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構造地質學教程(構造地質學知識點)

2023-10-14 07:37:28 2

《構造地質學》-【李忠權版】

構造地質學的研究意義

答:理論意義 通過對不同地域的中小型地質構造的變形特徵研究, 分析它們在空間上的相互關係以及形成時間上的演化關係, 為大地構造的分析和研究提供堅實的基礎, 為最終探討地殼構造演化、地殼運動規律、構造動力來源提供依據。

實踐意義 與國民經濟建設想相關,有利的方面,如礦產資源(能源資源), 水資源,受一定的構造控制,大多數礦床都賦存於地質構造中,地質構造為有用元素的遷移、聚集提供了驅動力, 又為成礦元素的聚集成礦提供了容礦空間。

不利的方面,如地震活動,工程地質,環境地質, 保護、改善利用環境地質,防止和減少地質災害等都與構造地質密切相關。

(1)研究地球形成和演化過程,認識自然科學規律,為人類生存服務;

(2)解決礦產資源的分布和定位空間問題,為社會發展服務。

(3)工程地質問題:構造的存在竟極大地影響巖石的強度,由此影響工程的基礎,因此在土木工程施工時,必須詳細對地質構造進行研究,舉例說明。

(4)水文地質:水的問題時人類面臨的重大問題,而水資源的分布直接或間接受地質構造所控制

(5)環境地質和災害地質。

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地質構造:組成地殼的巖層和巖體在內、外動力地質作用下發生的形變、變位,從而形成諸如褶皺、節理、斷層、劈理以及其他各種面狀和線狀構造等。

構造地質學研究包括構造幾何學、運動學、動力學以及構造演化歷史的研究:a.構造幾何學研究b.構造運動學研究c.構造動力學研究d.構造演化歷史的研究。

構造旋迴:地殼運動在地質歷史中的表現特徵是無時不刻不在運動,並具普遍性和旋迴性,從和緩地殼運動到劇烈地殼運動算作一個旋迴,叫做構造旋迴或構造運動期。

構造層:一次構造旋迴時間內受地殼運動的作用(包括沉積建造、構造變動、巖漿活動、變質作用等)而形成的綜合地質體即為一套構造層。

構造世代:主要是指不同旋迴或構造幕中形成的構造順序。在一個構造幕中形成的構造群為一個世代的構造。

沉積巖層的原生構造:在沉積物堆積與成巖的過程中產生的構造。如:層理構造、層面構造、包卷構造、同生結核、生物遺蹟、疊層石等。固結成巖之後形成的構造為次生構造。

巖層:有兩個平行或近於平行的界面所限制的、巖性基本一致的層狀巖體。由沉積作用形成的巖層叫沉積巖層。按層厚度可分為:塊狀層h>2m,厚層2m>h>0.5m,中層0.5m>h>0.1m,薄層0.1m>h>0.01m,微層h<0.01m。

層理:沉積物沉積時由於介質(如水、空氣)的流動在層內形成的成層構造。組成要素:細層、層系、層系組。

細層(紋層):是組成層理的最小單位,厚度極小,常以毫米計。

層系:由成分、結構、和產狀上相同的許多細層組成。層系的上下界面之間的垂直距離為層系厚度。

層系組:由兩個或兩個以上的相似層系組成的,是在同一環境的相似水動力條件下形成的。

層理按形態,層理按形態分為平行層理、斜層理、波狀層理。

識別層理的標誌為:巖石的成分、結構和顏色以及層間分界面:

1.巖石成分變化

2.巖石結構變化

3.巖石顏色變化

4.巖層原生層面構造

沉積巖原生構造確定巖層頂底面的標誌有:

1.斜層理。判別特徵:每組細層與層系上界面或巖層頂面成截交關係,而與層系下界面或巖層底面呈收斂變緩而相切的關係,弧形層理凹向頂面。

2.粒序層理:又叫遞變層理,其特點是:在一個單層內,從底到頂粒度由粗逐漸變細,如底部是礫石或粗砂質,向上可遞變為細砂、粉砂、以至泥質。

3.波痕

4.泥裂

5.雨痕、冰雹痕及其印模

6.衝刷痕跡

7.古生物化石的生長和埋藏狀態

原始傾斜:沉積巖形成時,由於地形起伏而造成的傾斜狀態。(在大型沉積盆地中形成的沉積巖層,原始產狀都是水平和近水平的,僅在盆地邊緣、島嶼、水下隆起和火山錐周圍出現一定程度的傾斜。)

巖層的產狀:指巖層面在三維空間中的方位,由走向與傾斜(包括傾向與傾角)來確定。

1、面狀構造的表示:象限角法:走向 傾向 傾角(N30E,45,SE);方位角法:傾向

傾角(45

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2、線狀構造的產狀及表示方法:傾伏向、傾伏角 側伏向、側伏角。

褶皺樞紐和一切線狀構造的產狀都可以用傾伏(傾伏角和傾伏方向)和側伏(側伏角和側伏向)來表示。

走向:巖層面與水平面相交的線叫走向線。走向線兩端所指的方向即為巖層的走向。

傾斜線:傾斜平面上與走向線相互垂直的直線

傾向:傾斜線在水平面上的投影所指的、沿平面向下傾斜的方位。

傾角:傾斜線與其在水平面上的投影線之間的夾角

真傾角與視傾角的關係tanb=tana*cosw其中a為真傾角、b為視傾角、w為真傾向與視傾向間的夾角。

傾伏向:傾斜直線在水平面上的投影線所指示的該直線向下傾斜的方位

傾伏角:傾斜直線與其水平投影線間所夾銳角

側伏角:傾斜直線與所在平面走向線間所夾銳角

側伏向:構成上述銳角的走向線的那一端的方位

公式:線狀構造的傾伏角

g、側伏角及線狀構造所在的構造面的傾角之間的關係為sing=sin*sina。

水平巖層:同一層面上各點海拔高度都基本相同具有這種產狀的巖層叫水平巖層。

單斜巖層:如一個地區內的巖層向同一方向傾斜,傾角也大致相同則稱為單斜層或單斜構造

巖層的厚度:巖層的兩個平行界面之間的垂直距離。

鉛直厚度:巖層頂底面之間沿鉛直方向的距離。

影響傾斜巖層的出露寬度的因素主要有 巖層的厚度和傾角、地面坡角、坡向與巖層的傾角、

按照傾斜巖層產狀與地面坡向坡度的關係,「V」字形法則包含三種情況:

1)相反相同:地層傾向與地形坡度方向相反。地質界線與等高線彎曲方向相同,但曲率較小。

2)相同相反:巖層傾向與地形坡度方向相同,傾角大於地形坡度。地質界線與等高線彎曲方向相反。

3)相同相同:地層傾向與地形坡度方向相同,傾角小於地形坡度,地質界線與等高線彎曲方向相同,但曲率較大。

應用條件:「V」字形法則也適用於其它比較平整的地質界面。如斷層面,不整合面等。

使用「V字形法則時,要注意兩點。

1)傾斜巖層的走向與溝谷延伸方向平行時,不符合「V」字形法則。

2)「V」字形法則對於填繪和閱讀分析大比例尺地質圖有指導意義。在中小比例尺地質圖上,其反映不明顯。

整合接觸:上下地層在沉積層序上沒有間斷,巖性或所含化石都是一致的或遞變的,其產狀基本一致,它們是連續形成的,這種上下地層之間的接觸關係為整合接觸。

不整合接觸:上下地層之間的層序發生間斷,即先後沉積的地層之間缺失了一部分地層,這種沉積間斷的時期可能代表沒有沉積作用的時期,也可能代表以前沉積了的巖石被侵蝕的時期,地層之間的這種接觸關係為不整合。(含平行不整合與角度不整合)

不整合面:上、下兩套地層之間的沉積間斷面叫做不整合面。

不整合線:不整合面在地面的出露線叫不整合線。

二、不整合類型

(一)平行不整合:也稱為假整合,平行不整合表現為上、下兩套地層的產狀彼此平行,但在兩套地層之間缺失了某些時代的地層,表明在這段時期發生過沉積間斷,這兩套地層之間的接觸面—不整合就代表這個沒有沉積的侵蝕時期。形成過程:下降沉積→上升、沉積間斷、剝蝕→再下降再沉積;不整合面上有下伏巖層組成的底礫巖、古風化殼、古土壤層。

(二)角度不整合 特徵:缺失部分地層,上下巖層產狀不一致呈一定的角度相交,不整合面上有下伏巖層組成的底礫巖,古風化殼,古土壤層等。 形成過程:下降沉積→褶皺上升(伴有斷裂活動、巖漿活動,變質作用等)→沉積間斷、遭受剝蝕→再下降再沉積。反映上覆地層沉積之前,曾發生過褶皺等重要的構造事件。

(三)地理不整合(區域不整合),指局部為平行不整合接觸,但大範圍內卻是角度不整合。

(四)嵌入不整合

不整合的研究意義:

(1)研究地質發展歷史;(2)鑑定地殼運動特徵;(3)確定構造變形時期;(4)劃分地層、構造單元;(5)了解古地理特徵和古構造狀態;(6)尋找沉積、熱液性礦床和石油、天然氣田。

確定不整合的存在(重點):

1.地層古生物方面的標誌:

生物化石帶的缺失和生物演化中出現的突然中斷,可能說明存在不整合。

2.沉積方面的標誌:

(1)存在底礫巖層:礫石為下伏地層的巖石。

(2)上下地層在巖性和巖相上截然不同。

3.構造方面的標誌:角度不整合面上、下兩套地層構造變形特徵包括產狀、構造線方向、類型、強度等常有不同。一般來說,角度不整合面以下的老地層總比上覆新地層受到的變形次數多,故構造要強烈且複雜些。

4、巖漿活動和變質作用方面的標誌:不整合面上、下兩套地層及其構造是在不同時期的地殼運動中形成的。因此往往各自伴生不同時期和不同特點的巖漿活動和變質作用。

確定不整合的形成時代(重點)

①缺失地層的年代 ②下伏最新地層之後;上覆最老地層之前 ③侵入的巖漿時代之前;剝蝕的巖漿時代之後 ④被截切斷層之後;貫穿上下兩套地層的斷層之前

⑤古風化殼的年代

注意二點:

① 取下覆最新時代為下限,兩者之間相隔最近的時代為不整合形成時代;

② 同一次構造運動周期不同地區有先有後,時間可長可短,缺失地層並不一致,這是褶皺幕的穿時代性的反映。

③ 大範圍內,可發生多次構造變動,形成多個角度不整合和平行不整合, 在接近大陸的地方,幾個不整合面往往逐漸歸併為一個角度不整合,其向缺失地層很多,實際上是包含了多次地殼運動所經歷的構造事情。

