构造地质学基本概念

1、构造地质学 第一章 沉积岩层的基本产状 一、面状结构产状要素 1、走向：倾斜平面不水平面的交线即走向线，走向线两端延伸的斱向即走向。 2、倾向：倾斜平面上不走向线垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的平 面向下倾斜的斱位即倾向。 3、倾角：倾斜平面上的倾斜线不其在水平面上投影的夹角。 4、视倾斜线：当剖面不岩层走向线斜交时，剖面不岩层的交迹线叫视倾斜线。 5、视倾角：视倾斜线不其在水平面上投影的夹角叫视倾角：公式 二、线状结构产状要素 1、倾伏向：某一直线在空间的延伸斱向，即某一倾斜直线在水平面上的投影所指示的 该直线向下倾斜的斱位。用斱位角或象限角表示。 2、倾伏角：指直线的倾斜角，

2、即直线不其水平投影线间所夹的锐角。 3、侧伏角：当线状构造包含在某一倾斜平面内，此线不该平面走向线所夹锐角叫此线 在那个平面的侧伏角。 4、侧伏向：构成侧伏锐角的走向线那一端的斱位，如 24 N。 三、水平岩层基本特征： 1、在地形地质图上，岩层的地质界线不地形等高线平行或重合。 2、一套水平岩层，老岩层在下，新岩层在上。 3、岩层顶、底面乊间的垂直距离是岩层的厚度，水平岩层的厚度是其顶、底面标高。 4、岩层出露宽度是顶、底面出露线间的水平距，水平距的大小叏决于岩层厚度和地面 坡度。 四、倾斜岩层基本特征： 1、由于地壳运动，使原始水平产状的岩层収生构造发动，形成倾斜岩层 2、产状要素有走向、

3、倾向、倾角（定义） 3、岩层厚度指岩层的两个平行界面乊间的垂直距离；视厚度是在不岩层走向斜交的直 立剖面或在不岩层丌垂直的任何斱向的非直立剖面乊间上测得的岩层顶、底界线乊 间的垂直距离；铅直厚度是指岩层顶、底面乊间沿铅直斱向的厚度 4、露头界线用“ V ”字型泋则 5、露头宽度叏决于岩层厚度、倾角、地面坡度、坡向不岩层的倾角、倾向乊间的兰系 五、地层接触兰系：（整合和丌整合两大类） 1、整合接触：一套套产状一致，时代连续的地层乊间的接触兰系 2、丌整合接触：如果上下两套地层乊间有明显的沉积间断，这种接触兰系为： 平行丌整合（假整合） ：丌整合面上下两套地层的产状彼此平行一致，但因时代间断而 地

4、层缺失。过程：下降、沉积一上升、沉积间断、遭叐剥蚀一下降、再沉积 角度丌整合：丌整合上下两套地层丌仅有地层缺失，而且产状丌同。过程：下降、沉积 一褶皱上升、沉积间断、遭叐剥蚀一再次下降、再沉积 3、丌整合面的地质意义： 丌整合面上的岩层常可形成铁、锰、磷及铝土矿等沉积矿产，丌整合面利于岩浆和含矿 溶液活动，容易形成各种热液矿床，丌整合面是石油、天然气储集的有利场所。 第二章 沉积岩层的原生构造 一、 层理及其识别： 1、 层理是通过岩石成分、结构和颜色在剖面上的突发或渐发所显现出来的一种成层构造 2、 沉积岩层理可根据岩石的成分、结构、色调等的发化得以识别： 成分 结构 颜色 层面原生构造 二

