1、本章所要討論的主要內(nèi)容： 1、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的定義及研究內(nèi)容 2、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的進展 3、構(gòu)造解析 4、構(gòu)造研究的基本方面,緒論,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的定義和研究內(nèi)容 定義：構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之 一，主要是研究組成地殼的巖石、巖層和巖體在巖石圈中力的作用下變形形成的各種現(xiàn)象（構(gòu)造）。研究這些構(gòu)造的幾何形態(tài)、組合形式、形成機制和演化過程，探討產(chǎn)生這些構(gòu)造的作用力和方向、方式和 性質(zhì)。 研究內(nèi)容： 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對象是中、小型構(gòu)造。 1、構(gòu)造對沉積的控制作用,2、構(gòu)造對巖漿活動的控制作用 3、構(gòu)造對變質(zhì)作用的控制作用 4、構(gòu)造對礦產(chǎn)的控制作用 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的進展 新構(gòu)造觀：新構(gòu)造觀主要包括以下四點：

2、 1、以水平運動為主導(dǎo)的活動論以及漸進突變的旋回式發(fā)展是認識和分析構(gòu)造的根本思想。 2、巖石圈是層圈式的，各分層界面常常是活動性構(gòu)造界面，各分層的構(gòu)造是不協(xié)調(diào)的，橫向是不均一的。 3、構(gòu)造是多因、多級、多時、多性的。 4、擠壓、伸展和平移構(gòu)造共同組成了巖石圈各級各類構(gòu)造。,構(gòu)造研究方法新進展： 1、深層與淺層構(gòu)造研究的結(jié)合 2、定量分析 從定性到定量，這是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展走向成熟的一個標志。定量分析主要包括以下幾個方面： (1)巖石組構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué) (2)應(yīng)力場研究 (3)古差異應(yīng)力的計算 (4)有限應(yīng)變分析 (5)造山帶縮短量的計算 3、構(gòu)造地球化學(xué) 4、變形礦物動力學(xué),構(gòu)造解析 構(gòu)造解析包

3、括地質(zhì)構(gòu)造幾何學(xué)的、運動學(xué)的和動力學(xué)解析三個方面。 1、幾何學(xué)解析就是認識和測量各類各級構(gòu)造的形狀、產(chǎn)狀、方位、大小、構(gòu)造內(nèi)部各要素之間以及該構(gòu)造與相關(guān)構(gòu)造之間的幾何關(guān)系，從而建立一個完整的具有幾何規(guī)律的構(gòu)造關(guān)系或型式。 2、運動學(xué)解析的目的在于再現(xiàn)巖石形成和變形期間所發(fā)生的運動，主要是通過對巖石或巖層中的原生構(gòu)造，尤其是次生構(gòu)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(zhuǎn)動、體變及形變的組合情況。 3、動力學(xué)解析是要闡明產(chǎn)生構(gòu)造的力、應(yīng)力和力學(xué)過程，其目的是查明變形應(yīng)力的性質(zhì)、大小和方位。,構(gòu)造研究的基本方面 1、野外工作是基礎(chǔ) 2、重視構(gòu)造幾何學(xué)的研究 3、建

4、立并完善構(gòu)造模式 4、引進新技術(shù)，采用新方法 5、組織多學(xué)科、多兵種協(xié)作攻關(guān)，綜合研究,第二章 地質(zhì)體的產(chǎn)狀和地層接觸關(guān)系 本章所要討論的主要內(nèi)容： 1、地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀 2、巖層的厚度和埋藏深度 3、巖層的露頭 4、地層的接觸關(guān)系 5、沉積巖層的構(gòu)造 6、野外照片,第一節(jié) 地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀 一些基本概念 地質(zhì)體是泛指任何成因的天然巖石體，包括沉積成因的巖層，噴出成因的層狀火山巖，侵位成因的巖漿巖體以及受力變形形成的構(gòu)造。各種地質(zhì)體的構(gòu)造都可以歸納為面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造。 面狀構(gòu)造有層理、節(jié)理、斷層等，以及一些只有幾何意義的結(jié)構(gòu)面，如褶皺軸面等。 線狀構(gòu)造包括所有呈線狀習(xí)性的構(gòu)造，以及各種平面的

5、交線，如褶皺的樞紐和線理等。 為確定和表示面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造的空間關(guān)系，建立了產(chǎn)狀要素的概念。產(chǎn)狀要素是用來規(guī)定面狀構(gòu)造或線狀構(gòu)造在三維空間的產(chǎn)出狀態(tài)，用之表示其與水平參考面和地理方位之間的關(guān)系。,面狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 平面的產(chǎn)狀是以其在空間的延伸方位及其傾斜程度來確定的。任何面狀構(gòu)造或地質(zhì)體界面的產(chǎn)狀均以其走向、傾向和傾角的數(shù)據(jù)表示。,1、走向：傾斜平面與水平面的交線叫走向線，走向線兩端延伸的方向即為該平面的走向任何一個平面都有無數(shù)條相互平行的不同高度的走向線。 2、傾向：傾斜平面上與走向線相垂直的線叫傾斜線，傾斜線在水平面上的投影所指的沿平面向下傾斜的方位即傾向。 3、傾角：平面上的傾斜線與

6、其在水平面上的投影線之間的夾角，即在垂直于該平面走向的直立剖面上該平面與水平面間的夾角。,視傾角,當觀察剖面與巖層的走向斜交時，巖層與該剖面的交跡線叫視傾斜線，視傾斜線與其在水平面上的投影線間的夾角稱視傾角，也叫假傾角。視傾角的值比傾角值小，兩者之間的關(guān)系為： tg=tgcos,當視傾向偏離傾向越大時，視傾角越小，當視傾向平行走向時，視傾角等于零。,線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀要素 直線的產(chǎn)狀是直線在空間的方位和傾斜程度，產(chǎn)狀要素包括傾伏向、傾伏角，或用其所在平面的側(cè)伏向和側(cè)伏角表示。 傾伏向（指向）：某一直線在空間的延伸方向，即某一傾斜直線在水平面上的投影線所指示的該直線向下傾斜的方位。 傾伏角：指直線的

7、傾斜角，即直線與其水平投影線間所夾之銳角。 側(cè)伏角：當線狀要素包含在某一傾斜平面內(nèi)時，此線與該平面走向間所夾之銳角即為此線在那個面上的側(cè)伏角。側(cè)伏向就是構(gòu)成上述銳角的走向線那一端的方位。,巖層產(chǎn)狀的表示方法 1、文字記述巖層產(chǎn)狀方法 （1）象限角法：以地理子午線（經(jīng)線）為基準線，走向線、傾向線與它所夾的角，即為走向或傾向的象限角。 （2）方位角法：以地理正北（N）為起點（0），順時針旋轉(zhuǎn)到巖層的走向線、傾向線的角度， 即為走向和傾向的方位角。,2、在地質(zhì)圖上表示巖層產(chǎn)狀的符號,3、等值線圖表示巖層產(chǎn)狀的方法,第二節(jié) 巖層的厚度和埋藏深度,巖層的厚度,1、真厚度（h）：巖層頂、底面之間的最短距離

8、。 2、 鉛直厚度(hg)：巖層頂、底面之間的鉛直距離。同一巖層，只要產(chǎn)狀不變，在任何方向的剖面上鉛直厚度是不變的。h=hgcos 3、 水平厚度(hf)：巖層頂、底面之間的水平距離。h=hfsin 4、視厚度和視水平厚度：在與巖層走向斜交的剖面上，巖層頂、底面與剖面的交線之間的最短距離大于巖層的真厚度，稱為視厚度；水平距離也大于水平厚度，稱為視水平厚度。 5、殘存厚度：巖層遭受了剝蝕，現(xiàn)在所見到的是巖層的殘余部分，由地面某點至巖層底面之間的最短距離，稱為殘存厚度。,巖層的埋藏深度 由地面某點至地下某巖層頂面的鉛直距離，稱為該巖層在地面某點的埋藏深度。 1、埋藏深度為地面某點與其在地下某巖層頂

