第八章地壳运动与地质构造 §1概念 大家已有了岩石的概念:岩浆、沉积岩、变质岩,它们是不同的地质作 用下形成的,岩浆岩中的侵入岩应地下形成,地表看不见。但现在大量突出 地表,甚至形成高山,如五台山等由侵入岩或其变质岩组成;沉积岩,原始 应水平沉积,地表大量倾斜、弯曲、断开。这些说明地壳上岩石发生运动 发生机械运动 地壳运动(构造运动)——地壳的机械运动。 引起运动的原因,将在本章最后一节讲述 相背分离 平运动 运动的结果为岩石变形、变位 岩石变形—地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态。 地质构造—岩石变形的产物包括褶皱、断裂两大类。 二、岩石变形的力学原理:(岩土力学中细讲,简单地说 弹性变形一在弹性限度内,变形在外力解除后,恢复原状 塑性变形一受力超岀弹性极限时,柔性较大的物体,发生永久 同样,岩石在受构造运动(地壳运动)力的作用下,亦会发生类似的变 形 压生内出一水 塑性变形—岩层褶皱。 由于弹性变形不被保留,对地质构造无意义。 岩石的变形状态与岩石性质有关(成份、结构)与岩石所处的环境有关 地表常温、常压下:页岩、泥岩、粘土岩(细、软)——塑性变形
1 第八章 地壳运动与地质构造 §1 概 念 大家已有了岩石的概念：岩浆、沉积岩、变质岩，它们是不同的地质作 用下形成的，岩浆岩中的侵入岩应地下形成，地表看不见。但现在大量突出 地表，甚至形成高山，如五台山等由侵入岩或其变质岩组成；沉积岩，原始 应水平沉积，地表大量倾斜、弯曲、断开。这些说明地壳上岩石发生运动， 发生机械运动。 一、地壳运动（构造运动）——地壳的机械运动。 引起运动的原因，将在本章最后一节讲述 运动的结果为岩石变形、变位 岩石变形——地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态。 地质构造——岩石变形的产物包括褶皱、断裂两大类。 二、岩石变形的力学原理：（岩土力学中细讲，简单地说） 同样，岩石在受构造运动（地壳运动）力的作用下，亦会发生类似的变 形。 由于弹性变形不被保留，对地质构造无意义。 岩石的变形状态与岩石性质有关（成份、结构）与岩石所处的环境有关。 地表常温、常压下：页岩、泥岩、粘土岩（细、软）———塑性变形。 类型 水平运动 垂直运动 相背分离 相间挤压 剪切 差异升降 任何物体受外力作用 弹性变形 — 在弹性限度内，变形在外力解除后，恢复原状。 塑性变形 — 受力超出弹性极限时，柔性较大的物体，发生永久 性变形。 断 裂 — 受力超出强度极限，脆性物体几乎无塑变形，很快 断裂。 地质构造中的岩石变形 塑性变形——岩层褶皱。 断裂——断层、节理、裂隙
粗砂岩、石灰岩 脆性大,断裂 地下高温、高压下:各类岩石都具有一定塑性(柔性)均可发生塑性变 形 这就是为什么我们在野外能够看到砾岩、灰岩、石英砂岩等通常认为脆 性很大的岩层同样有褶皱弯曲现象 52褶皱和断裂 我们讲了褶皱和断裂是由于岩石的运动改变了原有空间位置和形态。 、岩层空间位置的测定 地质上以岩层的产状来描述其空间位置,包括岩层的走向、倾向、倾角。 称产状三要素。 (-)产状三要素: 1.走向:走向线 岩层面同任意水平面的交线(岩层层面上的任意 一条水平线 走向—走向线两端所指的方向。以方位角来表示。 注意:我们强调了两端所指的方向,因此走向的方位角有2个,相差180 2.