第四章 地质构造
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4第四章地壳和地壳的变动
电子课文●第四章地壳和地壳的变动第一节地球的内部圈层地球内部的结构，无法直接观察。
到目前为止，关于地球内部的知识，主要来自对地震波的研究。
当地震发生时，地下岩石受强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。
这种弹性波叫地震波。
地震波有纵波（P波）和横波（S 波）之分。
纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。
纵波和横波的传播速度，都随着所通过物质的性质而变化。
根据地震波的这些特点，人们测知地震波传播速度在地球内部呈有规律的变化。
我们可从地球内部地震波曲线图上，看出地震波在一定深度发生突然变化。
这种波速发生突然变化的面叫做不连续面。
地球内部有两个明显的不连续面：一个在地面下平均33千米处（指大陆部分），在这个不连续面下，纵波和横波的传播速度都明显增加，这个不连续面叫莫霍界面①；另一个在地下2900千米深处，在这里纵波的传播速度突然下降，横波则完全消失，这个面叫做古登堡界面②。
我们用莫霍界面和古登堡界面为界，把地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。
（一）地壳地壳是指地面以下、莫霍界面以上很薄的一层固体外壳。
整个地壳的平均厚度约为17千米。
大陆部分平均厚度为33千米，高山、高原地区厚度可达60千米～70千米（如青藏高原）；海洋地壳较薄，平均厚度为6千米。
地壳主要由各种岩石组成。
（二）地幔这一层介于地壳和地核之间，所以又叫做中间层。
地幔在莫霍界面以下到古登堡界面以上，深度从5千米～70千米以下到2 900千米。
这一层也能传播横波，所以仍是固态。
主要物质成分为铁镁的硅酸盐类。
由上而下，其中铁镁含量逐渐增加。
从莫霍界面到1000千米深处，叫做上地幔。
上地幔上部（地下约60千米～250至400千米）存在一个软流层，一般认为这里可能是岩浆的主要发源地之一。
地下1000千米～2900千米深处，叫做下地幔。
下地幔的温度、压力和密度均增大，物质状态可能为固体。
地壳和上地幔顶部（软流层以上），是由岩石组成的，合称为岩石圈。
《地质构造》ppt课件
图 4-3 地层层序 (a) 正常层序；(b) 倒转层序
产状三要素(elements of attitude)
走向(strike)：岩层面和任一假想 程度面交线的延伸方向。 倾向(dip)：岩层的倾斜方向。与 走向线垂直。只需一个。 倾角(dip angle)：岩层层面与程 度面的最大锐角。
表示方法 ： 走向和倾向用方位角表示(可只
分为张裂隙和剪裂隙。
玄武岩的六边形柱状节理
The Giant's Causeway - Northern Ireland, UK
基隆和平岛的豆腐岩
两组节理
张节理
张家界
河南辉县郭亮村
太 行 大 峡 谷
郭亮村
哪处悬崖绝壁不是岩石的破裂呵斥的!
悬崖之上地质学家的闲情逸致
3、裂隙调查统计和表示方法
活断层的标志: 地层标志
图 4-22 山东郯城窑上村活动断层剖面
K₂W-上白垩系砂岩夹页岩；
Q₁-下更新统泥质砂岩；
Q₂– ₃-中、上更新统粉土； Q₃–₄-上更新统及全新统洪坡 积物
地貌标志
水文地质标志
历史地震
2-3 3-4
断层的工程地质评价:
对大型工业民用建筑选址不利 对大型桥位选址不利 对道路选线假设与断层走向平行易产生边 坡滑塌 对隧道工程易产生洞顶坍落
•地质年代单位：宙、代、纪、世、期(从 大到小) •地层单位：宇、界、系、统、阶(从大到
地层接触关系
1.层状地层接触关系 2.整合接触(conformity)：时间上延续，产状上一致 反映地壳延续均匀下降。
平行不整合 (disconformity)： 时间上不延续，产状一致。 反映地壳延续上
升。
本类型有哪些？在野外如何识别层？ 10. 试阐明岩层间接触关系的类型，各自的含义及
产状三要素(elements of attitude)
走向(strike)：岩层面和任一假想 程度面交线的延伸方向。 倾向(dip)：岩层的倾斜方向。与 走向线垂直。只需一个。 倾角(dip angle)：岩层层面与程 度面的最大锐角。
表示方法 ： 走向和倾向用方位角表示(可只
分为张裂隙和剪裂隙。
玄武岩的六边形柱状节理
The Giant's Causeway - Northern Ireland, UK
基隆和平岛的豆腐岩
两组节理
张节理
张家界
河南辉县郭亮村
太 行 大 峡 谷
郭亮村
哪处悬崖绝壁不是岩石的破裂呵斥的!
