地質(zhì)構(gòu)造解析課件

第四章地質(zhì)構(gòu)造第一節(jié)巖層的產(chǎn)狀第二節(jié)褶皺構(gòu)造第三節(jié)斷裂構(gòu)造2020年9月28日1地質(zhì)年代口訣新生早晚三四紀(jì),六千萬年喜山期;中生白堊侏疊三,燕山印支兩億年;古生二疊石炭泥,志留奧陶寒武系;震旦青白薊長(zhǎng)城,海西加?xùn)|到晉寧。OSDCPTJKENQ2020年9月28日2

地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)：巖層形成后，在地殼運(yùn)動(dòng)影響下發(fā)生變形和變位（位移、傾斜、彎曲、斷裂），其原始產(chǎn)狀受到不同程度的改變，稱為地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)。

地質(zhì)構(gòu)造：發(fā)生構(gòu)造變動(dòng)的巖層所呈現(xiàn)的各種空間形態(tài)稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造分為兩類：褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。（單斜構(gòu)造往往是褶皺或斷裂構(gòu)造形態(tài)的一部分，故不另列）2020年9月28日3第一節(jié)巖層的產(chǎn)狀主要內(nèi)容：一、巖層及其產(chǎn)狀二、產(chǎn)狀要素三、產(chǎn)狀表示方法四、水平巖層、直立巖層和傾斜巖層的特征五、地層接觸關(guān)系2020年9月28日4一、巖層及其產(chǎn)狀（一）巖層

巖層是由兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的同一巖性組成的層狀巖體。巖層的頂面、底面、厚度稱為巖層的三個(gè)要素。上層面(頂面)下層面(底面)（二）巖層產(chǎn)狀巖層產(chǎn)狀是指巖層的空間位置。用于描述巖層的空間展布特征。二、產(chǎn)狀要素

一般巖層的產(chǎn)狀用走向、傾向、傾角表示。走向、傾向、傾角稱為巖層產(chǎn)狀的三要素。2020年9月28日51走向：指巖層面與水平面的交線走向是直線，有兩個(gè)方向，方向用方位角表示。如走向的一個(gè)方位角是30°，可稱巖層的走向是30°，也可稱巖層的走向?yàn)?10°。傾角傾向走向α2、傾向：在巖層面上沿巖層面的傾斜方向垂直走向的直線稱傾斜線。傾斜線在水平面上的投影線所指的巖層面傾斜方向稱傾向。傾向與走向相互垂直。3、傾角傾斜線與其在水平面上的投影線(傾向線)之間的夾角。2020年9月28日6傾角B傾向走向視傾向視傾角AC巖層的產(chǎn)狀視傾角與真傾角的關(guān)系：

tanA=tanB*cosC2020年9月28日7三、產(chǎn)狀表示方法文字記述中，產(chǎn)狀常用方位角表示：只記述傾向和傾角。例如：120°∠32°，表示巖層傾向?yàn)?20°，傾角為32°。平面圖上產(chǎn)狀符號(hào)如下：

60°水平巖層傾斜巖層倒轉(zhuǎn)巖層直立巖層2020年9月28日8巖層產(chǎn)狀測(cè)量2020年9月28日9（一）水平巖層巖層層面保持水平狀態(tài)，即同一巖層面上的海拔高度基本相同的巖層稱為水平巖層。水平巖層的特征：1.在地層層序沒有發(fā)生倒轉(zhuǎn)的情況下，地質(zhì)時(shí)代較新的巖層疊覆在較老的巖層之上。2.水平巖層的厚度是該巖層頂面標(biāo)高與底面標(biāo)高之差。3.水平巖層的出露和分布狀態(tài)完全受地形控制。在地圖上，其出露界線與地形等高線平行或重合。4.水平巖層露頭的水平寬度是隨巖層的厚度和地面坡度的變化而變化的。

