1、主講教師：李 理 2012.12,構造地質學 Structural Geology,構造地質學,第一章 緒論 第二章 地質體的產狀和地層接觸關系 第三章 巖石變形分析的力學基礎 第四章 劈理 第五章 線理 第六章 褶皺 第七章 節(jié)理 第八章 斷層,第一章 緒 論,構造地質學的內涵和構造規(guī)模 地質構造的類型和關系 構造分析的基本方法 構造地質學的研究方法和意義 課程的特點、教材及參考書,第一講 構造地質學的內涵和構造規(guī)模,研究對象：組成地殼的巖石、巖層和巖體在巖石圈中力的作用下變形的產物，即地質構造，簡稱構造。,研究內容：構造的幾何形態(tài)、組合型式、形成機制和演化過程，并探討產生這些構造的作用力的

2、方向、方式和性質。,一、構造地質學的內涵,褶皺,釣魚島,二、構造的規(guī)模,全球構造：如板塊 大型構造：如造山帶,大地構造學 (Tectonics),中型構造：,幾十km范圍內的構造 露頭或手標本規(guī)模的構造,小型構造：,構造地質學,(Structural Geology ),二、構造的規(guī)模,光學顯微鏡下觀察到的構造 電子顯微鏡下觀察到的構造,顯微構造：,超顯微構造：,構造物理學,(Tectonophysics),二、構造的規(guī)模,構造物理學,大地構造學,構造地質學,根本,基礎,表征,組構,研究方向：,二、構造的規(guī)模,1.原生構造：巖石或巖層在形成過程中產生的原始位態(tài)或面貌，如層理和火山巖的柱狀節(jié)理等

3、。,火山巖柱狀節(jié)理,沉積巖的層理 火山巖的柱狀節(jié)理,第二講 地質構造的類型和關系,（一）構造的成因分類：,一、地質構造的類型,一、地質構造的類型,（一）構造的成因分類：,2.次生構造：原生構造在地質應力作用下發(fā)生位態(tài)或面貌的改變形成的構造，如褶皺、斷層等（構造地質學的主要研究內容）。,褶皺,斷層,第二講 地質構造的類型和關系,（二）構造的形態(tài)分類：,面狀構造：如褶皺（巖石中的波狀彎曲） 節(jié)理（兩側巖石沒有明顯位移的斷開） 斷層（兩側巖石有明顯位移的斷開） 劈理（巖石按一定方向分割成平行密集的薄片 或薄板的次生面狀構造）,線狀構造：線理（巖石中長條狀、線性要素呈 平行或近于平行排列的線性構造）,

4、一、地質構造的類型,第二講 地質構造的類型和關系,褶皺-巖石中的波狀彎曲,節(jié)理-兩側巖石沒有明顯位移的斷裂,斷層-兩側有明顯位移的巖石斷裂,劈理:一定方向平行密集排列的薄片(板),線理-平行排列的長條狀、線性要素,二、地質構造之間的關系,各種構造之間：,褶皺與劈理,第二講 地質構造的類型和關系,褶皺與,逆斷層,正斷層,走滑斷層,二、地質構造之間的關系,各種構造之間：,第二講 地質構造的類型和關系,節(jié)理與,斷層,褶皺,二、地質構造之間的關系,各種構造之間：,第二講 地質構造的類型和關系,二、地質構造之間的關系,各種構造之間：節(jié)理發(fā)育成斷層,第二講 地質構造的類型和關系,多 期 次 演 化,構造疊

5、加,構造置換,二、地質構造之間的關系,各期次之間：,層理（S0）,劈理（S1）,下正上逆,正斷層,第二講 地質構造的類型和關系,構造的層次-擠壓型,理想的構造層次示意圖（據M. Mattauer, 1980）,二、地質構造之間的關系,第二講 地質構造的類型和關系,區(qū)域伸展條件下變質核雜巖和拆離斷層的發(fā)育， 韌性剪切帶在深部產生糜棱巖（據R.D. Hatcher）,二、地質構造之間的關系,構造的層次- 伸展型,淺層次：脆性斷層 中、深層次：韌性斷層,第二講 地質構造的類型和關系,一、比較構造學方法,H. Stille（1924）,黃汲清（1980）,第三講 構造分析的基本方法,比較構造學分析方法

6、：強調通過比較去鑒別、分類，找出共性、個性和變化規(guī)律，從而進行成因機理的探討。,歷史構造比較分析法，是以各種地質、地球物理、地球化學資料為基礎，按地史發(fā)展的順序探討不同階段大地構造發(fā)展的特點，著重研究和比較殼、幔各部分構造的發(fā)生、發(fā)展和轉化，找出它們之間的共同性和差異性，闡明它們的運動規(guī)律。,二、地質力學方法,地質力學是根據所觀察到的現(xiàn)存構造形態(tài)、分布排列及彼此干涉關系，用應力與應變關系分析并配合構造物理模擬實驗來解釋構造體系的發(fā)生和發(fā)展。 李四光(1947),第三講 構造分析的基本方法,三、地質構造的力學分析與歷史分析相結合,地質力學分析是基礎，強調各構造要素的空間組合；地質歷史分析是綜合，

7、著重各類地質體的時間演化。其精髓在于“時間和空間的對立統(tǒng)一，建造與改造的對立統(tǒng)一（包括形成與形變的統(tǒng)一）”。 張文佑（1984）,第三講 構造分析的基本方法,四、解析構造學方法,幾何學解析就是認識和測量各類各級構造的形態(tài)、產狀、方位、大小、構造內部各要素之間及該構造與相關構造之間的幾何關系，從而建立一個完整的具有幾何規(guī)律的構造系或型式。,馬杏垣(1983),第三講 構造分析的基本方法,運動學解析的目的在于再現(xiàn)巖石形成至變形期間所經歷的過程和發(fā)生的運動，主要是通過對巖石或巖層中的原生構造，尤其是次生構造的分析揭示其運動規(guī)律，解釋改變巖層和巖體的位置、方位、大小和形態(tài)的平移、轉動、體變及形變的組合

