1、构 造 地 质 学,第一章 绪 论 第一节 概 述 一、构造地质学构造地质学是地质学的基础学科之一，研究对象是组成地壳的岩石、岩层和岩体在岩石圈中力的作用下变形形成的各种现象（构造）；研究内容是这些构造的几何学、组合形式、形成机制和演化过程，探讨产生这些构造的作用力的方向、方式和性质。,二、构造尺度大至全球性，小至纳米级本教材分六级：1. 巨型构造：山系、区域性地貌的构造单元。如喜马拉雅山造山带、秦岭大别造山带2. 大型构造：区域性构造单元中的次级构造单元如背斜、向斜、大型断裂等3. 中型构造：一个地段上的褶皱、断层；(1：5万比例尺的图上，可见全貌，本课程研究的重点)4. 小型构造：露头上、
2、手标本上的构造(小褶皱、断层、节理、面理、线理，本课程研究的重点)5. 微型构造（显微构造） ：手标本、显微镜下可见的构造6. 超显微构造：电子显微镜下研究的构造 （位错）,一般分三级： 1. 大构造-区域构造、大地构造(1：20万比例尺图幅的范围) 2. 小构造：露头上、手标本上的构造 3. 显微构造：显微镜下可见的构造构造尺度不同，研究目的不同，手段与方法不同，侧重的内容不同，解决的问题不同。,三、构造变形场1. 构造应力场：物体内各点的应力状态在物体占据空间内组成的总和(挤压应力场、拉张应立场、剪切应立场)2. 构造变形场：主导构造应力均匀作用的空间及其形成的构造域（1）伸展构造：水平拉
3、伸应力或垂向隆升导致的水平拉伸应力下形成的构造。（裂谷、盆地、地堑-地垒、盆-岭构造等）（2）压缩构造：水平挤压应力下形成的构造(褶皱、逆冲断层),（3）升降构造：岩石圈地幔垂向运动，导致地壳的上升和下降，区域性的隆起和坳陷(山系、高原、盆地) （4）走滑构造：顺直立剪切面水平方向（走向）滑动或位移形成的构造 （5）滑动构造：重力滑动构造 （6）旋转构造：陆块绕轴转动形成的构造,第二节 圈层结构和构造层 一、地壳-岩石圈的层圈式结构 (物质组分不同导致岩石力学性质的分层性) 1. 岩石圈：地壳和上地幔的总和；分大陆岩石圈和大洋岩石圈(1)地壳 ：上地壳沉积岩、火山岩、花岗岩、浅变质岩中地壳闪长
4、岩类岩石、片岩、片麻岩下地壳玄武岩、辉长岩、深变质岩(2)上地幔：超基性岩类（莫霍面之下）,2. 大陆岩石圈：垂向成层，横向不均一，厚度、密度、强度、地壳物理状态，均有差异。 3. “三明治”结构：上地壳脆性（硬）中地壳塑性（软流层、壳内软层）下地壳刚性（硬）,二、构造层次温度递增引起岩石力学性质变化导致变形的分层性1. 构造层次：同一次构造活动，在不同的深度形成不同类型的构造变形(物质与温度均为变量时，变形的分层性更复杂)。,2. 构造层次的划分：(1)表层构造：1km的地表，剪切作用，脆性变形(断层、褶皱)(2)浅层构造：1-8km，褶皱作用，脆性变形(褶皱、断层、节理) (3)中层构造：
5、8-15km，强褶皱作用，塑性变形(紧密褶皱、韧性剪切带)(4)深层构造：15km，流变作用、熔融作用(柔流、韧性剪切带、混合岩化),脆性破裂域塑性流变域,第二章 地质体的基本产状 及沉积岩层构造 第一节 面状结构和线状结构的产状 一、面状结构的产状要素1. 走向：(1)走向线：倾斜平面与水平面的交线(同一倾斜平面上有无数条，高程不同，相互平行)(2)走向： 走向线两端所指的方向（相差180）2. 倾向：(1)倾斜线：倾斜平面上与走向线垂直的线(2)倾向：倾斜线(下端)在水平面上的投影所指的方向,3. 倾角：倾斜线与水平面的交角（最大交角）表示方法：倾向倾角， 如：66 50（常用）走向/倾向
6、倾角，如：156/66 50方向定量：规定N为0（或360）； E为90；S为180； W为270,倾斜平面的产状要素,二、线状结构的产状要素1. 倾伏向：某直线（下端）在水平面上的投影所指的方向2. 倾伏角：某直线与水平面的交角（最大交角）表示方法：倾伏向倾伏角，如：45 51 3. 侧伏角：直线在倾斜平面上时，该线与该平面走向线的锐夹角4. 侧伏向：锐夹角所在的走向线那一端的方向表示方法：侧伏角侧伏向，如：15E,线理的倾伏角与侧伏角,第二节 水平岩层未经变动的新岩层 水平岩层的主要特征： 1. 岩层界线与等高线平行或重合 2. 老岩层在下(谷底），新岩层在上（山顶） 3. 岩层顶、底之间