悬崖之上地质学家的闲情逸致
3、裂隙调查统计和表示方法
活断层的标志: 地层标志
图 4-22 山东郯城窑上村活动断层剖面
K₂W-上白垩系砂岩夹页岩；
Q₁-下更新统泥质砂岩；
Q₂– ₃-中、上更新统粉土； Q₃–₄-上更新统及全新统洪坡 积物
地貌标志
水文地质标志
历史地震
2-3 3-4
断层的工程地质评价:
对大型工业民用建筑选址不利 对大型桥位选址不利 对道路选线假设与断层走向平行易产生边 坡滑塌 对隧道工程易产生洞顶坍落
•地质年代单位：宙、代、纪、世、期(从 大到小) •地层单位：宇、界、系、统、阶(从大到
地层接触关系
1.层状地层接触关系 2.整合接触(conformity)：时间上延续，产状上一致 反映地壳延续均匀下降。
平行不整合 (disconformity)： 时间上不延续，产状一致。 反映地壳延续上
升。
本类型有哪些？在野外如何识别层？ 10. 试阐明岩层间接触关系的类型，各自的含义及
《地质地貌学》第四章 构造与地貌
其平面形态呈圆形或椭圆形，长／宽＜3／1 。
◆若核部为老岩层，翼部为较新岩层，岩层 自中心向四周倾斜的浑圆形构造，就称之为 穹隆构造；
老
新
顺地貌——背斜山**
顺地貌——向斜谷
庐山王家坡
向斜山
逆地貌**
背 斜 谷
◆构造盆地；
指核部为新岩层，翼部为较老岩层，岩层 自四周向中心倾斜的浑圆形构造。
老
第四章 地壳运动与地质构造
第一节、地壳运动
地球内部动力作用所引起的地壳结构改 变和地壳内部物质变位的运动，称为地壳运 动，也叫 “ 构造运动 ” 。
★构造运动按发生时间分为： ◆（古）构造运动 ——晚第三纪末期以前（约3百万年前）； ◆新构造运动 ——晚第三纪末期和第四纪； ◆现代构造运动 ——五六千年前至现在。
二、地质构造与土壤改良的关系
• 通常某些低产土壤，如沼泽地、盐碱土 等大多数与地质基础属构造盆地有关。 必须了解盆的地质构造特点，才能采取 相应措施以排除地下水，降低地下水位 改良沼泽地，引水进行灌溉，减少土壤 含盐量以改良盐碱土。
三、地质构造与农田水利工程的 关系
• 在山区的农田基本建设中，常需进行修筑梯田， 引水上山，作坝蓄水等农田水利工程，它们与地 质构造的关系密切。
④平卧褶曲（横卧褶曲）：轴面水平或近乎 水平，两翼岩层也近乎水平。一翼岩层正常， 另一翼发生倒转。
倒转褶曲
台湾
◆按平面形态，褶曲可分为三类
①短轴褶曲：其平面呈长圆状，长／宽 约 3／1 ～ 10／1 之间；
②线状褶曲
其平面呈长条状，长／宽一般＞10／1 ；
B A B CBA
B C
B A
③浑圆形褶曲（穹隆构造、构造盆地）：
◆水平运动与垂直运动的关系
◆若核部为老岩层，翼部为较新岩层，岩层 自中心向四周倾斜的浑圆形构造，就称之为 穹隆构造；
老
新
顺地貌——背斜山**
顺地貌——向斜谷
庐山王家坡
向斜山
逆地貌**
背 斜 谷
◆构造盆地；
指核部为新岩层，翼部为较老岩层，岩层 自四周向中心倾斜的浑圆形构造。
老
第四章 地壳运动与地质构造
第一节、地壳运动
地球内部动力作用所引起的地壳结构改 变和地壳内部物质变位的运动，称为地壳运 动，也叫 “ 构造运动 ” 。
★构造运动按发生时间分为： ◆（古）构造运动 ——晚第三纪末期以前（约3百万年前）； ◆新构造运动 ——晚第三纪末期和第四纪； ◆现代构造运动 ——五六千年前至现在。
二、地质构造与土壤改良的关系
• 通常某些低产土壤，如沼泽地、盐碱土 等大多数与地质基础属构造盆地有关。 必须了解盆的地质构造特点，才能采取 相应措施以排除地下水，降低地下水位 改良沼泽地，引水进行灌溉，减少土壤 含盐量以改良盐碱土。
三、地质构造与农田水利工程的 关系
