构造地质学总结课件

1、构造地质学总结第一章、绪论一、构造地质学概述（一）概念：构造地质学是研究在地球内部力的作用下以及所伴随的内动力地质作用下，地球物质，尤其是岩石圈固态岩石的变形或改造。 （二）岩石变形：岩石受到力的作用，使其内部的质点发生运动，导致原来岩石的形态和(或)体积发生了改变。变形形式褶皱构造、断裂构造【断层、节理】、塑性变形二、构造运动的概念（一）概念：地球动力引起岩石圈变形、变位的作用叫构造运动, 有时又称为地壳运动。（2） 构造运动类型：根据运动方向1、水平运动2、垂直运动(升降运动)根据构造运动发生时期划分为：古构造运动 【发生在古近纪之前的构造运动】新构造运动【发生在古近纪以来的构造运动】现代

2、构造运动【人类历史时期以来所发生的构造运动】三、地质构造与构造地质学（一）概念：地质构造是指组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生的变形、变位，从而形成诸如褶皱、节理、断层、劈理以及其他各种面状和线状构造等。构造地质学是研究地壳或岩石圈地质构造的一门学科。主要研究地质构造的形态、产状、分布和组合型式形成条件、形成机制、形成时间、先后顺序与演变规律探讨地壳运动方式、规律和动力来源（二)地质构造分类：根据几何学分类1、 面状构造【岩层面、褶皱面、断层面、不整合面等等】2、 线状构造【褶皱枢纽、擦痕、矿物生长线理等】就成因而言1、 水平构造2、 倾斜构造3、 褶皱构造4、断裂构造（节理构造、

3、断层构造）四、构造地质学的研究对象和内容（一）研究对象：各类地质体（岩石、岩层、岩体）在力的作用下发生的变形及其产生的构造现象。（2） 研究内容：研究这些构造的几何形态、组合形式、形成机制和演化进程，探讨产生这些构造的作用力的方向、方式和性质。（3） 研究范围和尺度：以中小型构造为主：露头手标本尺度，部分涉及大型、巨型构造和显微构造以及超微构造构造尺度 1、巨型构造：山系、区域性地貌的构造单元。 2、大型构造：区域性构造单元中的次级构造单元。如背斜、向斜、大型断裂等 3、中型构造：一个地段上的褶皱、断层。 4、小型构造：露头上、手标本上的构造。 5、微型构造（显微构造） ：手标本、显微镜下可见

4、的构造。 6、超显微构造：电子显微镜下研究的构造（位错）。五、学习构造地质学的意义（一）理论意义：阐明地质构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造演化和地壳运动规律及其动力来源。了解地质构造的基本类型，掌握构造分析的原理，为进一步学习地质学其它课程奠定基础。了解和体会地质思维方式锻炼发现问题、分析问题和解决问题的能力（2） 现实意义：地质构造控矿【构造控矿、构造控煤、构造控油（气）】构造既控制资源的形成，又控制资源的赋存和开发条件，并提供寻找矿产资源的地质标志。工程建设的成败与建设区地质构造密切相关【水文地质、工程地质】地质构造对环境的控制作用【环境地质】构造控灾【地震地质】6、

5、 构造地质学的研究方法野外观察和地质填图方法（基本方法测试鉴定）现代航空、航天遥感技术工程探测手段综合分析模拟实验力学分析第2章 、原生构造基本概念：（1）、原生构造包括沉积岩的原生构造【如各种层理、波痕等】，以及岩浆岩体的原生构造。（2）、沉积岩层的原生构造：指在沉积物堆积和成岩过程中产生的构造。1、 地质体的基本产状（1） 面状和线状构造的产状要素1、 面状构造的产状要素以其走向、倾向和倾角的表示。走向：岩层与水平面的交线称走向线。（有两个数值）倾向：层面上与走向线垂直的直线称（真）倾斜线。倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的（真）倾角。2、 线状构造的产状要素以

6、其倾伏向、倾伏角或其所在平面上的侧伏向和侧伏角表示。倾伏向(指向):某一倾斜直线在向下倾斜方位上的水平投影线所指示的方向，用方位角或象限角表示。倾伏角：指直线的倾斜角度，即直线与其水平投影线间所夹之锐角。侧伏角:当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在那个面上的侧伏角。侧伏向:就是构成上述侧伏角的走向线的那一端的方位。3、产状要素的测定与表示岩层产状要素测定：（1）地质罗盘（常用）（2）几何作图法或赤平投影等方法岩层的产状要素表示：（1）文字表示方法：方位角表示法：只测记倾向与倾角。如SW205°25°象限角表示法：以北与南的方向作为0&#

7、176;，一般测记走向、倾角和倾向象限。如N65°W/25°SW。（2）符号表示：岩层的厚度【铅直厚度>视厚度>真厚度】（1） 厚度（真厚度）：岩层的两个平行界面之间的垂直距离。（2）视厚度：在与岩层走向斜交的直立剖面或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上测得的岩层顶、底界线的垂直距离。（3）铅直厚度：岩层顶、底面之间沿铅直方向的距离。（2） 水平岩层【同一层面上各点的海拔标高相同或基本相同的岩层。】原生沉积岩层一般都是水平的。产状往往为水平或近水平。水平岩层的特征（）在地形地质图上，岩层的地质界线与地形等高线平行或重合。（）水平岩层，老岩层在下，新岩层在上

