第2章地质体基本产状及原生构造课件

1、第二章 地质体的基本产状及原生构造主要内容 地质体的基本产状 原生构造地质体及其界面面状和线状构造面状构造的产状要素线状构造的产状要素地质体的基本产状地质体及其界面地质体：各种成因的自然岩石体或土质体。 特点：形态各异，尺度多样, 性状不同。地质界面：地质体之间及其内部的几何和物理（物质）界面，简称地质界面。 特点：多类型、多尺度、多成因。物理（物质）地质界面岩层（岩性）界面断裂面面理不整合面岩体侵入接触界面 水平地质界面倾斜地质界面几何地质界面（如褶皱轴面等） 地质构造的类型、成因、规模和形态千差万别，但从几何学上，地质构造最基本类型可归纳为两种：面状构造和线状构造。从成因上，也可归纳为两种

2、：原生构造和次生构造。观测和确定面状和线状地质构造的空间方位和状态，即产状，是构造地质学研究的基础。 通常除盆地边缘的产状略有倾斜外，沉积岩层初始产状都是水平的，只有在受到变形改造后，它们的产状才可能发生改变。这也是判断地质界面产状是否发生变形改造的重要基础性参考坐标。面状和线状构造面状构造: 指地质体中呈面状的几何或物理（物质）地质界面。线状构造：指地质体中呈线条状的几何或物理（物质）地质体。面状构造的产状要素面状构造（平面状）的产状是以地质界面在空间上的延伸方位和倾斜程度来确定的。任何面状构造或地质界面的产状均以其走向、倾向和倾角这三个数据表示。走向、倾向、倾角() 走向：指倾斜平面（即地

3、质界面）与水平面的交线叫走向线，走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。 倾向：在倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线；倾斜线在水平面上的正（垂直）投影称倾向线；倾向线沿水平面向倾斜面下方所指的倾斜方位称为倾向。 倾角()：指倾斜平面上的倾斜线与其在水平面上正（垂直）投影线之间的夹角，称为正倾角，简称倾角。走向、倾向、倾角()视倾向和视倾角()视倾向视倾角() tan=tan cos -地质界面倾向线和视倾向线之间的夹角在水平面上投影的角度面状地质体产状要素的表示方法 图示法 ： 数字法 ：SE 12030 NW 33050 常表示为: 12030 33050 60NEWS线状构造的产状要素 线

4、状构造（直线状）的产状是指线状地质体在空间的延伸方位和倾斜程度。线状地质体产状要素包括倾伏向、倾伏角，或者是它所在平面（地质界面）的侧伏向和侧伏角。 任何线状构造或线状地质体的产状均以倾伏向、倾伏角，或其所在某一平面上的侧伏向、侧伏角数据表示。倾伏向和倾伏角（)倾伏向（指向）：线状构造（线状地质体）在空间上向下延伸的方向，即某一倾斜直线或线状地质体在水平面上正投影线所指示的该倾斜直线下倾方位。倾伏角：指线状构造（线状地质体）倾斜的角度，即倾斜直线体与其在水平面上正投影线之间的夹角。倾伏向、倾伏角()侧伏向和侧伏角（）侧伏角：当线状构造（直线状地质体）包含在某一倾斜平面内时，该线状构造或线状体与

5、所在平面走向线所夹的锐角，称之为该线状体在这个倾斜平面的侧伏角。侧伏向（指向）：是指构成上述侧伏锐角的走向线的那一端走向的方位。侧伏向、侧伏角（）线状地质体产状表示方法 （1）倾伏向及倾伏角产状: SE12030 （2）侧伏角通常记录方法，如60 S，它表示侧伏角为 60、侧伏向朝南。 为什么要了解和研究原生构造？ 原生构造及其研究意义 接触关系及其地质意义原生构造为什么要了解和研究原生构造？现在所看到的飞来峰地形地貌构造可能经历了如插图所示的一系列构造变形阶段才最终形成的，因而不代表原始沉积构造 。飞来峰外貌看似均匀未变形的层状片麻岩（h）,可能经历了a-h多期地质事件。a为原始沉积物，经历