④ 注意「缺」與「失」的關係,如我國華北 O2/C2,是缺失 O3、S、D、C1, 還是原先有沉積,後來剝蝕掉即「失」去了。

應力場:任一物體或巖體中的每一點都存在著一個與該點對應的瞬時應力狀態,一系列瞬時的點應力狀態組成的空間稱為應力場。

均勻應力場:應力場中各點的應力狀態如果都相同,稱為均勻應力場。

非均勻應力場:如果各點的應力狀態並不相同,從一點到另一點的應力狀態存在著變化,則稱為非均勻應力場。

主應力:當外力作用方向與作用面垂直,則該作用面上只產生正應力而不產生剪應力。此作用面稱主平面,主平面上的正應力稱主應力。

構造應力場:是指地殼一定範圍內某一瞬時的應力狀態。

變形:物體受力作用後,其內部各點間相互位置發生改變,稱為變形。巖石變形方式有五種:拉伸、擠壓、剪切、彎曲和扭轉,這五種變形歸納起來.可概括為兩種變形類型:均勻變形和非均勻變形。

線應變:即物體變形前後的相對伸長或縮短。

泊松效應:單向拉伸或壓縮下,既有平行於作用力方向的變形,又有垂直於作用力方向的變形,這種現象稱為泊松效應。

泊松比:一種材料的橫向線應變與縱向應變之比的絕對值是一個常數。

角剪應變:即原來互呈直交的兩條直線,變形後所改變的角度值。

主應變及主應變面:通過變形物體內任一點,總可以截取這樣一個立方單元體,在其相互垂直的面上都只有線應變無剪應變,則稱該三個相互垂直截面上的線應變為主應變。這三個平面稱主應變面。

應變主方向:三個主應變方向稱應變主方向或主應變軸。

巖石變形的三個階段

直立褶皺:軸面近直立,兩翼產狀相反,傾角近相等。

彈性回跳現象:質點因位移吸收一定量的位能,外力解除後,這種位能使質點回到原來位置。

2、塑性變形:當外力繼續增加,變形繼續增強,以致當應力超過巖石的彈性極限時,如將外力去掉,變形後巖石不能恢復到原來的形狀,這種變形稱為塑性變形(BD)。即發生了剩餘變形或永久變形。

3、斷裂變形(脆性變形):當應力達到或超過巖石的強度極限時,巖石內部的結合力遭到破壞,產生破裂面,失去連續完整性,這種變形稱為斷裂變形。對應D點的應力值σB叫強度極限。 

應力超過彈性極限後,變形進入塑性變形階段。過B點曲線顯著彎曲,到C點後曲線變成近水平(因載荷增加很少甚至沒有增加變形也會顯著增加,這種現象叫屈服或塑性流變),過C點後,應力緩慢增加到D點達到最高值。對應C點的應力值σr叫屈服極限,對應D點的應力值σB叫強度極限。 

強度:巖石在外力作用下抵抗破壞的能力。

張裂:在外力作用下,當張應力達到或超過巖石抗張強度時,在垂直主張應力軸方向上產生的斷裂。

剪裂:在外力作用下,當剪應力達到或超過巖石抗剪強度時,產生的斷裂。

巖石發生共軛剪切破裂時, 包含最大主應力s1象限的共軛剪切破裂面中間的夾角稱為共軛剪切破裂角(2θ)。最大主應力軸s1作用方向與剪切破裂面的夾角稱為剪裂角(θ)。共軛剪裂面的銳夾角的等分線對著主應力方向。

  影響剪裂角大小的因素:有巖石性質及巖石所處的溫壓條件。

  巖性方面:脆性→韌性,剪裂角由小變大(因為內摩擦角小,剪裂角就大)。

  隨溫度、圍壓的增加,剪裂角由小變大。

應變橢球體:當物體發生均勻變形時,內部質點的相對位置將發生變化。設物體內部的一個單位球體,受均勻變形後就會變成一個橢球體,該橢球體稱為應變橢球體。

應變程度是根據變形橢球體的形狀和大小與變形前圓球的大小的比值來確定的。

逆應變橢球體:如果變形前為一個橢球體,變形後成了球體,該橢球體叫逆應變橢球體。

應變主軸:設原始未變形的單位球體中有無數與直徑相當的直線,稱之物質線。當變成應變橢球體後,有三條物質線只有線應變而無剪應變,而這三條物質線在變形後都相互垂直,我們把這三條互為垂直的物質線稱為應變主軸。

應變主方向:應變主軸的方向即應變主方向(λ1、λ2、λ3 )。

主應變:應變主軸的線應變即為主應變。

單剪應變:是一種均勻變形,它是由物體中質點沿著彼此平行的方向相對滑動而形成的。由於在變形過程中,應變橢球體主方向λ1 λ3 繞λ2轉動,因此又稱為旋轉變形。

純剪應變:物體中平行於應變主軸的質點線在變形前後具有同一方位的均勻變形。由於主方向質點線沒有發生旋轉又稱為無旋轉變形。

遞進變形:在變形過程中,如果應變狀態發生連續變化,這種變形稱為遞進變形。遞進變形的應變狀態包括兩部分應變:全量應變和增量應變。

增量應變(瞬時應變):代表在變形歷史的某一瞬間正在發生的一個無限小的應變。

全量應變(總應變):代表在變形歷史中的一瞬間,已經發生的全部應變的總和。對於同一變形過程來說,全量應變的大小等於各階段增量應變之和。

共軸遞進變形:增量應變主方向始終與全量應變主方向保持一致者,稱為共軸遞進變形。

非共軸遞進變形:在遞進變形過程中,如果增量應變橢球體的應變主方向與全量應變橢球體的應變主方向在每一瞬間都是互不平行的,這種連續的變形叫非共軸遞進變形。

影響巖石變形的因素及其成因:

1、圍壓因素:巖石處於地下深處,承受著周圍巖石對它施加的圍壓作用。

實驗證明,隨著圍壓的增大,增強了巖石的韌性,提高了巖石的彈性極限和強度極限。 機理:使質點靠近,增加了內聚力。

2、溫度因素:許多巖石在常溫、常壓下是脆性的,隨著溫度升高,巖石的抗壓強度明顯降低,彈性減弱,韌性顯著增強。因而有利於發生形變。

機理:巖石內質點的熱運動增強,聯繫能力減弱。

3、流體因素:由於水的潤滑作用以及對礦物晶鍵的弱化作用,降低了巖石的彈性極限,增加了巖石的塑性,使巖石易於變形。

在應力作用下,溶液有利於重結晶作用,即可促使某些礦物溶解,也可促使某些新礦物形成,因而有利於巖石的塑性變形。

孔隙壓力:巖石孔隙內流體的壓力稱為孔隙壓力。

孔隙壓力的作用:巖石中孔隙壓力增大時,巖石的屈服極限及強度極限降低,易於變形。這種現象稱為應變軟化。應變軟化使巖石在較小的外力作用下就能發生較大的變形。

4、時間因素的影響表現為三方面:

1、施力速度對巖石變形的影響:快速施力使巖石脆性變形加強;緩慢施力使脆性巖石發生塑性變形。

  機制:緩慢施力,質點變形後有充分的時間將變形固定下來;快速施力質點來不及重新排列就破壞了。

2、重複受力對巖石變形的影響:巖石受到多次重複的力的作用,使巖石強度降低。

蠕變:在負荷不變(應力不變)的條件下,應變隨時間的增長不斷緩慢增加的現象。

鬆弛:當應變保持不變時,隨時間的延長應力逐漸減小的現象。

疲勞極限(耐力極限):當應力次數增加時,破裂時的應力值就降低,當應力值降低之某一定值時物體在重複受力情況下發生破裂的最低應力極限。

背斜:是指核部為老地層,兩翼為新地層的褶皺。

向斜:是指核部為新地層,兩翼為老地層的褶皺。

背形和向形:褶皺巖層的新老層序不明,或者褶皺的變形面不是巖層面而是其它的構造面,則將向上彎曲的褶皺面稱為背形,向下彎曲的褶皺面稱為向形。

1、褶皺要素有 核部、 翼部 、 轉折端 、 褶軸 、 樞紐 、 軸面 、 軸跡 。

核部:泛指褶皺中心部位的巖層。

翼部:泛指褶皺兩側部位的巖層。

轉折端: 指褶皺面從一翼過渡到另一翼的彎曲部分。

褶軸:又稱褶皺軸線或軸。對圓柱狀褶皺而言,是指一條平行自身移動能描繪出褶皺面彎曲形態的直線,該直線稱為褶軸。

樞紐:指在褶皺的各個橫剖面上,同一褶皺面上彎曲最大點的連線。

軸面:各相鄰褶皺面的樞紐連成的面稱為軸面。

軸跡:軸面與地面或其它任何面的交線稱為軸跡。

脊、脊線、脊面和糟、槽線、槽面:背斜的同一褶皺面上的最高點為脊,它們的連線為脊線;向斜的同一褶皺面上的最低點為槽,它們的連線為槽線。若干相鄰褶皺面上的脊線或槽線聯成的面,分別稱為脊面和槽面。

脊跡和槽跡:脊面或槽面與地面或任意平面的交線。

不同的褶皺形態分類方式

1、直立剖面上褶皺的形態描述:

直立褶皺:軸面近直立,兩翼產狀相反,傾角近相等。

斜歪褶皺:軸面傾斜,兩翼傾向相反,傾角不等。

倒轉褶皺:軸面傾斜,兩翼相同一方向傾斜,一翼的地層倒轉。

平臥褶皺:軸面近水平,一翼地層正常,另一翼地層倒轉。

翻卷褶皺:軸面彎曲的平臥褶皺。

2、按翼間角大小,可把褶皺分為 平緩褶皺、開闊褶皺、閉合褶皺、緊閉褶皺、等斜褶皺

3、按轉折端彎曲形態,可把褶皺分為 圓弧褶皺、尖稜褶皺、箱狀褶皺、扇狀褶皺、撓曲

5、、褶皺平面輪廓

等軸(10:1)

根據褶皺中各層彎曲形態的相互關係: 

(1)協調褶皺:各層彎曲形態一致或呈有規律的過渡關係。

(2)不協調褶皺:各層彎曲形態明顯不同。

蘭姆賽幾何分類

依據褶皺橫截面上褶皺層等傾斜線型式和厚度變化參數所反映的相鄰褶皺面的曲率關係將褶皺劃分為三類五型。

等傾斜線:褶皺層上、下面上傾角相等切點的聯線。

Ⅰ類:這類褶皺巖層的等傾斜線從核部向外側呈扇形撒開,根據撒開程度不同,細分為三個亞型:

ⅠA型:等傾斜線強烈向外呈扇形撒開,各線長短差別很大,為典型頂薄褶皺。

ⅠB型:等傾斜線從核部向外均勻撒開,並和層面正交,各線長度大致相等,為典型的等厚褶皺。

ⅠC型:等傾斜線從核部向外略呈扇形撒開,轉折端附近的傾斜線比兩翼附近的要略長

一些,反映出兩翼厚度變薄的趨勢,這是等厚褶皺向頂厚-相似褶皺過渡的類型。

Ⅱ類:等傾斜線互相平行且等長,為典型的相似褶皺。

Ⅲ類:等傾斜線呈反扇形排列,形成明顯的頂厚褶皺。

平行褶皺【同心褶皺】 各巖層成平行彎曲,同一巖層垂直其層面的厚度在褶皺各部位基本一致,而平行軸面的量度厚度變化很大。

相似褶皺(各巖層彎曲形態相似,各層曲率基本不變。無共同曲率中心,在不同深度其同一巖層的真厚度在翼部變薄,在轉折端變厚,而平行軸面量度的厚度在褶皺各部位大致相等。)