7、的高差为岩层的厚度 4. 出露宽度是顶、底面露头线的水平距离，取决于岩层厚度、地面坡度,倾斜岩层“V”形法则1. 岩层倾向与地面坡向相反：露头线与等高线同向弯曲露头线曲率等高线曲率,2. 岩层倾向与地面坡向一致：(1)岩层倾角地面坡角：露头线与等高线同向弯曲露头线曲率等高线曲率,(2)岩层倾角地面坡角：露头线与等高线反向弯曲,第三节 地层接触关系一、整合和不整合1. 整合接触：（1）特点：两套地层产状一致，沉积连续，生物连续，无构造运动（2）过程：下降、沉积再下降、再沉积2. 假整合（平行不整合）接触：（1）特点：两套地层产状一致，地层缺失，生物间断，有升降运动，但不强烈缺：无沉积，因地壳上升
8、； 失：有沉积，被剥蚀（2）过程：下降、沉积上升、沉积间断、剥蚀下降、沉积,1. 整合接触 2. 角度不整合接触 3. 假整合接触,3. 不整合（角度不整合）接触：（1）特点： 两套地层产状不一致，地层缺失，生物间断，有强烈构造运动（褶皱、断层、变质、 岩浆活动） （2）过程：下降、沉积强烈构造运动下降、再沉积,角度不整合,二、不整合的观察和研究1. 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,2. 研究内容： （1）确定不整合：（其标志）古生物：上
9、下两套地层中化石代表的时代有大的间断 沉积侵蚀：有古侵蚀面、古风化壳、古土壤、底砾岩、残积矿床（铁帽、铝土矿、磷矿、沙金）等构造变形：上下两套地层产状不同，构造线变化，褶皱样式、断层类型、变形程度差异，下部地层中的断层被上覆地层截切岩浆活动：上下两套地层中岩浆岩系列的成分、产状、规模、强度积热液矿床差异变质程度：上下两套地层变质程度差异,（2）不整合时代的确定：缺失地层的年代下伏最新地层之后；上覆最老地层之前侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前古风化壳的年代（3）不整合的空间展布和变化不同地段、不同部位强度、性质均有变化，综合考虑区域多种因素,第三章
10、 应力分析基础一、面力和体力1. 力： 物体相互间的一种机械作用2. 接触力： 物体与物体间的作用力3. 面力： 作用在物体表面的接触力4. 应力集中：接触面积与物体边界面积比量级很小时，即集中5. 体力： 非接触力作用在物体内部每一支点上时，为体力二、外力和内力1. 外力：外界物体向研究物体施加的作用力2. 内力：外力作用引起的物体内部各点之间的相互作用力,三、截面上的应力、正应力、剪应力1. 应力：在外力作用下，物体内任一截面单位面积上的受力大小2. 正应力：垂直截面的应力，以表示3. 剪应力：平行截面的应力，以表示四、主应力、主方向、主平面1. 主应力：某一截面上只有正应力，没有剪应力时
11、的正应力2. 主方向：主应力的方向3. 主平面：垂直于主应力的平面,五、应力椭球体和应变椭球体1. 应力椭球体：1 最大压（最小拉）应力轴； 2 中间应力轴；3 最小压（最小拉）应力轴故：1 2 32. 应变椭球体：A(X)最大应变轴； B(Y)中间应变轴；C(Z)最小应变轴。,应力椭球体,六、应力分析简介1. 常见的应力状态：单轴应力状态：一个主应力不为零，其余两个均为零双轴应力状态：一个主应力为零，其余两个均不为零三轴应力状态：三个主应力均不为零，且123,2. 二维应力状态分析（平面应力状态分析）若：有两轴主应力(1， 2)作用在斜截面( AB )上，且 1 2， 3 = 0；求分析斜面
12、( AB 面)上的应力状态。规定：AB法线与1的夹角AB线AB 面的截线，单位长度( =1 ) AB = 1， OA = sin , OB = cos 又 = P / A , P = A在 OA 面上的正应力 P2 = 2 OA = 2 sin , 在 OB 面上的正应力 P1 = 1 OB = 1 cos ,（1）在垂直AB面上的力：为 P1和 P2的分力之和：即 ： Pn = P1n + P2n = P1cos+ P2sin AB面上的正应力： = P1cos+ P2sin = 1cos cos+ 2sin sin= 1cos2 + 2sin2 = (1)（2）在平行AB面上的力：Pt =
