第七章地质构造

1、1,第七章 地质构造,2,地质构造：是指组成地壳的岩石、岩层或岩体在动力地质作用下发生变形的产物。 研究对象：地壳或岩石圈的地质构造。 主要内容： （1）构造几何学研究：包括形态、方位、产状、规模、级次、分布及组合规律。 （2）形成条件和形成机制研究：主要是研究地质构造的形成环境，以及地质构造形成的运动学与动力学。,3,第一节 层状岩石的产状 及其接触关系,一、岩层的产状 二、地层的接触关系,4,一、岩层的产状 (一)岩层及岩层厚度 由两个平行或近于平行的界面所限制、岩性基本一致的层状岩体叫做岩层；由沉积作用形成的层状岩体叫沉积岩层。 岩层的上、下界面叫层面，上层面又称顶面，下层面又称底面。

2、两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下伏岩层的顶面。 两层面间的垂直距离，就是岩层的厚度。,5,(二)岩层的原始产状及产状类型 岩层的产状系指在产出地点的岩层面在三维空间的方位。即岩层的空间方位和产出状态。 水平或近水平的：在广阔而平坦的沉积盆地中所形成的沉积岩层，其原始产状大部是水平的或近于水平的。 原始倾斜：只有在沉积盆地边缘、岛屿、水下隆起和火山锥周围边坡等局部地带，岩层才会出现一定程度的倾斜，是为原始倾斜。,6,7,水平岩层,8,岩层形成以后，由于受到构造运动的影响，会产生不同程度的变形变位，其产状会发生不同程度的改变。 岩层的产状类型：水平岩层、倾斜岩层、直立岩层、倒转岩层。,

3、9,倾斜岩层,10,直立岩层,11,(三）岩层的产状要素 1、产状要素的概念 岩层产状是指岩层在三维空间中的产出状态。是以岩层面在三度空间的延伸方位及其倾斜程度来确定的，是表示岩层的空间关系。 即采用岩层面的走向、倾向和倾角三个要素的数值来表示。,12,13,走向：岩层面与水平面的交线两端所指的方向。岩层面与水平面的交线称为走向线。岩层走向表示岩层在空间的水平延伸方向。 倾向：是岩层面上与走向线垂直的倾向线在水平面上的投影线所指的岩层下倾的方向，就是岩层的真倾向，简称倾向。 层面上与走向线相垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾向线或倾斜线，与走向线不垂直的倾向线叫视倾向线或叫倾斜线，它在水平面上的投

4、影线所指的方向，就是岩层视倾向或假倾向。 真倾向只有一个方位角数值。视倾向就有多个。,14,15,倾角：岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角就是岩层的倾角，又叫真倾角。真倾角只有一个。视倾斜线和它的水平面上的投影线之间的夹角，叫视倾角或假倾角。视倾角多个，而这些视倾角都比同一地点的真倾角值小。 真倾角与视倾角的关系如图所示。,16,真倾角与视倾角的关系还可用数学式表达：tan=tan cos。 从这个关系式可以看出，视倾向愈接近真倾向时，其倾角值也越来越大，最后趋近于真倾角值；视倾向偏离真倾向越远，即愈靠近岩层走向，则其视倾角越小，以至趋于零，所以可以把走向看成视倾角为零的视倾向。 水

5、平岩层：倾角85,17,2、产状要素的测定与表示方法 岩层的产状要素通常是用地质罗盘直接在岩层上测得，必要时可以用经纬仪测量仪器精确测量。 在有些情况下，地质罗盘不容易准确测定时，可根据钻孔资料、地形地质图上的表现及视倾斜值用几何作图法或赤平投影等方法，求出岩层的产状要素。,18,岩层的产状要素可用两种方法表示： 文字表示法：用象限角表示，也有的用360的圆周角表示，因此，文字表示方法也有两种： （1）方位角表示法：一般只测量、记录倾向和倾角，如SW20525（也可写为20525），即倾向为西南205，倾角25。SE11538，NW29045。 （2）象限角表示法：以北和南的方向作为0，一般测

6、记走向、倾角和倾向象限。如N65W/25SW，即走向为北偏西65，倾角为25，向西南倾斜；又如N30E/27SE，即走向北偏东30，倾向南东，倾角27。,19,符号表示法：在地质图上，岩层产状要素是用符号表示。常用的符号有：,长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角。长、短线必须按实际方位标绘在图上；,岩层产状是水平的；,岩层直立，箭头指向新岩层；,岩层倒转，箭头指向倒转后的倾向，即指向老岩层，数字是倾角度数。,20,(四)水平岩层 水平岩层是同一层面上各点的海拔高度相同或基本相同的岩层。未经变动的，即仍保持原始状态的沉积岩层。水平岩层具有以下特征： 1、老岩层在下，新岩层在上。 2、出露和分

7、布受地形控制。水平岩层的出露和分布状态，完全受地形控制，其出露线在地形地质图上表现为与地形等高线平行或重合，而不相交。 在河谷、冲沟中岩层的出露界线随等高线弯曲而弯曲，延伸成“V”字形，“V”字形尖端指向上游；在山顶和山坡上岩层露头分布往往呈弧岛状、不规则的同心圆状或条带状。,21,22,3、厚度是岩层顶、底面标高之差。 4、露头的宽度取决岩层厚度和地面坡度。 露头宽度指的是岩层上、下层面在地面上的出露界线之间的水平距离。 水平岩层的露头宽度是随岩层的厚度和地面坡度的变化而变化，当地面的坡度相同时，厚度大的岩层露头宽度就宽，厚度小的岩层露头就窄；反之亦然，当岩层厚度相同时，坡度大的岩层露头宽度