6、了多期变形（a-b、c-d、e-h）和岩浆侵入（b-c、d-e）。变形的强度和卷入的火成岩物质量大大超过根据最终结果所作的判断。沉积岩的原始体积可能只占到最终层状片麻岩的很小一部分。变形岩浆侵入变形岩浆侵入变形变形变形 片麻岩中（见右图）看到的层状构造既可能是反映了原岩的原生构造特点，但也可能反映的是后生的、强烈变形或固态变质分异改造的结果。原生未变形的花岗岩向片麻岩转变的形成过程 什么是原生构造 什么是非构造原生构造或软沉积构造 原生沉积构造层理 原生沉积岩层的面向和层序 原生沉积构造面向标志 原生沉积构造研究意义原生构造及其研究意义原生构造 （ Primary Structure） 原生构

7、造：是指岩石在固结成岩作用过程中，由沉积作用、压实固结作用，以及岩浆结晶作用等非构造变形作用形成的构造；沉积岩和岩浆岩都具有原生构造；严格讲，变质岩中是没有原生构造的。流动构造枕状构造枕状构造枕状构造非构造原生构造（Nondiastrophic Primary Structure）非构造原生构造：指岩石在成岩作用过程中，尚未完全固结时发生变形形成的原生构造。它是由构造动力或构造应力之外的作用力，即重力作用和岩石内部结晶作用产生的力所形成的构造。在沉积岩中也称软沉积变形构造、同沉积变形构造。软沉积构造形成原因： 沉积物差异压实引起的构造； 饱和沉积物脱水形成的构造； 未完全固结岩块体滑塌形成的构

8、造；卷曲、滑塌和压模由于粘土质、泥质沉积物在未完全固结时的可塑性、孔隙压力效应、上覆沉积物压实等因素，使尚未完全固结的沉积物发生变形所形成的构造。火焰状层理构造火焰状层理构造卷曲层理构造卷曲层理构造砂岩球和砂岩枕构造原生沉积构造层理层理：是沉积岩中最普遍、最重要的原生沉积构造。层理是以岩层内部的成分、结构、粒度、胶结物和颜色等特征在剖面上以突变或渐变所表现出的一种成层性地质界面。E. S. Hills对沉积岩层理做了很好的说明：“层理代表沉积岩层岩性的总体特征，反映了岩层的特定环境，它具有均匀或系统性的变化，使人们有可能测定和描述变形地层内部构造的几何特征。” 沉积岩的层理是研究构造最常用和最

9、基本的地质参照界面，构造变形常常是通过层理显示出来的，层理体现了沉积岩的“建造”特征，识别层理是研究构造的第一步。但以下两种情况有时很难判断：厚层状的成分、结构均一岩层；变质岩中产生的新生构造面理会掩蔽或置换原生沉积层理。引起沉积岩层理差异的原因化学成分变化颗粒大小变化分选程度不同充填物和程度胶结作用渗透率和孔隙度沉积岩层理的野外识别标志岩石成分变化岩石结构变化岩石颜色变化岩石层面原生构造标志面向: 是指成层岩层由老到新岩层顶面法线所指的方向。 成层岩层从下到上，地层由老到新正常层序，面向指向上。成层岩层从下到上，地层由新到老倒转层序，面向指向下。层序: 是指地层由老到新排列的顺序。沉积岩层的

10、面向和层序原生沉积构造的面向标志交错层理递变层理波痕泥裂交错层理交错层理也称斜层理：是由一系列斜交于层系界面的纹层组成，通常呈弧形的沉积构造。交错层理与底面相切，与顶面相截。成因：形成于不同的沉积地质环境，如河流、三角洲、滨海和浅海等。用途：确定岩层的面向或顶底面、古水流方向。交错层理层系纹层层系界面交错层理交错层理递变层理（粒级层）递变层理又称粒级层，陆源碎屑物质在沉积过程中，由于流体（通常是浊流）逐渐减弱而形成的一种沉积结构。特征：单一成分地层中从底到顶，颗粒由粗逐渐变细，由粗砂质递变为细砂质、粉砂质，甚至泥质。成因：大陆斜坡浊流物质在重力分异作用下形成的。用途：根据粒级层下粗上细的渐变特

