地质构造解析课件

第四章地质构造第一节岩层的产状第二节褶皱构造第三节断裂构造2020年9月28日1地质年代口诀新生早晚三四纪,六千万年喜山期;中生白垩侏叠三,燕山印支两亿年;古生二叠石炭泥,志留奥陶寒武系;震旦青白蓟长城,海西加东到晋宁。OSDCPTJKENQ2020年9月28日2

地质构造变动：岩层形成后，在地壳运动影响下发生变形和变位（位移、倾斜、弯曲、断裂），其原始产状受到不同程度的改变，称为地质构造变动。

地质构造：发生构造变动的岩层所呈现的各种空间形态称为地质构造。地质构造分为两类：褶皱构造、断裂构造。（单斜构造往往是褶皱或断裂构造形态的一部分，故不另列）2020年9月28日3第一节岩层的产状主要内容：一、岩层及其产状二、产状要素三、产状表示方法四、水平岩层、直立岩层和倾斜岩层的特征五、地层接触关系2020年9月28日4一、岩层及其产状（一）岩层

岩层是由两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性组成的层状岩体。岩层的顶面、底面、厚度称为岩层的三个要素。上层面(顶面)下层面(底面)（二）岩层产状岩层产状是指岩层的空间位置。用于描述岩层的空间展布特征。二、产状要素

一般岩层的产状用走向、倾向、倾角表示。走向、倾向、倾角称为岩层产状的三要素。2020年9月28日51走向：指岩层面与水平面的交线走向是直线，有两个方向，方向用方位角表示。如走向的一个方位角是30°，可称岩层的走向是30°，也可称岩层的走向为210°。倾角倾向走向α2、倾向：在岩层面上沿岩层面的倾斜方向垂直走向的直线称倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线所指的岩层面倾斜方向称倾向。倾向与走向相互垂直。3、倾角倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)之间的夹角。2020年9月28日6倾角B倾向走向视倾向视倾角AC岩层的产状视倾角与真倾角的关系：

tanA=tanB*cosC2020年9月28日7三、产状表示方法文字记述中，产状常用方位角表示：只记述倾向和倾角。例如：120°∠32°，表示岩层倾向为120°，倾角为32°。平面图上产状符号如下：

60°水平岩层倾斜岩层倒转岩层直立岩层2020年9月28日8岩层产状测量2020年9月28日9（一）水平岩层岩层层面保持水平状态，即同一岩层面上的海拔高度基本相同的岩层称为水平岩层。水平岩层的特征：1.在地层层序没有发生倒转的情况下，地质时代较新的岩层叠覆在较老的岩层之上。2.水平岩层的厚度是该岩层顶面标高与底面标高之差。3.水平岩层的出露和分布状态完全受地形控制。在地图上，其出露界线与地形等高线平行或重合。4.水平岩层露头的水平宽度是随岩层的厚度和地面坡度的变化而变化的。

2020年9月28日10水平岩层2020年9月28日11（二）直立岩层

岩层面与水平面垂直，在地质图上，其露头宽度与真厚度相等，岩层界线为一直线，其延伸方向不受地形影响，与地形等高线斜交。2020年9月28日12（三）倾斜岩层受构造运动的影响，岩层改变了原始的水平状态并发生倾斜，称为倾斜岩层。倾斜岩层的特征：1.在地层层序没有发生倒转的情况下，地质时代较新的岩层叠覆在较老的岩层之上。2.岩层的厚度为该岩层顶面与底面之间的垂直距离。露头的水平宽度取决于岩层的厚度和地面坡度的变化。3.岩层的出露和分布状态完全受地形控制。其露头线遵循“V”字形法则。倾斜岩层a2020年9月28日13“相反相同”

“V”字形法则①当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层露头界线与地形等高线的弯曲方向一致：即在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向沟谷上游方向；而在穿过山脊时，“V”字形尖端则指向山脊的下坡。

②当岩层倾向与地面坡向相同且岩层倾角大于地面坡角时，岩层界线与地形等高线呈相反的方向弯曲：河谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向河谷下游；山脊处，岩层界线的“V”字形尖端指向山脊的上坡。当岩层倾向与地面坡向相同且岩层倾角小于地面坡角时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同。