8、就窄，坡度小的岩层露头就宽。注意的是，在陡崖处，岩层上、下层面界线的投影线就重合为一条线，即露头宽度为零，以致于在地质图上呈现出岩层尖灭的假象。,23,24,注意： 地质图：用规定的符号、色谱和花纹将一地区的各种地质构造、地质现象按一定的比例投影到平面（地形地图）上形成的图件。 地质界线：地形图上各种地质体的界线（岩性界面、地层分界面、断层面、不整合面、矿体边界等）。,25,(五)倾斜岩层 倾斜岩层：由于地壳远动，使原始水平产状的岩层发生构造变动，形成倾斜岩层。这是最简单的一种构造变动，也是层状岩石最常见的一种产状形态。 单斜岩层（单斜构造）：在一定范围内所出露的一套岩层若倾向和倾角基本一致，

9、则称为单斜岩层。,26,1、倾斜岩层的露头形态 倾斜岩层露头界线在地形地质图上分布形态则较复杂，表现为与地形等高线成交切关系并有一定规律。 即当其横过沟谷或山脊时，均呈“V”字形态，根据岩层产状、地面坡向及坡度不同，“V”字形形态也有所不同，这种规律称为“V”字形法则。,27,(1)当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层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”字形尖端指向沟谷的上游，而穿越山脊时，“V”字形尖端则指向山脊的下坡；但岩层界线的弯曲总是比等高线弯曲度小。“相反相同小” (2)当岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角大于地面坡度角时，岩层露头界线与地形等高线成相反的方向弯曲。

10、在沟谷中，界线“V”字形尖端指向下游；在山脊上，则指向山脊上坡。“相同相反大”,28,29,(3)当岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角小于地面坡度角时，岩层露头界线与地形等高线的弯曲方向也是相同的。在沟谷中，岩层露头界线的“V”字形尖端指向上游；在山脊的下坡。“相同相同大” “V”字形法则不仅适用于层状地质体界面露头线的分布形态，也适用于一切较平整的构造面，如断层面、不整合面等的露头线的分布形态。,30,31,32,2、岩层的露头宽度 倾斜岩层的露头宽度主要取决于岩层的厚度和倾角，还受地面坡角、坡向与岩层的倾角、倾向之间关系的影响。 (1)当岩层倾向与坡向相反时，一般是地面坡度缓，岩层露头就宽，

11、坡度陡，露头就窄；岩层出露在陡崖峭壁上，则岩层顶、底面的界线在平面上的投影重合成一条线，造成在平面图上岩层“尖灭”的假象。 (2)当岩层面与倾斜地面直交时这时露头宽度小于岩层厚度；岩层倾角达90时，且不受地形影响，露头宽度等于岩层厚度；当岩层面与地面之间的交角（指相交锐夹角）由大变小，则露头宽度由窄变宽。,33,34,35,3、倾斜岩层的厚度 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、底界线之间的垂直距离，都是视厚度。 铅直厚度是指岩层顶、底面之间沿铅直方向的距离。直井所获得的岩层的厚度大多数是铅直厚度。 铅直厚度、视厚度与真厚度具有一定的三角关系：真

12、厚度（h）=铅直厚度（H）cos（为岩层真倾角）。,36,37,当=0时，cos=1，即岩层水平时，铅直厚度（H）=真厚度（h）； 当0时，cos的值总是小于1，故倾斜岩层的铅直厚度总是大于真厚度。当岩层产状不变时，在任何方向的剖面上量得的铅直厚度都相等。 视厚度（h）=铅直厚度（H）cos（为该剖面方向的岩层视倾角）。因视倾角总是小于真倾角，coscos，所以视厚度也恒大于真厚度。h=h cos/cos。 因此，得知岩层的真厚度和真、视倾角，铅直厚度和视厚度即可用上述三角公式求出。,38,4、倾斜岩层的埋藏深度 岩层的埋藏深度是指从地面某一点到所目标岩层层面的铅直距离。一般根据岩层的已知点到

13、测深点的距离、两点高差和岩层产状要素等数据来计算。 在石油钻井中直井所钻遇的目标层顶面的进尺深度，就是该井目标层的埋藏深度。 例：已知A井、C井处的高程，A井钻遇M层顶面的深度ABH，地层倾角为a，地层厚度为T，求C处钻遇M顶面和底面的深度 CEA、C两地高程差H（A处钻遇深度）OE（OBtga）（顶面深度） 底面深度CEEF（地层的铅直深度）CET/cosa,39,40,二、地层的接触关系,（一）整合与不整合 整合：上、下地层在沉积层序上没有间断，岩性或所含化石都是一致的或递变的。其产状也基本一致，它们是连续沉积形成的。 不整合：上、下地层间的层序如果有了间断，即先后沉积的地层之间缺失了一部

14、分地层。 在上、下地层之间有一个沉积间断面，叫不整合面。不整合面在地面的出露线叫不整合线，它是重要的地质界线之一。,41,（二）不整合的类型 根据不整合面上、下地层的产状及其反映的地壳运动特征，不整合可分为两种主要类型，即： 平行不整合(也称假整合) 角度不整合(斜交不整合),42,1、平行不整合： （1）上、下两套地层的产状彼此平行； （2）存在地层缺失（不整合面）； （3）底砾岩、古风化壳、古土壤层； (4)不整合面平整或起伏,不整合面有平整的，也有高低起伏的，它反映了上覆新地层沉积前的古地貌形态。 形成过程： 下降沉积上升、沉积间断和遭受剥蚀再下降、再沉积,43,44,45,2、角度不整

