普通地質(zhì)學(xué)第08章 構(gòu)造作用與地質(zhì)構(gòu)造

第一節(jié)構(gòu)造運動的概念及類型第二節(jié)巖石的變形和地質(zhì)構(gòu)造第三節(jié)地層的接觸關(guān)系第八章構(gòu)造運動與地質(zhì)構(gòu)造1第一節(jié)構(gòu)造運動的概念及類型一、構(gòu)造運動(TectonicMovement)概念

原又稱為地殼運動，是指地球內(nèi)力所引起的巖石圈的變形、變位以及洋底的增生和消亡的地質(zhì)作用。構(gòu)造運動的結(jié)果使地殼或巖石圈的物質(zhì)發(fā)生變形和變位。一方面引起地表形態(tài)大規(guī)模變化：如山脈形成、海陸變遷、大陸分裂與大洋擴張等；另一方面，使巖石圈中巖石發(fā)生變形:如地層的傾斜與彎曲、巖石塊體的破裂與相對錯動等。2二、構(gòu)造運動的基本特征

（一）構(gòu)造運動具有方向性構(gòu)造運動包括水平運動和垂直運動兩種。水平運動和垂直運動是巖石圈空間變形的兩個分量，它們總是相伴而生。31.水平運動(HorizontalMovement)

是地殼或巖石圈塊體沿水平方向的移動。表現(xiàn)為地質(zhì)體的相互分離、會聚或平移錯動，造成巖層的褶皺與斷裂，在巖石圈的軟弱層中則可形成巨大的褶皺山系。常把產(chǎn)生大規(guī)模、強烈的巖石變形(褶皺與斷裂等)并與山系形成緊密相關(guān)的水平運動，稱為造山運動(Orogeny)。4

表現(xiàn)為巖石圈的水平擠壓或水平引張，使巖層發(fā)生褶皺和斷裂，甚至形成巨大的褶皺山系或巨大的地塹和裂谷。擠壓擴張剪切52.垂直運動(VerticalMovement)是指相鄰塊體或同一塊體的不同部分做差異性上升或下降。一般表現(xiàn)為大面積的上升和下降運動，形成大型的隆起和拗陷，引起海侵和海退。造成地表地勢高差的改變，引起海陸變遷，上升可成陸，下降成海等。傳統(tǒng)上稱為造陸運動。6

（二）構(gòu)造運動的速度和幅度

構(gòu)造運動有快有慢，但多數(shù)是長期緩慢的運動。例如喜馬拉雅山，在四千萬年前還是一片汪洋，今日卻成了世界屋脊。第三紀以來，每年平均上升0.05cm。從1862-1932年的70年間，平均每年上升1.82cm，近些年來上升速度還在增加。此外像大洋中脊，也以每年2-4cm的速度向兩側(cè)移動。

7三、構(gòu)造運動的類型根據(jù)構(gòu)造運動發(fā)生時期劃分為：

古構(gòu)造運動(Paleotectonism):第四紀（25百萬年）之前的構(gòu)造運動。

新構(gòu)造運動(Neotectonism)：第四紀以來的構(gòu)造運動。

現(xiàn)代構(gòu)造運動(RecentTectonism)：人類歷史時期以來所發(fā)生的構(gòu)造運動。8第二節(jié)巖石的變形和地質(zhì)構(gòu)造我們在野外看到的巖層或巖石，總是變化多端，有的傾斜，有的直立，有的彎彎曲曲，有的破裂成不連續(xù)的塊體。從沉積作用所知，不論在海盆、湖盆或平原上沉積而成的巖石，它們都是水平的或近于水平的。為什么會變成種種復(fù)雜的狀態(tài)呢？顯然是后來發(fā)生的變化，其主要原因就是受地殼運動影響的結(jié)果。地殼主要由堅硬的巖石組成，難道也會發(fā)生彎曲？9組成地殼的巖層和巖石，在地殼運動動力的作用下，發(fā)生變形、變位的行跡叫地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造在層狀巖石中表現(xiàn)最為明顯，研究得也最清楚。故主要講述巖層中的地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的基本類型有：水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造等。10

