地质构造类型及其说明介绍

1、第三节地质构造地质构造是 地质体geologic body 或地壳中的岩块受到应力作用造成永久变形的产物.地质体泛指天然的岩石块体,而不管其规模大小、形状、内部结构和成因.地质体在 地面上直接露出局部称为露头outcrop .露头上往往赋存有地质构造的一些信息,因而 成为地质工作者在野外调查研究的重要对象.在应力作用下,地质体有的发生空间位置的变化变位,如平移和平稳的升降；有的出现形体改变形变和体变 和方位扭转.这些变化后的产物统称为地质构造,常见的地质构造有水平构造horizontal structure 、倾斜构造dipping structure 、褶皱fold 、 断裂fracture

2、 以及岩浆岩作用产生的构造等.一、地质构造空间位置的测定为了研究地质构造,首先要确定它的空间位置,也就是确定地质构造的产状.组成地壳的岩石从总体上看,岩浆岩占绝大局部,其次是变质岩,沉积岩仅占地壳岩石总量的5%左右.但从地壳表层0-3km 的岩石看,具层状构造的沉积岩和火山岩超过岩石 总量的80%.地质构造的各种类型在层状岩石中发育最好,表现得最清楚.下面着重介绍岩层产状的测定方法.一岩层的产状attitude of stratum 岩层的产状即岩层在空间的位置,以其层面在三维空间中的延伸方向和与大地水准面水平面的交角关系来确定,即用层面的走向、倾向和倾角三个变量来度量.这三个变量称为岩层产状

3、三要素图12-4 .1 .走向strike 层面与水平面相交所得的直线称走向线,走向线两端指示的方向即是岩 层的走向.它有两个方向二者相差180° .走向表示岩层在空间的延长方向.2 .倾向dip在层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线为真倾斜线,此线在水平 面的投影线为真倾向线,真倾向线指示的方向是岩层的真倾向,简称倾向.倾向只有一个, 表示岩层向下倾斜的方位.层面上与走向斜交的直线均为视倾斜线,其在水平面上的投影均为视倾向线,其方向均为视倾向.图12乌 慵斜岩层的产状C左与层面的空间状态右AE为层面走向,DC为最大倾斜线,DCJ为倾向a为层面限用.3 .倾角dip angle

4、层面上真倾斜线与真倾向线的夹角为岩层的真倾角,简称倾角.视 倾斜线与其在水平面上投影线的夹角为视倾角.所有的视倾角均小于真倾角.岩层层面的产状须在野外的岩石露头上用地质罗盘直接测量.所测量的层面应具有代表性,即其能代表露头上显现的层面总的方位.测量数据立即记录在野外地质记录本上,或在掌上电脑上作技术处理.(二)岩层厚度(thickness of stratum )的测定岩层是具有三维空间的板状地质体.为了真正确定岩层或地质构造的空间位置,还应同时实测岩层的厚度.岩层的厚度是指同一岩层从顶面(superface )到底面(subface )的距离.测量线必须同时垂直于顶面和底面,才能量得岩层的真

5、厚度.假设测量线与顶面和底面斜交, 测量得的是假厚度.显然,假厚度恒大于真厚度.图 12-5表示露头上岩层出露宽度(假厚度)与真厚度的关系.岩层呈水平产出时, 没有倾向,倾角为零,其走向可以是任意方向.它的空间位置受岩层厚 度限制.似层状地质体(如岩脉、岩饼和面状分布的火山岩等)的产状,可以测量其延展面的走向、 倾向、倾角和平均厚度来确定其在空间的位置.1.“ V字形法那么“ V字形法那么是指当不同 产状的岩层分布于不同坡度及图n-g水平构造叶俺林道J上那盛赣聘蝇榭嬲甥.静层倾用大于地毯坡角；下列图：在地能的上地层出霭述与地蔻线交 胭I里龌谴峨型翩矗蝌缪向相同,但埴层解小于地岸坡角：下列图：在

6、地形图上地层出 触豆蝇曹露翻狗褛髀蜓曲程度大于地把纵坡向的地形区时,如何根据地层出露线有规律弯曲的现象判断地层产状的法那么. 当地层倾向与地形坡向相反时,地层出露线弯曲方向与地形线相同,但地层出露线弯曲程度小于地形线,称相反相同图12图124 倾斜构造叶俊林提一6.当地层倾向与地形坡向一致、地层倾角大于地形坡度角时,地层出露线弯曲方向与地形线弯曲方向相反,称相同相反图12 -7a;当地层倾向与地形坡向一致、 地层倾角小于地形坡度时,地层出露线弯曲方向与地形线一致,但地层出露线弯曲程度大于地形线,称相同相同图12 -7b o利用V字形法那么,不仅可以在地形地质图上间接读出研究区岩层的空间展布特征