13、 P1sin + P2cosAB面上的剪应力： = 1 cos sin+ 2 sin cos= (2),讨论：由(1)：当 = 0 时， cos 2 = 1； = 1 （最大）； 2 不起作用说明：垂直该面的应力对该面作用最大平行该面的应力对该面无作用由(2)：当 = 0 时， = 0 当 = 90时， = 0 （2 = 180）当 = 45时， 达最大值 （2 = 90）即： 说明：与主应力呈45的面上剪应力最大易产生剪切面,第四章 应变分析基础 一、变形与变位1. 变形（strain）：岩石体受到应力作用后，其内部各质点经受了一系列的位移，使岩石体的初始形状、方位或位置发生了改变。2. 位
14、移：物体内各质点的位置在变形前后的相对变化。（平移、旋转、体变、形变） 平移、旋转：改变坐标，不改变形态（内部各质点相对位置不变） 体变、形变：改变形态和体积（内部各质点相对位置改变）,A.平移；B.旋转；C.形变；D.体变,二、应变的度量（应变测量）应力状态：某一瞬间作用于物体上的应力情况应变状态：物体变形后的状态 1. 线应变：（1）定义： 变形前后线段长度的变化（ ）（2）应变量计算：A. 单位长度比： 式中：线应变量； l 0、l 1变形前、后同一线段的长度比（伸长为正；缩短为负）B. 平方长度比：式中：变形前、后同一线段的长度比的平方,2. 剪应变：（1）定义：角应变：变形前相互垂直
15、的两条直线，变形后其夹角偏离直角的量（）剪应变：角应变的正切（ ） （2）应变量计算：= tg （右偏为正；左偏为负）,三、均匀应变与非均匀应变1. 均匀应变：（1）定义：物体内各质点的应变特点相同的变形（2）特点：变形前的直线，变形后仍是直线；变形前的平行线，变形后仍是平行线2. 非均匀应变：（1）定义：物体内各质点的应变特点发生变化的变形 （2）特点：变形前的直线，变形后为曲线或折线；变形前的平行线，变形后不在保持平行,3. 连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态 是逐渐变化的（如弯曲） 4. 不连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态是突然变化（如断开）褶皱是一种非均匀连续变形,非均匀
16、变形 A.变形前；B.变形后； C.不连续变形,弯曲变形,四、应变椭球体1. 定义：用来表示应变状态的椭球2. 特征：(1)变形前是球，均匀变形后为一椭球(2)有三个相互垂直的主轴（X、Y、Z），分别代表最大、中间、最小应变轴（或1、2、3；A、B、C ）(3)有三个相互垂直的主平面（YZ、XZ、XY），分别垂直X、Y、Z轴(4)应力与应变有密切关系：最大应变轴平行最小压应力轴和最大张应力轴最小应变轴平行最大压应力轴和最小张应力轴,五、弗林（ Flinn ）指数表示应变椭球体的形态应变强度k = tan = (a-1) / (b-1)式中：a = X / Y = （1+1）/（1-2）b =
17、Y / Z = （1+2）/（1+3）讨论：k值相当于p点与原点（1，1）的斜率k=0 单轴旋转扁球体（轴对称缩短）1k0 扁形椭球体（压扁型） k=1 平面应变椭球体k1 长型椭球体（收缩型）k= 单轴旋转长球体（轴对称伸长）,六、旋转变形与非旋转变形1. 非旋转变形：代表应变主轴方向的物质线在变形前后不发生方位的改变2. 旋转变形：代表应变主轴方向的物质线在变形前后发生了方位的改变七、递进变形1. 有限应变（总应变）：物体变形的最终状态与初始状态对比发生的变化2. 递进变形：变形的发展过程（许多微量应变逐次叠加的过程）,递进变形,第六章 劈 理（cleavage）第一节 劈理的结构、分类
18、1. 面理：面状构造，矿物成分、粒度、定向、颜色的变化而成(1)原生面理：原始沉积、原始结晶产生（层理、流面等）(2)次生面理：变质、变形作用形成（劈理、片理、破裂面） 2. 透入性构造：均匀连续弥漫整体的构造现象，变形变质作用的结果 3. 非透入性构造：局部或个别区段的构造 4. 劈理：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理,沉积岩的面理,郯庐断裂带内糜棱岩的面理,一、劈理的结构1. 劈理域：层状硅酸盐或不溶残余物富集成的平行或交织状的薄条带或薄膜；原岩的组分被强烈改造；矿物、矿 物几何体的形态或晶格具有显著的优选方位。2. 劈理石：夹在劈理域之间的平板状或透镜状的岩片，原岩的
