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延安职业技术学院毕 业 论 文题 目: 浅谈岩层产状和地层的接触关系 所属系部: 石油工程系 专 业: 石油与天然气地质勘探技术 年级/班级: 09级一班 作 者: 齐溢博 学 号: 091395002031124 指导教师: 李影 评 阅 人: 年 月 日延安职业技术学院石油工程系毕业设计(浅谈岩层产状和地层的接触关系)摘 要构造地质学的研究领域是在不断扩大和更新的,对每一个重大构造问题的探讨都将远远超出构造地质学本身方法的范畴,都必须通过跨学科的研究来完成。当代构造地质学正朝着阐明地球构造作用的物理学和化学过程方向发展。构造地质学正不断加强从物理学和化学规律上来认识构造的形成机制、表征构造的时空分布。这一趋向将使构造地质学的学科结构发生重大变革,使传统构造地质学从以时空尺度划分的描述性学科结构转变成按动力学特征划分的定量化学科结构。近年来,全球深部地质和活动构造观测资料的急剧增长,实验与计算机模拟技术的重大发展,材料力学、地球物理和地球化学理论与方法的飞速引进,给构造作用的物理学和化学过程研究提供了雄厚的研究基础和有利的研究条件。地质灾害预测、隐伏矿寻找和水资源保护等杜会经济问题的解决给构造地质学研究提出了更高的要求和更多的研究机会。本文就构造地质学的基础知识加以阐述。关键字:岩层;产状;地层;接触关系目 录1 绪论12 岩石的成层性与层状构造22.1 岩石的成层性与原生构造22.2 利用层理构造和层面构造确定岩层的顶面和底面23 岩层产状(岩石成层性的几何学表示)53.1 岩层原始产状53.2 水平岩层的特征53.3 倾斜岩层产状要素及其测定方法63.3.1 倾斜岩层产状63.3.2 测量岩层产状要素93.3.3 测量的工具地质罗盘仪93.3.4 岩层产状要素的测定114 地层的接触关系134.1 基本概念134.1.1 整合接触134.1.2不整合接触134.2 不整合的确定144.3 不整合的基本类型及其形成过程144.3.1平行不整合144.3.2角度不整合15结 论18致 谢19参考文献20231 绪论在山区高速公路两侧的峭壁上、在基岩出露的地方或在水库旁的悬崖上,我们总可以看到很多自然界的岩石具有成层性(层理、片理或劈理等),而且这些岩层经常发生变形,弯曲(褶皱)或破裂(断层或节理),构成奇异的自然景观。这些由自然力(或地应力)作用引起的岩石的成层性以及岩层的弯曲或破裂现象就是地质构造。构造地质学就是研究这些地质构造,包括地球岩石圈内岩石变形形成的褶皱、断层、节理、劈理、线理等的几何学特点,产生这些地质构造的运动学和动力学条件,以及这些地质构造形成的基本过程(或形成机制)与演化规律的科学。 地质构造的规模变化很大,从地壳尺度或全球规模、地区尺度或中比例尺区域规模、露头或手标本规模、显微乃至亚微尺度。在不同的尺度上,地质构造的表现形式具有一定的差异。传统构造地质学研究多限于对中比例尺区域规模、露头尺度和手标本尺度地质构造的描述、分析。现代科学技术的发展及其在构造地质学学科研究中的渗透与应用,却大大地拓宽了构造地质学的研究尺度与研究领域。现代构造地质学的研究领域特点表现为,在传统构造地质学研究领域的基础上,宏观更宏观,从手标本尺度向区域乃至全球尺度发展;微观更微,从应用显微镜的微观尺度到利用电子显微镜的亚微尺度的研究。 