构造和地史-罗盘.doc

第九讲岩石的成因和分类、地质构造和地史概念一、内容提要：本讲主要讲述岩石的成因和分类：主要造岩矿物火成岩、沉积岩、变质岩的成因及其分类。常见岩石的成分、结构及其他主要特征。地质构造和地史概念：褶皱形态和分类、断层形态和分类、地层的各种接触关系；大地构造概念；地史演变概况和地质年代表。二、重点、难点：火成岩、沉积岩、变质岩的成因及其分类；褶皱形态和分类、断层形态和分类、地层的各种接触关系和地质年代三、内容讲解：第一节 岩石的成因和分类一、主要造岩矿物(一)矿物的基本概念矿物是存在于地壳中具有一定物理性质、化学成分和形态的自然元素或化合物。组成地壳的岩石，是一种或多种矿物的集合体。组成岩石的矿物称为造岩矿物。岩石的特征及其工程性质，在很大程度上取决于它的矿物成分、性质及其在各种因素影响下的变化。已被发现的矿物有三千多种，而最主要的造岩矿物只有三十多种。造岩矿物绝大多数是结晶质，其基本特点是组成矿物的元素质点在矿物内部按一定的规律排列，形成稳定的结晶格子构造。矿物的外形特征和许多物理性质都是矿物的化学成分和内部构造的反映。但当外界条件改变到一定程度后，矿物原来的成分、内部构造和性质会发生变化，形成新的次生矿物。(二)矿物的分类矿物按生成条件可分原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物：一般是由岩浆冷凝生成的，如石英、长石、辉石、角闪石、云母等。次生矿物：一般是由原生矿物经风化作用直接生成的，如高岭石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏等。(三)矿物的物理力学性质矿物的物理力学性质是鉴别矿物的重要依据，主要有形状、颜色、光泽、硬度、解理、断口等。1.形状：指矿物的外表形态。结晶体的大都呈规则的几何形状，非结晶体则呈不规则的形状。2.颜色：指矿物新鲜表面呈现的颜色，取决于矿物的化学成分及其所含的杂质。按成色原因，有自色、他色、假色之分。自色 是矿物固有的颜色，颜色较固定。一般分为浅色和深色二大类。含硅、铝、钙成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，多呈白、灰白、淡红、淡黄等浅色；含铁、锰多的矿物，如黑云母、普通角闪石、普通辉石等，多呈灰绿、褐绿、黑绿以至黑色等深色。他色 是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物本身性质无关。他色不固定，随杂质的不同而异。假色 是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化膜对光的折射、散射所引起的。3.光泽：指矿物表面呈现的光亮程度，是矿物表面反射率的表现，可分为金属光泽和非金属光泽。造岩矿物绝大多数属非金属光泽。由于矿物表面的性质或矿物集合体的集合方式不同，又会反映出各种不同特征的非金属光泽，如玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、土状光泽等。4.硬度：指矿物抵抗外力刻划、研磨的能力，它对岩石的强度有明显影响。硬度是鉴定矿物的一个重要特征，通常是用两种矿物相刻划的方法来确定矿物的相对硬度。硬度对比的标准，从软到硬依次由下列十种矿物组成，称之为摩氏硬度计。(1)滑石 (2)石膏 (3)方解石 (4)萤石 (5)磷灰石(2)正长石 (7)石英 (8)黄玉 (9)刚玉 (10)金刚石5.解理、断口：矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。不具方向性的不规则破裂面，称为断口。按解理出现方向的数目，有一向解理(如云母等)、二向解理(如长石等)、三向解理(如方解石等)。根据解理出现的完全程度，可分为极完全解理(极易裂开成极薄片状，解理面大而完整，如云母)、完全解理(裂开成鳞片状、板状或块状，解理面平整光亮，如方解石)、不完全解理(裂开面只具有局部的光滑平面，如正长石)、无解理(裂开成贝壳状、参差状或锯齿状等不规则断口，如磷灰石)。矿物解理的完全程度和断口是互相消长的。此外，如滑石的滑腻感、方解石的遇盐酸起泡等，都可作为鉴别矿物的特征。区别和认识各种矿物，可首先观察颜色，常见的深色矿物只有比较固定的几种。再按形状、光泽和硬度，缩小被鉴定的矿物范围。最后根据解理以及其他特征，综合定出矿物名称。有许多矿物，它们在形状、颜色、光泽等方面有相同之处，但每一种矿物总具有它自己的特点，鉴别矿物时应该注意利用这一特点。【例题1】在矿物的主要物理力学性质中不包括（）。A.颜色B.光泽C.抗压强度D.解理答案：C【例题2】在下列几种矿物中，硬度最小的是（）。A.磷灰石B.方解石C.正长石D.金刚石答案：B最常见的主要造岩矿物及其物理性质，见表16-1-1。二、岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因及其分类岩石按成因可分为三大类：岩浆岩(火成岩)、沉积岩和变质岩。 (一)岩浆岩岩浆岩又称火成岩，是由地壳下面的岩浆沿地壳薄弱地带上升侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的。岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质(它的主要成分是Si02，还有其他元素、化合物和挥发成分)。岩浆内部的压力很大，不断向压力低的地方移动，以至冲破地壳深部的岩层，沿着裂缝上升，喷出地表；或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下，冷凝成岩。依冷凝成岩时的地质环境的不同，将岩浆岩分为三类： 喷出岩(火山岩)：岩浆喷出地表后冷凝形成的岩浆岩称为喷出岩。在地表的条件下，温度下降迅速，矿物来不及结晶或者结晶差，肉眼不易看清楚。如流纹岩、安山岩、玄武岩等。 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升至距地表较浅处冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力小，温度下降较快，矿物结晶较细小。如花岗斑岩、正长斑岩、辉绿岩等。 深成岩：岩浆侵入地壳深处(约距地表3公里)冷凝形成的岩浆岩。由于岩浆压力大，温度下降缓慢，矿物结晶良好。如花岗岩、正长岩、辉长岩等。深成岩和浅成岩又统称侵入岩。岩浆的化学成分相当复杂，其中影响最大的是Si02。根据Si02的含量，岩浆岩可以分为以下四类：酸性岩类(Si02含量65)，如花岗岩、花岗斑岩、流纹岩等。中性岩类(Si02含量6552)，如正长岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、安山岩等。基性岩类(Si02含量5245)，如辉长岩、辉绿岩、玄武岩等。超基性岩类(Si02含量45)，如橄榄岩、辉岩等。 岩石中Si02的含量越大，其颜色越浅，比重也越小。岩浆岩的分类简表参见表16-1-2。【例题3】岩浆岩中含量最多的成分是（）。A. Si02B. Al2O3 C.Fe2O3 D.CaCO3答案：A(二)沉积岩沉积岩是由原岩(即岩浆岩、变质岩和早期形成的沉积岩)经风化剥蚀作用而形成的岩石碎屑、溶液析出物或有机质等，经流水、风、冰川等作用搬运到陆地低洼处或海洋中沉积，在温度不高、压力不大的条件下，经长期压密、胶结、重结晶等复杂的地质过程而形成的。沉积岩在地壳表层分布甚广泛，约占地表面积70。沉积岩由于沉积的自然地理环境不同，而有海相、陆相和过渡相沉积之分。根据物质组成的不同，沉积岩一般分为以下三类：碎屑岩类：主要是由碎屑物质组成的岩石。其中由原岩风化破坏产生的碎屑物质形成的，称为沉积碎屑岩，如砾岩、砂岩和粉砂岩等；由火山喷出的碎屑物质形成的，称为火山碎屑岩，如火山角砾岩、凝灰岩等。 粘土岩类：主要由粘土矿物及其他矿物的粘土粒组成的岩石，如泥岩、页岩等。化学和生物化学岩类：主要由方解石、白云石等碳酸盐类的矿物及部分有机质组成的岩石，如石灰岩、白云岩等。【例题4】火山碎屑岩属于（）。A.火成岩B.沉积岩C.变质岩答案：B沉积岩的分类简表参见表16-1-3。注：1.火山集块岩主要由大于100mm的熔岩碎块、火山灰尘等经压密胶结而成；2.火山角砾岩是由角砾状的火山岩屑(粒径1002mm)堆积而成；3.凝灰岩是由火山灰(或粒径20.5mm的火山岩屑)沉积而成；4.砾岩和角砾岩由50以上大于2mm的粗大碎屑胶结而成。由浑圆状砾石胶结而成的称砾岩；由棱角状砾石胶结而成的称角砾岩。5.砂岩由50以上粒径介于20.05mm的砂粒胶结而成。按砂粒粒径的大小，可分为粗粒砂岩(20.5mm)、中粒砂岩(0.50.25mm)和细粒砂岩(0.250.05mm)。6.粉砂岩由粒径介于0.050.005mm的粉粒胶结而成。7.泥岩呈厚层状；页岩则呈薄层状。(三)变质岩地壳中的原岩(包括岩浆岩、沉积岩和已经生成的变质岩)，由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理和化学条件的变化，即在高温、高压和化学性活泼的物质(水气、各种挥发性气体和热水溶液)渗入的作用下，在固体状态下改变了原来岩石的结构、构造甚至矿物成分，形成一种新的岩石称为变质岩。变质岩不仅具有自身独特的特点，而且还保存着原来岩石的某些特征。常见的变质岩可分成以下二类： 片理状岩类：有较明显的片理构造，如片麻岩、片岩、千枚岩、板岩等。 块状岩类：较致密，如大理岩、石英岩等。 变质岩的分类简表参见表16-1-4。三、常见岩石的成分、结构及其他主要特征岩石的主要特征一般包括矿物成分、结构和构造三方面。岩石的结构是指岩石中矿物颗粒的结晶程度、大小和形状，及其彼此间的组合方式等特征。岩石的构造则是指岩石中矿物的排列和填充方式以及空间分布的情况。不同类型的岩石，由于它们生成的地质环境和条件的不同，就产生了各种不同的结构和构造。 (一)岩石的成分 1.岩浆岩的矿物成分：主要决定于岩浆的化学成分。组成岩浆岩的最主要的矿物有：石英、正长石、斜长石、云母、角闪石、辉石和橄榄石等。 2.沉积岩的组成物质：沉积岩的物质组成是原先形成的三大类岩石的碎屑和溶解物质，共有四类：第一类是碎屑物质，大部分是原岩经物理风化后继承下来的抗风化能力强的矿物，如石英、白云母等矿物颗粒；一部分是岩石的碎屑；还有其他方式产生的一些物质，如火山喷发产生的火山灰等。第二类是含铝硅酸盐类的原岩经过化学风化作用后产生的粘土矿物，如高岭石等。第三类是化学沉积矿物，从溶液中沉淀结晶形成的矿物，如方解石、白云石、石膏等。第四类是有机质和生物残骸，如贝壳、泥炭及其他有机质等。此外，还有把沉积物颗粒胶结起来的胶结物。胶结物的性质对沉积岩的抗水性和力学强度以及抗风化能力有很大影响，常见的有：硅质的(Si02)，钙质的(CaC03)，铁质的(FeO或Fe203，黄褐色或砖红色)和泥质的(粘土矿物)。这四种胶结物中以硅质胶结的硬度最大，抗风化力最强；钙质、铁质次之；泥质胶结物硬度最小，且遇水后很容易软化。 3.变质岩的矿物成分：组成变质岩的矿物有两类，第一类是与岩浆岩或沉积岩共有的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石和方解石等；第二类是变质岩特有的矿物，如滑石、绿泥石、蛇纹石等，它们是在变质过程中新产生的变质矿物。 (二)岩石的结构1.岩浆岩的结构：岩浆岩的结构特征是岩浆成分和岩浆冷凝时物理环境的综合反映。按照矿物的结晶程度、颗粒大小和均匀程度，可将结构分为三类： 全晶质结构 岩石全部由结晶的矿物颗粒组成。其中同一种矿物的结晶颗粒大小近似者，称为等粒结构；如结晶颗粒大小悬殊，则称为似斑状结构。全晶质结构主要为深成岩和浅成岩的特征。 半晶质结构 岩石由结晶的矿物颗粒和部分未结晶的玻璃质组成，结晶的矿物如颗粒粗大，晶形完好，就称为斑状结构。半晶质结构主要为浅成岩所具有，在部分喷出岩中有时也能看到。 非晶质结构 又称为玻璃质结构。岩石全部由熔岩冷凝的玻璃质组成。非晶质结构为部分喷出岩所具有。 2.沉积岩的结构：沉积岩按其组成物质、颗粒大小及其形状一般可分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构和生物结构。 碎屑结构 是由碎屑物质被胶结物胶结而成的一种结构。通常按碎屑的大小、形状和胶结形式可细分为各种碎屑岩，如火山角砾岩、凝灰岩、砾岩、砂岩、粉砂岩等。泥质结构 是主要由小于0.005mm的粘土矿物组成的、比较均一致密的、质地较软的结构。是泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。 结晶结构 由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构。由沉淀生成的晶粒极细，经重结晶作用晶粒变粗，但一般多小于1mm。结晶结构为石灰岩、白云岩等化学岩的主要结构。生物结构 由生物遗体或碎片所组成，如贝壳结构、珊瑚结构等。是生物化学岩所具有的结构。 3.变质岩的结构：大多数变质岩是经过重结晶作用后形成的岩石，几乎都含有结晶的颗粒，因此其结构常与岩浆岩的晶粒结构相似，所以其结构命名上加“变晶”一词以示区别。根据变质作用进行的程度，可以分为变晶结构和变余结构。 变晶结构 它是变质岩最常见的结构，一般分为：等粒变晶结构，它与岩浆岩的等粒结构近似，如大理岩和石英岩等；斑状变晶结构，它与岩浆岩的斑状结构近似，如片麻岩等；鳞片变晶结构，它是由鳞片状矿物沿一定方向平行排列而形成的，各种片岩都具有这种结构。变余结构 由于变质作用进行不彻底，在变质岩中的个别部分残留着原来岩石的结构。【例题5】某种岩石的结构特征为全晶质结构，据此可以推断该岩石属于（）。A.岩浆岩B.沉积岩C.变质岩答案：A(三)岩石的构造1.岩浆岩的构造：岩浆岩的构造特征，主要取决于岩浆冷凝时的环境。最常见的构造有：块状构造 岩石中矿物晶粒无定向排列，不显层次，呈致密块状。具有等粒结构和斑状结构的岩石常呈块状构造，如花岗岩、花岗斑岩等深成岩石或浅成岩石。流纹状构造 岩石中有不同颜色的条纹，或有拉长气孔以及有长条状矿物沿着一定方向排列所形成的外貌特征，称为流纹状构造。这是因为喷出地表的岩浆是在缓慢流动过程中迅速冷凝而成的。这种构造仅出现于喷出岩中，如流纹岩。气孔状构造 岩石中分布有许多大小不同的圆形或椭圆形的气孔，称为气孔状构造。这是岩浆喷出地表降压时，由于其表层散热迅速而凝成硬壳，遂使部分气体无法逸出而占据空间形成的。气孔状构造常为玄武岩等喷出岩所具有。杏仁状构造 岩石中气孔若在后期为硅、钙等物质充填，便形成了杏仁状构造。如某些玄武岩和安山岩等喷出岩的构造。气孔状构造和杏仁状构造多分布于熔岩的表面。 2.沉积岩的构造：沉积岩最显著的特征是具有层理构造，它是在不同时期或不同条件下先后沉积下来的物质在颗粒大小、形状、物质成分、颜色和排列方式等方面的差异而显示出来的成层现象。