构造课程总结课件

一、构造地质学的内涵一、构造地质学的内涵 1、定义：地球构造地质学主要研究由内动力地质作用所形成的地质构造的形态、产状、规模、形成条件、形成机制，分布和组合规律及其演化历史，并探讨产生地质构造的地壳运动方式、规律和动力来源。2、地质构造规模和主要学科分支 大地构造学和全球构造地质学(Tectonics)，构造地质学(Structural Geology)，显微构造地质学(Microstructure)二、几个基本概念二、几个基本概念 构造（structure):指物体中物质组成的构成方式及样式。地质构造：指地质体中物质组成的构成方式及样式。尺度(scale)：指物体的规模大小。三、构造尺度三、构造尺度 是指构造规模，是观察、分辨、分析和处理地质构造现象的客观标准。分为空间尺度和时间尺度。四、构造变形场四、构造变形场 是指一种主导构造应力均匀作用的空间及其形成的构造或构造组合。伸展构造：水平位伸或垂向隆起导致水平拉伸形成的构造，如裂谷、地堑-地垒等。压缩构造：水平挤压形成的构造，如褶皱系、逆冲推覆构造。升降构造：岩石圈或地幔物质垂向运动引起区域性隆起和拗陷。走滑构造：顺直立剪切面水平方向滑动或位移形成的构造。滑动构造：重力失稳引起的重力滑动构造。旋转构造：陆块绕轴转动形成的构造。五、构造层次五、构造层次 从地表向深处，随着温度、压力的变高，岩石物性相应变化，因此，同一构造变形中，不同深度的构造变形各具特色和规律，形成特征性构造，从而可划分出不同的构造层次。层次划分层次划分主导变形作用主导变形作用代表性构造代表性构造表层次剪切和块断作用各类断层、断块构造及恒弯褶皱浅层次纵弯褶皱作用平行褶皱和各类脆性断层中层次相似褶皱及压扁作用相似褶皱、顶厚褶皱、韧性剪切带及断层深层次流变作用和深熔作用柔流褶皱和韧性剪切带，岩石部分熔融甚至形成深熔花岗岩六、构造解析的基本原则六、构造解析的基本原则 1、构造组合（构造系统）是一定构造区带中不同形态、不同性质、不同等级和不同序次的构造要素组成，具有时空联系和成因关系的集合体。2、构造演化：同一地质体或构造单元的构造属性在地质历史过程中不断地发生变化，初始的构造被新生的构造叠加、置换和改造，造成构造的得失、增减、分异和改组，因而构造具有世代和序列特征。3、构造重建：是指构造作用造成地壳或岩石圈物质发生改组，形成新的岩石组合或构造组合。（构造变形分解作用、融合作用、混合作用）七、七、构造解析的方法构造解析的方法 1、构造几何学分析：认识构造及描述构造几何形式和排列组合关系、构造要素测量、野外调查观察和地质制图。从形态、位态、样式、变形量四个方面进行全面的分析。2、构造运动学分析：主要观察和研究地质体运动方式，即平移、旋转和体积变化 3、构造动力学分析：目的是阐明产生构造的力源类型、应力(热力)大小及受力过程，建立构造区(带)的构造应力场、构造成因模式或构造动力学(大陆动力学)理论。4、构造流变学分析：研究地球或岩石圈内部各圈层物质的变形和流动规律。5、构造变形序列分析：研究一定构造区带构造叠加、复合、改造等关系，查明各种构造的形成顺序，确定其辈分关系和发展规律，划分构造演化阶段。八、构造地质学研究意义八、构造地质学研究意义 1、理论意义：阐明地壳构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳运动规律、动力来源及地球发展演化史等。2、实际意义：解决生产实践中的一些实际问题，如：区域地质调查、矿产资源勘察与开发、工程地质方面的地基稳定性评价、水文地质及环境地质，地震、火山、塌方、滑坡等地质灾害的防治。第二章第二章 沉积岩原生构造与地质体的产状沉积岩原生构造与地质体的产状一、产状和产状要素的一、产状和产状要素的几个基本定义几个基本定义 1、地质体：各种成因的形态各异、尺度多样、性状不同的自然岩石体或土质体。2、面状构造：指地质体中几何的或物理的呈面状的结构面。3、线状构造：指地质体中几何的或物理的呈线状的物体。4、产状：地质体在三维空间的产出状态。二、面状构造的产状要素二、面状构造的产状要素 1、走向：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。2、倾向：倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的沿平面向下倾斜的方位即为倾向。3、倾角：指平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角。三、线状构造的产状要素三、线状构造的产状要素 1、倾伏向：构造线在水平面上的投影所指的构造线倾斜方向。2、倾伏角：构造线与其水平投影线之间的夹角。