构造地质学的几种构造

构造地质学的几种构造

论文提要

构造地质学是地质学的一个分支，它是研究地壳（主要是表层）地质构造的学科。地质构造是由诸种内、外力地质作用导致岩石变形的产物，具体表现为岩石的褶皱、断裂、劈理以及其它面状、线状构造等。

构造地质的具体研究内容是：用各种方法对地质构造进行观测、描述、综合分析；建立地质构造的基本概念，系统分类及表示方法；分析他们的形成方式和条件；查明它们的生成次序及空间组合规律；以及进一步探讨形成地质构造的地壳运动的方向、方式和动力来源等。

地质构造的规模有大小之别、大可到几百、几千公里甚至是全球规模；小到需要显微镜才能观察清楚。近30多年来，国内外构造地质研究有了较大的发展。由于学科间相互渗透、新技术方法的广泛使用、地球物理方法的普及、电子显微镜的应用等，使构造地质研究的范围更广阔、更深邃、更细微。

正文

一、地壳运动

（一）地壳运动的概念

运动是宇宙间一切物质的存在形式，作为地球表层的地壳也不例外，它除了随同地球一起自转和围绕太阳公转外，地壳内部的一部分相对另一部分也回发生普遍的运动。象这种由来自地球内部动力引起的地壳物质变形、变位的运动叫地壳运动。

图1

地壳运动的表现形式多种多样，有的短暂迅猛，能被人们察觉到，也有的是在漫

长的地质发展史中，缓慢运动。比如地震、火山爆发是一种短暂、猛烈、快速的地壳运动，很容易被人们觉察。如1976年7月28日发生的唐山大地震是华北地区300年来最大的地震，影响最严重的唐山市区，几乎所有的建筑物都遭到了破坏，地面产生了大量裂缝，其中，最长的一条长达8 km。如图1所示。

（二）地壳运动的类型

地壳运动是指由地球内力引起的地壳内部物质缓慢变化的机械运动。它使地球表面海陆发生变化，并使岩层发生变形和变位形成各种的形态。

地壳运动分为水平运动和升降（垂直）运动。水平运动是指组成地壳的物质沿平行于地球表面方向的运动，这种运动使地壳受到挤压、拉伸或平移甚至旋转。升降运动是指组成地壳的物质沿垂直于地球表面方向的运动，即地壳上升或下降。主要引起海洋和陆地的变化，地势高低的改变。

地壳运动使沉积岩层发生弯曲，产生裂缝、断裂，并留下永久形迹，这样就形成了地质构造。所谓地质构造就是地壳运动引起的岩层变形和变位的形迹（结果）。地壳运动是形成地质构造的原因，地质构造则是地壳运动的结果。

二、褶曲构造

褶曲是指地壳中成层岩石弯曲变异现象，是最常见的一种构造类型。在地壳中的岩层，最初的产状多数是水平的，或近于水平的。它们在以后的地质历史时期里，都会受到地壳运动不同程度的影响，其产状常常被改变。有的发生弯曲，有的破裂甚至断开。岩层的弯曲称做褶曲构造。

（一）褶皱要素

褶皱要素主要有：

1.核部泛指褶皱中心部分的地层。当剥蚀后，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，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，亦即两翼之间的最小夹角称为“翼间角”。

3.转折端系指从一翼向另一翼过渡的部分。在横剖面上，转折端常呈孤线形，但有时也可以是一个点或直线。

4.褶轴又称褶皱轴线或轴。对圆柱状褶皱而言，是指一条平行其自身移动能描绘出褶皱面（S）弯曲形态的直线，该直线称为褶轴。

5.枢纽在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱面的各最大弯曲点的联线叫做枢纽。枢纽可以是直线，也可以是曲线；可以是水平线，也可以是倾斜线。

6.轴面是一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽联成的面，故又称枢纽如果褶皱两翼地层倾角基本一致，或两翼厚度基本不变，则可以把轴面看成是翼间角的平分面，或者是大致平分褶皱两翼的对称面。轴面可以是平面，也可以是曲面。轴面产状和任何构造面产状一样，是用其走向、倾向和倾角来确定的。

