04 地质构造.ppt

1、4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,本章目录,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 1.岩层界面及岩层厚度变化 平行的或近似平行的两个层面所限制的层状岩石，称为岩层。岩层的上界面，称顶面(或上层面)；下界面，称底面(或下层面)。岩层顶，底面之间的垂直距离为岩层的真厚度。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 1.岩层界面及岩层厚度变化 当岩层的顶底面平行时，岩层的厚度保持不变，即厚度稳定。当岩层的顶底面不平行时，则岩层的厚度有变化，不稳定。厚度向 一个方向减小时，称岩层变薄;向一个方向增大时

2、，称岩层加厚。若某一岩层向一个方向变薄直至消失，称岩层尖灭；若岩层两端都发生尖灭时，即成为透镜体。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 2.岩层的产状要素 1）走向 岩层层面与任一假想水平面的交线（也就是同一层面上等高程两点的连线）称为走向线。走向线的方位角即为岩层的走向。走向表示岩层在地面上延伸的方向。 2）倾向 岩层面上与走向线相垂直并沿斜面向下所引的直线（具有最大坡度），称倾斜线或真倾斜线。倾斜线在参考水平面上的投影线，称倾向线；倾向线所指的方向，即为岩层的倾向。倾向与走向垂直。在岩层面上凡与走向线斜交的任

3、一直线均为视倾斜线，其在参考水平面上的投影线所指的倾斜方向，称为视倾向。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 2.岩层的产状要素 3）倾角 岩层的倾斜线与其在水平面上投影的夹角称为倾角，又称真倾角。视倾斜线与视倾向线之间的夹角称视倾角或假倾角。倾角的大小表示岩层的倾斜程度。真倾角是指层面与水平面所夹的最大角度。,图4-2 真倾角与 视倾角的关系,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 3.岩层产状要素的测定方法 测定岩层产状的方法，通常分为2种： 1）岩层产状的直接测定法

4、目前仍然使用地质罗盘直接测定岩层产状要素。 2）岩层产状的间接测定法 在实际工作中，有时受地形、露头条件的限制而不能用地质罗盘直接测定产状时，就需要采用间接确定产状的方法求出岩层的产状要素。常用的间接方法有以下2种:,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 3.岩层产状要素的测定方法 2）岩层产状的间接测定法 （1）三点法求岩层产状 当岩层的倾角很缓，用罗盘不易确切测定其产状，或岩层深埋地下不能直接测量其产状时，可以利用同一岩层面上3个点的标高资料，间接求出岩层产状。,图4-7 三点法求岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,

5、4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 3.岩层产状要素的测定方法 2）岩层产状的间接测定法 （1）三点法求岩层产状 具体作法是，以一定比例尺将A、B、C 3个点按坐标位置投到平面图上(图4-7a)，联结最高点A与最低点C，用平行线法等分该线段，从中找出与次高点B相同标高的E点，B点与E点的联线BE即为过B点的走向线。过最低点C(或最高点A)作BE线的平行线CN，在BE线上任选一点D，过D点作走向的垂线，与CN线交于F点，DF为倾向线，其方向即为倾向。由D点起，在BE走向线上按比例截取一线段DG，使

6、其等于二相邻等高线的高程差，联结GF，DFG即为岩层的倾角()。图4-2b所示为三维立体投影图，可更好地说明上述作图的原理。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.1 岩层产状的概念及产状要素测定 3.岩层产状要素的测定方法 2）岩层产状的间接测定法 （2）在地形地质图上求岩层产状 倾斜岩层的露头线是岩层面与地面的交线，因此露头线上的点既在岩层面上又在地表面上(图4-9)。 如图4-3所示A、B两点为标志层K1的顶面与100m地形等高线的两个交点，联结A、B点，则AB即为K1顶面的100m高程走向线；然后，再找出K1顶面与200m地形等高线交于C、D两点，则CD线为Kl顶面200m标高

7、走向线；EF垂直于AB及CD，EF为倾向线；EG等于100m，故为K1的倾角。由量角器量得AB(或CD)和EF的方位角及角的度数，即得到标志层K1的产状。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,图4-9 地质地形图上求煤层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.1 水平岩层 1.水平岩层的特点 产状呈水平或近水平的岩层称水平岩层。水平岩层面上各点的高程大致相等。绝对水平的岩层是没有的，水平岩层是指受构造运动影响较轻微的某些地区或大规模均匀上升或下降的地区的岩层。一般倾角小于5的岩层被认为是水平岩层。 水平岩层中，较新的总是位于较老的岩