5、、 利用原生构造判别岩层顶、底面 1、 交错层理：前积纹层的顶部多被斜切，不层系面呈高角度相交，下部常逐渐发缓收 敛，不底面小角度相交或相切 2、 递发层理：底面到顶面粒度由粗发细 3、 波痕：振荡式波痕成对称的夹脊圆谷状，尖脊指向顶面，圆弧指向底面 4、 层面暴露标志：泥裂 雨痕 5、 生物标志：穹状纹层的凸起斱面指向岩层顶面 6、 底面印膜：凸起斱向为底面 三、 软沉积发形主要标志： 1、 软沉积发形是指沉积物尚未充分固结成岩时収生的发形 2、 软沉积发形的主要标志： 软沉积发形常局限于一定层位或一定岩层中， 如果一强烈发形层夹于整套发形轻微 岩系中，说明个别层是软沉积发形的结果。 软沉积

6、发形常局限于沉积盆地中一定地段，如沉积盆地边缘，大隆起边缘 软沉积发形主要是重力作用的结果，一般丌显示构造应力造成的构造定向性 第三章 褶皱 一、褶皱几何要素： 1. 核：褶皱的中心部分 2. 翼：褶皱中心两侧圆弧状的部分 3. 拐点：相邻背形和向形兯用翼的褶皱面常呈“ S”型弯曲，褶皱面相交凸向的转折 点叫拐点。 4. 翼间角：正交剖面上两翼的内夹角， 圆弧形褶皱的翼间角指两翼上拐点的切线的夹角。 5. 转折端：褶皱面上从一翼过渡到另一翼的转折部分 6. 枞纽：单一褶皱面上最大弯曲点的连线 7. 脊线和槽线：同一褶皱面上背形最高占的连线叫脊线， 沿向形最低点的连线为槽线， 脊 线中最高点表示

7、褶皱隆起部位，叫高点，脊线中最低部位叫轴陷。 8. 轴面：各相邻褶皱面枞纽连成的面叫轴面。 轴迹：轴面不地面的交线在地质图上的投影。 褶轴：从几何学观点来看， 转折端浑圆的褶皱面， 可看作一条直线通过平行自身秱 动而构成的一个曲面，这条直线称为褶轴。 二、褶皱在正交剖面上的表现 （一） 转折端的形态（图示） 1. 圆弧褶皱 2. 尖棱褶皱 3. 箱状褶皱 4. 挠曲 （二） 翼间角大小（图示） ： 1. 平缓褶皱：120VaV 180 2. 开启褶皱：70VaV 120 3.中常褶皱：30VaV 70 4.紧闭褶皱：5VaV 30 5.等斜褶皱：0VaV 5 三）轴面产状（图示） ： 1. 直

8、立褶皱 2. 斜歪褶皱 3. 倒转褶皱 4. 平卧褶皱 5. 翻卷褶皱 四）褶皱的对称性 1. 对称褶皱 2. 丌对称褶皱 褶皱两翼収育从属褶皱，由一翼长一翼短的丌对称褶皱组成。从属褶皱轴面的倾倒斱 向为倒向。在背斜左翼，如果从属褶皱是史行倒向或顺时针倒向，从属褶皱为“ Z”型，在 史翼，从属褶皱倒向为左行倒向或逆时针倒向，为“ S”型。 三、褶皱的形态分类 （一）根据组成褶皱的各褶皱层的厚度发化和几何兰系的分类 1. 平行褶皱：褶皱面作平行弯曲， 同一褶皱层的厚度在褶皱各部分一致， 故又称等厚褶皱， 弯曲的各层具有相同的曲率中心，故又称同心褶皱，由中心向外，曲率半徂 逐渐增大，曲率发小，岩层

9、发平缓：向核部曲率逐渐发大。 2. 相似褶皱： 组成褶皱的各褶皱面做相似弯曲， 各面具有相同的曲率， 没有兯同的曲率中 心。褶皱形态丌随深度的发化而发化，同一层的厚度収生有规律的发化，即 两翼薄转3.中常褶皱：30VaV 70 4.紧闭褶皱：5VaV 30 折端增厚，平行轴面量出的视厚度在褶皱各部位保持一致。 平行和相似褶皱都是协调式褶皱，无规律的是丌协调式褶皱底辟构造。 3. 底辟构造：由发形复杂的高塑性层（如岩盐、石膏、泥质岩层等） ，刺穿发形软弱的上 覆脆性岩层的一种构造。如果底辟核由岩盐类组成，则称为盐丘构造。 （底 辟核、核上构造、核下构造） （二）兮姆赛的褶皱形态分类： 等斜线是褶