19、成分仍保留。,二、劈理的分类1. 传统分类：（1）流劈理：由片状、板状、扁圆状矿物或集合体的平行排列构成的，有使岩石分裂成无数薄片的性能，是在固态流变过程中新生的面理。（2）破劈理：岩石中密集、平行的剪切破裂面或压溶劈理域。（3）滑劈理：切过先期面理的差异性平行滑动面（带），带中(新、老)矿物定向排列，构成劈理域。（4）褶劈理：当滑劈理两侧先期面理被牵引弯曲时，称之。,2. 结构形态分类（1）连续劈理：岩石中矿物均匀分布，全部定向，劈理域窄，肉眼无法鉴定劈理域和微劈石。(包括：板劈理、千枚理、片理、流劈理) （2）不连续劈理：劈理域在岩石中具有明显的间隔，肉眼能直接鉴定劈理域和微劈石。(包括：
20、褶劈理、间隔劈理、破劈理、流劈理),3. 劈理产出的构造背景 （1）轴面劈理：产状平行与褶皱轴面的劈理。 岩性均一、粘度差小的岩系中易产生，更平行 （2）层间劈理：受层面控制，与层理斜交的劈理。 在硬岩层中密度小，与层面交角大；软岩层中密度大，与层面交角小 （3）顺层劈理：平行岩层层面的劈理（流劈理、顺层滑动） （4）断裂劈理：断层带内和附近两盘发育的各种劈理。平行或斜交；直线、弧形或“S”型 （5）区域性劈理：区域性应力作用下变质变形的产物。多为流劈理、滑劈理,第二节 劈理的形成机制和应变意义一、劈理的形成作用1. 机械旋转：片状、板状矿物旋转到垂直于压缩方向的定向排列2. 重结晶：云母、石
21、英等矿物垂直于最大压缩方向的生长3. 压溶作用：平行压缩方向，颗粒边界的溶解，运移到垂直压缩方向的堆积4. 晶体塑性变形：压扁、拉长作用,二、劈理的应变意义1. 判断应力方向：垂直于最大压缩方向，平行于XY面2. 判断褶皱位置：轴面劈理；硬（软）岩层中正（反）扇形3. 判断剪切带的动向：伴生劈理4. 确定构造序次（构造世代）：叠加、破坏5. 分析岩石变质条件6. 判定与区域构造、大型构造的关系,第七章 线 理（lineation） 第一节 小型线理 一、拉伸线理1. 岩石碎斜、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体平行排列2. 塑性拉长而成3. 平行应变椭球体的最大张应力轴4. A型线理 二、矿物生长线
22、理1. 针状、柱状、板状矿物的定向排列2. 重结晶的结果3. 平行应变椭球体的最大张应力轴4. A型线理,郯庐断裂带内糜棱岩中的矿物拉伸线理(山东),花岗闪长岩中的角闪石生长线理(西昆仑山柯岗),云母片岩中的线理(新藏线),三、皱纹线理1. 先存面理微细褶皱的枢纽平行排列而成2. 与区域性褶皱的枢纽方向一致3. B型线理四、交面线理1. 面理与面理或面理与层理交切而成的线理2. 与区域性褶皱的枢纽方向一致3. B型线理,褶皱石香肠（新疆卡拉库力湖）,第二节 大型线理 一、石香肠构造1. 平行排列的长条状块段、裂隙、楔入充填物的构造组合2. 互层岩系受到垂直层面挤压力，软弱岩层向两侧流动而成3.
23、 B型线理，但常见到的是横断面（ A、C 轴） 二、窗棂构造1. 平行排列的半圆柱状的大型线理2. 强硬岩层组成，软岩层嵌入其间3. 顺层缩短而成4. B型线理,三、杆状构造1. 由石英等单矿物形成的细长的杆状体2. 变质岩褶皱转折端、断裂带低压带处，3. 变形过程中同构造分泌物或先期石英脉随褶皱碾滚而成4. B型线理四、铅笔构造1. 浅变质岩中泥质、粉砂质岩劈成的长条状构造2. 交面铅笔构：劈理与劈理或劈理与层理交切；B型线理3. 压实变形铅笔构造：压实、劈开； A型线理,五、压力影构造1. 低变质岩中的矿物生长线理2. 中间早期的刚性物体（黄铁矿、磁铁矿、变斑晶、化石），两端同构造期的纤维
24、状结晶矿物（石英、方解石、云母、绿泥石）3. 成因：应力作用沿刚体表面基质被拉开形成低压引张区基质中易溶物质被压溶向低压区运移在低压场所沿最大拉伸方向生长纤维状矿物,菱铁矿压力影拉伸线理(新藏公路),第三节 线理的观察和研究1. 区分原生线理与次生线理2. 观察线理，分析确定大构造的位置和类型3. 测量线理，判断物质运动方向，综合研究区域应力场4. 判断断层两盘的运动方向，判断断层性质5. 几何学、运动学、动力学研究的主要标志,第八章 褶皱的几何分析第一节 褶皱（folds）和褶皱要素一、褶皱的基本类型褶皱面状构造（层面、面理）的弯曲变形1.背形：褶皱面向上凸式弯曲(不考虑地层的新老关系)向形
