上涌动的岩浆同已经冷凝的岩体边缘之间出现的差异剪切运动所诱发的张应力的作用而形成的。

6.边缘逆断层:发育在倾入岩体陡立的边缘接触带。它向倾入岩体中心倾斜,呈斜列式排列。成因可能是由于岩浆侵入时,岩体边缘引起的剪切作用形成的一组破裂面转化而成。

喷出岩的原生构造

1.喷出岩的流动构造

(1)流纹构造:是由不同颜色的矿物或火山玻璃组成的层状色带。(指示熔岩流动面的位置,但不能指示熔岩流动方向)

(2)流面和流线

熔岩的流面往往由板状、片状矿物斑晶及火山灰晶屑的定向排列组成。

熔岩的流线由针状、柱状矿物以及火山灰流的晶屑或岩屑的平行定向排列而成。

(3)绳状构造:熔岩表面呈绳索状扭曲的构造称为绳状构造。绳状构造是处于炽热塑性状态熔岩的上部表面薄壳受到下部熔浆流动的影响而发生拖拉和卷扭的结果。

(4)气孔构造和杏仁构造:当熔浆自火山通道向外流出时,由于压力和温度降低,其中所含气体便向外逸出,冷却后就在岩石中留下许多孔洞,这些孔洞称气孔构造;当气孔被次生矿物(沸石、方解石、冰洲石、玉髓等)充填时,则称杏仁构造。根据气孔的分布和形态,可以判断熔岩层面位置、熔岩喷发次数、熔岩顶面和底面以及熔浆流动方向。

2.喷出岩原生破裂构造

(1)枕状构造:水下基性熔岩表面具有的一种原生构造。(枕状构造可分为外壳和内核两部分:外壳多为玻璃质,内核则为显晶质)

(2)柱状节理:柱状节理面总是垂直于熔岩的流动层面,在产状平缓的玄武岩内,若干走向不同的这种节理常将岩石切割成无数个树立的多边柱状体,故称柱状节理。(玄武岩中常见的一种原生构造;柱状节理的形成与熔岩流冷凝收缩有关,熔岩流动面即为冷凝面,因此柱状节理面往往垂直于冷凝面。在一个冷凝面上,熔岩围绕若干冷缩中心冷凝收缩。从而在两个相邻冷缩中心的连线方向上产生张力,柱状节理就是在一系列垂直于若干张应力的方向上形成的张节理。)

岩浆岩体的次生断裂构造:岩浆岩体形成后,在应力作用下形成的断裂称为岩浆岩体的次生断裂构造,它包括次生节理和次生断层。其特征如下:

(1)岩浆岩体岩性均一,缺乏沉积岩中的断裂所具有的那些明显标志,难以看出岩层的错动、重复、缺失等现象。

(2)岩体在受到强烈应力作用发生错动时,很容易使岩体破碎和发生动力变质。另外,由于断裂面引起岩体破碎变形和产生重结晶作用,从而造成各种类型的断层岩和变质岩条带,有时还产生低温变质应力矿物(如绿泥石、叶腊石、绢云母、滑石)。

(3)岩体受力后,由于矿物变形而出现光性异常现象,如果矿物的变形呈带状分布,或因细粒化而形成糜棱岩带,则指示有断裂存在。这种断裂的破裂面一般很不明显,且具有韧性剪切带特征。

(4)岩浆岩体,特别是花岗岩体是比较均一、连续、坚硬的块状地质体。因此形成的断裂往往很平直,常有两组或多组断裂组合成网络状。

岩浆岩体构造在观测和研究的主要内容包括:1.岩体产状的恢复;2.岩体原生构造和次生构造的观察;3.岩体与围岩接触关系的研究4.岩体形成时代的确定;5.岩体相带的划分和剥蚀深度的确定;6.岩体构造与矿产分布等方面。

简述野外如何识别侵入岩体中的原生节理与次生节理?

答:应注意区分原生节理和次生节理。岩体内的次生节理通常是区域性的节理,它们往往伸入围岩,其性质、方向、分布与围岩同期的节理相似,并可以用统一的应力场来解释。为此,必须详细测量岩体内和岩体外的节理,并加以对比。当岩体内一组或几组节理在方向上、性质上、产状上都与围岩中的某些节理相类似时,则很可能属于次生节理;如果节理仅发育在岩体内部,则很可能是原生节理。

岩体相带划分:边缘相带、过渡相带、内部相带。

岩体形成时代的确定:

1、根据接触关系确定时代

当岩体与围岩为侵入接触时,则岩体形成晚于围岩。当二者为沉积接触时,则岩体形成时间早于围岩。当二者呈断层接触时,则岩体的形成时代应早于断层。

2、 根据岩体特性对比

同期又同源岩体之间共性是主要的,若共同特征显著,则应是同一时代的产物。

3、根据与区域构造运动的关系确定岩体时代

岩浆作用总是伴随某一时代的构造运动而产生的,如果控制岩体形成的地质构造的时代搞清了,则岩体形成的时代也就基本确定了。在野外研究时,应注意岩体与构造的空间关系和相互切割关系,据此,可以较准确地确定岩体形成时代。

