构造运动与地质构造.ppt

普通地质学,南京大学地球科学系舒良树,第八章构造运动与地质构造,第八章构造运动与地质构造Tectonicmovementandgeologicstructures第一节地壳运动Crustalmovement一.基本概念1.地球是一层圈体,各层圈之间无休止地作相互运动。地核间的差异旋转是地壳运动的内因发动机;地壳运动与人类活动关系密切,是形成地表万象、大千世界的原因。2.地壳时刻在运动,水平岩层的褶皱弯曲与破碎,都是地壳运动产物。只有急剧的地震才会被人们感觉到，缓慢的、深部的运动只能被大地测量、天文测量记录到。3.古地壳运动的证据记录在岩石中，现代地壳运动的证据记录在岩石和毁坏的建筑物中。4.地壳运动包括褶皱、断裂、岩浆三大类型。其方式有垂直运动、水平运动两种。,二.地壳运动的实例●地球运动自转1700km/小时；公转17000km/小时。●垂直运动同一地点、不同时间，升降交替；有升必有降。●水平运动同一地点，有时挤压，有时拉伸，有时走滑。可以复合。●意大利那不勒斯海的沉降，导至公元前2世纪罗马建筑塞拉比斯神庙毁坏，现仅残留三根12米高的大理石柱。●喜山300万年上升6000米，在北坡4000米处发现海洋鱼龙化石。●天山滨海沼泽处形成的煤层，500万年以来被抬升到4000m的高处。●泰山100万年升高了500多米，平均1mm/2年.●天津100万年来下降数十米，使永定河、海河经天津汇入渤海。●宁-镇几多变迁，沧海良田。●1996年上海宋叔和等用GPS测出太平洋板块以3-5cm/an朝西运动。●1988-1992年的GPS测出阿拉伯板块正以2.5cm/an速度朝N-NW、非洲板块以1.0cm/an速率朝北向欧亚板块运动。二板块每年1.5cm的差异运动导致了死海（DeadSea）转换断层的左旋运动。●大量证据表明，水平运动是主导的，垂直运动是次要的、派生的。,第二节岩石的变形构造Deationofrock一、一般概念1.Structuralgeology定义是研究岩石的变形、分析外力作用方式的专门科学。2.褶皱与断裂岩石在外力作用下,产生永久变形,形成各种形态的弯曲褶皱和不同方向的破裂断裂.外力为各向不均匀力;各向均匀的外力只改变体积,不改变形态。3.构造变形与岩石力学性质弹性与塑性、脆性与韧性、刚性与粘性关系密切。弹性受力变形,撤力回复原态,如弹簧。塑性撤力后不回复原态,如页岩。脆性10的塑性变形,发生在中、下地壳。刚性岩石不易变形弯曲的性质。粘性岩石容易流动变形的性质。elastic,plastic,brittle,ductile,rigid,viscous,4.空间位置由岩层的走向、倾向、倾角产状三要素所确定a.走向strike层面与假想水平面的交线方向。b.倾向dip倾斜线在水平面上的投影；倾斜线即层面上与走向垂直的线（指向下方）。c.倾角dipangle层面与假想水平面的最大夹角真倾角。视倾角小于真倾角。5.岩层厚度thickness岩层顶底面之间的垂直距离真厚度;非垂直距离为假厚度（大于真厚度）。●倾斜岩层才有走向、倾向、倾角。●水平岩层的走向、倾向、倾角均为零。●垂直岩层无倾向,用走向描述。●火成岩层状侵入体有走向、倾向、倾角；厚度即二边界之间的距离（无所谓顶底）。非层状火成岩形态复杂,其产状据其延伸方向确定。,二.褶皱fold1定义在应力作用下岩层发生各种形态的弯曲现象。上凸的叫背斜anticline,下凹的叫向斜syncline。2褶皱的几何要素（93页，图8-5）a.翼limb褶皱的二坡。b.核core褶皱的中心（分布最老或最新时代的地层）。