●水平岩层的走向、倾向、倾角均为零。 ●垂直岩层无倾向,用走向描述。
●火成岩:层状侵入体有走向、倾向、倾角;厚度即二边界之间的距离(无所谓顶底)。
非层状火成岩形态复杂,其产状据其延伸方向确定。 二.褶皱 fold
1 定义: 在应力作用下岩层发生各种形态的弯曲现象。 上凸的叫背斜anticline,下凹的叫向斜syncline。 2 褶皱的几何要素(93页,图8-5) a.翼limb:褶皱的二坡。
b.核core:褶皱的中心(分布最老或最新时代的地层)。 c.轴面axial plane:褶皱二翼近视的对称面。
d.枢纽hinge:褶皱轴面与层面的交线。或,沿单个褶皱走向, 由一系列最大转折点(弧尖)构成的连线。
e.弧尖crest:褶皱横切面与枢纽的交线(横切面上最大转折点) f.轴线axial line:轴面与地面的交线。
g.轴迹axial track :枢纽在地面的垂直投影。
几何关系:每个褶皱横切面上可确定-弧尖,弧尖的连线为枢纽,若干枢纽组成轴面。
3 褶皱分类(93页)
(1)根据轴面划分:直立,倾斜,倒转,平卧(躺)褶皱 (2)根据剖面形态划分
a 箱形褶皱:轴部开阔、二翼陡立。 b.扇形褶皱:轴部开阔、二翼倒转。
c.单斜:岩层向同一个方向倾斜,它可以是同斜倒转。 (3)根据枢纽产状划分
a.水平褶皱:枢纽水平、层面露头线平行。
b.倾伏褶皱:枢纽倾伏、层面露头线形成弧状合围。 (4) 根据褶曲的长宽比例 a.线状褶皱: 长/宽>10:1 b.短轴褶皱: 长/宽3:1-10:1 c.穹盆褶皱: 长/宽<3:1 4 褶皱的野外识别标志 a. 地层对称、重复出现。 b.产状变化
背斜:中间老、二侧对称变新(3-2-1-2-3). 向斜:中间新、二侧对称变老(1-2-3-2-1).
地形倒置:地貌山-谷与褶皱凸凹相反的现象。背斜成谷,向斜成山。
原因:原始地形背斜山、向斜谷;因背斜顶部处于张应力状态,容易剥蚀;向斜核部处于压应力状态,剥蚀速度慢,故而倒置。 5 褶皱的构造组合类型
隔档式(背斜窄、向斜宽)、隔槽式(向斜窄、背斜宽). 6 褶皱形成的时代
褶皱体的最新地层形成之后,未褶皱体的最老地层形成之前。
7 研究褶皱的意义
(1)意义 ● 了解并确定地壳变形的性质及地壳缩短量(率) ● 确定地层正常与倒转 ●寻找油气矿产的富集部位
(2)应用 ●确定地壳运动的性质,●指导找油气找矿,●确保工程建设质量。 三.断裂构造
1.定义:岩石中沿不同方向发生的破裂构造。
破裂面二侧岩石有明显位移的为断层;无明显位移的为节理。 2.断层的几何要素
● 断层面:走向、倾向、倾角三要素. ● 断层盘:断层二侧的岩块 分上盘与下盘(根据所处位置)、上升盘与下降盘(根据动向)、东盘与西盘(断面直立)等
● 断层线:断层面与地面的交线(与本身形态有关、与地形起伏有关) ● 断层位移:P97图8-13,总滑距、水平分量、倾向分量 3 断层分类
(1)根据两盘动向,分3种:
a.正断层normal fault:上盘下降
b.逆断层reverse fault(反断层):上盘上升倾角<25度称为逆掩断层overthrust,形成推覆构造
c.平移断层wrenching F, strike-slip F:二侧岩块水平滑动,断面近直立。有sinistral,dextral二种复合性质:平移-正断层、平移-逆断层、 正-平移断层、逆-平移断层 (2)根据断层走向和地层走向关系分3种:
a.走向断层:纵断层,断层走向和地层走向平行 b.倾向断层:横断层,断层走向和地层走向垂直 c.斜向断层:斜断层,断层走向和地层走向斜交 (3) 根据断层组合分4种:
● 阶梯状:一系列走向平行的正断层. ● 叠瓦状:一系列走向平行的逆断层.