8、层之上。当地形被切割时，老岩层总是出露在低洼地方，而较新的岩层总是出露在较高的位置。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,北美峡谷中的水平岩层,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.1 水平岩层 2.水平岩层在地形地质图上的表现 水平岩层在地质图上具有以下特点(图4-10a)： （1）岩层的出露情况，决定于地形的切割深度。地形切割越轻微，地表出露的岩层越单一，地质图上的颜色及符号越少，图面也越简单；反之，地形切割越深，越剧烈，地面出露的地层就越多，越老，地质图也就越复杂。 （2）水平岩层的层面为水平面，故地层界线与地形等高线平行一致。,

9、4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,图4-10a 水平岩层地质图,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.1 水平岩层 2.水平岩层在地形地质图上的表现 （3）水平岩层区中，新岩层位于老岩层之上，故最老的岩层一定出露在地形最低的地方-河谷或冲沟中；最新的岩层出露在地形最高的地方-分水岭及山顶上。从河谷到山顶，地层由老到新，依次分布。 （4）地质界线和地形等高线在河谷中均呈“V”字形弯曲，尖端指向上游；在山顶上，则呈封闭曲线。 （5）同一岩层顶、底界线的高程差，等于该岩层的真厚度。 （6）水平岩层的露头

10、宽度，取决于岩层厚度及地形坡度。当地形坡度一定时，露头宽度与岩层厚度成正比，即岩层厚度大，露头宽度也大，岩层厚度小，露头宽度也小。当岩层厚度一定时，露头宽度与地形的坡角大小成反比。即坡度越大，露头宽度越小；坡角越小，露头宽度越大。坡角等于90时(即悬崖处)，岩层的顶底界线重合，其露头宽度等于零。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.1 水平岩层 3.利用地形地质图绘制水平岩层地质剖面图 在绘制水平岩层剖面图绘制之前，首先需在地形地质图上选择剖图线。剖面线位置的选择应遵循2个原则：其一，剖面应尽可能切穿各地质时代的岩层；其二，剖面要尽可能

11、的切穿区内最高与最低的地形点，以反映出区内的地形特征。,图4-10b 水平岩层剖面图,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.1 水平岩层 3.利用地形地质图绘制水平岩层地质剖面图 剖面图的制作方法是：先在地质图上标明剖面位置，然后在剖面纸上画一条水平基线，其线的长度等于剖面线的长度；在水平基线的两端分别绘出垂线，并按比例尺将垂线划分为若干等分，使每等分的长度等于地形等高线的等高距，等分线段的数目应多于剖面线所切过的地形等高线的数目；过垂直线上的各等分点，作平行于基线的水平线，并在垂线外侧注明标高，这些平行于基线的水平线称高程线；将地形地质

12、图上的剖面线和地形等高线的各个交点一一移注到剖面图相应高程的水平线上，然后把移注的各点用圆滑曲线连接起来，得到地形剖面线；再将剖面线与地层界线的交点一一移注到地形剖面线上，最后根据地质产状绘制出地质剖面图（图4-10b）。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 1.倾斜岩层的特点 层面与参考水平面有一定交角，且倾向基本一致的岩层称倾斜岩层。 根据组成倾斜岩层的岩层面向，可分为正常层序的倾斜岩层和倒转层序的倾斜岩层。 2.倾斜岩层在地形地质图上的特征 （1）岩层倾向与坡向一致、且岩层倾角大于地形坡角时 (图4-11),4 地

13、质 构 造,4.1 岩层产状,倾斜岩层,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 2.倾斜岩层在地形地质图上的特征 （2）岩层倾向与地形坡向一致、且岩层倾角小于地形坡角 (图4-12）,图4-11 倾斜岩层露头形态（一） a-立体图 b-平面图,图4-12 倾斜岩层露头形态（二） a-立体图 b-平面图,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 2.倾斜岩层在地形地质图上的特征 （3）岩层倾向与地形坡向相反时 (图4-13）,

14、图4-13 倾斜岩层露头形态（三） a-立体图 b-平面图,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 2.倾斜岩层在地形地质图上的特征 （4）地形地质图的比例尺影响倾斜岩层露头形态 在小比例尺倾斜岩层地形地质图上，地形对露头形态与露头宽度的影响不很明显，故图面比较简单，岩层露头基本上沿走向呈条带状展布，只有在较高、较陡的山脊上与较陡、较深的沟谷中，露头线局部显示“V”字形弯曲(图4-14)。 在大比例尺倾斜岩层地形地质图上，当地形比较复杂时，露头形态及露头宽度的变化有明显的反映，从而使图面显

15、得十分复杂。同一条露头线，随着地形的变化及坡向与倾向的关系改变，可以出现多种类型的弯曲；同样厚度、同方向倾斜的岩层露头宽度时宽时窄，差异很大(图4-15)。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,图4-14 倾斜岩层地质图（小比例尺）,图4-15 倾斜岩层地质图（大比例尺）,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 3.利用地形地质图确定岩层露头线 倾斜岩层的露头线是岩层面与地表面的交线。 首先用岩层倾角的余角(90-)及地形等高距h作一直角三角形，其中以h作为角的对边，则另一直角边就是岩层底面的放线距a(a=hcot)；然后，