8、。（）岩层顶、底面之间的垂直距离是岩层的厚度。水平岩层的厚度即其顶、底面的标高差。（）岩层出露宽度是其顶、底面出露线之间的水平距。1.水平距的大小取决于岩层厚度和地面坡度。2.厚度一致的岩层出露宽度决定于坡度，坡度大出露宽度小，坡度小则出露宽度大。3.坡度一致时，出露宽度决定于厚度，厚度大出露宽度大，厚度小则出露宽度小。（3） 倾斜岩层【原始水平岩层因构造作用而改变其水平产状形成。】*“V”字形法则*1、“相反相同”向反线同倾向与坡向相反，岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致，且弯曲幅度小于地形等高线。2、“相同相反”向同线反倾向与坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角， 岩层界线与地形等高线的弯曲方

9、向相反。3、“相同相同”向同线同倾向与坡向相同，且岩层倾角小于地面坡角，则岩层界线的弯曲方向与地形等高线相同且弯曲幅大于地形等高线。（4） 地层的接触关系1、整合接触: 概念与特征上、下地层在沉积层序上没有间断, 岩性和所含化石都是递变的, 上、下岩层的产状平行一致, 它们是连续沉积形成的, 上、下岩层的接触关系。整合接触的地质意义反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定状态，没有发生显著的构造运动。2、 不整合接触:概念与特征上、下地层之间的层序有沉积间断, 即先后沉积的地层之间缺失了部分地层, 形成的上、下地层之间的接触关系。（1）不整合面: 上、下地层之间的沉积间断接触面。（2

10、）不整合线: 不整合面在地表的出露线。不整合接触的地质意义沉积接触的上下两套地层之间有沉积间断，代表地质历史中一定的时间间隔。在此期间，或者是由于区域上升而没有接受沉积，或者是已沉积的地层又被侵蚀。不整合的类型（1） 平行不整合（假整合）：主要表现是不整合面上下两套地层的产状彼此平行。（2） 角度不整合：主要表现为不整合面上下两套地层产状不同，褶皱型式和变形强弱程度不同、断裂构造发育程度和性质不同、上下两套地层的构造方向不同。两套地层的变质程度和岩浆活动也常有明显差异。 3、平行不整合与整合的区别上下两套地层之间是否缺失地层。平行不整合反映地壳上升，沉积地层露出水面，接受剥蚀，是升降运动的表现

11、。4、角度不整合特征：上下两套地层产状不同，构造（褶皱、断裂等）形式、强度和变形方向，变质程度，岩浆活动不同。反映两套地层经历了不同的地质发展历史。角度不整合的特点：(1)上、下两套地层之间有沉积间断, 缺失部分地层； (2)上、下两套地层的岩层产状不一致；(3)在不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等；(4)上覆较新地层的底面与不整合面基本平行, 而下伏较老地层的岩层面与不整合面相截交。5、不整合的形成平行不整合的形成过程：下降、沉积上升、沉积间断、遭受剥蚀下降、再沉积。角度不整合的形成过程：下降、沉积褶皱等变形、变质、岩浆侵入、隆起、沉积间断、遭受剥蚀下降、再沉积。6、确定不整合的依据

12、地层古生物标志【生物演化是连续的】沉积标志-侵蚀构造变形岩浆活动和变质作用7、不整合的形成时代不整合的形成时限下构造层的最新地层时代之后下限，上构造层的最老地层时代之前上限，且应注意下伏地层的“缺”和/或“失”，以及剥蚀搬运后形成的新的沉积地层。借助构造变形、岩浆活动、变质作用的同位素年代学资料。综合考虑大区域的地质背景。8、不整合的空间变化1.不整合的类型从右向左逐渐由角度不整合过渡为平行不整合2.上覆岩层的沉积范围由老到新逐渐扩大，表现为“超覆”。2、 沉积岩的原生构造（1） 基本概念1、岩石的原生构造【地球岩石圈岩石在岩石成岩和形成过程中产生的非构造变动特征。】2、沉积岩层的原生构造【沉

13、积岩在沉积过程中和成岩过程中产生的非构造变动的构造特征。】3、沉积岩层及其要素 岩层: 由两个平行或近于平行的界面所限定的岩性基本一致的层状岩体。 层面: 分隔一个单一岩层的上下界面, 位于上面的称为上层面或岩层顶面；位于下面的称为下层面或岩层底面。岩层厚度: 两相邻岩层面之间的垂直距离。4、岩层形态 一般来说，岩层在较大的范围内形成厚度稳定的板状，但由于沉积环境和条件的变化，有的岩层在延伸方向上厚度不稳定， 有的向一侧变薄甚至尖灭，形成楔形，有的则向两侧变薄尖灭，形成透镜状。（二）层理及其识别1.层理是沉积岩中最普遍的原生构造，包括层面以及由岩层内部的成分、粒度、 结构、胶结物和颜色等特征在

14、剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层性。沉积岩层理可根据岩石的成分、结构、色调变化来识别。2.层理的组成细层: 细层又称纹层, 是组成层理的最小单位。细层厚度很小。同一细层多具有较均一的成分和结构, 它们是在相同的水动力条件下同时形成的。细层可与层面平行或斜交，可以是平直的、波状的或弯曲的。 层系：是由成分、结构和产状上相同的许多细层组成。是在同一环境相同水动力条件下，不同时间形成的细层组成。层系组：由两个或两个以上的相似层系组成。是在同一环境的相似水动力条件下形成的。（3） 层理的基本类型依据层理形态及其结构，将其分为水平层理和交错层理。层理按其形态的不同分：平行层理、波状层理、斜层理（四

15、）层理的识别标志1.岩石成分变化，由于成分差异而显示出层理；2.岩石结构变化，指岩石粒度和形状的变化显示出层理；3.岩石颜色变化，由于颜色的不同显示出层理；4.岩层的原生层面构造，包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。*（五）原生沉积构造及其岩层顶底面的识别*化石是确定新老关系和地质年代的依据，或根据原生构造和某些次生构造来确定新老层序。不同层理顶底面的确定：1. 交错层理（斜层理）【由纹层互相斜交组成，常呈弧形，有多种类型。】利用前积纹层的形态及被层系面截切的关系判断岩层的顶底面。前积纹层的顶部多被截切，与层系面呈高角度相交，下部常逐渐收敛、变缓，与底面小角度相交或相切。（顶截底切）2.