● 地堑Graben、地垒Horst:二条以上断层,断层面走向平行,倾向相反,共同盘下降为地堑;共同盘上升为地垒. 4. 断层规模
● 小的,手标本可见,为袖珍断层;大的,延伸几千公里。 如郯城-庐江断层。
● 浅的,几十米;深的,地壳断裂,岩石圈断裂。
● 位移小的,数米;位移大的,480公里,美国San Andress F 5. 判别断层的存在及其形成年代 (1) 断层证据
a.相当层错开(相当层:地层、矿层)
b.层的重复或缺失(不对称重复,区别于褶皱)
性质 地层与断层倾向相反 地层与断层倾向相同 地层>断层 地层<断层 正断层 重复 重复 缺失 逆断层 缺失 缺失 重复
c.擦痕和镜面 slickenside, mirror plane
岩块相互运动时,由于摩擦而在断层面上形成的痕迹。 擦痕:平行而密集的沟纹.
镜面:铁、锰等物质组成的光滑而平整的曲面. d.阶步和反阶步
● 阶步:陡坡倾斜方向指示对盘动向
● 反阶步:压性裂隙,亦称羽裂,陡坡倾斜方向指示本盘动向;张性裂隙,R面,陡坡倾斜方向指示对盘动向。 e.拖曳褶皱drag fold, 牵引构造
● 断层使二侧岩层发生变薄和弯曲 ● 弧形突出的方向指示本盘动向 f.断层泥、断层角砾
●断层泥:碾磨而成的泥状物质。
●断层角砾:碎块较大,一般呈棱角状;泥质胶结,为断层角砾岩。 ●断层磨砾:碎块较大,一般呈圆-半圆形;泥质胶结,为断层磨砾岩。 根据碎块成分可判断断层切穿了那些地层及其断层的动向
g.密集的节理:进一步发展便成断裂;先成节理常控制断层的延伸方向。 h.其他证据
● 山区、平原的平直界线;地形上的陡崖;三角面山(时代较新).
● 矿化带和泉水(断层是矿液和地下水的通道和储集场所,如汤山温泉) (2) 断层的规模和时代
a.规模:用断层的长度、深度、位移量来衡量.
b.时代:根据断层与地层的关系确定相对时代。断层形成年代晚于被切割的最新地层的时代,老于不整合复盖其上的最老地层。 ●用热释光法确定绝对时代
●测定断层过程中新形成的矿物年龄(如多硅白云母) 6. 研究断层的意义
●是研究和恢复地壳结构的一把钥匙。
●为工程建设服务:密云水库、南京长江大桥、三峡水库、黄河小浪底。 ● 找矿、找水:NWW290度新构造断层裂隙找水。 ● 前沿动向:断裂力学、3D模型和能量损耗。
● 断层的系统研究,包括:产状、规模、时代;派生构造、组合特征、力学性质;与变形变质、矿产资源、岩浆活动、地震作用、活动性。 四.节理joint
1. 定义:岩块发生破裂,但二侧无明显的位移。
节理是应力作用下岩石破裂的原始记录。岩石变形越强烈,节理也越发育;岩石越老,保留的节理也就越多。 分构造节理(内动力作用所形成的破裂);风化节理(外动力作用所形成的破裂);柱状节理及横节理(火成岩冷凝收缩形成的节理).
2.节理的种类:张节理、剪节理、破劈理(密集的挤压破裂面) 3.节理的空间位置:走向、倾向、倾角; 节理与岩层的关系:斜交、平行、垂直
4.共轭节理:材料力学上称为吕德线Ridle,又称“X”节理;表现为互相切割。 a.平面“X”节理、剖面“X”节理。
b.构造力主要是水平方向的作用力,因此早期“X”节理和层面相垂直、晚期“X”节理和地面或水平面相垂直。 第三节 六种地层接触关系 一.整合接触Conformity
1.特征:新老层产状一致;岩性、古生物演化连续、渐变;无沉积间断。
2.条件:盆地稳定地接受沉积(地层的形成与古气候、古化学环境、沉积物来源不同有关)
二.平行不整合Parallel Unconformity
1.特征:新老地层产状一致;但其间有沉积间断; 岩性古生物演化发生突变。 2.条件:地壳稳定上升,沉积物高出沉积基准面而遭剥蚀,然后地壳又稳定下降,接受沉积。
三.不整合接触Unconformity
1.特征:新老地层角度相交,有沉积间断,岩性、古生物演化突变,存在剥蚀面、风化壳、 底砾岩。
2.条件:地壳运动强烈,老地层褶皱、破裂并遭风化、剥蚀,而后地壳下降接受沉积 (不整合面总是与上复岩层产状一致) 四.侵入接触:火成岩与围岩的接触关系。
