第三章 地质构造

1、 地壳运动地壳运动 主要由地球内部动力引起的地壳变化（内动力地质 作用），使岩层或岩体发生变形和变位的运动，称 为。岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸 或水平错动。地壳运动使地壳内岩体发生位移变形。 人们可以从自然的一些现象中认识到，大地不是固 定不变的。 古人已从陆地上，山上岩石中的海生贝壳，认识到 沧桑之变。 诗经：“烨(ye)烨震电，不宁不令。百川沸腾，山冢 (卒)崩，高岸为谷，深谷为陵。哀今之人，胡惨莫 惩”。 这是描述地震使大地形态发生变化的情景 。 下一页 地壳运动地壳运动 地壳运动的基本特征地壳运动的基本特征 1、整个地壳都处于长期不断的运动之中 在地壳中，从最古老的岩石到最新的岩

2、石 都保存有地壳运动的各种痕迹：如岩层的 变位和变形，第三纪以来的地貌和地物的 变迁现象。 2 2、地壳运动的基本形式、地壳运动的基本形式 基本形式：即水平运动和垂直运动。地壳运动以 水平运动为主，垂直运动是由水平运动派生的。 水平运动是指沿平行地表的运动。升降运动是指 垂直地表的运动。 垂直运动比较容易识别，如喜马拉雅山在长高。 同一地点不同时间升降运动最好的例子是意大利 那不勒斯海边的地狱神庙废墟。 水平运动难于观测。过去常用大地三角测量的方 法进行，现在GPS就很方便了。 地壳升降运动现象和证据地壳升降运动现象和证据 意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟。 建于公元105年的古罗马帝国

3、时代，如今只存留 3根12米高的大理石柱。 石柱上遗留的特征表明，20002000年来这些石柱年来这些石柱曾曾 因地壳下沉而末入海水中至少因地壳下沉而末入海水中至少6 6米多米多 下部下部3.6米，因曾被火米，因曾被火 山灰掩埋，柱面光滑。山灰掩埋，柱面光滑。 近代火山灰被清理掉近代火山灰被清理掉 (17世纪中发掘世纪中发掘)。 其上其上2.7米，有多许小米，有多许小 孔，海生生物侵蚀造孔，海生生物侵蚀造 成。说明地壳下沉曾成。说明地壳下沉曾 淹没在海水中，淹没在海水中，海生海生 瓣腮类动物瓣腮类动物(石蜊石蜊(li)和和 石蛏石蛏(cheng)。 再上再上5.75.7米，因暴露于米，因暴露于

4、 大气中，受到风雨侵大气中，受到风雨侵 蚀而不甚光滑。一直蚀而不甚光滑。一直 在海水面之上，未被在海水面之上，未被 海水淹没。海水淹没。 18世纪中期，这处古遗址刚挖出来时，全世纪中期，这处古遗址刚挖出来时，全 柱都在海面以上。柱都在海面以上。19世纪地壳又下沉，柱世纪地壳又下沉，柱 脚被淹没。脚被淹没。 近百年来观测近百年来观测: 柱脚淹没深度在增加：柱脚淹没深度在增加：1826年年0.3米，米，1878 年年1.53米，米，1913年年2.05米，米，1964年年2.50米米 (但至但至1970年又回升年又回升1米米)。 山海关长城，现已有部分淹没于海水中。山海关长城，现已有部分淹没于海水

5、中。 珊瑚的生活环境，温暖的浅海珊瑚的生活环境，温暖的浅海( 70米米)，但，但 现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海 底，或高出海面底，或高出海面(西砂群岛，高出海面西砂群岛，高出海面15米米)。 海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地 上很常见上很常见。 如青臧高原上，就有如青臧高原上，就有25百万年前的海相沉百万年前的海相沉 积地层。积地层。 大地测量表明，珠峰地区的平均上升速度大地测量表明，珠峰地区的平均上升速度 为为3.6 mm/a（1966-1992年）年） 地壳水平运动的现象和证据地壳水平运动的现象和证据 倾斜