16、递变层理又叫粒级层理【是碎屑物质在沉积过程中由于流体（浊流）流速减缓，碎屑物质逐渐沉淀下来而形成的一种沉积结构。】递变层理在单层中，从底面到顶面粒度由粗到细。递变层理的顶面与其上一层的底面是突变的，有明显的界面。（上细下粗）3.波痕【是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的堆积形态。】主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐岩的表面，在细砾岩中也可见到。波峰尖端指向岩层顶面，波谷指向底面。 （峰顶谷底）4.泥裂（干裂）【未固结的沉积物露出水面后，经暴晒干固收缩形成的与层面大致垂直的楔状裂缝。】泥裂常使层面构成裂缝，在剖面上则呈“”型或“”型裂口。裂缝被上覆沉积物填充，使填充层的底面形成底面脊状

17、印模。楔状裂缝和脊状印模的尖端均指向岩层底面。泥裂常见于粘土岩、粉砂岩及细砂岩层面上等。（尖端指底）5.雨痕【雨点落在湿润柔软的泥质或粉砂质沉积物表面，冲打出的圆形凹坑及其凸起的边缘】雨痕被上覆沉积物填充掩埋并成岩，岩层顶面上会留下凹坑，在上覆岩层底面形成突起印模。其它层面暴露标志如冰雹痕、石盐假晶以及冰晶痕等，也可用来确定岩层的面向。（顶有凹痕） 6.古生物化石对的生长和埋藏状态【某些化石在岩层内的埋藏保存状态可用来鉴定岩层的顶、底面。】7.底面印模【当水流或涡流在松软沉积物上流动时，由于涡流对沉积物的侵蚀或水流携带物（如介壳碎片、岩屑、树枝等）对沉积物表面的刻划，会在沉积物的表面留下各种形

18、状的凹坑和沟槽，这些痕迹常被砂质所充填。】8.冲刷面【固结和半固结的沉积层的顶面，因水流冲刷而成为凹凸不平的冲刷面。】根据冲刷面和上覆岩层的碎屑，可以判别岩层的相对层序。 3、 岩浆岩产状（1） 岩浆岩体构造【指岩浆岩形成过程中所产生的构造，以及岩浆岩形成后的各种构造。】岩浆岩体构造的主要特点表现为： 1.岩浆岩体的分布、侵位和产状受已经存在的构造的控制； 2.侵入岩体和喷出岩体均具有独特的原生流动构造和原生破裂构造；3. 岩体在变形过程中形成具有特殊的次生褶皱构造和断裂构造。（二）岩浆岩体的产状【指岩浆岩体的形态、大小及其与围岩的接触关系。】地下深处的岩基向上可与岩株、岩墙、岩床、岩盘、岩盆

19、、岩鞍等连通，甚至熔浆喷出地表形成熔岩被、熔岩流和火山锥。 （三）岩浆岩体产状的构造控制岩浆岩体产状主要取决于两方面的因素：内因岩浆本身的物理化学性质外因岩浆岩体形成前的区域构造环境 形成时的构造运动状态 形成时的深度和围岩的性质*（四）侵入岩体产状*根据侵入岩体与围岩的接触关系，分为整合侵入岩体和不整合侵入岩体。1. 整合侵入岩体【侵入岩体的边界面基本上平行于围岩的层理或片理的侵入岩体。】*根据整合侵入岩体的形态、大小，分为岩床、岩盘、岩盆和岩鞍等。岩床【顺层侵入的板状侵入岩体。】岩盘【又称岩盖，是一种上凸下平的似透镜状侵入岩体。】岩盆【规模巨大的似盆状侵入体，多产出于构造盆地之中。】岩鞍【

20、新月形或马鞍状小岩体，产出于褶皱转折端虚脱部位。】2.不整合侵入岩体【指侵入岩体的边界面或接触面与围岩层理或片理斜交的侵入岩体。】*主要类型有岩基、岩株、岩枝、岩墙等。岩基【面积超过100km2（常达数千甚至上万km2 ）的巨大岩体，通常产于造山带核部。】岩株【较小的近等轴状岩体，平面上多呈圆形。面积不超过100km2，多数岩株直径不过数公里。】 岩墙【一种板状侵入体，一般产状陡并切割围岩。】*（五）喷出岩体产状*1. 影响其产状因素（主）岩浆的性质、挥发组分的含量、温度高低；（次）岩浆岩体的控岩构造、围岩类型和区域地质背景等。2.根据熔岩形态、熔岩性质和喷出方式，分为熔岩被、熔岩流和火山锥三

