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構(gòu)造運動和構(gòu)造變動第1頁/共122頁老構(gòu)造運動和新構(gòu)造運動比較古今晚第三紀(jì)第四紀(jì)早第三紀(jì)(老)構(gòu)造運動新構(gòu)造運動第2頁/共122頁7.1構(gòu)造運動的基本特征7.1.1構(gòu)造運動的方向水平運動垂直運動
第3頁/共122頁7.1.1.1水平運動水平運動——地殼或巖石圈物質(zhì)大致沿地表切線方向的運動,也稱造山運動。表現(xiàn):
巖石水平方向的擠壓和拉張,巖層褶皺和斷裂,形成褶皺山系和地塹、裂谷等?,F(xiàn)代水平運動的例證:
1970年云南通海地震,一條斷裂,長60km,水平位移量達2.2m。1976年7月28日唐山地震,水平位移達1m多。第4頁/共122頁現(xiàn)代水平運動的實例第5頁/共122頁
全球主要巖石圈板塊的相對運動(F.普雷斯等,1982)
第6頁/共122頁圣安德烈斯斷層的水平運動(5cm/a)第7頁/共122頁1989年舊金山附近地震地裂縫第8頁/共122頁水平運動的衛(wèi)星監(jiān)測
一般來說,地殼巖石的水平運動,要通過精密的測量才能被揭示。法國國家空間研究中心,通過衛(wèi)星所做的觀測,1995年宣布北美大陸和非洲正在以2cm/a—1cm/a的速度向背離歐洲的方向漂移。1996中國的葉叔華宣布上海地區(qū)相對于歐洲穩(wěn)定地區(qū)每年向東運動約7—8mm。第9頁/共122頁7.1.1.2垂直運動垂直運動——地殼或巖石圈物質(zhì)沿地球半徑方向的運動,也叫升降運動或造陸運動。表現(xiàn)為大規(guī)模的緩慢的上升或下降,形成規(guī)模不等的隆起或拗陷,引起海侵、海退,導(dǎo)致海陸變化?,F(xiàn)代垂直運動速度一般為每年幾個毫米到幾個厘米。喜山北坡地區(qū),每年上升3.3—12.7mm。有時在地震中,斷層瞬息間可產(chǎn)生較大的垂直位移,如1957年蒙古博各多斷層,一次活動垂直位移達300cm。第10頁/共122頁某些陸地沉降速率(A.Goudie,1995)
第11頁/共122頁垂直運動意大利那不勒斯灣塞拉比斯古廟,建于公元前的古羅馬時代。古廟的廢墟中個三根石柱,高12米。從底向上的3.6米石柱表面光滑無痕;再向上2.7米則被蟲蛀出許多梨狀小孔,有海水浸沒的痕跡;其上的石柱仍完好如初。古廟顯然是建在陸地上的,曾有一段時間因地表下沉,石柱沒入海內(nèi)6.3米(下部的3.6米因被海底泥沙或火山灰掩埋而未受蟲蛀)。18世紀(jì)時石柱重又升出海面?,F(xiàn)在又在下降(可能從19世紀(jì)開始),故石柱的基部已浸沒在水中了。第12頁/共122頁7.1.1.3水平運動和垂直運動的關(guān)系自然界的這兩種運動往往相伴而生。在自然界,構(gòu)造運動的方向不一定是單純的水平或垂直方向。如斷層兩側(cè)巖層斜著相對滑動,其中既有水平位移分量,也有垂直位移分量。水平運動必然引起垂直運動,垂直運動也會引起水平運動。如巖層因擠壓而褶皺,有些地方隆起,有些地方凹陷;巖層因拉張而斷裂,同樣也有些地方上升,有些地方陷落。在地球發(fā)展歷史中,構(gòu)造運動是以水平運動為主,還是以垂直運動為主,曾經(jīng)有過很大爭論。當(dāng)今,大多數(shù)人認為應(yīng)以水平運動為主。第13頁/共122頁固定論與活動論固定論——認為大陸自形成以來,其基底位置固定不變。也稱大陸固定論或大洋永恒論?;顒诱摗J為在地球歷史演變過程中,大陸在地球表面的位置曾發(fā)生過顯著的水平移動。大陸漂移說之前,固定論(垂直運動)者占多數(shù)。漂移說之后,活動論(水平運動)者占多數(shù)。第14頁/共122頁7.1.2構(gòu)造運動的特點空間上:任何區(qū)域都發(fā)生著地殼的運動。上升下降擠壓拉伸時間上:從古到今,地殼運動從未停止過。地殼運動在矛盾中運動、發(fā)展、變化。1.構(gòu)造運動的永恒性第15頁/共122頁2.構(gòu)造運動速度快慢不一同一地區(qū)不同時期如喜馬拉雅山地區(qū),開始時以每年平均約0.5毫米的速度從海底緩慢上升,以后上升速度加快。