在河谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向河谷上游；而在山脊处，岩层界线的“V”字形尖端指向山脊的下坡。2020年9月28日14五、地层的接触关系

地层的接触关系是指上下两套新和老的地层之间的在时间和空间上的相互关系。

地层接触关系分为整合接触和不整合接触两种。其中不整合接触又包括平行不整合（假整合）接触和角度不整合接触。2020年9月28日15

主要内容一、褶皱构造的概念二、褶曲的形态分类三、褶皱构造的观测与研究。第二节褶皱构造2020年9月28日161.褶皱岩层在地壳运动的长期作用下，原始产状改变，形成各种弯曲，但仍保持连续性，称为褶皱构造，简称为褶皱。2.褶曲

褶皱构造的一个弯曲叫褶曲，是褶皱的基本单位。一、褶皱构造的概念（一）褶皱与褶曲2020年9月28日17（二）褶曲的基本类型

褶曲包括向斜和背斜两种基本类型：

1.背斜

在形态上为一个弧顶向上的弯曲，中心部分为老地层，两侧地层依次变新。

2.向斜

在形态上为一个弧顶向下的弯曲，中心部分为新地层，两侧地层依次变老。2020年9月28日182020年9月28日19不对称背斜----宁夏贺兰山奥陶系宁夏石炭井矿区发育的褶皱构造2020年9月28日20（三）褶曲要素1.核部和翼部：褶曲的中心部位称核部；核部两侧称翼部。2.转折端：两翼岩层汇合转折的部位。3.枢纽点和枢纽线：同一褶曲横剖面上同一岩层面的最大弯曲点枢纽点；同一褶曲横剖面上同一岩层面的最大弯曲点的连线叫枢纽线，即枢纽。4.轴面和轴迹：同一褶曲各岩层面上枢纽线构成的面叫轴面。轴面与水平面的交线称轴迹5.顶角和翼角：两翼同一岩层之间的夹角叫顶角。两翼岩层与水平面夹角叫翼角。褶曲要素2020年9月28日21二、褶曲的形态分类褶曲形态分类包括四种：横剖面的、纵剖面的、平面的及其组合形式。（一）褶曲的横剖面形态分类横剖面指垂直于褶曲轴的剖面，主要分为六种形态：

1.直立褶曲：轴面直立或近于直立，两翼岩层倾向相反，倾角近等，又称对称褶曲。

2.斜歪褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等，又称不对称褶曲。3.倒转褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，一翼岩层层序正常，另一翼倒转，老岩层覆于新岩层之上。

4.扇形褶曲：轴面直立或倾斜，两翼均倒转，两翼角可以不等或相等。

5.平卧褶曲：轴面近于水平，一翼岩层倒转，另一翼正常。

6.挠曲：在水平或缓倾斜岩层中，某一段岩层倾角突然增大形成的膝状弯曲。2020年9月28日22

（二）褶曲的纵剖面形态分类纵剖面指平行于褶曲轴的剖面，主要分为二种形态：

1.水平褶曲：轴面枢纽近于水平，褶曲沿水平方向延伸，两翼岩层走向大致平行。

2.倾伏褶曲：褶曲枢纽倾伏并向一个方向倾没以至消失，两翼岩层走向不平行且逐渐朝一个方向汇合。

注意：自然界中的褶曲枢纽几乎都是倾伏的，水平褶曲常是它的一部分。倾伏褶曲水平褶曲2020年9月28日23（三）褶曲的平面形态分类在水平面上，根据褶曲延伸长度及同一岩层界限的长宽比分为三类：

1.线形褶曲：延伸远、长宽比大于10：1。

2.短轴褶曲：延伸不远即倾伏消失，长宽比为10：1至3：1。

3.近等轴褶曲：其枢纽、轴面、轴迹无定向，平面呈近圆形，近等轴背斜又叫穹窿，近等轴向斜又叫构造盆地。2020年9月28日24（四）褶曲的组合形式

1.复式褶皱：大型背斜和向斜的两翼地层被次一级褶曲复杂化。2.隔档式褶皱、隔槽式褶皱：由近于平行、发育不等的一系列背、向斜组成。隔档式褶皱的背斜呈紧密褶曲、相邻的向斜则平缓开阔；隔槽式褶皱背斜开阔、向斜紧闭。3.同斜褶皱：由一系列发育程度基本相同的轴面近于平行的褶曲组成。2020年9月28日25三、褶皱构造的观测与研究（一）褶皱的识别

1.