21、类。熔岩被【喷发规模大、厚度和成分较稳定、产状平缓的喷出岩体。】熔岩流【带状和舌状展布的熔岩。一般由中心式喷发而成。】火山锥【火山喷发物围绕火山通道构成的锥状体。】 根据火山喷发物的成分，分为碎屑锥、熔岩锥和混合锥三类。（六）岩浆岩体中的原生构造1.概念岩浆岩体的原生构造：岩浆向上运移，侵入上覆围岩或喷溢到地面并逐渐冷凝固结形成岩石的过程中所产生的构造。2. 分类原生流动构造形成于粘稠的含晶体的液态岩浆流动阶段。原生破裂构造形成于岩浆冷凝固化阶段。4、 *喷出岩原生构造*喷出岩体的原生构造主要有：1、的流纹构造、绳状构造、流面和流线；2、的枕状构造、柱状构造和渣状构造。（一）喷出岩体原生流动构

22、造【与熔岩流动有关】1.绳状构造【熔岩表面的呈绳索状扭曲变形的构造】常见于粘度小、气体少、温度高、流动快、凝固慢的基性熔岩的表面。绳状构造所在的表面代表一次喷出的熔岩的顶面，弧顶指向熔浆流动方向。2.流纹构造【由不同颜色的矿物或火山玻璃组成的微细层状色带。】常出现在流纹岩中或其它粘度较大的酸性、碱性岩中，在中性、基性岩中很少见到。流纹构造(面)指示熔岩流动面(流面)产状，但不指示熔岩流动(流线)方向。3.气孔构造和杏仁构造*根据气孔构造和杏仁构造判断顶底* 气孔和杏仁在熔岩表面和底面附近相对集中，集中带大致平行熔岩层面。一般底部小而相对少；顶部大而多。根据气孔的分布和形态可以判断熔岩层面位置、

23、顶底面、熔岩喷发次数，岩浆流动方向等。4.流面与流线流面由板状、片状矿物斑晶和火山灰流的晶屑定向排列组成。流线由针状、柱状矿物及火山灰的岩屑定向排列组成。流线构造可以指示熔岩的相对流动方向；流面构造则指示熔岩表面形态及产状。（2） 喷出岩体的原生破裂构造【与脆性破裂有关】 1.枕状构造【发育于基性熔岩表面的原生构造。】单个岩枕上凸下平，表面呈浑圆状，底面平坦，形如枕头。枕状构造由外壳和内核组成。外壳很薄，多为玻璃质，常见气孔。内核为显晶质。 2.柱状节理【若干走向不同的节理将岩石切割成多边形柱状体的这种节理。】柱状节理常见于产状平缓的火山岩内，一般垂直于熔岩流层面或火山管道壁。可根据柱状节理产

24、状确定熔岩流动面和岩体的产状。多年来，柱状节理的成因一直解释为熔岩冷却收缩所致。3.渣状构造5、 *侵入岩原生构造*(一)侵入岩体原生流动构造【岩浆流动过程中，由于岩浆内部某些先期结晶的矿物颗粒、析离体或捕虏体等，受岩浆流动的影响发生定向排列而成，包括流面和流线。】1.流线又称线状流动构造。一般平行于岩浆流动方向，反映了岩浆的相对流动方向。2.流面又称面状流动构造。流面的形成与岩浆的层流有关。 （二）侵入岩体原生破裂构造1.克鲁斯的几何学分类根据侵入体中节理的产状及其与流动构造的关系，将节理可分为：节理又称层节理，是与流面平行的节理，常平行于岩体与围岩的接触面，产状一般较缓。节理又称纵节理，是

25、平行于流线、垂直于流面的节理，倾斜一般较陡。 节理又称横节理，是垂直于流线和流面的节理，节理面粗糙、倾角陡。节理又称斜节理，是与流面和流线都斜交的两组共轭剪节理。边缘张节理发育于侵入岩体的边缘，向侵入岩体中心倾斜，常切割接触面伸入围岩，总体呈雁行式排列。边缘逆断层位于侵入岩体陡倾的边缘接触带，断面向岩体中心倾斜，产状平缓，由岩体内部向围岩逆冲，呈叠瓦状排列，断层面常伸入围岩之中。 6、 岩浆岩体的次生构造【指岩体形成后在地壳构造运动作用下产生的形态、产状变化和新的构造变形。】（一）岩浆岩体褶皱构造特征【岩浆岩体中的褶皱是很不发育的，尤其是在侵入岩体中。】 1.侵入岩体中的褶皱是通过一些流面和破

26、裂面的弯曲而呈现出来的。由于这些构造面及其所划分的层不具有新老层序关系，所形成的褶皱只有两种基本类型背形和向形。2. 喷出岩体中褶皱主要通过喷出岩体与围岩的接触面的弯曲而显示出来。这类褶皱形态可以比较紧闭，而且具有新老层序关系，褶皱类型为背斜和向斜。（2） 岩浆岩体次生断裂构造特征【指岩体形成后，在构造应力作用下产生的破裂构造。】是岩浆岩体中的最主要的构造型式，其构造特征及识别标志与产生在层状岩层中的断层基本相同。7、 岩浆岩构造研究（一）概述岩浆岩体构造观察和研究的主要内容包括岩浆岩体地质背景分析、岩浆岩体几何形态、岩体构造和围岩构造、岩体形成时代等方面的研究。对喷出岩体则要研究恢复古火山机

27、制。（二）侵入岩产出地质背景分析分析内容：大地构造属性。了解活动带、稳定区和活化区。 区域构造变形强度、型式。 长期活动的大断裂及其规模、性质、产状和活动性。 区域性岩浆带的规模、活动期次、岩浆岩体的一般特点和侵位机制。 岩浆活动与区域构造发展的关系。（三）岩体几何形态研究1.岩体产状的恢复岩体的产状包括岩体的形态、规模及其与围岩的关系。 2.岩体相带的划分【根据岩相带的分布规律可以帮助我们恢复岩体的形态和认识岩体形成时的地球物理化学环境。】侵入岩体(尤其是中酸性岩体)的相带比较发育，并具有一定的规律：从岩体边部到中心，根据岩石成分、结构构造和原生构造等，可划分为边缘相带、过渡相带和内部相带。