16、过P点作岩层的倾向线，根据P点的标高及放线距a，在倾斜线上以P点为起点以长度a为单位分别向两侧截取与地形等高线高程相同的各点n120、n160、n180 ；过这些点作倾向线的垂线，诸垂线即为岩层的走向线，并注以高程；最后，找出各条走向线与同高程地形等高线的交点，用圆滑曲线联接诸交点，此曲线为该岩层面的露头线(图4-16)。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 4.利用地形地质图绘制倾斜岩层地质剖面图 倾斜岩层剖面图的编制步骤与水平岩层相同。首先在地形地质图上选定、绘出剖面线，且剖面线的位置一般应垂直岩层走向并通过地形切割最

17、深的地段；然后绘制地形剖面线，再把岩层分界点移注到地形剖面线上；根据已知的岩层产状，通过岩层分界点和孔、巷道揭露的岩层资料绘出岩层分界线(图4-17)。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,图4-16 倾斜岩层露头线的绘制,图4-17 倾斜岩层剖面图,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 5.倾斜岩层地区煤层底板等高线图的编制 煤层底板面与水平面的交线，称煤层底板等高线。若干个等间距的水平面与某一煤层底板面相交所得到不同标高的一组等高线，并将这些等高线投影于同一平面上，用以表示该煤层底板面在空间的起伏及断裂情况，这种图件称

18、为煤层底板等高线图。,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 5.倾斜岩层地区煤层底板等高线图的编制 1）插入法 使用插入法编制煤层底板等高线图时，需知道煤层底板画上一定数量的已知标高点，并将这些点投到平面上，在每个点的附近应注明相应点的编号及其标高，用直线联结相邻各点，在相邻两个标高点间的直线上按选定的等高距，用内插法求出所需要的高程点，相同高程点的联线，即为等高线。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4.1.2 不同产状的岩层在地质图上的特征 4.1.2.2 倾斜岩层 5.倾斜岩层地区煤层底板等高线图的编制 2）剖面法 剖面法是一种较常用的方法。使用这种方

19、法在编制煤层底板等高线图时，是以若干条已知剖面及标有剖面位置的平面图为依据。作图时，将各剖面图内煤层底板与各条高程线的交点分别投影并移注到平面图的剖面线上，然后再将相同高程的点用曲线联接起来，便成煤层底板等高线图。,4 地 质 构 造,4.1 岩层产状,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.1 褶皱形态 4.2.1.1 背斜与向斜 层状岩石经过塑性变形后保持其连续完整性形成弯弯曲曲的形态，这种构造称为褶皱构造。褶曲是褶皱中的一个弯曲，为组成褶皱的基本单位。因此，褶皱是由一系列的褶曲所组成。褶曲有两个基本形态；背斜和向斜。 背斜是褶皱面弯曲凸向地层由老变新方向，即核老翼新的褶皱，包括背形

20、背斜和向形背斜。向斜是褶皱面弯曲凸向地层由新变老方向，即核新翼老的褶皱，包括向形向斜和背形向斜。所谓“背形”，泛指在任何形态向上弯曲（而不论地层新老）的褶皱，所谓“向形”泛指在任何形态向下弯曲（而不论地层新老）的褶皱。“向形”和“背形”多用于层序新老不明的岩层褶皱或其他面状构造（如片理、劈理、节理充填脉等）形成的褶皱。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.1 褶皱形态 4.2.1.2 褶曲要素 煤矿地质工作中比较常用的褶曲要素有以下几项： （1）核 指褶曲的中心部分。通常把褶曲出露地表最中心部位的岩层叫核。 （2）翼及翼角 褶曲核部两侧出露的岩层为褶曲的翼， （3）转折端 褶曲一翼转

21、到另一翼的过渡部分，即两翼岩层的汇合部分，叫褶曲转折端。 （4）枢纽点及枢纽 褶曲岩层在横剖面内的最大弯曲点叫枢纽点。 （5）轴面 平分褶曲为两部分的一个只有几何意义的假想面即褶曲轴面。褶曲的每一个岩层面上都有一条枢纽线，这些枢纽线所组成的面即是轴面。 （6）轴及轴迹 轴面与水平面的交线为褶曲轴。褶曲轴是轴面的走向线，它的长度代表褶曲的延伸长度，它的方向代表褶曲的延展方向。轴面与地表面的交线，叫轴迹。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4