同沉積褶皺:在巖層沉積的過程中同時逐漸變形而形成的褶皺。 

同沉積褶皺(背斜)是在盆地普遍沉陷的背景上,局部地區發生一邊沉積、一邊褶皺隆起的背斜構造。(特點:頂薄翼厚、上緩下陡 、頂粗翼細 、高點偏移)

同沉積褶皺的特點:

由於同沉積褶皺是在漫長過程中逐漸變形而形成的,因此,它的形態可以反映在褶皺過程中形成沉積物的巖相、厚度及其某些結構、構造特點等方面。常具有以下的特點:

(1)褶皺兩翼的傾角一般上部平緩,往下逐漸變陡,褶皺總體為開闊褶皺。

(2)巖層厚度在背斜頂部薄,向兩翼厚度增大,向斜中心部位巖層厚度往往最大,沉積

的等厚線與相應的構造等值線形態基本一致。

(3)巖層的巖石結構構造明顯受構造控制。背斜頂部常沉積淺水的粗粒物質,而向向斜

中心部位巖石顆粒逐漸變細,反映盆地較深處的沉積。

(4)常在一例或兩側伴生有同沉積滑榻褶皺或滑塌斷層,滑塌一般自背斜隆起中心順兩

翼下滑。

底闢構造:是地下高韌性巖體如:巖鹽、石膏、粘土或煤層等,在構造力或由於巖石物質間密度的差異所引起的浮力作用下,向上流動並擠入上覆巖層之中而形成的一種構造。

鹽丘是由於巖鹽和石膏向上流動並擠入圍巖,使上覆巖層發生拱曲隆起而形成的一種構造。

鹽核:變形複雜多樣,多為豎直褶皺或疊加褶皺(與巖鹽體多次上升流動有關)。

圍巖構造:頂部形成穹隆構造或短軸背斜,產生放射狀、環狀斷層;周邊為陡傾正斷層;圍巖形成環形的周緣向斜。

短軸背斜:短軸褶曲在平面上呈橢圓形,其長度約為寬度的3至10倍。若為背斜稱短軸背斜,若為向斜稱短軸向斜,一般發育在地臺蓋層上。

基底構造:發育基底斷裂,基底變形輕微。

穹隆:是巖層褶皺的脊向四周作放射狀傾斜的背斜。

構造盆地:是巖層從四周向中心的槽部傾斜的向斜。

雁行褶皺(斜列式褶皺):由一系列平行斜列的短軸背、向斜組成。一般認為是水平力偶作用形成的。

隔檔式褶皺:是由一系列平行的窄而緊閉的背斜和開闊平緩的向斜相間排列組成。

隔槽式褶皺:是由一系列平行的緊閉向斜和平緩開闊成箱狀的背斜相間排列組成。

隔檔式褶皺、隔槽式褶皺形成機理:主要是蓋層在基底上剪切滑動形成的滑脫構造。

復背斜和復向斜是由許多級褶皺所組成的巨大背斜或巨大向斜。發育於水平擠壓的構造活動帶。認識復背斜和復向斜:根據中央地帶的次級褶皺的核部地層的新老關係,核部地層老於兩側者為復背斜,新於兩側者為復向斜。

疊加褶皺又稱重褶皺,是指已經褶皺的巖層再次彎曲變形而形成的褶皺。可以是兩個構造旋迴中的褶皺變形疊加,也可以是同一構造旋迴不同構造期次的疊加。

跨褶皺:晚期直立水平褶皺疊加在早期褶皺上,多形成穹窿、構造盆地構造。

移褶皺:早期褶皺為中等強度,疊加後彎曲,晚期褶皺在其兩側成反對稱分布。

重褶皺:早期緊閉或等斜的斜歪或平臥褶皺軸面和兩翼一起再褶皺,形成新月形、蘑菇形褶皺。

限褶皺:早期寬緩褶皺,晚期褶皺作用不強,晚期在褶皺緩翼發育褶皺,但不跨過軸部。

彎褶皺:彎轉疊加發育在早期褶皺一端或兩端,使早期褶皺軸面或樞紐協調彎轉,形成L、S形褶皺。

加強型褶皺:早期褶皺軸面直立,晚期構造應力場基本不變,早期褶皺進一步壓進、壓扁。

褶皺形成機制的基本類型

2、褶皺的形成機制的基本類型有 縱彎褶皺作用、橫彎褶皺作用、剪切褶皺作用、柔流褶皺作用。

比較縱彎褶皺作用與橫彎褶皺作用的異同:①縱彎褶皺作用各單一巖層有中和面,整個巖層沒有統一的中和面。橫彎褶皺作用各單一巖層和整個巖層均沒有中和面。②縱彎褶皺作用巖層的流動方向是從翼部流向轉折端。橫彎褶皺作用相反。③縱彎褶皺作用相臨層外層向轉折端方向運動。橫彎褶皺作用相反。

縱彎褶皺作用:巖層受到順層擠壓力而產生褶皺的作用,稱為縱彎褶皺作用。

單層彎曲應力、應變分布特點:在結構均一的單層板狀材料的側面上畫上幾排小圓,平板發生縱彎曲變形後小圓形態的變化反映了褶皺內部應變情況。

單層或彼此粘結很牢的一套巖層在縱彎褶皺作用下的變形規律:

巖層韌性較高:外凸側會因拉伸而變薄,內凹側則因壓縮而變厚。

脆性的巖層:在外凸側常產生與層面正交、呈扇狀排列的楔形張節理或小型正斷層,而在內凹側因壓縮而產生逆斷層或小褶皺(微層理髮育時)。

當一套層狀巖石受到順層擠壓時,層理在形成褶皺的過程中起著重要的作用,巖層的彎曲可以通過兩種運動方式來完成,一是彎滑褶皺作用,二是彎流褶皺作用。

彎滑褶皺作用:巖層通過層間滑動而彎曲形成的褶皺。主要特徵是:

(1)各單層有各自的中和面,整個褶皺沒有統一的中和面。相鄰褶皺面平行,各巖層的真厚度在褶皺的各部位基本一致,往往產生平行褶皺「ⅠB型」。

(2)層間滑動規律及產生的小構造:

規律:背斜中各相鄰的上層相對向背斜轉折端方向滑動。

小構造:見旋轉剪節理、同心剪節理、擦痕、虛脫現象及層間劈理等。

(3)當兩個強硬巖層之間夾有層理髮育的韌性巖層時:發生縱彎褶皺作用,則會在層間滑動的力偶作用下,使薄層韌性巖層發生層間小褶皺。

可以利用翼部不對稱層間小褶皺判斷上下層面及背、向斜位置。上層面的滑動方向指向背斜的轉折端。

彎流褶皺作用:巖層彎曲變形時,不僅發生層間滑動,而且某些巖層的內部還出現物質流動現象。主要特徵是:

(1)層內物質的流動方向,自翼部流向轉折端,致使轉折端部位增厚,翼部相對減薄,從而形成相似褶皺或頂厚褶皺。

(2)當軟巖層與硬巖層互層時,受到順層擠壓,硬巖層形成平行褶皺,而軟巖層易於流動,填充了由於層間滑動形成的虛脫空隙,從而形成與硬巖層褶皺形態不同的頂厚褶皺。

(3)當硬巖層中夾有一大層層理髮育相對容易流動的韌性巖層時,可在主褶皺的翼部和轉折端形成從屬褶皺。

(4)在側向擠壓下軟巖層發生強烈層內流動,可產生線理、劈理或片理等小構造;如其間夾有脆性薄巖層,還可形成構造透鏡體。

橫彎褶皺作用:巖層受到和層面垂直的外力作用而發生的褶皺,稱為橫彎褶皺作用。 地殼差異升降運動,巖漿或巖鹽的底闢作用以及同沉積褶皺作用所形成的褶皺都屬於橫彎褶皺。

特點:

(1)橫彎褶皺的巖層整體處於拉伸狀態,一般不存在中和面。

(2)橫彎褶皺作用往往形成頂薄褶皺。頂部可出現放射狀或同心圓狀斷裂。

(3)由於垂直運動,物質由頂部向翼部流動,韌性巖層在翼部形成軸面向外傾斜的小褶皺。

剪切褶皺作用(滑褶皺作用):這種作用使巖層沿著一系列與層面不平行的密集劈理面發生差異滑動而形成「褶皺」。

剪切褶皺並不是巖層真正褶皺,只是沿每一滑片作差異滑動,層面(標誌面)被錯開,故剪切褶皺作用過程中,原始層面不起任何控制作用,它只是反映滑動結果的一種標誌。剪切褶皺的主要特點:

(1)是典型的相似褶皺。

(2)巖層並未發生真正的彎曲。

(3)形成的背、向斜規模小,有時只造成層面鋸齒狀參差不齊的外貌。

柔流褶皺作用:指高韌性的巖石(如巖鹽、石膏或煤層等)或巖石處於高溫高壓環境下變成高韌性體,受到外力的作用,而發生類似於粘稠流體的流動變形,從而形成複雜多變的褶皺。 形成:高溫高壓下的巖石或富水的高韌性低粘度的巖層在外力作用下發生類似粘稠的流體那樣的變形,從而形成一種形態複雜、紊亂多變的流動褶皺。

特點:1、形成形態複雜,產狀無一定規律的流褶皺。

2、物質流動突破層面限制。

3、厚度變化大。

膝折褶皺作用:它是兼具剪切褶皺作用和彎滑褶皺作用兩種特性的一種特殊褶皺作用。

產生膝折的巖性特徵:為巖性較均一的脆性薄層巖層或片理化巖石。

形成:巖層在一定的圍壓限制下,受到與層理或面理平行或稍微斜交的壓應力作用使巖層發生層間滑動,但又受到某種限制,常常使滑動面發生急劇轉折,即圍繞一個相當於軸面的膝折面轉折而成尖稜褶皺。

巖層在褶皺過程中,總要引起平行主壓應力方向的壓縮和垂直於主壓應力方向的伸長,即稱為褶皺的壓扁作用。

壓扁作用在褶皺前和褶皺過程中都存在,具體分析如下:

1、隨著壓扁作用的增強,應變橢球的長軸逐漸轉到平行軸面的方向。

2、褶皺巖層的厚度翼部變薄,轉折端增厚,褶皺由平行褶皺向相似褶皺發展。

3、具有對稱要素的鮞粒、化石等的變形,可以推斷壓扁作用程度。

4、壓扁作用是形成層間褶皺的重要原因。

5、翼部脆性薄夾層拉伸成石香腸、透鏡體;韌性巖層產生軸面劈理。強硬巖層在壓扁作用中形成「無根勾狀褶皺」。

層理在褶皺形成中的作用:層理或成層構造使巖石不均一,致使巖層受力變形時,可以通過層間滑動或層內物質流動而彎曲形成褶皺。成層構造是巖石產生褶皺的必要條件。

運用主波長理論解釋巖層厚度與巖石力學性質對褶皺形成的影響:在同樣水平擠壓作用下,厚層形成曲率小,波長大的平緩開闊褶皺;而薄層者則形成曲率大,波長小的緊閉褶皺。

同樣厚度的巖石,在同樣的水平擠壓作用下,強巖層常以彎滑作用為主形成平行褶皺;弱巖層則通過層內流動形成相似和頂厚褶皺。

標誌層:層位穩定、分布廣泛、在巖石成分和結構構造或所含化石方面具有明顯的特徵,且厚度不大而穩定的巖層。

按節理產狀與所在巖層的產狀關係可將節理分為 走向節理、傾向節理、斜向節理、順層節理。

按節理與褶皺軸方位的關係,可把節理分為 縱節理、橫節理、斜節理。

節理是力作用下的產物,根據其形成機制可將節理分為 剪節理 和 張節理

剪節理:由於剪應力超過巖石的抗剪強度而在巖體中產生的剪破裂面。

X型節理系是節理的最典型形式,兩組剪節理的夾角為共軛剪裂角。兩組剪節理的交線代表σ2,兩組剪節理的夾角平分線代表σ1和σ3。

張節理:由於張應力超過巖石的抗張強度而在巖體中產生的張破裂面。

張節理是在平行於節理面的壓應力或垂直於節理面的張應力作用下形成的,因此張節理面的垂線方向代表σ3方向,張節理與應變橢球體的長軸A直交。

論述剪節理和張節理的主要特徵及其研究意義。

研究意義:節理可以為礦液上升、滲透、沉澱提供構造條件。節理也是石油、天然氣和地下水的運移通道和儲聚場所。大量發育的節理常為水庫和大壩等工程帶來隱患。節理的性質、產狀和分布規律與褶皺、斷層和區域構造有著成因聯繫。所以,節理的研究在一定條件下也有助於分析地質構造。

壓性節理—縫合線構造:是一種與節理相近似的小型構造。

順層理髮育的縫合線:常見,是不純灰巖壓溶作用的結果。

不順層(斜交或直交)發育的縫合線:形成可分為兩個階段,一是,先在構造作用下形成裂縫;二是,在壓溶作用下發育成縫合線。σ1⊥縫合線。

羽飾構造:在節理面上有時見到自一根中軸向兩側呈輻射狀散布的紋飾,形似羽毛,稱為羽飾或羽痕。 發育的巖石:為巖性比較均一的細粒巖石,如:細砂巖、粉砂巖、凝灰巖等。羽飾組成:羽軸、羽脈、邊緣帶(陡坎及邊緣節理)。

羽脈:自羽軸向兩側呈弧形發散,總體構成環狀或半環狀。

邊緣帶:由陡坎和邊緣節理組成,實際上是一組斜列小節理與主節理面交切的結果。

節理常常由礦物質充填形成巖脈。常見的充填物是石英和方解石等。溶液侵入節理空間並使節理兩壁張開形成的巖脈稱為擴張性巖脈;溶液與圍巖交代而佔有空間形成的巖脈稱為非擴張性巖脈。

裂開-癒合作用

自然界常見巖脈的充填,是一個持續反覆增長的過程。

形成:先裂成縫→結晶礦物充填癒合→裂縫擴大,再充填再癒合。

充填物來源:脈壁巖石壓溶作用產物。其種類有,石英、方解石、長石、黑雲母等。

根據節理形成的地質成因可分為構造節理與非構造節理。

構造節理是在內動力地質作用下形成的節理。特點:產狀和方位比較穩定,與區域構造或局部構造存在一定關係,發育的範圍和深度均較大,即有張節理,也有剪節理。

非構造節理是指在外動力地質作用下形成的節理。特點:發育範圍深度有限,與各級構造沒有規律性關係,一張節理為主,產狀和方位不穩定。

節理組:是指在一次構造作用的統一應力場中形成的產狀和力學性質相同的一群節理,稱為節理組。  

節理系(system of joint):在一次構造作用的統一應力場中形成的兩個或兩個以上的節理組,構成節理系。如Ⅹ型共軛節理系、同心狀、放射狀節理系等。

雁列節理和雁列脈:雁列節理是一組呈雁行式斜列的節理,這類節理常被充填形成雁列脈。  

(1)雁列脈的基本要素:

雁列帶:雁列脈成帶狀展布的空間範圍。

雁列面:穿過各單脈中心而平分雁列帶的中心面。

雁列軸:雁列面在雁列帶橫截面上的跡線。

雁列角:單脈與雁列面的銳夾角。

(2)排列及形態:

排列:雁列可分為左列和右列,與左行右行相對應。

形態:平直型-窄而長,多屬剪裂; S型和反S型-中段較寬,多屬張裂,反映了剪切作用中的遞進變形。

研究節理的目的:主要是為了探討研究區的構造變形史和古構造應力場。

但一地區的節理,一般是長期多次構造活動的產物,所以就要進行節理的分期與配套。

分期:是將一個地區的不同時期形成的節理加以區分,把同期節理組合在一起。

配套:是將同一構造期的統一應力場形成的各組節理組合成一定系列。主要是將共軛的兩組節理組合在一起,以便研究應力場。

依據節理組的交切關係分期:

1、錯開:後期形成的節理錯開前期形成的節理,被切者略有位移。

2、限制:一組節理延伸至另一組節理後突然中止。被限制的節理形成較晚。

3、互切:是節理同時形成的表現。

4、追蹤、利用和改造:被追蹤、利用和改造的節理為早期節理。

藉助其他地質體判別節理形成順序

1、巖牆、巖脈和其他侵入體常可用來間接判定節理形成順序。沿不同期次節理貫入的巖牆、巖脈、巖體,其巖性、結構及構造上常各具特色,它們間的交切關係可顯示節理形成的先後順序。

如充填巖脈的節理被未充填節理截斷,被充填的節理形成較早。

又如一組節理被侵入體所截,而另一組切過該侵入體,說明前者先形成。

2、分析不整合上、下節理髮育情況,也有助於判別節理形成順序。

根據共軛節理的組合關係配套

1、共軛節理的特有的剪切滑動關係:一組左行滑動,另一組右行滑動。剪切滑動方向可以藉助羽列、擦痕、派生節理等判定。

2、利用剪節理的尾端變化:折尾、菱形結環一般代表共軛的兩組節理。

3、利用互切關係:互切說明兩組同時生成,如果兩組節理又符合共軛節理的特有剪切滑動關係,則二者必然是共軛的。

4、利用追蹤的張節理配套:兩組雁列張節理可配套;兩組雁列脈有一條共同的張節理能確切說明兩者是共軛關係。

縱彎褶皺上發育的節理:

1、縱張節理:在褶皺橫截面上呈扇形排列。應力狀態(當樞紐水平時) :σ3水平垂直於樞紐,並與節理面垂直; σ2水平,平行樞紐; σ1直立。

2、橫張節理:的應力狀態是:σ1水平,垂直於樞紐;σ2直立;σ3水平,平行樞紐。

3、剪節理:

(1)平面共軛剪節理:共軛剪節理與褶皺軸向斜交,兩組節理的交線代表σ2,與層面直交,共軛剪切理的銳角分角線常為局部應力場σ1的方位,在背斜中σ1與樞紐平行,在向斜中與樞紐垂直。這對共軛節理是局部應力場引起的。

(2)褶皺兩翼層間滑動引起的剪節理。

橫彎褶皺上發育的節理:

在橫彎褶皺作用形成的穹狀背斜上,穹拱部分普遍處於引張狀態,常常形成一系統放射狀或同心圓狀張節理。

區域性節理的特點:

1、發育範圍廣,產狀穩定。

2、規模大、間距寬、延伸長、可切穿不同巖層,不受局部構造控制。

3、常構成一定的幾何形式。

區域性節理相對一個地區的其它節理來講是主節理。

  主節理:是指規模明顯大於該區節理平均規模的節理。主節理延伸長,產狀穩定、切穿不同巖層乃至局部構造。在一定地區的各種節理中佔主導地位。與一般節理不是同期形成的,而是更大區域構造活動的產物。

區域性節理分類:根據節理的排列組合規律,區域性節理可分為系統性節理和非系統性節理。

系統性節理:是構造成因的具有規律性的區域性節理。

非系統性節理:它可以是構造成因的,也可以是非構造成因的,還可以是經後

期改造了的系統性節理。

斷層面:是一個將巖塊或巖層斷開成兩部分,斷開巖塊或巖層沿之滑動的破裂面。往往不是一個產狀穩定的平直的面。

斷層帶:由一系列斷裂面或次級斷層組成的帶。

斷層線:斷層面與地面的交線。

斷層兩盤的相對運動可分為:

直移(平移)運動:兩盤相對平直滑移而無旋轉。

旋轉運動:兩盤以斷層面法線為軸,相對旋轉滑移。

多數斷層二種運動兼而有之。

按斷層走向與褶皺軸向的關係,可把斷層分為 縱斷層、橫斷層、斜斷層。

1)正斷層:上盤下降、下盤上升的斷層。

特徵:斷面產狀陡,傾角一般在45°以上,而60°左右較為常見。大型正斷層往往上陡下緩呈鏟狀。

2)逆斷層:上盤上升,下盤下降的斷層。

高角度逆斷層:斷面傾角在45°以上。

低角度逆斷層:斷面傾角小於45°。

逆衝斷層:位移量很大的低角度逆斷層,傾角在30°左右。

3)平移斷層:斷層兩盤順斷面走向相對運動的斷層。

特徵:斷面近於直立,水平錯動。

走向滑動斷層:規模巨大的平移斷層。

樞紐斷層:許多斷層斷盤常常有相對旋轉運動,旋轉量較大的斷層稱為樞紐斷層。斷盤的旋轉有兩種:

旋轉軸在斷層一端:表現為橫過斷層走向的各個剖面上的位移量不等。

旋轉軸在斷層中點:表現為旋轉軸兩側的相對位移方向不同。

按斷層規模分類

巖石圈斷裂:切穿巖石圈到達軟流圈的斷裂。

地殼斷裂:切穿地殼到達莫霍面的斷裂。

基底斷裂:切穿地殼上部花崗巖層到達康德拉界面的斷裂。

蓋層斷裂:切穿沉積蓋層到達變質巖基底頂面的斷裂。

區域大斷裂特徵

(1)巨大複雜的構造變動帶:由主幹斷裂、次級斷裂組成,包括破碎帶、劈理-片理化帶、巖漿活動帶等

(2)巖漿活動和成礦作用方面

(3)地球物理方面

(4)地貌及新構造運動方面

一、正斷層

(一) 一般特點:

1、斷層面傾角較陡,大多﹥45°,一般為60°-70°,大型正斷層隨深度傾角變緩(呈犁狀)。

2、正斷層常形成角礫巖帶,角礫稜角明顯,斷層附近地層很少有擠壓、揉皺現象。

(二)組合型式

正斷層的組合類型有 地塹 、地壘 、階梯狀斷層 、環狀斷層和放射狀斷層、雁列式斷層、塊斷型斷層 。

1、地塹:主要由兩條(或兩組)走向基本一致,相向傾斜的正斷層組成,兩條正斷層之間有一個共同的下降盤。

2、地壘:主要由兩條(或兩組)走向基本一致、傾斜方向相反的正斷層構成,兩條正斷層之間有一個共同的上升盤。

3.階梯狀斷層:由若干條產狀基本一致的正斷層組成, 各條斷層上盤依次向同一方向降落,構成階梯狀斷層。 在區域性抬斜過程中,斷盤常沿弧形的斷層面發生一定的旋轉而構成階梯狀掀斜斷塊。