c.轴面axialplane褶皱二翼近视的对称面。d.枢纽hinge褶皱轴面与层面的交线。或,沿单个褶皱走向，由一系列最大转折点（弧尖）构成的连线。e.弧尖crest褶皱横切面与枢纽的交线横切面上最大转折点f.轴线axialline轴面与地面的交线。g.轴迹axialtrack枢纽在地面的垂直投影。几何关系每个褶皱横切面上可确定-弧尖,弧尖的连线为枢纽,若干枢纽组成轴面。,3褶皱分类93页（1）根据轴面划分直立，倾斜，倒转，平卧（躺）褶皱（2）根据剖面形态划分a箱形褶皱轴部开阔、二翼陡立。b.扇形褶皱轴部开阔、二翼倒转。c.单斜岩层向同一个方向倾斜，它可以是同斜倒转。（3）根据枢纽产状划分a.水平褶皱枢纽水平、层面露头线平行。b.倾伏褶皱枢纽倾伏、层面露头线形成弧状合围。（4）根据褶曲的长宽比例a.线状褶皱长/宽101b.短轴褶皱长/宽31-101c.穹盆褶皱长/宽31,灰岩的小型褶皱构造（T1q，南京湖山）,尖棱褶皱,褶皱航片显示,4褶皱的构造组合类型隔档式背斜窄、向斜宽。隔槽式向斜窄、背斜宽。5褶皱的野外识别标志a.地层对称、重复出现。●背斜中间老、二侧对称变新（3-2-1-2-3）。●向斜中间新、二侧对称变老（1-2-3-2-1）。b.产状发生有规律的变化。6褶皱的形成时代褶皱体的最新地层形成之后，未褶皱体的最老地层形成之前。7若干源自西欧阿尔卑斯山的术语1）地形倒置地貌山-谷与褶皱凸凹相反的现象。背斜成谷，向斜成山。原因原始地形背斜山、向斜谷；因背斜顶部处于张应力状态，容易剥蚀；向斜核部处于压应力状态，剥蚀速度慢，故而倒置。,2）单斜山有些山岭既非背斜，也非向斜，而是由单斜岩层组成，称之。3）单面山单斜山中，如岩层倾角平缓，且顺岩层倾向一侧的山坡较缓，另一侧山坡较陡者，称之。4）猪背岭岩层倾角和两侧的山坡均陡，外貌形同猪背的山岭，称之。8研究褶皱的意义1意义●了解并确定地壳变形性质及地壳缩短量率●确定地层正常与倒转2应用●确定地壳运动的性质●寻找油气矿产的富集部位●确保工程建设质量,三.断裂构造1.定义岩石中沿不同方向发生的破裂构造。破裂面二侧岩石有明显位移的为断层；无明显位移的为节理。2.断层的几何要素●断层面走向、倾向、倾角三要素.●断层盘断层二侧的岩块分上盘与下盘（根据所处位置）、上升盘与下降盘（根据动向）、东盘与西盘（断面直立）等●断层线断层面与地面的交线（与本身形态有关、与地形起伏有关）●断层位移P97图8-13，总滑距、水平分量、倾向分量,AA’为滑距，代表真位移,断层要素图解,3断层分类1根据两盘动向,分3种a.正断层normalfault上盘下降b.逆断层reversefault反断层上盘上升倾角25度称为逆掩断层overthrust，形成推覆构造c.平移断层wrenchingF,strike-slipF二侧岩块水平滑动，断面近直立。有sinistral,dextral二种复合性质平移-正断层、平移-逆断层、正-平移断层、逆-平移断层2根据断层走向和地层走向关系分3种a.走向断层纵断层，断层走向和地层走向平行b.倾向断层横断层，断层走向和地层走向垂直c.斜向断层斜断层，断层走向和地层走向斜交,逆掩断层（倾角断层地层断层正断层重复重复缺失逆断层缺失缺失重复c.擦痕和镜面slickenside,mirrorplane岩块相互运动时，由于摩擦而在断层面上形成的痕迹。擦痕平行而密集的沟纹.镜面铁、锰等物质组成的光滑而平整的曲面.,d.阶步和反阶步●阶步陡坡倾斜方向指示对盘动向●反阶步压性裂隙,亦称羽裂,陡坡倾斜方向指示本盘动向;张性裂隙，R面，陡坡倾斜方向指示对盘动向。