22、地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.1 褶皱形态 4.2.1.3 褶曲的形态分类 1.根据褶曲在横剖面上的形态分类 1）根据轴面产状分类 （1）直立褶曲 轴面直立，两翼岩层倾向相反，且倾角近于相等，故两翼岩层对称，因此又称为对称褶曲(图4-26a)。 （2）倾斜褶曲 轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，两翼倾角不等，故两翼岩层不对称，因此又称为不对称褶曲(图4-26b)。

23、 （3）倒转褶曲 轴面倾斜，两翼岩层向同方向倾斜，一翼岩层层序正常，另一翼岩层层序发生倒转，两翼角相等或不等(图4-26c)。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.1 褶皱形态 4.2.1.3 褶曲的形态分类 1.根据褶曲在横剖面上的形态分类 1）根据轴面产状分类 （4）平卧褶曲 轴面及两翼岩层产状都近于水平，一翼岩层层位正常，另一翼层位发生倒转(图4-26d)。 （5）翻卷褶曲 轴画翻卷向下弯曲，它是平卧褶曲进一步复杂化的结果(图4-26e)。 2）根据转折端形状及两翼特点分类 （1）箱状褶曲 转折端平直，

24、两翼陡峭，在两翼转折处呈膝状弯曲。背斜形似箱状(图4-27)，向斜形似屉状。 （2）等斜褶曲 两翼与轴面平行，假如轴面倾斜，则必有一翼倒转(图4-28)。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.1 褶皱形态 4.2.1.3 褶曲的形态分类 1.根据褶曲在横剖面上的形态分类 2）根据转折端形状及两翼特点分类 （3）挠曲 缓倾斜岩层中，某段岩层倾角突然变陡，形成种膝状弯曲。 （4）构造阶 倾斜岩层中，某段岩层倾角突然变缓或近水平，形成一种台阶状弯曲。 2.褶曲在纵剖面上的形态分类 （1）水平褶曲 褶曲的枢纽是水平的。它表现在地质图上，两翼岩层对称重复，并平行延伸(图4-29)。 （2）倾伏

25、褶曲 褶曲的枢纽是倾伏的。枢纽与其在水平面上投影的夹角叫倾伏角。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.1 褶皱形态 4.2.1.3 褶曲的形态分类 3.褶曲在平面上的形态分类 褶曲在平面上的形态分类中有穹窿及构造盆地，即褶曲长与宽之比小于3:1，近浑圆形，属此类型的背斜称穹窿；向斜称构造盆地。褶曲长与宽之比3:110:1时，属此类型的背斜称短轴背斜；向斜称短轴向斜。褶曲长与宽之比大于10:1时，称线性褶皱。 4.褶曲的组合形态分类 （1）复背斜和复向斜 为次一级及更次一级褶曲所复杂化了的大背斜和大向斜(图4-31)。 （2）隔档式和隔槽式褶皱 当

26、褶曲轴并列，但背斜和向斜发育程度不等时，即形成这种类型的褶皱。如果背斜狭窄而向斜开阔，即组成隔挡式褶皱；如果背斜开阔而向斜狭窄，即组成隔槽式褶皱。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.2 褶皱构造的观察与研究 1.褶皱构造岩层的观察与研究 在水平岩层地区，最老的岩层总是出露在地形最低的地方，最新岩层总是分布在地形最高地方(图4-32a)；单斜岩层区，岩层露头的弯曲变化及新老岩层的对称出露，严格受到地形控制，且岩层露头的延展方向与地层的走向直交或斜交(图4-32b)。对于褶皱构造来说，新老岩层呈条带状对称展布，与地形起伏无关，且条带的延展方向与地层走向一致(图4-32c)。 2.褶皱内

27、的小构造的观察与研究 在野外经常看到层间擦痕、拖拉褶曲等，它们是在褶曲形成过程中派生出来的，通常称为次一级构造，即为褶皱内部小构造。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.2 褶皱构造的观察与研究 2.褶皱内的小构造的观察与研究 （1）层间擦痕 层间擦痕是褶曲形成过程中岩层与岩层相对滑动、相互摩擦所留下的痕迹。 （2）拖拉褶皱(小褶皱) 小褶曲的轴面与岩层面斜交，且锐角所指方向为相邻岩层的滑动方向，这种小褶曲几乎都是不对称或倒转褶曲，而这种小褶曲的轴面、轴线与大褶曲(主构造)的轴面及轴线近于平行。,4.2.3 褶皱构造地区的地形地质图和地质剖面图

28、1.地形地质图上褶曲形态的判断 褶曲在地形地质图上的主要表现，是新老地层呈对称分布和岩层 产状有规律的变化。但是，在不同比例尺的地质图上，影响褶曲显 示程度的因素不同，所以识别褶曲的侧重点也就有所不同。 1）大比例尺地形地质图上褶曲形态的判断 在大比例尺地形地质图上由于地形的影响，水平岩层会出现倾 伏褶曲的假像，倾伏褶曲也可出现水平岩层的假像。所以，大比 例尺地形地质图上的地层分布，不能直接反映褶曲的形态特征。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.3 褶皱构造地区的地形地质图和地质剖面图 1.地形地质图上褶曲形态的判断 2）小比例尺地形地质图上褶