15、合 角度不整合是指不整合面上下两套地层间不仅缺失一部分地层，彼此的产状也不平行，而是相交截接触。 角度不整合的表现： 上、下两套地层之间缺失部分地层； 产状不相同； 不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等； 上覆的较新地层的底面通常与不整合面基本平行，而下伏的较老地层层面与不整合面则相截交。,46,47,角度不整合形成过程： 下降、接受沉积褶皱上升(常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等)、沉积间断、遭受剥蚀再次下降、再沉积。,48,49,1、确定不整合存在的标志 (1)地层古生物方面的标志 上、下两套地层中的化石所代表的地质时代相差较远；或二者的反映出生物演化过程中存在不连续现象，或二者的

16、生物迥然不同。 根据化石和区域地层对比，确定两套地层之间存在某些层的缺失，而又证明它不是断层造成的，则说明有不整合存在。,（三）不整合的观察和研究,50,(2)沉积方面的标志 上、下两套地层在岩性和岩相上截然不同。两套地层之间往往有一个较平整或起伏不平的古剥蚀面，这个面上可能保存着古风化壳，古土壤层或与之有关的残积型矿床如铁、锰、磷、镍、稀土或铝土矿。 上覆地层的底层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石的滞留沉积形成的底砾岩。,51,(3)构造方面的标志 上、下两套地层产状，构造变形强弱程度不同，因而两套地层的褶皱、断裂、劈理等构造的类型、方位、期次、强度等等不同；下伏老地层遭受构造变形的期次总是多

17、于上覆新地层。 从宏观方面看，两套地层的构造线方向有时也迥然不同。 下伏老地层中某些断层、节理或其它构造面，可延伸至不整合面而被截断。,52,53,(4)岩浆活动和变质作用方面的标志 上、下两套地层及其构造是在不同时期的地壳运动中形成的。往往各自伴生不同时期和不同特点的岩浆活动和变质作用，并各有不同类型的矿床。四川攀西地区的会理群为一套变质火山岩和沉积岩组成的浅变质岩系，其中有侵入的含铜、镍矿床的基性超基性岩体及含铁、锡矿床的花岗岩体。在其上覆盖着未变质的基性岩，二者呈明显的角度不整合接触关系。 总之，不整合面上、下地层经受的变质作用及岩浆作用的期次、强度、类型及特征等不同。,54,2、确定不

18、整合的形成时代。 不整合形成的时代通常相当于不整合接触的上、下两套地层之间所缺失的那部分地层的时代。 即以不整合面下伏地层中最新的一层时代为下限，以上覆地层中最老一层的时代为上限，就是其间所缺失的那部分地层所代表的时代，即不整合形成的时代。 如果为角度不整合，这个时期即为地壳运动相对剧烈时期，代表一个“褶皱幕”。,55,3、不整合在地质图上的表现特征 根据地质图上出露的地层时代、层序、地质界线之间的关系可以确定不整合类型。 不整合面上、下两套地层的产状有较明显的差异，其间又缺失一部分地层。 上覆较新地层的底面的界线(即不整合线)与下伏较老的不同层位的地层相交截。,56,57,第二节 褶皱构造（

19、FOLDS）,一、褶皱和褶皱要素 二、褶皱的形态描述 三、褶皱的产状类型及其组合型式 四、褶皱的观察和研究,58,一、褶皱和褶皱要素 （一）褶皱的概念 褶皱是地壳上一种最常见的地质构造，是地壳上最基本的构造型式，是地质构造中最引人注目的地质现象。 褶皱：是岩石中各种面受力发生的弯曲变形；褶皱形象地反映了地壳岩石、岩层发生了塑性变形。 褶皱的规模：差别极大，小至手标本或显微镜下的微型褶皱，大到卫星相片上的区域性褶皱。 褶皱的形态：多种多样的，但从单一褶皱面的弯曲来看，基本形态有两种：背斜、向斜。单个褶皱叫褶曲。,59,60,背斜：岩层向上弯曲，其核心部位的岩层时代较老，外侧岩层较新，称为背斜。由

20、于风化剥蚀的破坏，造成背斜在地面的出露特征是：从中心向两侧从老到新对称重复出露岩层。 向斜：岩层向下弯曲，其核心部位的岩层时代较新，外侧岩层较老，称为向斜。因后来风化剥蚀的破坏，造成向斜在地面上的出露特征是：从中心向两侧从新到老对称重复出露岩层。,61,（二）褶皱要素 褶皱的基本组成部分就是褶皱要素，褶皱要素主要有： 1、核部：指褶皱的中心部分的地层。当风化剥蚀后，常把出露在地面的褶皱中心部分的地层，简称核。 2、翼部：系指褶皱核部两侧的地层，比较平直的地层，简称翼。在横剖面或横截面上，构成两翼的同一褶皱面的拐点的切线的夹角，即两翼之间的最小夹角称为“翼间角”。是正交剖面上两翼间的内夹角。,6