现代构造地质学的内容包括几个主要方面:地质构造的几何学,主要包括地质构造的几何形态描述、产状与形体方位分析以及各种地质构造的组合形式和组合规律;地质构造形成的运动学,主要指地质构造形成过程中物质的运动方式、运动方向与基本规律;地质构造形成的动力学,包括地质构造形成的动力学条件及其变化、动力来源;地质构造的成因分析,主要讨论地质构造的形成环境、形成条件、岩石变形机制与地质构造的演化过程。当然,上述几个方面的内容并不是孤立的,彼此之间却是密切相关,相辅相成的一个统一体。 而要学好这门学科,就必须掌握其最基础的知识岩层及其产状和地层的接触关系。2 岩石的成层性与层状构造成层性是沉积岩、火山岩和变质岩共有的特点。当然,在不同成因类型的岩石中,岩石成层性的组成、结构与成因有着显著的差异。对于沉积岩与火山岩的成层性,一般认为是岩石沉积、成岩过程中产生的主要构造型式,称之为原生构造;而变质岩的成层性,不仅与原岩的成层性(变质沉积岩和变质火山岩)有关,而且常常与后期变形-变质作用具有密切的成因联系。这种成层性及相关的构造型式称为次生构造。即使不同类型岩石中的成层性具有很大差别,但是它们的几何表示却一致,与本章第四节将要讨论的断层与节理构造等都可以用几何学中的平面表示。本章主要讨论沉积岩的成层性,关于火山岩和变质岩的成层性及其构造特点将分别在本章第五节、第六节讨论。2.1 岩石的成层性与原生构造 沉积岩是地壳岩石成层性表现最为特征的岩石类型,它主要由岩石层理与层面的存在表现出来层面是限定岩性层的上、下界面,下界面称为底面,形成在先,上界面称为顶面,形成在后。沉积岩层的原生构造主要包括层理构造、层面构造和生物遗迹等。层理构造是沉积岩中最常见的原生构造,它是通过岩石成分、结构、构造和颜色在剖面上的突然变化或渐变所显示出来的一种成层性构造。层面构造指在层面上出现的一些同沉积构造现象,其中包括波痕、泥裂和雨痕等。 按照层理的形态,可以将层理构造分为:平行层理(平行状)、波状层理(波浪状)和斜层理或交错层理(与层面斜交)。对于层理的识别,岩石成分、结构和构造的变化以及岩层层面上原生构造的存在(波痕、底面印模等)都是最直接的标志。岩石化学成分与地球化学示踪计的变化在某些条件下也具有重要意义。2.2 利用层理构造和层面构造确定岩层的顶面和底面 正确地鉴别层理构造和层面构造是地质构造研究的基础,也是恢复和研究区域构造格架所必须的,尤其在化石缺少的岩层内,层理构造和层面构造的意义就更加显著。它们可以用来鉴别岩层顶面和底面,或判断岩层的新老顺序。最主要的层理构造和层面构造包括斜层理、粒级层理、波痕、泥裂、雨痕以及印模和冲刷痕迹等。 图2-2-1 利用斜层理确定岩层顶、底面 (据billings,1972)2fig. 2-2-1 cross-bedding and younging direction (from billings, 1972)a-顶面在左边正常层序;b-岩层直立,顶面在右边;c-顶面在右边,岩层倒转斜层理 沉积岩层的微细层与层系界面(或主层面)相交表现出的一种构造(图2-2-1)。斜层理在水成和风成的碎屑沉积中都可形成。斜层理的表现形式较多,如单向斜层理和交错层理等。利用斜层理中的细层和层系界面的关系可以确定岩层的顶面和底面。在斜层理中,细层撒开一端指向岩层的顶面,收敛一端指向岩层的底面。 图2-2-2 粒级层理(据dennis, 1987)fig.2-2-2 graded bedding (from dennis, 1987)粒级层理或递变层理 组成岩层的碎屑颗粒在岩层垂直方向上颗粒粒度呈韵律变化。正常粒级层理从底面到顶面的粒度由粗渐细,根据这种变化规律确定顶面和底面(图2-2-2)。粒级层理普遍出现在各种类型的沉积岩和火山沉积岩中,如砂岩、碎屑灰岩、凝灰岩等。其中以砂岩的粒级层理最清晰。波痕 波浪冲击在岩层面上保留下来的波状形态。