28、边缘相带：位于岩体边缘和顶部，围绕围岩呈不规则的环状分布。岩石呈细粒斑状结构，原生流动构造和原生破裂构造发育，并含有大量的俘虏体。内部相带：又称中心(央)相带，位于岩体内部的中央部位，是一个岩体的主要相带，其所占体积大于其它相带。内部相带的地球物理化学环境相对稳定，温度、压力相对较高，散热慢。过渡相带：界于边缘相带和内部相带之间，围绕中心相带呈不规则的环状分布。其岩性、结晶程度、结构构造、原生构造发育程度等均界于边缘相带和内部相带之间。*三个相带在岩性、结构构造、原生构造等方面的差别具有渐变过渡的性质，相带之间没有截然的突变界线。相带的划分是相对的不同的岩体或同一岩体不同深度，相带是不能等同的

29、。另外，相带在岩体中也并非完全的存在。(四)岩体原生构造与次生构造的观察和研究 1.原生构造观察与研究内容：岩体形成前的构造观察，包括岩体与围岩的关系，岩体所在的区域构造部位等；岩体形成时的构造，包括原生流动和破裂构造；岩体形成后对围岩的影响。2. 次生构造观察与研究内容：岩体的褶皱岩体的断层（五）岩体围岩构造的观察 围岩构造的一般观测内容包括：围岩构造的型式和产状；围岩的层理或面理与侵入体内面理等定向组构的关系；接触变质晕的宽窄和分带性。（六）岩体接触关系与形成时代的确定1.岩体的接触关系侵入岩体与围岩的接触关系有三种类型：侵入接触、沉积接触、断层接触侵入接触【又称热接触，是岩体侵入于围岩中

30、的一种接触关系。】岩体的侵位时代晚于围岩，岩体与围岩的接触面形态复杂。其主要标志有：（1）岩体边部有边缘带和冷凝边，发育定向组构；（2）岩体内有围岩的捕虏体，主要分布在岩体的边部和顶部；（3）围岩中有从岩体伸出的岩枝或岩脉；（4）岩体附近的围岩有接触变质现象，甚至发生混染现象，并且自接触面向外逐渐减弱或呈分带性。（5）岩体与围岩的接触面形态受围岩构造控制。沉积接触【岩体侵入后遭受风化剥蚀，之后再被新的沉积物所覆盖的一种接触关系。】沉积接触反映侵入岩体的形成时代早于上覆地层。沉积接触(冷接触)其特点是：（1）在接触面下的岩体顶部存在不平整的侵蚀面和古风化壳等风化剥蚀现象；（2）与围岩接触处不存在

31、冷凝边，当然也就无接触变质现象；（3）岩体内的原生构造或岩脉被接触面所截接；（4）上覆围岩中含有下伏岩体的岩屑、砾石或矿物碎屑；（5）接触面较平整。断层接触【侵入体形成后由于断层作用使岩体与围岩接触，接触面即断层带。】断层接触反映岩体是在断层之前侵入的。*侵入接触、沉积接触和断层接触可以是不同岩体与围岩的不同接触关系，也可以是同一岩体与围岩接触的不同部位上的接触关系。 2.岩体形成时代的确定主要方法有同位素年龄法和地质法等。根据接触关系根据岩体特性对比根据与区域构造的关系*利用岩体穿插关系确定复式岩体内多期侵入的顺序*在岩浆岩广泛发育的地区，往往有多期侵入形成的复式杂岩体。其判别标志有：具冷凝

32、边的岩体为晚期岩体，具烘烤边或接触变质晕的岩体为早期岩体；定向组构被切割的岩体为早期岩体，定向组构平行于两岩体接触面的岩体为晚期岩体；如果一岩体中包含有相邻岩体岩石的捕虏体，则为晚期岩体；一岩脉穿插到一个岩体内而被相邻岩体截切，截切岩脉的岩体形成时代较晚。 第3章 、地质构造分析的力学基础一、应力分析基础（一）概念外力：一物体施加于另一个物体的力。内力：同一物体内部各部分之间的相互作用力。固有内力：物体未受外力作用时，内部各质点间已经存在的相互作用力称为物体的固有内力，即自然状态粒子结合力，它使各质点处于相对平衡状态，使物体保持固定的形状。附加内力：物体受到外力作用时，内部质点之间的相互作用力

33、也会相应地改变，这种内力的改变量称为附加内力。它阻止物体继续变形并力图恢复其原来的形状。应力：在内力均匀分布的情况下，作用在单位面积上的内力。正应力（直应力）：垂直于截面的应力。剪应力（剪应力）：平行于截面的应力。主应力：在单位体中六个面上的正应力。【只有正应力而没有剪应力】主方向：主应力所在的方向。主平面：每对主应力所在的作用面。（2） 应力状态一点的三个主应力决定了该点的应力状态。 1.单轴应力状态【一个主应力不等于零，另外两个主应力为零。】单轴压缩：1230单轴拉伸：1=2=03 2.双轴应力状态（平面应力状态）【两个主应力值不为零，而另一个主应力值为零。】双轴压缩：1230 平面应力状