同一時期不同地區(qū)如北美東部現(xiàn)代升降運動速度平均每年約0.3-0.5厘米,而西部山區(qū)則平均每年約1—1.5厘米。一般情況下,地殼運動以緩慢的方式進行,位移量短時間內(nèi)不易察覺,長期的積累才能觀察到。第16頁/共122頁3.構(gòu)造運動幅度大小不同運動方向長期不變,則運動幅度就大(升降運動在長時期內(nèi)一直上升或一直下降;或水平運動長時期內(nèi)一直向某一方向運動。)如喜馬拉雅山自開始上升以來就一直以上升運動為主,上升幅度超過1萬米;印度大陸兩側(cè)近南北向的基爾塔爾斷裂,兩側(cè)反時針平移錯動也達460公里。運動性質(zhì)相互交替,則運動幅度就?。ㄓ械牡貐^(qū)在普遍隆起時期,會有短期的下降;或在普退下降的時期,會有短期的隆起。)如升中有降、降中有升,運動幅度相對較小。第17頁/共122頁4.構(gòu)造運動的周期性(構(gòu)造旋回)長期、廣泛的相對平靜狀態(tài)與快速的劇烈運動總是相互交替,呈明顯的旋回性。一個構(gòu)造旋回,常以和緩的構(gòu)造運動開始,以劇烈的構(gòu)造運動結(jié)束,又轉(zhuǎn)入新的構(gòu)造旋回階段。一次大構(gòu)造旋回約經(jīng)歷2億年左右。一次大的構(gòu)造旋回,包括若干次一級和更次一級的構(gòu)造旋回。每一次大的構(gòu)造旋回,都引起世界性的或區(qū)域性的海陸、氣候、生物、環(huán)境的巨大變化;構(gòu)造運動的周期性,決定了地球歷史發(fā)展的階段性。所以地史可以劃分為許多代,代又分為若干紀(jì),紀(jì)還可分為幾個世,就是這種階段性的
第18頁/共122頁5.構(gòu)造運動性質(zhì)的交替性構(gòu)造運動的方向常常發(fā)生交替。在同一地區(qū),這段時期表現(xiàn)為水平運動;另一段時期可表現(xiàn)為升降運動。這段時期表現(xiàn)為上升為主,另一段時期可表現(xiàn)以下降為主,運動方向不斷地交替變化。
第19頁/共122頁7.2構(gòu)造運動的證據(jù)第20頁/共122頁7.2.1新構(gòu)造運動的證據(jù)地貌形態(tài)是內(nèi)外地質(zhì)作用相互制約的產(chǎn)物。新構(gòu)造運動的時間較近,形成的地貌形態(tài)保留得較好,因此用地貌方法研究新構(gòu)造運動,是特別重要的方法。如以上升運動為主的地區(qū),常形成剝蝕地貌;以下降運動為主的地區(qū),常形成堆積地貌。7.2.1.1地貌標(biāo)志第21頁/共122頁新構(gòu)造運動中地殼上升的證據(jù)高出海面數(shù)米~幾百米處有珊瑚礁。如我國臺灣高雄附近,在距今海面200—350m高的地方發(fā)現(xiàn)有下更新統(tǒng)的珊瑚灰?guī)r。山腰或山頂,有海蝕穴、海蝕階地、海蝕崖及蘑菇石等。如山東榮城、廈門,海灘高出海面20—40m。連云港南云臺山主峰——玉女峰(625.3m)及周圍也發(fā)現(xiàn)了大量海蝕階地、海蝕穴等。河流兩岸,形成多級階地。越是高位階地,時間越長,階地保存的形態(tài)越不完整;越是低位階地,時間越新,保存的形態(tài)也越完整。山地河流的出山口處的洪積扇疊置。
第22頁/共122頁地殼上升的現(xiàn)代實例
在廈門大學(xué)的門口有一個海蝕洞,說明廈大的校園區(qū)原為海面,故海水能在這里形成海蝕洞。還有一個有趣的例子:原國民黨軍隊修的碉堡(或稱地堡,因很矮),現(xiàn)都位于陡坎上。碉堡是不可能修在陡坎上的,因為在堡內(nèi)的人看不到坎下的人,火力也掃射不到坎下。比較好的解釋是:碉堡原來修在沙灘邊,前面肯定是相對開闊的,它才能起監(jiān)視和封鎖的作用;后來形成階地,就把這些碉堡“抬”到坎上去了。這些階地形成的年齡不過50歲,還是非常年青的呢!第23頁/共122頁新構(gòu)造運動中地殼下降的證據(jù)有些珊瑚礁沉沒于海下幾百米深處。珊瑚是生長于溫暖淺海中的腔腸動物,海水深度一般不超過70m。在大陸河口以外的海底可以發(fā)現(xiàn)溺谷。非洲剛果河(扎伊爾河)口外有一段溺谷延伸130km,沉沒于海面以下達2000m。我國海河也有一段河道伸入渤海7000m。海面下淹沒的三角洲、階地及建筑物等。第四紀(jì)沉積物變厚,或在剖面中,自下而上由粗變細。第24頁/共122頁第四紀(jì)沉積物變厚反映地殼下降某地長城被現(xiàn)代沉積物掩埋反映地殼下降第25頁/共122頁地殼下降的現(xiàn)代實例