倾向 最大倾斜线 若层面上与走向线垂上的向下延伸的线 倾向 最大倾斜线的水平投影所指的方向,以方位角表示 倾向只有一个方向,且与走向垂直 走向=倾向+90 3.倾角:岩层面与水平面之间的夹角 最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角。0°—90°变化。 (二)产状的表示:走向/倾向<倾角125/NE<65 S29°/NW<18 倾向<倾角 35°<65°
2 粗砂岩、石灰岩————脆性大，断裂。 地下高温、高压下：各类岩石都具有一定塑性（柔性）均可发生塑性变 形。 这就是为什么我们在野外能够看到砾岩、灰岩、石英砂岩等通常认为脆 性很大的岩层同样有褶皱弯曲现象。 §2.褶皱和断裂 我们讲了褶皱和断裂是由于岩石的运动改变了原有空间位置和形态。 一、岩层空间位置的测定 地质上以岩层的产状来描述其空间位置，包括岩层的走向、倾向、倾角。 称产状三要素。 （一）产状三要素： １． 走向：走向线———岩层面同任意水平面的交线（岩层层面上的任意 一条水平线）。 走向———走向线两端所指的方向。以方位角来表示。 注意：我们强调了两端所指的方向，因此走向的方位角有２个，相差 1800 2. 倾向 最大倾斜线 ——— 岩层面上与走向线垂上的向下延伸的线。 倾向 ——— 最大倾斜线的水平投影所指的方向，以方位角表示。 倾向只有一个方向，且与走向垂直。 走向 = 倾向 + 90° ３． 倾角：岩层面与水平面之间的夹角。 最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角。0°—90°变化。 （二）产状的表示： 走向/倾向<倾角 125°/ NE <65° S29°/ NW <18° 倾向<倾角 35°< 65° 走向 倾向 W 270 ° ° 90° E 360°NO 230° S 80° 140° 50°
只要给定倾向、倾角两项可求知三要素 (三)特殊产状 水平岩层倾角=0°倾向 走向 直立岩层倾角=90°倾向 走向 a° (四)岩层厚度 两层面之间垂直距离。(并非地面露头两点 二、褶皱构造 岩层受力后,发生弯曲,改变了原有的空间位置和形态,但其连 续性未受到破坏,称褶皱。单一弯曲称褶曲 (一)褶曲的几何要素(褶曲的描述) 1.翼 褶曲岩层的两坡。 2.核—褶曲岩层的中心 轴面——平分褶曲两翼的假想面(近于对称面),可以是平面也可 以是曲面 其产状可用三要素描述。 4.枢纽—轴面与岩层面的交线,可以是水平的也可以是倾伏状。 5.轴迹—轴面与地面的交线。 (二)褶曲分类 1.两大基本类型 1°向斜 水平岩层受力后下凹弯曲 两翼地层相向倾斜 核部地层时代最新 两翼地层时代渐老 2°背斜水平岩层受力后上凸弯曲 两翼地层相背倾斜 核部地层时代最老 两翼地层时代渐新 岩层褶构造中,背斜、向斜通常共存 相邻的背斜之间是向斜 相邻的向斜之间是背斜 相邻背斜,向斜共用一个翼 2.褶曲类型(出露形态划分) 1°按轴面产状划分: 温曲轴面顷京,两则倾向相反,倾角等 倒转褶曲———轴面倾斜。两翼倾向相同,倾角并不等一翼为正常 层序,一翼为倒转层序(新在下老在上