34、态：1203 3.三轴应力状态【主应力均不为零。】*123当1=2=3时，称为均压，亦叫静水压力。*引起物体改变形状的主要因素是应力差，即1-3 。*4.应力椭球体【以主应力矢量1、2与3为半径所作的一个椭球体，用来代表作用于该点的应力状态。】 应力椭圆： 应力椭球体的三个主轴称为主应力轴。沿三个主应力平面切割椭球体的三个椭圆。（3） 应力莫尔圆以横坐标代表正应力，纵坐标代表剪应力，建立-坐标系，一点的应力状态在该坐标系中可以表示为：*这是一个圆的方程，这个圆就是与最大主应力1呈夹角的截面的应力莫尔圆。（三）二维应力状态二维应力分析中只考虑所研究的二维平面内的应力状态，而不考虑与此平面相垂直的

35、另一轴的应力状况。1.双轴应力状态的特点剪应力互等：两个相互垂直的截面上受到的剪应力大小相等，符号相反；两个相互垂直的截面上受到的正应力之和不变，等于12；最大剪应力作用在与最大主应力呈45度和135度的截面上。（四）三轴应力状态一般利用与三个主应力轴分别平行的三对特殊截面上的应力状态来分析三轴应力状态。转化为双轴状态。在三轴应力状态下，最大剪应力仍作用在与最大主应力1呈45°和135°的截面上。*（五）应力场、应力轨迹与应力集中1.应力场【物体内部各点在某一瞬间的应力状态构成的一个场。】分均匀应力场和非均匀应力场。2.应力轨迹【应力轨迹又称应力迹线，它是通过主应力方向的连

36、线来表示某一物体受力状态的一种表示方法。】其可用应力等值线来表示其强度的空间变化。3.构造应力场【地壳内一定空间范围内某一瞬间的应力状态。】表示那一瞬间各点的应力状态即其变化情况。构造应力场的划分：根据构造应力场分布的规模可划分为局部构造应力场、区域构造应力场和全球构造应力场。根据构造运动发生的时间，可将构造应力场划分为古构造应力场和现代构造应力场。4. 应力集中（应力扰动）【是由于岩块或地块内部的局部不均匀性和不连续性，在岩体内部造成应力场局部变化的现象。】2、 应变分析基础（一）概念变形：岩石的初始状态、方位和位置的改变。按变形后的状态可分为均匀变形与非均匀变形。拉伸、挤压、剪切均为均匀变

37、形。弯曲、扭转为非均匀变形。连续变形：物体内从一点到另一点的应变状态是逐渐改变的变形。不连续变形：是突然改变的，即应变是不连续的变形。位移：变形岩石内部质点初始位置到终止位置之间的移动距离。位移有四种方式：平移、旋转、形变和体变。（2） 变形的度量应变【物体的变形程度用应变来度量。】物体在某一时刻的形态与早先的形态（一般指初始状态或未变形的状态）之间的差别就是物体在该时刻的应变。线应变：内部质点间的线段长度的变化。剪应变：内部两条相交线段之间的角度变化。 1.线应变【是物体内某方向单位长度的改变量。】用百分数表示。设一原始长度为l0的杆件，变形后长度为l，则其线应变e为一般把伸长时的线应变取正

38、值，缩短时的线应变取负值。杆件在纵向被拉长的同时，还有横向方向的变形，其横向线应变e0 为：泊松比：在弹性变形内，材料的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一常数，该常数就是该材料的泊松比（v），即 2.剪应变【变形前相互垂直的两条直线变形后直角的改变量（）称为角剪应变，其正切值称为剪应变，即tg。】向右偏为正，即右行剪切为正，反之，左行剪切为负。 3.主应变和应变主方向主应变和应变主方向概念（二）应变椭球体【设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体，该球体变形而成的椭球体可以用来描述岩石的应变状态的一个椭球】主应变（平）面：包含任意两个主应变轴的平面为主应变面。应变椭球体在构造分析中的应用

39、表示构造发育的空间方位：（1）XY（AB）面最大压扁面，用来表示轴面，片理方位；（2）YZ（BC）面张性面，张节理发育的方向；（3）X(，1)轴最大拉伸方向，通常是矿物定向延伸排列的方向。旋转应变与非旋转应变（1）旋转变形又称单剪应变，是由物质中质点沿着彼此平行的方向相对滑动而成。1和3质点线方向将会改变。（2）非旋转变形又称无旋转变形、纯剪应变，1和3质点线方向在变形前后保持不变。（四）递进变形【在同一动力持续作用的变形过程中，应变状态发生连续地变化。】 1.全量应变与增量应变全量应变（有限应变、总应变）：是变形历史中某一瞬时之前已经发生的应变总和。增量应变(瞬时应变、无限小应变):是变形过

40、程中某一瞬间正在发生的无限小应变。 2.共轴递进变形与非共轴递进变形共轴递进变形:各增量应变椭球体的主轴始终与有限应变椭球体的主轴一致。递进纯剪变形是共轴递进变形的典型实例。非共轴递进变形:增量应变椭球主轴与有限应变椭球主轴不一致。三、岩石变形行为（一）概念1.弹性与塑性弹性：岩石受力发生暂时变形时，在力卸载之后仍能回复原形的一种性质。塑性：岩石受外力作用超过弹性限度，在应力解除后，产生不失去内聚力的永久变形的性质。2.脆性与韧性脆性：岩石受力容易发生破裂的性质。韧性：岩石受力不容易发生破裂的性质。3.刚性与粘性刚性：岩石不易弯曲变形的性质。粘性：岩石容易流动变形的性质。岩石的变形特征与下列因