沉积岩的层理构造反映了沉积岩的形成环境，这是沉积岩区别于其他岩类的最明显的特征之一。 由于形成层理的条件不同，层理有各种不同的形态类型。常见的有水平层理(图16-1-1a)、斜层理(图16-1-1b)、交错层理(图16-1-1c)等。根据层理可以推断沉积物的沉积环境和搬运介质的运动特征。层与层之间的界面称为层面。在层面上有时可以看到波痕、雨痕及泥面干裂的痕迹。不同沉积岩的层面之间的厚度，按其形成的条件，相差可能很悬殊，例如石灰岩的单层厚度可达一米，而页岩的层厚一般仅为一至二厘米。在沉积岩中有时还可以看到许多化石，它们是经石化作用保存下来的动植物的遗骸和遗迹，如三叶虫、树叶等，常沿层理面平行分布。根据化石可以推断岩石形成的地理环境和确定岩层的地质年代。沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石，是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。3.变质岩的构造：主要是块状构造和片理构造：块状构造 岩石中全是晶粒矿物，分布均匀，无定向排列，呈致密块状构造。如大理岩和石英岩等常具有这种构造。片理构造 片理构造是变质岩特有的，是从构造上区别其他岩石的一个显著特征。最主要的片理构造有：(1)片麻状构造 岩石中由片状矿物、柱状矿物和粒状矿物相间排列所形成的深色和浅色相同的条带状构造，为片麻岩所特有。(2)片状构造 重结晶作用明显，片状矿物、柱状矿物和板状矿物沿片理面富集，平行排列，片理很薄，沿片理面易剥开呈不规则的薄片，如云母片岩等。(3)板状构造 重结晶作用不明显，颗粒细密，光泽微弱，沿片理面裂开则成厚度一致的板状，如板岩。 (4)千枚状构造 片理薄，颗粒细密，沿片理面有绢云母出现，呈丝绢光泽，容易裂开呈千枚状，如千枚岩。【例题6】某种岩石具有层理构造，该岩石属于（）。A.岩浆岩B.沉积岩C.变质岩答案：B【例题7】某种岩石具有片理构造，该岩石属于（）。A.岩浆岩B.沉积岩C.变质岩答案：C第二节 地质构造和地史概念在漫长的地质发展过程中，地壳在内、外力地质作用下，不断运动演变，所遗留下来的种种构造形态，如地壳中岩体的位置、产状及其相互关系等，称为地质构造。地质构造的规模有大小，但即使是大型的复杂的地质构造，也是由一些基本构造形态组合而成的，常见的如褶曲和断层。地质构造(或岩层)在空间的位置叫做产状。产状有三个要素，即走向、倾向和倾角(图16-2-1)。走向：地质构造面或倾斜岩层层面与水平面的交线 称为走向线，走向线两端的延伸方向就是走向，它表示 地质构造或岩层在空间的水平延伸方向。倾向：垂直于走向线的地质构造面或岩层倾斜方向线在水平面上的投影，也就是地质构造面或岩层层面的倾斜方向，倾向与走向正交。倾角：地质构造面或倾斜岩层层面与水平面之间的所夹的锐角。地质构造面或岩层层面的产状要素可以用地质罗盘测得，测量结果以倾向的方位角(从正北开始顺时针方向量至倾向线)和倾角表示出来。常用的记录格式如：15060上式表示：倾向为150(即南偏东30)，倾角为60。【例题8】岩层产状的三要素中不包括（）。A.走向B.倾向C.倾角D.方位角答案：D【例题9】岩层层面的产状要素为15060，据此可以判断该岩层层面的走向为（）。A.150B. 60C. 90D. -30答案：B一、褶皱形态和分类组成地壳的岩层受水平构造应力的作用，使原始为水平产状的岩层塑性变形，形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。(一)褶曲褶皱的基本单元是褶曲，它表示褶皱的一个弯曲。每一个褶曲都有核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个部分组成，一般称为褶曲要素(图16-2-2)。核部 褶曲的中心部分。通常把位于褶曲中央最内部的一个岩层称为褶曲的核。翼位于核部两侧，向不同方向倾斜的部分，称为褶曲的翼。轴面 从褶曲顶平分两翼的一个假想面。轴面可以是一个简单的平面，也可以是一个复杂的曲面。轴面可以是直立的、倾斜的或平卧的。轴 轴面与水平面的交线。轴的方位，表示褶曲的方位；轴的长度，表示褶曲延伸的规模。枢纽 轴面与褶曲同一岩层层面的交线。褶曲的枢纽有水平的、倾斜的，也有波状起伏的。枢纽可反映褶曲延伸方向产状变化情况。(二)褶曲的类型褶曲的基本类型是背斜和向斜两种(图16-2-3)。背斜 背斜是核部由较老的岩层组成，翼部由较新的岩层组成，而且新岩层对称重复出现在老岩层的两侧。它在横剖面上的形态是向上凸起弯曲。向斜 向斜是核部由新岩层组成，翼部由老岩层组成，而且老岩层对称重复出现在新岩层的两侧。在横剖面上的形态是向下凹曲。 由于现在看到褶曲，一般来说其形成的年代已很久，它们长期暴露于地表使得部分岩层(尤其是裂缝特别多的岩石或软弱的岩石)受到风化和剥蚀作用的严重破坏而丧失了完整的褶曲形态。褶曲顶部被侵蚀变成了低洼谷地(称背斜谷)，而两侧的坚硬岩层及向斜部分则可以相对地突出成为山地(称向斜山)。