4.環狀斷層和放射狀斷層:若干條弧形或半環狀斷層圍繞著一個中心成同心圓狀排列,稱環狀斷層;若干條斷層自一個中心成輻射狀排列,即構成放射狀斷層。

5.雁列式斷層:由若干條呈斜向錯列展布的正斷層構成雁列式斷層。

6、塊斷型斷層:兩組方向不同的大中型正斷層相互切割構成。形狀呈方格狀或菱形塊狀。

二、逆斷層及逆衝推覆構造  

概念:逆斷層的基本類型可分為

高角度逆斷層:傾角﹥45°。

低角度逆斷層:傾角﹤45°,以30°左右者常見。位移量很大的低角度逆斷層稱為逆衝斷層;傾角十分低緩、推移距離在數公裡(通常5Km)以上的大逆衝斷層稱為推覆構造。推覆構造上盤的巖體稱為推覆體;下盤稱原地巖體或原地體

逆衝斷層和推覆構造是地殼中最常見的構造之一。

(一) 逆衝斷層一般特徵

1、逆衝斷層常顯示強烈擠壓破碎現象,形成角礫巖、碎粒巖和超碎裂巖等斷層巖。常出現劈理化、節理化、剪切帶或各種柔褶皺。

2、逆衝席(推覆體)遭受強烈剝蝕可形成飛來峰和構造窗。

飛來峰和構造窗:逆衝推覆構造發育地區遭受強烈侵蝕切割,將部分外來巖塊剝掉而露出下伏原地巖塊時,表現為在一片外來巖塊中露出一小片被斷層圈閉的由較年輕地層組成的原地巖塊,地貌上常常成為凹陷和窪地的負地形,這種現象稱為構造窗。若剝蝕強烈,外來巖塊被大片剝蝕,只在大片剝露出來的原地巖塊上殘留小片孤零零的被斷層圈閉的外來巖塊稱為飛來峰

逆衝推覆構造的擴展方式有兩種可能的方式,即前展式(背馱式)和後展式(上迭式)。

(三) 組合型式:

1、疊瓦式逆衝斷層:由一系列產狀相近的逆衝斷層的上盤依次向上逆衝,形成剖面上呈疊瓦狀。各逆衝斷面呈上陡下緩的弧形,向下收斂在一條主幹斷層上,總體呈帚狀。

2、對衝式逆衝斷層:兩條相反傾斜,相對逆衝的斷層組合。小型者與背斜構造伴生;大型者產出於大型坳陷邊緣,從隆起向坳陷內逆衝。

3、背衝式逆衝斷層:兩條相向傾斜相背逆衝的逆衝斷層組合。小型者與背斜構造伴生;在造山帶分別在兩翼產出,總體呈扇狀。

4、楔衝式斷層:在紅色盆地中,老巖系一側逆衝於新地層之上,而另一側與新地層呈正斷層接觸,形成上寬下窄的楔形衝斷體構造。衝斷體本身又可由次級疊瓦式斷層組成。

(四)地質背景:

逆衝斷層及其各種組合型式分別產出於不同的地質環境中。一般為區域性擠壓作用的結果,引起整體收縮。但區域性伸展和重力作用也可以形成推覆式構造。

引起逆衝斷層和疊瓦構造的驅動力是水平擠壓和重力滑動。

推覆:把擠壓作用形成的推覆構造稱為擠壓性推覆構造,簡稱推覆。

滑覆:伸展和重力作用形成的推覆構造稱為滑動推覆構造,簡稱滑覆。

三、平移斷層

(一)一般特徵:兩盤基本沿斷層走向相對滑動,分右行左行兩種。斷層面陡峻以致直立。大型平移斷層常伴生強烈的破碎帶、密集剪裂帶,角礫化帶和超碎裂巖化帶。

(二)地質背景

平移斷層發育的地質背景有兩類:

1、與褶皺構造伴生的平移斷層:與褶皺斜交(沿共軛剪裂面發育) 或橫交(利用橫向張裂隙,在差異推動下形成),其規模較小。

2、區域性的平移斷層:區域大型平移斷層又常稱走向滑動斷層,規模很大,如聖安德列斯斷層等。

(三)與平移斷層有關的一些構造現象

引人注目的構造現象有兩種:

1、與巨型平移斷層伴生的差異性升降和斷塊升降。

2、斷層派生褶皺:有三種情況

(1)派生褶皺產出於斷層一側。(2)褶皺產出於兩條平移斷層之間。

(3)下伏巖層中平移斷層兩盤的相對運動在上覆巖層中引起一系列褶皺。

以上褶皺均呈雁行式排列。

正花狀構造:是聚斂性走滑斷層派生的在壓扭性應力狀態中形成的構造。(一條陡立走滑斷層向上分叉散開,以逆斷層組成的背衝構造,斷層下陡上緩凸面向上,被切斷的地形多成背形,但不具有彎滑褶皺性質。鑑別花狀構造的準則是構造的平面和剖面的結構及區域應力場特徵。)

負花狀構造:是離散性走滑斷層派生的在張扭性應力場中形成的構造。(一套凹面向上的正斷層構成了似地塹式構造。塹內地層平緩,淺部稍成被正斷層破壞的向斜,向斜不具彎滑褶皺性質。)

正花狀構造表示走滑斷層兼具 逆(衝 ) 斷層性質,負花狀構造表示走滑斷層兼具 正 斷層性質。

四、順層斷層:是順著層面和不整合面等先存面滑動的斷層。

順層斷層的特點和標誌:

1、斷層巖呈順層展布。

2、可產生複雜的柔皺和腫縮式構造:順層斷層一般順軟弱層滑動,可以引起巖層揉褶。

3、可形成碎屑巖牆:由上覆層破碎巖屑貫入下伏層裂隙中形成。

4、可造成地層重複和缺失:有時有地層重複和缺失,如果重複和缺失出現在同一層系中,要注意原生的厚度及其變化,以區分重複和缺失現象。

5、可形成隔檔式和隔槽式褶皺:是一種沿基底剪切滑動的薄皮構造。

順層斷層的規模可以很大,構造層之間或構造圈之間的大型順層斷層叫拆離構造。

引起順層滑動作用力,可以是構造推壓,也可以是重力作用,或兩者兼而有之。

與逆(衝)斷層相關的褶皺:1.斷層轉折褶皺:是由於斷層轉折彎曲,斷層上盤巖石在下伏斷層轉折部位發生運動時形成的褶皺。2.斷層傳播褶皺:是指由於斷層產狀的改變,逆衝斷層由深部層位向淺部層位擴展時,由於應力的減弱,斷裂變形被褶皺變形所取代,在其前鋒斷層端點處形成斷層傳播褶皺。3.斷層滑脫褶皺:在一個或多個滑脫層上,當受到水平擠壓外力作用時,沿層平行斷層的位移傳遞到上盤地層中形成的褶皺。(基本特徵:a.在滑脫層之下或之中往往存在一條或多條底部滑脫斷層;b.底部滑脫斷層在褶皺核部發生加厚;c.滑脫層之上的能幹巖層,在變形過程中厚度、長度不變;d.同生長地層向褶皺頂部厚度減薄,褶皺翼呈扇狀旋轉。)

斷層效應:可理解為斷層效果的反映,斷層效果可以在平面上及任意剖面上反映出來,出現巖層的視位移。視位移並不能反映斷層兩盤真實運動情況。巖層的視位移決定於斷層產狀、斷層的真位移、被斷地層產狀及剖面位置四個因素及它們的相互關係。

1、形成正斷層的應力狀態:σ1直立,σ2、σ3水平,σ2與斷層走向一致。從正斷層作用的應力莫爾圓可知,引起正斷層作用的有利條件是,在鉛直方向的σ1增大;在水平方向的σ3減小。因此鉛直上隆和水平伸展是形成正斷層的最有利條件。

2、形成逆斷層的應力狀態:σ3直立,σ1、σ2水平。從逆斷層作用應力莫爾圓可知。有利條件是,σ1在水平方向增加,或σ3減小。水平擠壓有利於逆斷層發育。

3、形成平移斷層的應力狀態:σ2直立,σ1、σ3水平。

斷層識別

1.地貌標誌

a.斷層崖:由於斷層兩盤的相對滑動,斷層的上升盤和下降盤之間常常形成陡崖,即所謂斷層崖。

b.斷層三角面:斷層崖受到與崖面垂直方向的水流的侵蝕切割,形成沿斷層面分布的一系列三角形陡崖,即斷層三角面。

c.錯斷的山脊:兩盤相對平移的結果。

d.山嶺和平原的突變

e.串珠狀湖泊窪地

f.泉水的帶狀分布

g.水系特點:表現為水系發育、河流急劇轉向、錯斷河谷。

2.構造標誌

1、構造不連續:任何線狀或面狀地質體,如地層、礦層、巖脈、片理或相帶等順其走向延伸突然中斷或被錯移,則是斷層存在的直接標誌。

2、斷層活動引起的構造強化:在斷層面(或帶)上出現,如巖層產狀的急變;節理化、劈理化甚至片理化帶的突然出現;小褶皺急劇增加、擠壓破碎現象以及構造透鏡體和各種擦痕發育等。

3.地層標誌—地層的重複和缺失

一套地層,由於走向斷層的影響,常常造成兩盤地層的缺失和重複。

缺失是指地層序列中的一層或數層在地面斷失的現象。

重複是原來順序排列的地層部分或全部重複出現的現象。

由於斷層性質(即正斷層或逆斷層)不同,斷層與巖層的傾向不同會造成六種基本的重複和缺失情況。

當斷面傾向與巖層傾向相反時,

正斷層→地層重複

逆斷層→地層缺失

當斷面傾向與巖層傾向相同,斷層傾角﹥巖層傾角時,

正斷層→地層缺失

逆斷層→地層重複

當斷面傾向與巖層傾向相同,斷層傾角﹤巖層傾角時,

正斷層→地層重複

逆斷層→地層缺失

4.巖漿活動和礦化作用

大斷層尤其是切割很深的大斷裂常常是巖漿和熱液運移的通道和儲聚場所。如果巖體、礦化帶或矽化帶等熱液蝕變帶沿一條線斷續分布,常常指示有大斷層或斷裂帶的存在。

一些放射狀或環狀巖牆也指示放射狀斷裂或環狀斷裂的存在。

5.巖相和厚度的急變

如果一地區的沉積巖相和厚度沿一條線發生急劇變化,可能是斷層活動的結果。

有三種情況:

1、控制沉積盆地和沉積作用的同沉積斷層的活動,它會引起沉積環境沿斷層在其兩盤發生明顯變化,巖相和厚度因而發生顯著差異。

2、斷層的遠距離推移,使相隔甚遠的巖相帶直接接觸。

3、大地構造單元的分界斷裂:如龍門山斷裂帶。

斷層兩盤相對運動方向的確定

(一) 兩盤地層新老關係

  對於走向斷層,老地層出露盤常為上升盤,但地層倒轉或斷層傾角小於巖層傾角時,老地層出露盤是下降盤。如地層變形複雜,不能簡單依據地層新、老來判別。

橫截褶皺的斷層,背斜核部變寬,向斜核部變窄的一盤是上升盤。

(二)牽引構造

牽引構造:斷層兩盤沿斷層面作相對滑動時,斷層附近的巖層因受斷層面摩擦力拖曳而產生的弧形彎曲現象。

牽引褶皺的弧形彎曲的突出方向指示本盤的運動方向。

逆牽引的彎曲形態與牽引構造的彎曲形態相反,即弧形彎曲突出方向指示對盤運動方向。

(三)擦痕和階步

擦痕和階步是斷層兩盤相對錯動時在斷層面上留下的痕跡。

擦痕:表現為一組比較均勻的平行細紋。

階步:表現為一組與擦痕大致垂直的微細陡坎。分為正階步和反階步兩種:

正階步:是順擦痕方向的局部阻力的差異或因斷層間歇性運動的頓挫而形成的垂直於擦痕的小臺階。

反階步:由於兩盤相對運動,在斷面上產生派生剪裂或張裂而成。

二者的區別:

1、正階步眉鋒呈弧形彎轉,而反階步常呈楞角狀直切;

2、如果階步有擦抹礦物或在眉鋒處有壓碎現象者為正階步。

磨擦鏡面:在硬而脆的巖石中,擦痕常被磨光,有時附以鐵質、矽質或碳酸鹽質薄膜,以致形成光滑如鏡的面,稱為磨擦鏡面。

四)羽狀節理

在斷層兩盤相對運動過程中,在斷層一盤或兩盤的巖石中常常產生羽狀排列的張節理和剪節理。這些派生節理與主斷層斜交。

羽狀張節理:與主斷層常成45°角相交,羽狀張節理與主斷層所交銳角指示節理所在盤的運動方向。

兩組剪節理:

一組與斷層面成小角度相交,其交角一般在15°以下,相當於內摩擦角的一半。

另一組往往與斷層呈大角度相交或近於直交。小角度相交的一組節理,與斷層所交銳角指示本盤運動方向。

(五)

斷層兩側小褶皺

由於斷層兩盤的相對錯動,斷層兩側巖層有時形成複雜的緊閉小褶皺。這些小褶皺軸面與主斷層常成小角度相交,其所交銳角指示對盤運動方向。

(六) 斷層角礫巖

1、根據斷層帶中標誌層角礫在斷層面上的分布,可以推斷斷層兩盤相對運動方向。

2、角礫變形AB面與斷層所夾銳角指示對盤運動方向。

斷層巖:是斷裂帶中或斷層兩盤的巖石在斷層作用中被搓碎、研磨、重結晶、定向排列再固結的巖石。

斷層巖是斷層存在的標誌之一。也可以指示斷層的屬性(脆性斷層、韌性斷層),是分析斷層形成深度和溫壓條件的基本依據。根據斷層巖發育程度和展布狀況以及各類斷層巖交織、疊加、改造的情況,可以提供分析斷層規模、活動史、活動深度的變化等方面的信息。

與斷層有關的節理:在斷層作用中由於斷層兩盤相對錯動引起的伴生或派生的應力作用導致斷層兩側發育的節理。(羽狀張節理、伴生剪節理、派生剪節理)

通過對斷層巖的研究,可將斷層巖劃分為兩大系列:

(一) 碎裂巖系列:是反映脆性變形下的巖石的破碎程度。

1、斷層角礫巖(fault breccia):角礫大小一般在2mm以上。是由保持原巖特徵的巖石碎塊組成。分

張性角礫巖:角礫呈稜角狀,形狀不規則,大小不一,雜亂無章。

壓碎角礫巖:角礫稜角多被磨鈍。多呈透鏡狀、橢圓狀,常具有定向排列,或呈雁列式。

與其他種類的角礫巖的區別:斷層角礫巖的角礫來自兩側巖層,且順斷層面發育,有磨碎現象。

2、碎粒巖(cataclasite):顆粒一般在0.1mm至2mm。在鏡下具有壓碎結構。碎粒巖中殘留一些較大顆粒,則稱碎斑結構,具碎斑結構的巖石可稱碎斑巖。

3、碎粉巖:研磨很細、粒度均勻,顆粒一般在0.1mm以下。

  如果研磨成泥狀,較大粒屑含量有限,未固結者稱為斷層泥。

(二) 糜稜巖系列

糜稜巖(mylonite):糜稜巖是在中高溫、高剪切應變條件下產生的。主要是由於原巖的韌性剪切變形、動態重結晶和新礦物結晶作用形成的,與原巖沒有明顯

的界限,一般呈逐漸過渡

關係。

糜稜巖有三個基本特徵:①粒徑較原巖減小;②產生在一個相當狹窄的面狀地帶中;

③出現強化面理(流動構造)和線理。

動態重結晶

重結晶作用按其驅動力或方式不同,可分為靜態和動態重結晶作用。

動態重結晶是一種重要的礦物變形作用,它主要包括膨凸、亞顆粒旋轉和顆粒邊界遷移重結晶作用三種變形機制。隨著變質條件的不斷增強,膨凸、亞顆粒旋轉和顆粒邊界遷移重結晶作用順次出現。變形巖石中礦物發生的動態重結晶作用,是溫度、壓力、應力以及流體等多方面綜合作用的結果。

糜稜巖由韌性基質和變形殘核、殘碎斑晶或變斑晶組成。

韌性基質:是一些細粒礦物的集合體,是動態重結晶作用、新礦物結晶作用產生的以及硬礦物脆性碎裂的細小碎粒。

變形殘核:是經受韌性變形的礦物,呈透鏡狀或帶狀,後者長寬比可達幾十比一。

殘碎斑晶:呈透鏡狀或渾圓狀,是指在特定的物理環境下韌性變形過程中,某些硬礦物發生脆性碎裂而殘存的相對基質較大的碎礫。

變斑晶:是在韌性剪切變形過程中重結晶的或生長的較大的礦物。

糜稜巖中礦物和顆粒常具有波狀消光、膝折、變形紋等,還有拔絲構造、核幔構造等。

隨著糜稜巖化程度的增高,殘碎斑晶粒度減小,含量減少,塑性基質增加。根據二者相對含量(或基質細化百分比)糜稜巖可分為:初糜稜巖、糜稜巖、超糜稜巖。

糜稜巖化作用進一步發展,在綠片巖相以上的溫壓(低溫高壓)條件下,巖石絕大部分或全部由重結晶礦物組成,形成變晶糜稜巖(結晶顆粒較糜稜巖粗大)。根據結晶程度進一步分為千糜巖、構造片巖、構造片麻巖。

區域變質作用劃分及巖相

綠片巖相:變質巖石內出現黑硬綠泥石及硬柱石,為低溫高壓綠片巖相系,屬區域低溫動力變質作用類型。

(三)斷層巖的分類

同沉積斷層:是指在沉積過程中邊沉積邊形成的斷裂。

其同義術語很多,常用的有同生斷層、生長斷層、沉積斷層、沉積後斷層等。

同沉積斷層主要為同沉積正斷層,多發育於沉積盆地的邊緣或內部,屬一種拉張環境的構造類型。

同沉積斷層的主要特點(或野外如何識別同沉積斷層?

1、一般為走向正斷層,剖面上呈上陡下緩的勺狀。

2、上盤(下降盤)地層明顯增厚,這是同沉積斷層最基本的識別標誌。同一地層的下降盤與上升盤的厚度比稱為生長指數,它反映了斷層的活動強度。

3、斷距隨深度增大,地層時代愈老斷距愈大,因為斷距是累積的。

4、常在上盤發生逆牽引構造。

伴生構造—逆牽引構造:又稱滾動背斜,是同沉積斷層下降盤上緊鄰斷層附近的地層向斷層面傾斜形成的不對稱背斜。由於與正常牽引現象相反,故稱逆牽引。

逆牽引構造的形成條件:

① 斷層條件:在區域引張力作用下形成同沉積斷層,斷面呈上陡下緩的彎曲面。在此條件下,上盤下滑分解出水平引張力(產生潛在裂縫)和垂直下降力(彌補空間)造成巖層彎曲,形成逆牽引構造。

② 巖性條件:以泥巖佔優勢的砂泥巖互層剖面中易形成逆牽引構造。

③ 巖層產狀條件:地層傾角緩易於形成逆牽引構造。

韌性斷層:又稱韌性剪切帶,它是巖石在韌性狀態下由於剪切作用而形成的強烈變形帶。

形成:在剪切帶韌性體分別沿無數微細滑動面做微小滑移,從而引起韌性斷層兩側巖塊的錯位。

脆性斷層與韌性斷層之間的關係:一條向下切割的大斷裂,在淺層次為脆性斷層,向深層次則過渡為韌性斷層。

韌性剪切帶的辨別:錯開的巖脈或標誌層,不對稱褶皺,鞘褶皺,S-C面理,雲母魚,旋轉碎斑系不對稱壓力影,多米諾骨牌構造,曲頸狀構造。

6、韌性剪切帶與脆性斷層的區別

變質巖相

變質作用

高溫變質作用

麻粒巖相

區域動力熱流變質作用

角閃巖相

區域低溫動力變質作用

綠片巖相

埋深變質作用

亞綠片巖相

韌性斷層

脆性斷層

形成的構造部位

中深-深部構造層次

淺部構造層次

與圍巖的關係

無明顯的界線

清楚的不連續界面

變形特徵

由巖石的塑性流動完成

變形集中在個別斷層面上,兩側巖石未變形

運動特徵

斷而未破、錯而相連

位移明顯

褶皺類型

多為A型褶皺

多為B型褶皺

次生面狀構造:是指變形變質作用中形成的劈理、片理、片麻理和各種破裂面。

面狀構造和線狀構造都可以分為「透入性」和「非透入性」兩類。透入性構造一般是指均勻的瀰漫於地質體中的構造,它反映了這一地質體作為一個整體,已經均勻的發生了變形。非透入性構造則是以一種不連續面分散的存在於地質體中,變形只集中在不連續面本身及其附近,並把均勻連續的地質體分劃成若干部分,故又稱分劃性構造。

劈理:一種將巖石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面狀構造。發育在強烈變形和淺變質的巖石中,具明顯各向異性,發育狀況往往與巖石中所含片狀礦物的數量及其定向的程度有密切關係。

劈理域(薄膜域):常是由層狀矽酸鹽或不溶殘餘物質富集成的平行或交織狀的薄條帶或薄膜。其中原巖組構(結構和構造)被強烈改造,礦物和礦物集合體的形態或晶格具顯著的優選方位。

微劈石域:是夾於劈理域間的窄的平板狀或透鏡狀巖片,亦稱透鏡域。其中原巖的礦物成分和組構仍基本保留,微劈石與劈理域之間的邊界可截然也可漸變。它們緊密相間使巖石顯出紋理。

劈理的延展能力決定於巖石的性質和劈理化程度。按劈理域垂直斷面上形態的平直程度、平面度可分為四種:平直、粗超、鋸齒狀、縫合線狀。

劈理排布格式

平列劈理:劈理域沿某一方向平行或近於平行展布。

交織劈理:劈理域沿兩個方向或兩個以上方向展布,相互交織成網狀。

微劈石是劈理化巖石中劈理域之間的部分,組構上不具有定向或定向不好。一般存在2種形式,一種由粒狀礦物組成,組構比較紊亂,無明顯優選方位;另一種微劈石內部常保存有先存板巖和千枚巖的面理,具有一定的優選方位。