• 在山区的农田基本建设中，常需进行修筑梯田， 引水上山，作坝蓄水等农田水利工程，它们与地 质构造的关系密切。
④平卧褶曲（横卧褶曲）：轴面水平或近乎 水平，两翼岩层也近乎水平。一翼岩层正常， 另一翼发生倒转。
倒转褶曲
台湾
◆按平面形态，褶曲可分为三类
①短轴褶曲：其平面呈长圆状，长／宽 约 3／1 ～ 10／1 之间；
②线状褶曲
其平面呈长条状，长／宽一般＞10／1 ；
B A B CBA
B C
B A
③浑圆形褶曲（穹隆构造、构造盆地）：
◆水平运动与垂直运动的关系
地质地貌学——第四章构造运动与构造变动全篇
❖ (2)过渡相沉积（海陆混合相沉积） 发育于滨海地区。 其中主要包括三角洲相和澙湖相：
❖
A、三角洲相
❖
B、澙湖相
❖ (3)陆相沉积 大陆是遭受剥蚀的地区，但在相对低洼 部位可以接受沉积。和海相沉积相比，陆相沉积类型多种
多样，横向变化显著，地层对比也比较困难。沉积物中以
碎屑（砾、砂、泥）成分为主，有时含陆生动植物化石。
宙
显生宙PH
元古宙PT 太古宙AR 冥古宙HD
地质年代简表——据王鸿桢、李光岑《中国地层时代表》（1990）简化
地质时代 代
新生代Kz
纪 第四纪Q
第三纪R
距今年龄值 （百万年）
生物演化
晚第三纪N
人类出现 1.64-23.3 近代哺乳动物出现
早第三E纪 23.3-65
中生代Mz
古生代 Pz
晚古生 代Pz2
of years old. Their substance was completely replaced by silica,
which preserved all the original details of form.
Trilobites preserved as fossils in rocks about 365 million years old.
（一）岩性地层单位
❖
组是地方性的最基本的地层单位。凡是岩相、岩性
和变质程度大体一致的，与上下地层之间有明确的界限的，
在一定地理范围内比较稳定的地层，都可以划分为一个组。
❖ 比组大的地方性地层单位叫群。凡是厚度巨大、岩性 较复杂而又具有一定的相似性，但又无明确界限可以分组 的一套岩系，或者是连续的、在成因上互相联系的几个组 的组合，都可以划分成一个群。
工程地质 第四章 构造运动与地质构造1(1)
第四章
1、构造运动
2、构造运动的速度
相当缓慢的如：印度古大陆现在每年仍以近2cm的速度 向北移动；迅速的地震造成的断裂可达几米-几千米。
第四章
1、构造运动
三、构造运动的主要理论
1、对流说 2、均衡说
3、地球自转说
4、板块构造说
地球在形成过程中，表层冷凝成地壳，随后地 壳被胀裂成六大板块。
第四章
（二）与桥基工程的关系
桥墩台地基稳定性和冲刷问题是桥梁工程的主要工程地 质问题。 桥基的稳定性与岩层产 状、软弱结构面等都有直接 关系。当岩层产状倾向下游， 其中又带有软弱夹层时，会 因水的冲蚀作用而影响基础 的稳定性，如果软弱夹层较 厚，会使基础产生差异沉降 导致墩身歪斜或倾覆。
桥基不稳定示意图
当两种不同岩层接触，其接触面较陡时，会造成桥基不稳， 因为接触面一般多是软弱结构面，故最好是将桥基设计在单一 岩层之上。
第四章
2、成层构造
四、地层的接触关系
上覆岩体
下伏岩体
地层间的接触关系主要有
整合接触 假整合、 不整合接触关系
第四章
2、成层构造
1、整合接触 当某个地区在某一地质时期是处于连续沉降的地壳 运动作用下，
整合接触及其形成的构造运动背景示意图 a-地壳持续下降相邻各地层皆为连续形成的； b-地壳持续上升相邻各地层皆为连续形成的
回
岩层 岩石 地基 工程地质 岩石圈 地层
顾
地貌 成层构造 地质构造 变形构造
