9-1、2、基础地质学-第九章-地质构造(一、二)产状及接触关系1.ppt

1、第九章 地质构造,本章主要内容： 概述; 层状岩石的产状及地层接触关系; 褶皱; 节理; 断层; 劈理及线理。,第一节 概述,一、有关地质构造的基本概念 1、地质构造 是指地壳或岩石圈中的岩层或岩体,在各种内、外动力地质作用下的变形产物（但本章主要研究内动力地质作用的产物）。 例如：褶皱、节理、断层、劈理和线理等。,2、地质构造的规模（ “构造尺度” ） 可分六级： 巨型、大型、中型、小型、微型、超微型（显微）。 3、原生构造 岩层或岩体在成岩过程中形成的构造,称“原生构造”; 4、次生构造 在成岩之后受力变形而产生的构造,称“次生构造”。,二、学习和研究地质构造的意义,（一）、理论意义：阐明

2、地质构造在空间上的相互关系和时间上发育顺序,探讨地壳构造演化、地壳运动规律和动力来源; （二）、实践意义：应用地质构造的客观规律指导生产实践。 1、指导区域地质填图; 2、指导找矿; 3、解决水文地质、工程地质、地震地质和环境地质等相关问题。,三、本章教学安排及要求,本章实际是本课程的第二篇,即“构造地质学”这门课程的内容,也是地质课程中的专业基础部分,是地质课内容中与专业课内容联系最紧密的一部分。所以这一章安排了40学时,其中包括9次实验和综合作业。此外还安排在暑假后的野外实习。 对本章内容,不但要了解其基本概念、基本知识,而且要掌握一些基本技能,如读图技能、作图技能以及综合读图和编写地质报

3、告初步能力,在野外实习中还要学会认识地质构造、进行地质描述、使用罗盘和地质素描的能力。,第二节 层状岩石的产状及地层接触关系,一、岩层的产状 （一）、基本概念 1、地层是在一定地质时期内所形成的层状沉积物与岩石。地层是有一定层位的。 2、岩层是层状岩石的泛称。 单个岩层是指两个平行或近乎平行界面 所限定的同一岩性的层状岩体。 层面-岩层的上、下界面。 上界面称上层面或顶面; 下界面称下层面或底面。,3、层理的识别 层理是沉积物在沉积时形成的一种成层构造。可以根据沉积物的成分、结构、颜色、及层厚、形状等沿垂向的变化以及层面构造而识别出来。,层理的类型主要有： （1）平行层理; （2）波状层理;

4、（3）斜层理; 其次是： （4）粒序层理; （5）凸镜状层理; （6）块状层理。 层面构造有： 波痕、印模、干裂、雨痕等。 其他构造有： 结核、缝合线、生物遗迹等。,（二）、利用沉积岩的原生构造确定岩层的顶、底面（或面向）,1、交错层理（斜层理） 交错层理是指在一个单层中出现一组或多组与主层理斜交的层纹构造。不同类型的斜层理细层的倾斜方向可以向同一方向倾斜，也可向不同方向倾斜。 其判别特征是：每组细层理与层系顶部主层面成截交关系，而与层系底部主层面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。,2、粒序（递变）层理： 特点是在一个单层中，从底面到顶面粒度由粗到细，如由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂

5、、粉砂以至泥质，递变层理的顶面与其上一层的底面常为突变界面。,3、波 痕：波痕类型很多，振荡式浪成波痕一般为对称型，而流水作用形成的一般为不对称型。,能指示岩层顶、底面的主要是对称型的浪成波痕。由尖棱状波峰和圆弧形波谷组成。 无论是原型还是其印膜，都是波峰尖端指向岩层的顶面，波谷圆弧则是凹向底面。波痕常见于砂岩、粉砂岩、泥灰岩和石灰岩中。,对称的浪成波痕,不对称的波痕,4、泥裂（干裂）： 泥裂使层面构成网状、放射状或不规则状的裂缝，在剖面上呈“V”形,或“U”字型。当泥裂被上覆沉积物填充，填充层的底面形成底面脊状印模。楔状裂缝和脊状印模的尖端均指向岩层底面。,泥裂的铸模-示底面构造,5、雨痕雹

6、痕,是雨点或冰雹落在湿润而柔软泥质或粉砂质沉积物上，打出圆形或椭圆形、边缘略高于沉积物表面的凹坑。冰雹痕较雨痕大而深，形状不太规则，也较粗糙，凹坑边缘也较高。 凹坑形成后又被上覆沉积物填充掩埋，成岩后在岩层顶面上留下凹坑，在上覆岩层底面形成圆形或椭圆形瘤状突起的印模。因此，凹坑总是分布在岩层的顶层，瘤状印模则出现在岩层的底面。,6、冲刷痕和底面印膜 因流水冲刷，或携带石块、贝壳、树枝等对沉积物表面冲击或刻划所造成的各种沟、槽和浅坑等冲刷痕,在上覆沉积层底面上可形成印膜。印痕和印膜都是凹形印痕分布在岩层顶面上，凸起印模则在岩层底面上。从深坑浅坑指示水流方向。,根据冲刷面特征确定岩层顶底面,7、古

