构造地质学课件

1、本章应该探讨的主要内容有： 1、构造地质学的定义和研究内容2、构造地质学的进展3、构造分析4、构造研究的基本方面、绪论、构造地质学的定义和研究内容定义：构造地质学是地质学的基础学科之一，通过研究构成地壳的岩石、岩盘和岩体在岩盘中因力的作用变形形成的各种现象(结构) 研究了这些结构的几何形态、组合形式、形成机制和演化过程，探讨了产生这些结构的力和方向、方式和性质。 研究内容：结构地质学的主要研究对象是中小型结构。 1、结构对沉积的控制作用、2、结构对岩浆活动的控制作用3、结构对变质作用的控制作用4、结构对矿物的控制作用结构地质学的进展新结构观：新结构观主要包括以下4点： 1、以水平运动为主导的活

2、动论及渐进突变的旋转式发展认识和分析结构的根本思想。 2、岩石圈为层圈式，各层界面常为活动的构造界面，各层的构造不协调，横向不均匀。 3、结构为多因、多级、多时、多性。 4、压迫、伸展和平移结构共同构成了岩石圈各级结构。 结构研究方法的新进展： 1、深层和浅层结构研究的结合2、定量分析从定性到定量，这是结构地质学发展走向成熟的一个标志。 定量分析主要包括以下方面： (1)岩石组织运动学和动力学；(2)应力场研究；(3)古差应力的计算；(4)有限应变分析；(5)造山带缩短量的计算； 1、几何分析通过认识和测量各级结构的形状、产状、方位、大小、结构内部各要素之间及其结构与相关结构之间的几何关系，来

3、建立具有完整几何规则的结构关系和形式。 2、运动学分析的目的是再现岩石形成和变形之间发生的运动，主要通过对岩石和岩盘的原生结构，特别是二次结构的分析明确了其运动规律，说明岩盘和岩盘的位置、方位、改变大小和形态的平移、旋转、身体的变化和变形的组合。 3、动力学分析是为了阐明产生结构的力、应力和力学过程，其目的是明确变形应力的性质、大小和方向。 结构研究的基本方面1、野外工作是基础2、重视结构几何学的研究3、建立并完善结构模型4、引进新技术、组织新方法5、多学科、多兵种合作的难关、综合研究第二章地质体的产状和地层接触关系本章应讨论的主要内容： 1、地质体的基本产状2、 岩层的厚度和埋藏深度3、岩层

4、的探出4、地层的接触关系5、沉积岩层的构造6、野外照片、第一节地质体的基本产状几个基本概念地质体指的是所有成因的天然岩体，包括沉积成因的岩层、喷出成因的层状火山岩、侵入成因的岩浆岩体及受力变形形成的构造。 各种地质体的结构可以归纳为面状结构和线状结构。 面状构造有层理、节理、断层等只有几何意义的构造面，如褶皱轴面等。 线状构造包含呈现所有线状习性的构造和皱纹的中枢和线理等各种平面的交线。 为了确定和表现面状结构和线状结构的空间关系，确立了产状要素的概念。 产状要素规定面状构造和线状构造在三维空间中的产出状态，表示水平基准面和地理方位的关系。 面状构造的产状要素平面的产状由空间中的延伸方位及其倾

5、斜度决定。 任何面状构造和地质体界面的产状都用其方向、倾向和倾斜角的数据来表示。1、走向：倾斜平面和水平面的交线叫做走向线，走向线的两端延伸的方向，该平面的任何一个平面都有无数平行的不同高度的走向线。 2、倾向：与倾斜平面上的行驶线垂直的线称为倾斜线，倾斜线在水平面上的投影是指沿着平面向下倾斜的方位的倾向。 3、倾斜角：平面上的倾斜线和水平面上的投影线间的角度，即垂直于平面的直立截面上的平面和水平面间的角度。 关于视倾斜角，在观察断面和岩层的斜交时，将岩层与其断面的交线称为视倾斜线，将视倾斜线和水平面上的投影线所成的角度称为视倾斜角，也称为假倾斜角。 观看角度值小于观看角度值，两者的关系为tg

6、=tgcos，观看倾向越大，观看角度就越小，当观看倾向平行进行时观看角度为零。 线性结构的产状要素直线的产状是直线在空间中的方位和倾斜的程度，产状要素用起伏方向、起伏角或某个平面的侧伏方向和侧伏角来表示。 倾倒方向(指向):某条直线在空间中延伸的方向，即某条倾斜直线在水平面上，投影线表示的该直线向下倾斜的方向。 倾斜角：指直线的倾斜角，即夹在直线和水平投影线之间的锐角。 滚动角：如果线性元素包含在倾斜平面中，则该线与该平面的方向之间的锐角就是该线在该面上的滚动角。 侧伏方向是构成上述锐角的行进路线的一端的方位。 岩层产状的表示方法1、文字记述岩层产状方法(1)象限方法：以地理子午线(经线)为基