新老岩层依次对称重复出露是判别褶曲存在的基本标志。但水平构造、单斜构造地区由于地形切割也会出现这种现象。水平构造区：老地层在地形低的地方出露、新地层则在高处；单斜构造区：新老地层是沿山谷或山脊两侧对称分布，其条带延伸方向与走向相交。

2.褶曲构造的新老地层呈条带状对称出露，不受地形影响，且与走向一致。2020年9月28日26（二）褶皱的研究1.褶曲的描述1）名称：地名＋褶曲类型2）核部地层、两翼地层及两翼地层产状3）轴面产状、轴迹走向4）褶曲的形成时代5）与相邻褶曲的关系。2.褶曲形成时代的判别

1）根据地层之间角度不整合接触关系来确定。它介于角度不整合面之下最新地层形成之后的时代与角度不整合面之上最老地层形成之前的时代之间。2）根据较大的区域地质构造演化史推测本区褶曲形成的时代。2020年9月28日27第三节断裂构造

主要内容：一、断裂构造的概念二、节理三、断层2020年9月28日28一、断裂构造的概念

当长期作用在岩层上的构造应力达到或超过岩石的强度极限时将发生变形造成破裂和错动，使岩层的连续完整性受到破坏，它们的产物总称为断裂构造。断裂构造分为节理和断层两类。二、节理断裂两侧的岩层或岩体沿破裂面断开，但没有发生明显的相对位移的断裂构造称节理，又称为裂隙。其破裂面称为节理面。

2020年9月28日29（一）节理的分类1.节理的力学性质分类节理按力学性质可分为张节理和剪节理。

1）张节理

是在张应力作用下形成的节理。

2）剪节理

是在剪应力作用下形成的节理。区别：张节理不会切断大的砾石岩粒，剪节理会。2020年9月28日302.节理的产状分类

根据节理产状与岩层产状的关系，分为四种：

1）走向节理：节理走向大致与岩层走向平行。

2）倾向节理：节理走向大致与岩层走向垂直，与岩层倾向大致平行。

3）斜向节理：节理走向与岩层走向斜交。

4）顺层节理：节理面与岩层面大致平行。3.节理的成因分类

根据成因分两大类：原生和次生节理。

1）原生节理：在沉积作用、岩浆作用以及成岩过程中形成的节理。例如玄武岩柱状节理、煤的内生裂隙等。

2）次生节理：岩层形成后生成的裂隙。又分为二类：

（1）构造节理：由地壳构造运动产生，分布广、有规律。

（2）非构造节理（表生节理）：外力地质作用或人为因素所成。2020年9月28日31（二）节理的观测与研究1.观测

1）选择和建立观测点①根据研究目的，在不同部位、不同层位、不同岩性上观测。②要是有足够大的面积，以保证有几十条节理可供观测。

2）描述、记录节理特征

记录内容包括构造部位、层位、岩性、地层时代和产状、产状、力学性质、充填特征和形态特征、伴生构造、密集程度等。2.研究

1）数理统计①节理密度：指垂直节理走向上单位距离内节理的条数。②节理裂隙度：垂直节理走向上单位距离内节理缝隙宽度。③裂隙率（面密度）：节理裂隙面积占观测面积的百分比。