常见两种基本类型:流动波痕和浪成波痕。流动波痕在横剖面中是不对称型的,而浪成波痕是对称型的(图2-2-3)。后者由尖棱状波峰和圆弧状波谷组成,用它能够确定岩层顶、底面,波峰指向顶面,波谷指向底面。 图2-2-3 对称型浪成波痕fig. 2-2-3 symetrical ripple marks泥裂或干裂 粘土岩、泥质粉沙岩、泥灰岩等细粒沉积物露出水面并经灼晒干而发生收缩和裂开形成与层面垂直的裂隙,裂隙组合呈多边形状。泥裂及其中的充填物一般上宽下窄,可用以判定岩层的顶面和底面。泥裂变窄的尖端指向岩层底面,开口端指向顶面。雨痕、冰雹印痕 雨点或冰雹颗粒落在松软的泥质沉积物上,冲击出近圆形的凹坑,后被沉积物充填并呈半圆形突起。根据雨痕和冰雹印痕所保存的凹坑和半圆形突起可以确定岩层的顶面和底面。古生物化石保存 古动物和古植物的生长状态及其死亡后在岩层中的保存状态具有一定的规律。例如叠层石由一些圆锥形或圆拱形的薄层叠置而成,圆锥形或圆拱形在横剖面上向上指向岩层的顶面(图2-2-4)。图2-2-4 叠层石的生长方向(据孙德育等,1986)fig. 2-2-4 the growth direction of stromatolites(from sun, 1986)瓣鳃类和腕足类化石的外壳,在水流中最稳定的保存状态是凸出外壳朝上。可以根据保存完好的化石凸面朝上为顶面的这种规律判定岩层顶面和底面。古植物的根须是向下生长的,所以根据古植物化石根须分布状态也可以鉴定岩层的顶面和底面。3 岩层产状(岩石成层性的几何学表示)岩石的成层性(层理),在几何学上可以称其为平面。因此,可以用一定的几何方位或几何形态表示。应用地理方位对岩石成层性的三维空间表示称为岩层的产状。岩石的产状可以是沉积过程中产生的(原始产状),或是经过后期变动改造过的次生产状。岩层产状-岩层在空间产出的状态和方位的总称。除水平岩层成水平状态产出外,一切倾斜岩层的产状均以其走向、倾向和倾角表示,称为岩层产状三要素。岩层面与水平面的交线或岩层面上的水平线即该岩层的走向线,其两端所指的方向为岩层的走向,可由两个相差180的方位角来表示,如ne30与sw210。垂直走向线沿倾斜层面向下方所引直线为岩层倾斜线,倾斜线的水平投影线所指的层面倾斜方向就是岩层的倾向。走向与倾向相差90。岩层的倾斜线与其水平投影线之间的夹角即岩层的(真)倾角。所以,岩层的倾角就是垂直岩层走向的剖面上层面(迹线)与水平面(迹线)之间的夹角。 岩层产状有两种表示方法:方位角表示法。一般记录倾向和倾角 ,如20565,即倾向为南西205,倾角65,其走向则为nw65或se65。象限角表示法。一般测记走向、倾向和倾角,如n65w25sw,即走向为北偏西65,倾角为25,向南西倾斜3。3.1 岩层原始产状沉积岩层和火山岩层,由于具有发育不同程度的层理构造,可以反映出沉积物在沉积作用过程中所处的构造环境。这些还保持着沉积作用时形成的岩层产状叫原始产状。原始产状大致是水平的,因为沉积物基本平行沉积盆地底面,成岩之后基本近于水平状态。但是由于沉积盆地古地形差异,在盆地边缘、岛屿周围、水下潜山周围的沉积岩层表现出局部倾斜状态,叫原始倾斜(图2-2-5)。原始倾斜在海相和陆相沉积岩中都存在,在陆相岩层中更为明显。3.2 水平岩层的特征 沉积岩层层面为水平状态的岩层称水平岩层,一般认为水平岩层倾角小于5。水平岩层的同一层面海拔高度基本一致。正常的水平岩层(没有发生倒转)具有以下特征:(1) 地质时代较新的岩层位于较老的岩层之上。因此 ,当地表切割轻微时,地表只出露最新岩层;在地形切割较深的地区,自山谷至山顶,水平岩层在剖面上,低处出露的岩层时代老,高处出露的岩层时代新。 (2)水平岩层的出露和分布状态受地形控制。水平岩层的出露界线随着地形等高线弯曲而弯曲。在地形地质图上,水平岩层的地质界限与地形等高线平行或重合。地形上相同高度的地方,岩层时代相同,露头分布呈孤岛状,地形切割比较深时岩层出露形态呈云朵状。(3)水平岩层上、下层面出露界线之间的水平距离的变化,受岩层的厚度和地形坡度的影响。如果岩层厚度一致,地形缓露头宽度就大;地形陡露头宽度就窄。如果地形坡度一致,岩层厚度大露头宽度就大;而厚度小露头宽度就小。(4)水平岩层的厚度就是该岩层上下层面的高差。3.3 倾斜岩层产状要素及其测定方法 3.3.1 倾斜岩层产状受地壳运动影响,水平岩层会受到变形而产状发生改变,形成了与水平面有一定交角并朝一个方向倾斜的岩层,称倾斜岩层。图2-2-5原始倾斜岩层fig. 2-2-5 primary tilting of sedimentary rocks -海面;-波浪作用基准面倾斜岩层常常不是单独的构造形态,往往是某种构造的一部分,褶皱的一翼、断层的一盘、岩层受地壳差异升降运动的影响以及岩浆活动引起上覆岩层的倾斜等。如果在一个地区一组岩层向同一方向倾斜、而且倾角大致相同,称为单斜构造。倾斜岩层产状用产状要素来表示。产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角(图2-2-6)。图2-2-6岩层的产状要素fig. 2-2-6 the components of attidude of bedding走向:倾斜岩层的岩层面与任一水平面相交的线(或同一岩层面相同高度的两点连线)称为走向线。走向线所指的地理方位角称岩层的走向。岩层的走向表示该岩层空间延展的方向。倾向:沿着岩层面倾斜方向向下引出垂直走向线的直线,称倾斜线。倾斜线在水平面的投影地理方位叫倾向。如果岩层面上所引的任一直线不与走向线垂直,则称假倾斜线或视倾斜线。视倾斜线在水平面上的投影叫视倾向。倾向只有一个而视倾向有无数个。倾角:岩层面上的倾斜线与其在水平面上投影线之间夹角或层面与水平面最大锐角叫岩层倾角。视倾斜线与其水平投影线的夹角为视倾角或假倾角,视倾角小于真倾角,且有无数个。 产状要素不仅仅适用于岩层的产状,凡是面状构造,诸如节理面、断层面、不整合面、片理和劈理面、岩体与围岩的接触面等都可用产状要素表示它们的产状。倾斜岩层的出露特点及其在地形地质图上的表现与水平岩层明显不同:倾斜岩层在野外出露和地质图上呈条带状分布。在地形地质图上,岩层地质界线切割地形等高线。未倒转倾斜岩层,顺着岩层的倾向方向,由老到新依次排列。倾斜岩层出露的形态既受岩层产状影响,又与地形的起伏特点有关。地形、岩层厚度和地形的坡度、坡向都直接影响着倾斜岩层在地表出露的宽度。倾斜岩层与倾斜岩层之间界面的露头形态受岩层产状和地形两者关系的影响。水平岩层、倾斜岩层和直立岩层的露头形态同样有很大的差别。水平岩层露头形态:在地形地质图上,水平岩层的露头形态完全受地形影响,地质界线与地形等高线平行或重合(图2-2-7i);直立岩层的露头形态:地质界线则是直线分布,不受地形的影响(图2-2-7ii)。 2-2-7 水平(i)、直立()和倾斜()岩层的露头形态fig. 2-2-7 the outcrop patterns of horizontal, vertical and inclined bedding倾斜岩层露头形态:岩层界线与地形等高线相交,对于地形与岩层之间的不同产状关系表现出不同的“v”字形形态,称“v”字形法则(图2-2-7)。