29、曲形态的判断 在小比例尺地质图上的地层层位、露头宽度及露头形态，主要受地质构造控制，受地形影响较小，故在地形地质图上可以根据地层展布，直接分析褶曲的形态特征(图4-35)。具体分析原则如下： （1）新老地层 依次对称分布时，便可认为有褶曲构造存在。当核部地层老，两翼地层新时则为背斜；反之，为向斜。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.3 褶皱构造地区的地形地质图和地质剖面图 1.地形地质图上褶曲形态的判断 2）小比例尺地形地质图上褶曲形态的判断 （2）两翼地层的延伸方向 若两翼地层的延伸方向接近平行，核部宽度变化不大时，表示褶曲枢纽水平；若两翼延伸方向不平行，在一个方向上渐趋接近且直

30、至相交成“V”字形时，表示枢纽倾伏。对于背斜，“V”字的尖端指向倾伏方向；对于向斜，“V”字的尖端指向仰起方向。若核部时宽时窄，甚至核部地层的地质界线多次闭合呈串珠状分布，表示枢纽呈波状起伏。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.3 褶皱构造地区的地形地质图和地质剖面图 1.地形地质图上褶曲形态的判断 2）小比例尺地形地质图上褶曲形态的判断 （3）地层露头宽度 在地形坡度接近一致的地区，根据两翼同一地层的出露宽度，可以确定出两翼岩层倾角的陡缓。通常，露头窄的一翼岩层倾角陡(大)；宽的一翼岩层倾角缓(小)。如两翼倾向相反，且露头宽度接近时，为直立褶曲，其轴面直立；两翼露头宽度差别很大时

31、，为不对称褶曲，其轴面倾斜，轴面倾向与缓翼一致，倾角大小介于两翼倾角之间。 （4）对于倒转层位，必须在野外查清，并在地形地质图上标以倒转产状符号（图4-35所示图例4）。但不论倒转褶曲还是正常褶曲，倾伏端的地层层位始终是正常的。在倒转褶曲中，由正常产状过渡到倒转产状，将有段地层是直立的，在地质图上这段地层的露头宽度最窄。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,图4-35 小比例尺地质图上各类褶曲构造的表现特征,4.2.3 褶皱构造地区的地形地质图和地质剖面图 2.褶皱构造地区地质剖面图的绘制 （1）绘制小比例尺浅部地质剖面图 如图4-36a所示，在地质图上画一水平剖面线I-I，并在该线上标出各

32、个岩层的分界点(1、2、3、4)；然后，从地质图上选择一层出露次数最多的地层，取其最窄露头宽度(图中石炭系C的宽度为)当作岩层厚度；再在剖面图上以该地层的顶面分界点为圆心、厚度l为半径画圆弧，过该地层的底面分界点作圆弧的切线，即得底界面。用同样方法绘出另一翼的底界面，然后用圆滑曲线联结两翼同一岩层的底界面(图4-36b)，便勾绘出该岩层面的褶曲形态；过其它地层露头点依次平行绘出各地层的分界线，即得到地质剖面图(图4-36c)。 （2）绘制大比例尺地质剖面图 制作地质剖面图的方法与单斜岩层基本相同。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.3 褶皱构造

33、地区的地形地质图和地质剖面图 3.褶皱构造地区煤层底板等高线图及其编绘方法 （1）插入法 将已知露头及钻探、坑探等工程所探明的同煤层底板标高点投到平面图 上，在每个标高点的一旁注明点号和标高(图4-37)；分析标高的变化规律，找出底层面的最高位置及最低位置与转折位置，初步分析构造形态；然后把最高点(或最低点)联结成线(图4-37中7、9、11 这3个点的联线)，该线可能是褶曲枢纽；以此线为界，由最高点(或最低点)与诸邻点联结成三角形网格(联线时，应尽量在距离最近，高差最大的方向上联结，严格防止把不同翼上的标高点联起来，如图4-37中的10与6点)；在三角网的每段联线上，按照选定的等高距、用内插

34、法求出所需的标高点，后用圆滑曲线联接相同高程的各点，即绘制出煤层底板等高线。,4 地 质 构 造,4.2 褶皱构造,4.2.3 褶皱构造地区的地形地质图和地质剖面图 3.褶皱构造地区煤层底板等高线图及其编绘方法 （2）剖面法 作图方法及作图步骤与倾斜岩层地区基本相同。即先把剖面线展绘到平面图上，再将剖面内煤层底面与各高程线的交点移注到平面图的剖面线上，然后逐一用圆滑曲线联结各等高点，便绘制出煤层底板等高线图。,4.3.1 节理 在野外常看到岩层或岩体中的某一部位，分布着具有一定方向的裂隙，将岩层或岩体分割成许多岩块，但裂隙两侧的岩块又没有显著的位移，这些断裂构造称为节理。其破裂面称节理面。 4