沉積巖層形成時的原始產(chǎn)出狀態(tài)(即產(chǎn)狀)多數(shù)是水平或近于水平。如果經(jīng)受地殼運動（垂直抬升）的影響，改變了原始形成時的位置，但仍保持水平產(chǎn)狀的一套水平巖層組成的構(gòu)造，稱為水平構(gòu)造。一、水平構(gòu)造11水平巖層的主要特征：1.巖層界線與等高線平行或重合2.老巖層在下(谷底），新巖層在上（山頂）3.巖層頂、底之間的高差為巖層的厚度4.出露寬度是頂、底面露頭線的水平距離，取決于巖層厚度、地面坡度12二、傾斜構(gòu)造

巖層受構(gòu)造運動的影響，不僅改變了巖層形成時的位置，而且改變了原有的水平狀態(tài)，使巖層面與水平面具有一定的交角，便形成了傾斜巖層。傾斜巖層常常是組成其它構(gòu)造(如褶皺和斷裂等)的一部分。13

對傾斜巖層產(chǎn)狀的觀測（空間的產(chǎn)出狀態(tài)），是研究其它構(gòu)造的基礎(chǔ)。產(chǎn)狀常用巖層的走向、傾向、傾角來確定，這三者稱為產(chǎn)狀要素。在野外產(chǎn)狀要素直接用地質(zhì)羅盤進行測量。

14產(chǎn)狀要素走向（strike）巖層面與水平面的交線，稱走向線走向線兩端所指的方向稱走向傾向（dip）垂直于走向線沿層面向下所引的直線，稱傾斜線。其在水平面上的投影線所指方向，稱為傾向

傾角（dipangle）傾斜線與其在水平面上的投影線間的夾角

水平面abcde

ab---走向線ce---傾斜線cd---傾向α---傾角α1516171819巖層的產(chǎn)狀要素和測量方法走向、傾向一般用地理方位角表示（0°-360°）傾角是巖層面與水平面之間所夾最大銳角，傾角值為0°-90°20產(chǎn)狀的表示方法（1）數(shù)字法傾向方位角∠傾角：如1200∠600：走向300

or2100，傾向SE（1200），傾角600

走向∠傾向方位、傾角：如300∠SE600：走向300，傾向SE（1200），傾角600

注意：傾向與走向始終保持90°的關(guān)系。

（2）符號法走向、傾向及傾角在地質(zhì)平面圖上可用符號表示，符號中長線方位與走向一致，短線指向與傾向一致，長短線交點應(yīng)落在測量點位置上，符號旁加注的數(shù)字為傾角。60021三、褶皺構(gòu)造“褶皺”（Fold）是巖層受力變形產(chǎn)生的一系列連續(xù)的彎曲。褶皺形態(tài)多樣，規(guī)模大小不一，大者延續(xù)幾十、幾百公里，小者在顯微鏡下可見。褶皺的形成過程褶曲形成過程2223242526褶皺的類型有很多，但基本類型是兩種：背斜、向斜。背斜（anticline）：指巖層向上拱彎，形成中心部位巖層的時代老，外側(cè)巖層時代新的褶皺。向斜（syncline）：指巖層向下凹曲，形成中心部位巖層的時代新，外側(cè)巖層時代老的褶皺。背斜向斜（一）褶皺的基本形態(tài)27褶皺（美國加利福尼亞）背斜向斜28

29關(guān)于背斜、向斜的問題，不能理解為背斜向上拱起一定是高山；向斜向下彎曲一定是低地。背斜上拱、向斜下坳這的確不錯，但“拱”和“坳”是指巖層而言，而與地勢的高低是兩回事。相反，背斜常成低地，向斜常是山嶺，這叫地形的倒置。在野外正確認識背、向斜的方法是：橫穿褶皺，如果發(fā)現(xiàn)老的巖層在中間，新的巖層在兩側(cè)而且對稱重復(fù)，那就是背斜構(gòu)造，反之為向斜構(gòu)造。30向斜成山和背斜成谷示意圖31（二）褶皺要素雖然褶皺的形態(tài)很多，但它們都是由核部、翼部、軸面和樞紐等部分組成，這些組成部分就稱為褶皺要素。1.核部（core）指褶皺的中央部分。2.翼部（limb）指褶皺兩側(cè)的巖層。3.軸面（axialplane）是平分褶皺為兩部分的理想面。軸面可以是直立的、傾斜的和水平的。軸面與水平面的交線叫軸線（axialline）。4.樞紐（hinge）是軸面與同一層巖層的交線。樞紐在垂直面上看可以是水平的，也可以是波狀起伏的。如果從水平面上看，它可以是一條直線，也可以是一條曲線。它表示褶皺的延伸狀態(tài)，也表示褶皺的傾伏情況。