9、面上的鉛直對應(yīng)點的標高差。 2、埋藏深度為該巖層頂面上的鉛直對應(yīng)點以上各巖層鉛直厚度的總和。,第三節(jié) 巖層的露頭 巖層露頭和露頭線 1、巖層露頭：指巖層裸露地表、未被第四系松散堆積層覆蓋的部分。 2、露頭線：巖層露頭和第四系在地表的分界線，稱為基巖出露線或第四系界線；巖層與地面的交線，稱為巖層面出露線，即巖層露頭線。 3、巖層露頭線的形態(tài)及其影響因素 巖層露頭線的形態(tài)是指巖層露頭線在地面和地質(zhì)圖上的彎曲的形態(tài)。影響巖層露頭線形態(tài)的因素有巖層產(chǎn)狀和地形。 水平巖層 是同一層面上各點的海拔標高相同或基本相同的巖層。水平巖層露頭線的形態(tài)僅取決于地形起伏情況。,傾斜巖層,傾斜巖層是指傾向和傾角基本一致

10、的一套巖層，是變形巖層和構(gòu)造中最基本的一種。 傾斜巖層在地表的出露界線或地質(zhì)界線，常以一定規(guī)律展布：穿越溝谷和山脊的地質(zhì)界線的平面投影均呈“V”字形，這種規(guī)律叫“V”字形法則，在地形地質(zhì)圖上的特征為： （1）當巖層傾向與地面坡向相反時，穿越溝谷的地質(zhì)界線，“V”字形尖端指向溝谷上游，即巖層的傾向；穿越山脊處，“V”字形尖端指向下坡，即巖層傾向相反的方向。地質(zhì)界線的“V”字形彎曲較等高線開闊。即“傾反彎小”。,（2）當巖層傾向與地面坡向一致，巖層傾角大于地面坡角時，穿越溝谷的地質(zhì)界線“V”字形尖端指向溝谷下游，即巖層的傾向；山脊處的地質(zhì)界線“V”字形尖端指向山脊上坡，即巖層傾向相反的方向。巖層傾

11、角越陡，“V”字形越開闊，傾角近于90度時，地質(zhì)界線近于直線，即“傾大彎反”。 （3）當巖層傾向與地面坡向一致，而其傾角小于地面坡角時，地質(zhì)界線“V”字形尖端在溝谷處指向上游，；在山脊處指向下坡，且其“V”字形的彎曲較等高線緊閉。即“傾小彎大”。,第四節(jié) 地層的接觸關(guān)系 整合接觸 當一個地區(qū)長期處于地殼運動相對穩(wěn)定的條件下，即沉積盆地緩慢下降，或雖上升但未超過沉積基準面以上，或地殼沉降與沉積處于相互平衡狀態(tài)，沉積物則一層層連續(xù)堆積而沒有沉積間斷。這樣一套相互平行或近于平行的新老地層之間的接觸關(guān)系，稱為整合接觸。,不整合接觸 沉積接觸的上下兩套地層之間有明顯的沉積間斷，即先后沉積的兩套地層之間有

12、明顯的地層缺失，這種接觸關(guān)系為不整合接觸。不整合接觸有兩種類型。 1、平行不整合（假整合）：主要表現(xiàn)為不整合面上下兩套地層的產(chǎn)狀彼此平行。 2、角度不整合：主要表現(xiàn)為不整合面上下兩套地層產(chǎn)狀不同，褶皺型式和變形強弱程度不同，斷裂構(gòu)造發(fā)育程度和性質(zhì)不同，上下兩套地層的構(gòu)造方向不同。兩套地層的變質(zhì)程度和巖漿活動也常有明顯差異。,不整合在地質(zhì)圖或剖面圖上的表現(xiàn) 1、平行不整合 在地質(zhì)圖和剖面圖上不整合面與其上下兩套地層產(chǎn)狀一致，即傾向、傾角相同，其地質(zhì)界線與整合的地質(zhì)界線相似。,2、 角度不整合 在地質(zhì)圖和剖面圖上，表現(xiàn)為上覆一套較新地層的底面的地質(zhì)界線，即上覆地層中最老一層截切下伏較老不同地層的地

13、質(zhì)界線，通常以上覆地層的底面代表不整合面。,不整合的觀察 1、不整合研究的意義 （1）地質(zhì)發(fā)展史 （2）巖石地層學(xué) （3）礦產(chǎn) 2、不整合的研究方法 （1）確定不整合的存在 （2）確定不整合的時代 （3）研究不整合空間展布和類型變化,地理不整合：是由海侵造成的，在較廣闊的區(qū)域內(nèi)，地殼不均衡地緩慢下沉或者海水面不斷上升，引起海水不斷向大陸侵入。海水占領(lǐng)的面積和沉積范圍不斷擴大，不斷形成新的地層逐漸向較古老的侵蝕面上超覆。這種新老兩套地層之間的接觸關(guān)系，稱為地理式不整合接觸。特點有： （1）分布區(qū)域廣闊，在不同地段的地層接觸關(guān)系的類型往往發(fā)生變化。 （2）不僅下伏地層可以出現(xiàn)缺失現(xiàn)象，而且越向大陸

14、超覆方向的上覆地層底部缺失的層位越多。,第五節(jié) 沉積巖層的構(gòu)造 層理及其識別 1、層理的形態(tài)分類 形態(tài)分類是一種幾何分類，主要依據(jù)層理形態(tài)及其結(jié)構(gòu)，將其分為水平層理和交錯層理。 2、層理的識別標志 （1）巖石成分的變化 （2）巖石結(jié)構(gòu)的變化 （3）巖石顏色的變化 （4）巖層的層面原生構(gòu)造,利用原生沉積構(gòu)造鑒定巖層的頂面和底面 面向是指成層巖層頂面法線所指的方向，是成層巖系中巖層由老變新的方向。沉積巖層的很多原生沉積構(gòu)造，可以用來確定巖層的面向。 1、交錯層理 交錯層理是由紋層互相斜交組成的，常呈弧形，有多種類型。 2、遞變層理（粒序?qū)永恚?是碎屑物質(zhì)在沉積過程中由于流體逐漸衰減而形成的一種沉積

15、結(jié)構(gòu)。 3、波痕 波痕是沉積物表面由于水和空氣流動而形成的波狀起伏不平的堆積形態(tài)。,4、沖刷面 固結(jié)或半固結(jié)的沉積巖層，當出露水面或在水下遭到流水的沖刷時，就會形成凹凸不平的沖刷面。,5、層面暴露標志 6、生物標志 根據(jù)某些化石在巖層內(nèi)的埋藏保存狀態(tài)也可鑒定巖層的頂、底面。,第三章 地質(zhì)構(gòu)造分析的力學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié) 應(yīng)力的概念 面力和體力 地殼中作用于巖石上的力有多種，最重要的有兩種：重力和面力。 重力是一種體力，與質(zhì)量成正比。對于深埋于地殼中的巖石，其上覆巖石柱的重量是一種重要的力。所謂體力是指作用于巖石內(nèi)部每個質(zhì)點的外力。 面力是巖塊間的相互作用力，是通過其接觸面而傳遞的，它作用于物體的表面

16、，所以也叫表面力。,應(yīng)力 應(yīng)力是在面力或體力的作用下引起的，作用在物體內(nèi)或表面單位面積上的一對大小相等方向相反的力，應(yīng)力的方向與力的方向一致。 內(nèi)力：同一巖石內(nèi)部各質(zhì)點之間相互作用的力，可分為固有內(nèi)力和附加內(nèi)力。固有內(nèi)力是指巖石內(nèi)部各個質(zhì)點之間原來存在的自然結(jié)合力。附加內(nèi)力是指當巖石受到外力作用時，引起內(nèi)部固有內(nèi)力的改變量。,1、合應(yīng)力：在外力作用下，于巖石內(nèi)部任一截面上所產(chǎn)生的與外力作用方向平行的應(yīng)力，即稱為作用在該截面上的合應(yīng)力。,2、正應(yīng)力和剪應(yīng)力：合力可以運用平行四邊形法則分解為兩種應(yīng)力。 正應(yīng)力（或直應(yīng)力）：與截面垂直的應(yīng)力 剪應(yīng)力：作用于截面上并與其平行的應(yīng)力,、主應(yīng)力：在外力作用