41、素有关： 、应力的大小及作用方式 、岩体的力学性质及变形时的边界条件岩体的力学性质取决于：a、岩体的矿物组成；b、组成岩体的物质结构；c、岩体的构造。岩体变形时的边界条件有：a、围压；b、温度；c、孔隙水；d、作用时间。（2） 岩石的变形阶段岩石在外力的作用下, 一般都会经历弹性变形、塑性变形、断裂变形等三个阶段。这三个阶段依次发生, 但不是截然分开的, 而是彼此过度的。由于岩石力学性质不同, 不同岩石的三个变形阶段的长短和特点也各不相同。 1.弹性变形概念：岩石在外力作用下变形，当外力解除后，岩石又恢复到变形前的状态的一种变形行为。*特点：*（1）应力和应变呈线性关系，符合虎克定律。 s=E

42、e（s为应力，e为应变，E为弹性模量）直线0A：岩石变形的初期阶段,应力与应变成正比，应力应变图上为一段斜率较陡的直线，与A点对应的应力值为比例极限。 线段AB：曲线, 应力与应变不成比例, 与B点对应的应力值y为弹性极限。注：在B点前撤除应力, 岩石可恢复到变形前的形态。 2.塑性变形概念：物体受力变形, 当作用力超过物体的弹性极限, 在物体中产生永久性不可恢复的变形。*特点：* 塑性变形阶段(BD)： 应力与应变呈非线形关系。过B点后，曲线显著弯曲， 当达到C点后，曲线变成近水平状态，这意味着即使载荷增加很少, 甚至没有增加载荷的情况下，变形也会显著增加，此时岩石抵抗变形的能力很弱，这种现

43、象称为屈服或塑性流变，C点为屈服点，对应该点的应力值称屈服极限。 3.断裂变形概念：外力达到或超过受力物体的强度极限, 物体的内聚力遭到破坏而产生的破裂。*特点：*应力与应变呈非线性关系,受力物体失去连续性。在应力应变图上, D点即为岩石的强度极限点, 对应该点的应力值为强度极限, 过D点后, 应力下降较快, 岩石产生破裂, 失去连续完整性。岩石在外力的作用下抵抗破坏的能力称为强度, 同一岩石的强度, 在不同性质的应力作用下, 差别较大。*岩石的 抗压强度 > 抗剪强度 > 抗张强度*岩石断裂方式有两种： （1）张裂：是在外力作用下，当张应力达到或超过岩石抗张强度时，在垂直于主张应

44、力轴或平行于主压力轴方向上产生的断裂。（2）剪裂：是岩石在剪应力作用下发生剪切破坏时所产生的断裂。（3） 影响岩石力学性质的外界因素 1.围压影响岩石的极限强度和韧性围压增大时一方面增大了岩石的极限强度，另一方面增大了岩石的韧性，使固体物质的质点彼此接近，增强质点的内聚力，使晶格不易破坏，因而不易破裂。围压与深度和构造环境有关。 2.温度影响岩石的韧性和屈服极限温度的增加对岩石变形的影响与围压有相似之处，温度的增加可提高岩石的韧性，但要降低岩石的屈服极限。岩石质点的热运动增强，减弱它们之间的联系能力，使物质质点更容易位移。温度与深度和构造环境有关。3.溶液对变形的影响当岩石中有溶液或水蒸气时，

45、会降低岩石的强度极限，增加岩石的韧性。可以降低岩石内矿物颗粒之间的粘结力，使岩石受力后，易发生颗粒间滑动，从而造成岩石的塑性变形。溶液还可溶解岩石中的部分易溶组分, 在岩石中留下微小孔洞, 导致岩石的强度降低。 4.孔隙流体影响岩石的强度和质点迁移能力岩石含水丰富时，可以降低岩石的强度。岩石的强度降低和重结晶均可促进岩石的韧性变形。孔隙流体压力效应：岩石中孔隙内流体的压力称之为孔隙压力。当岩石中存在异常孔隙压力时，围压将随之而降低，故而使得岩石的强度降低和使得岩石容易产生脆性破裂。 5.时间时间对应变速率的影响：长时间受力时质点有充足的时间固定下来，易于产生永久变形；快速受力时质点来不及重新排

46、列就破裂了，表现出脆性特征。蠕变与松弛长时间地缓慢变形会降低弹性极限(1)蠕变:在应力不增加的情况下，应变随着时间的增长缓慢增加的现象。反映了岩石的流动性。(2)松弛:在应变恒定的情况下，所需应力可以随时间增长不断减小的现象。（4） 岩石变形的微观机制1.脆性变形机制微破裂作用岩石中固有的微裂隙引起应力集中，从而导致脆性破裂。2.塑性变形机制晶内滑动和位错滑动、位错蠕变（多边形化作用、动态重结晶作用和核幔构造）、扩散蠕变、溶解蠕变（压溶作用）、颗粒边界滑动 （5） 岩石的破裂准则破裂准则是用来解释岩石破裂时临界应力状态的理论。 1.库伦破裂准则水平直线型莫尔包络线理论当一点应力状态与应力莫尔圆