我國的華北平原是現(xiàn)代下沉區(qū)。在河北昌黎縣城附近有一指路石碑,標(biāo)明離縣城2.5km,離海邊2.5km,而現(xiàn)在這個碑離海只有1km多了。因為陸地的沉降,原海邊的一座古廟已被淹沒。第26頁/共122頁7.2.1.2數(shù)據(jù)測量現(xiàn)代構(gòu)造運動,借助于三角測量、水準(zhǔn)測量、遠程測量(激光測遠)、天文測量等手段,可以測出構(gòu)造運動的方向和速度。甘肅省山丹縣城與十里鋪之間,一條基線1188.931m長,1954年地震后較一年前縮短了7.7cm。海底的擴張,通過磁異常條帶的寬度計算,測知太平洋中脊在赤道附近的擴張速度平均為10mm/a。第27頁/共122頁7.2.2老構(gòu)造運動的證據(jù)發(fā)生在幾百萬、幾千萬,以至若干億年前的構(gòu)造運動所形成的地貌形態(tài),為后期的地質(zhì)作用所破壞,因此不能使用地貌學(xué)方法進行研究??梢愿鶕?jù)地層的巖相特征、厚度、接觸關(guān)系以及構(gòu)造變形等分析老構(gòu)造運動的情況。第28頁/共122頁分析巖層厚度,可以得出升降幅度的定量結(jié)論。如淺海深度200m左右,但地層剖面中的淺海相地層厚度可以達到幾千到幾萬米。薊縣的中、上元古界(舊稱震旦亞界)厚度近10000m。反映了海底邊下沉邊接受沉積,且沉積速度、沉積幅度與海底的下降速度、幅度相適應(yīng),則沉積物必然越來越厚,但卻始終保持淺海環(huán)境。構(gòu)造運動常常交替進行,地殼下降接受沉積;地殼上升則引起沉積中斷或沉積物的剝蝕。所以在一定時間內(nèi)形成的巖層總厚度乃是升降幅度的代數(shù)和,在一定程度上代表該地區(qū)下降的總幅度。7.2.2.1地層厚度第29頁/共122頁7.2.2.2巖相分析巖相——反映沉積環(huán)境的沉積巖巖性和生物群的綜合特征。一定沉積環(huán)境,其沉積物必然在礦物成分、顏色、顆粒粗細、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、生物化石種類等方面具有一定的特征,既為巖相。一旦沉積環(huán)境發(fā)生變化,巖相也即隨之變化。巖相分為海相、陸相和海陸過渡相(如入海處的三角洲相)三類。海相分為濱海相、淺海相、半深海相、深海相等;陸相分為坡積、沖積、洪積、湖泊、沼澤、冰川、風(fēng)成等相。第30頁/共122頁剖面上的巖相變化(海侵、海退層位)海侵層位地殼下降,陸地縮小,海洋擴大,發(fā)生海侵。垂直剖面上,自下而上沉積物的顆粒由粗變細;新巖層分布大于老巖層,形成“超覆”現(xiàn)象。海退層位地殼上升,陸地擴大,海洋縮小,發(fā)生海退。垂直剖面上,自下而上沉積物的顆粒由細變粗;新巖層的面積小于老巖層,形成“退覆”。第31頁/共122頁海侵、海退剖面示意第32頁/共122頁7.2.2.3構(gòu)造變形構(gòu)造運動使地層產(chǎn)生褶皺、斷裂等構(gòu)造變形。此推測地殼運動方向、性質(zhì)、強度等。第33頁/共122頁7.2.2.3地層接觸關(guān)系地殼相對穩(wěn)定下降,形成連續(xù)沉積的巖層,老巖層在下,新巖層在上,不缺失巖層,這種關(guān)系稱整合接觸。巖層互相平行,時代連續(xù),巖性和古生物特征遞變。說明一定時間內(nèi)該地區(qū)構(gòu)造運動的方向沒有顯著的改變,古地理環(huán)境沒有突出的變化。