17、下，于巖石內(nèi)部，與外力作用方向垂直的截面上，只產(chǎn)生正應(yīng)力，不產(chǎn)生剪應(yīng)力，這種與外力作用方向平行的正應(yīng)力，稱為主應(yīng)力。與主應(yīng)力垂直的截面稱為主應(yīng)力面或主平面，其上只有主應(yīng)力而無剪應(yīng)力；主應(yīng)力面的法線稱為主應(yīng)力軸，它代表主應(yīng)力的作用方向。 4、基本計算公式,任意截面（N）上的合應(yīng)力（合）、外力（P）、主應(yīng)力面（A），N與A的夾角（n）、主應(yīng)力（a）等之間的關(guān)系為： （上式）,第二節(jié) 應(yīng)力狀態(tài)分析 應(yīng)力狀態(tài)的概念 在外力作用下，于巖石內(nèi)部任一點的無數(shù)個方向不同的截面上所產(chǎn)生的應(yīng)力情況，稱為巖石內(nèi)部該點的應(yīng)力狀態(tài)。,一點的應(yīng)力狀態(tài),一點的應(yīng)力狀態(tài) 可以用三個主應(yīng)力的大小和方向來表示，分別用1、2、3表

18、示最大、中間和最小主應(yīng)力，123。常見的應(yīng)力狀態(tài)有： 1、單軸應(yīng)力狀態(tài)：一個主應(yīng)力不等于零，另外兩個主應(yīng)力等于零。 2、雙軸應(yīng)力狀態(tài)：一個主應(yīng)力為零，另外兩個主應(yīng)力不等于零。 3、三軸應(yīng)力狀態(tài)：三個主應(yīng)力都不等于零，為一般的應(yīng)力狀態(tài)，123。,二維應(yīng)力分析 1、任一斜截面上的應(yīng)力分析,表示二維應(yīng)力狀態(tài)的莫爾圓,三維應(yīng)力分析 三維應(yīng)力分析是在二維應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上進行的，只不過數(shù)字表達式更為復(fù)雜。,三維應(yīng)力莫爾圓：,第三節(jié) 應(yīng)力場、應(yīng)力軌跡、應(yīng)力集中 應(yīng)力場和應(yīng)力軌跡 物體內(nèi)各點在某一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)組成了一個應(yīng)力場。地殼的一定空間內(nèi)某一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)稱為構(gòu)造應(yīng)力場。表示那一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)及其變化情

19、況，通常用各點的主應(yīng)力方向連成的軌跡來表示，稱應(yīng)力軌跡，也稱應(yīng)力跡線，它表示了主應(yīng)力方向的連續(xù)變化。 應(yīng)力場的研究方法主要有：節(jié)理統(tǒng)計、巖組分析、光彈模擬、數(shù)學(xué)地質(zhì)模擬等。,應(yīng)力集中 根據(jù)材料實驗，物質(zhì)內(nèi)部的缺陷（如孔洞、缺口、微裂隙等）所在，會引起局部的應(yīng)力集中，大大超過應(yīng)力的正常值，使巖石沿著這些應(yīng)力集中部位首先遭到斷裂破壞。,自然界中的巖石并非完整無缺，因此應(yīng)力集中現(xiàn)象在地殼中也必然存在。,第四節(jié) 變形巖石應(yīng)變分析基礎(chǔ) 基本概念 1、變形、位移和應(yīng)變 當?shù)貧ぶ袔r體受到應(yīng)力作用后，其內(nèi)部各質(zhì)點經(jīng)受了一系列的位移，從而使巖體的初始形態(tài)、方位和位置發(fā)生了改變，通常稱為變形。 物體的位移是通過其

20、內(nèi)部各質(zhì)點的初始位置和終止位置的變化來表達的。質(zhì)點的初始位置和終止位置的連線叫做位移矢量。位移的基本方式可以分為平移、旋轉(zhuǎn)、體變和形變四種。平移和旋轉(zhuǎn)是指剛體的平移和旋轉(zhuǎn)，是物體相對于外部坐標作整體的平移或旋轉(zhuǎn)。體變和形變分別指體積的變化和形狀的變化，體變和形變使物體內(nèi)部各質(zhì)點的相對位置發(fā)生了改變，從而改變了物體的大小和形狀，即引起了物體的應(yīng)變。,因此，應(yīng)變是物體在應(yīng)力作用下的形狀和大小的改變量，但有時也包含有旋轉(zhuǎn)的含義。,2、應(yīng)變的測量 應(yīng)變是指與初始狀態(tài)比較的物體變形后的狀態(tài)，變形的結(jié)果引起物體內(nèi)質(zhì)點之間的線段長度的變化或兩條線段之間的角度的變化，前者為線應(yīng)變，后者為剪應(yīng)變。 （1）線應(yīng)變

21、,（2）剪應(yīng)變,3、主應(yīng)變、主應(yīng)變面和主應(yīng)變軸 在三向應(yīng)力狀態(tài)下，于巖石內(nèi)部任意點上，即在這個單元體中的三個相互垂直的面上，只有線應(yīng)變而無剪應(yīng)變，巖石表現(xiàn)為單純的拉伸或壓縮，這個線應(yīng)變稱為主應(yīng)變；該三個相互垂直的面，稱為主應(yīng)變面；三個相互垂直的主應(yīng)變方向，稱為主應(yīng)變軸。 4、均勻應(yīng)變和非均勻應(yīng)變 （1）均勻變形 物體各點的應(yīng)變相同的變形稱為均勻變形。其特征是：變形前的直線變形后仍是直線；變形前的平行線變形后仍是平行線。因此，其中任一個小單元體的應(yīng)變性質(zhì)（大小和方向）就可以代表整個物體的變形特征。,（2）非均勻變形,物體內(nèi)各點的應(yīng)變特征發(fā)生變化的變形稱為非均勻變形。直線經(jīng)變形后不再成為直線，而成

22、了曲線或折線，平行線變形后不再保持平行，圓變形后亦不再成為橢圓。,如果物體內(nèi)從一點到另一點的應(yīng)變狀態(tài)是逐漸改變的，則稱為連續(xù)變形；如果是突然改變的，則應(yīng)變是不連續(xù)的，稱為不連續(xù)變形。,應(yīng)變橢球體和遞進變形 1、應(yīng)變橢球體,設(shè)想在變形前巖石內(nèi)有一個半徑為1的單位球體，均勻變形后成為一個橢球以這個橢球的形態(tài)和方位來表示巖石的應(yīng)變狀態(tài)，這個橢球便稱為應(yīng)變橢球體。,2、遞進變形 物體變形的最終狀態(tài)與初始狀態(tài)對比發(fā)生的變化，稱為有限應(yīng)變或總應(yīng)變或全量應(yīng)變。實際上，在變形過程中，物體從初始狀態(tài)變化到最終狀態(tài)的過程是一個由許許多多微量應(yīng)變的逐次疊加過程，這種變形的發(fā)展過程稱為遞進變形。 其中，變形期中某一瞬

23、間正在發(fā)生的小應(yīng)變，叫增量應(yīng)變?nèi)绻∷查g非常微小，其間發(fā)生的微量應(yīng)變可稱為無限小應(yīng)變。 （1）共軸遞進變形 在遞進變形過程中，如果各增量應(yīng)變橢球的主軸始終與有限應(yīng)變橢球的主軸一致，這種變形就叫共軸遞進變形。否則就叫非共軸遞進變形。遞進純剪變形是共軸遞進變形的典型實例。,（2）非共軸遞進變形 遞進簡單剪切是非共軸遞進變形的典型實例。,第五節(jié) 巖石變形行為及影響因素 巖石的力學(xué)性質(zhì) 影響巖石變形的巖石力學(xué)性質(zhì)主要有： 1、巖石的彈性和塑性 巖石在外力作用下發(fā)生變形，當外力取消后，又恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，巖石的這種力學(xué)性質(zhì)稱為彈性，這種變形稱為彈性變形。 當應(yīng)力超過巖石的彈性極限，即使外力去掉后，巖