7、生物化石的生长和埋藏状态,保存在岩层中的动、植物化石,除了可以根据其种属确定地层时代以外,还可以根据其生长和埋藏状态确定岩层的顶、底面。,叠层石-生长线弧形突起方向指示上层面（美国威斯康星州北部寒武系白云岩）,植物根系和贝壳类化石,介壳化石凸面朝上指示上层面方向,（三）、岩层原始产状及变动后产状,1、岩层的原始产状 岩层产状是指岩层在空间上的产出方位。 而岩层的原始产状是指岩层形成时的空间状态。 岩层形成时的环境不同,其原始产状也不同。在广阔而平坦的沉积盆地,其原始产状近乎水平,但在盆地边缘或水下隆起的局部地带的岩层,则其层面有一定的倾斜,称为原始倾斜。,2、岩层变动后的产状,岩层受构造运动等

8、影响,会改变其原始产状,出现水平、倾斜、直立、倒转等四种类型。在水平和倾斜岩层中,若顶面在上、底面在下,即上新下老的称为正常产状;若底面在上、顶面在下,即上老下新的称为倒转产状。,岩层的常见产状类型： 1、水平产状-岩层倾角5-85正常产状（正常岩层）-顺倾向方向 岩层由老到新倒转产状（倒转岩层）-顺倾向方向 岩层由新到老,水平岩层,倾斜岩层,直立岩层,（四）、岩层的产状要素及其测定,1、岩层的产状要素 岩层的产状，指岩层面在产出地点的三维空间方位。产状要素包括：“走向”、“倾向”、“倾角”。,（1）走向 -表示岩层在空间的水平延伸方向。,岩层面与水平面相交的线叫走向线。 走向线两端所指的方向

9、即为岩层的走向。 岩层走向都有两个方位角数值，如NE30和SW210。,（2）、倾向,层面上与走向线相垂直并沿斜面向下的直线叫倾斜线。 倾斜线在水平面上投影线所指层面倾斜方向，称真倾向，简称倾向。 在层面上与走向线不直交的任一直线均为视倾斜线，其在水平面上投影线所指的倾斜方向，叫视倾向或假倾向。,倾斜线,（3）、倾角岩层倾斜线与在水平面上投影线之间夹角就称真倾角，又叫倾角。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”。,从层面上任一点都可引出许多视倾斜线，因而也就有许多视倾角，而视倾角都比该点的真倾角值小。 真倾角与视倾角的关系可用数学式表示： tg= tgcos,（五）、水

10、平岩层的主要特征,1、地层层序正常时，新岩层在老岩层之上。当地形剥蚀切割轻微时，地面只出露最新岩层;如地形切割强烈，较老岩层可出露于河谷、冲沟等低洼处，即岩层愈老出露位置愈低，岩层愈新其出露位置愈高。,2、水平岩层的出露和分布完全受地形控制，出露界线在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，成“V”字形，“V”字型尖端指向上游。在山顶和山坡上岩层露头的分布往往呈孤岛状、不规则的同心圆状或条带状。,3、水平岩层的厚度（m）即顶面标高与底面标高之差（图右侧m）。,m,m,4、水平岩层露头宽度（a）随岩层厚度和地面坡度变化而变化。当坡度相同时，

11、厚度大的岩层露头宽度就宽，厚度小的岩层露头宽度就窄；当厚度相等时，坡度缓，露头宽度就宽；坡度陡，岩层露头宽度就窄。在陡崖处，岩层上、下层面界线的投影线重合成，即露头宽度为零。,（六）、倾斜岩层的主要特征,倾斜岩层常常以“单斜岩层”的形式出现。单斜岩层可以是某种构造的一部分，如为褶皱的一翼或断层的一盘。 如一个地区内的岩层向同一方向倾斜，倾角也大致相同，则称为单斜层或单斜构造。,单斜构造,倾斜岩层形成的地貌-单面山,1、倾斜岩层的露头形态特征,倾斜岩层露头界线形态较复杂，表现为与地形等高线成交切关系，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

12、不同，这种规律称为“V”字形法则。 “V”字形法则可以简单归纳成12个字： “相反相同”;“相同相反”;“相同相同”。,倾斜岩层的水平投影特征：V字形法则,相反相同；相同相反；相同相同,地层倾向与地形坡度方向,地质界线与等高线的弯曲方向,相反相同张大口 相同缓倾开口小 相同陡倾笑歪嘴,2、倾斜岩层的厚度真厚度、视厚度和铅直厚度。,真厚度（h）- 指岩层两个平行界面之间的垂直距离。 视厚度（h）-在与岩层走向斜交的直立剖面或与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。 铅直厚度（H）-指岩层顶、底面之间沿铅直距离。 真厚度（h）=铅直厚度（H）cos（为岩层真倾角）,