2020年9月28日10水平巖層2020年9月28日11（二）直立巖層

巖層面與水平面垂直，在地質(zhì)圖上，其露頭寬度與真厚度相等，巖層界線為一直線，其延伸方向不受地形影響，與地形等高線斜交。2020年9月28日12（三）傾斜巖層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，巖層改變了原始的水平狀態(tài)并發(fā)生傾斜，稱為傾斜巖層。傾斜巖層的特征：1.在地層層序沒有發(fā)生倒轉(zhuǎn)的情況下，地質(zhì)時(shí)代較新的巖層疊覆在較老的巖層之上。2.巖層的厚度為該巖層頂面與底面之間的垂直距離。露頭的水平寬度取決于巖層的厚度和地面坡度的變化。3.巖層的出露和分布狀態(tài)完全受地形控制。其露頭線遵循“V”字形法則。傾斜巖層a2020年9月28日13“相反相同”

“V”字形法則①當(dāng)巖層傾向與地面坡向相反時(shí)，巖層露頭界線與地形等高線的彎曲方向一致：即在溝谷處，巖層界線的“V”字形尖端指向溝谷上游方向；而在穿過山脊時(shí)，“V”字形尖端則指向山脊的下坡。

②當(dāng)巖層傾向與地面坡向相同且?guī)r層傾角大于地面坡角時(shí)，巖層界線與地形等高線呈相反的方向彎曲：河谷處，巖層界線的“V”字形尖端指向河谷下游；山脊處，巖層界線的“V”字形尖端指向山脊的上坡。當(dāng)巖層傾向與地面坡向相同且?guī)r層傾角小于地面坡角時(shí)，巖層界線與地形等高線的彎曲方向相同。

在河谷處，巖層界線的“V”字形尖端指向河谷上游；而在山脊處，巖層界線的“V”字形尖端指向山脊的下坡。2020年9月28日14五、地層的接觸關(guān)系

地層的接觸關(guān)系是指上下兩套新和老的地層之間的在時(shí)間和空間上的相互關(guān)系。

地層接觸關(guān)系分為整合接觸和不整合接觸兩種。其中不整合接觸又包括平行不整合（假整合）接觸和角度不整合接觸。2020年9月28日15

主要內(nèi)容一、褶皺構(gòu)造的概念二、褶曲的形態(tài)分類三、褶皺構(gòu)造的觀測(cè)與研究。第二節(jié)褶皺構(gòu)造2020年9月28日161.褶皺巖層在地殼運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期作用下，原始產(chǎn)狀改變，形成各種彎曲，但仍保持連續(xù)性，稱為褶皺構(gòu)造，簡(jiǎn)稱為褶皺。2.褶曲

褶皺構(gòu)造的一個(gè)彎曲叫褶曲，是褶皺的基本單位。一、褶皺構(gòu)造的概念（一）褶皺與褶曲2020年9月28日17（二）褶曲的基本類型

褶曲包括向斜和背斜兩種基本類型：

1.背斜

在形態(tài)上為一個(gè)弧頂向上的彎曲，中心部分為老地層，兩側(cè)地層依次變新。

2.向斜

在形態(tài)上為一個(gè)弧頂向下的彎曲，中心部分為新地層，兩側(cè)地層依次變老。2020年9月28日182020年9月28日19不對(duì)稱背斜----寧夏賀蘭山奧陶系寧夏石炭井礦區(qū)發(fā)育的褶皺構(gòu)造2020年9月28日20（三）褶曲要素1.核部和翼部：褶曲的中心部位稱核部；核部?jī)蓚?cè)稱翼部。2.轉(zhuǎn)折端：兩翼巖層匯合轉(zhuǎn)折的部位。3.樞紐點(diǎn)和樞紐線：同一褶曲橫剖面上同一巖層面的最大彎曲點(diǎn)樞紐點(diǎn)；同一褶曲橫剖面上同一巖層面的最大彎曲點(diǎn)的連線叫樞紐線，即樞紐。4.軸面和軸跡：同一褶曲各巖層面上樞紐線構(gòu)成的面叫軸面。軸面與水平面的交線稱軸跡5.頂角和翼角：兩翼同一巖層之間的夾角叫頂角。兩翼巖層與水平面夾角叫翼角。褶曲要素2020年9月28日21二、褶曲的形態(tài)分類褶曲形態(tài)分類包括四種：橫剖面的、縱剖面的、平面的及其組合形式。（一）褶曲的橫剖面形態(tài)分類橫剖面指垂直于褶曲軸的剖面，主要分為六種形態(tài)：