变位构造 残积物 坡积物 洪积物 相对地质年代 松散堆积物 冲积物 地质年代 绝对地质年代 （ Q） 海积物 湖积物 冰碛物 风积物
工程地质思维法
第四章 构造运动与地质构造
主要内容
第4讲 第四章 地质构造
物称为地质构造。 常见的地质构造有褶皱、断层和节理。断层
和节理又统称断裂构造。
4.1.2 岩层的产状
岩层的产状是 指岩层的空间位置， 它是研究地质构造 的基础。
产状用走向、 倾向和倾角来表示， 称为产状要素。
产状要素用地 质罗盘进行测量 。
走向：层面与水平面交线的延伸方向， 走向线就是层面上的水平线。
向斜是两翼岩层向核部倾斜，形态 上是岩层向下弯曲的褶皱。向斜核部岩 层时代较新，冀部时代较老。
（1）根据轴面产状，褶皱可分为： ①直立褶皱 轴面近于直立，两翼倾向相反，
倾角大小近于相等。
②斜歪褶皱 轴面倾斜，两翼岩层倾斜方向 相反，倾角大小不等。
③倒转褶皱 轴面倾斜，两翼岩层向同一方 向倾斜，倾角大小不等。其中一翼岩层为正常 层序，另一翼岩层倒转。若两翼岩层向同一方 向倾斜，倾角大小又相等，称同斜相褶皱。
4.2.4 褶皱构造的工程地质评价
褶皱的核部是岩层强烈变形的部位，一般在背斜的顶部和 向斜的底部发育有拉张裂隙，这些裂隙把岩层切割成块状。 在变形强烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成岩石破碎或 形成构造角砾岩带。此外，地下水多聚积在向斜核部，背斜 核部的裂隙也往往是地下水富集和流动的通道。
由于岩层构造变形和地下水的影响，所以公路、隧道工 程或桥梁工程在褶皱核部容易遇到工程地质问题。
第四章 地质构造
4．1 岩层产状与地层接触关系 4．2 褶皱 4、3 节理 4、4 断层 4．5 活断层 4、6 地质图
4．l 岩层产状与地层接触关系
4.1.1 构造运动与地质构造 构造运动是一种机械运动，按运动方向可分
为水平运动和垂直运动。 水平运动使岩块相互分离裂开或是相向聚汇，
发生挤压、弯曲或剪切、错开。 垂直运动则使相邻块体作差异性上升或下降。 构造运动使岩层发生变形和变位，形成的产
和节理又统称断裂构造。
4.1.2 岩层的产状
岩层的产状是 指岩层的空间位置， 它是研究地质构造 的基础。
产状用走向、 倾向和倾角来表示， 称为产状要素。
产状要素用地 质罗盘进行测量 。
走向：层面与水平面交线的延伸方向， 走向线就是层面上的水平线。
向斜是两翼岩层向核部倾斜，形态 上是岩层向下弯曲的褶皱。向斜核部岩 层时代较新，冀部时代较老。
（1）根据轴面产状，褶皱可分为： ①直立褶皱 轴面近于直立，两翼倾向相反，
倾角大小近于相等。
②斜歪褶皱 轴面倾斜，两翼岩层倾斜方向 相反，倾角大小不等。
③倒转褶皱 轴面倾斜，两翼岩层向同一方 向倾斜，倾角大小不等。其中一翼岩层为正常 层序，另一翼岩层倒转。若两翼岩层向同一方 向倾斜，倾角大小又相等，称同斜相褶皱。
4.2.4 褶皱构造的工程地质评价
褶皱的核部是岩层强烈变形的部位，一般在背斜的顶部和 向斜的底部发育有拉张裂隙，这些裂隙把岩层切割成块状。 在变形强烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成岩石破碎或 形成构造角砾岩带。此外，地下水多聚积在向斜核部，背斜 核部的裂隙也往往是地下水富集和流动的通道。
由于岩层构造变形和地下水的影响，所以公路、隧道工 程或桥梁工程在褶皱核部容易遇到工程地质问题。
第四章 地质构造
4．1 岩层产状与地层接触关系 4．2 褶皱 4、3 节理 4、4 断层 4．5 活断层 4、6 地质图
4．l 岩层产状与地层接触关系
