构造地质学复习

构造地质学教学笔记

第一章绪论

简述新构造观的主要内容？

(1) 地球是一个高度活动的球体，其内部热能驱动着对流，带动板块的活动，这是认识、分析构造的根本思想。

(2) 岩石圈或地壳具有层圈结构，不同构造层次之间的界面在构造变动中起着重要作用；同时，岩石圈的层圈横向上极不均匀、垂向上极不协调，这种特性可成为一种构造的驱动力。

(3) 构造变形是多种成因、多种级别、多个期次形成的。

(4) 受地球动力学背景的控制，伸展构造、收缩构造、走滑构造、垂直构造共同组成了沉积盆地内多种构造样式的基本类型。

第二章单斜岩层及其接触关系

关于产状的概念

面状构造的产状要素

走向(strike)：倾斜平面与水平面的交线叫走向线，走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。

倾向(dip)：倾斜面上与走向线垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的沿斜面向下的方位即倾向。

（真）倾角(dip angle)：平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角，即在垂直于该平面走向的直立剖面上该平面与水平面间的夹角，称之为（真）倾角。

视倾角(apparent dip angle)

当观察剖面与岩层的走向斜交时，岩层与该剖面的交迹线叫视倾斜线，视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称为视倾角，也叫假倾角。

线状构造

倾伏向( plunge direction)：某一直线在空间的延伸方

向，即某一倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线

向下倾斜的方位。

倾伏角(plunge angle or angle of pitch) ：指直线的倾斜

角，即直线与其水平投影线间所夹之锐角。

关于岩层厚度的概念

1、真厚度(true thickness)（h）

岩层顶、底面之间的最短距离

2、铅直厚度(vertical thickness )（hg）

岩层顶、底面间的铅直距离。

h＝hgcosα

3、水平厚度(horizontal thickness)（hf）

岩层顶、底面之间的水平距离

h＝hf sinα

4、视厚度(apparent thickness)和视水平厚度(apparent horizontal thickness)

在与岩层走向斜交的剖面上，岩层顶、底面与剖面的交线之间的最短距离大于岩层的真厚度，称为视厚度h’；

水平距离也大于水平厚度，称为视水平厚度hf’。

5、残存厚度

岩层遭受了剥蚀（水平或缓倾斜岩层分布区），现在所见到的是岩层的残余部分，由地面某点至岩层底面之间的最短距离，为残存厚度hc。

整合接触、不整合接触

整合接触（conformable contact ）

上下地层在沉积层序上没有间断，岩性和所含化石都是一致的或递变的，其产状基本一致，是连续沉积形成的。这样一套相互平行或近于平行的新老地层之间的接触关系，称为整合接触。

沉积过程：

地壳持续缓慢下降、或短暂上升但沉积未间断、或地壳运动与沉积作用相对平衡，沉积物连续沉积。

不整合接触（unconformable contact）

沉积接触的上下两套地层之间有明显的沉积间断，即先后沉积的两套地层之间有明显的地层缺失，这种接触关系为不整合接触，

1、平行不整合(假整合) ( accordant unconformity )

不整合面上下两套地层的产状相互平行，但在两套地层之间缺失了一些时代的地层。

沉积过程：

下降沉积→上升、沉积间断和遭受剥蚀→再下降、再沉积

2、角度不整合(angular discordance / angular unconformity)

不整合面上下两套地层之间既缺失了部分地层，产状又相互不同。

上覆的较新地层的底面通常与不整合面基本平行，而下伏较老地层的层面与不整合面则相截交。

沉积过程：

下降、沉积→褶皱上升（常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等）、沉积间断和遭受剥蚀→再次下降、再沉积

岩层产状的表示方法有哪些？

1、文字记述岩层产状

（1）象限角(quadrant angle)法：以地理子午线（经线）为基

准线。

（2）方位角(azimuth angle)法：以地理正北（N）为起点（0°），

顺时针旋转。

2、在地质图上表示岩层产状的符号

“V”字形法则的实际应用？（要理解口诀）

“倾小弯大”，“倾大弯反”，“倾反弯小”“倾直一线”，“倾同一片”