1.整合接觸第34頁/共122頁2.平行不整合(假整合接觸)特點:不整合面上下兩套巖層的產(chǎn)狀一致,但兩套巖層的巖性和其中的化石群顯著不同,有過沉積間斷。不整合面上往往保存著古侵蝕面的痕跡。形成過程:地殼下降,接受沉積;地殼隆起,遭受剝蝕;地殼再次下降,重新接受沉積。第35頁/共122頁3.角度不整合(不整合接觸)特點:不整合面上下兩套巖層呈角度相交,上覆巖層覆蓋于傾斜巖層侵蝕面之上。巖層時代不連續(xù),巖性和古生物特征是突變的;不整合面上也往往保存著古侵蝕面。形成過程:地殼下降,接受沉積;褶皺隆起為山,遭受侵蝕;地殼再次下降,接受新的沉積。第36頁/共122頁4.侵入接觸指侵入熔巖體與被侵入的圍巖之間的接觸關(guān)系。圍巖生成之后發(fā)生巖漿入侵。圍巖有接觸變質(zhì)現(xiàn)象;侵入巖中有圍巖碎塊形成的捕虜體。第37頁/共122頁5.積接觸侵入體形成之后曾被剝露并形成頂面比較平坦的剝蝕面,侵入體被剝蝕的碎屑物成為上覆巖層的組成物質(zhì)。上覆地層的形成晚于侵入體的形成。接觸面之上的底礫巖的碎屑物中,含有侵入巖的成分。底礫巖含侵入巖成分第38頁/共122頁7.3巖層的產(chǎn)狀和巖層變形巖層是指由兩個平行的或近于平行的界面所限制的巖性相同或近似的層狀巖石。巖層的上下界面叫層面,分別稱頂面和底面。巖層頂面和底面的垂直距離稱為巖層的厚度。尖滅透鏡體夾層互層第39頁/共122頁7.3.1巖層的產(chǎn)狀水平巖層傾斜巖層直立巖層倒轉(zhuǎn)巖層7.3.1.1不同產(chǎn)狀的巖層第40頁/共122頁1.水平巖層原始產(chǎn)狀水平或近于水平的巖層。形成于廣闊的海底、湖盆、盆地中。除新近形成的水平沉積層,幾乎所有出露的水平巖層都已經(jīng)歷過變位。第41頁/共122頁2.傾斜巖層巖層層面與水平面有一定交角(0—90°)的巖層。有些是原始傾斜巖層,如沉積盆地邊緣形成的巖層。山坡山口的殘積、洪積層;風(fēng)成、冰川形成的巖層。多數(shù)情況下,巖層受到構(gòu)造運動發(fā)生變形變位,形成傾斜的產(chǎn)狀。一定范圍內(nèi)巖層產(chǎn)狀大體一致,稱為單斜巖層。單斜巖層往往是褶皺構(gòu)造的一部分。第42頁/共122頁3.直立巖層和倒轉(zhuǎn)巖層直立巖層——指巖層層面與水平面直交或近于直交的巖層。(圖7-11)強烈擠壓下,可形成直立巖層。.倒轉(zhuǎn)巖層——指巖層翻轉(zhuǎn)、老巖層在上而新巖層在下的巖層。(圖7-12)強烈擠壓下巖層褶皺倒轉(zhuǎn)過來形成。第43頁/共122頁7.3.1.2巖層的產(chǎn)狀要素走向——巖層層面與假想水平面的交線稱走向線。走向線兩端延伸的方向稱巖層的走向。走向有兩個方向,彼此相差180°。傾向——層面上與走向線垂直并沿斜面向下所引的直線叫傾向線。傾向線在水平面上的投影所指示的方向既為傾向,又叫真傾向。真傾向只有一個,傾向表示巖層向哪個方向傾斜。傾向與走向相差90°。傾角——層面上的傾斜線和它在水平面上投影的夾角稱傾角,又稱真傾角;傾角的大小表示巖層的傾斜程度。第44頁/共122頁巖層的產(chǎn)狀要素示意圖傾角第45頁/共122頁巖層的產(chǎn)狀要素的測量用羅盤測量巖層的產(chǎn)狀要素第46頁/共122頁表示巖層產(chǎn)狀的常用符號第47頁/共122頁7.3.2巖石變形外力——是指施加于物體的力。內(nèi)力——物體受外力作用時,內(nèi)部產(chǎn)生的與外力相抗衡的力。應(yīng)力——物體內(nèi)任一截面上單位面積的內(nèi)力。應(yīng)力的大小以kg/cm2來表示。在地殼內(nèi)巖石中的應(yīng)力——地應(yīng)力。組成地殼的巖石,在構(gòu)造力的作用下,其內(nèi)部各點產(chǎn)生的應(yīng)力,稱為地應(yīng)力,也稱為構(gòu)造應(yīng)力。7.3.2.1應(yīng)力第48頁/共122頁物體受力分析張應(yīng)力壓應(yīng)力扭應(yīng)力(剪應(yīng)力)物體內(nèi)任一截面
可以證明:當(dāng)任一截面與物體成45時,張應(yīng)力與壓應(yīng)力最大。第49頁/共122頁7.3.2.2巖石變形的階段
彈性變形巖石受外力(不超過彈性極限)發(fā)生變形,外力去掉后變形立即消失。塑性變形巖石受外力(超過彈性極限)發(fā)生變形,當(dāng)外力消失后,不能恢復(fù)原狀,但保持其連續(xù)完整性。斷裂變形巖石受外力達到或超過強度極限時,產(chǎn)生破裂面,失去了它的連續(xù)完整性。第50頁/共122頁巖石的平均強度(單位:kg/cm2)抗壓強度>抗剪強度>抗張強度