7.轴迹轴面与地面或任一平面的交线。

8.脊、脊线、脊面和槽、槽线、槽面背斜或背形的同一褶皱面的各横剖面上的最高点为“脊”，它们的联线称为脊线；向斜或向形的同一褶皱面的各横剖面上的最低点为“槽”，它们的联线称为槽线。若干相邻褶皱面上的脊线或槽线联成的面，分别称为脊面和槽面。

9.脊迹和槽迹脊面或槽面与地面或任意平面的交线。

图2 褶皱要素

三、断裂构造

地壳中岩石（岩层或岩体），特别是脆性较大和靠近地表的岩石，在受力情况下容易产生断裂和错动，总称为断裂构造。它和褶皱构造一样，是地壳中普遍发育的基本构造形式之一。除去地壳表层普遍发育的各种断裂构造外，还存在许多不同规模、不同深度的断裂系统，甚至把岩石圈分割成许多板块。这里所讲的断裂构造主要指大陆壳上常见的构造。通常根据断裂岩块相对位移的程度，把断裂构造分为节理和断层两大类。（一）节理

几乎在所有岩石中都可看到有规律的、纵横交错的裂隙，它的专门术语叫节理。节理即断裂两侧的岩块沿着破裂面没有发生或没有明显发生位移的断裂构造。节理的长

度、密度相差很悬殊，有的可延伸几米、几十米，有的只有几厘米；有的密度很大，有的则比较稀疏。沿着节理劈开的面称节理面。节理面的产状和岩层的产状一样，用走向、倾向和倾角表示。节理常与断层或褶曲相伴生，它们是在统一构造作用下形成的有规律的组合。

按照成因可以分为两类，一是非构造节理，另一是构造节理。

1.非构造节理指岩石在外力地质作用下，如风化、山崩、地滑、岩溶塌陷、冰川活动以及人工爆破等作用所产生的节理。这类节理常分布于地表浅部的岩石中，节理的几何规律性较差，一般没有矿化现象，但这些风化裂隙等常形成地下水运移的通道，或在一定条件下形成储水层；风化破碎带对于工程建设有很大影响。

在非构造节理中还包括岩石在成岩过程中所形成的节理，即所谓原生节理。例如：（1）侵入岩体中的节理岩浆侵入围岩，随着岩浆的冷却常形成有规律性的节理。它们主要分布于岩浆侵入体的顶部和边缘部分。其形成主要与岩浆的冷却和收缩有关。岩浆体冷却收缩是从上而下，从外及内，从边缘到中心缓慢进行的，因此在岩体内容易形成平行于接触面的节理；同时当岩体外部冷凝后，而内部仍在流动，这流动部分和冷凝部分之间也容易发生裂隙。火成岩体中常见的节理有：

横节理又称Q节理，指节理面与岩体中流线构造（原生线状流动构造）相垂直的节理。这可能因岩浆冷凝不均，垂直流线方向产生张力所致。节理面较粗糙，产状较陡直。其中常被岩浆填充，形成互相平行的岩墙或岩脉。

纵节理又称S节理，指节理面平行于流线构造的节理。这可能因岩浆在流动方向由外及里冷却收缩不均产生剪切力所致。节理面平直，节理裂隙紧闭，产状较陡。

层节理又称L节理，指节理面平行于流面的节理，常发育于岩体顶部或与围岩接触的平缓部位。这可能因岩浆自上而下冷却依次逐渐收缩所致。

上述三种节理常把侵入体分割成大小方块，促进岩石的风化。

斜节理指节理走向与流线、流面斜交的节理，常两组共生形成“X”形。节理面光滑，有时可见擦痕和光滑镜面。这种节理属于构造节理，是在上述节理形成后，岩体受压因剪切作用所致。

a—纵节理；b—斜节理；c—横节理

（2）玄武岩中的柱状节理在玄武岩熔岩流或其他浅成岩体中，垂直冷凝面常发育成规则的六方柱状节理。其成因，一般认为，假设在均一基性的熔岩中有均匀分布的冷

却中心（呈等边三角形分布，冷却中心距离彼此相等），然后各向中心收缩，形成六方柱状节理。在自然界，由于熔岩物质的不均一性等因素的影响，这种节理不一定都是六方柱状，也可能呈五角柱状七角柱状及其它。徐松年（1984）等近来研究表明，柱状节理面不是单纯的张裂面，还存在非平面的剪切变形。