五.沉积接触:火成岩遭风化剥蚀后,其上又形成新的沉积岩,例如假花岗岩砾石。
六.断层接触:二个地质体之间为断层。
第九章 板块构造 Plate Tectonic 一.大地构造基本概念
1.定义:研究全球性地壳运动的学问称Tectonism。包括沉积作用、 构造变形、岩浆活动、变质作用、成矿规律等。
2.主要学说:槽台学说(30-60年代统治全球地学理论), 地质力学(李四光),断块学说(张文佑) 地洼学说(陈国达),波浪镶嵌(张伯声)
板块构造:伟大的地学革命! (65-68年理论成熟。有突出贡献的人物:国际级的Wilson, Le Pichon,上田诚也,都城秋穗;中国70-80年代以尹赞勋,李春昱,郭令智为代表)
3.槽台学说: 认为地壳运动以垂直运动为主,大陆、大洋的位置不变.将地表分为地槽活动区(Geosyncline),地台稳定区(Platform)二个主要构造单元. 3.1 地槽基本特征简介
● 1857年美国丹纳Dana、霍尔Hall在研究阿帕拉契山时提出 ● 指沉降很深、狭长条形延伸的凹地:长数百到上千公里, 宽数十到上百公里。
● 位于陆-陆之间或洋-陆之间。
● 长期连续沉降与堆积:时间达数亿年,厚度大于一万米。
● 有火山岩的叫优地槽Eugeosyncline;无火山岩的叫冒地槽Miogeosyncline;两者成对出现。
● 后期地壳运动使巨厚的沉积物强烈变形,形成一系列紧闭的线形褶皱和大规模的挤压推覆构造。同时发生广泛的区域变质作用,形成混合岩,并伴随中酸性岩浆活动和矿产。
● 褶皱地层急剧上升成山脉,凹地变为造山带,称造山作用;其高大山系称造山带或地槽褶皱带,如Himalaya、Alps、秦岭、天山、昆仑山。 ●已被板块理论坚决抛弃!
3.2 地台基本特征简介
●奥地利学者E.Seuss(休斯或徐士)于1885年提出。 ●指地壳上稳定的、形成后不再褶皱变形的地区。 ●具双层结构:褶皱基底和水平的盖层
盖层:沉积薄;面形分布;地层平缓倾斜到水平;边界为正断层;区域变质极弱;无火山岩;煤、石油、沉积铁矿等矿产发育。 ●与地槽的关系:地槽褶皱上升-剥蚀夷平-活动性减弱并趋向稳定-正断层使之下降-缓慢地接受沉积(地台阶段)。
●古地台:以前寒武系(Precambrian)为基底; 年轻地台:以古生界(Cambrian-Permian)为基底
●地盾Shield:基底之上无沉积盖层(无沉积或沉积薄被剥蚀)。
●世界著名的地台:北美地台、非洲地台、澳洲地台、西伯利亚地台、俄罗斯地台、扬子地台、华北地台、塔里木地台。
●克拉通Craton :刚性强的稳定地台。一直被板块理论采用。 3.3 槽台论的大陆生长观:
槽台边缘形成新地槽,大陆向海洋方向扩大,海洋缩小;大陆内部会发生开裂,如东非裂谷,但海洋不会消亡。
3.4 槽台论的地壳发展旋回性 也称构造旋回
周期性地产生新一代地槽。地槽后期的褶皱造山运动标志着旧地槽的消亡,新地槽的孕育。
喜山旋回 (0.65亿年-现在)
-----───── 燕山运动E1/K2───────── 燕山旋回(2.3-0.65亿年)
-----───── 印支运动J1/T3───────── 印支旋回(2.95-2.3亿年)
-----───── 海西运动,华力西运动T1/P──── 海西旋回(3.75-2.95亿年)
-----───── 加里东运动D/S───────── 加里东旋回(8-3.75亿年)
-----───── 格林威尔运动Z/Pt───────── 晋宁旋回(8-25亿年)
-----─────── 阜平运动───────── 太古代旋回(35-25亿年)
构造旋回表
二.板块构造 Plate Tectonic 海底地貌单元
大陆架:坡度平均0.1度,水深小于200米,宽度大。 大陆坡:坡度平均3-6度,水深1400米到3200米。 大陆隆:坡度小于1/400,为过渡区。
大洋盆:深海平原,非常平坦;水深多大于4600米。
大洋脊:洋盆内部的海底巨大山脉,常分布于大洋盆的中部。