第51頁/共122頁7.3.2.3影響巖石變形的因素圍壓(巖石所受其圍巖的壓力。)地殼深處巖石經(jīng)受幾千~幾萬個大氣壓。圍壓使巖石增強塑性變形能力和提高強度。當(dāng)巖石處于圍壓很大的地下,則變?yōu)榫哂懈叨人苄缘奈镔|(zhì)。因為圍壓越大,物體內(nèi)部質(zhì)點的內(nèi)聚力越強。溫度固體物質(zhì)常溫下性脆,高溫則塑性提高。巖石隨埋深增加,圍壓增大,溫度增高,更易塑性變形。溫度升高到一定程度,還可出現(xiàn)物質(zhì)流動現(xiàn)象。時間應(yīng)力小于它的彈性極限時,長時間作用或作用次數(shù)增多,也會使會引起緩慢的變形(蠕動)。地質(zhì)時間以百萬年為單位。應(yīng)力狀態(tài)張應(yīng)力使巖石脆性增強,易張斷裂;壓力作用使巖石塑性增強,剪切比張裂更容易產(chǎn)生。第52頁/共122頁思考題1.構(gòu)造運動具有哪些特點?2.構(gòu)造運動的水平運動與升降運動有何不同?兩者有什么關(guān)系?3.在地層剖面中如何分析海侵層位和海退層位?4.假整合接觸與不整合接觸有什么差異?這種差異是怎樣產(chǎn)生的?5.什么是新構(gòu)造運動?能說明在新構(gòu)造運動中地殼的上升或下降地貌現(xiàn)象有哪些?第53頁/共122頁思考題(續(xù))6.什么是巖層的產(chǎn)狀要素?測定巖層的產(chǎn)狀要素有何意義?7.巖石的變形可以分為哪些階段?8.影響巖石變形的因素有哪些?第54頁/共122頁7.4褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造——巖層受力后,呈一系列的波狀彎曲,但未失去連續(xù)完整性的構(gòu)造。通常為一系列彎曲的巖層;其中一個彎曲稱為褶曲。
褶皺的規(guī)??梢蚤L達幾十到幾百千米,也可以小到在手標(biāo)本上出現(xiàn)。
大多數(shù)是在水平運動下受到擠壓而形成的,是巖層發(fā)生塑性變形的結(jié)果,是地殼上廣泛發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造基本形態(tài)之一。褶曲的基本形式:背斜和向斜。7.4.1褶皺的概念第55頁/共122頁褶皺形成示意圖第56頁/共122頁褶皺第57頁/共122頁背斜與向斜第58頁/共122頁背斜與向斜背斜外形:巖層向上突出彎曲,兩翼巖層從中心向外傾斜。本質(zhì):背斜——褶曲核部是老巖層,而兩翼是新巖層;由核到翼,巖層越來越新,并在兩翼呈對稱出現(xiàn)。向斜外形:巖層向下突出彎曲,兩翼巖層自兩側(cè)向中心傾斜。本質(zhì):向斜——褶曲核部是新巖層,而兩翼是老巖層。由核到翼,巖層越來越老,并在兩翼呈對稱出現(xiàn)。第59頁/共122頁7.4.2褶曲要素褶曲系巖層的彎曲變形,巖層的連續(xù)性并未受到嚴重破壞弧尖(A):彎曲巖層的頂端,它兩側(cè)的巖層面呈反向傾斜。翼(E):彎曲巖層的兩坡,兩翼的傾斜方向相反。核(F):彎曲巖層的內(nèi)心,通常是軸面通過的地方。軸面(ABDC):假想的兩翼巖層的近似對稱面,可以是傾斜面,或彎曲面。軸線(軸跡OC):軸面與水平面的交線。樞紐(AC):軸面與彎曲巖層的交線。樞紐的延長方向稱樞紐向,向前進方向傾伏稱樞紐傾伏,有時簡稱為背斜傾伏,或向斜翹起。第60頁/共122頁7.4.3褶曲的形態(tài)分類
據(jù)軸面產(chǎn)狀和兩翼產(chǎn)狀劃分第61頁/共122頁據(jù)樞紐產(chǎn)狀劃分
據(jù)樞紐產(chǎn)狀劃分
a.水平褶曲
b.傾伏褶曲
c.傾豎褶曲ab第62頁/共122頁據(jù)褶皺的長度和寬度之比劃分據(jù)褶皺的長度和寬度之比劃分:線狀褶皺長與寬之比<10:1的狹長形褶皺。短軸褶皺長與寬之比在3:1—l0:1的褶皺。穹隆長與寬之比<3:1的背斜構(gòu)造。構(gòu)造盆地長與寬之比<3:1的向斜構(gòu)造。第63頁/共122頁據(jù)轉(zhuǎn)折端的形狀劃分據(jù)轉(zhuǎn)折端的形狀劃分圓弧褶曲轉(zhuǎn)折端呈圓滑弧形。箱形褶曲轉(zhuǎn)折端平直而兩翼陡峭。鋸齒狀褶曲也叫尖棱褶曲,轉(zhuǎn)折端是一點,呈鋸齒狀。扇形褶曲轉(zhuǎn)折端平緩而兩翼巖層均倒轉(zhuǎn)。第64頁/共122頁