7、,也可 以在野外研究中,直接根据岩层出露线的弯曲特征,分析岩层向地下延伸的规律.二、水平构造大局部沉积岩是在海洋盆地和湖泊盆地中形成的,除陡岸和岛屿边缘的 沉积物形成倾斜层理bedding 外,海相和湖相沉积岩具有原始水平 产状.大面积覆盖的玄武质熔岩和平坦地面上堆积的凝灰岩常具有近水 平的产状.这些岩层在平稳的上升运动作用下,仍保持其水平产状,这 种构造称为水平构造图 12-8 .水平构造在地貌上表现为,沟谷底部出露老的岩层；顺坡向上岩层逐渐图12-1 口泥型李尚宽素描变新；山峰顶为较新的岩层；在不同的沟谷坡上,只要高程相同,出露的岩层必定是同一时代的相当岩层.三、倾斜构造岩层层面在较大范围

8、内向同一个方向倾斜、倾向和倾角变化不大 无突变的构造称为倾斜构造.原始水平产状的岩层受到差异升降运动的改造,原始倾斜岩层被抬升到地表,都可以成为倾斜构造； 巨型褶皱的一 翼或大断层的 一盘,也可能表 现为倾斜构造图 12-9 .倾斜岩层出露 地面的表现与 水平构造不同. 当沟谷走向与 岩层走向相交 时,从沟口向沟 头出露的岩层可能由新到老岩层向沟口倾斜,也可能由老到新岩层向沟头倾斜.&甘肃当金皿的连箧摺或 据李尚宽先匕背斜和向斜稹型.图1?打褶睡要素示意圉此外,最高山峰上出露的不一定是最新的岩层,最低谷底上出露的不一定是最老的岩层.岩层的顶面或底面常保存着成岩过程中的某些标志,如泥裂、

9、波痕、雹痕、残根等.岩层形成以后受到构造运动而变位、变形,假设顶面 仍然在上,底面在下,层序是下老上新,称为 正常层序normal succesion .当顶面在下,底面在上时,说明岩层倒转了,层序 是下新上老,称为 倒转层序reversed succesion .在野外的 露头上常根据岩层顶面或底面特征和成岩过程中的特殊标志来判 定岩层的层序.如层面上的泥裂,正常位置是裂口上宽下尖.假设层 序倒转,那么裂口朝下,尖端相上图 12-10 .四、褶皱一褶皱的根本形态褶皱是岩层在应力作用下产生连续弯曲的塑性变形plastic deformation 产物,岩层的连续完整性没有破坏.褶皱的根本类型有

10、两种：背斜anticline 和向斜syncline .其规模有大有小,小的须用显微镜观察, 大的可宽达几千米,延长达几十千米图12-11 .1 .背斜 岩层向上弯曲、中央部位岩层较老,两侧岩层依次变新.2 .向斜 岩层向下弯曲,中央部位岩层较新,两侧岩层依次变老.假设褶皱的岩层上升到地表而未受到剥蚀作用时,那么背斜为高地,向斜为低地,地面上仅见到时代最新的岩层.褶皱岩层遭到强烈风化剥蚀后,地面的起伏主要取决于岩石抗风化剥蚀的水平.假设褶皱岩层为同一种岩性或强度相近,由于背斜核部断裂较向斜核部发育,背斜核部很可能成为低地或谷地,向斜核部反而形成高地或山梁图 12-11b .二褶皱要素褶皱的根本

11、要素有核、翼、转折端、枢纽和轴面图 12-12 .1 .核core 或称核部,指褶皱中央部位的岩石.2 .翼limb 或称翼部,指核部之外的两侧岩石.3 .转折端hinge zone of fold指褶皱从一翼向另一翼过渡的弯曲局部.4 .枢纽hinge of fold 指同一褶皱面上曲率最大点的连线.5 .轴面axial plane 指平分褶皱的一个假想面.三褶皱的分类1 .根据轴面和两翼产状的分类根据褶皱轴面和两翼产状可将褶皱分为直立褶皱uprightfold )、斜歪褶皱(inclined fold )、(overturned fold)、平卧褶皱(recumbend fold)和翻卷褶

12、皱down fold )(图 12-13 ).其中倒转一翼地层的层序已发生了倒转；平卧褶近于水平；翻卷褶皱是早期褶皱的轴面图玄武岩的柱状节理(叶俊林舞)倒转褶皱(facing褶皱是其皱的轴面再发生弯曲的褶皱.图12-13 根据轴面和两翼产状分类的几种褶皱a-直立褶皱；b-斜歪褶皱；c-倒转褶皱；d-平卧褶皱；e-翻卷褶皱2.根据转折端形态的分类图12-14画出了 5种褶皱的立体图.其中圆弧褶皱(arcualfold )的转折端成圆弧状；尖棱褶皱(chevron fold )两翼较平直,转折端呈尖角状； 箱状褶皱(bod fold )的转折端宽阔平直,两翼陡立；扇形褶皱(fan fold )的两