32軸面軸線核翼翼33樞紐在空間上的產(chǎn)出狀態(tài)樞紐水平樞紐傾斜34樞紐水平35樞紐傾斜361.根據(jù)軸面產(chǎn)狀分類直立褶皺(erectfold)褶皺軸面直立，兩翼傾向相反，傾角相等，又叫對稱褶皺。傾斜褶皺(inclinedfold)褶皺軸面傾斜，兩翼傾向相反，傾角不等。倒轉(zhuǎn)褶皺(overturnedfold)褶皺軸面傾斜，兩翼傾向相同，一翼正常，一翼倒轉(zhuǎn)。平臥褶皺(recumbentfold0褶皺軸面水平，一翼正常，一翼倒轉(zhuǎn)。（三）褶皺的類型37直立褶皺斜歪褶皺倒轉(zhuǎn)褶皺平臥褶皺38第三系砂巖中的直立水平褶皺(新疆庫車河)39大理巖中的倒轉(zhuǎn)褶皺(中巴公路奧依塔格)40平臥褶皺-江西井崗山41平臥褶皺（納米比亞）42斜歪水平褶皺(安徽泗縣)43大型平臥褶皺(中巴公路蓋孜檢查站)442.根據(jù)樞紐的產(chǎn)狀分類水平褶皺（horizontalfold）褶皺樞紐水平，褶皺核部寬度不變，褶皺兩翼巖層的露頭線平行延伸。傾伏褶皺（hingefold）褶皺樞紐傾斜，兩翼巖層延伸不遠就逐漸靠近而連接起來（封閉起來）。波狀褶皺（wavefold）褶皺樞紐呈起伏狀，在地面露頭上表現(xiàn)為核部忽寬忽窄。如果背斜褶皺和向斜褶皺是短軸的，寬度與長度之比在1：3內(nèi)，則叫穹隆構(gòu)造（dome）和構(gòu)造盆地（basin）。45傾伏褶皺(北美)46向斜的揚起端(新疆庫車河)473.褶皺按翼間角分類:平緩褶皺：翼間角>120o開闊褶皺：翼間角120o-70o中常（閉合）褶皺：翼間角70o-30o緊閉褶皺：翼間角<30o平緩褶皺開闊褶皺中常褶皺緊閉褶皺484.褶皺按轉(zhuǎn)折端形態(tài)分類:圓弧褶皺：轉(zhuǎn)折端圓弧形彎曲尖棱褶皺：轉(zhuǎn)折端呈尖棱狀箱狀褶皺：兩翼陡，且平直扇狀褶皺：褶皺面彎曲呈扇形兩翼均倒轉(zhuǎn)圓弧褶皺尖棱褶皺箱狀褶皺扇狀褶皺49圓弧褶皺(新疆庫車河)50尖棱褶皺(新疆塔什庫爾干)51大型箱狀褶皺（新疆庫車克孜納努爾）翼部翼部核部52按褶曲的組合形態(tài)分有：復(fù)背斜與復(fù)向斜53扇形復(fù)背斜倒扇形復(fù)背斜54（四）褶皺形成（彎曲）的方式彎滑作用剪切作用柔流作用55（五）褶皺構(gòu)造的研究意義

褶皺構(gòu)造對找礦、工程及水利建設(shè)有著相當(dāng)重要的意義。根據(jù)褶皺兩翼對稱重復(fù)的規(guī)律，在褶皺的一側(cè)發(fā)現(xiàn)沉積型礦層時，可預(yù)測在另一側(cè)也可能有相應(yīng)的礦層存在；石油常儲存在背斜的核部;背斜核部的巖層常常較為破碎，如果水庫位于此就易于漏水，工程建設(shè)須避開這種構(gòu)造部位。56