25、：褶皱面向下凹式弯曲(不考虑地层的新老关系)2.背斜：核部为老地层，翼部依次为新地层(对称)组成的褶皱。向斜：核部为新地层，翼部依次为老地层(对称)组成的褶皱。,褶皱（美国加利福尼亚）,背斜 向斜,二、褶皱要素1. 核：褶皱最中心的那一套地层2. 翼：褶皱核部两侧对称出现的地层3. 枢纽：同一褶皱面上最大弯曲点的连线(可直线，可曲线)4. 轴面：褶皱枢纽连成的面(假想的面，可平面，可曲面)5. 转折端：褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分6. 翼间角：正交剖面上两翼间的内夹角7. 脊线：同一褶皱面上最高点的连线槽线：同一褶皱面上最低点的连线8. 拐点：褶皱面上相反凸向的转折点(公共翼上),第二节
26、 褶皱的描述 一、正交剖面上褶皱的形态正交剖面（横截面）：垂直褶皱枢纽的剖面1. 按转折端的形态分类（1）圆弧褶皱：转折端呈圆弧状弯曲的褶皱（2）尖棱褶皱：转折端呈尖状弯折的褶皱（3）箱状褶皱：转折端宽平，两翼产状直立，轴面共轭（4）挠曲（膝折）：膝状弯曲,尖棱褶皱,圆弧褶皱,箱状褶皱,膝褶,圆弧褶皱(新疆库车河),尖棱褶皱(新疆塔什库尔干),大型箱状褶皱（新疆库车克孜纳努尔）,翼部,翼部,核部,2. 按翼间角大小分类(1) 平缓褶皱：180120(2) 开启褶皱：12070(3) 中常褶皱：7030 (4) 紧闭褶皱：305(5) 等斜褶皱：503. 按轴面产状分类(1) 直立褶皱：轴面近直
27、立，两翼倾向相反，倾角近相等(2) 斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不相等(3) 倒转褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相同，其中一翼地层倒转(4) 平卧褶皱：轴面近水平，其中一翼地层倒转(5) 反卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱,褶皱分类,A. 对称褶皱(直立) B. 等斜褶皱(直立) C. 不对称褶皱(斜歪) D. 倾伏褶皱(斜歪或倒转) E. 平卧褶皱,第三系砂岩中的直立水平褶皱(新疆库车河),大理岩中的倒转褶皱(中巴公路奥依塔格),平卧褶皱-江西井岗,平卧褶皱（纳米比亚）,4. 按褶皱的对称性分类 （1）对称褶皱：褶皱轴面与褶皱包络面垂直，两翼长度基本相同。 （2）不对称褶皱：褶皱轴面与褶皱包络
28、面斜交，两翼长度不相同。根据不对称褶皱判断大构造的位置，其步骤和原理：A、标出不对称小褶皱的轴面B、小轴面与包络面的锐夹角指向对盘运动方向C、正常褶皱时上盘向上运动，下盘向下运动D、连出褶皱的转折端,A. 对称褶皱；B. 不对称褶皱,A B,二、平行枢纽方向的褶皱形态1、枢纽产状：（1）水平褶皱：枢纽近水平，两翼地层走向平行（2）倾伏褶皱：枢纽倾伏，出现转折端背斜：倾伏端，一般枢纽倾向封闭端，内部老地层向斜：扬起端，一般枢纽倾向撒开端，内部新地层（3）倾竖褶皱：枢纽直立2、褶轴：（1）圆柱状褶皱：褶轴平行自身旋转构成的褶皱（2）非圆柱状褶皱：不具褶轴平行自身旋转构成的褶皱的特点（3）锥状褶皱：
29、轴线一端固定，旋转构成的褶皱,倾伏褶皱(北美),向斜的扬起端(新疆库车河),三、褶皱的平面形态1. 等轴褶皱：长：宽 = 1：1（穹隆、构造盆地）2. 短轴褶皱：长：宽 = 3：13. 线状褶皱：长度远大于宽度的褶皱四、褶皱的大小（正交剖面上）1. 中间线：连接各褶皱面上拐点的线2. 波长：两个相间拐点之间的距离（一个周期波的长度）3. 波幅：中间线与与枢纽点之间的距离,线性褶皱(阿巴拉契亚山脉),第三节 褶皱的分类一、褶皱的位态分类 （Rekard分类）根据轴面倾角和枢纽倾伏角两个要素，将褶皱分为七类： 规定：水平为010； 倾斜（伏）为1080；直立为80901.直立水平褶皱：轴面直立，枢
30、纽水平（弱变形）2.直立倾伏褶皱：轴面直立，枢纽倾伏3.倾竖褶皱： 轴面直立，枢纽直立（强变形）4.斜歪水平褶皱：轴面倾斜，枢纽水平5.斜歪倾伏褶皱：轴面倾斜，枢纽倾伏，产状不同(最常见)6.平卧褶皱：轴面、枢纽均水平（强变形）7.斜卧褶皱：轴面倾斜，枢纽倾伏，产状相同（强变形）,a.直立水平褶皱 b,c.直立倾伏褶皱 d.倾竖褶皱,直立倾伏褶皱,斜歪水平褶皱(安徽泗县),大型平卧褶皱(中巴公路盖孜检查站),二、褶皱的形态分类1、几何学分类：（1）平行褶皱（等厚褶皱、同心褶皱）：各褶皱面有同一曲率中心（2）相似褶皱：各褶皱面具有相同的曲率（3）底辟构造：A、高塑体膨胀、上升而成B、地表为穹隆或