2.构造节理指在构造运动作用下形成于岩石中的节理，常常成组成群有规律地出现。这种节理往往与其他构造如褶皱、断层等有一定的组合关系和成因联系。

（二）研究节理的意义

研究节理的类型、成因和分布规律有着重要的理论和实际意义。

首先，研究节理的分布、性质和组合情况，有助于推断区域性应力场的特点和各种应力的分布规律以及与各种构造的相互关系。

例如，根据共轭节理的锐角等分线的方向，从理论上讲代表挤压作用力的方向。

有时候一条剪节理是由许多条首尾衔接的呈羽状排列的小节理组成。沿着小节理的走向向前观察，若后一条小节理重叠于前一条小节理的左侧，则为左行（或叫左旋）；若后一条小节理重叠在前一条节理的右侧，则为右行（或叫右旋）。如其次，研究节理有很大实际意义。有些节理，主要是张节理常提供岩浆活动侵入的通道，并控制矿体的形成和分布。富含张节理的岩石，对于地下水的运动和富集有密切关系，有时构成地下水的含水层。此外，在进行隧道、水工建筑（水库大坝等）、矿井坑道、桥梁等工程设计和施工时，都必须对有关地区的岩石节理做详细的调查和测量，以防止可能引起的破坏作用和不良影响。

除此，节理对于地貌的发育、形态等有密切关系。节理构成岩石的软弱面，提供了风化和侵蚀的有利条件，流水、冰、植物等常沿节理风化或侵蚀，造成各种地貌。如花岗岩中的纵节理、横节理和层节理，往往把坚硬的岩石切割成无数方块，在棱、角处先行风化，形成球状风化地貌。有时沿着陡倾斜的节理风化侵蚀成险峻峭拔的地貌；有时沿着垂直节理侵蚀成悬崖峭壁或峰林石柱，如广东仁化丹霞地貌、河北承德棒锤山、北京西山龙门涧、云南路南石林、湖南大庸张家界等，都是在近水平的岩层中发育了几组垂直节理，然后顺着节理切开的岩层选择风化，结果塑造成千姿百态、群峰林立、石柱凌空的地貌形态。有些河谷是沿着节理的方向发育的。

测量节理产状要素的方法与测量岩层产状相同。有时节理面未暴露在外，可将硬纸片插入节理裂隙中，然后测量其产状要素。

四、断层

为了认识断层的几何规律和成因，可以从以下几个方面对其进行分类。

（一）根据断层走向与两盘岩层产状的关系分类

1.走向断层断层的走向与岩层的走向一致。

2.倾向断层断层的走向与岩层的走向垂直。

3.斜交断层断层的走向与岩层的走向斜交。

4.顺层断层断层与岩层面大致平行。

（二）根据断层走向与褶曲轴或区域构造线的关系分类。

1.纵断层断层的走向与褶曲的轴向或区域构造线一致。实际上，纵断层基本是走向断层。

2.横断层断层的走向与褶曲的轴向或区域构造线直交。实际上，横断层基本是倾向断层。

3.斜断层断层的走向与褶曲的轴向或区域构造线斜交。实际上，斜断层基本是斜交断层。

（三）根据断层两盘相对位移的关系分类

1.正断层

上盘相对下降，下盘相对上升的断层叫正断层。断层面的倾角一般较陡，多在45°以上。正断层后相当层间出现拉开的一段水平断距，正断层是在张力或重力作用下形成的。正断层的规模有大有小，断距从小于1m到数百米；断层线从数米到数百千米以上，一般比较平直。