21、2,63,3、转折端：系指从一翼向另一翼过渡的部分，对褶皱面来说的，在横剖面上，转折端常呈弧线形，但有时也可以是一点或直线。 4、枢纽：是指同一褶皱面上最大弯曲点的连线。枢纽可以是直线，也可以是曲线；可以是水平的，也可以是倾斜的。 5、轴面：是一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽联成的面，故又称枢纽面。,64,褶皱轴面和枢纽,65,6、轴迹：轴面与地面或任一平面的交线。 7、脊、脊线、脊面和槽、槽线、槽面：背斜或背形的同一褶皱面的各个横剖面上的最高点为“脊”，它们的连线称为脊线；若干相邻褶皱面上的脊线联成的面。与它们相反，向斜或向形的同一褶皱面的各横剖面上的最低点为“槽”，它们的连线，称为槽线；若干

22、相邻褶皱面上的槽线联成的面，分别称为槽面。 8、脊迹和槽迹：脊面或槽面与地面或任意平面的交线。,66,二、褶皱的形态描述 1、横剖面上褶皱形态的描述 （1）根据轴面产状和两翼产状，褶皱可以描述为：,67,直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角相等； 斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不相等； 倒转褶皱：轴面倾斜，两翼向同一个方向倾斜，一翼地层倒转，另一翼地层层序正常； 平卧褶皱：轴面近于水平，一翼地层层序正常，另一翼地层倒转； 翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱。,68,（2）根据翼间角大小可以将褶皱描述为： 平缓褶皱：翼间角小于180，大于120； 开阔褶皱：翼间角小于120，大于70； 闭

23、合褶皱：翼间角小于70，大于30； 紧闭褶皱：翼间角小于30； 等斜褶皱：翼间角近于0，两翼近平行。,69,70,（3）根据褶皱面弯曲形态可将褶皱描述为：转折端形态，结合两翼情况,71,2、褶皱在平面上出露形态 根据褶皱的某一岩层在平面上出露的纵向长度和横向宽度之比，将褶皱分别称为： 线状褶皱：其长度与宽度之比大于10:1，是一种狭长形褶皱； 短轴褶皱：其长度与宽度之比介于3:110:1之间的褶皱； 穹隆褶皱：其长度与宽度之比小于3:1的背斜构造，褶皱面自脊点向四周作放射状倾斜； 构造盆地：其长度与宽度之比小于3:1的向斜构造，褶皱面从四周向中心倾斜。,72,73,三、褶皱的产状类型及其组合型

24、式 （一）褶皱的产状类型 褶皱的产状，主要取决于枢纽和轴面两个要素。 MJRickard，1971年在总结前人关于褶皱产状分类的基础上，根据褶皱轴面倾角、枢纽倾伏角和侧伏角这三个变量绘制一个三角网，有了这么一个三角网图，以便对褶皱产状作三维的定量研究。这种分类又称Rickard分类。 分类依据：褶皱轴面倾角、枢纽倾伏角和侧伏角。,74,75,1、直立水平褶皱（区）：轴面近于直立（倾角8090），枢纽近于水平（倾伏角010）； 2、直立倾伏褶皱（区）：轴面近于直立（倾角8090），枢纽倾伏角为1080； 3、倾竖褶皱（竖直褶皱）（区）：轴面和枢纽均近于直立（倾角和倾伏角均为8090）； 4、斜歪

25、水平褶皱（区）：轴面倾斜（倾角1080），枢纽近于水平（倾伏角为010）；,76,5、平卧褶皱（区）：轴面和枢纽均近于水平（倾角和倾伏角均为010）； 6、斜歪倾伏褶皱（区）：轴面倾斜（倾角1080），枢纽也倾伏（倾伏角为1080），但二者倾向和倾角均不一致，这是常见的一种类型。 7、斜卧褶皱（重斜褶皱）（区）：轴面倾角和枢纽倾伏角均为1080，而且二者倾向基本一致，倾斜角度也大致相等，即枢纽在轴面上的侧伏角为8090。,77,（二）同沉积褶皱 这种褶皱一般规模较大，从褶皱两翼到转折端，同一褶皱岩层的厚度、岩性甚至岩相等特征呈有规律性的变化具体表现在,78,1、两翼倾角上部平缓，下部变陡，多为

26、开阔褶皱； 2、背斜顶部岩层变薄，两翼的增厚；向斜中心岩层厚，两翼的变薄； 3、岩层岩石结构明显受构造控制：即背斜顶部常沉积浅水物质，而向斜中心部位则沉积细粒物质。 同沉积褶皱对形成油气藏、以及煤和其他沉积矿产的形成和分布起一定控制作用。,79,（三）、褶皱的组合型式 1、褶皱在平面上的组合类型 平行褶皱：一系列背斜和向斜相间排列，轴线彼此平行。,80,分枝状褶皱：一个主褶皱沿其延伸方向分为若干分枝小褶皱。,81,帚状褶皱：指一系列褶皱呈弧形扫帚状排列。这类褶皱群在一端收敛，在另一端散开。这是区域性水平旋扭运动造成的。,82,弧形褶皱：指一系列褶皱呈弧形排列，这是区域性不均匀水平运动所引起的。