劈理的間隔:指兩個劈理面在垂直方向上的距離。即垂直劈理斷面上劈理域與微劈石域寬度之和。

劈理域的相對寬度一般用劈理域寬度與微劈石寬度的比,或劈理域寬度的總量在巖石測線總長中所佔百分率來計量。若劈理域相對寬度窄,劈理巖石就會顯示出面狀分割的特點;若劈理域相對寬度大,則在巖石中構成劈理帶。

劈理形成的可能機制可以簡單的概括為 機械旋轉 、壓融作用 、 重結晶作用和壓扁作用(晶體塑性變形)。

劈理分類

1.傳統分類

a.流劈理:變質巖中常見的一種次生透入性的面狀構造,由片狀、板狀或扁圓狀礦物或其集合體的平行排列構成,具有使巖石分裂成無數薄片的性能。

b.破劈理:巖石中一組密集的剪切破裂面,破裂面定向與巖石礦物的排列無關。(破劈理只是以其密集性和平行性與剪節理相區別,當期間隔超過數釐米是,就成為剪節理。)

c.滑劈理(應變劈理):爭議術語。發育於具有先存面理巖石中,是一組切過先存面理的差異性平行滑動面。

劈理結構分類

連續劈理與不連續劈理:凡巖石中礦物均勻分布,全部定向,或劈理域間隔極小以至於只能在顯微鏡下才能分辨劈理域和微劈石的劈理,均稱為連續劈理,反之,劈理域在巖石中具有明顯間隔,劈理域及微劈石域在肉眼下就能分辨者則稱為不連續劈理。

1.連續劈理

a.板劈理(發育於富含泥質的低級變質巖中,巖石內部顆粒很細)

b.片理

c.千枚理

d.片麻理

2.不連續劈理

a.間隔劈理

b.褶霹靂

軸面劈理:其產狀平行於或大致平行與褶皺軸面的劈理。

層間劈理:一種受各種巖性級層面控制、與層理斜交的劈理。

c.順層劈理

d.斷裂劈理

e.區域性劈理

劈理的形成機制

1.機械旋轉

2.定向重結晶作用

3.壓溶作用

4.晶體塑性變形

線理:巖石中長條狀、線性要素呈平行或近於平行排列的線狀構造。

線理分類

1.變形巖石中的小型線理

變形巖石中的小型線理有 拉伸線理、礦物生長線理、皺紋線理 、交面線理 。

(1)拉伸線理:是由拉長的礫石、鮞粒、巖屑、礦物顆粒或礦物集合體等的平行定向排列構成的線狀構造。

(2)礦物生長線理:主要由針狀、柱狀等礦物的定向排列構成。

(3)皺紋線理:由先存面理上微細褶皺的樞紐平行排列而成。

(4)交面線理:指層理與面理的交線或面理與面理的交線。

2.變形巖石中的大型線理

(1)石香腸構造(布丁構造):在不同性質的巖層相間成層、互相之間具有明顯韌性差異的條件下,受到垂直巖層擠壓而形成的一種構造。(當巖層受到垂直層面的擠壓時,軟弱巖層會被壓扁並向兩側作塑性流動,夾在其中的強硬巖層在軟弱巖層順層流動引起的摩擦力的拉伸作用下超過其強度極限產生破裂並發生位移,以至於構成斷面上形態各異、平面上呈一致排列的長條狀塊段,即石香腸。)

張裂型石香腸構造由於垂直層面的脆性張裂造成的,單體石香腸呈四方柱體,斷面呈矩形,長柱平行於褶皺樞紐排列。

剪裂型石香腸構造是在垂直層面的擠壓作用下,強巖層發生的脆性剪切破裂的結果。

粘滯型石香腸構造是在整個巖體平均韌性較高,其中相對強硬的巖層是受到拉伸控制作用而形成的。較強巖層因拉伸流動先造成細頸,進而在細頸處斷裂形成石香腸。

褶皺型石香腸構造是在巖層韌性更高的條件下,強硬巖層強烈褶皺基礎上發育而成;有時在強硬巖層唄粘滯拉斷以後,由於圍巖尚保持較高塑性,褶皺斷塊還可能在物質流動過程中進一步彎曲,或進一步旋轉呈現各種扭動形式,因而形態極不規則。

(2)窗欞構造:強硬巖層組成的形似一排欞柱的半圓柱狀大型線狀構造。(平行層面的縮短)

(3)鉛筆構造:是輕微變質的泥質或粉砂質巖石中常見的使巖石劈成鉛筆狀長條的一種線狀構造。交切面的鉛筆構造常是透入性劈理面或剪切面與層面相交而成(具較規則的斷面形狀,平行於同期褶皺的褶軸)。壓實與變形共同作用下形成的鉛筆構造主要特徵是沒有面狀構造要素,橫截面常呈不規則的多邊形或弧形,其長軸平行於巖石中有限應變橢球體的x方向,又平行於區域構造變形的B軸方向。

(4)杆狀構造:是由石英、方解石或其他成分單一的強硬巖石物質組成,它們成帶、成束地在一定變質巖層中出現。

(5)壓力影構造:由巖石中相對剛性的物體及其兩側(或四周)在變形中發育的同構造纖維狀結晶礦物組成,巖石中作為相對剛性物體的物體(核心礦物)有黃鐵礦、磁鐵礦、及化石、礫石、巖屑和變斑晶等。

根據侵入巖體與圍巖的接觸關係,可將侵入巖體的產狀大致劃分為協調侵入巖體和不協調侵入巖體兩大類。

1.協調侵入巖體(整合侵入巖體):侵入巖體的邊界面(接觸面)與圍巖層理、片理平行或大致平行。依據侵入巖體的規模和形態,協調侵入巖體大致可分為巖床、巖盤、巖盆和巖鞍等,此類巖體多為淺成侵入巖。

(1)巖床:一種層狀侵入巖體,通常是巖漿順層面、片裡面或不整合面侵入而形成。巖體的界面與圍巖層面、片裡面或不整合面平行或大致平行。

(2)巖盤(巖蓋):為上凸下平的似透鏡狀的侵入巖體,呈蘑菇狀、似蘑菇狀。

(3)巖盆:與構造盆地有關的盆狀侵入巖體,其頂底面均向中心傾斜。

(4)巖鞍:一種侵入於褶皺轉折端虛脫處的鞍狀侵入巖體。

2.不協調侵入巖體:邊界面(接觸面)與圍巖層理、片理或不整合面截交。

(1)巖基:一般是指出露面積大於100

的一種規模巨大的不協調侵入巖體。(常由花崗巖和花崗閃長巖類組成)

(2)巖株:是一種不規則的近渾圓狀或圓柱狀的中、小型不協調侵入巖體。(規模很小的巖株稱為巖枝)

(3)巖牆:一種截切圍巖層理、片理、呈板狀或似板狀的侵入巖體。(成分以基性、超基性為主。巖牆沿一個或幾個中心呈放射狀排列者稱放射狀巖牆)

噴出巖體的產狀

1.熔巖被(熔巖蓋):是一種噴發規模大、熔巖展布面積廣、厚度大,但厚度比較穩定的扁平狀噴出巖。

2.熔巖流:是一種帶狀展布的熔巖體,常局限在一個寬闊的河谷或低洼地帶。

3.火山錐:火山噴發物圍繞火山通道堆積成的一種錐狀體。

侵入巖體與圍巖的接觸關係據成因可分為侵入接觸、沉積接觸、斷層接觸三種。

1.侵入接觸(熱接觸):巖體侵入於圍巖(含先存巖漿巖體)的一種接觸關係。主要標誌如下:(1)巖體邊部有邊緣帶和冷凝邊,原生構造發育。

(2)掩體內有圍巖的捕擄體。

(3)在圍巖中有自巖體延伸的巖枝或巖脈。

(4)環繞巖體的圍巖有接觸變質現象,並呈帶狀分布,其變質程度離巖體越遠越弱。

2.沉積接觸(冷接觸):巖體遭受風化剝蝕後又被新的沉積物所覆蓋的一種接觸關係。

3.斷層接觸:是一種構造接觸即侵入巖體與圍巖間的界面就是斷層面或斷層帶。

噴出巖與圍巖的接觸關係

1.噴發不整合接觸(陸相噴出巖與下伏地層常呈噴發不整合接觸,風化殼發育)

2.整合接觸(海相噴出巖常與下伏地層整合接觸,風化殼不發育)

侵入巖體和噴發巖體的原生構造是指巖漿向上運移,侵入上覆圍巖或噴溢地面並逐漸冷凝固結形成巖石的過程中所產生的構造。

侵入巖體的原生構造

侵入巖體的原生流動構造:在巖漿流動過程中,由於巖漿內部某些先期結晶的礦物顆粒、析離體或落入巖漿內的圍巖捕擄體等,受巖漿流動的影響而發生定向排列,從而形成原生流動構造。(分為線狀流動構造和面狀流動構造)

1.線狀流動構造(流線):它是柱狀、針狀、板狀等礦物的平行定向排列而形成的線狀定向構造,也可以是由暗色礦物凝集而成的紡錘狀析離體和長條狀捕擄體等順長軸定向平行排列而構成流線構造多發育於侵入巖體的邊緣和頂部。

2.面狀流動構造(流面):它是片狀、板狀、柱狀等礦物以及扁平的析離體、捕擄體,在巖漿流動過程中順流動方向平行排列形成的面狀構造。(表現為不同成分的巖石相互成層,或由於礦物分層集中形成的淡色與暗色巖石條帶的互層。流面的形成與巖漿的層流有關,常發育在侵入巖體的邊緣和頂部,而在巖漿流動紊亂的侵入巖體中心則不利於流面的發育。)在巖漿流動的過程中,有向四周擴張的趨勢。從而產生向四壁圍巖的側向擠壓而且越靠近接觸帶擠壓作用越強烈。在這種擠壓力作用下,片狀或板狀的礦物、析離體、捕擄體等等常轉至垂直擠壓力的方位(即平行接觸面)排列,以達到最穩定狀態;在侵入巖體頂部,巖漿自下而上運動形成擠壓力,也會迫使片狀或板狀礦物、析離體、捕擄體等轉至與擠壓力垂直的方位(平行於頂部接觸面)呈定向排列,形成巖體頂部的流面構造。

通常同一巖體內,流線和流面的發育程度不同,往往是此強彼弱。當流線單獨發育時,它僅僅反應巖漿的相對流動方向,不能反應巖漿的流動面和侵入巖體與圍巖的接觸形態。當流面單獨發育時,柱狀礦物未形成定向排列的流線,但它們的長軸都位於同一平面內,而構成面狀流動構造。

侵入巖體內的流動構造是否明顯主要取決於巖漿的速度、粘度、接觸面形態和結晶分異情況,以及構造作用的強度等因素。

侵入巖體的原生破裂構造:侵入巖體在巖漿冷凝晚期所形成的破裂稱為原生破裂構造。

1.橫節理(Q節理)節理面垂直於流線,也垂直於流面,裂面粗超,屬張節理。(產狀隨流動構造的方位呈有規律的變化)