不整合接触关系及其形成过程、研究意义？

不整合从一个方面记录了地壳运动的演化历史，不仅体现了空间上的相互关系，也反映了时间上的发生顺序。

意义：

①地质发展史：研究古地理环境，鉴定地壳运动

②岩石地层学：划分地层单位

③矿产：不整合面及其上下易形成沉积矿床、内生矿床，同时有利于油、气、地下水储集。

第三章地质构造分析的力学基础

有关应力的概念

应力是作用在岩石内部任一截面上的单位面积内的附加内力。

应力场、应力轨迹

在某一瞬间物体内各点的应力状态组成的空间称为应力场。

通常用各点的主应力方向连成的轨迹来表示应力场，称之为应力轨迹

有关应变的概念

岩石受力变形的程度用应变量来度量。

变形的结果引起物体内质点之间的线段长度的变化或两条线段之间的角度的变化，前者为线应变，后者为剪应变。

应力摩尔园及其图解。（p13.18）

岩石的变形阶段？

1、弹性变形(elastic deformation)（OB段）

2、塑性变形(plastic deformation) （BD段）

3、断裂变形(ruptural deformation) （DE段）

岩石的破坏形式？岩石剪破裂面是否是最大剪应力面？为什

么？

岩石的脆性破坏方式

岩石的破裂有两种类型：张裂(tensional fracture)；剪裂(shear fracture)。

库仑认为岩石抗剪切破坏的能力不仅同作用在截面上的剪应力有关，而且还与作用于该截面上的正应力有关。剪裂角大小取决于岩石变形时内摩擦角的大小。

影响岩石变形行为的外部因素？

三内五外：岩石的成分、结构和构造。所处地质环境——围压、温度、溶液和孔隙压力、时间（施力速度、施力重复次数、施力重复时间）

第四章褶皱

褶皱的要素

枢纽（hinge ）：单一褶皱面上最大弯曲点的连线

轴面（axial plane ; axial surface ）：各相邻褶皱面的枢纽连成的面。

等倾斜线

褶皱层的上下褶皱面倾角相等的切点的连线

底辟构造

底辟构造是地下深部高韧性岩体，在构造作用力下，或者由于岩石间密度差异所引起的浮力作用下，向上流动或挤入上覆岩层之中而形成的一种构造。如岩浆上升侵入围岩，使围岩发生挠曲时，则可形成岩浆底辟构造。

