地质构造解析及数据处理ppt课件

.,地质构造解析方法,成都理工大学地球科学学院陶晓风,.,构造解析的定义,构造解析：就是分析和解释地质体内部构造特征及其演化的方法。重点分析各种构造要素的几何特性、力学性质及其相互关系。,.,构造解析的步骤,构造解析包括三个方面或步骤：1.几何分析：首先是对变形地质体几何特征和物理性质进行观察、描述和测量，即所谓的构造几何分析它是构造解析的基础；2.运动学研究：根据几何学数据，去追索形成现有构造的运动学特征；3.动力学研究:测定和分析构造形成过程中力的状态，即研究构造形变和造成它们的外力和应力条件之间的关系。,.,构造解析数据的收集与整理,1.构造解析首要的是研究构造要素优选方位。因此要收集各类构造要素的数据。2.这些数据主要是在野外工作中从野外露头上直接观察测量，有时需要辅以室内手标本和薄片的研究。3.构造数据主要有三类：位置；形态、规模；方位或产状的数据。,.,构造解析数据的收集与整理,构造解析主要涉及面状和线状构造三维空间方位及其几何关系。几何分析中构造要素的方位数据要求给予三维空间形式。赤平投影就是表现面和线构造方位以及相互之间的一种有效方法。它可以用图解方法简易迅速地求出不同结构要素之间的方位和角度。将三维空间的构造要素用二维平面来表现。,.,极射赤平投影基础,极射从极点发出射线赤平：赤道平面两极发出射线，把线、面投影到赤平面上。在构造地质学采用的投影方式为“N极发射，下半球投影”,.,极射赤平投影基础,极点,赤平面,.,极射赤平投影基础,赤平面,极点,立体图,.,极射赤平投影基础,赤平面,正面图,赤平面,投影圆弧,.,赤平投影网（吴氏网）的制成原理,经向大圆弧,纬向小圆弧,.,赤平投影网（吴氏网）的制成原理,经向大圆弧：由一系列过球心，走向南北，倾向东西，倾角090度的平面投影大圆弧构成。,.,赤平投影网（吴氏网）的制成原理,纬向小圆弧：由一系列走向东西的直立平面的投影小圆弧构成。直立平面离球心越远，所代表的小圆弧半径角距越小。,.,吴氏网倾斜面和直立面的投影,.,经向大圆弧,纬向小圆弧,吴氏网吴尔福网,W,N,E,S,.,线的投影,通过球心的直线延长后必相交于球面两点。铅直线交于球面上、下两点；水平直线交于基圆上两点；倾斜直线交于球面相应两点。这些交点与极射点(P)的连线穿过赤平面的穿透点（B）称直线的赤平投影点。,.,线的投影,B,B,在构造赤平投影采用下半球投影，因而取B点为空间直线的投影点。,.,面的投影,过球心的平面无限伸展，必与球面相交成一个与投影球直径相等的大圆。直立平面为一直立大团；水平平面为水平大圆(即基圆)；倾斜平面为一倾斜大圆。球面大圆上的各点与极射点(P)的连线必然穿过赤平面，在赤平面上这些穿透点的连线即为相应大圆的极射赤平投影，简称投影大圆弧。直立面的赤平投影为基圆的条直径T一1人小P5vN投彤戊N5直径)；水平面的赤于投影就是基圆；倾斜面的赤平投影是以直径为弦的大圆弧。,.,面的投影,.,面法线的投影,.,.,吴网氏的操作方法,将透明纸蒙在吴网氏上，描绘基圆及“+”字中心，固定网心，使透明纸能旋转。将三维空间的线和面，投影在赤平面上。,.,赤平投影方法的构造应用,.,求平面上直线产状,已知一平面产状为：18037，该平面上直线侧伏向E，侧伏角40，求直线的倾伏向和倾伏角。（求断层面上擦痕的产状）,.,褶皱构造解析,枢纽：轴面与岩层面的交线,轴面：指大致平分褶皱的一个假想面,轴面,枢纽,岩层面,.,枢纽在空间上的产出状态,背斜,枢纽水平,枢纽,枢纽倾斜,.,赤平投影的应用,求两面交线及平分面的产状,已知两个倾斜岩层的产状分别为：30040，和3050，求两面的交线及平分面产状。（已知褶皱两翼产状，求枢纽和轴面产状。）