1.直立褶曲：軸面直立或近于直立，兩翼巖層傾向相反，傾角近等，又稱對(duì)稱褶曲。

2.斜歪褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相反，傾角不等，又稱不對(duì)稱褶曲。3.倒轉(zhuǎn)褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相同，一翼巖層層序正常，另一翼倒轉(zhuǎn)，老巖層覆于新巖層之上。

4.扇形褶曲：軸面直立或傾斜，兩翼均倒轉(zhuǎn)，兩翼角可以不等或相等。

5.平臥褶曲：軸面近于水平，一翼巖層倒轉(zhuǎn)，另一翼正常。

6.撓曲：在水平或緩傾斜巖層中，某一段巖層傾角突然增大形成的膝狀彎曲。2020年9月28日22

（二）褶曲的縱剖面形態(tài)分類縱剖面指平行于褶曲軸的剖面，主要分為二種形態(tài)：

1.水平褶曲：軸面樞紐近于水平，褶曲沿水平方向延伸，兩翼巖層走向大致平行。

2.傾伏褶曲：褶曲樞紐傾伏并向一個(gè)方向傾沒以至消失，兩翼巖層走向不平行且逐漸朝一個(gè)方向匯合。

注意：自然界中的褶曲樞紐幾乎都是傾伏的，水平褶曲常是它的一部分。傾伏褶曲水平褶曲2020年9月28日23（三）褶曲的平面形態(tài)分類在水平面上，根據(jù)褶曲延伸長(zhǎng)度及同一巖層界限的長(zhǎng)寬比分為三類：

1.線形褶曲：延伸遠(yuǎn)、長(zhǎng)寬比大于10：1。

2.短軸褶曲：延伸不遠(yuǎn)即傾伏消失，長(zhǎng)寬比為10：1至3：1。

3.近等軸褶曲：其樞紐、軸面、軸跡無定向，平面呈近圓形，近等軸背斜又叫穹窿，近等軸向斜又叫構(gòu)造盆地。2020年9月28日24（四）褶曲的組合形式

1.復(fù)式褶皺：大型背斜和向斜的兩翼地層被次一級(jí)褶曲復(fù)雜化。2.隔檔式褶皺、隔槽式褶皺：由近于平行、發(fā)育不等的一系列背、向斜組成。隔檔式褶皺的背斜呈緊密褶曲、相鄰的向斜則平緩開闊；隔槽式褶皺背斜開闊、向斜緊閉。3.同斜褶皺：由一系列發(fā)育程度基本相同的軸面近于平行的褶曲組成。2020年9月28日25三、褶皺構(gòu)造的觀測(cè)與研究（一）褶皺的識(shí)別

1.

新老巖層依次對(duì)稱重復(fù)出露是判別褶曲存在的基本標(biāo)志。但水平構(gòu)造、單斜構(gòu)造地區(qū)由于地形切割也會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。水平構(gòu)造區(qū)：老地層在地形低的地方出露、新地層則在高處；單斜構(gòu)造區(qū)：新老地層是沿山谷或山脊兩側(cè)對(duì)稱分布，其條帶延伸方向與走向相交。

2.褶曲構(gòu)造的新老地層呈條帶狀對(duì)稱出露，不受地形影響，且與走向一致。2020年9月28日26（二）褶皺的研究1.褶曲的描述1）名稱：地名＋褶曲類型2）核部地層、兩翼地層及兩翼地層產(chǎn)狀3）軸面產(chǎn)狀、軸跡走向4）褶曲的形成時(shí)代5）與相鄰褶曲的關(guān)系。2.褶曲形成時(shí)代的判別

1）根據(jù)地層之間角度不整合接觸關(guān)系來確定。它介于角度不整合面之下最新地層形成之后的時(shí)代與角度不整合面之上最老地層形成之前的時(shí)代之間。2）根據(jù)較大的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化史推測(cè)本區(qū)褶曲形成的時(shí)代。2020年9月28日27第三節(jié)斷裂構(gòu)造