2）资料的整理分析

对节理进行分组、分期、分性质统计，编制相应图件，例如节理玫瑰花图等。2020年9月28日32三、断层

断裂两侧的岩层或岩体沿破裂面断开，并且发生明显的相对位移的断裂构造称断层。2020年9月28日33

（一）断层要素

包括断层面、断层线、断盘、断层交面线、断距、落差等。

1.断层面：指断层的破裂滑动面。

2.断层线：断层面与地面的交线。3.断盘：断层面两侧的岩体。位于断层面上方的称为上盘；位于断层面下方的称为下盘。4.断层交面线：断层面与岩层底面的交线。2020年9月28日34逆断层断层面断层交面线上盘下盘2020年9月28日355.断层的断距、落差（1）断距包括总断距(滑距)、地层断距、铅垂断距、水平断距H总

①总断距(滑距)是断层两盘相对错开的真正距离H总2020年9月28日36②地层断距H0:指在与岩层垂直的剖面上，断层同一层面错开的垂直距离。③铅垂地层断距Hg:

指在与岩层垂直的剖面上，断层同一层面错开的铅直距离。④水平地层断距Hf:

指在与岩层垂直的剖面上，断层同一层面错开的水平距离。2020年9月28日37（2）落差与平错

①断层的落差Ha:指在与断层走向垂直的剖面上，断层同一层面错开的铅直距离（高程差）。②断层的平错Hb:指在与断层走向垂直的剖面上，断层同一层面错开的水平距离。2020年9月28日38（二）断层分类1.根据断层两盘相对位移方向分类：分为：正断层、逆断层、平移断层、枢纽断层等。①正断层：断层上盘沿断层面倾斜线相对向下移动，下盘相对向上移动。2020年9月28日39②逆断层：断层上盘沿断层面相对向上移动，下盘相对向下移动。2020年9月28日40逆断层又分为三种：A逆冲断层：断层面倾角大于45°；B逆掩断层：断层面倾角在30～45°间；C辗掩断层：断层面倾角小于30°。2020年9月28日41③平移断层

断层的两盘沿断层面走向发生移动的断层。④枢纽断层：

断层两盘以断层面上的某一点为枢纽中心发生相对旋转滑动。2020年9月28日422.根据断层走向和所切割岩层走向关系的分类分为走向断层、倾向断层、斜交断层、顺层断层。

①走向断层：断层走向与岩层走向基本一致。

②倾向断层：断层走向与倾向基本一致。③斜交断层：断层走向与岩层走向明显斜交。

④顺层断层：断层面与岩层面基本平行。3.根据断层走向与褶皱轴向关系的分类

①纵断层：断层走向与褶皱轴向基本一致。

②横断层：断层走向与褶皱轴向基本垂直。③斜断层：断层走向与褶皱轴向斜交。2020年9月28日434）、断层的组合类型①地垒和地堑：两条以上正断层，倾向相背、中间断盘相对上升称地垒。反之，断层倾向相对、中间盘下降称地堑。②阶梯状断层：由二条以上正断层产状大体一致而成。③叠瓦状断层：由数条产状大致相同逆断层组合而成。地垒和地堑叠瓦状构造阶梯状构造2020年9月28日44（三）断层存在的识别主要从以下五个方面分析识别：

1.地层的重复与缺失在野外或井下发现地层有不对称重复（褶皱为对称重复）或缺失现象，说明有断层存在。规律如下：2.地质体或地质界线不连续煤巷掘进时，煤层突然中断、迎头出现其它岩层，表明有断层存在。

3.构造标志断层两侧因受强烈挤压或拉张，常伴生、派生一些构造现象：产状急剧变化、节理增多、岩石破碎、出现牵引褶曲等。

4.地面标志地表断层带岩石破碎，容易风化剥蚀成冲沟；山脉延展方向错开；地形上的陡崖（断层崖）等。

5.水文标志湖泊、沼泽、泉水呈带状分布；地表水系急剧转向；岩石浸染、蚀变、矿化现象的带状分布。2020年9月28日45

（四）井下断盘位移方向的判定1.断层面上擦痕和阶步：摸之有光滑感的方向指示对盘运动方向。

2.断层角砾、断层泥：保留在断层带内煤屑、岩块只能分布在曾位移的那段距离内，且愈远粒度越细、数量越少。

3.牵引褶皱：断层两侧岩层因牵引而出现弯曲，弯曲突起方向指示本盘运动方向。

4.羽状