7、准线，行进路线、倾向线和它所夹的角是行进路线或倾向的象限。 (2)方位角法：以地理正北(n )为起点(0)，顺时针旋转到岩层的行进路线、倾向线的角度为行进路线和倾向的方位角。 2、地质图中岩层产状符号，3、等值线图中岩层产状方法，第二节岩层厚度和埋藏深度，岩层厚度，1，真正的厚度(h ) :岩层顶、底面之间的最短距离。 2、垂直厚度(hg ) :岩层顶、底面之间的垂直距离。 相同的岩层，只要形状不变化，无论哪个方向的剖面垂直厚度都不会变化。 h=hgcos3，水平厚度(hf ) :岩层的顶部、底面之间的水平距离。 h=hfsin4，视厚和视水平厚度：在与岩层斜交的截面中，岩层的顶、底面和截面的

8、交线之间的最短距离比岩层的真厚大，被称为视厚的水平距离也比水平厚度大，因此被称为视水平厚度。 5、残留厚度：岩层被侵蚀，现在看到的是岩层的残留部分，从地面的某一点到岩层底面的最短距离称为残留厚度。 岩层的埋藏深度是从地面的某一点到地下的某一岩层的山顶的垂直距离，称为该岩层在地面的某一点的埋藏深度。 1 .埋藏深度是地面的某点和地下的岩盘顶部的铅垂对应点的海拔差。 2 .埋藏深度是该岩盘上面上的垂直对应点以上的各岩盘的垂直厚度的总和。 第三节岩层的头角岩层的头角和头角线1、岩层的头角：指岩层露出地表，第四系的未被松弛的堆积层复盖的部分。 2、突出线：岩层突出和第四系在地表的边界线，被称为岩层露出

9、线或者第四系边界线，岩层与地面的交线，被称为岩层露出线，即岩层露出线。 3、岩层引出线的形态及其影响因素岩层引出线的形态是指岩层引出线在地面和地质图上弯曲的形态。 影响岩层头角形态的因素是岩层的产状和地形。 水平岩层在同一水平各点海拔相同或几乎相同。 水平岩层头角的形态仅依赖于地形的起伏。 倾斜岩层、倾斜岩层是倾向和倾斜角大致一致的岩层，是变形岩层和结构中最基本的一层。倾斜岩层在地表的露出边界线和地质边界线总是以一定的规则分布：通过沟谷和山脊的地质边界线的平面投影呈“v”字形，这个规则被称为“v”字形的规律，地形地质图上的特征是，(1)岩层的倾向与地面的倾斜地相反的情况下，穿过沟谷的地质边界线

10、，“v”字形的前端穿过沟谷也就是说，过了指向岩层倾向的山脊，“v”字形的前端就是下坡，也就是说，岩层的倾向指向相反的方向。 地质边界线的“v”字弯曲比等高线宽。 也就是说“翘曲小”。 (2)岩层的倾向与地面的倾斜地一致，岩层的倾斜角大于地面的倾斜地时，横穿沟谷的地质边界线“v”的前端指向沟谷的下游，即指向岩层的倾向的山脊的地质边界线“v”的形状的前端指向山脊的上坡，即岩层的倾向相反的方向。 岩层倾斜角越陡，“v”字越宽，倾斜角接近90度的话，地质边界线就越接近直线，也就是说“弯曲得很大”。 (3)岩层倾向与地面倾斜地一致，倾斜角小于地面倾斜地时，地质边界线“v”的前端在沟谷指向上游的山脊上指下

11、坡，其“v”字的弯曲比等高线闭合。 也就是说“小弯曲大”。 第四节地层接触关系的综合接触是指地区长期处于地壳运动相对稳定的条件下，即沉积盆地缓慢下降，上升但未达到沉积基准面以上，地壳沉降和沉积处于平衡状态，沉积物接连不断地沉积。 这种相互平行或接近平行的新旧地层之间的接触关系称为综合接触。 不匹配接触沉积接触的上下两地层之间有明显的沉积间隙，即前后沉积的两地层之间有明显的地层缺损，该接触关系为不匹配接触。 不匹配接触有两种类型。 1、平行不匹配(假匹配):主要表现不匹配面上下两个地层的生产状态相互平行。 2、角度不匹配：主要是不匹配面上下两个地层的产状不同，皱纹型和变形强弱程度不同，破坏结构的

12、发育程度和性质不同，上下两个地层的结构方向不同。 两个地层的变质程度和岩浆活动也明显不同。 没有被地质图和断面图整合的表现是，地质图和没有被断面图平行整合的面和上下两个地层的生产状态一致，即倾向、倾斜角相同，地质边界线与被整合的地质边界线相似。 2、角度与地质图和剖面图不匹配，上霸是新地层底面的地质界线，即上霸地层中最老的层切断下伏的旧不同地层的地质界线，通常上霸地层的底面代表不整合面。 不匹配的观察1，不匹配研究的意义(1)地质发展史(2)岩石地层学(3)矿物2，不匹配的研究方法(1)确定不匹配的存在(2)确定不匹配的时代(3)研究不匹配空间展布和类型的变化，地理上的不匹配：海的侵入导致大区