主要有三种基本情况(图2-2-8):岩层倾向与地面坡向相反时,岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同,称“相反相同”,但是岩层界线的曲率比地形等高线的曲率要小。岩层界线表现出的“v”字形尖端在沟谷处指向上坡,而在山梁处指向下坡(图2-2-8a)。岩层倾向与地面坡向相同时,岩层界线与地形等高线的弯曲方向有两种情况。(1)岩层的倾角大于地面坡度角,岩层露头界线与地形等高线呈相反方向弯曲,称“相同相反”。岩层界线表现出的“v”字形尖端在沟谷处指向下坡,而在山梁处则指向上坡(图2-2-8b);(2)岩层倾角小于地面坡度角,岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同,但是岩层界线的曲率比地形等高线的曲率要大。岩层界线出现的“v”字形尖端在沟谷处指向上坡,而在山梁处则指向下坡(图2-2-8c)。岩层与地形的关系所表现出的地质界线与地形等高线的弯曲情况表现出的“v”字形法则,适于所有面状构造,包括倾斜岩层、断层面、不整和面和岩体与围岩接触面等4。图2-2-8 倾斜岩层露头形态的“v”字形法则fig. 2-2-8 the “v” type outcrop patterns of inclined bedding3.3.2 测量岩层产状要素产状要素的测定有直接的和间接的测定方法。在野外可以用地质罗盘直接在面状构造上测得;也可以在地形地质图上用作图方法求得,或利用钻孔资料,用三点法求产状;还可以根据视倾斜用正投影法和赤平投影法求得。产状要素的表示方法主要有两种,数字法和符号法。数字法以罗盘的刻度指示的地理方位表示产状要素。可以用象限角或方位角表示。 象限角:以北(n,0)或南(s,180)为准,用三个基本要素表示,即走向、倾角和倾斜象限。如n25e/30nw表示走向北偏东25,倾角30,倾向nw。方位角:只用倾向和倾角表示,如2530,倾向北偏东25,倾角30。用符号表示产状要素,一般是在绘制地质图或构造图时表示面状构造的产状。不同性质的面状构造所采用的符号将有所不同。3.3.3 测量的工具地质罗盘仪 一般的地质测量,如测量目的物的方位、岩层空间位置、山的坡度等,均用地质罗盘仪。这是地质工作者必须掌握的工具。地质罗盘仪式样较多,但其原理和构造大体相同。 地质罗盘仪的基本构造 一般都由磁针、磁针制动器、刻度盘、测斜器、水准器和瞄准器等几部分组成,并安装在一非磁性物质的底盘上(如图5-1)。 图5-1地质罗盘仪构造图1反光镜;2瞄准觇板3磁针;4水平刻度盘;5垂直刻度盘;6测斜指示针(或悬锤);7长方形水准器;8圆形水准器;9磁针制动器;10顶针;11杠杆;12玻璃盖;13罗盘底盘磁针为一两端尖的磁性钢针,其中心放置在底盘中央轴的顶针上,以便灵活地摆动。由于我国位于北半球,磁针两端所受地磁场吸引力不等,产生磁倾角。为使磁针处于平衡状态,在磁针的南端绕上若干圈铜丝,用来调节磁针的重心位置,亦可以此来区分指南和指北针。磁针制动器是在支撑磁针的轴下端套着的一个自由环,此环与制动小螺纽以杠杆相连,可使磁针离开转轴顶针并固结起来,以便保护顶针和旋转轴不受磨损,保持仪器的灵敏性,延长罗盘的使用寿命。刻度盘分内(下)和外(上)两圈,内圈为垂直刻度盘,专作测量倾角和坡度角之用,以中心位置为0,分别向两侧每隔10一记,直至90。外圈为水平刻度盘,其刻度方式有两种,即方位角和象限角,随不同罗盘而异,方位角刻度盘是从0开始,逆时针方向每隔10一记,直至360。在0和180处分别标注n和s(表示北和南);90和270处分别标注e和w(表示东和西)如图所示。