【例题10】在下列各种地质构造中，最有可能形成山地的是（）。A.向斜B.背斜C.断层D.构造带答案：A无论是背斜褶曲或向斜褶曲，如果按褶曲的轴面产状，可将褶曲分为如图16-2-4所示的几种形态类型：直立褶曲 轴面直立，两翼向不同的方向倾斜，两翼岩层的倾角基本相同，在横剖面上两翼对称，也称对称褶曲。倾斜褶曲 轴面倾斜，两翼向不同的方向倾斜，但两翼岩层的倾角不等，在横剖面上两翼不对称，也称不对称褶曲。倒转褶曲 轴面倾斜程度更大，两翼岩层大致向同一方向倾斜，一翼层位正常，另一翼老岩层覆盖于新岩层之上，层位发生倒转。平卧褶曲 轴面水平或近于水平，两翼岩层也近于水平，一翼层位正常，另一翼层位发生倒转。如果按褶曲的枢纽产状，又可将褶曲分为两种形态类型：水平褶曲 褶曲的枢纽水平展布，两翼岩层平行延伸(图16-2-5)。倾伏褶曲 褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合(图16-2-6)。(三)褶皱构造褶皱是褶曲的组合形态。换句话说，褶皱是由两个或两个以上褶曲组成的。一般单个的褶曲比较少见，大多是背斜和向斜相间排列，以大体一致的走向平行延伸，有规律地组合成不同形式的褶皱构造。二、断层形态和分类岩体受地壳运动的作用，受力发生变形达一定程度后，在其内部产生了许多断裂面，使岩石丧失了原有的连续完整性，统称为断裂构造。断裂构造可分为两种类型：节理和断层。(一)节理节理也称裂隙，是沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微小错动的断裂构造。节理在岩石中广泛分布，因为岩石在漫长的地质年代里经历了各种各样的地壳运动，所以几乎不存在无节理的岩石。节理按成因，可分为构造节理和非构造节理。1.构造节理：构造节理是指岩层在地壳运动的作用下所产生的断裂。按其成因可分为扭(剪)性节理(闭合节理)和张性节理(张开节理)。扭(剪)性节理 是岩层由剪切应力而产生的断裂，它一般是闭合的，节理线平直并延长较远，常成对出现，呈“X”型，裂面平滑常有擦痕。扭(剪)性节理常出现在褶曲的翼部和断层附近。张性节理 是岩层受力弯曲时，在它的外凸部位产生张拉应力而引起的断裂，它张开较宽，具有明显的可见空隙，节理面粗糙少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向延伸都不长。张性节理能吸收地表径流，是地下水的通道。在褶皱的岩体中，有时还存在一种极微细的(肉眼很难鉴定，须在显微镜下观察才能识别的)密集裂缝，称为劈理。它经常发育在强烈褶皱的软弱岩层中(例如页岩和片岩)。它的存在对工程不利。2.非构造节理：非构造节理是由成岩作用、外动力、重力等非构造运动引起的，可分为原生节理和风化节理。原生节理 是指岩浆岩形成时，由于岩浆冷凝收缩产生张拉应力而引起的断裂面。这种原生节理常把岩浆岩切割成块状体或柱状体。风化节理 主要发育在岩体靠近地表的部分，分布零乱，没有规律性，岩石多成碎块。风化节理是在物理风化作用(由于温度变化和裂隙中水的冻结以及盐类的结晶而使岩石表面逐渐产生裂缝而崩解)、化学风化作用(在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物风化作用下引起岩石氧化、水化、水解、溶解、碳酸化而产生的破坏)、生物风化作用(动、植物活动过程中对岩石产生的破坏)或者它们的综合影响下产生的。【例题11】在下列各种构造中，属于断裂构造的是（）。A.背斜B.向斜C.构造破碎带D.断层答案：D(二)断层岩体受力断裂后，如断裂面两侧的岩块发生了显著位移，则这种构造现象称为断层。断层规模大小不一，相对位移也不相同。1.断层要素断层有断层面、上盘和下盘等要素。断层面 两侧的岩体发生相对位移的断裂面称为断层面。地壳中的断裂变动，往往不是局限在一个断层面上进行的，而是沿着许多破裂面运动，因此，严格地说，断层面不是一个面，而是一个带(即断层带)。断层规模越大，这个带就越宽，破坏性质越复杂，破坏程度也越严重。大断层带有时可宽达数十米至数百米，它的长度差别也很大，长者可达数公里至数千公里。在断层面上常可找到一些断裂错动的证据，例如断层擦痕、断层泥、断层角砾岩、糜棱岩等。断层线 断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向。上盘和下盘 断层面两侧的两个断块，其中位于断层面之上的称为上盘，位于断层面之下的称为下盘。断距 断层两盘沿断层面相对移动开的距离。2.断层的基本类型断层的分类方法很多。根据断层两盘相对错动的情况，可以分成三种。正断层 上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层(图16-2-7a)。正断层一般是由于岩体受到水平张应力及重力作用而成，断层面倾角较陡，常大于45。逆断层 上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层(图16-2-7b)。