,.,应用计算机软件计算并绘图求褶皱轴面、枢纽数据格式运行“FOLD”，并选“A”数据输入顺序：第一行：已知褶皱两翼代表产状“Y”，否则“N”，正常褶皱或非同斜褶皱;“N”(倒转褶皱或同斜褶皱“T”)第二行：“N”型数据时，甲翼数据组数，乙翼数据组数；“Y”型数据时，一行内分别甲翼倾向，倾角，乙翼倾向，倾角；第三行：“N”型数据时，从本行起输入每组倾向，倾角如：Y,N120,45,330,30,.,褶皱位态分类,直立水平褶皱,直立倾伏褶皱,倾竖褶皱,斜歪水平褶皱,斜歪倾伏褶皱,平卧褶皱,斜卧褶皱,.,褶皱位态（Rickard）分类,褶皱位态分类的计算机处理数据文件的建立格式：运行“FOLD”，并选“C”数据输入顺序：第一行：数据组数，已知褶皱轴面和枢纽产状“A”（否则“F”）第二行：“A”型数据时，从本行起输入各组枢纽倾角，轴面倾角；“F”型数据时，每行分别甲翼倾向，倾角，乙翼倾向，倾角，褶皱性质；正常褶皱或同斜褶皱“n”(倒转褶皱或非同斜褶皱“t”)如：10，A8,8818,8519,38,.,褶皱位态（Rickard）分类,.,断裂构造解析,赤平投影的应用,.,节理与应力的关系,1,1,3,3,2,.,.,.,.,.,求两面交线及平分线的产状,已知共轭断裂（节理、断层）产状，求主应力方位,主应力轴与共轭断裂的关系,.,例：两组共轭节理产状34020；4650求主力方位？,17123233420320658,.,根据两组共轭节理产状，用计算机方法求主应力方位,.,应用计算机软件计算并绘图共轭节理求主应力数据格式运行“FRUCTURE”，并选“J”数据输入顺序：第一行：岩层复平输“Y”（不复平输“N”）；倾角1在锐角输“A”，钝角输“O”第二行：岩层倾向，倾角（不复平不输）第三行：甲组节理倾向，倾角第四行：乙组节理倾向，倾角如：N,O125,80200,75,Y,A123,23245,56354,45,.,岩层变形前主应力方位,.,断层擦痕求主应力数据格式,断层擦痕与主应力的关系,.,断层擦痕求主应力数据格式,运行“FRUCTURE”，并选“F”数据输入顺序：第一行：擦痕标志，断层倾向，倾角；第二行：擦痕侧伏角，侧伏向，逆断层或右行平移“T”（正断层或左行平移“N”，剪裂角（一般为30）如：S，254，3636，N,T,30,.,羽状张裂求主应力数据格式,羽状张裂与主应力的关系,.,羽状张裂求主应力数据格式,运行“FRUCTURE”，并选“F”数据输入顺序：第一行：张裂标志，断层倾向，倾角第二行：张裂面倾向，倾角如：T，254，3636，30,.,牵引褶皱求主应力数据格式,牵引褶皱与主应力的关系,.,牵引褶皱求主应力数据格式,运行“FRUCTURE”，并选“F”数据输入顺序：第一行：褶皱标志，断层倾向，倾角第二行：甲翼倾向，倾角，乙翼倾向，倾角，正常褶皱或同斜褶皱“N”(倒倒转褶皱或非同斜褶皱“T”)如：F，340，7515，61,335,87,N,.,求构造要素的优势方位,1.玫瑰花图（走向、倾向）2.等密图,.,玫瑰花图数据格式,运行“FRUCTURE”，并选“D”数据输入顺序：节理名，数据组总数每组节理倾向，倾角如：JOINT，15023，23245，56125，45,.,WINDOWS程序玫瑰花图,.,WINDOWS程序等密图,.,DOS程序等密图,.,DOS程序等密图,.,应变分析（测量）,应变：物体在应力作用下形状和大小的改变量,第二部分,.,线应变（e）:变形前后单位长度的改变量,e1=,l1,l0,=,l0,l,e2=,b1-b0,b0,=,b0,b,=,l0,l1-l0,2,=(1+e),2,(e:伸长度；S:长度比；：平分长度比；：自然应变）,ln(1+e),S=1+e,=S2,.,剪应变（）:变形前相互垂直的两条直线，变形后其夹角改变量的正切值,称为角应变,.,均匀变形和非均匀变形,均匀变形岩石各部分的变形性质、方向、和大小都相同的变形称之为均匀变形。