象限角刻度盘与它不同之处是s、n两端均记作0,e和w处均记作90,即刻度盘上分成090的四个象限。必须注意:方位角刻度盘为逆时针方向标注。两种刻度盘所标注的东、西方向与实地相反,其目的是为了测量时能直接读出磁方位角和磁象限角,因测量时磁针相对不动,移动的却是罗盘底盘。当底盘向东移,相当于磁针向西偏,故刻度盘逆时针方向标记(东西方向与实地相反)所测得读数即所求。在具体工作中,为区别所读数值是方位角或象限角,可按下述方法区分:如图a与b的测线位置相同,在方位角刻度盘上读作285、记作nw285或记作285,在象限角刻度盘上读作北偏西75,记作n75w。如果两者均在第一象限内,例如50,而后者记作n50e以示区别(图5-2 a、b,表51)。测斜指针(或悬锤)是测斜器的重要组成部分,它放在底盘上,测量时指针(或悬锤尖端)所指垂直刻度盘的度数即为倾角或坡度角的值。图5-2a 方位角刻度盘 图5-2b 象限角刻度盘表51 象限角与方位角之间关系换算表象限 方位角度数 象限角()与方位角(a)之关系 象限名称 090 =a ne象限 90180 =180a se象限 180270 =a180 sw象限 270360 =360a nw象限水准器罗盘上通常有圆形和管形两个水准器,圆形者固定在底盘上,管状者固定在测斜器上,当气泡居中时,分别表示罗盘底盘和罗盘含长边的面处于水平状态。但如果测斜器是摆动式的悬锥,则没有管状水准器。瞄准器 包括接目和接物觇板、反光镜中的细丝及其下方的透明小孔,是用来瞄准测量目的物(地形和地物)的。 地质罗盘仪的使用方法 在使用前需作磁偏角的校正,因为地磁的南、北两极与地理的南、北两极位置不完全相符,即磁子午线与地理子午线不重合,两者间夹角称磁偏角。地球上各点的磁偏角均定期计算,并公布以备查用。当地球上某点磁北方向偏于正北方向的东边时,称东偏(记为+);偏于西边时,称西偏(记为)。如果某点磁偏角()为已知,则一测线的磁方位角(a磁)和正北方位角(a)的关系为a=a磁。如图5-3 a表示东偏30,且测线所测的角亦为ne30时,则a=30+30=ne60;图5-3 b表示西偏20,测线所测角为se110,则a=110-20=90。为工作上方便,可以根据上述原理进行磁偏角校正,磁偏角偏东时,转动罗盘外壁的刻度螺丝,使水平刻度盘顺时针方向转动一磁偏角值则可(若西偏时则逆时针方向转动)。经校正后的罗盘,所测读数即为正确的方位。 在对方向或目的物方位进行测量时即测定目的物与测者两点所连直线的方位角。方位角是指从子午线顺时针方向至测线的夹角(如图5-3 c所示)。首先放松磁针制动小螺纽,打开对物觇板并指向所测目标,即用罗盘的北(n)端对着目的物,南(s)端靠近自己进行瞄准。使目的物、对物觇板小孔、盖玻璃上的细丝三者连成一直线,同时使圆形水准器的气泡居中,待磁针静止时,指北针所指的度数即为所测目标的方位角。图5-3a 磁偏角东偏示意图 图5-3b 磁偏角西偏示意图 图5-3c罗盘仪测量目的物的方位3.3.4 岩层产状要素的测定 岩层的空间位置决定于其产状要素,岩层产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角(见图5-4)。图5-4 岩层产状要素极其测量方法岩层走向的测量岩层走向是岩层层面与水平面相交线的方位,测量时将罗盘长边的底棱紧靠岩层层面,当圆形水准器气泡居中时读指北或指南针所指度数即所求(因走向线是一直线,其方向可两边延伸,故读南、北针均可)。岩层倾向的测量岩层倾向是指岩层向下最大倾斜方向线(真倾向线)在水平面上投影的方位。