逆断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力作用而成。断层面从陡倾角至缓倾角都有。其中断层面倾角大于45的称为冲断层；介于2545之间的称为逆掩断层(图16-2-7c)，小于25的称为辗掩断层。逆掩断层和辗掩断层常是规模很大的区域性。平推断层 由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。平推断层的倾角很大，断层面近于直立(图16-2-7c)。【例题12】某断层上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升，此断层属于（）。A.正断层B.逆断层C.平推断层答案：A3.断层的组合形式断层的形成和分布，不是孤立的现象。各构造之间以一定的排列形式有规律地组合在一起，形成不同形式的断层带，如阶状断层(图16-2-8)、地堑、地垒(图16-2-9)和迭瓦状构造(图16-2-10)等。三、地层的各种接触关系不同成因、不同形成年代的岩层，在经历了各种构造运动的作用后可能会重叠在一起，它们之间会有各种接触关系。根据岩层之间的不同接触关系，可以判别岩层的相对地质年代。(一)沉积岩之间的接触关系1.整合接触 沉积岩的沉积次序是衔接的、产状是彼此平行的，在形成的年代上也是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系称为整合接触(图16-2-11a)。2.不整合接触 如沉积过程发生间断，形成年代不相连续的岩层重叠在一起，中间发生间断期，岩层之间的这种接触关系称为不整合接触关系。存在于接触面之间因沉积间断而形成的剥蚀面，称为不整合面。不整合有不同类型，基本的有平行不整合和角度不整合。平行不整合 不整合面上下两套岩层形成的年代不连续，缺失沉积间断期的岩层，但彼此的产状基本上是一致的，看起来貌似整合接触，所以也称假整合(图16-2-11b)。角度不整合 角度不整合又称斜交不整合。角度不整合不仅不整合面上下两套岩层的地质年代不连续，而且两者的产状也不一致，下伏岩层在接受新的沉积前发生过褶皱变动，与不整合面相交有一定角度(图16-2-11c)。【例题13】如沉积过程发生间断，形成年代不相连续的岩层重叠在一起，中间发生间断期，但岩层的产状基本上保持一致，这种接触关系称为（）接触关系。A.整合B.不整合C.假整合D.角度不整合答案：C(二)沉积岩与岩浆岩之间的接触关系岩浆岩总是侵入或喷出于周围的沉积岩层之中。按两者形成的先后关系，有两种接触关系：1.侵入接触 岩浆侵入体侵入于沉积岩之中，使围岩发生变质，说明岩浆体形成年代晚于沉积岩层的形成年代(图16-2-12a)。2.沉积接触 岩浆岩形成后又经过长期风化剥蚀，在剥蚀面上又形成新的沉积岩层，剥蚀面上的沉积岩层无变质现象，说明岩浆体形成年代早于沉积岩层的形成年代(图16-2-12b)。四、大地构造的基本概念大地构造学是地质学的一个分支，它着重从造成地质构造的地质运动的角度研究岩石 圈(包括地壳和地幔的最顶部)构造的成因、组合关系以及发展规律。它要解决的中心问题是：地壳运动的方向；地壳运动踪迹的空间分布规律；地壳运动随时间的发展规律；以及地壳运动的动力来源。并综合对这些问题的看法，对各个区域的大地构造特征和规律作出合理解释。(一)构造运动的类型 地壳在发展过程中是不稳定的。这种不稳定性不仅表现在有时地壳下降，大陆被海水淹没；有时地壳上升，沧海又变为桑田；而且还使地壳的构造形态发生改变。这些改变是由内部原因引起的地壳运动而造成的。这种由内部原因引起的和导致地壳构造改变的地壳运动变形被称为大地构造运动。根据构造变形的强度以及地貌景观的特征，可以把构造运动分为造陆运动和造山运动。造陆运动 又称垂直运动指地壳上广阔地区，如平原、高原、浅海盆地，总体的垂直升降运动。这种运动影响范围很广，幅度不大，进行速度缓慢，内部相对差异分化较小。造陆运动往往引起大规模的海水进退和海陆变迁，但岩层变形极为微弱。与造山运动相比，造陆运动比较和缓，它代表地壳上相对稳定的地壳运动类型。造山运动 又称水平运动出现在地壳上狭长的活动地带，如大陆边缘的地槽，在地槽发展的褶皱阶段中，由于水平的挤压作用，地壳在短期内急剧压缩，从而引起岩层的强烈变质作用，最后隆起成山，成为造山带或褶皱。造山运动代表了地壳上相对活动的地壳运动类型。(二)大地构造学中的一些基本概念1.地槽与地台各种构造运动的表现，在地壳上并不是到处完全一样的。有的地方强，有的地方弱，这就是地壳稳定与活动的不均匀性。地壳的活动性与稳定性及其由活动转向稳定的时期（即褶皱时期)，是划分大地构造的主要依据。按照地壳的稳定与活动程度的不同，可将地壳划分为稳定的地台和活动的地槽两个基本构造单位。地槽 是指地壳上的强烈活动地带。通常分布在大陆边缘地带，并沿大陆边缘延伸，是狭窄的条带状，宽度常为数十公里左右，有时也有达几百公里以上的，而长度却要达数百甚至上千公里。地槽的早期主要表现为地壳上形成深凹陷，这种凹陷可以被沉积物所补偿而形成巨厚沉积带，也可以不被沉积物所补偿而形成深海盆地；晚期则是地槽的强烈褶皱形成褶皱带。