1、变形前直线，变形后仍为直线2、变形前平行线，变形后仍为平行线,.,均匀变形和非均匀变形,非均匀变形岩石各部分的变形性质、方向、和大小都不相同的变形称之为非均匀变形。1、变形前直线，变形后为非直线2、变形前平行线，变形后不平行线,.,应变椭球体,为了形象地描述岩石的应变状态，设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体，均匀变形后成一个椭球体，以这个椭球体的形态和方位来表示岩石的应变状态，这个椭球体称为应变椭球体。应变椭球体有三个应变主轴（A、B、C），包含任意两个主轴的平面叫主平面,.,应变椭球体地质意义,应变椭球体的AB面是压扁面，代表褶皱轴面或层间劈理面,.,.,.,垂直于A轴的平面（BC面），代表张性构造（如张节理）的方位,B,B,C,.,二维应变测量,长短轴法：适用原始圆球标志体，平行走向作一参考线，测量每个变形小椭圆的长短轴比R（A/B或A/C）,并测量其长轴与参考线的夹角（），记入表格中。可用算术平均值法，求得平均轴率(比)R和方向；也可用图解法来求平均值。拟合直线的斜率就是平均值,.,长短轴法windows软件,.,二维应变测量,Fry法：适用均匀(随机)分布颗粒结构的岩石。变形前各个颗粒（标志体中心）的距离在各个方向都是相等的。变形后各个颗粒（标志体中心）的距离变为各向异性。操作方法：用透明纸覆盖标本、切片、露头、照片等的上面，然后将各个标志体的中心标绘在透明纸上；再将第二张透明纸（标绘纵横线及原点）的原点与第一张透明纸上的某一点重合，将其他各个点投到第二张纸上；重复上述步骤，直至第二张纸的原点和第一张纸上的所有点重合后为止。最后在第二张纸形成一个以原点为中心的椭圆环带。,.,二维应变测量,Fry法的dos软件FRY法计算机成图的数据格式：运行“STRAIN”，并选“F”数据输入顺序：89，32，B第一行：标志面倾向，倾角，产状类型标志之一123，51第二行：层理倾向，倾角N第三行：产状类型标志之二54,12,20第四行：照片长，宽（单位mm）,标志体个数23,41第五行：标志体中心X（横），Y（纵）坐标值23,25产状类型标志说明：已知层理B，N;已知劈理C，N二者均有B，C;二者均无N，N,.,二维应变测量,Fry法的计算机成图,89,32,B123,51N50,50,2123,2124,2514,1230,1017,725,311,406,4830,1,.,Fry法windows软件,.,三维应变分析,根据任意三个相互不平行切面上的二维应变测量参数，通过计算方法来确定三维应变状态。三维应变图解方法的数据格式：运行“STRAIN”，并选“T”数据输入顺序：89，32，12，23235，25，15，36258，58，13，45每一行输入一组二维应变数据：标志面倾向，倾角，椭圆轴率，椭圆长轴侧伏角,.,三维应变计算机成图,.,应变椭球体形态的几何表示法弗林（Flinn）图解,a=x/y=(1+e1)/(1+e2)b=y/z=(1+e2)/(1+e3)K=(a-1)/(b-1)K=(1+e1)(1+e2)=(1+e3)轴对称伸长椭球体K=0(1+e1)=(1+e2)(1+e3)轴对称压扁椭球体K=1e2=0平面应变椭球体11(1+e2)(1+e3)长形椭球体1k0(1+e1)(1+e2)1(1+e3)扁形椭球体,a,b,，,1k0,1k,.,应变椭球体形态的几何表示法霍萨克（HOSSACK）图,s应变强度；(Lode)应变对称参数(罗德系数)=1轴对称压扁椭球体=0平面应变椭球体=-1轴对称伸长椭球体,.,弗林（Flinn）图和霍萨克（HOSSACK）图的计算机成图,弗林霍萨克图解数据格式:第一行：观