35、.3.1.1 节理的分类 1.按成因分类 1）构造节理 由构造运动产生的构造作用力形成的节理，称为构造节理。这种节理分布广，影响深度大，方向性明显，并与褶曲、断层具有一定的成因组合关系及空间组合关系。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,柱状节理,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,羽状节理,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.1 节理 4.3.1.1 节理的分类 1.按成因分类 2）非构造节理 由非构造运动形成的节理。这种节理分布广，但延长不远，延深较浅，方向性不明显。 2.力学性质分类 1）张节理 岩石受张应力产生的节理。它具有张开的裂口

36、，节理面粗糙不平，延长不远当张节理通过砾岩时，节理面常绕过砾石而呈现凹凸不平状张节理常为石英脉，方解石脉、矿脉等充填。张节理常发生于脆性岩层中。与背斜伴生的张节理有两组：平行于轴向的一组，即纵节理，垂直于轴向的一组，即横节理。在褶曲转折端处节理特别发育，并与岩层面垂直。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.1 节理 4.3.1.1 节理的分类 2.力学性质分类 2）剪节理 剪节理又称扭节理，是岩层受剪应力产生的裂隙常发生在与压应力方向呈45夹角的平面上，即最大剪切面上。在岩石中，常见到两组相互交叉的剪切节理，称X节理剪切节理具有紧闭的裂口，节理面比较光滑而平直，延长较远，有时面上可见

37、小擦痕如果剪节理通过砾岩时，节理面常切过砾石。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,剪节理的羽列现象,剪节理羽列现象实验模拟,4.3.1 节理 4.3.1.2 节理观测与研究 1.研究节理的意义 研究节理的类型、成因的分布规律，对找矿和工程施工等均有重要意义。有些节理是岩浆活动侵人的通道，它控制了矿体的形成和分布。富含张节理的岩石，往往构成地下水的含水层，并对地下水的富集和运动有密切关系。此外，在矿井下的坑道施工之前，需了解节理构造的特性及分布规律，以防止可能引起的破坏作用。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.1 节理 4.3.1.2 节理观

38、测与研究 2.节理的研究方法 1）野外观测 研究节理应根据研究目的，选择适当的构造部位，建立节理观测点，进行节理统计。对节理进行观测与统计时应注意以下几点： a)注意区分构造节理及非构造节理。 b)了解观察点所处的构造部位，了解不同岩性的岩石及不同厚度的岩层中节理发育的差别。 c)判别有几组节理。要防止将同一组节理误认为不同组节理，也不要把不同组节理误认为同组节理。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.1 节理 4.3.1.2 节理观测与研究 2.节理的研究方法 1）野外观测 d)对每一组节理都要分别进行观察、测量、统计。除记录其产状要素外，还应注明节理的长度、宽度、充填物，擦痕等。

39、 e)统计节理发育的密集程度。其方法是垂直节理走向，选择单位长的距离，统计该距离内的节理数目(即节理的密度或频率)。为了了解岩石的渗透性，还应该考虑节理的裂缝宽度。裂缝宽度可用缝隙度表示之，即 g=ut 式中 g节理缝隙度； u垂直节理走向单位距离内的节理数目； t节理裂隙的平均宽度。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.1 节理 4.3.1.2 节理观测与研究 2.节理的研究方法 1）野外观测 f)观察各组节理的关系和空间分布，并进行分组配套。 g)对所观察和测量的资料及时作好记录。 2)资料的室内整理 将野外收集的大量原始节理资料，进行室内整理，并作成有关图件供分析使用。 常用的

40、综合图件有玫瑰图、节理极点图及节理极点等密图等。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,石门寨亮甲山组灰岩节理,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,山羊寨亮甲山组灰岩裂缝,4.3.2 断层 4.3.2.1 断层要素 1.断层面 断层的破裂面，称断层面。 2.断层线 断层面与地面的交线，称为断层线。 3.断盘 被断层面所分割的由岩体或岩层所组成的岩块，称断盘。当断层面倾斜时，位于断层面以上的岩块，称为上盘；位于断层面以下的岩块，称为下盘。若两盘的相对位移方向以升降为主，习惯上把相对上升了的一盘称上升盘；把相对下降了的一盘称下降盘。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.