2.逆断层

上盘相对上升，下盘相对下降的断层叫逆断层。逆断层后相当层间出现一段掩覆现象，即上盘掩盖下盘的现象，逆断层主要是在水平挤压力作用下形成的。逆断层又可根据断层面的倾角分为：

（1）冲断层指高角度的（倾角大于45°）的逆断层，层线比较平直。

（2）覆构造如果规模巨大、断层面倾角平缓（一般小于30°）并呈波状起伏、上盘沿断层面远距离推移（数千米至数万米），这样的逆掩断层称为推覆构造，又称逆冲推覆构造或辗掩构造。大规模的逆掩断层或推覆构造所表现的突出特征是：老岩层推覆在新岩层之上。这些盖在较新岩层之上的来自远处的老岩层，称为外来岩块或推覆体；相对地停留在原地的岩层岩块，称为原地岩块或下伏岩块。如果在推覆构造的上盘岩块中，由于差异侵蚀局部露出下盘的较新的原地岩块，这种构造称为构造窗。相反，如果由于强烈侵蚀，上盘的外来岩块只局部残留于较新的原地岩块之上，这种构造称为飞来峰。构造窗和飞来峰，在平面图上都表现为和周围的岩层呈断层接触，构造窗表现为新岩层的周围都是老岩层，而飞来峰则是老岩层的周围都是新岩层。

构造窗可以暴露下伏岩块的信息，可提供探矿和开采的有利条件。飞来峰则常形成老岩层压在新岩层之上的孤立或峻拔山峰，如河北下花园鸡鸣山海拔1200多米，就是中元古界白云质灰岩推覆在中生代侏罗纪煤系地层之上的一个飞来峰。河南登封石门村附近也有一个飞来峰构造。

逆断层特别是逆掩断层及推覆构造，其形成与强烈的水平挤压作用有关。这种断层的特点是：断层常与倒转褶皱、平卧褶皱等伴生；岩层受水平压力褶皱，由倾斜、倒转、平卧到翼部（倒转翼）变薄而断裂，断层一般发生在倒转翼上；推覆体盖在新岩层上，上下盘的相当层有很长一段距离的掩覆。如果在平面图上看，断层线与褶曲轴的走向大体一致，故多为纵断层或走向断层。由于推覆构造是因褶皱受侧压发展而来，故又称褶

皱推覆构造。近年对于推覆构造的成因，又提出另外新的认识，后面还要讲到。

3.平移断层

指断层两盘沿着断层面在水平方向发生相对位移的断层，又叫平移断层。实际上无论是正断层或逆断层，很多是斜向滑动的，如果其走向断距大于倾斜断距，皆可归入平推断层一类。平推断层往往是在褶曲形成过程中在水平剪切应力作用下产生的，断层走向常与褶曲轴垂直或斜交，断层面多近于直立。

4.枢纽断层

前述各种断层，其两盘位移都是直线运动的，但有些断层运动具有旋转性质，好像上盘围绕着一个轴作旋转运动，这样的断层叫枢纽断层或旋转断层。两盘运动方式有两种情况，转轴位于断层的一端，其特点是在同一条断层的不同地段其位移量不等；旋转轴位于断层的中间，其特点是除了位移量随断层不同地段而变化外，还表现为在旋转轴的两侧，一侧为正断层，一侧为逆断层。在自然界这种带有枢纽旋转性质的断层是屡见不鲜的。

1—正断层；2—逆断层；3—平移断层；4—正－平移断层；5—逆－平移断层

五、总结

总之，构造地质学最先是对构造要素，即褶皱和断裂的形态、变形组合的认识和分析，以及构造均匀域区划分带的研究，而后又结合岩石组合特征，研究演化历史和变形期次与阶段。其核心是构造演化的动力机制和成因模式，因而总与学说、假说相联系。

参考文献

《构造地质学简明教程》郭颖，李智陵主编，中国地质出版社，1995年第一版

《构造地质学》朱志澄主编，中国地质大学出版社，出版日期: 2004-06-15

《构造地质学自学指导与练习》段嘉瑞何绍勋主编，地质出版社1989年03月第1版