物體受力發(fā)生變形這是一般性常識。當(dāng)變形超過巖石的強度極限時，就會發(fā)生斷裂。但是斷裂的規(guī)模（深度、形態(tài)、錯動大?。┎坏?，差別很大。我們根據(jù)這些差別把斷裂分為節(jié)理和斷層兩類。

四.斷裂構(gòu)造57JOINTFAULT58（一）節(jié)理（joint）

巖層受力后沒有發(fā)生顯著位移的裂隙，節(jié)理的兩壁叫節(jié)理面。節(jié)理規(guī)模大小不一。節(jié)理在巖石中常成群出現(xiàn)，有時幾組節(jié)理將巖石切割成塊狀。節(jié)理可以是平整的，也可以是不平整的。其產(chǎn)狀可以是直立的、傾斜的和水平的。常見的節(jié)理有張節(jié)理（tensionjoint）和剪節(jié)理（shearjoint）兩種。

591.張節(jié)理是在張應(yīng)力作用下而產(chǎn)生的節(jié)理，張節(jié)理面一般不平直，裂面較粗糙，裂縫較寬，常被巖石或礦物脈充填。特征：短、小、粗糙不平，延伸不遠，豆莢狀、樹枝狀。602.剪節(jié)理是受剪應(yīng)力作用而產(chǎn)生的節(jié)理。它是在擠壓與伸張兩個方向之間出現(xiàn)的一對相交節(jié)理，外形成“X”型，故叫X節(jié)理。特征：長、大、平直光滑，延伸穩(wěn)定，常常呈“X”型。61巖層受力后沿破裂面兩側(cè)的巖塊發(fā)生顯著的位移，使巖層失去連續(xù)性和完整性，就叫斷層。斷層規(guī)模不等，小者在手標本上可見，大者可以切穿巖石圈，叫深大斷裂。斷層形成原因很多，外力作用也可以形成。而我們講的是構(gòu)造運動產(chǎn)生的斷層。

（二）斷層（fault）

62631.斷層要素一條斷層總要由幾個部分組成，這些組成部分，就是斷層要素。其中最重要的要素是斷層面和斷盤。1.下盤2.上盤3.斷層面64（1）斷層面（faultplane）指巖層破裂后，沿兩側(cè)斷塊的滑動面。斷層面可以水平的、直立的和傾斜的（傾斜者居多）。斷層又可以是平直的，也可以沿傾向、走向呈波狀彎曲。斷層面與地面的交線叫斷層線。斷層線的形狀受地形和斷層面形狀的影響而變化。斷層面愈平緩，斷層線愈彎曲；斷層面愈陡，斷層線愈直；當(dāng)斷層面垂直時，斷層線在平面圖上是一條直線（斷層面本身彎曲例外）。斷層面的產(chǎn)狀在野外是用地質(zhì)羅盤來測定。65（2）斷盤（faultwall）指斷層面兩側(cè)的斷塊。當(dāng)斷層面傾斜時，斷盤就有上下之分。在上面的叫上盤，下面的叫下盤。斷層面兩側(cè)斷盤相對位移的距離，叫斷距。斷距又有水平斷距、垂直斷距和傾斜斷距等。

662.斷層的一般分類

斷層的分類方法較多，但按形態(tài)分類仍然是研究斷層的基礎(chǔ)。根據(jù)斷層兩盤相對運動的方向分為正斷層、逆斷層及平移斷層。67上盤下降（1）正斷層（normalfault）

指上盤下降，下盤相對上升。斷層面傾角一般在45°以上。這種斷層多為張力或重力作用形成。

68上盤上升（2）逆斷層（reversfault）

指上盤上升，下盤相對下降的斷層。這類斷層主要由水平擠壓而形成。69按斷面的傾角又分為：A.高角度逆斷層：傾角＞45o，逆沖斷層

B.低角度逆斷層：傾角＜45o，逆掩斷層

C.推覆構(gòu)造：滑動距離很遠的逆掩斷層，傾角＜30o

外來巖席：遠處推覆而來的巖塊(推覆體)