31、短轴背斜，发育放射状、同心圆状断层C、高塑体为岩盐类时，称盐丘构造,平行褶皱 相似褶皱,底辟构造,2、褶皱形态分类（Ramsay分类） 等倾斜线：褶皱正交剖面上，岩层上、下界面的相同倾斜点的连线。根据等倾斜线的形式、厚度，将褶皱分为三类五型： A 型等倾斜线向内弧收敛，长度差别大，内弧曲率大，顶薄褶皱 B 型等倾斜线向内弧收敛，垂直层面，长度大致相等，内弧曲率大，平行褶皱、等厚褶皱 C 型等倾斜线向内弧微收敛，长度差不大，内弧曲率稍大，过渡型褶皱 型等倾斜线平行且相等，内、外弧曲率相等，相似褶皱 型等倾斜线向外弧微收敛，长度差不大，外弧曲率稍大，顶厚褶皱,B,A,C,顶厚褶皱(北京西山),第四
32、节 褶皱的组合形式一、阿尔卑斯式褶皱 （Alpinotype folds）1、基本特征：（1）一系列线状褶皱平行排列，走向与构造带的走向一致（2）背斜、向斜相间连续排列，同等发育（3）不同级别的褶皱组成复背斜或复向斜2、复式褶皱：（1）一系列次级小褶皱组成的大褶皱（复式背斜、复式向斜）（2）核部向两翼由直立褶皱斜歪褶皱倒转褶皱平卧褶皱（3）正常情况下，小褶皱的轴面向核部收敛,扇形复背斜,倒扇形复背斜,二、侏罗山式褶皱（Jura-type folds）1. 基本特征：（1）一系列线状褶皱平行排列，走向与构造带的走向一致（2）紧密的褶皱与开阔的褶皱相间排列（3）沉积盖层沿刚性基底上软层滑脱形成的薄
33、皮褶皱2. 隔档式褶皱、隔槽式褶皱（1）隔档式褶皱：背斜紧闭，向斜宽缓的线状褶皱（2）隔槽式褶皱：向斜紧闭，背斜宽缓的线状褶皱三、日尔曼式褶皱（Germanotype folds）1. 发育在弱变形的地台中2. 短轴背斜的斜列组合3. 这褶皱两翼倾角极缓,大型褶皱带(美国宾夕法尼亚州),第五节 叠加褶皱一、三种基本形式设：S1、S2分别为早期褶皱轴面和晚期褶皱轴面b1、b2分别为早期褶皱枢纽和晚期褶皱枢纽1. S1 直立、 S2直立； S1S2 ； b1b2 出现棋盘状分布的穹隆和构造盆地2. S1 水平、 S2 直立； S1 S2； b1b2出现“新月型”构造组合3. S1水平、 S2直立；
34、 S1 S2； b1/ b2出现翻卷褶皱二、叠加褶皱的识别1. 重褶 现象、钩状褶皱2. 次生面理、线理的变形3. 两组面理、线理的有规律交切,第九章 褶皱的成因分析第一节 纵弯褶皱作用 纵弯褶皱作用：顺层挤压形成的褶皱一、纵弯褶皱的发育机制1、单层褶皱的发育机制在粘性介质中粘性较大的粘性板的褶皱的初始主波长 Wi 为：式中：d 强岩层的厚度； 1、2强岩层、弱岩层（介质）的粘度12,由此可见：（1）褶皱的主波长与所受作用力的大小无关，与强岩层的厚度及其层与介质的粘度有关。 （2）褶皱的主波长与褶皱层的原始厚度 d 成正比。当岩层与介质比（1 / 2）为常数时，厚度大的岩层波长大，数量少；厚度
35、小的岩层波长小，数量多而紧闭。（3）褶皱的主波长与强岩层和介质的粘度比的立方根成正比。A、强岩层与介质能干差大时，宽缓褶皱顶角变小香肠构造B|、强岩层与介质能干差小时，顺层缩短岩层加厚圆弧褶皱压扁褶皱,不同能干性岩层的褶皱形态(12345),2、多层岩层的褶皱发育机制（1）接触应变带：强硬岩层发生褶皱时，软岩层会发生不同的构造反映，形成的变形带。（2）硬岩层间距对褶皱形态的影响：A. 相隔很远，互不影响各自波长，形成不协调褶皱B. 间距较小，均在接触应变带之内，相互影响。,二、纵弯褶皱的应变分布型式与小型构造1. 中和面褶皱作用(1) 中和面：褶皱面中部的无应变面(2) 平行与褶皱轴的方向无拉
36、伸作用(3) 褶皱各处垂直层面的厚度不变，平行褶皱(4) 外弧深长，内弧压缩，应变量大小与离中和面的距离成正比(5) 应变椭球体在外侧平行层面排列，内侧垂直层面呈扇型排列(6) 形成不同类型的小构造：A. 外侧岩层变薄，形成平行层理的劈理，垂直层面、扇型排列的楔形张裂隙B. 内侧岩层加厚，形成扇型劈理，小褶皱，逆冲小断层 (7) 继续挤压，中和面向外侧迁移，直至不存在,2. 顺层剪切作用（1）褶皱轴是中间应变轴：绕褶皱轴的弯曲，褶皱面上垂直褶皱轴的滑动 （2）岩层原始厚度保持不变：简单剪切，层内无中和面 （3）直线线理在变形后与褶轴的交角不变 （4）在正交剖面上，最大应变轴的方向在顶部收敛，转