24、石也不能完全恢復(fù)到原來的形狀，從而使一部分變形保留下來，這種變形稱為塑性變形，巖石的這種性質(zhì)稱為塑性。,2、巖石的脆性和韌性 巖石受力后，若在破裂前，只能承受很小的變形時，稱為巖石的脆性。脆性強的巖石，受力變形后很快就會發(fā)生破裂。 巖石受力后，若在破裂前，能夠承受較大的變形而不失去連續(xù)完整性時，稱為巖石的韌性。韌性強的巖石不易被拉斷、剪斷或折斷。,3、巖石的剛性 巖石不易發(fā)生變形的性質(zhì)，稱為剛性。理想的剛體，在任何應(yīng)力作用下都不會發(fā)生任何變形。巖石不是理想的剛體，且不同巖石的剛性相對地有強有弱。 4、巖石的粘性 巖石容易發(fā)生流動變形的性質(zhì)稱為粘性。理想的粘性體稱為牛頓流體，它是能經(jīng)受很大程度變

25、形的材料，在長時間的極其微小的應(yīng)力作用下，就能表現(xiàn)出持續(xù)、緩慢的塑性變形，實際上這是在固體條件下的流動變形。,巖石的脆性破壞 1、巖石的強度 當巖石所受的應(yīng)力達到或超過巖石的強度極限時，就會發(fā)生斷裂。巖石的這種抵抗破壞的能力，稱為巖石的強度。 2、巖石的脆性破壞方式 巖石的破裂有兩種類型：張裂與剪裂。張裂的位移方向垂直于破裂面，張裂面一般垂直于主應(yīng)力方向。剪裂相對位移平行于破裂面，破裂面一般與最大主壓應(yīng)力方向的夾角小于45度。,3、庫倫剪切破裂準則,庫倫認為巖石抗剪切破壞的能力不僅同作用在截面上的剪應(yīng)力有關(guān)，而且還與作用于該截面上的正應(yīng)力有關(guān)。設(shè)發(fā)生剪裂的臨界剪應(yīng)力為，則： =0+n n作用于

26、該剪切面上的正應(yīng)力，0-n=0時的巖石抗剪強度，也稱為巖石的內(nèi)聚力，內(nèi)聚力對于一種巖石而言是一個常數(shù)； 內(nèi)摩擦系數(shù)，即為直線的斜率，如以直線的斜角表示，則=tg，則上式為： =0+ntg 巖石的內(nèi)摩擦角，則上式稱為庫倫剪切破裂準則。,4、莫爾剪切破裂準則,莫爾根據(jù)巖石力學(xué)實驗的結(jié)果，對庫倫準則提出了修正。他認為材料的內(nèi)摩擦角不是常數(shù)，而是隨圍壓的變化而變化，其破裂線的方程一般表示為：,n=f(n) 這是一條由一系列實驗得出的曲線，它包絡(luò)了同一種巖石在不同圍壓下破裂時的極限應(yīng)力圓，這一曲線稱為莫爾包絡(luò)線。,影響巖石變形行為的因素 1、巖石的各向異性 2、圍壓,3、溫度,4、孔隙流體對變形的影響

27、5、時間 （1）應(yīng)變速率 （2）蠕變與松弛 當作用于巖石的應(yīng)力保持長期不變時，巖石的應(yīng)變會隨應(yīng)力作用時間的延長而逐漸加大，稱為巖石的蠕變。 在巖石受力變形的過程中，若待應(yīng)力和應(yīng)變達到一定值以后就維持應(yīng)變量不變，則所需繼續(xù)作用的應(yīng)力值會隨時間的延長而逐漸減小，稱為巖石的松弛。 （3）施力重復(fù)次數(shù),第四章 褶皺構(gòu)造 第一節(jié) 褶皺和褶皺要素 褶皺的概念 巖層或巖體，在各種應(yīng)力長期作用下形成波狀彎曲，但仍然保持著它們的連續(xù)完整性，稱為褶皺構(gòu)造。 褶皺形象地反映了地殼巖石發(fā)生了塑性變形。 褶皺的基本類型 從單一褶皺面的彎曲來看，基本形態(tài)有兩種：背形和向形。,背形是指兩側(cè)褶皺面相背傾斜的上凸彎曲。 向形是

28、指兩側(cè)褶皺面相對傾斜的下凹彎曲。 中性褶皺：褶皺面既不上凸也不下凹，而是 凸向旁側(cè)。,褶皺的兩種基本類型： 背斜：核部由老地層，翼部由新地層組成的巖層，凸向地層變新方向的彎曲的褶皺。 向斜：核部由新地層，翼部由老地層組成的巖層凸向地層變老的方向彎曲的褶皺。,如果褶皺構(gòu)造很復(fù)雜，地層發(fā)生了倒轉(zhuǎn)，造成背形的核部是新地層，稱為背形向斜；向形的核部是老地層，稱為向形背斜。,褶皺要素 褶皺要素是褶皺的基本組成部分，主要有： 1、 核：褶皺中心部位的巖層。 2、 翼：泛指褶皺兩側(cè)比較平直的部分。 3、 拐點：相鄰的背形和向形共用翼的褶皺面常呈“S”形彎曲，褶皺面不同凸向的轉(zhuǎn)折點稱為拐點。 4、翼間角：是指

29、正交剖面上兩翼間的夾角。 5、轉(zhuǎn)折端：褶皺面從一翼過渡到另一翼的彎曲部分。 6、樞紐：單一褶皺面上最大彎曲點的連線。 7、脊線和槽線：同一褶皺面上沿著背形最高點（脊點）的連線稱為脊線；沿向形最低點（槽點）的連線稱為槽線。 8、軸面：各相鄰褶皺面的樞紐連成的面。,第二節(jié) 褶皺的描述,的重要方式。 正交剖面是指與褶皺樞紐相垂直的剖面。褶皺在水平面、鉛直剖面和正交剖面上的空間關(guān)系如下圖所示。可見只有正交剖面才能表示出褶皺的真實形態(tài)。,褶皺的剖面形態(tài)是表現(xiàn)褶皺形態(tài),轉(zhuǎn)折端的形態(tài) 根據(jù)轉(zhuǎn)折端的形態(tài)，可將褶皺分為以下幾類： 1、圓弧褶皺：轉(zhuǎn)折端呈圓弧形彎曲的褶皺。 2、尖棱褶皺：轉(zhuǎn)折端為尖頂狀，常由平直的

30、兩翼相交而成。 3、箱狀褶皺：轉(zhuǎn)折端寬闊平直，兩翼產(chǎn)狀較陡，形如箱狀。如果箱狀褶皺由兩個共軛的軸面組成,則稱共軛褶皺. 4、撓曲：在平緩巖層中，一段巖層突然變陡而表現(xiàn)出的褶皺面的膝狀彎曲。,翼間角 根據(jù)翼間角的大小將褶皺分為以下幾類： 1、平緩褶皺： 120翼間角180 2、開闊褶皺： 70翼間角120 3、中常褶皺： 30翼間角70 4、緊閉褶皺： 5翼間角30 5、等斜褶皺： 0翼間角5,樞紐 樞紐包括指向和傾伏角。 指向一般代表褶皺在空間延伸的方位。傾伏角可以從水平（0）到直立（90）。 樞紐的指向和傾伏角是描述褶皺位態(tài)的重要數(shù)據(jù)。,褶皺的位態(tài)分類 褶皺在空間的位態(tài)取決于軸面和樞紐產(chǎn)狀。