4、岩体相互穿插关系

岩体广泛分布区,往往是多期侵入的复式杂岩体。有些形成较早,另一些形成较晚。

5、根据次生构造的差别

经历构造变形期次多的早期岩体比相对经历变形期次少的晚期岩体的次生构造更发育,而且早期岩体中的早期的次生构造不延伸到晚期形成的岩体中。但晚期岩体的次生构造可以延伸到早期岩体中。

变质岩区构造的基本特点:

1、区域变质期构造是深构造层次的产物

变质岩区的区域变质构造主要是深构造层次的变形。不同的构造层次分别显示不同的主导变形机制。在变质岩区漫长的构造发展历史中,同一变形变质体在各层次变形幕中所处的构造层次是各不相同的,因而在同一地质当中,必然会出现多层次的构造特征,表现为多种变形机制形成的构造叠加和多种环境下产生的构造形迹的多相共存。

2、广泛出现新生的变质构造

在构造一热事件过程中,由于变质和变形的共同作用,强烈的改造了原岩的构造面貌,并在变质、固态流动的过程中产生一系列新生的面状和线状构造,如劈理、片理和线理等等。

3、多期变形变质作用的改造

变质岩区的构造一般都经历过多期变形和变质。

4、构造形式与岩石变形时代有密切关系

变质岩区大型构造的形式同地壳演化进程是分不开的,地壳在不同发展阶段形成的变质岩构造常常各具独特的构造样式。

总之,研究变质岩区的构造必须与变质作用、混合岩化作用、变质相和变质带的研究紧密结合,关于这点,在深成变质岩及混合岩化区更应该特别注意。

构造层次:指特定变形幕中,由于构造环境的差异,导致岩石变形具有一定的相对层次性。残余构造:是指原生或前期构造经变形变质作用改造仍然残存其原来特征的构造;新生构造是岩石变形变质作用的产物。

叠加褶皱:又称重褶皱,是指已经褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。可以是两个构造旋回中的褶皱变形叠加,也可以是同一构造旋回不同构造期次的叠加。

构造置换:指岩石中的一种构造在经过递进变形之后被另一种构造所代替的现象。(面状构造的置换首先是层理的置换,即原生的层理在褶皱发育过程中被新生的轴面劈理或轴面片理所置换。)

变质岩区的断裂,按其与变质作用的关系可分为两大类:一类形成于区域变质作用过程中,以韧性剪切作用为主。另一类形成于区域变质作用晚期或后期,以脆性破裂作用为主。

构造滑动断裂:是变质岩层中流劈理和片理相对强烈发育的新生面理带,也是静态重结晶作用的变余糜棱岩化带,在该带甚至发生局部混合重熔现象。

变质岩系间不整合特征:

(1)不整合接触的两个岩群间往往发育有渐变过渡带。它们或者是沿接触面强烈退变质的结果,或者是古风化壳变质结晶的产物。因此在这一渐变过渡带内,往往具有与上覆岩系相同的变质特点,与下伏岩系的岩石化学组合相同,这个带的上限一般以上覆砂岩砾层为界,向下则向古老岩系过度,逐渐显示下伏岩系的本来面目。

(2)在上覆变质岩层与花岗片麻岩或其他古老变质杂岩之间经常发育有一种特殊的片理。

(3)两种不同岩系的接触面经常表现为上覆岩系与结晶古老基底之间的构造滑动面。以不整合下伏强硬结晶基底为基岩的上覆岩系的构造滑动,使整个不整合接触表现为断层。

(4)顺深层变质岩区不整合带常发生高于正常的混合岩化。

构造解析:就是分析和解释地质体内部结构构造规律及其演化的方法。

构造群落:在同一变形环境中以同一机制发生的,相互联系和相互依存的构造形迹可以组合成为一个有机统一整体,这种具有特定风格而由相互依存的一套构造称为构造群落。

构造变形场是构造的动力与环境的综合,是由某一特定变性机制为主导的。

活动构造主要类型有活动褶皱、活动断层、活动断块、活动盆地。

隆起构造:是由新构造上升运动所形成的构造,隆起构造内部的差异很小,但通常核部上升幅度最大,边部常有断裂伴生。

凹陷构造(边部有时两边伴生断裂,有时一侧发育断裂,或者被一系列断裂控制,垂直断裂方向上沉积厚度变化大基地起伏不平,有的沿断裂一侧沉积很厚。)

断块:是指边界完全或部分由断裂围限的地壳单元块体。

诱发或产生地震的活动断层称震源断层或发震断层。大地震的遗迹主要有地震断层、地裂缝、构造楔、崩积楔、地震沟、地震鼓包、地震滑坡、地震崩塌、碎石林及沙土液化(沙脉)等。

液化(沙脉)等。

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