6、和弯曲的地层倾斜和弯曲的地层 在野外很常见在野外很常见 地层沉积时都是水平延展的地层沉积时都是水平延展的 挤压作用使之倾斜和弯曲挤压作用使之倾斜和弯曲 美国西部海岸圣安德列斯大断裂圣安德列斯大断裂。 直接测量：1906年旧金山大地震前 16年中， 断层两侧相对位移达7米之多。 另外，对比两侧底层岩石，发现1.5亿年来， 断层的总的水平错距达480公里。 美国圣安德列斯大断裂美国圣安德列斯大断裂 大陆漂移：（通过地质研究论证） 印度板块自从泛大陆中分裂出来后，向北 漂移达7000公里； 大西洋-大陆分裂后形成； 现代测量：洋中脊生长速度，24mm/a。 在大洋生长、推挤和大陆漂移的过程中， 由于

7、运动的不均匀，造成了许多的山脉(其 中如美洲西海岸的巨大沿岸山系)。 3 3、地壳运动的周期性、地壳运动的周期性 地壳运动具一定的周期性，例如加里东运动 （400百万年）、海西运动（225百万年）、燕山 运动（70百万年）、喜马拉雅运动（23百万年） 等。 4 4、地壳运动的速度和幅度、地壳运动的速度和幅度 地壳运动的速度有快有慢。 有的地区地壳速度运动很快，如人们感觉到的 地震。但更多的是人们感觉不到的地壳运动， 有的运动速度每年不超过十几厘米，这种缓慢 的运动速度在几十亿年的历史时期中，引起了 翻天覆地的变化。 1.8亿年前，四川盆地是一片汪洋； 0.4亿年前，喜马拉雅山也是大洋。 运动的

8、幅度也是有大有小。 6 6、地壳运动地原因、地壳运动地原因 1）大陆漂移说； 2）对流说； 3）地球自转速度变化说； 4）海底扩张说。 根据板块构造学说：地壳由六大板块（欧亚板块、 太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块、 南极板块）组成，大板块又可划分为一些小板块。 这些板块之下是地幔的软流层，板块好象漂浮在地 幔上面，由于地幔物质的对流，促使板块的运动。 如图。 板块运动示意图 Earth 600 my ago Earth 400 my ago Earth 300 my ago Earth 150 my ago Earth 10 my in future Earth 120 my in

9、 future 地壳发展演变的历史叫做地质历史，简 称地史。 The present is the key to the past. 地质学上计算时间有两种方法： 相对年代 绝对年代（同位素年代） 相对年代及其确定： 地质学上把各个历史时期形成的岩石，结合 埋藏在岩石中的生物演化规律，按先后顺序 确定下来展示岩石的新老关系，这种岩石的 相对新老关系就是。 相对地质年代的确定主要根据岩层的沉积顺 序和生物化石，所以又称为和 ；其次，有的岩层既无法确定沉积 顺序又没有化石分布，只能通过岩石的性质 即岩性（成分、结构、构造）对比来确定地 质年代，这种方法称为。 相对地质年代的确定 （1）地层层序法地

10、层层序法。地层是指在一定地质年地层是指在一定地质年 代内形成的层状岩石代内形成的层状岩石。在一个地区内，如 果没有发生巨大的构造变动，沉积岩的原 始水平或接近水平的状态会保留下来，并 且先形成的地层位于较下部位，后形成的 地层位于较上部位。简言之，原始产出的原始产出的 地层具有下老上新的规律地层具有下老上新的规律。地层层序法是地层层序法是 确定地层相对年代的基本方法确定地层相对年代的基本方法。 （2）生物层序法）生物层序法。地质历史上的生物称为 古生物古生物。其遗体和遗迹可保存在沉积岩层 中，一般被钙质、硅质充填或交代，形成 化石化石。生物的演变从简单到复杂，从低级 到高级不可逆地不断发展。因