测量时将罗盘北端指向岩层向下倾斜的方向,以南端短棱靠着岩层层面,当圆形水准器气泡居中时,读指北针所指度数即所求。岩层倾角的测量岩层倾角是指层面与假想水平面间的最大夹角,称真倾角。真倾角可沿层面真倾斜线测量求得,若沿其他倾斜线测得的倾角均较真倾角小,称为视倾角。测量时将罗盘侧立,使罗盘长边紧靠层面,并用右手中指拨动底盘外之活动扳手,同时沿层面移动罗盘,当管状水准器气泡居中时,测斜指针所指最大度数即岩层的真倾角。若测斜器是悬锤式的罗盘,方法与上基本相同,不同之处是右手中指按着底盘外的按纽,悬锤则自由摆动,当达最大值时松开中指,悬锤固定所指的读数即岩层的真倾角。岩层产状的记录方法如用方位角罗盘测量,测得某地层走向是330、倾向为240、倾角为50,记做330/sw50,或记做24050(即只记倾向与倾角即可)。如果用方位角罗盘测量但要用象限角记录时,则需把方位角换算成象限角,再作记录。如上述地层产状其走向应为=360330=30,倾向=240180=60。其产状记作n30w/sw50,或直接记作s60w50则可。在地质图或平面图上标注产状要素时,需用符号和倾角表示。首先找出实测点在图上的位置,在该点按所测岩层走向的方位画一小段直线(4mm)表示走向,再按岩层倾向方位,在该线段中点作短垂线(2mm)表示倾向,然后,将倾角数值标注在该符号的右下方。4 地层的接触关系4.1 基本概念 4.1.1 整合接触(1)定义 指上、下两套层序间为连续沉积,其间无明显的沉积间断。在产状上,上、下两套层序是彼此平行或大致平行的。整合接触模型 连续沉积的两套地层之间没有明显的、截然的岩性变化,它们常常是逐渐过渡的。如果在沉积过程中曾经有段时间沉积作用停止,但并没有发生明显的大陆剥蚀作用,而后又接受沉积,这样会造成沉积间断。间断面上下的地层岩性改变有时较明显,有时不明显。地层的连续接触和沉积间断接触在传统地质学中都属于整合接触,但在层序地层学研究中将沉积间断归入不整合接触。 (2)地质意义 反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定状态,没有发生显著的构造运动。 整合接触表现为新老地层之间的产状彼此大致平行,岩性及其所含化石是一致的或是递变的。它说明在形成这两套地层的地质时期,该区的地质构造环境是稳定的。这种稳定可以是长期持续缓慢的下降,也可以是逐渐的相对上升或是相对均衡。4.1.2不整合接触上、下地层间的层序发生间断,即先后沉积的地层之间存在地层缺失。缺失了一个阶或一个段的地层才能确定不整合。 不整合面:上、下地层之间的沉积间断面。不整合面上常有风化剥蚀的痕迹。代表沉积间断的时期,可能代表无沉积作用的时期,也可能代表以前沉积的岩石被侵蚀的时期。下伏岩系:不整合面以下的岩系;上覆岩系:不整合面以上的岩系;不整合线:不整合面在地面上的出露线,是一种重要的地质界线。4.2 不整合的确定 那么,经历多长时间的剥蚀作用和沉积间断,缺失多少地层才称为不整合呢?原则上必须缺失相当于一个化石带的地层才能算是不整合。然而,确定一个化石带是否存在并非容易。因为在一个地区即使没有发现某一化石带,也不能直接判断该区一定缺失相应的地层。这是因为观察不细或剖面不标准都可能出现这种情况。为此,工作中往往用一个比“带”更大的地层单位的缺失作为确定不整合的标准。在一般情况下,至少缺失了一个阶或一个段的地层才能确定不整合。例如,华北地区古近系沙河街组第三段直接覆盖在孔店组之上,其中缺失了沙河街组第四段,故沙三段与孔店组为不整合接触。4.3 不整合的基本类型及其形成过程根据不整合面上下两套地层的产状及其所反映的地壳运动性质,不整合可分为两大基本类型,即平行不整合和角度不整合。 