31、以橫坐標表示軸面的傾角，縱坐標表示樞紐傾伏角，可將褶皺分為七種類型： 1、直立水平褶皺：軸面傾角9080，樞紐近水平（傾伏角010） 2、直立傾伏褶皺：軸面傾角9080，樞紐1070 3、傾豎褶皺：軸面傾角9080，樞紐7090 4、斜歪水平褶皺：軸面傾角8020，樞紐010,5、斜歪傾伏褶皺：軸面傾角8020，樞紐1070 6、平臥褶皺：軸面、樞紐020 7、斜臥褶皺：樞紐和軸面兩者傾向及傾角基本一致，軸面傾角2080，樞紐在軸面上的傾伏角7090,褶皺的大小 褶皺的大小以褶皺的波長（）和波幅（A）來確定，在正交剖面上連接各褶皺面的拐點的線稱作褶皺的中間線。 褶皺波長是指一個周期波的長度，即

32、等于兩個相間拐點之間的距離；波幅是指中間線與樞紐點之間的距離。,褶皺的對稱性,兩翼等長的褶皺稱為對稱褶皺，反之為不對稱褶皺。,褶皺的平面輪廓 褶皺的平面輪廓可以根據(jù)褶皺中的同一褶皺面在平面上出露的縱向長度和橫向?qū)挾戎扔枰员磉_，可將褶皺分為： 1、 等軸褶皺：長與寬之比近于1:1；等軸背斜又稱穹窿構(gòu)造；等軸向斜又稱構(gòu)造盆地。 2、 短軸褶皺：長與寬之比約3:1的樞紐向兩端傾伏的褶皺。 3、 線狀褶皺：長度遠大于寬度的各類狹長的褶皺（一般大于10:1）。,第三節(jié) 褶皺的形態(tài)分類 根據(jù)組成褶皺的各褶皺層的厚度變化分類,1、平行褶皺 典型平行褶皺的幾何特點是褶皺面作平行彎曲。同一褶皺層的厚度在褶皺各

33、部分一致，所以也稱等厚褶皺；彎曲的各層具有同一曲率中心，所以又稱為同心褶皺。,2、相似褶皺 典型的相似褶皺的幾何特點是組成褶皺的各褶皺面作相似的彎曲各面的曲率相同，但沒有共同的曲率中心。各褶皺層的厚度發(fā)生有規(guī)律的變化，兩翼變薄，轉(zhuǎn)折端加厚；平行軸面的厚度在褶皺各部位保持一致。,根據(jù)組成褶皺的各褶皺面之間的幾何關(guān)系分類,1、協(xié)調(diào)褶皺 褶皺中各褶皺面彎曲的形態(tài)一致或作有規(guī)律的變化，其間沒有明顯不協(xié)調(diào)的突變現(xiàn)象，如相似褶皺和平行褶皺。 2、不協(xié)調(diào)褶皺,最典型的不協(xié)調(diào)是底辟構(gòu)造，一般由變形復(fù)雜的高塑性層（如巖鹽、石膏、泥質(zhì)巖石或煤層等）為核心，刺穿變形較弱的上覆脆性巖層的一種構(gòu)造。一般由底辟核、核上構(gòu)

34、造和核下構(gòu)造三個部分組成。 底辟核：由巖鹽、石膏、泥質(zhì)巖石及煤層等高塑性巖層組成，體積較大，外形奇特，內(nèi)部褶皺極其復(fù)雜。 核上構(gòu)造：指位于底辟核上覆和四周巖層的構(gòu)造。 核下構(gòu)造：指底辟核底盤巖層的構(gòu)造。,蘭姆賽（Ramsay）的褶皺形態(tài)分類,褶皺面的曲率變化可用等斜線表示。等斜線是褶皺正交剖面上層的上下界面的相同傾斜點的連線。,Ramsay根據(jù)一個褶皺的等斜線型式把褶皺分成三種類型：1類褶皺的等斜線向內(nèi)弧收斂，內(nèi)弧的曲率大于外弧的曲率；2類褶皺的等斜線相互平行，內(nèi)弧和外弧的曲率相同，為典型的相似褶皺；3類褶皺的等斜線向外弧收斂，外弧曲率大于內(nèi)弧曲率。 Ramsay又根據(jù)厚度的變化將1類褶皺分為

35、三型：1A型將褶皺的厚度在樞紐部分比翼部小，可稱頂薄褶皺；1B型褶皺是理想的平行褶皺，以褶皺層的厚度在各部分相等為特點；1C型褶皺是平行褶皺（1B型）和相似褶皺（2型）的過渡類型，樞紐處的厚度比翼部的略大。,第四節(jié) 褶皺的組合形式,阿爾卑斯式褶皺(Alpinotype folds) 又稱全形褶皺。其特點是：一系列線狀褶皺成帶狀展布，所有褶皺的走向基本上與構(gòu)造帶的延伸方向一致；在整個帶內(nèi)的背斜和向斜呈連續(xù)波狀，同等發(fā)育，布滿全區(qū)；不同級別的褶皺往往組合成巨大的復(fù)背斜和復(fù)向斜。,侏羅山式褶皺（Jura-type folds） 又稱過渡型褶皺，代表構(gòu)造是隔擋式與隔槽式褶皺。 隔擋式褶皺又稱梳狀褶皺，

36、由一系列平行褶皺組成，其特點是背斜緊閉，發(fā)育完整，兩個背斜之間的向斜開闊。 隔槽式褶皺特征是向斜緊閉且發(fā)育完整，向斜間的背斜開闊，呈箱狀。 這兩類褶皺尤其是隔擋式褶皺在歐洲侏羅山發(fā)育較好，通稱侏羅山式褶皺。,日爾曼式褶皺（German-type folds）,又稱斷續(xù)褶皺。發(fā)育于構(gòu)造變形十分輕微的地臺蓋層中，以卵圓形穹窿、拉長的短軸背斜或長垣為主。褶皺翼部傾角極緩，甚至近于水平，但規(guī)?？梢院艽?，延長可以數(shù)十公里計。穹窿或長垣可以孤零零地產(chǎn)出于水平巖層之中，所以向斜和背斜不等同發(fā)育，而且空間展布常無一定方向性；有些穹窿或長垣可以成群展布，或呈有規(guī)律的定向排列，或呈雁列分布。,第五節(jié) 褶皺的形成機

37、制 褶皺形成機制的類型 1、縱彎褶皺作用 （1）縱彎褶皺作用,縱彎褶皺作用是指巖層受到順層擠壓力的作用而形成的褶皺。,在縱彎褶皺作用中，巖層的彎曲是通過層間滑動發(fā)生的，稱為彎滑褶皺作用；如果是通過順層流動和順層剪切作用發(fā)生的，則稱為彎流褶皺作用。 一般來說，在脆硬性巖層中產(chǎn)生彎滑褶皺作用，在韌軟性巖層中產(chǎn)生彎流褶皺作用。,彎滑褶皺作用的形成過程:,彎流褶皺作用的形成過程:,（2）縱彎褶皺層內(nèi)的應(yīng)變分布與小型構(gòu)造 單層巖石縱彎褶皺作用的形成過程 中和面褶皺作用 由于層的切向長度變化而成的單層彎曲，由于層的中部有一個無應(yīng)變面，所以也稱中和面褶皺作用。,順層剪切作用 順層剪切作用中，褶皺巖層的彎曲由

38、順層的剪切來調(diào)節(jié)。 較弱巖層在形成等厚的平行褶皺中，常以透入性順層剪切的彎流作用為主；在多層的薄層強巖層間結(jié)合不牢或?qū)娱g夾有很薄的弱巖層時，應(yīng)變集中于層間的差異性順層剪切，而以彎滑作用為主。,壓扁作用的影響,2、橫彎褶皺作用 巖層受到與層面垂直的外力而彎曲的作用稱為橫彎褶皺作用。,橫彎褶皺作用的形成過程: （1）成因機制,（2）橫彎褶皺的特點,3、剪切褶皺作用 又稱滑褶皺作用，是巖層沿著一系列與層面交切的密集面發(fā)生不均勻的剪切而形成“褶皺”。它貌似褶皺，實際上巖層面不起任何控制作用，巖層沒有發(fā)生彎曲變形，僅僅是沿著剪切面滑動而已。 4、柔流褶皺作用 韌性很大的巖層（如巖鹽、石膏、粘土、煤層），