37、折端处无应变，拐点处应变最强 （5）常形成层间小褶皱，可据此判断大构造的位置 （6）弯滑褶皱作用：剪切面集中在层面之间的褶皱作用 （7）弯流褶皱作用：宏观上没有明显滑动面的褶皱作用,3. 压扁作用的影响（1）平均韧性大，弯曲之前发生，一直延续到变形后 （2）韧性差大，弯曲前可以不发生顺层压扁，形成香肠状褶皱 （3）褶皱前的顺层压扁，岩层缩短加厚，压扁面垂直于层理 （4）褶皱后的压扁作用，压扁面向轴面旋转，形成轴面劈理,4. 纵弯褶皱中发育的劈理形式 （1）高韧性差：A. 远离强岩层处，形成与褶皱轴面平行的劈理B. 在强岩层附近，围绕强岩层形成劈理C. 在强岩层内部，外侧受顺层拉伸，形成顺层劈理
38、、垂直层理的张裂隙张裂隙内侧受压缩，形成正扇形劈理、轴面劈理 （2）低韧性差：A. 褶皱前，顺层缩短而加厚B. 褶皱幅度小时，压扁面垂直层面C. 变形继续，强岩层中正扇形劈理；软岩层中反扇形劈理D. 变形再继续，发育轴面劈理,第二节 横弯褶皱作用特点： 1. 垂直层面的外力作用，形成的褶皱2. 岩层处于拉伸状态，无中和面3. 顶薄褶皱，背斜顶部形成地堑；穹隆顶部有放射状或同心圆状断层4. 背斜顶部岩层变薄，向两侧流动，岩层变厚底辟作用：地下岩盐、石膏、粘土、岩浆等低粘性、易流动的物质，在浮力的作用下向上流动，部分刺穿上部岩层，使上覆岩层拱起而形成的构造 （岩丘、岩浆底辟）,同沉积褶皱：1. 边
39、沉积边形成的褶皱2. 褶皱上平，两翼逐渐变陡，开阔褶皱3. 顶薄，两翼增厚，向斜核部厚度最大4. 顶部颗粒粗，两翼颗粒细5. 两翼常有同沉积滑塌构造、滑塌褶皱,第三节 剪切褶皱作用其特征为：1. 剪切面是无应变面2. 剪切面平行与褶皱轴面3. 平行轴面岩层厚度变形前后不变（相似褶皱）4. 在褶皱中无中和面5. 轴面两侧的相对剪切方向相反6. 成直线派历代线理，可能发生改变,第十章 节理第一节 节理的分类一、节理与构造的几何学关系分类1. 根据节理产状与岩层产状的关系（1）走向节理：节理走向与岩层走向大致平行（2）倾向节理：节理走向与岩层走向大致垂直（3）斜向节理：节理走向与岩层走向斜交（4）顺
40、层节理：节理面与岩层的层面大致平行2. 根据节理与褶皱轴的关系（1）纵节理：节理的走向与褶皱轴向平行（2）横节理：节理的走向与褶皱轴向垂直（3）斜节理：节理的走向与褶皱轴向斜交,1.走向节理；2.倾向节理；3.斜向节理；4.顺层节理,a.纵节理 b.斜节理 c.横节理,二、节理的力学性质分类1. 剪节理：（1）产状稳定，延伸较远（2）节理面平直光滑，面上有擦痕（3）节理缝细，无充填（4）切穿砾石和胶结物（5）平行剪切面（6）常组成 “X” 节理，两组节理旋向相反，锐夹角平分线是最大挤压力的方向（7）常形成斜列的羽状节理，可判断两盘移动方向,共轭剪节理,2. 张节理：（1）产状不稳定，短而弯曲（
41、2）节理面粗糙不平，无擦痕（3）节理缝宽，多被充填，脉宽（4）绕过砾石和粗砂（5）平行张裂面（6）常是不规则的树枝状、网状、追踪张节理（7）雁列式（左列、右列），可判断断层两盘旋向,张节理,三、节理组、节理系1. 节理组：统一 应力作用、产状一致、性质一致2. 节理系：统一 应力作用、产状不同、性质不同、有成因联系四、节理的分期1. 节理分期：将一个地区不同时期形成的节理，按期分开。根据交切关系，判断节理形成的先后（错开、限制、互切、追踪、切断、终止）2. 节理配套：按照成因联系，找出一个地区，同一时期、统一应力，不同性质、不同方向的节理,第二节 雁列节理1、雁行排列的节理（ 左列式、右列式）
42、 2、雁列带、雁列面、雁列角（常被方解石脉、石英脉充填）3、单脉有平直型、“S” 型、“Z” 型,生物碎灰岩中的雁行式张节理，右阶（型）式排列，运动方向左旋（反时针）合肥工业大学行政楼大门门厅廊柱,左型(阶)雁行式张节理合肥紫蓬山侏罗系红色砂岩,第三节 节理脉的充填机智和压溶作用一、扩张脉和非扩张脉1. 扩张脉：溶液侵入节理空间，并使节理两碧张开而形成岩脉（纤维状晶体可垂直壁，可斜交壁）2. 非扩张脉：溶液羽围岩交代，占有空间而形成的岩脉二、裂开愈合作用1. 形成过程：裂缝裂开充填愈合再裂开（反复裂开愈合的增生作用）2. 充填物：石英、方解石、长石等三、缝合线1. 不纯灰岩中的与节理类似的小构