13、3、倾斜岩层的露头宽度,（1） 倾斜岩层的露头宽度主要取决于岩层的厚度和倾角,（2）倾斜岩层的露头宽度还受地面坡角、坡向与岩层的倾角、倾向之间关系的影响。当岩层倾向与坡向相反时：地面坡度缓，岩层露头就宽;坡度陡，露头就窄 。岩层出露在陡崖峭壁上，岩层顶、底面的界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。,当岩层面与倾斜地面直交时，这时露头宽度小于岩层厚度（a）；岩层倾角达90o时，露头宽度等于岩层厚度，且不受地形影响图（ b ）层；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(c、d)。,（七）、直立岩层的主要特征,直立岩层是指岩层倾角大于850的岩

14、层。 真正900倾角的直立岩层只有走向,没有倾向。 直立岩层的地质界线此较平直,不受地形影响。 直立岩层的露头宽度等于岩层真厚度。,二、地层的接触关系,一个地区地层之间的接触关系，从一个侧面记录了该地区地壳运动的演化历史。通过对地层接触关系的研究，可以追溯地壳运动的演化特点和性质，确定地质构造的形成时期和岩浆活动时期，同时对研究古地理、寻找某些矿床及解决其他有关地质问题等也具有重要的意义。 地层接触关系可分整合和不整合两类。,左为整合岩层、右为不整合岩层,（一）、整合和不整合,1、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或递变的，其产状基本一致，是连续沉积形成的,称为整合接

15、触。反映在形成这两套地层的地质时期该区处于持续缓慢下降，或虽有短期上升，但沉积从未间断，或地壳运动与沉积作用处于相对平衡，沉积物一层层地连续沉积。,2、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分地层。这种沉积间断的时期可能代表没有沉积作用的时期，也可能代表以前沉积的岩石被侵蚀的时期,这种接触关系称为不整合。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。,（二）、不整合的主要类型：,1、平行不整合（假整合） 平行不整合表现为上、下两套地层产状平行，但之间缺失了一些时代的地层,表明在这段时期发生过沉积间断。 两

16、套地层的接触面-不整合面就代表侵蚀时期。不整合面也是古剥蚀面，在这个面上常有底砾岩，有时还保存着古风化壳或古土壤层。,平行不整合面,北京周口店奥陶系与石炭系平行不整合接触关系 1奥陶系石灰岩；26均为石炭系,O,C,不整合线,平行不整合接触的形成过程,不整合面,2、角度不整合,角度不整合主要表现为：上、下两套地层之间既缺失部分地层，产状又不相同。在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。,角度不整合,平行不整合和角度不整合立体示意图 （D1与O3之间为平行不整合；P1与D3、D1、D2之间为角度不整合）,（

17、三）、不整合的观察与研究,1、研究不整合的意义 （1）可以追索地壳运动的性质、特点和演化历史，确定地质构造的形成时期和岩浆活动时期; （2）研究古地理环境; （3）划分地层单位的依据; （4）寻找某些矿床,如铁、锰、磷、铝等沉积矿床,古风化壳矿床,油气藏、地下水,有色金属矿以及解决其他有关地质问题等具有重要意义。,2、确定不整合的存在及其标志,（1）地层古生物方面的标志; （2）沉积方面的标志; （3）构造方面的标志; （4）岩浆活动和变质作用方面的标志。,（1）地层古生物方面的标志,上、下两套地层中的化石地质时代相差较远；或二者的化石在生物演化中存在不连续现象（包括种、属的突变），或二者生物

18、群迥然不同。这些都反映了该区在下伏地层沉积之后，由于地壳运动引起了地理环境的根本变化。根据化石和区域地层对比，确定两套地层之间存在层位的缺失，而又证明不是断层造成的，则说明有不整合存在。,（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侵蚀面，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、稀土或铝土矿等。上覆地层的底层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石组成的底砾岩。这些都是不整合的沉积标志。,（3）构造方面的标志,上、下两套地层产状不一致，变形强弱程度不同，因而两套地层的褶皱型式、断裂情况也各异，这是角度不整合的构造标志。 一般下伏老地层遭受构造变形的期次总是多于上覆新地层，因而构造变形相对要强烈和复杂。 下伏老地层中某些断层、节理或其它构造面(如侵入岩体与围岩的接触面)，可伸延至不整合面而被截断。 两套地层的构造线方向有时也迥然不同。,角度不整合,（4）岩浆活动和变质作用方面的标志,不整合面上、下两套地层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。如果两套地层变质程度有明显