8、情況。,四、解析構造學方法,馬杏垣(1983),第三講 構造分析的基本方法,動力學解析是要闡明產生構造的力、應力和力學過程，其目的是查明變形應力的性質、大小和方位。在進行動力學分析時，常常要求定量評價地質標志體的原始大小和形狀的改變程度，即進行應變分析。,四、解析構造學方法,馬杏垣(1983),第三講 構造分析的基本方法,綜合運用上述多種方法，對地質構造進行幾何學、運動學及動力學分析； 注重三維幾何學研究； 注重包括褶皺倒向、牽引褶皺等等各規(guī)模的運動指向分析，斷層橫向上伸展量（率）或壓縮量（率）、垂向上生長指數(shù)、落差分析，進行構造平衡剖面恢復； 選用合適的年代學方法，對不同變形序列的活動年代進

9、行測年； 重視構造發(fā)育漸變與突變、連續(xù)性與階段性，建立以時間為線索的四維構造模型； 通過構造物理模擬和構造應力場數(shù)值模擬 揭示其發(fā)展過程和形成原因，還原其本來面貌。,第三講 構造分析的基本方法,第四講 構造地質學的研究方法和意義,野外地質調查,航空技術、3S（GPS、GIS、RS）技術,鉆井和重力勘探、磁法勘探、 電法勘探、地震勘探,構造地球化學,構造物理模擬、構造應力場數(shù)值模擬,一、構造地質學的研究方法,同位素地質年代學,北京西山大型平臥褶皺（李理攝）,野外地質調查,第四講 構造地質學的研究方法和意義,一、構造地質學的研究方法,一、構造地質學的研究方法,圣安德烈斷層（R. E. Wallac

10、e）,航空技術,第四講 構造地質學的研究方法和意義,青藏高原(據張培震,2008),GPS測量,遙感( RS ),第四講 構造地質學的研究方法和意義,一、構造地質學的研究方法,測井,地震,航磁,第四講 構造地質學的研究方法和意義,一、構造地質學的研究方法,構造地球化學對于研究地質構造作用與地球化學過程之間在空間上、時間上和成因上的聯(lián)系提供了可能。,第四講 構造地質學的研究方法和意義,構造地球化學,Ar40/Ar39、K-Ar、裂變徑跡（FT）、（U-Th）/He等同位素熱年代學方法用于構造地質學研究，能夠較好地確定變形序列及其精細活動年代。,第四講 構造地質學的研究方法和意義,同位素地質年代學

11、,構造物理模擬實驗,第四講 構造地質學的研究方法和意義,構造物理模擬 利用相似原理，采用石蠟、金剛砂等，模擬地質構造演化過程。,拉伸容易形成正斷層,斷層發(fā)育的構造物理模擬,第四講 構造地質學的研究方法和意義,構造應力場數(shù)值模擬有限元法,第四講 構造地質學的研究方法和意義,二、理論意義,第四講 構造地質學的研究方法和意義,三、實際意義,資源開發(fā),固體礦產、油氣、地下水等的勘測和開發(fā)。,水庫、大型建筑及國防設施的選址和鐵道選線的基礎。,工程建筑,地震的成因主要是構造地震，特別是斷層的活動引起的。因此對斷層的檢測是地震預報的基礎。對于其他自然災害，如泥石流滑坡的診斷與防治。,地震預報 防災減災,第四

12、講 構造地質學的研究方法和意義,中國強震震中分布圖(據張培震,2008),第四講 構造地質學的研究方法和意義,構造與地震,汶川地震地質背景(據滕吉文等，2008),第四講 構造地質學的研究方法和意義,精確定位后的余震分布,（地震目錄據黃媛等，2008）,第四講 構造地質學的研究方法和意義,地震前美麗的北川縣城(據張培震,2008),第四講 構造地質學的研究方法和意義,遭遇地震浩劫后的北川縣城(據張培震,2008),第四講 構造地質學的研究方法和意義,再次遭遇地震的北川縣城(據張培震,2008),第四講 構造地質學的研究方法和意義,前山斷裂錯斷白鹿鎮(zhèn)中學校園，距斷層數(shù)米處的教學樓沒有遭到嚴重破壞

13、(據張培震,2008),第四講 構造地質學的研究方法和意義,沉積巖石學 構造地質學 沉積物 沉積巖 地質構造 有機質 油 氣 油氣藏 石油地質學,構造地質學在油氣研究中的位置,第四講 構造地質學的研究方法和意義,轉化,埋藏,變形,運移,構造與油氣,前古近系遭受風化剝蝕,始新世沙四段沉積時期,始新世沙四段沉積末形成油藏,隨埋深加大新近紀晚期形成氣藏,第四講 構造地質學的研究方法和意義,（據潛能恒信PPT,2011）,知識和認識型,力學分析的基礎知識；推覆構造，疊加褶皺等各類構造名詞、術語和概念；各種構造現(xiàn)象的識別等。,技能型,地質圖、剖面圖、的判讀、繪制和分析,邏輯推理和綜合分析,根據節(jié)理資料恢復古構造應力場、根據變形結果推斷變形過程、根據構造樣式推斷變形環(huán)境、根據地質圖和有關資料恢復構造發(fā)