主要內(nèi)容：一、斷裂構(gòu)造的概念二、節(jié)理三、斷層2020年9月28日28一、斷裂構(gòu)造的概念

當(dāng)長(zhǎng)期作用在巖層上的構(gòu)造應(yīng)力達(dá)到或超過巖石的強(qiáng)度極限時(shí)將發(fā)生變形造成破裂和錯(cuò)動(dòng)，使巖層的連續(xù)完整性受到破壞，它們的產(chǎn)物總稱為斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造分為節(jié)理和斷層兩類。二、節(jié)理斷裂兩側(cè)的巖層或巖體沿破裂面斷開，但沒有發(fā)生明顯的相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造稱節(jié)理，又稱為裂隙。其破裂面稱為節(jié)理面。

2020年9月28日29（一）節(jié)理的分類1.節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)分類節(jié)理按力學(xué)性質(zhì)可分為張節(jié)理和剪節(jié)理。

1）張節(jié)理

是在張應(yīng)力作用下形成的節(jié)理。

2）剪節(jié)理

是在剪應(yīng)力作用下形成的節(jié)理。區(qū)別：張節(jié)理不會(huì)切斷大的礫石巖粒，剪節(jié)理會(huì)。2020年9月28日302.節(jié)理的產(chǎn)狀分類

根據(jù)節(jié)理產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系，分為四種：

1）走向節(jié)理：節(jié)理走向大致與巖層走向平行。

2）傾向節(jié)理：節(jié)理走向大致與巖層走向垂直，與巖層傾向大致平行。

3）斜向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向斜交。

4）順層節(jié)理：節(jié)理面與巖層面大致平行。3.節(jié)理的成因分類

根據(jù)成因分兩大類：原生和次生節(jié)理。

1）原生節(jié)理：在沉積作用、巖漿作用以及成巖過程中形成的節(jié)理。例如玄武巖柱狀節(jié)理、煤的內(nèi)生裂隙等。

2）次生節(jié)理：巖層形成后生成的裂隙。又分為二類：

（1）構(gòu)造節(jié)理：由地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，分布廣、有規(guī)律。

（2）非構(gòu)造節(jié)理（表生節(jié)理）：外力地質(zhì)作用或人為因素所成。2020年9月28日31（二）節(jié)理的觀測(cè)與研究1.觀測(cè)

1）選擇和建立觀測(cè)點(diǎn)①根據(jù)研究目的，在不同部位、不同層位、不同巖性上觀測(cè)。②要是有足夠大的面積，以保證有幾十條節(jié)理可供觀測(cè)。

2）描述、記錄節(jié)理特征

記錄內(nèi)容包括構(gòu)造部位、層位、巖性、地層時(shí)代和產(chǎn)狀、產(chǎn)狀、力學(xué)性質(zhì)、充填特征和形態(tài)特征、伴生構(gòu)造、密集程度等。2.研究

1）數(shù)理統(tǒng)計(jì)①節(jié)理密度：指垂直節(jié)理走向上單位距離內(nèi)節(jié)理的條數(shù)。②節(jié)理裂隙度：垂直節(jié)理走向上單位距離內(nèi)節(jié)理縫隙寬度。③裂隙率（面密度）：節(jié)理裂隙面積占觀測(cè)面積的百分比。

2）資料的整理分析

對(duì)節(jié)理進(jìn)行分組、分期、分性質(zhì)統(tǒng)計(jì)，編制相應(yīng)圖件，例如節(jié)理玫瑰花圖等。2020年9月28日32三、斷層

斷裂兩側(cè)的巖層或巖體沿破裂面斷開，并且發(fā)生明顯的相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造稱斷層。2020年9月28日33

（一）斷層要素

包括斷層面、斷層線、斷盤、斷層交面線、斷距、落差等。

1.斷層面：指斷層的破裂滑動(dòng)面。

2.斷層線：斷層面與地面的交線。3.斷盤：斷層面兩側(cè)的巖體。位于斷層面上方的稱為上盤；位于斷層面下方的稱為下盤。4.斷層交面線：斷層面與巖層底面的交線。2020年9月28日34逆斷層斷層面斷層交面線上盤下盤2020年9月28日355.斷層的斷距、落差（1）斷距包括總斷距(滑距)、地層斷距、鉛垂斷距、水平斷距H總

①總斷距(滑距)是斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)開的真正距離H總2020年9月28日36②地層斷距H0:指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯(cuò)開的垂直距離。③鉛垂地層斷距Hg:

指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯(cuò)開的鉛直距離。④水平地層斷距Hf:

指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯(cuò)開的水平距離。2020年9月28日37（2）落差與平錯(cuò)

①斷層的落差Ha:指在與斷層走向垂直的剖面上，斷層同一層面錯(cuò)開的鉛直距離（高程差）。②斷層的平錯(cuò)Hb:指在與斷層走向垂直的剖面上，斷層同一層面錯(cuò)開的水平距離。2020年9月28日38（二）斷層分類1.根據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移方向分類：分為：正斷層、逆斷層、平移斷層、樞紐斷層等。①正斷層：斷層上盤沿?cái)鄬用鎯A斜線相對(duì)向下移動(dòng)，下盤相對(duì)向上移動(dòng)。2020年9月28日39②逆斷層：斷層上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向上移動(dòng)，下盤相對(duì)向下移動(dòng)。2020年9月28日40逆斷層又分為三種：A逆沖斷層：斷層面傾角大于45°；B逆掩斷層：斷層面傾角在30～45°間；C輾掩斷層：斷層面傾角小于30°。2020年9月28日41③平移斷層

斷層的兩盤沿?cái)鄬用孀呦虬l(fā)生移動(dòng)的斷層。④樞紐斷層：

斷層兩盤以斷層面上的某一點(diǎn)為樞紐中心發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。2020年9月28日422.根據(jù)斷層走向和所切割巖層走向關(guān)系的分類分為走向斷層、傾向斷層、斜交斷層、順層斷層。

①走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致。

②傾向斷層：斷層走向與傾向基本一致。③斜交斷層：斷層走向與巖層走向明顯斜交。

④順層斷層：斷層面與巖層面基本平行。3.根據(jù)斷層走向與褶皺軸向關(guān)系的分類

①縱斷層：斷層走向與褶皺軸向基本一致。

②橫斷層：斷層走向與褶皺軸向基本垂直。③斜斷層：斷層走向與褶皺軸向斜交。2020年9月28日434）、斷層的組合類型①地壘和地塹：兩條以上正斷層，傾向相背、中間斷盤相對(duì)上升稱地壘。反之，斷層傾向相對(duì)、中間盤下降稱地塹。②階梯狀斷層：由二條以上正斷層產(chǎn)狀大體一致而成。③疊瓦狀斷層：由數(shù)條產(chǎn)狀大致相同逆斷層組合而成。地壘和地塹疊瓦狀構(gòu)造階梯狀構(gòu)造2020年9月28日44（三）斷層存在的識(shí)別主要從以下五個(gè)方面分析識(shí)別：

1.地層的重復(fù)與缺失在野外或井下發(fā)現(xiàn)地層有不對(duì)稱重復(fù)（褶皺為對(duì)稱重復(fù)）或缺失現(xiàn)象，說明有斷層存在。規(guī)律如下：2.地質(zhì)體或地質(zhì)界線不連續(xù)煤巷掘進(jìn)時(shí)，煤層突然中斷、迎頭出現(xiàn)其它巖層，表明有斷層存在。

3.構(gòu)造標(biāo)志斷層兩側(cè)因受強(qiáng)烈擠壓或拉張，常伴生、派生一些構(gòu)造現(xiàn)象：產(chǎn)狀急劇變化、節(jié)理增多、巖石破碎、出現(xiàn)牽引褶曲等。

4.地面標(biāo)志地表斷層帶巖石破碎，容易風(fēng)化剝蝕成沖溝；山脈延展方向錯(cuò)開；地形上的陡崖（斷層崖）等。

5.水文標(biāo)志湖泊、沼澤、泉水呈帶狀分布；地表水系急劇轉(zhuǎn)向；巖石浸染、蝕變、礦化現(xiàn)象的帶狀分布。2020年9月28日45

（四）井下斷盤位移方向的判定1.斷層面上擦痕和階步：摸之有光滑感的方向指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng)方向。

2.斷層角礫、斷層泥：保留在斷層帶內(nèi)煤屑、巖塊只能分布在曾位移的那段距離內(nèi)，且愈遠(yuǎn)粒度越細(xì)、數(shù)量越少。

3.牽引褶皺：斷層兩側(cè)巖層因牽引而出現(xiàn)彎曲，彎曲突起方向指示本盤運(yùn)動(dòng)方向。

4.羽狀