11、征，可以确定岩石顶底面，但发生高级变质作用可以有相反现象，要慎重使用。粒级层细粒泥质物质分布在整个地层中，而粗粒物质则由底到顶逐渐减少顶底碎屑颗粒悬浮在浊流中浊流能量降低，碎屑颗粒由于自身密度重力而沉降静水环境下，碎屑颗粒完全沉降递变层理（粒级层理）形成过程粒级层波痕波痕：是滨-浅海砂粒、粉砂和粘土在水流、波浪及风对水面影响等因素作用下形成的波状构造。特征：波痕由狭窄波脊或波峰和宽阔波谷组成。成因：震荡水流形成的波痕通常为对称波痕。单向水流或非对称水流形成的波痕为非对称波痕。用途：震荡波痕波脊或波峰的狭窄尖顶向上，指示了沉积层序顶面；波谷的宽阔圆弧底指向沉积底面。（a）单向水流运动产生非对称的

12、波痕；（b）前后来回震荡运动的水流产生对称的波痕；泥裂泥裂是沉积层面暴露地表的标志之一，它是未完全固结沉积物暴露于水面之上，表面干涸开裂形成的暴露标志。此外，还有雨痕、生物膜、底面印模等。泥裂的形成过程细粒泥质沉积物中的水被蒸发出去后，泥质沉积物发生收缩产生泥裂。粗粒砂质沉积物充填并覆盖泥裂。当砂泥质岩层被剥蚀掉以后，显露出保留了粗粒砂质沉积物充填的泥裂。野外所观察到的泥裂 原生沉积构造的研究意义 识别沉积岩岩层面向（顶底）； 追索构造标志； 区分层理和变质面理置换关系； 区分单斜岩层和等斜紧闭褶皱；c横向置换下的面理与层理关系（地壳伸展构造体制下的产物之一）非构造变形卷曲层（软沉积或同沉积变

13、形）伸展构造变形褶叠层（固态流变变形）接触关系接触关系（地层接触关系）是指上、下地层空间上的接触形式和时间上的演化特征，它直接记录了地壳构造运动发生和演化的历史；接触关系是研究地壳运动和地质构造形成演化历史一个最直接的野外特征和标志；接触关系是划分地质构造单元、构造层的最基本依据之一；接触界面往往是矿产的重要控制因素；接触界面是地质填图的一个重要地质界面；地层接触关系 整合接触关系 不整合接触关系整合接触关系不整合接触关系平行不整合角度不整合不整合基本特征 上、下两套地层之间具明显沉积间断和地层缺失； 上、下两套地层产状不同，并以一定角度相交； 三个明显差异：岩性、产状和构造型式； 不整合面的

14、上覆地层底部通常有一套砾岩，下伏地层面上有时则可见古风化壳； 不整合实质上反映了下伏地层曾经发生过重要构造运动或造山运动，经抬升剥蚀之后，再下降接受沉积，因此，不整合面上覆地层底部通常有一套砾岩（即底砾岩），通常是区域性造山构造运动事件存在的重要标志。不整合确定的标志 地层古生物方面； 沉积-侵蚀方面； 构造变形方面； 岩浆活动方面； 变质程度方面； 典型的不整合类型（a）变质岩或岩浆岩与上覆层状沉积岩之间的角度不整合（b）老的褶皱变形沉积岩与年轻的未变形沉积岩之间的角度不整合（c）沉积岩平行沉积岩之间的假整合（即平行不整合）美国亚利桑那州北部大峡谷出露有世界上最完整的岩石序列（垂直厚度约20

15、00m，时间跨度达30亿年），但即使这样，这里也存在着多期次不整合现象。苏格兰Siccar Point的角度不整合若干重要不整合与地壳构造运动燕山运动 (Yanshanian movement)：是我国地质学家翁文灏（1927）以华北北部燕山为标准地区创建术语，原代表侏罗纪末期-白垩纪初期产生的不整合、火山活动和成矿作用。现在它一般指中国发生在晚侏罗世白垩纪末（1.6- 0.7亿年）的地壳构造运动。燕山运动不仅是重要构造变动期、也是岩浆爆发期和成矿大爆发期（我国中东部地区全部矿产的80以上），它涉及中国东部、俄罗斯远东和西伯利亚地区、中国西部、整个太平洋两岸。因此，燕山运动属洲际性的重要地壳运动。不整合与地壳构造运动加里东运动（Caledonian Orogeny ）：是以英国苏格兰加里东地区命名的构造运动，是指开始于寒武纪末而结束于志留纪末（4.88- 4.10亿年）的构造运动。海西运动（Hercynian Orogeny）：也称华力西运动（Variscan Orogeny），泛指欧洲晚古生代的构造运动，时代从石炭纪二叠纪。不整合与地壳构造运动印支