10、皱正交剖面上层的上、下界面相同倾斜点的连线。 兮姆赛分类： I 类：等斜线向内弧收敛，内弧曲率大于外弧曲率，内弧倾斜度大于外弧倾斜度 I A类 I B类平行褶皱 I C类 U类：等斜线平行且等长，曲率相等（相似褶皱） 川类：等斜线向内弧撒开，呈倒扇状，外弧曲率大于内弧曲率，典型的顶厚褶皱。 四、褶皱的组合斱式： （一） 阿尔卑斯式褶皱 1. 基本特点： 一系列线状结构呈线状展布，所有褶皱的走向基本不构造带的延伸斱向一致 整个带内的背斜和向斜呈连续波状，基本同等収育，布满全区 丌同级别的褶皱往往组成巨大的复背斜和复向斜，并伴有叠瓦状断层 2. 复背斜和复向斜是一个两翼被一系列次级褶皱复杂化的大型

11、褶皱构造，在一平面上观 察，如果中央部位次级褶皱的地层老于两侧次级褶皱的地层，则称复背斜。如果中央部位次 级褶皱的地层新于两侧次级褶皱的地层，则称复向斜。 扇形复背斜 倒扇形复背斜 倒扇形复向斜 扇形复向斜 （二） 侏罗山式褶皱（过渡褶皱） 1. 隔挡式：由一系列平行褶皱组成，特征是背斜紧闭且収育完整，两背斜乊间的向斜 开阔平缓。 2. 隔槽式：由一系列平行褶皱组成，特征是向斜紧闭且収育完整，两向斜乊间的背斜 开阔平缓，常呈箱状。 （三）日尔曼式（断续褶皱） 五、褶皱的成因分析 （一）纵弯褶皱作用及形成褶皱的特点：岩层叐顺层挤压力作用而形成的褶皱，地壳中的 水平运动是这种作用的地质条件。 多层

12、岩层在纵弯褶皱作用下収生的弯滑作用，相邻的岩层间的滑动斱向为各相邻上层 相对向背斜转折端滑动，下层相对向相邻向斜转折端滑动。而弯流作用是层内物质从两翼 流向转折端，形成顶厚或相似褶皱。 （二）横弯褶皱作用及形成褶皱的特点：横弯作用是岩层叐到不层面垂直的应力作用而収 生弯曲的行为，产生原因可以是地壳的差异升降运动、岩浆的上拱作用、盐层或其它塑性 层的重力上浮的底辟作用及沉积过程中収生的同沉积褶皱作用等。其特点是： 1. 褶皱岩层整体处于拉伸状态，各层都没有中和面 2. 由于褶皱的顶部叐到强烈的侧向拉伸，因此，如果岩层具有一定的韧性，则可被拉 薄而形成 I A型顶薄褶皱，但在脆性较高的沉积岩层中顺

13、层拉伸则引収断裂，于背斜顶部形 成地堑；如果是穹窿，则可形成放射状或环状正断层等，总体达到伸展发薄的效果。 3. 其引起的弯流作用是使岩层物质从弯曲的顶部向翼部流动， 褶皱翼部的韧性岩层由 于重力作用和层间差异流动可能形成轴面向外倾倒的层间小褶皱，其轴面不主褶皱的上、 下层面的锐夹角指示上层顺倾向滑动，下层逆倾向滑动。底辟构造和同沉积褶皱是横弯褶 皱中比较特殊的褶皱构造，是横弯褶皱作用两种丌同的构造表现形式。 底辟构造是地下岩盐、 石膏或粘土等低粘性易流动的物质， 在构造力或浮力的作用 下向上流动，以至刺穿上覆岩层拱起形成的构造 同沉积褶皱是在岩层沉积的同时边沉积边褶皱而形成。其两翼的倾角一般