27、,83,雁列式褶皱：是一系列呈平行斜列的短轴背斜或向斜组成，也可以由规模和次级的背斜或向斜所组成。是褶皱构造常见的一种组合型式。,84,穹隆和构造盆地 穹隆是岩层自褶皱的脊向四周作放射状倾斜的背斜，在平面上纵向长度和横向宽度之比小于3:1的背斜。 构造盆地是岩层从四周向中心的槽部倾斜的向斜，平面上纵向长度和横向宽度之比小于3:1的向斜。,85,86,2、褶皱在横剖面上的组合类型 复背斜和复向斜：复背斜和复向斜是有多级褶皱所组成的巨大背斜和巨大向斜。两翼被一系列次级褶皱所复杂化的大型褶皱构造。 各次级褶皱与总体褶皱常有一定的几何关系：典型的复背斜和复向斜的次级褶皱轴面常向该背斜或复向斜的核部收敛

28、。组成复背斜或复向斜的次级褶皱大多是比较紧闭的自复背斜核部趋向两翼常由直立褶皱变为斜歪、倒转，甚至成平卧褶皱。,87,88,隔档式褶皱和隔槽式褶皱 隔档式褶皱：又称梳状褶皱，由一系列平行的背斜和向斜相间组成，其中背斜是窄而紧闭的，形态完整清楚，呈线状延伸；而两个背斜之间的向斜则开阔平缓。,89,90,隔槽式褶皱：也是由一系列平行的背斜、向斜相间排列的褶皱组成的，其中背斜和向斜的形态正好与隔档式褶皱相反，其向斜紧闭且比较完整，呈线状排列，而两向斜之间的背斜则平缓开阔成箱状。,91,92,四、褶皱的观察和研究 （一）褶皱的研究意义 褶皱是地壳上一种最常见的地质构造，是地壳上最基本的构造型式，是地质

29、构造中最引人注目的地质现象。 对褶皱的研究可以揭示一个地区地质构造的形成规律和地质发展史。 褶皱及其伴生构造可以形成储集油气的圈闭，选择钻井位置和制定勘探和开发方案，必须了解褶皱的几何形态及规模，另外，在采矿中，预测褶皱矿体的储量对于制定开采计划是极其重要的。,93,94,（二）褶皱形态的研究 1、了解区域内总的构造轮廓 分析研究工区内的小比例尺地质图，航空照片、卫星照片等，或进行横穿区域构造线的路线地质调查，了解全区地层时代、地层层序和构造总体特征，从而确定调查研究褶皱构造的调查路线或地震勘探方案。,95,2、查明地层层序和追索标志层 查明地层层序是研究褶皱和区域构造的基础，因此，首先要进行

30、地层研究。根据古生物和岩石沉积特征，查明其时代层序，进行地层划分，或根据岩石中各种原生构造及伴生小构造来查明岩层相对顺序，区别层序正常和倒转的地层。然后根据地层对称重复的关系，确定背斜和向斜的所在位置。 3、观察褶皱核部形态 许多褶皱的形态在地表和地下是不相同的：褶曲的两翼倾角，厚度不同，上下层岩性不同，顶部发生位移。,96,97,98,4、绘制褶皱剖面图,99,（三）褶皱的形成时代 大多数褶皱是在区域性的构造运动幕中形成的，它们的形成时代就主要根据区域性角度不整合时代来确定。每个角度不整合标志着发生过一次褶皱运动。 有两种情况： 一种情况是不整合面以下的一套地层均褶皱，而其上的地层未褶皱，则

31、形成时代通常认为与角度不整合所代表的时代相一致。 另一种情况：是不整合面上、下地层均褶皱，但褶皱方式、形态都不相同，则至少发生过两次褶皱运动。如果有两个不整合，上、下地层均褶皱而褶皱形态又不一样，则这个地区发生过至少三次褶皱运动。,100,101,第三节 断裂构造,一、节理 二、断层,102,一、节理（JOINTS） (一)节理的概念及其研究意义 岩石沿断裂面没有发生明显位移的断裂，称为节理，俗称裂缝。节理是岩石中的裂隙，是地壳上部岩石中发育最广的一种小型构造。 若节理是在成岩过程中形成的，如玄武岩中的柱状节理、细粒沉积物中的泥裂，可以称之为原生节理。,103,根据节理形成的地质原因，可将节理

32、分为构造节理与非构造节理。 构造节理：是在内动力地质作用下形成的节理。 特点：产状和方位比较稳定，与区域构造或局部构造存在一定关系，发育的范围和深度均较大，既有剪节理，又有张节理。 非构造节理：是在外动力地质作用形成的节理，如风化作用形成的节理。 特点：产状和方位极不稳定，与区域构造或局部构造存没有规律性关系，发育的范围和深度有限，以张节理为主。,104,研究意义 （1）是石油、天然气和地下水的运移通道和储聚场所，还可作为金属和非金属矿物的沉淀场所。 （2）大量发育的节理常常引起水库的渗漏和地基、岩体的不稳定，给水库和大坝等工程带来隐患。 （3）由于节理的影响，可形成十分壮观和奇异的地貌景观，

33、具有旅游艺术价值。 （4）实用价值：长期以来，采石工们利用节理控制的薄弱面来开采花岗岩和石灰岩、砂岩。,105,(二)节理的分类 1、节理与有关构造的几何关系分类 （1）根据节理产状与岩层产状的关系划分,106,走向节理：节理走向与所在岩层走向大致平行的节理； 倾向节理：节理走向与所在岩层走向大致直交（垂直）的节理； 斜向节理：节理走向与所在岩层走向斜交的节理； 顺层节理：节理面与所在岩层的层面大致平行的节理。,107,（2）根据节理与褶皱轴关系划分,108,纵节理：节理走向与褶皱轴向平行的节理； 横节理：节理走向与褶皱轴向直交（垂直）的节理； 斜节理：节理走向与褶皱轴向斜交的节理。,109,