常見的褶曲種類(1)圓弧褶曲鋸齒狀褶曲(尖棱褶曲)第65頁/共122頁
常見的褶曲種類(2)a.直立褶曲b.傾斜褶曲c.倒轉(zhuǎn)褶曲d.平臥褶曲e.扇形褶曲f.箱形褶曲g.復(fù)背斜h.復(fù)向斜i.箱狀褶皺j.梳狀褶皺(隔檔式褶皺)第66頁/共122頁常見的褶曲(橫臥褶皺)第67頁/共122頁常見的褶曲(1)常見的褶曲小三峽的“龍”常見的巖褶第68頁/共122頁常見的褶曲(2)第69頁/共122頁常見的褶曲(3)第70頁/共122頁7.4.4如何在野外認識褶皺構(gòu)造地質(zhì)方法原理:搞清楚本地區(qū)的巖層順序、巖性、厚度、各露頭產(chǎn)狀等,分析、判斷褶曲是否存在。據(jù)巖層新老對稱、重復(fù)等特點判斷是背斜還是向斜;野外考察路線的布置:穿越法:垂直巖層走向進行觀察,以便穿越所有巖層并了解巖層的順序、產(chǎn)狀、出露寬度及新老巖層的分布特征。追索法:沿某一標(biāo)志層的延伸方向觀察,了解兩翼是否平行延伸,還是逐漸匯合等情況。7.4.4.1地質(zhì)方法第71頁/共122頁7.4.4.2地貌方法水平巖層水平巖層構(gòu)造地貌的基本特征:厚層堅硬的巖石層作為頂蓋或次級平臺的臺面,四周則被流水切割呈鋸齒或花邊狀。被不同程度侵蝕切割的水平巖層構(gòu)造地貌
第72頁/共122頁單斜巖層大型褶曲的一個翼或構(gòu)造盆地的邊緣,常表現(xiàn)為一系列單斜巖層。地貌通常表現(xiàn)為長條狀的嶺谷相間。
順向坡:比較平緩,坡面傾斜與堅硬巖層的傾斜近于一致逆向坡:比較陡峻,坡面傾斜與巖層的傾斜方向相反單斜構(gòu)造構(gòu)成的山嶺稱次成山或單面山單面山若巖層傾角>40-45°稱豬背脊
侵蝕切割則會形成多孤立尖峭山峰的刃脊第73頁/共122頁水平褶皺水平褶皺地區(qū):沿兩翼走向形成平行而對稱的山脊和山谷。川東地區(qū)背斜山和向斜谷平行排列第74頁/共122頁傾伏褶皺傾伏褶皺地區(qū):常形成弧形或“之”字形展布的山脊和山谷。第75頁/共122頁背斜山、向斜谷及地形倒置順置地形:地形與地質(zhì)構(gòu)造基本一致,形成背斜山和向斜谷
地形倒置:多數(shù)情況:背斜侵蝕成谷,向斜發(fā)育成山,形成背斜谷和向斜山。地形與構(gòu)造不相吻合。
第76頁/共122頁7.4.5研究褶皺構(gòu)造的意義背斜頂部常發(fā)育的張裂隙是礦液的侵入通道,此部位易形成脈狀礦體(礦脈)。巖層褶皺產(chǎn)生的虛脫,可形成鞍狀礦體。遼寧東部某金礦,62個樞紐帶中發(fā)現(xiàn)50個礦體。四川寧南鉛鋅礦,成于褶皺轉(zhuǎn)折端部位。穹窿、短背斜是重要的儲油、儲氣構(gòu)造。構(gòu)造盆地常形成良好的儲水構(gòu)造。
7.4.5.1褶皺與礦產(chǎn)第77頁/共122頁7.4.5.2褶皺與地貌褶皺構(gòu)造控制大中型地貌的基本形態(tài)。褶皺構(gòu)造形成褶皺山脈,褶皺軸線方向為山脈的走向。如北京西山地質(zhì)構(gòu)造為一系列交互排列的NE向或NNE向向斜構(gòu)造和背斜構(gòu)造,沿向斜構(gòu)造形成許多1000m以上的山峰,如妙峰山、清水尖、百花山等。第78頁/共122頁7.4.5.3褶皺與地史褶皺的發(fā)育過程、特征及褶皺時代等反映一個地區(qū)的構(gòu)造運動性質(zhì)及地殼發(fā)展歷史。利用角度不整合的時代可以確定褶皺的時代。在地層剖面上,以不整合面來代表一次構(gòu)造運動,而不整合的形成時代即是褶皺形成的時代。例如,地層剖面中,存在一個角度不整合,不整合面以下的最新地層時代是早白堊紀(jì),不整合面以上的最老地層時代是始新世,那么這個不整合的形成時代(也就是下伏巖層的褶皺時代)是在早白堊紀(jì)以后和始新世以前。