底辟核：由岩盐、石膏、泥岩、煤层等高韧性岩层组成，体积大，内部褶皱极其复杂。也可以是岩浆上涌形成。

核上构造：底辟核上覆和四周岩层的构造。往往呈现不规则的穹隆和短轴背斜，并且常被环状、放射状的断层所破坏。顶部常因断裂，易被侵蚀，在地貌上形成盆地。

核下构造：底辟核底盘岩层的构造，产状平缓，构造简单，见有少数基底断裂。

盐丘是由于盐岩和石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种底辟构造。

弯滑作用与弯流作用

在纵弯褶皱作用中，岩层的弯曲是通过层间滑动发生的，称为弯滑褶皱作用。一般在脆硬性岩层中产生弯滑褶皱作用。

主要特点：

(1)各单层有各自的中和面，而整个褶皱没有统一的中和面

(2)纵弯褶皱作用引起的层间滑动规律：一般背斜中的各相邻的上层相对向背斜的转折端滑动，各相邻的下层则相对向相反方向滑动。

(3)两个硬层之间的（层理发育的）韧性岩层，在层间滑动的力偶作用下，韧性岩层产生层间小褶皱。――层间小褶皱的轴面与主褶皱面所夹锐角指示其相邻岩层的相对滑方向。

层间小褶皱的轴面与主褶皱面所夹锐角指示其相邻岩层的相对滑动方向

岩层的弯曲是通过顺层流动和顺层剪切作用发生的，则称为弯流褶皱作用。一般在韧软性岩层中产生弯流褶皱作用。

变形特征：

(1) 层间物质的流动方向，自受压的翼部流向转折端，使得岩层在转折端部位不同程度的增厚，翼部相对减薄——顶厚翼薄。

2) 当软硬岩层互层，受顺层挤压时，硬岩层难以流动，软岩层易于流动，填充了层间滑动形成的虚脱空隙，从而形成顶厚褶皱。

(3) 当硬岩层中夹有一大（厚）层层理发育的易流动的韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发生层间差异流动，而是在主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱——显示层内物质向转折端流动的特征。

(4) 在侧向挤压下软岩层发生强烈层内流动，可产生线理、劈理或片理、构造透镜体等小构造。

岩层受到顺层水平挤压力的作用而发生褶皱，称为纵弯褶皱作用。

●单层纵弯作用（或多层粘结很牢的一套岩层）

特征区域：中和面(neutral plane; neutral surface)、拉张区与挤压区

强岩层（主导层）

粘性大的岩层在褶皱发育过程中起骨干作用，这种岩层称为主导层(guide seam)（或能干层、强岩层：competent bed ）

根据正交剖面进行描述褶皱有哪些形态？

褶皱在地面上的出露形态有哪些？（见本子）

根据轴面和枢纽的产状，褶皱的位态有哪些类型？（见图）

同沉积褶皱的定义、特征及地质意义是什么？

同沉积褶皱顾名思义，褶皱是在岩层沉积的同时逐渐变形而形成的。

有3个特征：

①产状，褶皱两翼上部产状缓、下部变陡，总体多为开阔褶皱。

②厚度变化，在背斜顶部厚度小（甚至缺失），两翼岩层厚度最大。

③结构上的变化，背斜顶部则因水浅，粒度粗大，而向斜中心部位则因水体较深，粒

度最细。

褶皱的组合型式、特征及其代表性的褶皱是什么？

（一）穹隆和构造盆地

穹隆（dome fold）是岩层自褶皱的脊向四周作放射状倾斜的背斜；

构造盆地（basin fold ）是岩层从四周向中心的槽部倾斜的向斜。

二者都具有近乎圆形、椭圆形或近等轴的不规则形状圈闭的露头形式。

（二）雁行褶皱（echelon folds ）

雁行褶皱又称斜列式褶皱，为一系列呈平行斜列（雁行状）的短轴背斜或向斜，它可以由不同规模和级次的背斜或向斜所组成，是褶皱构造常见的一种组合型式。

（三）隔挡式褶皱和隔槽式褶皱

隔挡式褶皱（又称梳状褶皱，ridge-like fold ）由一系列平行的背斜和向斜相间组成，其中背斜是窄而紧闭的，形态完整清楚，呈线状延伸；而两个背斜之间的向斜则开阔平缓。

隔槽式褶皱也是由一系列平行的背、向斜相间排列的褶皱组成的，但是其中背斜和向斜形态正好与隔挡式褶皱相反，其向斜紧闭且形态完整，呈线状排列；而两个向斜之间的背斜则平缓开阔呈箱状。

四）复背斜（anticlinorium）和复向斜（synclinorium ）

复背斜和复向斜是由多级褶皱所组成的巨大背斜和巨大向斜。各次级褶皱与总体褶皱常有一定的几何关系，一般认为典型的复背斜和复向斜的次级褶皱轴面常向该复背斜和复向斜的核部收敛。