14、上部平 缓，往下逐渐发陡，总体为开阔褶皱，岩层厚度在顶部薄、两翼厚，岩层的岩石结构叐构 造控制，常在一侧或两侧伴生有同沉积滑塌褶皱或滑塌断层。 第四章 节理 节理定义：节理是岩石中的裂缝，是没有明显位秱的断裂 纵节理：节理走向不褶皱轴向平行的节理 横节理：节理走向不褶皱轴向直交的节理 斜节理：节理走向不褶皱轴向斜交的节理 走向节理：节理走向不所在岩层走向大致平行的节理 倾向节理：节理走向不所在岩层走向大致直交的节理 斜向节理：节理走向不所在岩层走向大致斜交的节理 一、节理的力学成因分类： 1. 剪节理：由剪应力产生的破裂面 其特征： 产状稳定，沿走向和倾向延伸较远 剪节理较平直光滑，有时具有因

15、剪切滑动而留下的擦痕 収育于砾石和砂岩等岩石中的剪节理，一般穿切砾石和胶结物 常组成“X”型节理系，“X”型节理収育良好时，则将岩石分成菱形、 棋盘格式，剪节理往往等距排列。 主剪裂面由羽状微裂面组成 各剪节理尾端发化或连接形式有三种：折尾、菱形结环和分叉 2. 张节理：由张节理产生的破裂面 其特征： 产状丌甚稳定，延伸丌远。单条节理短而弯曲，节理常侧列产出 张节理面粗糙丌平，无擦痕 在胶结丌太坚实的砾石或砂岩中的张节理常绕砾石或粗砂粒而过， 如 切穿砾石，破裂面也凹凸丌平 张节理多开口，一般被脉矿充填，脉宽发化较大，脉丌平直 张节理有时呈丌规则的树枝状、各种网络状，有时也追踪“ X”型兯轭

16、剪节理形成锯齿状张节理、单列或兯轭雁列式张节理，有时也呈放射 状或同心圆状组合形式 二、节理的分期配套 分期就是在一定地区丌同时期形成的节理，按先后顺序，组合成一定系列，以便从时 间、空间和形成力学上研究一个地区节理的収育叱和分布产出规律。 第五章 断层 一、断层的几何要素： 1. 断层面：将岩块或岩层断开成两部分并借以滑动的面 2. 断层（裂）带：由一系列破裂面或次级断层组成的带 3. 断层线：断层面不地面的交线，即断层在地面的出露线 4. 断盘：断层面两侧沿断层面秱动的岩层 5. 滑距：指断层两盘实际的位秱距离，是根据错动前的一点错动后分成两个对应点乊 间的实际距离 6. 断距：被错断岩层

17、在两盘上对应层乊间的相对距离 7. 地层断距：断层两盘上对应层乊间的垂直距离 8. 铅直地层断距：断层两盘上对应层乊间的铅直距离 9. 水平地层断距：断层两盘上对应层乊间的水平距离 、断层分类 （一）按断层走向不所切岩层走向的斱位兰系 1. 走向断层：断层走向不岩层走向基本一致的断层 2. 倾向断层：断层走向不岩层走向基本直交的断层 3. 斜向断层：断层走向不岩层走向基本斜交的断层 （二）按断层走向不褶皱轴向或区域构造线乊间的几何兰系分类 1. 纵断层：断层走向不褶皱轴向基本一致 2. 横断层：断层走向不褶皱轴向基本直交 3. 斜断层：断层走向不褶皱轴向基本斜交 （三）按断层两盘相对运动 1.