13、域地壳缓慢下沉海水占领的面积和沉积范围不断扩大，不断形成新的地层，逐渐向旧的侵蚀面超越霸权。 这两个新的旧地层之间的接触关系称为地理不匹配接触。 特征是： (1)分布区域宽，不同地区地层接触关系的类型经常发生变化。 (2)不仅是下伏地层，在大陆的超霸方向上霸地层的底部缺失的层也很多。 第五节沉积岩层的构造层理及其识别1、层理的形态分类、形态分类为几何分类，主要根据层理形态及其构造，分为水平层理和交错层理。 2、层理识别标志(1)岩石成分的变化(2)岩石结构的变化(3)岩石的颜色的变化(4)利用岩层的层面原生结构，确定岩层的顶面和底面指向成层岩层的顶面法线的方向，成层岩系的岩层是自古以来新的方向

14、。沉积岩层的很多原生沉积结构可以用于确定岩层的方向。 1、交错层理交错层理由纹层相互斜交构成，常呈弧形，有多种类型。 2、推移层理(粒序层理)是碎屑物质沉积过程中流体逐渐衰减形成的沉积结构。 3、波浪痕的波浪痕是沉积物表面由水流形成的波状起伏的沉积形态。 4、清洗面固定或半固定的堆积岩层露出水面，或在水中被流水冲走时，形成凹凸不平的清洗面。 5、水平暴露标志6、生物标志从某化石在岩盘内的埋藏保存状态可以鉴定岩盘的山顶、底面。 第三章地质构造分析的力学基础第一节应力的概念面力和体力地壳中作用于岩石的力有多种，最重要的是重力和面力。 重力是体力，与质量成比例。 对于深埋在地壳中的岩石，垄断其上岩柱

15、的重量是一种重要的力量。 体力是作用于岩石内部各质点的外力。 面力是岩块间的相互作用力，通过其接触面传递，作用于物体的表面，所以也称为面力。 应力是由面力和体力的作用引起的，是作用于物体内和表面的单位面积的大小相等方向的相反的力，应力的方向与力的方向一致。 内力：同一岩石内部各质点间相互作用的力分为固有内力和附加内力。 固有内力是指岩石内部各质点间原本存在的自然结合力。 附加内力是指外力作用于岩石时，引起内部固有内力变化的量。 1、接合应力：由外力在岩石内部的任意截面上产生的与外力的作用方向平行的应力，即作用于该截面上的接合应力。 2、正应力和剪切应力：合力可以用平行四边形定律分解为两个应力。

16、 正应力(或直应力):垂直于截面的应力剪切应力：作用于截面而平行的应力，主应力：在岩石内部因外力而产生，在垂直于外力的作用方向的截面上仅产生正应力，不产生剪切应力，与外力的作用方向平行的正应力称为主应力。 垂直于主应力的截面称为主应力面或主平面，仅主应力而没有剪应力的主应力面的法线称为主应力轴，表示主应力的作用方向。 4、基本计算公式、任意截面(n )上的接合应力(合)、外力(p )、主应力面(a )、n和a的角度(n )、主应力(a )等的关系，可以将第二节应力状态分析应力状态的概念在外力的作用下在岩石内部的任意点的无数方向上产生的应力状态和岩石内部的该点的应力状态一点应力状态、一点应力状态

17、可以用三个主应力的大小和方向表示，分别用1、2、3表示最大、中间、最小主应力，123。 一般应力状态为： 1，单轴应力状态：一个主应力不等于零，另一个主应力等于零。 2、双轴应力状态：一个主应力为零，另一个主应力非零。 3、三轴应力状态：三个主应力不等于零，在一般应力状态下，123。 二维应力分析1、任意斜截面的应力分析、表示二维应力状态的莫尔斯圆、三维应力分析三维应力分析是基于二维应力分析而进行的，但数值式更为复杂。 三维应力摩尔：第三节应力场、应力轨迹、应力集中应力场和应力轨迹物体内各点在某一瞬间的应力状态下构成了应力场。 地壳一定空间内某一瞬间的应力状态称为构造应力场。 表示该瞬间的应力

18、状态及其变化，通常用各点的主应力方向连接的轨迹来表示，也称为应力轨迹，表示主应力方向的连续变化。应力场的研究方法主要有节理统计、岩群分析、光弹模拟、数学地质模拟等。 应力集中根据材料实验，物质内部的缺陷(如孔、缺口、微裂缝等)会引起局部应力集中，大大超过应力的正常值，岩石首先沿着这些应力集中部位被破坏。 由于自然界的岩石没有完全欠缺，所以应力集中现象在地壳上也一定存在。 第四节变形岩石应变分析的基本概念1、变形、变位和应变当地壳上岩体受到应力后，其内部各质点受到一系列的变位，岩体的初始形态、方位和位置发生了变化，通常称之为变形。 物体的位移通过其内部各质点的初始位置和终端位置的变化来表现。 连接质点的初始位置和结束位置的线称为位移矢量。 位移的基本方式分为平移、旋转、体变、变形四种。 平移和旋转是刚体的平移和旋转，表示物体相对于外部坐标整