4.3.1平行不整合 (1)定义 平行不整合(parallel unconformity):也叫假整合(disconformity)或平合,是指上、下两套地层的产状平行或基本一致,但有明显的沉积间断。 缺失地层可以差别很大,可缺失一个系以上或缺失很少。如图2-31,我国华北和东北南部地区中石炭统本溪组直接覆盖在奥陶系马家沟组的石灰岩剥蚀面上,其间缺失了奥陶系马家沟组之上及志留系、泥盆系和下石炭统的一系列地层,而上下两套地层的产状基本上是平行的,这是平行不整合接触的一个典型例子。其下伏岩系由于风化剥蚀可见喀斯特地形(岩溶地貌),顶面凹凸不平;上覆岩系底部有代表风化壳的铁铝沉积物,有些地区还可以见到底砾岩。图2-31在不同地区,平行不整合面可以是平整的,也可以是高低起伏的,它反映上覆新地层沉积前的古地貌形态,并不表明有角度不整合存在8。(2)形成过程 简单说主要为:下降、沉积上升、沉积间断、遭受剥蚀下降、再沉积。(图2-32)平行不整合的存在,说明原来的沉积区曾经上升为古陆剥蚀区,在上升过程中地层没有发生明显褶皱或倾斜,只是露出水面造成沉积间断并遭受剥蚀,直到该区再度下降为沉积区,接受新的沉积。因此平行不整合接触的上下两套地层之间缺失了一部分地层,但彼此的产状基本一致。 (3)分布特征 平行不整合的分布范围有时是非常广阔的。例如上述的中石炭统和奥陶系之间的平行不整合在华北以至东北南部广大地区普遍发育。它说明,该区当时曾是一个整体持续上升的古陆,不整合的分布范围就是当时古陆的分布范围。 平行不整合在平面和剖面上都表现为:不整合面上下两套地层的界线在较大区域呈平行展布,产状也基本一致,但其间缺失部分地层。 (4)平行不整合与整合的区别:a.平行不整合上下两套地层之间缺失地层。b.平行不整合反映地壳上升,沉积地层露出水面,接受剥蚀,是升降运动的表现。4.3.2角度不整合(1)定义 角度不整合:即狭义的不整合,也称斜交不整合或截合,是指上下两套地层之间不仅缺失部分地层,而且上下地层的产状也不相同。 角度不整合的上覆岩系层面通常与不整合面(图中红线)大致平行,而下伏岩系的地层层面则与不整合面呈截交关系。(图2-33)图2-33图2-34下二叠统与泥盆系、上奥陶统间为角度不整合接触不整合角:不整合面与下伏岩层层面所构成的锐角。 由于下伏岩系在各处的起伏状态不同,遭受的剥蚀程度也不同,所以同一个不整合面的不整合角在不同地区可以不同。 (2)角度不整合的特点 a.上覆地层变形相对简单。 b.下伏地层变形相对复杂,其中可以包括上覆地层的变形构造,表现为叠加变形。 (3)形成过程 形成过程可概括为:下降接受沉积褶皱上升(常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等)、沉积间断、遭受风化剥蚀再下降接受沉积(图2-35)海平面上升,地区整体接受沉积,而后受到东西向的挤压,岩层产生褶皱,随后整体抬升,遭受剥蚀,之后海平面上升,整个地区在下降接受沉积,沉积一些新岩层,覆盖着原岩层之上,形成角度不整合。(4)地质意义 角度不整合的存在,说明该区在上覆地层沉积之前曾发生过褶皱、上升等构造变动。 它是划分大地构造单元和构造运动阶段的重要依据。 角度不整合在垂直剖面中往往不只一个,其分布也不均一,不整合分布的范围就是构造运动波及的范围。在地壳构造发展比较稳定的地区或阶段,其垂直剖面中很少出现角度不整合。 如华北地区整个古生代的地层剖面中多见平行不整合而无区域性角度不整合

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