3 只要给定倾向、倾角两项可求知三要素 （三）特殊产状 ： 水平岩层 倾角=0° 倾向 — 走向 ∞ 直立岩层 倾角=90° 倾向 — 走向 α ° （四）岩层厚度： 两层面之间垂直距离。（并非地面露头两点）。 二、褶皱构造 岩层受力后，发生弯曲，改变了原有的空间位置和形态，但其连 续性未受到破坏，称褶皱。单一弯曲称褶曲。 （一）褶曲的几何要素（褶曲的描述） 1. 翼———褶曲岩层的两坡。 2. 核———褶曲岩层的中心。 3. 轴 面———平分褶曲两翼的假想面（近于对称面），可以是平面也可 以是曲面， 其产状可用三要素描述。 4. 枢 纽———轴面与岩层面的交线，可以是水平的也可以是倾伏状。 5． 轴 迹———轴面与地面的交线。 （二） 褶曲分类 1. 两大基本类型 1° 向斜——— 水平岩层受力后下凹弯曲。 两翼地层相向倾斜 核部地层时代最新 两翼地层时代渐老 2° 背斜——— 水平岩层受力后上凸弯曲。 两翼地层相背倾斜 核部地层时代最老 两翼地层时代渐新 岩层褶构造中，背斜、向斜通常共存： ２． 褶曲类型（出露形态划分） 1°按轴面产状划分： 直立褶曲———轴面直立，两翼倾向相反、倾角相等。 倾斜褶曲———轴面倾斜。两翼倾向相反，倾角并不等。 倒转褶曲———轴面倾斜。两翼倾向相同，倾角并不等一翼为正常 层序，一翼为倒转层序（新在下老在上）。 相邻的背斜之间是向斜 相邻的向斜之间是背斜 相邻背斜，向斜共用一个翼
①层面构造:泥裂、波痕、虫迹 刚址卌的口g 平卧褶曲—轴面近水平。两翼近水平,上下重叠。一翼为正常 层序,一翼为倒转层序。 2°按枢纽产状划分 水平褶曲—枢纽水平 倾伏褶曲——枢纽倾伏 3°特殊类型 穹窿(背斜) 长:宽<1:3 盆地(向斜 长:宽<1:3 复背斜、复向斜 (三)褶曲的野识别: 1.顺或逆着倾向方向,地层重复出现,倾角变化有规律 背斜:新一老一新 向斜:老一新一老 2.地形侄置(并非绝对) 我们可以想象,地质构造形成初期,通常向斜成谷背斜成山。但野外恰 恰相反,常见的是背斜成谷,向斜成山,称为地形倒置。 原因:褶皱开成后在长期的风化剥蚀等外动力作用下,背斜轴部由于张 裂隙发育、易剥蚀,并逐渐低凹成谷;而向斜轴部岩石受挤压力,相对不易 风化剥蚀,而成山。 因此野外绝不能只根据地形确定地质构造,要仔细观察。 三、断裂构造 断裂 岩层在外力作用下失去连续性和完整性 节理、裂隙 无位移(仅有断裂面 断层 有一个或一组断裂面,两侧岩层有明显位移(错动) (一)断层描述 1.断层面(带) 岩层断裂面,两侧岩层相对位移, 有平面也有曲面可以产状三要素来描述
4 平卧褶曲———轴面近水平。两翼近水平，上下重叠。一翼为正常 层序，一翼为倒转层序。 2°按枢纽产状划分： 水平褶曲———枢纽水平 倾伏褶曲———枢纽倾伏 3°特殊类型： 穹窿（背斜）———长 ：宽 < 1 ：3 盆地（向斜）———长 ：宽 < 1 ：3 复背斜、 复向斜 （三）褶曲的野识别： 1. 顺或逆着倾向方向，地层重复出现，倾角变化有规律。 背斜：新 — 老 — 新 向斜：老 — 新 — 老 2. 地形侄置（并非绝对） 我们可以想象，地质构造形成初期，通常向斜成谷背斜成山。但野外恰 恰相反，常见的是背斜成谷，向斜成山，称为地形倒置。 原因：褶皱开成后在长期的风化剥蚀等外动力作用下，背斜轴部由于张 裂隙发育、易剥蚀，并逐渐低凹成谷；而向斜轴部岩石受挤压力，相对不易 风化剥蚀，而成山。 因此野外绝不能只根据地形确定地质构造，要仔细观察。 三、断裂构造 断裂 ——— 岩层在外力作用下失去连续性和完整性。 节理、裂隙 ——— 无位移（仅有断裂面）。 断层——— 有一个或一组断裂面，两侧岩层有明显位移（错动） （一） 断层描述 1. 断层面（带）———岩层断裂面，两侧岩层相对位移， 有平面也有曲面可以产状三要素来描述。 倒转地层的识别 ①层面构造：泥裂、波痕、虫迹。 ②新老地层上下异位。如淮南洞山 E O S O Z S c C O S