3、侧伏角：当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在那个面上的侧伏角。4、侧伏向：构造线所在的构造面与水平面交线所指构造线的倾斜方向，就是构成上述锐角的走向线的那一端的方位。四、岩层产状要素的测定与表示方法四、岩层产状要素的测定与表示方法NW315O47O，走向/倾向倾角，45/NW47 五、五、沉积岩层面向的标志沉积岩层面向的标志 面向：成层岩层顶面法线所指的方向，是成层岩系中岩层由老变新的方向。1、层面标志：存在岩层层面上的标志。波痕：水体不深、波浪能影响到的浅水环境下，沉积物表面呈波浪状起伏。雨痕：松散、细粒沉积物表面，暂时露出水面，在雨滴或冰雹的冲击下遗留的痕迹。凹坑向下，外圈脊状突起向上。泥裂：松散、细粒沉积物表面，暂时露出水面，在阳光的暴晒下发生龟裂。泥裂的开口向上。2、层内标志，主要是层理标志 交错层理：纹层相互斜交组成，常呈弧形，有多种类型。下部常逐渐变缓收敛。递变层理：在一个单层中，从底面到顶面粒度由粗到细。3、生物标志 ：沉积岩中常含有生物化石，化石的保存形态也具有示顶功能。如足迹、孔穴、根系、叠层石等。4、次生冲刷面：是固结和半固结的沉积层的顶面，因水流冲刷而成为凹凸不平的面。5、机械落石六、层状岩层的产状六、层状岩层的产状 1、水平岩层：岩层的倾角小于5度，岩层的层面基本与水平面平行。2、倾斜岩层：岩层的倾角在5到85度之间的岩层 “V”字型法则-相反相同,相同相反,相同相同 3、直立岩层分布区的特点：直立岩层的界线不受地形的影响，为一直线。七、地层接触关系定义七、地层接触关系定义 上下两套地层在时间上的发展状态与空间上的接触类型。八、整合与不整合接触八、整合与不整合接触 整合接触：上下两套地层的产状基本一致或平行，地层层序连续，岩性及所含化石一致或递变。不整合接触：不整合面上、下两套地层的时代不连续，化石突变，缺失（缺-无沉积，失-有沉积但被侵蚀）某一时代的地层及化石，不整合面顶部常残留古风化壳，不整合面上新地层底部常有底砾岩。九、不整合形成的过程（三个阶段）九、不整合形成的过程（三个阶段）平行不整合：地壳平稳下降接受沉积阶段；地壳水平抬升成陆，遭受风化剥蚀阶段；地壳重新下降接受沉积阶段。角度不整合：地壳下降接受沉积阶段；地壳不均匀抬升或褶皱抬升成陆，遭受风化剥蚀阶段；地壳重新下降接受沉积阶段。十、不整合的观察与研究十、不整合的观察与研究 1、研究意义不整合是重要的地壳运动标志，又是划分构造层的分界面；不整合面是划分岩石地层单位的依据之一，因不整合面不是等时面，故不能作为年代地层单位的依据；对不整合面在空间上的分布和类型变化的研究，可了解地壳运动的不均匀性；不整合面是构造上的薄弱面，岩浆及含矿溶液易进入而形成内生矿床，同时古风化壳中常有铁、锰、磷、铝等富集而成为外生矿床。2、确定不整合存在的主要标志地层古生物方面的标志含古生物化石突变；沉积方面的标志岩性突变及古风化壳、底砾岩的存在；构造方面的标志通常老地层所经历的构造变形较新地层要高，其褶皱、断层更发育，断层面终止于不整合面；岩浆活动与变质作用方面的标志不整合面下老地层所遭受的岩浆活动与变质作用较新地层要强。3、不整合的空间分布与类型变化 一次大的地壳升降运动所形成的不整合面，在区域上具有一定的变化规律。在地壳升降运动最强烈地区形成角度不整合、较强地区形成平行不整合、不强烈地区形成整合接触。4、不整合形成时代的确定 不整合形成的时代通常是不整合面下最新地层之后与不整合面上最老地层前。第三章构造研究中的应力分析基础一、应力一、应力 1、面力：又称为接触力，它是作用于介质表面并使介质相邻部分相互作用的力。2、体力：又称非接触力，它是弥漫在地壳物质的作用力，如重力、惯性力。3、外力：研究对象以外的物体对被研究物体施加的作用力。4、内力：当物体受到外力作用时，引起物体内部质点相互作用力的改变，称内力。5、应力：作用于物体内单位面积上的附加内力。二、一点的应力状态二、一点的应力状态 在直角坐标系中可以近似地看成是一个无限微小的正六面体单元体。点的应力状态：过物体中某一点的各个不同方向截面上的应力情况。三、主应力三、主应力/主方向主方向/主平面主平面 如果包含物体中某点的单元体的三个正交截面上只有正应力的作用，而无剪应力的作用，则这六个面上的正应力叫做主应力，主应力的方向称为该点的应力主方向。主应力所作用的截面称为主应力面或主平面。四、应力椭球体四、应力椭球体/应力椭圆应力椭圆 当物体内一点主应力性质相同，大小不同，可以取三个主应力的矢量为半径，作一个椭球体，该椭球体代表作用于该点的全应力状态，称为应力椭球体。沿椭球体三个主应力平面切割椭球体，可以得到三个椭圆，叫应力椭圆，每个应力椭圆中有两个主应力，代表二维应力状态。