39、或處在高溫、高壓環(huán)境下而變?yōu)榫哂懈唔g性的巖層，在應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性流動變形，稱為柔流褶皺作用。形成的褶皺稱為柔流褶皺，其形態(tài)極為復(fù)雜，無一定規(guī)律。,影響褶皺發(fā)育的因素 內(nèi)因：巖層的成層性、厚度、層間黏結(jié)程度、巖石的力學(xué)性質(zhì)等。,外因：巖層在形成褶皺構(gòu)造的過程中所經(jīng)歷的地質(zhì)環(huán)境，包括地殼運動的次數(shù)、應(yīng)力作用的方式、應(yīng)變速率、埋藏深度和基底構(gòu)造等。 1、巖層的層理對褶皺發(fā)育的影響 2、巖層的厚度、粘度比對褶皺發(fā)育的影響,3、多層巖層對褶皺發(fā)育的影響 （1）接觸應(yīng)變帶的概念,（2）強硬層間距離對褶皺形態(tài)的影響,4、巖層經(jīng)歷的地質(zhì)環(huán)境對褶皺發(fā)育的影響 （1）地殼運動次數(shù)的影響 （2）應(yīng)力作用方式的影響

40、 （3）巖層應(yīng)變速率的影響 （4）巖層埋藏深度的影響 （5）基底對蓋層褶皺的影響,第六節(jié) 褶皺的觀察和研究 1、褶皺基本形式的確定 2、褶皺要素的測定 3、褶皺類型的確定 4、褶皺形態(tài)深部變化的研究 5、疊加褶皺的研究 疊加褶皺又稱重褶皺，是指已經(jīng)褶皺的巖層再次彎曲變形而形成的褶皺。,6、褶皺形成時代的確定,7、表示褶皺的地質(zhì)圖件 （1）地形地質(zhì)圖 （2）橫剖面圖,（3）縱剖面圖,（4）煤層底板等高線圖,第五章 節(jié)理 節(jié)理 組成地殼的巖層或巖體，如果所受應(yīng)力超過巖石強度極限時，就會發(fā)生斷裂，出現(xiàn)斷裂面，失去完整性，總稱為斷裂構(gòu)造。被斷裂面分割的巖層或巖體沿斷裂面沒有發(fā)生顯著位移，或者位移量很小

41、的斷裂構(gòu)造，稱為節(jié)理。 第一節(jié) 節(jié)理的分類,按節(jié)理與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類 1、根據(jù)節(jié)理產(chǎn)狀和巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類 （1）走向節(jié)理：節(jié)理走向與所在巖層走向平行或大致平行。 （2）傾向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向大致直交的節(jié)理。 （3）斜向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向斜交的節(jié)理。 （4）順層節(jié)理：節(jié)理面與巖層的層面大致平行的節(jié)理。,2、根據(jù)節(jié)理與褶皺軸跡方位的關(guān)系分類 （1）縱節(jié)理：節(jié)理走向與所在褶皺軸跡方位平行或大致平行。,（2）橫節(jié)理：節(jié)理走向與所在褶皺軸跡方位垂直或大致垂直。 （3）斜節(jié)理：節(jié)理走向與所在褶皺軸跡斜向相交。,節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)分類 1、 剪節(jié)理：剪節(jié)理是由剪應(yīng)力產(chǎn)生的破裂面。,剪節(jié)理具有

42、如下主要特征：（1）產(chǎn)狀較穩(wěn)定，沿走向和傾向延伸較遠；（2）平直光滑，有時具有因剪切滑動而留下的擦痕；（3）發(fā)育于礫石和砂巖等巖石中的剪節(jié)理，一般穿切礫石和脈結(jié)物；,（4）典型的剪節(jié)理常常組成x型節(jié)理系 （5）主剪裂面由羽狀微裂面組成。 2、張節(jié)理：張節(jié)理是由張應(yīng)力產(chǎn)生的破裂面。 張節(jié)理具有如下主要特征：（1）產(chǎn)狀不穩(wěn)定,延伸不遠,單條節(jié)理短而彎曲,節(jié)理常側(cè)列產(chǎn)出；,（2）張節(jié)理面粗糙不平,無擦痕； （3）在膠結(jié)不太堅實的礫巖或砂巖中的張節(jié)理常繞過礫石或粗砂粒,如切穿礫石,破裂面也凹凸不平；,（4）張節(jié)理常開口,一般被礦脈填充;（5）張節(jié)理有時呈不規(guī)則的樹枝狀和各種網(wǎng)絡(luò)狀,有時也追蹤x型節(jié)理形

43、成鋸齒狀節(jié)理,單列或共軛雁列式張節(jié)理,有時也呈放射狀或同心圓狀組合形式。,第二節(jié) 節(jié)理的組合 節(jié)理組和節(jié)理系 節(jié)理組是指在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的，產(chǎn)狀基本一致和力學(xué)性質(zhì)相同的一群節(jié)理。 在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的兩個或兩個以上的節(jié)理組，則構(gòu)成節(jié)理系，如x型共軛節(jié)理系等。對于在一次構(gòu)造作用的統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的產(chǎn)狀呈規(guī)律性變化的一群節(jié)理，也稱為節(jié)理系，如一群放射狀節(jié)理或同心狀節(jié)理等。,節(jié)理的分期和配套 節(jié)理的分期是將一定地區(qū)不同時期形成的節(jié)理，即自成巖期、成巖后變形前以及各變形期中形成而匯集于巖石中的節(jié)理加以按期區(qū)分，組合成一定系列。,節(jié)理的分期主要依據(jù)兩個方面：一是節(jié)理的交切關(guān)

44、系，二是各期節(jié)理的配套關(guān)系。 1、節(jié)理組的交切關(guān)系 （1）切斷錯開,（2）限制中止,（3）相互切斷錯開,（4）追蹤,2、節(jié)理的配套 節(jié)理配套是指在統(tǒng)一應(yīng)力場中形成的各組節(jié)理的組合關(guān)系。節(jié)理配套是劃分節(jié)理期次的良好依據(jù)。,節(jié)理的密度 節(jié)理的密度又稱節(jié)理的頻率，指在節(jié)理面法線的方向上單位長度內(nèi)的節(jié)理條數(shù)（條/米），是反映節(jié)理發(fā)育程度的一個重要指標。 第三節(jié) 節(jié)理的觀測與研究 1、節(jié)理的野外觀測與研究 （1）觀測點的選定 （2）觀測內(nèi)容,表5-1 節(jié)理觀測點記錄表,（3）節(jié)理發(fā)育程度的研究 （4）進行節(jié)理的野外分期及配套研究 2、節(jié)理測量資料的室內(nèi)整理 （1）節(jié)理玫瑰花圖 * 節(jié)理走向玫瑰花圖,*

45、節(jié)理傾斜玫瑰花圖,（2）節(jié)理極點圖 （3）節(jié)理等密圖,3、利用節(jié)理研究恢復(fù)構(gòu)造應(yīng)力場,第六章 斷層 斷層是地殼表層中巖層順破裂面發(fā)生明顯位移的構(gòu)造。 地殼巖石中斷裂主要表現(xiàn)為層次性，淺層次為脆性斷裂，形成脆性斷層或簡稱斷層；在較深和深層次則形成韌性斷層或稱韌性剪切帶；兩者之間存在一個過渡層次。 脆性斷層和韌性剪切帶構(gòu)成了斷層的雙層結(jié)構(gòu)。,第一節(jié) 斷層的幾何要素 斷層面 斷層,的斷裂滑動面，稱為斷層面。 斷層面的空間位置由其走向、傾向和傾角確定。斷層面可以是一個簡單的平面，也可以是沿走向或傾向都發(fā)生變化而成的曲面。,斷層帶 大的斷層一般不是一個簡單的面，而是由一系列破裂面或次級斷層組成的帶，即斷