它们大都经历过长期多次的构造变形，以致其次级褶皱的形态和产状极为复杂。

影响褶皱作用的主要因素有哪些？

内因：岩层的成层性及层间粘结程度、厚度、岩石的力学性质等。

外因：岩层在形成褶皱构造的过程中所经历的地质环境，包括地壳运动的次数、应力作用的方式、应变速率、埋藏深度和基底构造等。

第五章节理

节理玫瑰花图

反应节理性质和方位形象，反应节理发育方向

节理与构造的几何关系分类？

剪节理与张节理的特征？

（1）产状稳定，延伸远

（2）平直光滑、节理面擦痕、闭合

(3）穿切砾石和胶结物

（4）常为共轭Ｘ型，等间距排列

（5）主剪裂面常由次级羽状微裂面组成，羽状微裂面与主剪裂面交角约5°～15°（≈φ/2）。

1）产状不稳定，延伸不远，常呈侧列现象（一条张节理在旁侧又出现同一方向的另一条张节理）

（2）节理面粗糙，无擦痕

（3）常绕过砾石、粗砂粒；即使切过，切面也是凹凸不平

（4）多开口（开放式裂隙），常被矿脉充填，脉宽变化大，壁不平直

（5）有时为不规则树枝状、网格状；在压应力诱导产生的张应力作用下，常常会追踪先已形成的共轭剪节理，形成锯齿状的追踪张节理，或形成共轭雁列张节理，以及形成放射状、同心状。

剪节理与张节理的力学成因？

剪节理的成因――由剪应力产生的破裂面。剪裂面总是发生在σ1、σ3平面上（平行于σ2）即最大、最小主应力平面上。

2、张节理的成因――由张应力产生的破裂面。张破裂或平行于σ1（压应力），或垂直于σ3 （包括张应力）。

野外节理观测的内容有哪些？

(1) 地质背景：地层及其产状、褶皱和断层构造

(2) 节理的分类和组、系划分

(3) 分期和配套

(4) 节理发育程度的研究：节理密度

(5) 节理的延伸

(6) 节理组合

(7) 节理面的观察：平直程度、擦痕、微剪切羽列等

(8) 节理的含矿性和充填物

节理的分期配套

节理的分期是将一定地区不同时期形成的节理（即自成岩期、成岩后变形前以及各变形期中形成、汇集于岩石中的节理），加以区分。

根据：

节理组的交切关系（错开，限制，互切，利用、追踪和改造）

借助其他地质体判别节理的形成顺序

节理的配套是将一定构造期的统一应力场中形成的各组节理进行组合，形成不同的系列。

第六章断层

落差与平错

在与断层走向垂直的剖面上，倾向断距的铅直分量为落差（xy），水平分量为平错（yz）。

飞来峰与构造窗

如果在推覆构造的上盘岩块中，因差异侵蚀，局部露出下盘的较新的原地岩块，这种构造称为构造窗。

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。

地堑与地垒

地堑：由两条走向平行、倾向相向的正断层组成的构造形式

地垒：由两条走向平行、倾向相背的正断层组成的构造形式

同沉积断层（生长断层）

同沉积断层又称生长断层，一般是发育于沉积盆地边缘对正断层，随着上盘的相对下降，不断接受沉积。

根据断层与构造的几何关系可分为哪几类？（见本子）

逆冲推覆构造的特征及其力学成因是什么？

1、基本概念

逆冲推覆构造是由逆冲断层（reverse thrust ）及其上盘的推覆体（nappe）或逆冲岩席（rock sheet ）组合而成的构造。主要产于造山带及其前陆，一般是挤压或压缩作用的结果。2、一般特征

倾角一般在30°左右或更缓，推移距离在数公里（通常为5km）以上。

逆冲断层常常显示出强烈的挤压破碎现象，形成角砾岩、碎粒岩和超碎粒岩等断层岩，沿逆冲断层还常常出现劈理化、节理化、剪切带或各种复杂揉皱，这些构造常呈带状排列，或交织穿插。