43、造2. 多锯齿状，总体顺岩层层面发育3. 先有裂缝，后而压溶形成,扩张性岩脉(A、B、C) 和非扩张性岩脉(D、E、F),裂开-愈合脉的发育示意图,A.缝合线构造及其与层理和斜交关系 B.缝合线锥轴与应力轴的关系,A.柱状缝合线；B.锥状缝合线,第四节 区域性节理 一、一般特征1. 区域性构造作用的结果2. 发育范围广，产状稳定3. 规模大、间距宽、延伸长、可切穿不同岩层4. 构成一定的、有规律的几何形式5. 主节理延伸长、规模大、在各组各类节理中站主要地位6. 节理是地壳浅层次的脆性变形构造二、区域构造分析中的作用1. 判断大构造和构造应力场2. 节理分期、配套。3. 应力场图解：相同时期、
44、统一应力作用下形成的节理，有规律分布。不同方位、不同性质、不同旋向，可求出主压应力的方向。,第十一章 断层概论 第一节 断层的几何要素和位移 一、断层的几何要素1. 断层面：将岩片或岩层断开成两部分，并介意滑动的破裂面(可平、可曲，产状要素同面状构造)2. 断层带：一系列破裂面或次级断层组成的带(同时形成、相互平行、性质相同)3. 断层线：断层面与地面的交线4. 断盘：断层面两侧，沿断层面滑动的岩块上 盘位于断层面上侧的断盘下 盘位于断层面下侧的断盘上升盘相对向上滑动的断盘下降盘相对向下滑动的断盘,断层线,上盘,断层面,下盘,下降盘,下降盘,上升盘,上升盘,二、位移1. 滑距：断层两盘实际的位
45、移距离(1)总滑距：两个相当点(撕裂点)之间的真正位移距离(2)走向滑距：总滑距在断层面走向线上的分量(3)倾斜滑距：总滑距在断层面倾斜线上的分量(4)水平滑距：总滑距在水平面上的投影长度,2. 断距：断层两盘相当层之间的相对距离(1)在垂直于被断岩层走向剖面上的断距A. 地层断距：断层两盘相当层之间的垂直距离B. 铅直地层断距：断层两盘相当层之间的铅直距离C. 水平地层断距：断层两盘相当层之间的水平距离(2)在垂直于断层走向剖面上的断距A. 视地层断距：断层两盘相当层之间的垂直距离B. 视铅直地层断距：断层两盘相当层之间的铅直距离C. 视水平地层断距：断层两盘相当层之间的水平距离,第二节 断
46、层分类一、断层与有关构造的几何关系分类1. 按断层走向与岩层走向的关系分类(1)走向断层：断层走向与岩层走向基本一致(2)倾向断层：断层走向与岩层走向基本垂直(3)斜向断层：断层走向与岩层走向斜交(4)顺层断层：断层面与岩层层理基本一致2. 按断层走向与区域构造线(或褶皱轴向)的关系分类(1)纵断层：断层走向与区域构造线基本一致(2)横断层：断层走向与区域构造线基本垂直(3)斜断层：断层走向与区域构造线斜交,二、断层两盘相对运动分类1. 正断层：上盘下降，倾交较大，上陡下缓(犁式断层)2. 逆断层：上盘上升A. 高角度逆断层：倾角 45，逆冲断层 B. 低角度逆断层：倾角 45，逆掩断层C.
47、推覆构造：滑动距离很远的逆掩断层，倾角 30外来岩席：远处推覆而来的岩块(推覆体)原地岩块：下盘相对未动的岩块飞来峰：被剥蚀后残留下的孤零的外来岩席，断层圈闭的老地层构造窗：外来岩席中被剥露出来的原地岩体，断层圈闭的新地层,犁式断层,构造窗与飞来峰,3. 平移断层：两盘沿断层走向移动的断层(走滑断层)，断层面一般直立A. 左行（旋）平移断层、右行（旋）平移断层B. 正-平移断层、平移-正断层C. 逆-平移断层，平移-逆断层 4. 枢纽断层：旋转轴位于一端的枢纽断层：各段断距不同旋转轴位于中间的枢纽断层：两端旋向相反,第三节 断层形成机制 应力状态安德森（Anderson)模式,A.正断层 B.
48、逆断层 C.平移断层,第四节 断层(构造)岩1. 构造岩的研究意义 （1）断层存在的标志； （2）判断断层的属性（脆性、韧性）； （3）指示断层形成的环境； （4）判断断层两盘移动的方向,2. 碎裂岩系 （1）断层角砾岩：仍保持原岩特点，粒度大于2mm胶结物为磨碎的岩屑、岩粉、压溶物、外来物 角砾大小不一，可杂乱无章，可定向排列透镜状、椭圆状、可雁行排列 （2）碎裂岩：更细的原岩的岩粉、细粒为0.01-2mm镜下可见压碎结构 （3）碎粉岩：超碎裂岩，碾磨的极细、均匀，小于0.01mm （4）玻化岩：研磨过程中局部融化，又迅速冷却，外貌黑色玻璃状岩石（假玄武玻璃） （5）断层泥：强烈研磨成泥状，未固结,断层角砾岩,第五节 断层效应 一、走向断层引起的效应（6种形式）,