4.1.1 构造运动与地质构造 构造运动是一种机械运动，按运动方向可分
为水平运动和垂直运动。 水平运动使岩块相互分离裂开或是相向聚汇，
发生挤压、弯曲或剪切、错开。 垂直运动则使相邻块体作差异性上升或下降。 构造运动使岩层发生变形和变位，形成的产
第四章 地质构造-裂缝
2019/11/14
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成因综合模式及裂缝与构造的关系图
2019/11/14
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3. 裂缝要素
能表明裂缝几何形态和运动性质的基本组成内容 包括裂缝产状要素：走向、倾向、倾角； 裂缝规模要素：穿切长度、延伸长度、宽度、分布密度及间
距； 裂缝开启程度要素：充填程度及有效开启程度（开度）等。
褶皱派生缝 横张裂缝 纵张裂缝 斜向共轭剪切缝 顺层剪切缝
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区域构造缝
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47
棋盘格子状裂缝
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48
“X”型的剪切裂缝
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49
多组裂缝互相切割
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早期平面上区域性剪裂缝
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（1）褶皱构造的成因随褶皱演化过程而演化并与褶皱构造部位关系密切。不同构造 部位受力性质不同，形成裂缝的类型也不同。构造曲率变化大的部位是裂缝发育的 最佳部位。
（2）断层与裂缝在成因上关系密切。断层形成时，在其两侧产生大量裂缝而形成断 裂带，这是因为在断面附近地应力集中分布所产生的结果。断层两侧裂缝发育程度 不同，上盘的裂缝带分布较宽，下盘的裂缝带局限于断层附近。断层的延伸末端是 应力集中区，也是裂缝发育地带。裂缝密度与离断层的距离关系密切：离断层越近， 裂缝密度越大。
成岩作用 岩层沉积以后经历各种成岩过程，有些成岩作用 导致岩层裂缝的形成：
（1）压实作用：在上覆岩压作用下，脆性岩石大多会形成 高角度或垂直的张性裂缝；受岩石岩性和组构的影响，有时 也会形成一些低角度或水平的隐性裂缝。碳酸盐岩的缝合线， 经常会转化成裂缝，碎屑颗粒被压裂形成粒内缝。
工程地质 课件 第四章 地质构造
A、岩层倾向与地层坡向相反时，岩层露头线与地形等高线呈相同方向 弯曲，但是岩层露头线的弯曲度总比等高线小，在河谷处“V”字型露头线 的尖端指向沟谷上游。
B、岩层倾向与坡向相同。岩层的倾角大于坡角时，岩层露 头线与地形等高线呈相反方向弯曲，在沟谷处，“V”字型 露头尖端指向下游。
C、岩层倾向与坡向相同，但岩层倾角小于地层坡度角：这时 岩层露头线与地形等高线也呈相同方向弯曲，在沟谷处， “V”字型露头的尖端指向上游，与第一种情况类似，但露 头线的弯曲程度大于地形等高线程度。
a.走向节理：节理走向与岩层走向大致平行（1） b.倾向节理：节理走向与岩层走向大致垂直（2） c.斜向节理：节理走向与岩层走向斜交（3）
c.顺层节理：节理面大致平行于岩层面（4）
按节理与褶皱枢纽方向分： a.纵节理：二者大致平行（1）
b.横节理：二者大致垂直（3）
c.斜节理：二者斜交（2）
节理与褶皱的成生关系