地槽的一般特征是：构造运动强烈，升降运动幅度、速度大：沉积层厚度巨大，形成巨厚的(数千米至万米以上)地槽型沉积和特有的沉积建造(建造的概念是：在一定的构造发展阶段中，一定的构造环境下所形成的成因相同的不间断的一套岩层组合)；岩浆活动和变质作用发育；后期褶皱回返形成褶皱山脉。地台 是指地壳上的相对稳定地区。地台大多是不规则的圆形，其直径往往达数百甚 至数千公里。这种地壳运动主要表现为大面积的缓慢的升降运动，幅度小，一般上升和下降幅度不过数百米，有时仅数十米。因此形成厚度不大的(一般只有数十至数百米)岩性岩相变化较小的沉积岩层，构造变动轻微，岩层产状平缓，多为稳定性堆积。而下卧的结晶基底常为巨厚的沉积岩系和构造变质岩系，构造也往往比较复杂，混合岩化、花岗岩化相当普遍。这种双层结构是地台的最重要的特点。前者一般称为沉积盖层，后者一般称为基底，两者之间为不整合接触。这种结构显示了地台是从地槽演变而来的。地台区的岩浆活动也不如地槽区强烈，侵入岩一般只是一些零散分布的小型岩体；喷出岩虽有时也有大面积的分布，但岩性单一，大部是玄武岩质的，不像地槽中熔岩成分的变化多端。构造变动也一般平缓，只形成一些孤立存在的平缓的背斜和向斜。断裂不如地槽中强烈，少有逆掩断层出现(一般多为正断层与逆断层)。由于各种构造运动的微弱，所以没有或少有区域变质作用。以上所述为一般地台的特点。但有些地台活动性较强，可称为准地台。2.褶皱硬化和断裂活化地槽从强烈活动开始到最后褶皱隆起形成褶皱带，其演化的总趋势是从活动转向稳定。地台在经历了稳定的发展后，有时也会出现许多特殊的地质构造现象。这也就是说，经过构造运动，活动区可转化为稳定区，稳定区也可转化为活动区。前者可称为褶皱硬化，后者可称为断裂活化。3.褶皱幕褶皱幕又称造山幕。在地槽发育的晚期，褶皱带不断隆起高抬成山，同时遭受风化剥蚀，夷为准平原。当地壳沉降时，海水侵进，侵蚀面上堆积了一套新的岩层，形成明显的角度不整合。褶皱幕实际就是地壳在相对短时期内发生的一次造山运动。一般认为，建立褶皱幕必须具备的条件是：a)出现在地槽或者其他的活动带；b)岩层间为角度不整合；c)有相当广阔的范围；d)有确定的时间间隔。4.构造旋迥褶皱幕在时间上的出现，有周期性和阶段性的特点。地壳运动有比较长期的相对宁静的时期(即造陆运动或升降运动)，以及比较短期的相对活动的时期(即造山运动或褶皱运动)。它们在时间上交替出现，使我们能够把地质历史区分成若干个构造期，也即通常所称的构造旋迥。五、地史演变概况和地质年代表地球形成到现在大约已有60亿年的历史了，期间经历了种种的变化。这些变化在整个地球历史中可分为若干个发展阶段。地球发展的时间段落称为地质年代。地球岩层的地质年代有两种，一种是绝对地质年代，另一种是相对地质年代。绝对地质年代是指岩层从形成到现在有多少“年”，它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。相对地质年代虽然不能说明岩层形成的确切时间，但能说明岩层形成的先后顺序及相对的新老关系，能反映岩层形成的自然阶段。(一)相对地质年代的单位和地层单位划分地质年代和地层单位的主要依据，是地壳运动和生物演变。地壳发生；大的构造变动之后，自然地理条件将发生显著变化，各种生物也将随之演变，以适应新的生存环境，这样就形成了地壳发展历史的阶段性。一般把地壳形成后的发展历史过程分成五个称为“代”的大阶段，每个代又分成若干个“纪”，纪内因生物发展及地质情况的不同，又细分为若干个“世”及“期”，以及一些更细的段落，这些统称地质年代。每一个地质年代都有相应的地层。相对地质年代的单位和地层单位、顺序和名称，对应列表16-2-1。【例题14】下列属于地层单位的是（）。A.代B.系C.纪D.世答案：B(二)地史演变概况地球形成的初期，高温熔融的地球在旋转过程中发生物质分异作用，逐渐出现层圈结构。最外面的圈开始降温冷却，在超铁镁质地幔外面出现冷凝的玄武岩质外壳。这就是初期原始地壳。地球上原始地壳的形成，标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代。1.太古代(Ar)大致距今20.536.5亿年，经历16亿年。这是地质发展史中最古老的时期，也是地球历史的关键时期。地壳处于超活动状态，岩石圈由于火山作用和岩浆侵入活动而迅速增厚，它一方面把原始地壳重熔，另一方面由于地内物质进一步分异，离析出大量的花岗质岩石进入岩石圈，形成了原始的硅铝质大陆地壳，称为次生原始地壳。其中许多部分保存至今，成为古陆核。强烈的火山作用又使地球上水圈迅速形成，原始生命也几乎同时出现。2.元古代(Pt)大致距今620.5亿年，经历14.5亿年。一般分成早元古代和晚元古代。元古代时期火山作用明显减弱。早元古代时期，已出现广泛的沉积作用，古陆核以岛屿状态出现。早元古代末岩石圈开始出现稳定的地台区与活动的地槽区并存的格局。海洋中的原核藻类已有相当数量。大气中含氧量增加十分明显。