原地巖塊：下盤相對未動的巖塊飛來峰：被剝蝕后殘留下的孤零的外來巖席，斷層圈閉的老地層構(gòu)造窗：外來巖席中被剝露出來的原地巖體，斷層圈閉的新地層

70構(gòu)造窗與飛來峰71水平錯動（3）平移斷層（strike-slipfault）

兩盤沿斷層面走向方向作水平運動的斷層。一般這種斷層的斷層面較陡，是由水平剪切力形成。

72實際上，我們在野外見到的斷層，并非單純的上下移動和水平移動，嚴格的說，是上下移動和水平移動兼而有之的斜向滑動形式。7374斜向運動1－逆平移斷層上盤斜向上升75斜向運動2－正平移斷層上盤斜向下降76確定斷層兩盤相對運動方向的方法:1.兩盤地層的新老關(guān)系2.根據(jù)牽引褶皺3.擦痕和階步4.羽狀張節(jié)理5.斷層角礫6.根據(jù)標志層的錯動77地層的重復(fù)與缺失

78牽引褶皺79斷層角礫

80構(gòu)造線和地質(zhì)體的不連續(xù)81斷層面擦痕和階步82斷層崖833.斷層與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類：

1）按斷層走向與巖層走向的關(guān)系分類

(1)走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致

(2)傾向斷層：斷層走向與巖層走向基本垂直

(3)斜向斷層：斷層走向與巖層走向斜交

(4)順層斷層：斷層面與巖層層理基本一致

2）按斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線(或褶皺軸向)的關(guān)系分類

(1)縱斷層：斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線基本一致

(2)橫斷層：斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線基本垂直

(3)斜斷層：斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線斜交84不論何種斷層，往往不孤立出現(xiàn)，而是成群產(chǎn)出，形成各種組合類型。①階梯狀斷層（stepfault）由一系列正斷層疊在一起組成，并呈階梯狀的斷層組合。3.斷層的組合85②疊瓦式斷層（imbricatefault）是由一系列逆斷層疊復(fù)而成的斷層組合。86地壘地塹③地壘(horst)斷層面相背傾斜，斷層之間的斷塊相對上升而成。④地塹（graben）兩斷層面相向傾斜，斷層面間斷塊相對下降。構(gòu)成地壘、地塹構(gòu)造的，一般是正斷層，但也可以是逆斷層87微型地塹88臺中地區(qū)疊瓦斷層帶89第三節(jié)地層的接觸關(guān)系地層的接觸關(guān)系很重要，因為它是構(gòu)造運動的集中表現(xiàn)。常見的地層的接觸關(guān)系有整合、假整合和不整合三種形式。

90一、整合（conformity）指兩套地層時代連續(xù)，巖層之間產(chǎn)狀一致，互相平行，這說明它們在沉積時，其間沒有發(fā)生間斷現(xiàn)象。盡管有過升降運動的交替，但沉積物沒有停止過。

91二、平行不整合（又叫假整合disconformity）指兩套地層重疊，產(chǎn)狀基本一致，但時代不連續(xù)，其間缺失某些時代的沉積物（或地層）。這種接觸關(guān)系說明其間發(fā)生過升降運動，而且變?yōu)殛懙卦馐芮治g，使兩套地層之間出現(xiàn)凹凸不平的侵蝕面，這個面叫不整合面。缺失的地層時代，就是地殼上升的時期。92平行不整合的形成過程是：陸地下降接受沉積→上升遭受剝蝕→再下降接受新沉積。93三、角度不整合（unconformity）指兩套地層的接觸既不相互平行，地層時代又不連續(xù)，其間有地層缺失（沉積物發(fā)生過間斷），這說明在第二套地層形成以前，曾發(fā)生過水平擠壓運動和上升運動，使上下兩套地層間成交角接觸。

94角度不整合95角度不整合的形成過程是：陸地下降接受沉積→經(jīng)水平擠壓（巖層褶皺斷