11、此，年代越年代越 老的地层中所含的生物越原始、简单、低老的地层中所含的生物越原始、简单、低 级；反之，年代越新的地层中所含的生物级；反之，年代越新的地层中所含的生物 越进步、复杂、高级。越进步、复杂、高级。每个地质历史阶段 都有其特殊的生物组合。同一地质历史时 期，在相同的地理环境下，形成的岩层常 含有相同的化石或化石组合。 对于研究地质年代有决定意义的化石，应该具有 在地质历史中演化快、延续时间短、特征显著、 数量多、分布广等特点，这样的化石叫做标准化标准化 石石。 （3）岩性对比法）岩性对比法。一般在同一时期、同一地质环 境下形成的岩石，具有相同的颜色、成分、结构、 构造等岩性特征和层序规

12、律。因此，可根据岩性 及层序特征对比来确定某一地区岩石地层的时代。 （4）地层接触关系法）地层接触关系法。岩层的接触关系有沉积岩沉积岩 之间的整合接触、平行不整合接触和角度不整合之间的整合接触、平行不整合接触和角度不整合 接触接触以及岩浆岩与沉积岩之间的沉积接触和侵入岩浆岩与沉积岩之间的沉积接触和侵入 接触接触。 地层层序律 古生物律 地层切割律地层切割律 根据切割关系判断相对年代根据切割关系判断相对年代 由切割关系判定相对地质年代由切割关系判定相对地质年代 表1 地质年代单位 地质年代 单位 地层单位 宙 代 纪 世 宇 界 系 统 表2 地质年代表 地质年代 国际 代号 距今年 数(百 万

13、年) 构造 运动 期 主要特征 代(界)纪(系)世(统) 新 生 代 KZ 第四纪 全新世 更新世 Q Q4 Q1- 3 23 喜马 拉雅 运动 现代地势。 出现人类 第 三 纪 R 新第 三纪 上新世 中新世 N N2 N1 25 我国多数为陆地 沉积及火山。 哺乳动物发达， 显花植物繁盛。 老第 三纪 渐新世 始新世 古新世 E E3 E2 E370 中 生 代 MZ 白垩纪 晚白垩世 早白垩世 K K2 K1 135 燕山 运动 后期地壳运动剧 烈，岩浆活动广 泛，海水退出大 陆，多形成内陆 盆地沉积的含煤 地层。 爬行动物称雄， 裸子植物繁盛 侏罗纪 晚侏罗世 中侏罗世 早侏罗世 J

14、J1 J2 J3 180 三叠纪 晚三叠世 中三叠世 早三叠世 T T1 T2 T3 225 古 生 代 PZ 晚 古 生 代 PZ2 二叠纪 晚二叠世 早二叠世 P P2 P1 280 海西 运动 我国海陆变迁频 繁，华北缺失泥 盆纪、早石炭纪 沉积，以后多为 海陆交互相沉积， 华南多为浅海沉 积，主要为石灰 岩。 孢子植物及两栖 类 石炭纪 晚石炭世 中石炭世 早石炭世 C C3 C2 C1 350 泥盆纪 晚泥盆世 中泥盆世 早泥盆世 D D3 D2 D1 400 晚 古 生 代 PZ1 志留纪 晚志留世 中志留世 早志留世 S S3 S2 S1 440 加里 东运 动 我国大部分地区