推覆构造发育地区常构造窗、飞来峰构造。

同沉积断层的主要特点？

1）一般为走向正断层，剖面呈上陡下缓的凹面向上的勺状；

2）上盘（下降盘）地层明显增厚，这是同沉积断层最基本的特征和识别标志。

生长指数=下降盘厚度/上升盘厚度；生长指数反映了同沉积断层的活动强度。

3）断距随深度增大，地层时代愈老，断距愈大；任一标志层的断距都反映了这层以前

的断层活动引起的断距之和。

如何用安德森模式解释断层的形成机制？

安德森等分析了形成断层的应力状态，认为由于地面与空气间无剪应

力作用，所以形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直水平面。

以此为依据提出了形成正断层、逆断层和平移断层的三种应力状态。

一般认为，断层面是一个剪裂面：

σ1与两剪裂面的锐角平分线一致

σ3与两剪裂面的钝角平分线一致

断层两盘向垂直于σ2方向滑动。

1、形成正断层的应力状态

σ1直立，σ2、σ3水平，σ2与断层走向一致，上盘顺断层倾斜向下滑动。

根据形成正断层的应力状态和摩尔圆，引起正断层作用的有利条件是：最大主应力σ1在铅直方向上逐渐增大；或者是最小主应力σ3在水平方向上减小。

故水平拉伸和铅直上隆是最适合于发生正断层作用的应力状态。

2、形成逆断层的应力状态

σ1、σ2水平，σ3直立，σ2与断层走向一致。

根据形成正断层的应力状态和摩尔圆，引起逆断层作用的有利条件是：最大主应力σ1在水平方向上逐渐增大；或者是最小主应力σ3在铅直方向上逐渐减小。

故水平挤压有利于逆冲断层的发育。

3、形成平移断层的应力状态

最大主应力轴σ1、最小主应力轴σ3是水平的，σ2直立。

断层走向、滑动方向均与σ2垂直，两盘顺断层走向滑动。

断层面上的构造标志有哪些？（填空）擦痕，纤维状晶体，阶步和反阶步

断裂构造岩的类型有哪些？（填空）断层角砾岩，碎裂岩，糜棱岩

第七章岩浆岩体构造

岩床与岩墙

岩浆顺着围岩的层理或片理侵入而形成的板状岩体

截割围岩层理或片理的板状岩浆侵入体

流线与流面

又称为流线构造。是由先结晶的角闪石、辉石、长石等针状和柱状矿物，

以及纺棰状的析离体和长条形的捕虏体，随着岩浆活动作定向排列而成。

又称为流面构造。是由先结晶的云母、长石、角闪石等片状和板状矿物，

以及扁平的析离体和捕虏体，在岩浆流动过程中顺流动方向作平行排列而形

成。

岩浆侵入体有哪些常见的产状？可分为几类？

整合岩浆侵入体。是指侵入岩体的边界面或接触面基本上平行于围岩的

层理或片理的侵入岩。岩床，岩盘，岩盆，岩鞍

不整合岩浆侵入体。是指侵入岩体的边界面或接触面与围岩层理或片理

截交的侵入体。岩基、岩株、岩墙、岩浆底辟

喷出岩体有哪些常见的产状？

熔岩被、熔岩流和火山锥

岩浆岩体与围岩的接触关系有哪些类型？

侵入接触，沉积接触，喷出接触，断层接触

侵入接触

又称为热接触。包括所有的岩浆侵入岩体与被侵入的围岩之间的接触关系。

第八章区域地质构造综合分析

1、构造序列

2、构造层

被区域性不整合面或假整合面所分割的，具有一定的建造和构造特征的一套地层组合，称为构造层。

3、构造旋回

从前一阶段最后一次强烈的地壳运动结束起，至后一阶段最后一次强烈的地壳运动结束止，称为一个构造旋回。

4、构造的层次可划分为哪几种？（表、浅、（中）、深）

5、中国境内构造旋回与岩浆活动期的划分？

6、划分某研究区构造层并描述其构造演化史？