e.拖曳褶皱dragfold,牵引构造●断层使二侧岩层发生变薄和弯曲●弧形突出的方向指示本盘动向f.断层泥、断层角砾●断层泥碾磨而成的泥状物质。●断层角砾碎块较大，一般呈棱角状；泥质胶结，为断层角砾岩。●断层磨砾碎块较大，一般呈圆-半圆形；泥质胶结，为断层磨砾岩。根据碎块成分可判断断层切穿了那些地层及其断层的动向g.密集的节理进一步发展便成断裂；先成节理常控制断层的延伸方向。h.其他证据●山区、平原的平直界线；地形上的陡崖；三角面山（时代较新）.●矿化带和泉水（断层是矿液和地下水的通道和储集场所，如汤山温泉）,,（2）断层的规模和时代a.规模用断层的长度、深度、位移量来衡量.b.时代根据断层与地层的关系确定相对时代。断层形成年代晚于被切割的最新地层的时代,老于不整合复盖其上的最老地层。●用热释光法确定绝对时代●测定断层过程中新形成的矿物年龄（如多硅白云母）6.研究断层的意义●是研究和恢复地壳结构的一把钥匙。●为工程建设服务密云水库、南京长江大桥、三峡水库、黄河小浪底。●找矿、找水NWW290度新构造断层裂隙找水。●前沿动向断裂力学、3D模型和能量损耗。●断层的系统研究，包括产状、规模、时代；派生构造、组合特征、力学性质；与变形变质、矿产资源、岩浆活动、地震作用、活动性。,四.节理joint1.定义岩块发生破裂,但二侧无明显的位移。节理是应力作用下岩石破裂的原始记录。岩石变形越强烈，节理也越发育；岩石越老，保留的节理也就越多。分构造节理（内动力作用所形成的破裂）；风化节理（外动力作用所形成的破裂）；柱状节理及横节理（火成岩冷凝收缩形成的节理）.2.节理的种类张节理、剪节理、破劈理（密集的挤压破裂面）3.节理的空间位置走向、倾向、倾角；节理与岩层的关系斜交、平行、垂直4.共轭节理材料力学上称为吕德线Ridle，又称“X”节理;表现为互相切割。a.平面“X”节理、剖面“X”节理。b.构造力主要是水平方向的作用力，因此早期“X”节理和层面相垂直、晚期“X”节理和地面或水平面相垂直。,雁行张节理,苏州虎丘千人座J3火山岩中的X剪节理,被X剪节理切成的岩柱-湘西张家界金鞭岩,劈理-广西灵川大圩,第三节六种地层接触关系一.整合接触Conity1.特征新老层产状一致；岩性、古生物演化连续、渐变；无沉积间断。2.条件盆地稳定地接受沉积地层的形成与古气候、古化学环境、沉积物来源不同有关二.平行不整合ParallelUnconity1.特征新老地层产状一致;但其间有沉积间断;岩性古生物演化发生突变。2.条件地壳稳定上升，沉积物高出沉积基准面而遭剥蚀，然后地壳又稳定下降，接受沉积。,三.不整合接触Unconity1.特征新老地层角度相交，有沉积间断，岩性、古生物演化突变，存在剥蚀面、风化壳、底砾岩。2.条件地壳运动强烈，老地层褶皱、破裂并遭风化、剥蚀，而后地壳下降接受沉积不整合面总是与上复岩层产状一致四.侵入接触火成岩与围岩的接触关系。五.沉积接触火成岩遭风化剥蚀后，其上又形成新的沉积岩，例如假花岗岩砾石。六.断层接触二个地质体之间为断层。,o,o,o,o,o,o,o,褶皱形成过程动态模拟,正断层后期,正断层后期,本章重点一、Terms1褶皱、断裂、节理；单斜山、单面山、猪背岭；地堑、地垒；倾伏褶皱，拖曳褶皱；地形倒置二、BasicFeatures１构造活动的二种基本方式及其关系２简述褶皱要素及其分类（剖面、平面、合围转折、组合）３画六个图以便判断断层的性质４褶皱的识别标志５简述断裂要素及其分类６断层的识别标志（岩层错开、地层重复缺失、擦痕、派生构造、角砾岩、三角面山、温泉、矿产等）７地层的六种接触关系,