五断层的工程性质评价岩体被断裂构造切割成为不连续体其上不连续面是断层节理层面结构面断层影响岩体稳定性断层带岩石破碎强度低断层对工程建设不利支护加固隧道工程降低地基岩体强度造成地基及场地稳定性问题地基变形影响施工中的问题坍塌和涌水断层地震对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌对区域稳定性的影响不利安全防范包括两个层面
正断层向深处变缓呈犁状
2.逆断层：沿断层面倾斜方向上 盘相对上升、下盘相对下降。
一般是在两侧受到近于水平的挤压 力作用下形成的
因形成的力学条件与褶皱伴生，故 多与褶皱伴生
高角度逆断层倾角>45°
低角度逆断层倾角<45°称为逆冲断 层、逆掩断层
规模巨大同时上盘沿波状起伏的低 角度断层面作远距离推移（几公里、 十几公里）的逆掩断层称为推覆构 造
B、岩层倾向与坡向相同。岩层的倾角大于坡角时，岩层露 头线与地形等高线呈相反方向弯曲，在沟谷处，“V”字型 露头尖端指向下游。
C、岩层倾向与坡向相同，但岩层倾角小于地层坡度角：这时 岩层露头线与地形等高线也呈相同方向弯曲，在沟谷处， “V”字型露头的尖端指向上游，与第一种情况类似，但露 头线的弯曲程度大于地形等高线程度。
a.走向节理：节理走向与岩层走向大致平行（1） b.倾向节理：节理走向与岩层走向大致垂直（2） c.斜向节理：节理走向与岩层走向斜交（3）
c.顺层节理：节理面大致平行于岩层面（4）
按节理与褶皱枢纽方向分： a.纵节理：二者大致平行（1）
b.横节理：二者大致垂直（3）
c.斜节理：二者斜交（2）
节理与褶皱的成生关系
五断层的工程性质评价岩体被断裂构造切割成为不连续体其上不连续面是断层节理层面结构面断层影响岩体稳定性断层带岩石破碎强度低断层对工程建设不利支护加固隧道工程降低地基岩体强度造成地基及场地稳定性问题地基变形影响施工中的问题坍塌和涌水断层地震对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌对区域稳定性的影响不利安全防范包括两个层面
正断层向深处变缓呈犁状
2.逆断层：沿断层面倾斜方向上 盘相对上升、下盘相对下降。
一般是在两侧受到近于水平的挤压 力作用下形成的
因形成的力学条件与褶皱伴生，故 多与褶皱伴生
高角度逆断层倾角>45°
低角度逆断层倾角<45°称为逆冲断 层、逆掩断层
规模巨大同时上盘沿波状起伏的低 角度断层面作远距离推移（几公里、 十几公里）的逆掩断层称为推覆构 造
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不整合接触：显著的升降和水平挤压作用
平行不整合：显著的升降
岩石的变形
地壳运动的结果：岩石变形变位，岩石变改了原有的空间位置和形态。
水平运动的表现:
大陆漂移学说.
垂直运动的表现:
垂直变位:指岩石圈沿地球半径方向发生的位移
实例：意大利塞拉比斯古庙的遗迹
垂直升降造成的地貌:
河流阶地准平原和夷平面
垂直运动在地层中的反映:
沉积厚度和沉积环境的变化
沉积环境反映垂直升、降变化
沉积厚度反映岩石圈升降的幅度
地层的接触关系:
整合接触：岩石圈缓慢下降
平行不整合：显著的升降
岩石的变形
地壳运动的结果：岩石变形变位，岩石变改了原有的空间位置和形态。
水平运动的表现:
大陆漂移学说.
垂直运动的表现:
垂直变位:指岩石圈沿地球半径方向发生的位移
实例：意大利塞拉比斯古庙的遗迹
垂直升降造成的地貌:
河流阶地准平原和夷平面
垂直运动在地层中的反映:
沉积厚度和沉积环境的变化
沉积环境反映垂直升、降变化
沉积厚度反映岩石圈升降的幅度
地层的接触关系:
整合接触：岩石圈缓慢下降