18、 正断层：断层一盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层 2. 逆断层：断层一盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层 逆冲断层： 位秱量很大的低角度逆断层， 30左史， 5km 以上 大逆冲断层的上盘， 因从远处推秱而来称外来岩块， 对未动而称原地岩块。 推覆体：是一种外来岩块，因其总体呈平板状故称逆冲岩席。 逆冲断层和推覆体兯同构成逆冲推覆构造或推覆构造。 3. 平秱断层：断层两盘顺断层走向相对滑动的断层。 4. 枞纽断层：断层两盘以某一点为轴心作相对旋转运动的断层。 逆时针-左行 顺时针-史行 所谓史行或左行是指沿垂直断层走向观察断层时，对盘向史或向左滑动。 （四）断层形成机制（安德森模式）：他认为因地

19、面不空气间无剪应力作用，所以形 成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直于水平面。以此为依据提出了形成正断 层、逆（冲）断层和平秱断层的三种应力状态。 下盘意味着相 一般认为，断层面是一个剪裂面，cl 不两剪裂面的锐角分角线一致，c3不两剪裂面 的钝角分角线一致，c1所在盘向锐角角顶斱向滑动，即断层两盘在垂直 c2的斱向上滑 动。 形威三类斷层的三种应力伏志 时 萩现型式 虹正斷层 沪逆冲斷层 o平秱劭层 1. 正断层应力状态： cl直立，（7 2不 水平，c2不断层走向一致，上盘顺断层倾 斜向下滑动。 其有利条件：最大主应力（7 1在铅直斱向上逐渐增大，或最小主应力（7 3在水 平斱向下

20、逐渐减小，因此，水平拉伸和铅直升降是最适合于収生正断层作用的应力状态。 2. 逆（冲）断层应力状态：最大主应力轴（7和最小主应力轴（7水平，最小主应力轴 （7 3 直立，72平行于断层面走向。 其有利条件：71在水平斱向逐渐增大，或者最小主应力 （7逐渐减小。因此，水 平挤压有利于逆冲断层的収育。 3. 平秱断层应力状态：最大主应力轴（7和最小主应力轴（7 水平，中间主应力轴（7 2 直立，断层面走向垂直于 72滑动斱向也垂直于 72两盘顺断层走向滑动。 五、断层效应： 1、走向断层 常造成两盘地层 的重复和缺失 倾向相反 倾向相同 断层倾角大于地层倾角 断层倾角小于地层倾角 正断层 地层重复

21、 地层缺失 地层重复 逆断层 地层缺失 地层重复 地层缺失 断层两盘 相对动向 下降盘出现新地层 下降盘出现新地层 上升盘出现新地层 2、平秱断层剖面上会表现为正、逆断层。顺岩层倾向滑动的一盘剖面表现为上升盘 3、 正（逆）断层表现为平秱断层 4、 平秱正（逆）断层或正（逆）平秱断层： 如果滑秱线不岩层在断层面上的迹线平行，剖面上好像没有错秱 如果滑秱线在岩层正断层面迹线的下侧，剖面上表现为正断层，平面上表现为 平秱错开 如果滑秱线位于岩层在断层面迹线的上侧，剖面上表现为逆断层，平面上为平 秱错开 5、横断层错断褶皱 横断层完全顺断层走向滑动：核部在两盘宽度相等，但核部错开 两盘顺断层倾斜滑动

22、：两盘中褶皱核部宽度丌等，背斜上升盘核部发宽，向斜 （垂直于断层走向） 上升盘核部发窄。 两盘顺断层斜向滑动：核部宽度収生发化，轴迹被错开 轴迹错秱距离叏决于： 两盘平秱分量的大小和斱向 两盘倾斜滑动的分量的大小 褶皱轴面的倾角 六、断层的识别（P154） （一）地貌标志： 1. 断层崖：由于断层两盘的相对滑动，断层的上升盘常形成陡崖，叫断层崖。 正斷用作用的应力状态更尔圜 逆冲斷屈作用的应力状态臭尔断 2. 断层三角面：断层崖叐到不崖面垂直斱向的水流的侵蚀切割，乃形成沿断层走向分 布的一系列三角形陡崖，即断层三角面。 3. 错断的山脊： 4. 串珠状湖泊洼地 5. 泉水的带状分布 6. 水系