15、为浅海环境，主 要沉积为石灰岩 和页岩，华北缺 失晚奥陶纪及志 留纪沉积 海生无脊椎动物 繁盛。 奥陶纪 晚奥陶世 中奥陶世 早奥陶世 O O3 O2 O1 500 寒武纪 晚寒武世 中寒武世 早寒武世 3 2 1 600 元古代 Pt 震旦纪 晚震旦世 早震旦世 Z Z1 Z2800吕梁 运动 海侵广泛，原始 单细胞生物，主 要为藻类 2600 太古代Ar 4000 地球发展初期 4660 无生物 中英文对照地质年代名称中英文对照地质年代名称 太古宙太古宙 (Archaeozoic Eon) 志留纪志留纪(Silurian Period) 元古宙元古宙 (Proterozoic Eon) 泥

16、盆纪泥盆纪 (Devonian Period) 显生宙显生宙 (Phanerozoic Eon) 石炭纪（石炭纪（Carboniferous Period) 古生代古生代 (Palaeozoic Era) 二叠纪二叠纪 (Permian Period) 中生代中生代 (Mesozoic Era) 三叠纪三叠纪 (Triassic Period) 新生代新生代 (Cenozoic Era) 侏罗纪侏罗纪 (Jurassic Period) 震且纪震且纪 (Sinian Period) 白垩纪白垩纪 (Cretaceous Period) 寒武纪寒武纪 (Cambrian Period) 第三纪第

17、三纪(Tertiary Period) 奥陶纪奥陶纪 (Ordovcian Period) 第四纪第四纪(Quaternary Period) 同位素年龄及其测定 相对年代只能说明各种岩石、地层的相对 新老关系，不能确切知道岩石或地层形成 距今有多少年。 自然界某些物质的蜕变现象被发现后，人 们就利用某些元素的蜕变规律来测岩石和 矿物的年龄，测定出来的年龄就是同位素 年龄。 绝对地质年代的确定 一般根据放射性同位素的蜕变规律来测定 岩石和矿物年龄。目前测定同位素年龄广 泛采用的方法有：钾氩（K40Ar40）、 铷锶（Rb87Sr87）、铀铅 （U235Pb207）和碳法（C14N14）。 其中

18、，前三者主要用以测定较古老岩石的 地质年龄，而碳法专用于测定最新的地质 事件和地质体的年龄。 绝对地质年代测定 1、水平岩层、水平岩层 水平构造水平构造 发生在河流下游、湖泊、海洋发生在河流下游、湖泊、海洋 等地球表面的低处的沉积作用，沉积物从等地球表面的低处的沉积作用，沉积物从 下向上一层一层地迭置形成。下向上一层一层地迭置形成。 沉积层沉积层 的原始状态都是水平或近于水平的。的原始状态都是水平或近于水平的。 保持水平状态的岩层，称为水平构造。保持水平状态的岩层，称为水平构造。 水平构造的存在，说明岩层形成以后没有水平构造的存在，说明岩层形成以后没有 经过剧烈地壳运动（水平挤压）的改变，经过

19、剧烈地壳运动（水平挤压）的改变， 仅仅发生过简单的升降活动。仅仅发生过简单的升降活动。 2、倾斜岩层、倾斜岩层 倾斜岩层又称单斜构造单斜构造，它是指原来形 成的岩层，由于地壳运动的影响使岩层发 生了倾斜的岩层。通常用岩层的产状来表 示倾斜岩层的空间方位，即用走向走向、倾向倾向、 倾角倾角三个要素来表示。 是指岩层面和水平面的交线所指向的二个方向。 是指垂直于走向线沿岩层倾斜面向下所引的最大 倾角倾斜线，在水平面上的投影所指的方向。 是指最大倾角倾斜线与其在水平面上的投影线的 夹角。 倾斜岩层的走向和倾向通常用方位角表示： 倾向方位角倾角，例如13545。 岩层产状记录格式岩层产状记录格式 岩层