2.縱節理(S節理)節理面垂直於流面,平行於流線,傾斜較陡,裂面粗超。可能屬張節理性質。(常發育在侵入體頂部流線平緩的部位)

3.層節理(L節理)節理面平行於流面,也平行於流線。(一般發育在侵入巖體頂部,多數產狀平緩,多與頂部接觸面平行。層節理的形成方式與垂直於接觸面方向上的冷縮作用有關,故屬張節理。)

4.斜節理(D節理)是與流線、流面都斜交的兩組共軛剪節理。(往往發育在侵入巖體的頂部被認為沿鉛直擠壓形成的一對共軛剪節理)

5.邊緣張節理:發育於侵入巖體陡立的邊緣接觸帶,並延伸到圍巖中。節理面向傾入巖體中心傾斜,常呈雁行狀排列。邊緣張節理是由於向上湧動的巖漿同已經冷凝的巖體邊緣之間出現的差異剪切運動所誘發的張應力的作用而形成的。

6.邊緣逆斷層:發育在傾入巖體陡立的邊緣接觸帶。它向傾入巖體中心傾斜,呈斜列式排列。成因可能是由於巖漿侵入時,巖體邊緣引起的剪切作用形成的一組破裂面轉化而成。

噴出巖的原生構造

1.噴出巖的流動構造

(1)流紋構造:是由不同顏色的礦物或火山玻璃組成的層狀色帶。(指示熔巖流動面的位置,但不能指示熔巖流動方向)

(2)流面和流線

熔巖的流面往往由板狀、片狀礦物斑晶及火山灰晶屑的定向排列組成。

熔巖的流線由針狀、柱狀礦物以及火山灰流的晶屑或巖屑的平行定向排列而成。

(3)繩狀構造:熔巖表面呈繩索狀扭曲的構造稱為繩狀構造。繩狀構造是處於熾熱塑性狀態熔巖的上部表面薄殼受到下部熔漿流動的影響而發生拖拉和卷扭的結果。

(4)氣孔構造和杏仁構造:當熔漿自火山通道向外流出時,由於壓力和溫度降低,其中所含氣體便向外逸出,冷卻後就在巖石中留下許多孔洞,這些孔洞稱氣孔構造;當氣孔被次生礦物(沸石、方解石、冰洲石、玉髓等)充填時,則稱杏仁構造。根據氣孔的分布和形態,可以判斷熔巖層面位置、熔巖噴發次數、熔巖頂面和底面以及熔漿流動方向。

2.噴出巖原生破裂構造

(1)枕狀構造:水下基性熔巖表面具有的一種原生構造。(枕狀構造可分為外殼和內核兩部分:外殼多為玻璃質,內核則為顯晶質)

(2)柱狀節理:柱狀節理面總是垂直於熔巖的流動層面,在產狀平緩的玄武巖內,若干走向不同的這種節理常將巖石切割成無數個樹立的多邊柱狀體,故稱柱狀節理。(玄武巖中常見的一種原生構造;柱狀節理的形成與熔巖流冷凝收縮有關,熔巖流動面即為冷凝面,因此柱狀節理面往往垂直於冷凝面。在一個冷凝面上,熔巖圍繞若干冷縮中心冷凝收縮。從而在兩個相鄰冷縮中心的連線方向上產生張力,柱狀節理就是在一系列垂直於若干張應力的方向上形成的張節理。)

巖漿巖體的次生斷裂構造:巖漿巖體形成後,在應力作用下形成的斷裂稱為巖漿巖體的次生斷裂構造,它包括次生節理和次生斷層。其特徵如下:

(1)巖漿巖體巖性均一,缺乏沉積巖中的斷裂所具有的那些明顯標誌,難以看出巖層的錯動、重複、缺失等現象。

(2)巖體在受到強烈應力作用發生錯動時,很容易使巖體破碎和發生動力變質。另外,由於斷裂面引起巖體破碎變形和產生重結晶作用,從而造成各種類型的斷層巖和變質巖條帶,有時還產生低溫變質應力礦物(如綠泥石、葉臘石、絹雲母、滑石)。

(3)巖體受力後,由於礦物變形而出現光性異常現象,如果礦物的變形呈帶狀分布,或因細粒化而形成糜稜巖帶,則指示有斷裂存在。這種斷裂的破裂面一般很不明顯,且具有韌性剪切帶特徵。

(4)巖漿巖體,特別是花崗巖體是比較均一、連續、堅硬的塊狀地質體。因此形成的斷裂往往很平直,常有兩組或多組斷裂組合成網絡狀。

巖漿巖體構造在觀測和研究的主要內容包括:1.巖體產狀的恢復;2.巖體原生構造和次生構造的觀察;3.巖體與圍巖接觸關係的研究4.巖體形成時代的確定;5.巖體相帶的劃分和剝蝕深度的確定;6.巖體構造與礦產分布等方面。

簡述野外如何識別侵入巖體中的原生節理與次生節理?

答:應注意區分原生節理和次生節理。巖體內的次生節理通常是區域性的節理,它們往往伸入圍巖,其性質、方向、分布與圍巖同期的節理相似,並可以用統一的應力場來解釋。為此,必須詳細測量巖體內和巖體外的節理,並加以對比。當巖體內一組或幾組節理在方向上、性質上、產狀上都與圍巖中的某些節理相類似時,則很可能屬於次生節理;如果節理僅發育在巖體內部,則很可能是原生節理。

巖體相帶劃分:邊緣相帶、過渡相帶、內部相帶。

巖體形成時代的確定:

1、根據接觸關係確定時代

當巖體與圍巖為侵入接觸時,則巖體形成晚於圍巖。當二者為沉積接觸時,則巖體形成時間早於圍巖。當二者呈斷層接觸時,則巖體的形成時代應早於斷層。

2、 根據巖體特性對比

同期又同源巖體之間共性是主要的,若共同特徵顯著,則應是同一時代的產物。

3、根據與區域構造運動的關係確定巖體時代

巖漿作用總是伴隨某一時代的構造運動而產生的,如果控制巖體形成的地質構造的時代搞清了,則巖體形成的時代也就基本確定了。在野外研究時,應注意巖體與構造的空間關係和相互切割關係,據此,可以較準確地確定巖體形成時代。

4、巖體相互穿插關係

巖體廣泛分布區,往往是多期侵入的複式雜巖體。有些形成較早,另一些形成較晚。

5、根據次生構造的差別

經歷構造變形期次多的早期巖體比相對經歷變形期次少的晚期巖體的次生構造更發育,而且早期巖體中的早期的次生構造不延伸到晚期形成的巖體中。但晚期巖體的次生構造可以延伸到早期巖體中。

變質巖區構造的基本特點:

1、區域變質期構造是深構造層次的產物

變質巖區的區域變質構造主要是深構造層次的變形。不同的構造層次分別顯示不同的主導變形機制。在變質巖區漫長的構造發展歷史中,同一變形變質體在各層次變形幕中所處的構造層次是各不相同的,因而在同一地質當中,必然會出現多層次的構造特徵,表現為多種變形機制形成的構造疊加和多種環境下產生的構造形跡的多相共存。

2、廣泛出現新生的變質構造

在構造一熱事件過程中,由於變質和變形的共同作用,強烈的改造了原巖的構造面貌,並在變質、固態流動的過程中產生一系列新生的面狀和線狀構造,如劈理、片理和線理等等。

3、多期變形變質作用的改造

變質巖區的構造一般都經歷過多期變形和變質。

4、構造形式與巖石變形時代有密切關係

變質巖區大型構造的形式同地殼演化進程是分不開的,地殼在不同發展階段形成的變質巖構造常常各具獨特的構造樣式。

總之,研究變質巖區的構造必須與變質作用、混合巖化作用、變質相和變質帶的研究緊密結合,關於這點,在深成變質巖及混合巖化區更應該特別注意。

構造層次:指特定變形幕中,由於構造環境的差異,導致巖石變形具有一定的相對層次性。殘餘構造:是指原生或前期構造經變形變質作用改造仍然殘存其原來特徵的構造;新生構造是巖石變形變質作用的產物。

疊加褶皺:又稱重褶皺,是指已經褶皺的巖層再次彎曲變形而形成的褶皺。可以是兩個構造旋迴中的褶皺變形疊加,也可以是同一構造旋迴不同構造期次的疊加。

構造置換:指巖石中的一種構造在經過遞進變形之後被另一種構造所代替的現象。(面狀構造的置換首先是層理的置換,即原生的層理在褶皺發育過程中被新生的軸面劈理或軸面片理所置換。)

變質巖區的斷裂,按其與變質作用的關係可分為兩大類:一類形成於區域變質作用過程中,以韌性剪切作用為主。另一類形成於區域變質作用晚期或後期,以脆性破裂作用為主。

構造滑動斷裂:是變質巖層中流劈理和片理相對強烈發育的新生面理帶,也是靜態重結晶作用的變餘糜稜巖化帶,在該帶甚至發生局部混合重熔現象。

變質巖系間不整合特徵:

(1)不整合接觸的兩個巖群間往往發育有漸變過渡帶。它們或者是沿接觸面強烈退變質的結果,或者是古風化殼變質結晶的產物。因此在這一漸變過渡帶內,往往具有與上覆巖系相同的變質特點,與下伏巖系的巖石化學組合相同,這個帶的上限一般以上覆砂巖礫層為界,向下則向古老巖系過度,逐漸顯示下伏巖系的本來面目。

(2)在上覆變質巖層與花崗片麻巖或其他古老變質雜巖之間經常發育有一種特殊的片理。

(3)兩種不同巖系的接觸面經常表現為上覆巖系與結晶古老基底之間的構造滑動面。以不整合下伏強硬結晶基底為基巖的上覆巖系的構造滑動,使整個不整合接觸表現為斷層。

(4)順深層變質巖區不整合帶常發生高於正常的混合巖化。

構造解析:就是分析和解釋地質體內部結構構造規律及其演化的方法。

構造群落:在同一變形環境中以同一機制發生的,相互聯繫和相互依存的構造形跡可以組合成為一個有機統一整體,這種具有特定風格而由相互依存的一套構造稱為構造群落。

構造變形場是構造的動力與環境的綜合,是由某一特定變性機制為主導的。

活動構造主要類型有活動褶皺、活動斷層、活動斷塊、活動盆地。

隆起構造:是由新構造上升運動所形成的構造,隆起構造內部的差異很小,但通常核部上升幅度最大,邊部常有斷裂伴生。

凹陷構造(邊部有時兩邊伴生斷裂,有時一側發育斷裂,或者被一系列斷裂控制,垂直斷裂方向上沉積厚度變化大基地起伏不平,有的沿斷裂一側沉積很厚。)

斷塊:是指邊界完全或部分由斷裂圍限的地殼單元塊體。

誘發或產生地震的活動斷層稱震源斷層或發震斷層。大地震的遺蹟主要有地震斷層、地裂縫、構造楔、崩積楔、地震溝、地震鼓包、地震滑坡、地震崩塌、碎石林及沙土液化(沙脈)等。

、地震滑坡、地震崩塌、碎石林及沙土液化(沙脈)等。

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