47、与莫尔包络线相切时，岩石在该点处开始破裂。岩石首先沿着与最大主应力轴呈45º和135º的截面破裂，两组破裂面相互垂直。对于塑性材料或高围压情况比较合适。 2.斜线型莫尔包络线理论岩石抵抗剪切破裂的能力不仅与作用在截面上的剪应力有关，还与该截面上的正应力有关。为此引入内摩擦角（）的概念，岩石沿着与最大主应力轴分别呈45º/2和135 º/2夹角的两个截面破裂。 3.格里菲斯剪切破裂准则岩石中随机分布的大量微裂隙对岩石的破裂强度有显著影响，这些微裂隙可以近似地看作扁平的椭圆形裂隙。（6） 应变测量确定岩石内的有限应变状态及其分布规律测量和统计变形岩石内已知原

48、始形状的标志物在变形后的形态变化，加以对比分析。（1）根据变形标志物中已知长度或相对长度比的线性标志物发生的长度变化，可以计算伸缩线应变。（2）根据两条直线之间原始角度的变化可以计算角剪应变和剪应变。第四章、面理与线理一、基础概念透入性构造：在一定构造尺度内按一定的规律均匀而弥漫地分布在地质体中的构造。反映岩体发生均匀变形；能很好地提供构造事件的信息。非透入性构造（分划性构造）：分隔面不均匀地个别地存在于岩体中的构造，如断层和节理，它们把岩体分划成若干部分。透入性和非透入性是相对性概念。2、 面理劈理（一）劈理：是一种将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。（二）劈理的结构“

49、域”结构：岩石中劈理域和微劈石相间平行排列。1.劈理域:由层状硅酸盐或不溶残余物质富集成的平行或交织状薄条带或薄膜。2.微劈石(透镜域):夹于劈理域间的窄的平板状或透镜状的岩片。(三)劈理的分类 1.结构成因分类（传统分类）劈理分为流劈理、破劈理和滑劈理。流劈理：指岩石在变质固态流变过程中新生的平行面状构造，是岩石内部组分发生压扁、拉长、旋转和重结晶作用的产物。破劈理：岩石中一组密集的剪破裂面，裂面定向与岩石中矿物的排列无关。滑劈理（应变滑劈理或褶劈理）：发育于先存面理的岩石中，是一组切过先存面理的差异性平行滑动面。由于微劈石中先存面理一般均发生弯曲而形成各式各样的揉皱，因而称褶劈理。 2.劈

50、理的结构形态分类根据劈理化岩石内劈理域及其特征能识别的尺度，把劈理分为连续劈理与不连续劈理。连续劈理：岩石中矿物均匀分布，全部定向，或劈理域宽度极小，以致于只能借助显微镜才能分辨劈理域和微劈石的劈理。又进一步分为板劈理、千枚理和片理。流劈理即属于连续劈理。不连续劈理：劈理域在岩石中具有明显间隔，用肉眼就能直接鉴别劈理域和微劈石的劈理。又进一步分为褶劈理和间隔劈理。破劈理和滑劈理就属于不连续劈理。 （1）板劈理：矿物颗粒小于0.2mm，发育于低级变质岩（板岩）中的透入性构造。 （2）片理：矿物颗粒大于0.2mm，一般在110mm之间，是发育于片岩中的一种透入性构造。 （3）千枚理：粒径间于上述两

51、者之间，是千枚岩中的一种透入性构造。（四）劈理与其他构造的关系 1.与褶皱有关的劈理在褶皱作用过程中，形成的劈理有：层间劈理、轴面劈理、顺层劈理。 层间劈理【岩层褶曲时由于层间的滑动形成的两组剪切面，其中与岩层面斜交的，形成层间劈理。】层间劈理绝大部分是破劈理。层间劈理与岩层相交的锐角，指向相邻岩层的滑动方向。顺层劈理【劈理面与岩层层面一致的劈理。】顺层劈理，可以是与层间劈理成因相同的沿层面发生的那一组破劈理，也可以是等斜褶曲中的与褶曲轴面平行的流劈理。轴面劈理【劈理面与褶皱轴面平行或近于平行的劈理。】轴面劈理多数是流劈理，也有滑劈理。轴面劈理在水平褶皱中劈理面的走向与岩层的走向一致；在倾伏褶

52、皱中，劈理走向与两翼岩层走向斜交，在倾伏端近于直交。 2.邻断层劈理在断层附近，往往有劈理发育，一组与断层面平行，一组与断层面斜交。一般属于破劈理的性质。但在强烈挤压的断层带，与断层平行的劈理可以是流劈理和滑劈理。 3.区域性劈理（五）劈理的研究与应用 1.研究劈理的意义可用劈理来解决褶皱、断层中的某些问题，这又对地质构造的研究带来有利的条件。有时，矿化沿劈理发育富集，成为成矿的有利构造；劈理切割岩石，是岩石中的薄弱面，是工程地质、水文地质工作必须注意的一个方面。因此，在地质工作中对劈理的研究具有十分重要的意义。 2.层理和劈理的识别 区分劈理和层理的方法：先是综观全区，从地貌特征、岩石风化、岩性分布、植被发育等方面进行分析，对该区岩层产状与劈理的关系有一大致了解，然后进行详细的甚至细微的敲打观察。一般识别劈理与层理根据以下几方面：同一岩层的岩石成分、颜色、粒度大致都是相同的。如果某一个面切穿不同成分，颜色、粒度的岩石，这个面就不是岩层层面。劈理在不同岩性的岩层中分布的密度、与岩层面的交角都可以不同，以此能够区分层理和劈理。根据特殊夹层，透镜体的排列方向认识层理。劈理单个一般延长不远，而岩层面延伸较远。 3.劈理在地质构造上的应用应用劈理解决构造问题，首先区分劈理与层理，再确定劈理的类型，然后才是应用劈理。在应用劈理时，应尽量研究其它各种小构造来互相验证。劈理在地质