46、層（裂）帶。斷裂帶內(nèi)還夾雜或伴生有搓碎的巖塊、巖片以及各種斷層巖。斷層規(guī)模越大，斷裂帶越寬越復(fù)雜。大斷裂帶還常常呈現(xiàn)分帶性。,斷層線 是斷層面與地面的交線，即斷層在地面的出露線。斷層線的彎曲形態(tài)決定于斷層面的彎曲程度、斷層面的產(chǎn)狀以及地面的起伏，在地面彎曲延伸的規(guī)律，與巖層露頭線“V”字形規(guī)律相同。,斷盤 斷層面兩側(cè)沿斷層面發(fā)生位移的巖塊。如果斷層面是傾斜的，位于斷層面上側(cè)的一盤稱為上盤，下側(cè)的一盤稱為下盤。如果斷層面直立，則按斷盤相對于斷層走向的方位描述，如東盤、西盤、NE盤、SW盤等。,根據(jù)兩盤的相對滑動，相對上升的一盤稱為上升盤，相對下降的一盤稱為下降盤。,第二節(jié) 斷層的斷距、落差和平錯

47、 斷距,斷距可以分為以下幾類： 1、總斷距（H總）指斷層兩盤相對錯開的真正距離。,2、地層斷距（Ho） 是指在與巖層走向垂直的剖面上，斷層兩盤同一巖層或礦層錯開的垂直距離。 3、鉛直地層斷距（Hg） 是指在與巖層走向垂直的剖面上，斷層兩盤同一巖層或礦層錯開的鉛直距離。,4、水平斷距（Hf） 是指在與巖層走向垂直的剖面上，斷層兩盤同一巖層或礦層錯開的水平距離。,5、走向斷距（Hd） 是指斷層兩盤同一巖層或礦層沿斷層走向線錯開的水平距離。 6、傾向斷距（Hc） 指斷層兩盤同一巖層面或礦層沿斷層傾斜線錯開的傾斜距離。 落差和平錯,在與斷層走向垂直的剖面上，傾向斷距的鉛直分量為落差（Ha），水平分量為

48、平錯（Hb）。,落差、平錯與傾向斷距的關(guān)系為： Ha=Hcsin Hb=Hccos 斷層傾角。,第三節(jié) 斷層分類 按斷層與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類 1、根據(jù)斷層走向與所切巖層走向的方位關(guān)系，分為： （1）走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致的斷層。,（2）傾向斷層：斷層走向與巖層走向基本直交的斷層。,（3）斜向斷層：斷層走向與巖層走向斜交的斷層。,（4）順層斷層：斷層面與巖層層理等原生地質(zhì)界線基本一致的斷層。,2、根據(jù)斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線之間的幾何關(guān)系，分為： （1）縱斷層：斷層走向與褶皺軸向一致或斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線基本一致的斷層。,（2）橫斷層：斷層走向與褶皺軸向直交或斷層走向與區(qū)

49、域構(gòu)造線直交的斷層。,（3）斜斷層：斷層走向與褶皺軸向斜交或斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線斜交的斷層。,1、正斷層 是斷層上盤相對下盤沿斷層面向下滑動的斷層。 2、逆斷層,斷層的上盤相對下盤沿斷層面向上滑動的斷層。根據(jù)斷層傾角大小可,分為高角度逆斷層和低角度逆斷層。,逆沖斷層是位移量很大的低角度逆沖斷層，傾角一般在30度左右或更小，位移量一般在數(shù)公里以上。 大逆沖斷層的上盤，因從遠處推移而來而稱為外來巖塊（體），下盤相對未動而稱為原地巖塊（體）。推覆體就是一種外來巖塊（體）。因總體成平板狀又稱逆沖巖席。逆沖斷層與推覆體共同構(gòu)成逆沖推覆構(gòu)造或推覆構(gòu)造。 當推覆構(gòu)造發(fā)育區(qū)遭受強烈侵蝕切割，將部分外來巖塊剝掉

50、而露出下伏原地巖塊，表現(xiàn)為在一片外來巖塊中露出一小片由斷層圈閉的原地巖塊，稱為構(gòu)造窗；如果剝蝕強烈，外來巖塊被大片剝蝕，只在大片被剝露出來的原地巖塊上殘留小片孤零零的外來巖體，成為飛來峰。,3、平移斷層 是斷層兩盤順斷層面走向相對移動的斷層。規(guī)模巨大的平移斷層通常稱為走向滑動斷層，又可進一步命名為左行和右行平移斷層。 4、樞紐斷層,有許多斷層常具有一定程度的旋轉(zhuǎn)運動，即以斷層面上的一點為樞紐中心，兩盤發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)滑動，稱為樞紐斷層。,第四節(jié) 斷層形成機制 安德森（Anderson）的斷層力學(xué)成因模式安德森等分析了形成斷層的應(yīng)力狀態(tài)，認為由于地面與空氣間無剪應(yīng)力作用，所以形成斷層的三軸應(yīng)力狀態(tài)中

51、的一個主應(yīng)力軸趨于垂直水平面。以此為依據(jù)提出了形成正斷層、逆斷層和平移斷層的三種應(yīng)力狀態(tài)。 1、形成正斷層的應(yīng)力狀態(tài) 水平拉伸和鉛直上隆是最適合于發(fā)生正斷層作用的應(yīng)力狀態(tài)。 2、形成逆斷層的應(yīng)力狀態(tài) 水平擠壓有利于逆沖斷層的發(fā)育。 3、形成平移斷層的應(yīng)力狀態(tài),哈弗奈（Hafner）的斷層力學(xué)模式,Hafner分析了地球內(nèi)部可能存在的各種邊界條件所引起的應(yīng)力系統(tǒng)。他假定了一個標準應(yīng)力狀態(tài)，并附加以類似實際構(gòu)造狀況的邊界條件，從而推算出各種邊界應(yīng)力場下勢斷層的可能產(chǎn)狀和性質(zhì)。,第五節(jié) 斷層的標志 斷層面上的特征 1、擦痕是斷層兩側(cè)的巖塊相互滑動和摩擦留下的,痕跡，是斷層面上常見的一種構(gòu)造現(xiàn)象，常表

52、現(xiàn)為一系列彼此平行較均勻的細而密的線條，或為一系列相間排列的擦脊與擦槽。,2、纖維狀晶體 是在斷層運動過程中，兩盤逐漸分開時生長的晶體，如砂巖斷層面上的石英、灰?guī)r斷層面上的方解石，雖然石英、方解石本身的結(jié)晶習(xí)性并不是纖維狀的，但因其形成直接與斷層兩盤相對運動有關(guān)，因而這些礦物晶體的生長方向與斷層滑動方向一致，形成許多平行的纖維狀晶體，而且它們又常在橫過纖維的方向上不均勻地被斷開，造成不規(guī)則的階梯狀斷口外貌。 3、階步和反階步 在斷層滑動面上與擦痕直交的微細陡坎，稱為階步。階步的陡坎一般面向?qū)ΡP的運動方向。 反階步的緩坡與陡坡并不是以圓滑曲線連續(xù)過渡，而是以開口的折線相連接。它所指示的斷層運動方

53、向與階步正好相反。,斷裂破碎帶和斷裂構(gòu)造巖 1、斷裂破碎帶 斷層兩盤發(fā)生相對位移，致使兩側(cè)附近的巖石破碎，形成與斷層面大致平行的破碎帶，成為斷層破碎帶。 2、斷裂構(gòu)造巖 是指斷層兩盤巖石在斷裂作用中被改造形成的具有特征結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物成分的巖石。斷裂構(gòu)造巖主要分為以下幾種類型： （1）斷層角礫巖：可分為角礫巖和磨礫巖兩種。 （2）碎裂巖類：按破碎程度、顆粒形態(tài)、大小及碎基含量等，可分為五種：初碎裂巖、碎裂巖、碎斑巖、碎粒巖和碎粉巖,（3）糜棱巖：糜棱巖的特點是顆粒細小，具有固態(tài)流動造成的條帶狀構(gòu)造，空間產(chǎn)狀上位于一個窄帶。糜棱巖的細?；皇悄肽コ傻模撬苄宰冃蝿討B(tài)重結(jié)晶的結(jié)果，是原巖中初始大顆粒