13、翼均向核部倾斜,因而两翼岩层新老层序倒置.挠曲(flexure )出现在褶皱不发育的缓倾斜岩层中,其局部地段出现台阶式弯曲,有些学者称其为膝折(kink ).3 .根据褶皱平面形态的分类 根据褶皱在水平面上展布的长度与宽度之比,可划分为 线状 褶皱(linear fold ),其长宽比大于 10: 1;短轴褶皱 (brachyfold ),其长宽比在 10 : 1至3: 1之间；等轴褶皱,其长宽比小于 3:1.背斜式等轴褶皱常称为 穹隆(dome ), 向斜式等轴褶皱常称为构造盆地(structural basin ).图12-14根据转折端形态分类的几种褶皱a-圆弧褶皱；b-尖棱褶皱；c-箱

14、状褶皱；d-扇形褶皱；e-挠曲五、断裂(fracture )断裂是地质体受力发生破裂的变形,小的断裂须在显微镜下才能观察到,大的断裂可延长几千千米.(一)节理(joint )节理是一种没有明显位移的脆性断裂(brittle fracture ),它是地壳表层的岩石中发育最广泛的断裂构造.在岩石露头上相间几米至十几米都可以见到一条节理.有些地段节理的密度可达每米10条以上,岩石显得非常破碎.自地表向下随深度加大, 节理的密度逐渐降低.但即使在深入地下 2km的采矿洞内的岩壁上仍然可以见到节理.,. .图3百石灰岩中的交叉节理(叶僵腿. 、一(prismaticjoint )(图 12-15 ).

15、成石后形成的节理为 次生节理(secondary joint ).岩石经风化作用而产生的节理即是次生节理, 又称风化节理,属非构造节理.由构造运动产生的节理称为构造节理(tectonic joint),属于次生节理.构造节理按其力学性质分为 剪节理(shear joint )和张节理(tension joint ).这两种节 理在岩石中广泛分布,规模可大可小,常成为地下水运移的通道,有些甚至是矿液的通道和成矿场所.例如著名的赣南鸨矿的脉状矿体就是矿液充填在张节理中形成的.在工程地质上对岩石节理的研究极为重要,相互平行的两组节理交叉共存可将岩石切成菱形块体(图 12-16 ).节理的发育程度是工

16、程地基强度的重要影响因素.(二)断层断层是具有显著位移的断裂. 断层在地壳中广泛发育, 但其分布不均匀. 多数断层发育在地 壳上层,少数断层切入地壳下层,有的甚至切入岩石圈中下层.地球上最大的断层是作为板 块边界的断层,如洋脊轴部大断层和板块边缘的走向滑动断层.1.断层要素(1)断层面(fault surface )断层面是指把地质体断开成两局部(两盘)并沿之滑动的破裂面.断层面一般为稍有起伏的不规那么面.断层面的产状同岩层层面一样用走向、倾向和倾角来测定(图12-17 ).大断层的断层面通常不是一个单一的几何面,而是由一系列大 致平行的次级断层面组成断层带,其宽度达几十米至几千米.在断层带中

17、夹杂着碎裂岩块、岩屑、断层泥(fault gouge )以及固结的 断层角砾岩(fault breccia)、碎裂岩(cataclasite )和糜棱岩(mylonite ).(2)断层线(fault trace )断层面和断层带在地面的出露线称为断层线.由于地面的起 伏和断层面自身的曲折,断层线通常也是曲折的.大的断层带及其两侧岩石甚为破碎,其露出地面的部位较易风化和剥蚀,地貌上常成为低洼地带,有些断裂带上有泉水溢出.(3)断盘(fault wall )指断层面两侧相互错开的岩块.断层面倾斜时,断层面上的岩块 称上盘(hanging wall ),断层面下的岩块称 下盘(footwall )

18、.当断层面直立时,那么用 方位来命名,如断层面走向东西延伸,那么称北盘和南盘.此外,也可按断盘相对运动方向来命名,将相对上升的一盘称 上升盘(upthrown side ),相对下降的一盘称 下降盘(downthrown side ).(4)断距(separation )断层两盘相对滑移的距离称为断距(图 12-16 中AA,或BB, 为断距).小断层的断距仅几米或更小,大断层的断距可超过100km .2.断层的主要类型图灰岩中的逆断层叶俊林摄图1入19 11平移为主的断层及苴断层面C叶健林震fault 和平移断层地质人员在观察断层面,面上的蒙斜条蚊为断层摄线,可*2：* Eg+HFf：后 而1 按断盘相对 运动方向分为正 断层normal fault 、逆断层r reversefault .正断层 指上盘相对下降、下盘相对上升的断层.正断层的断层面通常大于45° 图 12-17 .正断层主要是由于引张力和重力作用形成的O逆断层 指上盘沿断层面向上移动的断层图12-18 .断层面倾角大于45.的逆断层称为strike-slip112-20地室与地望的12力阶梯状瞄层图122北京沔河口附近的推僵构造据朱志堂等,1973高角度逆断层.断