41、3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3.2.1 断层要素 4.交面线(交迹线或断煤交线) 矿层(或岩层)层面与断层面的交线叫交面线。上盘矿层层面与断层面的交线，称上盘交面线；下盘矿层层面与断层面的交线，称下盘交面线。 5.断距 断层两盘相对错开的距离，称断距。 1)真断距 断层面上的某一点，随着上、下盘相对位移而撕裂为两个点，两点之间移动的距离，称真断距。 2)地层断距 地层断距系指上下盘中同一地层层面的垂直距离。 3 )落差 在横切或斜切断层的剖面内，上、下盘同一岩层界线与断层线各有一个交点(图4-43)，两个交点间的高程差H，称断层落差，简称落差。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4

42、 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3.2.2 断层的分类 1.根据两盘相对位移方向分类 1）正断层 上盘相对下降、下盘相对上升的断层为正断层。 2）逆断层 上盘相对上升、下盘相对下降的断层为逆断层。 （1）冲断层 为高角度的逆断层。 （2）逆掩断层 为断层面倾角小于45的逆断层。 （3）平移断层 断层两盘岩石沿着断层面走向发生相对位移的断层，都属于平移断层。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,石门寨西门断层,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,石门寨南山逆断层,4.3.2 断层 4.3.2.2 断层的分类 1.根据两盘相对位移方向分类 2）逆断层 （4）枢纽断层

43、当断层的上下盘以一点(称枢纽点)为中心作相对旋转运动时，断层一端的上盘相对下降表现为正断层，而断层另一端的上盘相对上升表现为逆断层，这种断层称为枢纽断层。 2.根据断层走向与两盘岩层走向的关系分类 （1）走向断层 断层的走向与岩层走向近于一致（图4-51）。 （2）倾向断层 断层的走向与岩层走向近于垂直（图4-52）。 （3）斜交断层 断层走向既不平行岩层走向，也不平行岩层倾向，而是与之斜交（图4-53）。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,图4-51 走向断层,图4-53 斜交断层,图4-52 倾向断层,4.3.2 断层 4.3.2.2 断层的分类

44、4.根据断层组合分类 （1）阶梯状断层 由两条或两条以上倾向相同而又互相平行的正断层组成，其上盘依次下降，呈阶梯状(图4-54)。 （2）地堑 由两条或两组走向大致平行的正断层或逆断层组合而成，两断层面之间的岩块相对下降，两侧岩块相对上升(图4-55a)。 （3）地垒 由两条或两条以上走向大致平行的正断层或逆断层组合而成，两断层面之间的岩块相对上升，两边岩块相对下降(图4-55b)。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,图4-54 阶梯状断层,图4-55 a-地堑 b-地垒,4.3.2 断层 4.3.2.3 断层的识别 1.断层破碎带 断层两盘相对位移时

45、，不仅使破碎带中的岩石破碎、研细、揉皱、形成各种构造岩，而且在断层面上留下擦痕、阶步、磨擦镜面等特有的迹象。这些迹象对于研究断层面具有重要的意义。每个断层都有一个破碎带(或破裂面)，而破碎带中的构造岩、构造透镜体、擦痕，阶步及摩擦镜面等地质现象，是认识断层的重要标志。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3.2.3 断层的识别 1.断层破碎带 1）构造岩 充填于断层破碎带的破碎物质，经过重新胶结而构成的岩石，称构造岩。它是由形状复杂、大小悬殊的岩石碎块和岩屑组成的。 （1）断层角砾岩 断层两盘的岩石由于断层错动、挤压，形成大小不等的

46、角砾，它们被研磨得更细的岩屑所胶结而形成断层角砾岩，又称构造岩。如果研磨得很细，碎屑颗粒直径小于0.02mm，又胶结程度很低或没有胶结，则叫断层泥。 （2）糜棱岩 在强烈的挤压作用下，被研磨成微细的颗粒紧密粘接在一起，岩性致密坚硬，在显微镜下才能看出被压碎的颗粒，它们具有明显的定向排列，这种构造岩称糜棱岩。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,苏州一逆掩断层中的角砾岩,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3.2.3 断层的识别 1.断层破碎带 2）构造透镜体 在断层带中，一些岩石碎块因受X型剪裂面的控制而呈菱形，这种岩块进一步被磨蚀、压扁，并在断层带内呈定向排列，便成

47、构造透镜体。 3）擦痕、阶步、摩擦镜面 （1）擦痕 在断层面上常有一种细密的、平行排列的条纹状浅沟就是擦痕。 （2）阶步 在断层面上常见到与擦痕相垂直的小陡坎，叫阶步。 （3）摩擦镜面 有些断层面(特别是致密岩石构成的断层面)由于强烈的摩擦滑动，形成一种光滑如镜的磨光面，称为摩擦镜面。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,南京小九华山断层带中的构造透镜体,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,构造透镜体,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,北京西山奥陶系灰岩断层面上的擦痕和阶步 ，擦痕和阶步由纤维状方解石晶体构成,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,a-由摩擦形成的阶步；b-有羽列剪裂形