34、2、节理的力学性质分类,110,（1）剪节理 剪节理是由剪应力产生的破裂面，理论上来讲剪节理是成双成对出现，自然界中也经常如此，不过，两组剪节理的发育程度可以不同。具有以下主要特征： a、剪节理产状较稳定，沿走向和倾向延伸较远； b、节理面平滑，擦痕发育，充填脉平直：剪节理面较平直光滑，有时具有因剪切滑动而留下的擦痕，当剪节理未被矿物质充填时是闭合的，如果被充填，脉宽较为均匀，脉壁较为平直；,111,112,c、切割砾石：在砾岩、角砾岩或含有结核的岩层中的剪节理，一般都切过岩石中的砾石或结核，甚至砂粒。这是由于剪节理是剪破（切割）岩层而不是拉破（裂割）岩层的。,剪节理直切砾岩中的砾石,113,

35、d、组成“X”型共轭剪节理系或一组平行节理，且等距排列：典型的剪节理常组成共轭“X”型剪节理系，发育良好时，则将岩石切成菱形或棋盘格子状。,114,115,e、剪节理有时表现为有斜列小节理组成的羽列带；,剪节理及其微剪切羽列,剪节理的羽列现象,116,f、剪节理尾端常形成折尾、菱形结环或分叉：各剪节理尾端变化或连接形式就是这三种，反映了两组共轭剪节理的结合方式。,117,(2)张节理是由张应力产生的破裂面，具有以下特征： a、产状不稳定，延伸不远：张节理产状不甚稳定，而且往往延伸不远就消失，单条节理短而弯曲。一组张节理有时呈侧列产出；,118,119,b、张节理面粗糙弯曲，且无擦痕； c、多绕

36、砾石而过：在砾岩或砂岩中的张节理常常绕过砾石、角砾、结核和粗砂粒。如果切穿砾石，其破裂面也凹凸不平； d、多开口并有脉充填：张节理多开口，常被矿脉充填，脉宽变化较大，脉壁不平直； e、组合形式多样，有侧列状、锯齿状、放射状、同心圆状、以及树枝状、网格状、共轭雁列式； f、尾端多呈树枝状，也可形成杏仁状结环及各种不规则形态。,120,121,纵弯褶皱中节理的发育,(三）节理与褶皱的关系,122,二、断层（FAULTS） 岩石沿断裂面发生了明显位移的断裂，称为断层。 断层和节理都属于断裂构造，而且一些断层往往是由节理进一步发育而成的，就其力学成因来说，它们并无本质性差别。它们差别在于：断层规模较大

37、，沿断裂面发生了明显的位移；节理规模很小，沿断裂面没有发生明显的位移。另一方面是它们的地质意义不同。,123,124,（一）断层的几何要素 1、断层面： 断层是一种面状构造，断层面是一个将岩块或岩层断开成两部分，两部分岩块或岩层顺着它滑动的破裂面。 断层面与地面的交线，就是断层线，即断层在地面的出露线。在地形地质图上其形态遵从“V”字形法则，与岩层一样。,125,2、断盘： 是断层面两侧沿断层面发生位移的岩块。 断盘可以进一步划分，根据断盘与断层面的关系划分，如果断层面是倾斜的，位于断层面上侧的一盘为上盘，位于断层面下侧的一盘为下盘。 如果断层面是直立的，则按断盘相对断层走向线的方位描述：如东

38、盘、西盘或北盘、南盘。 根据两盘的相对滑动，相对上升的一盘叫上升盘，相对下降的一盘叫下降盘。,126,3、位移,127,位移是断裂面两侧岩块相对移动的泛称。断层位移的方向和大小，在生产实践上很重要。 滑距是指断层两盘实际的位移距离，是指错动前的一点在断层错动后成两个对应点之间的实际距离。,128,两个对应点之间的真正位移距离称为总滑距（上图，ab），由a至b为上盘相对移动的方向。 总滑距在断层面的走向线和倾斜线上进行分解，就有两个分量： 总滑距在断层面走向线的分量称为走向滑距（上图，ac）。 总滑距在断层面倾斜线上的分量称为倾斜滑距（上图，cb）。 总滑距、走向滑距、倾斜滑距在断层面上构成直角

39、三角形关系。 总滑距在水平面上的投影长度称为水平滑距（上图，am）。,129,断距是指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离。在不同方位的剖面上去测量断距值是不同的。 在垂直于被错断岩层走向的剖面上（dnf）可测得的断距有： 地层断距：断层两盘上对应层之间的垂直距离（上图，ho）； 铅直地层断距：断层两盘上对应层之间的铅直距离（上图，hg）； 水平地层断距：断层两盘上对应层之间的水平距离（上图，hf）；,130,在矿山开采中，为设计竖井和平巷的长度，还常采用两个术语平错和落差。上图，在垂直岩层走向的剖面上，XYZ为一直角三角形，XY为落差，YZ为平错。,131,（二）断层分类 1、根据断层走