2.断层线—断面与地面交线。断层出露线,直线或曲线。 3.断盘—断层面两侧被切断的岩块 按断层面与断盘关系(位置关系)分 上盘、下盘、东南盘、西北盘等 按两盘相对位移(运动)方向分 上升盘、下降盘。 4.断层规模 以切割深度,延展长度,断距大小来衡量。 特大型断层如,美国西部,圣安德列斯断层切割到地壳下部, 位移量480公里。我国淡庐断裂位移几百公里。 微型断层手标本可见 (二)断层分类 1.按两盘相对位移的方向分 正断层 上盘下降、下盘上升。 逆断层—上盘上升、下盘下降。 其中逆掩断层:断面倾角小<25°。 平移断层—两盘水平错动(断面近直立 划分 左行平移断层 2.按断层走向与岩层走向的关系分 纵断层(走向断层)—连向一致 横断层(倾向断层)——一走向垂直。 斜向断层——走向斜交。 3.断层组合类型 在力的作用下,多条断层(一组断层)同时出现,形成特殊形态。 迭瓦式构造:一组倾向一致,大致平行的逆掩断层。 阶梯状构造:一组倾向一致,大致平行的正断层。 地堑:两组相向倾斜的正断层。 地垒:两组相背倾斜的正断层。 (三)断层的野外识别: 多数断层因其断面附近岩石破碎,易风化,剥蚀,所以露头不好,往往 被沉积物盖,观察要仔细,常从以下证据来识别。 1.角砾岩——断裂破碎的岩石,大小不等,棱角分明,碎块再胶结成 1 断层泥——断层两面三盘挤压磨擦(碾磨)的极细的泥状物
5 2. 断层线———断面与地面交线。断层出露线，直线或曲线。 3. 断盘———断层面两侧被切断的岩块。 按断层面与断盘关系（位置关系）分： 上盘、下盘、东南盘、西北盘等； 按两盘相对位移（运动）方向分： 上升盘、下降盘。 4. 断层规模 —— 以切割深度，延展长度，断距大小来衡量。 特大型断层如，美国西部，圣安德列斯断层切割到地壳下部， 位移量 480 公里。我国淡庐断裂位移几百公里。 微型断层手标本可见。 （二）断层分类： １． 按两盘相对位移的方向分： 正断层———上盘下降、下盘上升。 逆断层———上盘上升、下盘下降。 其中逆掩断层：断面倾角小<25°。 平移断层———两盘水平错动（断面近直立）。 2. 按断层走向与岩层走向的关系分： 纵断层（走向断层）—— 连向一致。 横断层（倾向断层）—— 走向垂直。 斜向断层 —— 走向斜交。 ３． 断层组合类型： 在力的作用下，多条断层（一组断层）同时出现，形成特殊形态。 迭瓦式构造：一组倾向一致，大致平行的逆掩断层。 阶梯状构造：一组倾向一致，大致平行的正断层。 地堑：两组相向倾斜的正断层。 地垒：两组相背倾斜的正断层。 （三） 断层的野外识别： 多数断层因其断面附近岩石破碎，易风化，剥蚀，所以露头不好，往往 被沉积物盖，观察要仔细，常从以下证据来识别。 断层泥——断层两面三盘挤压磨擦（碾磨）的极细的泥状物。 划分 左行平移断层 右行平移断层 1．构造岩 1． 角砾岩——断裂破碎的岩石，大小不等，棱角分明，碎块再胶结成 岩，角砾与两侧岩性一致。 2． 糜棱岩——逆掩断层常见，挤压断裂带中，碎块很碎小再胶结成岩