48、成的反阶步,4.3.2 断层 4.3.2.3 断层的识别 2.地层的重复与缺失 断层造成的地层重复与褶皱造成的地层重复不同，前者是单向重复，后者是对称重复；断层造成的地层缺失与沉积间断造成的地层缺失也不相同，前者造成的缺失仅局限在断层线两侧，而后者有区域性特点 。 3.岩层不连续现象 倾斜岩层被倾向断层或斜交断层切割时，平面上表现为岩层的错开，剖面上表现为岩层的升降。在层面延展方向上，不同岩性、不同岩相的岩层相接。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,走向断层造成的地层重复与缺失,a-平面重复、垂向缺失；b-平面缺失、垂向缺失；c-平面重复、垂向重复；

49、d-平面缺失、垂向重复；e-平面重复、垂向重复；f-平面缺失、垂向缺失,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3.2.3 断层的识别 4.褶曲突然变宽变窄 例如，断层切割背斜时，上升盘变宽，下降盘变窄；切割向斜时，上升盘变窄，下降盘变宽。平移断层切割褶曲时，则两盘的宽度不变，各地层界线平行错开。在斜断层中，两盘的褶曲既要平行错开，也要发生宽度变化。 5.派生构造 由于断层两盘相对错移而派生的褶曲裂隙也可作为识别断层的标志。 （1）牵引褶曲 断层两盘沿断层而相对错动时产生的摩擦力，拖动断层附近的岩石使之弯曲，这种作用称为拖曳(牵引)，形成的褶曲称拖曳褶曲(牵引褶曲),4 地

50、 质 构 造,4.3 断裂构造,牵引褶皱及其指示的两盘位移方向,4.3.2 断层 4.3.2.3 断层的识别 5.派生构造 （2）羽状节理 断层两盘相对错移时，可在断层面两侧产生羽状张裂隙和羽状剪裂隙。前者呈楔形，分布较稀，有矿物充填，与断层面交角较大；后者紧闭与断层面交角较小。羽状裂隙均不切过断层面。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,平移断层派生构造示意图,F-主断层；T-派生张节理； D-派生拖褶皱； S1 、S2-派生剪节理,4.3.2 断层 4.3.2.4 断层类型的确定 确定断层类型，主要是指确定以两盘相对位移方向为基础的断层分类。关于断层

51、两盘相对位移方向，可根据具体情况根据分别采用不同方法确定。 1.平面图上根据地层界线错移情况确定断层类型 1）单斜岩层地区 （1）根据上、下盘岩层新老关系 地层层位正常，并已知断层面产状时，在断层线上任取一点，对比断层线两侧上下盘地层层位，若上盘地层新、下盘地层老，为正断层；若上盘地层老，下盘地层新，为逆断层。若地层倒转，则断层类别相反。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3.2.4 断层类型的确定 1.平面图上根据地层界线错移情况确定断层类型 1）单斜岩层地区 （2）根据地层界线错移情况 在地形地质图及水平切面图上，上盘地层界线

52、逆地层倾向一方错移，下盘地层界线向地层倾向错移时，为正断层；反之，上盘地层界线向地层倾向错移，下盘地层界线逆地层倾向错移时，为逆断层。 2）褶皱岩层地区 在断层切割褶曲，断层两盘内，若褶曲轴线的位置不变，仅褶曲宽窄变化时，说明上、下盘只有升降运动。对于向斜，变宽的一盘为下降盘，变窄的一盘为上升盘；若为背斜，变宽的一盘为上升盘，变窄的一盘为下降盘。若在断层两盘内，褶曲的宽窄没有变化，而同一盘的地层界线及褶曲轴线同方向等距离错移时，说明断层两盘只有平移运动而无升降运动。若上下盘的褶曲宽度有变化，轴线的位置亦有错移，说明上下盘相对斜移。,4 地 质 构 造,4.3 断裂构造,4.3.2 断层 4.3

53、.2.4 断层类型的确定 2.煤层底板等高线图上确定断层类型 在煤层底板等高线图上，一般情况下，当上、下盘交面线之间为无煤带时，为正断层；上、下盘交面线之间有煤层重叠时，为逆断层。,4.3.2 断层 4.3.2.5 断层构造地区地质图的研究 1.在地质图上求断层产状 地质图上的断层线是断层露头线的水平投影，它和其它地质界线一样，受地形影响而变弯曲，并遵循“V”字形法则。 用三点法可求出断层的产状： 如图4-64所示，断层线与1lOOm地形等高线相交于a、b 2点，与1080m地形等高线相交于c点，则ab联线为断层的走向；然后从c点作ab的垂线，交ab于d点， 由d到c的方向为断层倾向；根据d，c两点的距离及标高差，可