40、向与岩层走向的关系划分 （1）走向断层：断层走向与所在岩层的走向基本一致； （2）倾向断层：断层走向与所在岩层的走向基本直交； （3）斜向断层：断层走向与所在岩层的走向斜交； （4）顺层断层：断层面与所在岩层的层理界面基本一致。,132,2、根据断层走向与褶皱轴向（或区域构造线）之间的几何关系划分 (1)纵断层：断层走向与褶皱轴向一致或断层走向与区域构造线方向基本一致； (2)横断层：断层走向与褶皱轴向直交或断层走向与区域构造线基本直交； (3)斜断层：断层走向与褶皱轴向斜交或断层走向与区域构造线斜交。,133,3、按断层两盘相对运动分类,134,1、正断层：上盘沿断层面相对向下滑动，下盘沿断

41、层面则相对向上滑动。 2、逆断层：上盘沿断层面相对向上滑动，下盘沿断层面则相对向下滑动。 再根据逆断层的断层面倾角的大小，又分为： 高角度逆断层：逆断层面倾斜陡峻，倾角大于45。 低角度逆断层：逆断层面倾角小于45（一般多在30左右或更小）的逆断层。其中位移距离很大的低角度逆断层称为逆冲断层。,135,136,推覆构造或逆冲推覆构造：断层面倾角十分低缓推移距离在数公里（通常为5km）以上的大逆冲断层。 推覆构造上盘的平板状外来岩块称为推覆体或逆冲岩席，推覆体是从远处推移而来，是外来岩块（体），下盘就是原地岩块（体）。,137,当逆冲断层和推覆构造发育地区遭受强烈侵蚀切割，将部分外来岩块剥蚀掉而

42、露出下伏原地岩块时，表现为一片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的较年青地层，这种构造现象称为构造窗。 当逆冲断层和推覆构造发育地区遭受强烈侵蚀切割，外来岩块被大片剥蚀，只在大片被剥蚀露出来的原地岩块上残留小片孤零零的外来岩块，这就是飞来峰 。,138,飞来峰表现为原地岩块中残留一小片由断层圈闭的外来岩块，即在较年青的地层中残留一小片由断层圈闭的较老岩层。,139,3、平移断层：两盘顺断层面走向相对移动。规模巨大，平移断层通常称为走向滑动断层。 注意：组合命名 以上三类是断层的基本类型，但是断层两盘不是简单地完全顺断层倾斜或走向方向相对滑动，还有沿与其斜交的方向滑动，于是断层兼有正和平移、逆和平移

43、的过渡性质。这类断层一般采用组合命名：平移正断层、平移逆断层、正平移断层、逆平移断层等四类，组合命名的后者表示主要的分量。,140,4、枢纽断层 实际上有许多断层常有一定程度的旋转运动。断层的旋转运动有两种： 一种是旋转轴位于断层的一端，表现为横过断层走向的各个剖面上的位移量不等； 另一种是旋转轴不位于断层的端点，表现为旋转轴两侧的相对位移的方向不同，如一侧为上盘相对上升，另一侧则为上盘相对下降。 旋转量比较大的断层，称为枢纽断层。,141,142,（三）断层的组合类型 1、阶梯状断层 阶梯状断层由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向断落，构成阶梯状。 常发生一定旋转形

44、成阶梯状抬斜断块，是在区域性抬斜过程中发生的。现代的这种阶梯状抬斜断块在地形上表现为单面山与山谷相间排列的景观。,143,144,2、叠瓦式逆冲断层 是逆冲断层中最主要最常见的组合型式。 一系列产状相近的逆冲断层，其上盘依次向上逆冲，剖面上成叠瓦式。,145,叠瓦状逆冲断层常表现为前（上）陡后（下）缓，即成凹面向上方的弧形。并且各条断层向下常会拢成一条主干断层，其总体呈帚状。叠瓦状逆冲断层总的走向一般与区域构造线方向一致，或在一构造单元内产出，或在一构造单元的一侧产出，如四川龙门山叠瓦式逆冲断层自龙门山褶皱带东翼向盆地逆冲。,146,3、地堑,主要由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成，两条

45、正断层之间有一个共同的下降盘。,构成大中型地堑边界的正断层常不是一条单一的断层，而是由多条产状相近的正断层构成一个同向倾斜的阶梯式断层系列。两侧正断层可以是均等发育的，也可以是一侧断层较另一侧发育。,147,148,4、地垒,地垒主要由两条走向基本一致倾斜方向相反的正断层构成，两条正断层之间有一个共同的上升盘。,与地堑一样，组成地垒两侧的正断层可以单条产出，也可由数条产状相近的正断层，形成两个依次向两侧断落的阶梯状断层带。,149,5、环状断层和放射状断层,围绕一个中心成同心圆状排列若干弧形或半环状断层组成，即构成环状断层。往往是隆拱作用引起平面引张的结果。,若干条断层自一个中心成辐射状排列，

46、即构成放射状断层。 这两种组合型式的断层可以在同一构造上产出，也可以单独发育。,150,(四）断层的观察和研究 1、断层的识别 断层研究的第一步是断层的识别。断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来，即形成了所谓断层标志，这些标志则是识别断层的主要依据。 这些标志包括：地貌标志、构造标志、地层标志。,151,（1）地貌标志 a. 断层崖和断层三角面：由于断层两盘的相对滑动，断层上升盘常常形成陡崖，这种陡崖叫断层崖。 断层崖受到与断层崖垂直方向的水流的侵蚀切割，形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖，即断层三角面或断层陡坎。两个断层三角面之间是冲积扇或滑坡群。,152,15