第79頁/共122頁7.5斷裂構(gòu)造—節(jié)理節(jié)理——巖石受力斷裂后,兩側(cè)的巖塊沿著破裂面沒有明顯發(fā)生位移的斷裂構(gòu)造。沿著節(jié)理劈開的面稱節(jié)理面。節(jié)理面的產(chǎn)狀和巖層的產(chǎn)狀一樣,用走向、傾向和傾角表示。節(jié)理常與斷層或褶曲相伴生,它們在構(gòu)造作用下形成的有規(guī)律的組合。節(jié)理的長度、密度相差很懸殊延伸幾米、幾十米、幾厘米不等。7.5.1節(jié)理的分類第80頁/共122頁7.5.1.1據(jù)節(jié)理的成因劃分原生節(jié)理指在成巖過程中所形成的節(jié)理。如火成巖在冷凝過程中形成的節(jié)理。次生節(jié)理指在成巖之后所形成的節(jié)理。根據(jù)地質(zhì)作用動力來源的不同,又可將次生節(jié)理分為構(gòu)造節(jié)理與非構(gòu)造節(jié)理。構(gòu)造節(jié)理第81頁/共122頁原生節(jié)理第82頁/共122頁火成巖的柱狀節(jié)理第83頁/共122頁7.5.1.2據(jù)節(jié)理產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀關(guān)系劃分走向節(jié)理
節(jié)理的走向與所在巖層走向大致平行;傾向節(jié)理
節(jié)理的走向與所在巖層走向大致垂直;斜向節(jié)理節(jié)理的走向與所在巖層走向斜交;順層節(jié)理
節(jié)理面與所在巖層層面大致平行。第84頁/共122頁7.5.1.3據(jù)節(jié)理走向與褶曲樞紐的關(guān)系劃分縱節(jié)理二者大致平行;橫節(jié)理二者大致垂直;斜節(jié)理二者互相斜交。第85頁/共122頁7.5.1.4據(jù)節(jié)理的力學(xué)成因劃分張節(jié)理——張應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的節(jié)理。張節(jié)理常具有如下的特征:產(chǎn)狀不穩(wěn)定,在巖石中延伸不深不遠;多具有張開的裂口,節(jié)理面粗糙不平,面上沒有擦痕,節(jié)理有時為礦脈所填充;在碎屑巖中的張節(jié)理,常繞過砂粒和礫石,節(jié)理隨之呈彎曲狀;節(jié)理間距較大,分布稀疏而不均,很少密集成帶;常平行出現(xiàn),或呈雁行式(即斜列式),有時沿著兩組共軛呈X形的節(jié)理斷開形成鋸齒狀張節(jié)理,稱追蹤張節(jié)理(圖7-56)。第86頁/共122頁剪節(jié)理——剪切應(yīng)力(亦稱扭應(yīng)力)作用下所產(chǎn)生的節(jié)理。產(chǎn)生于與壓應(yīng)力呈45°角左右的平面上,即最大剪切面上。剪節(jié)理具有下述特征:產(chǎn)狀穩(wěn)定,在平面延伸較遠,向下切較深。裂口緊閉,節(jié)理面平直而光滑。碎屑巖中,常切開碎屑、礫石、結(jié)核和巖脈等。節(jié)理間距較小,呈等間距均勻分布,密集成帶;常平行排列、雁行排列,成群出現(xiàn);或兩組交叉,稱“X節(jié)理”,或稱“共軛節(jié)理”(圖7-58)。第87頁/共122頁張節(jié)理與剪節(jié)理延伸對比第88頁/共122頁張節(jié)理與剪節(jié)理在形態(tài)上的差異第89頁/共122頁7.5.2研究節(jié)理的意義首先,研究節(jié)理的分布、性質(zhì)和組合等,有助于推斷區(qū)域應(yīng)力場的特點和各種應(yīng)力分布規(guī)律。共軛節(jié)理的銳角方向,是擠壓作用力的方向。其次,研究節(jié)理有很大實際意義。張節(jié)理常是巖漿侵入的通道,控制礦體的形成和分布。張節(jié)理對地下水的運動和富集有密切關(guān)系,有時構(gòu)成地下水的含水層。此外,隧道、水工建筑、礦井坑道、橋梁等工程建設(shè),都必須調(diào)查和測量節(jié)理。除此,對于地貌的發(fā)育、形態(tài)有密切關(guān)系。節(jié)理把巖石切割成無數(shù)方塊,形成球狀風(fēng)化。