世界上最早的后生动物便在晚元古代末出现，激化了生物的进化。晚元古代发生了两件大事：一是距今6.57.5亿年前后出现了广泛的冰川，从此地球具有明显的分带性气候环境，为生物发展的多样性提供了自然条件；二是冰期以后，距今67亿年间出现无壳后生动物，最终发展为具有分泌硬壳能力的适应性更强的后生动物。3.古生代(Pz)距今2.256亿年，经历3.75亿年。一般分成下古生代和上古生代。按早晚顺序，下古生代又分成寒武纪()、奥陶纪(O)、志留纪(S)三个纪；上古生代又分成泥盆纪(D)、石炭纪(C)、二叠纪(P)三个纪。(1)寒武纪()距今56亿年，经历1亿年。地壳运动方面，地台区相对平静，以升降运动为主。原来处于大陆状态的地台区开始接受海侵，到中寒武世海侵最大。上寒武世时，各地台区缓缓上升，出现海退。在地槽区，海区基本上继承了震旦纪的海洋。有些地槽区活动频繁而强烈，发生褶皱运动，伴有岩浆侵入，部分地区在上寒武世时期出现地磁场倒转现象。生物演化出现了一次飞跃。带硬体的动物趋向繁荣。各阶段生物出现了不同的组合群类。在无脊椎动物中，最盛的是节肢动物三叶虫。(2)奥陶纪(O)距今4.45亿年，经历0.6亿年。奥陶纪海侵的范围较寒武纪大得多，是地史上海侵范围最大的时期之一。地槽区除部分地区上升为山外，其他仍然继承了寒武纪时的沉积环境，有些地槽区火山活动也比较频繁。期间地壳的升降运动较为普遍，但各地区活动强度与性质各不相同。奥陶纪时地台区的海陆面貌基本上是寒武纪时的继续，但在上奥陶世，许多地台区有不同程度的上升，引起海退，陆区增大，海区缩小。植物界中，前寒武纪非常繁盛的叠层石到中奥陶世时急剧衰落，上寒武世出现的原始无颌类动物到中奥陶世时已从海洋扩展到陆上。海生无脊椎动物到奥陶纪时空前繁荣，如笔石、三叶虫、腕足类、鹦鹉螺类、腹足类、苔藓动物、珊瑚等。(3)志留纪(S)距今44.4亿年，经历0.4亿年。各地槽区的活动性大有差异，部分地槽区发生褶皱上升，形成新的山系。地槽区内火山作用不强烈。只是到了上志留世，地壳运动才逐渐趋于强烈，伴随着大量岩浆侵入。志留纪后期至泥盆纪初期，古北美板块与古欧洲板块互相碰撞，产生了强烈的地壳运动，即加里东运动。地台区，部分仍然处于古陆环境，部分逐渐下陷，发生海侵。上志留世随着地壳运动的增强，普遍海退，局部出现淡化海湾或咸化泻湖。生物方面，除海生藻类继续繁殖外，志留纪末期开始出现具维管束植物，以裸蕨目和石松目为代表，是目前所知的最早的陆生植物。脊椎动物的无颌类进一步发展，到中期出现有颌的棘鱼类。(4)泥盆纪(D)距今3.54亿年，经历0.5亿年。地壳运动比较平静，仅在某些地区发生局部性地壳运动。由于志留纪末期的加里东运动的影响，泥盆纪世界古地理面貌发生了巨大变化，海区明显缩小，陆区面积扩大。因此陆相地层发育，陆生生物得到了很大发展。主要特点表现在海生无脊椎动物的门类和组分有了重大变化。笔石、三叶虫、鹦鹉螺类大为衰退，腕足类和珊瑚类以及以营浮游生活为主的菊石类获得了进一步发展，但其组成有很大的改变。泥盆纪是生物界发生巨大变革的时期。(5)石炭纪(C)距今2.73.5亿年，经历0.8亿年。泥盆纪末的布列东运动，使海域一度缩小，陆地面积扩大。到下石炭世初，北方大陆遭受广泛的海侵，并逐渐扩大。在下石炭世末发生了强烈的地壳运动，使部分地槽区上升；而上石炭世中、晚期的阿思杜运动，使地槽区普遍上升，形成了地壳上分布最广的上古生代海西山系的雏形。通过各大陆的漂移、拼接乃至碰撞，地槽消失，全球完整的联合大陆于上石炭世时出现了。石炭纪时，生物界的重要特征是陆生生物空前发展。海生无脊椎动物得到更新。植物地理分区相当清楚。(6)二叠纪(P)距今2.252.7亿年，经历0.45亿年。是全球构造运动相当活跃的时期之一。由于各个陆块的相对移动及海西构造的最后完成，西欧北美等地槽最后封闭，海水撤出，使西伯利亚和欧亚大陆连成一片，劳亚大陆和冈瓦纳大陆相连。海西运动导致的褶皱带，形成高峻山系，地台区上则出现了大型的内陆盆地。随着陆地面积的进一步扩大，自然环境发生了巨变，气候分带日益明显。下二叠世晚期至上二叠世，全球气候转暖。并促进了生物界的重要变革。陆生植物进一步发展，两栖类、原始爬行类和昆虫相当繁荣，鱼类中的软骨鱼和硬骨鱼都有重要代表。海生无脊椎动物组合面貌与石炭纪相似，但成分有明显不同。4.中生代(Mz)距今0.72.25亿年，经历1.55亿年。按早晚顺序，中生代又分成三叠纪(T)、侏罗纪(J)、白垩纪(K)三个纪。(1)三叠纪(T)海西运动以后，许多晚古生代的地槽转变为稳定区，全球出现一个泛大陆。当时的地槽区分布在泛大陆的周围及古地中海两侧，海侵范围也在这些地区之内。下三叠世的海侵规模不大，中三叠世开始逐渐加大，就出现了地台型的浅海、滨海泻湖或海湾沉积。三叠纪的地壳运动，主要是上三叠世的印支运动，受其影响普遍发生海退。我国大陆经过印支运动结束了“南海北陆”的古地理面貌，转变为东西向的地形差异。印支运动对环太平洋区也有重大影响。更大的地壳运动表现为上三叠世开始的泛大陆解体。南极洲与非洲之间、北美大陆与欧洲大陆之间、冈瓦纳