47、3,154,b.错断的山脊,155,c.泉水的带状分布,156,d.水系特点,断层的水平错动，引起河流的急剧转向，甚至错断河谷。呈同向肘状弯曲。,157,(2)地质界线或构造线不连续：,任何线状或面状地质体，如地层、矿层、岩脉、片理或相带等均顺其走向延伸，如果这些地质体沿走向突然中断、错开，不连续，说明有断层存在，这是断层存在的直接标志。,158,（3）地层标志地层的重复和缺失,地层的重复和缺失是识别断层的主要依据。 一套顺序排列的地层，由于走向断层的影响，常常造成两盘地层的缺失和重复。 缺失是指地层序列中的一层或数层在地面缺失的现象。 重复是原来顺序排列的地层部分或全部重复出现。,159,1

48、60,（4）断层面特征,a、擦痕和摩擦镜面 擦痕表现为一组比较均匀的平行细纹。在硬而脆的岩石中，擦面常被磨光，有时附以铁质、硅质或碳酸盐质薄膜，以致形成光滑如镜的面，称为摩擦镜面。 擦痕有时表现为一端粗而深，一端细而浅的“丁”字形。其细而浅的这一端一般指示对盘运动方向。若用手指顺擦痕轻轻抚摩，可以感觉到顺一个方向比较光滑，相反方向比较粗糙，感觉光滑的方向指示对盘的运动方向。,161,162,163,b.阶步：阶步则表现为一组与擦痕大致垂直的阶块。这种在断层面上长与擦痕直交的微细陡坎，这种微细陡坎称为阶步。阶步的陡坎一般面向对盘的运动方向。,164,165,c.断层岩 断层岩是断层两盘岩石在断层

49、作用中被改造形成的、具有特征性结构构造和矿物成分的岩石。,166,2、断层面产状的测定,（1）直接测定 （2）“V”字形来判定断层面的产状： 如果断层面比较平直，地形切割强烈而且断层线出露良好，就可以根据断层线的“V”字形法则来判定断层的产状。 （3）用钻孔、物探资料来判定断层产状： 这是对隐伏断层，也就是未出露地表的断层来说的，主要根据钻孔资料，用三点法予以测定。利用物探（地震、测井倾角测井）资料也可判定断层产状。,167,3、断层两盘相对运动方向的确定 （1）两盘地层的新老关系,168,断层两盘地层的新老关系是判断断层相对升降的重要依据。,169,（2）擦痕和阶步 （3）牵引构造 断层两盘

50、紧邻断层的岩层，常常发生明显的弧形弯曲，这种弯曲叫作牵引褶皱。一般认为这是两盘相对错动对岩层拖曳的结果，并且以褶皱的弧形的突出方向指示本盘的运动方向。,170,4、断层形成时代的确定 a.断层若切断地层或岩体，则断层的形成时代在被切断的最新地层或岩体形成之后； b.若有角度不整合覆盖断层，则被覆盖的断层形成于不整合面上最老岩层形成之前； c.若断层被岩脉或矿脉充填，则断层形成时代在岩脉或矿脉形成之前； d.若几条断层交切，则被切断断层的形成时间较早； e.如果断层与邻近的褶皱有成因联系，则断层与褶皱的形成时间大致相同。,171,（五）同沉积断层,1、同沉积断层一般为走向正断层，在剖面上常呈上陡

51、下缓的凹面向上的勺状； 2、上盘地层明显增厚；这是同沉积断层最基本的特征和识别标志，同一地层在下降盘与上升盘的厚度比称为生长指数，生长指数反映了同沉积断层的活动强度。 3、断距随深度增大，断距愈大，地层时代愈老；因为断距是累积的，所以任一标志层的断距都反映了这层以前活动引起的断距之和；,172,4、常在上盘发育逆牵引构造；逆牵引一般构成背斜，与断层走向一致延伸，背斜顶点向深部逐渐偏移，偏移的轨迹与断层面大致平行。 逆牵引发育于变形轻微地区的正断层上盘，与正牵引比较，其倾角相对十分平缓，但规模比正牵引大得多，宽度达数百米至千米以上。,173,5、同沉积断层主要发育于伸张性断陷盆地边缘，尤其是大、

52、中型断陷盆地的边缘，但在大盆地内部也常有次级同沉积断层。它们常常继承了基底断层，重力滑动和差异压实作用也在一定程度上促进了同沉积断层活动。 6、在形成时代上，主要发育于中、新生代；这很可能与中、新生代断陷盆地的广泛发育有密切关系。 7、同沉积断层规模大小不一，以大、中型为主。,174,（六）断层研究意义,1、区域地质：断层常构成一定地区的构造格架，一些区域性巨型断层控制和影响区域地质构造的结构和发展，而常控制和影响区域成矿作用，并以其背景形成区域成矿带。 2、矿产地质：可以以断层为背景形成区域成矿带，一些中、小型断层直接决定了某些矿体的形态和产状，对石油、天然气、地下水等矿藏的分布、储聚和运移、保存有重要影响。 3、工程地质和地震：现代活动断层直接影响水工建筑、大型建筑、城市建设。活断层的活动会产生强烈地震。,175,第四节 含油气盆地构造单元的划分,在一定的地质历史阶段中，以下降为主，持续接受沉积的地区，称为沉积盆地。把含有工业型油气矿藏的沉积盆地叫做含油气盆地。 一个含油气盆地必须具备以下几个基本条件： 1、要有一个有机质赖以繁殖、聚集和沉积下来得以避免氧化而向石油转化