54、變成許多大顆粒和新生顆粒的集合體。糜棱巖可分為初糜棱巖、糜棱巖和超糜棱巖。 （4）構(gòu)造片巖:是在糜棱巖發(fā)育的基礎(chǔ)上進一步靜態(tài)重結(jié)晶的構(gòu)造巖。由于顆粒生長增大使糜棱結(jié)構(gòu)破壞，具有明顯的透入性面理，如果巖石的顆粒50以上因靜態(tài)重結(jié)晶作用而增大到肉眼能及，則根據(jù)其面理發(fā)育特點，分別稱為構(gòu)造片巖獲構(gòu)造片麻巖。,牽引褶皺和反牽引褶皺 1、牽引褶皺,斷層兩盤緊鄰斷層的巖層，常常發(fā)生明顯的弧形彎曲，這種彎曲稱為牽引褶皺。,2、反牽引褶皺 彎曲形態(tài)與牽引構(gòu)造正好相反，弧形彎曲突出方向指示對盤運動方向。,派生小構(gòu)造 1、拖褶皺 由斷裂剪切滑動而伴生的褶皺稱拖褶皺，其樞紐與斷層斜交，銳角指示對盤運動方向。 2、羽

55、狀節(jié)理,在斷層兩盤相對運動過程中，在斷層一盤或兩盤的巖石中常產(chǎn)生羽狀排列的張節(jié)理或剪節(jié)理，其與主斷層斜交，羽狀張節(jié)理與主斷層所交銳角指示本盤的運動方向。,斷層效應(yīng) 斷層效應(yīng)是指斷層作用引起的各種現(xiàn)象。 1、走向斷層引起的各種效應(yīng),走向斷層常常造成兩盤地層的缺失和重復(fù)。,2、橫向斷層引起的效應(yīng) （1）平移斷層引起的效應(yīng) 傾向斷層順斷層面走向滑動時，剖面上會表現(xiàn)為正、逆斷層。順錯斷巖層傾向滑動的一盤剖面上表現(xiàn)為上升盤。鉛直地層斷距的大小決定于總滑距和巖層的傾角，總滑距愈大和傾角愈大，鉛直地層斷距也愈大。,（2）正（逆）斷層引起的效應(yīng) 當傾向斷層的兩盤順斷層面傾斜滑動時，侵蝕夷平后的兩盤巖層表現(xiàn)為水

56、平錯移，給人以平移斷層的假象。,（3）平移正（逆）斷層或正（逆）平移斷層引起的效應(yīng) （4）橫斷層錯斷褶皺引起的效應(yīng),地貌標志 1、斷層崖 由于斷層兩盤的相對錯動，斷層的上升盤常常形成陡崖，這種陡崖通常稱為斷層崖。 2、斷層三角面 斷層崖受到與崖面垂直方向的水流的侵蝕切割，乃形成沿斷層走向分布的一系列三角形陡崖，即斷層三角面。 3、錯斷的山脊 錯斷的山脊也往往是斷層兩盤相對平移等運動的結(jié)果。 4、橫切山嶺走向的平原與山嶺的接觸帶 這樣的接觸帶往往是一條較大斷裂，如宿北斷裂。 5、串珠狀湖泊盆地 這些湖泊洼地主要是由斷層引起的斷面形成的，往往是大斷層存在的標志。,6、泉水的帶狀分布 往往是斷層存在

57、的標志。,7、水系特點 斷層的存在常常影響水系的發(fā)育，引起河流的急劇轉(zhuǎn)向，甚至錯斷河谷。,巖漿活動和礦化作用標志 大斷層尤其是切割很深的大斷裂常常是巖漿和熱液運移的通道和儲聚場所，因此，如果礦體、礦化帶或硅化等熱液蝕變帶沿一條線斷續(xù)分布，常常指示有大斷層或斷裂帶的存在。一些放射狀或環(huán)狀巖墻也指示放射狀斷裂或環(huán)狀斷裂的存在。 巖相和厚度標志 如果一地區(qū)的沉積巖相和厚度沿一條線發(fā)生急劇變化，可能是斷層活動的結(jié)果。斷層引起巖相和厚度的急變有兩種情況：一種情況是控制盆地和沉積作用的同沉積斷層的活動，引起沉積環(huán)境順斷層的明顯變化，巖相和厚度因而發(fā)生顯著差異；另一種情況是，斷層的遠距離推移，使相隔甚遠的巖

58、相帶直接接觸。,第六節(jié) 斷層的觀測 1、斷層類型的確定 （1）測定斷層的產(chǎn)狀 （2）確定斷層兩盤的相對位移的方向 （3）確定斷層的類型 2、斷層斷距的測定 3、斷層作用的時間性 （1）斷層活動時間的確定 （2）斷層長期活動的分析 （3）同沉積斷層 又稱生長斷層，主要發(fā)育于沉積盆地邊緣。在沉積盆地形成發(fā)育的過程中，盆地不斷沉降，沉積不斷進行，盆地外側(cè)不斷隆起，這些作用都是在控制盆地邊緣的斷層不斷活動中發(fā)生的。,4、表示斷層的地質(zhì)圖件 （1）地質(zhì)圖,（2）地質(zhì)剖面圖,3）煤層底板等高線圖,第七節(jié) 典型構(gòu)造類型分析 伸展構(gòu)造 1、伸展構(gòu)造類型,（1）地塹和地壘 地塹：主要是由兩條走向基本一致的相向傾

59、斜的正斷層構(gòu)造，兩條正斷層之間是一個共同的下降盤。,地壘：主要是由兩條走向基本一致的反向傾斜的正斷層構(gòu)成，兩條正斷層之間是一個共同的上升盤。,（2）階梯狀斷層、箕狀構(gòu)造和盆嶺構(gòu)造 階梯狀斷層：由若干條產(chǎn)狀基本一致的正斷層組成，各條斷層的上盤依次向同一方向斷落，構(gòu)成階梯式。,盆嶺構(gòu)造：在伸展區(qū)，掀斜構(gòu)造、階梯狀斷層、地塹、地壘等共同產(chǎn)出，形成由不對稱的縱列單面山、山嶺及其間寬廣盆地組合成的構(gòu)造地貌單元。,箕狀構(gòu)造：如果地塹中一側(cè)斷層發(fā)育，形成一側(cè)由主干正斷層控制的不對稱構(gòu)造，或稱半地塹。,（3）大型斷陷盆地 大型斷陷盆地是以階梯狀斷層控制的區(qū)域性沉陷單元，呈菱形、帶狀或等軸狀盆地產(chǎn)出，如華北盆地、松遼盆地、萍樂拗陷等。 （4）裂谷 裂谷是區(qū)域性伸展隆起背景上形成的巨大窄長斷陷，切割深，發(fā)育演化期長，常具地塹型式。 （5）剝離斷層 剝離斷層是一種上陡下緩的大型鏟狀正斷層，主要產(chǎn)出于蓋層與基底之間，上盤包括一套正斷層組合。,2、伸展構(gòu)造模式 （1）根據(jù)區(qū)域伸展引起的區(qū)域斷裂的應(yīng)力狀態(tài)，可分為純剪式和單剪式。,（2）根據(jù)區(qū)域伸展構(gòu)造的垂向分帶，可將伸展區(qū)構(gòu)造分為三個層次：表層次為各種正斷層組合；中層以塑性變形為主，形成韌性剪切帶、糜棱巖化變質(zhì)巖帶以及塑性伸展構(gòu)造；深層次位于地殼