20、层面的产岩层层面的产 状要素可以用地质罗盘测得，常见的状要素可以用地质罗盘测得，常见的 产状表达格式如：产状表达格式如： 走向走向NE30 （或（或SW210 ）、倾向）、倾向SE， 倾角倾角( )70 。 120 70 1、整合与不整合、整合与不整合 地层在沉积过程中，地壳相对稳定，沉积物连续一 层一层堆积，这一套地层的层与层之间称为整合接触。 整合接触的特征是连续沉积、没有间断、上下岩层产状 基本平行一致。 地层在沉积过程中，地壳运动强烈，沉积一套地层 后上升出水面，沉积中断并遭受剥蚀，后又下降接受沉 积了另一套地层，这二套地层之间称为不整合接触，沉 积间断面称为不整合面。不整合接触的特征

21、是二套地层 之间有沉积间断，中间有地层缺失。 不整合面在地面的出露线为不整合线，是重要的地质 界线之一。 2、不整合的类型、不整合的类型 根据不整合面上下二套地层的关系可分为： (1)、：其形成过程可概括为，下降 沉积，平缓上升，遭受剥蚀形成沉积间断，再平 缓下降接受沉积。其特征是二套地层产状接近平 行，其间缺失部分地层。 (2)、：其形成过程可概括为，下降 沉积，隆起、褶皱、断裂并遭受剥蚀形成沉积间 断，再下降接受沉积。其特征是二套地层产状不 平行，且其间有地层缺失，不整合面的产状与新 的一套地层的产状一致。 平平 行行 不不 整整 合合 整合整合 平行不整合平行不整合 整合与平行不整合整合

22、与平行不整合 角角 度度 不不 整整 合合 角度不整合角度不整合 侵入接触与沉积接触侵入接触与沉积接触 岩层的各种接触关系岩层的各种接触关系 （3）不整合研究的意义 地层不整合接触是一个重要地质现象，是 研究和鉴定构造运动的重要依据。 对不整合的空间上的分布和类型变化的研 究，可以有助于了解古地壳运动和地理的 变化。 可能是矿床的富集场所。 不整合面是构造上的软弱带，有时可能还 是古风化面或古土壤，在工程上必须对不 整合进行仔细观察，系统地收集有关资料， 认真进行分析。 （4）不整合存在的标志 地层古生物标志 上下地层中的化石所代表的时代相差较远，或生物演化 的不连续或种、属的突变，说明当地在

23、某时期自然地 理环境发生过巨大的变化，发生过沉积间断。 沉积方面的标志 上覆地层的底部常有下伏地层的碎块、砾砂 组成的底砾岩层。此外，上下地层在岩性或岩相上截然 不同。 构造方面的标志 上下地层的产状不一致，有时，上下两套地层的节 理裂隙发育情况不一致也是标志。 岩浆活动和变质作用方面的标志 上下两套地层是地壳发展的不同阶段形成的，所以 它们常各有相伴生或不同特点的岩浆活动和变质 作用。 岩石受力发生弯曲的形态称为褶皱构造。 1、褶皱构造的基本类型及褶皱要素、褶皱构造的基本类型及褶皱要素 （1）、褶皱构造的基本类型）、褶皱构造的基本类型 a、：岩层向上弯曲，受剥蚀后，核部 地层为老地层，两翼地层为新地层。 b、：岩层向下弯曲，受剥蚀后，核部 地层为新地层，两翼地层为老地层 。 (2)、褶皱构造的要素、褶皱构造的要素 核 部：褶皱构造中心部位的地层。 翼 部：褶皱构造两侧的地层。 轴 面：平分核部和两翼地层的面称为轴 面。 轴 线：轴面和水平面的交线称为轴线。 枢 纽：轴面和岩层面的交线称为枢纽。 转折端：褶皱岩层弯曲曲率最大的区域称 为转折端。 (3)、褶皱构造形成的力学机制、褶皱构造形成的力学机制 水平挤压： 垂直作用力： 力偶的作用： 2 2、褶皱构造的分类、褶皱构造的分类 (1)(1)根据褶皱构造的轴面产状分类根据褶皱构造的轴面产状分类 直立褶皱：轴面近于直立，两翼倾