沿著垂直節(jié)理侵蝕成懸崖峭壁或峰林石柱等,如廣東仁化丹霞地貌、云南石林、湖南張家界、林州太行山等。第90頁/共122頁節(jié)理形成的懸崖第91頁/共122頁“X”節(jié)理形成的堡壘狀山峰第92頁/共122頁“X”節(jié)理形成的石柱第93頁/共122頁張家界節(jié)理形成的砂巖山峰第94頁/共122頁7.6斷裂構(gòu)造—斷層斷層——巖石受力斷裂,并沿斷裂面有明顯位移的斷裂構(gòu)造。第95頁/共122頁7.6.1斷層的幾何要素斷層面——兩側(cè)巖體沿此相對運動的斷裂面。平面、曲面;直立、傾斜。斷層面的產(chǎn)狀:走向、傾向、傾角斷層面常為斷層帶或斷層破碎帶。斷層線——斷層面與地面的交線稱斷層線。直線、曲線或波狀彎曲的線。斷盤——斷層線兩側(cè)的巖體。
位于斷層面以上的巖塊叫上盤,位于以下的叫下盤。斷層面直立時,可用南盤、北盤或東盤、西盤表示。相對上升的巖塊叫上升盤,相對下降的巖塊叫下降盤。位移——斷層兩盤的相對移動稱位移。第96頁/共122頁斷層破碎帶廬山漢口峽斷層破碎帶和小巖脈第97頁/共122頁7.6.2斷層的分類走向斷層
斷層走向與巖層走向一致。傾向斷層
斷層走向與巖層走向垂直。斜交斷層
斷層走向與巖層走向斜交。順層斷層
斷層與巖層面大致平行。7.6.2.1據(jù)斷層走向與兩盤產(chǎn)狀的劃分第98頁/共122頁7.6.2.2據(jù)斷層走向與褶曲軸向關(guān)系劃分縱斷層
斷層走向與褶曲軸向或區(qū)域構(gòu)造線一致??v斷層基本是走向斷層。橫斷層
斷層走向與褶曲軸向或區(qū)域構(gòu)造線直交。橫斷層基本是傾向斷層。斜斷層斷層走向與褶曲軸向或區(qū)域構(gòu)造線斜交。斜斷層基本是斜交斷層。第99頁/共122頁7.6.2.3據(jù)斷層兩盤的相對運動劃分正斷層
(上盤下降,下盤上升)
逆斷層(上盤上升,下盤下降)沖斷層斷層面的傾角>45°逆掩斷層斷層面的傾角>45°推覆構(gòu)造(逆沖推覆構(gòu)造或輾掩構(gòu)造)規(guī)模巨大、斷面傾角平緩,上盤遠距推移(數(shù)千米至數(shù)萬米)構(gòu)造窗飛來峰平推斷層
(平移斷層)
兩盤水平方向上相對位移樞紐斷層
上盤圍繞著一個軸作旋轉(zhuǎn)運動沖斷層第100頁/共122頁7.6.3斷層的組合類型地塹地壘階梯狀斷層疊瓦狀構(gòu)造第101頁/共122頁7.6.4斷層的野外觀測1.構(gòu)造(線)不連續(xù)巖層、礦層、巖體、褶皺軸、山脊等地質(zhì)體、地質(zhì)界線,在平面或剖面上錯開、中斷,是斷層存在的重要標(biāo)志。7.6.4.1斷層存在的標(biāo)志第102頁/共122頁2.地層的重復(fù)與缺失區(qū)域內(nèi),按正常的地層層序出現(xiàn)某些地層的重復(fù)、突然缺失、加厚、變薄等現(xiàn)象,這都可能是斷層存在的重要標(biāo)志。abcdef第103頁/共122頁褶皺所形成的地層重復(fù)ABCDEFGHIJ考察路線沿途所考察到的巖性:
E-D-C-B-C-D-E;F-G-H-I-J-I-H-G-F(對稱重復(fù))
(背斜)(向斜)斷層所形成的巖性重復(fù)為:A-B-C-D-A-B-C-D(見上頁,不對稱)第104頁/共122頁3.擦痕和摩擦鏡面斷層擦痕兩盤錯動時,斷層面上常留下擦痕。粗→細的方向代表對盤運動方向。撫摸擦痕,光滑感方向代表對盤移動方向。斷層滑面(鏡面)兩盤相對錯動,引起斷層面上高溫,鐵、錳、鈣、硅等成分重熔敷在斷層面上,形成光滑的薄膜,叫斷層滑(鏡)面。第105頁/共122頁斷裂活動的擦面斷層活動的擦面—大別山變質(zhì)巖中的擦面第106頁/共122頁4.構(gòu)造巖斷盤相對錯動時,斷層面兩側(cè)的巖石常被磨碎成巖塊、巖屑或巖粉,甚至產(chǎn)生礦物重結(jié)晶和定向排列,產(chǎn)生新礦物。其經(jīng)膠結(jié)后,形成與兩盤巖石明顯不同的新巖石——構(gòu)造巖。填充于兩斷盤之間。斷層角礫巖糜棱巖斷層泥第107頁/共122頁5.牽引構(gòu)造(拖拽構(gòu)造)柔
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