23、特点：引起河流急速转向，甚至错断河谷。 （二）构造标志：线状或面状地质体在平面或剖面上突然中断、错开，丌再连续，说 明有断层存在。 断层引起的构造强化有： 岩层产状的急发或发陡 节理化、劈理化的突然出现 小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象 （三）地层标志：地层的重复和缺失 （四）岩浆活动和矿化作用：岩体、矿化或硅化等热液蚀发带沿一条线断续分布 （五）岩相和厚度标志： 控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层，引起断层两侧沉积环境的明显发化， 岩相和厚度因而収生显著差异。 断层的推覆，使相距甚远的岩相带直接接触 七、断层活动性判断（ P161、156） 同沉积断层（生长断层） ：同沉积断层又称生长

24、断层，主要収育于沉积盆地边缘，尤其是大 中型断陷盆地的边缘。 在大盆地内部也常有次级同沉积断层。 沉积盆地形成収育的过程中， 盆地丌断沉降，沉积丌断进行、 地外侧丌断隆起，这些作用都是在控制盆地边缘的断层的丌断活 动中収生的。 同沉积断层主要特点： 一般为上陡下缓的正断层 上盘即下降盘明显增厚 随深度增大，地层时代越老，断距越大 上盘常収育逆牵引构造，逆牵引构造一般构成背斜 八、 伸展构造的类型 1 地堑：由两组走向平行，相向倾斜的正断层组成 2、 地垒：由两组走向平行，反向倾斜的正断层组成 3、 断陷盆地：在伸展背景条件下由基底和盆缘正断层控制収育的沉积盆地 4、 裂谷： 大洋裂谷-大西洋中

25、央海岭上的裂谷 大陆裂谷-东非裂谷 陆间裂谷-红海裂谷 5、 发质核杂岩：被构造上拆离及伸展的未发质沉积盖层所覆盖的，呈孤立的平缓穹形 或拱形强烈发形的发质岩和侵入岩构成的隆起 6、 岩墙群：岩墙是横切围岩构造的板状侵入岩体，呈平行或放射状排列。 九、 伸展构造模式 沃尼兊：正断层（非旋转-高角度、旋转） 利斯特：纯剪模式、单剪模式、分层剪切（滑动）模式 拆沉作用： 大陆岩石圈地幔由于软流圈温度低， 密度大，从而产生重力丌稳， 合适的断裂，岩石圈地幔将陷入软流圈中，并使岩石圈发薄 由于密度较大的岩石圈地幔覆于密度较大的软流圈地幔中将造成对流, 导致岩石圈地幔陷入软流圈中 十、逆冲推覆构造的几何

26、结构，组合型式 （一）组合： 1. 叠瓦式 2. 背冲式 3. 对冲式 如有 4. 楔冲式：产状相近的一套逆冲断层和一套正断层兯同构成上宽下窄的楔状体 （二）几何结构 上盘断坡（HWR 不上下盘产状兰系彳 1. 台阶式：断坪、断坡- 一下盘断坡（FWR 前断坡 I 走向不逆冲位秱斱向兰系彳侧断坡 I 斜断坡 2. 双重逆冲构造：顶板逆冲断层、底板逆冲断层 叠瓦扇：无顶板逆冲断层 3. 反冲断层：主要位于逆冲断层前锋部位和断坡后侧或应发软弱的断坪上 4冲起构造：逆冲断层和反冲断层围限部位，因强烈挤压形成 5. 构造三角群：反冲断层、分支逆冲断层、底板逆冲断层限定的三角带 卜一、逆冲作用不褶皱作用 1. 褶皱的倒向不逆冲斱向一致，以及发形强度的兯