五、应力摩尔圆五、应力摩尔圆 P28P28六六、一点的空间应力状态、一点的空间应力状态 1 单轴压应力静水压力三轴压应力双轴压应力平面应力拉压应力纯剪应力12=3=01=2=301230123=012=031=-3,2=0七、差异应力七、差异应力 亚颗粒大小法、位错密度法、动态重结晶颗粒大小法、方解石及白云石机械双晶法八八、应力场、应力场1.应力场的定义 构造应力场来表示地壳内某一地区在某一范围内的某段时间内的应力状态。2.应力场的表示方法 依次沿相邻的各点的主应力或剪应力方向连接得到的轨迹线称为应力轨迹线，由它们绘制而成的应力轨迹图能够客观形象的定性表示某个地质体（物体）内的应力分布状态。主应力或剪应力的应力等值线图能定量的表示某个地质体（物体）内各点的应力分布及其变化规律。3、应力场分类 构造应力场（构造作用造成的应力引起）；非构造应力场（重力、人工载荷引起）均匀应力场（应力状态相同）；非均匀应力场（应力状态不同）定常应力场（不随时间变化）；非定常应力场（随时间变化）古应力场（地史时期作用）；现今应力场（现今作用）4、应力扰动 在相同的应力作用下，由于地壳内部组成物质、结构与构造的差异，造成构造应力在局部扰动（集中）的现象。断裂面、硬岩层中所夹的软弱层等，是构造应力易于集中的部位。第四章第四章 变形岩石应变分析基础变形岩石应变分析基础一、变形的基本方式一、变形的基本方式 1、平移：地质体变形后其内部质点的相互位置、方向未发生改变。如平移断层，某些正、逆断层。2、旋转：地质体变形后发生旋转，其内部质点的相互位置未发生改变，但方向发生了改变。3、形变：变形前后，物体的形状、内部质点的相互位置、方向均发生改变。4、体变：变形前后，物体内质点的相互位置不变，距离改变（膨胀或缩小）。二、应变的量度二、应变的量度 地质体的变形程度是以变形量来表示，即变形前后物体的形状、大小或物质线方位的改变量。应变标志体主要有：砾石、化石、鲕粒、退色斑、压力影、褶皱、断层 1、线应变I.长度比：S=1+eII.伸长量：e=（L L 0）/L0III.平方长度比=（L /L 0）=（1+e）2、剪切应变 r=tg 左行剪切为正，右行剪切为负左行剪切为正，右行剪切为负三、三、均匀形变与非均匀形变均匀形变与非均匀形变 均匀形变：变形前后各质点的应变特征相同。非均匀形变：变形前后各质点的变形特征不同。四四、连续变形和不连续变形连续变形和不连续变形 物体内从一点到另一点的应变状态是逐渐改变的，则称为连续变形，如褶皱，如果是突然改变的，则应变是不连续的，称为不连续变形，如断裂。五、应变椭球体五、应变椭球体 设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体，均匀变形后成为一椭球体，以这个椭球体来表示岩石的应变特点即应变椭球体。基本要素：三个主轴A、B、C，沿主轴方向只有线应变而无剪应变，三个主平面AB面，BC面，AC面。X轴（方向）-最大拉伸方向（物质流动方向）Y轴（方向）-总体讲不拉长、不缩短（某一地方缩短，另一地方伸长）Z轴（方向）-最大的缩短方向六六、旋转变形和非旋转变形旋转变形和非旋转变形 1、旋转变形：变形过程中平行于应变椭球体主应变轴方向的物质线方位发生了改变的变形（应变）。2、非旋转变形：变形过程中平行于应变椭球体主应变轴方向的物质线方位始终保持不变的变形（应变）。七七、递进变形递进变形 许多次无限小应变逐渐累积的过程。在变形史的任一阶段，都可把应变状态分解为两部分：一部分是已经发生了的有限应变；另一部分是正在发生的无限小应变或增量应变。1、共轴递进变形：在递进变形过程中，如果各增量应变椭球的主轴始终与有限应变椭球的主轴一致。2、非共轴递进变形：在递进变形过程中，如果各增量应变椭球的主轴与有限应变椭球的主轴不一致。如递进的简单剪切。第五章第五章 岩石力学性质岩石力学性质一、岩石变形阶段一、岩石变形阶段-弹性、塑性、断裂弹性、塑性、断裂 1、弹性变形阶段：物体受力变形，当外力取消后，物体又恢复到原先形态。变形初始阶段，是斜率较陡的直线，随应力增大而应变也在变大，应力与应变成正比，此时，若撤除应力，岩石可恢复原状，符合胡克定律。2、塑性变形阶段：随着外力的增加，变形加剧并超过物质的弹性极限，此时撤去外力作用，物体将不能恢复原形，而发生永久变形。应力应变曲线的斜率变小，极限点的应力叫屈服应力，如褶皱。3、断裂变形阶段：当外力达到物质的强度极限时，物质变形的连续性将被破坏，而发生断裂，如断层。二、岩石变形强度图解二、岩石变形强度图解 见见PPTPPT 应力应变、应力应变速率、应力（应变）时间、应力深度三、影响岩石变形的因素三、影响岩石变形的因素（一）内因-岩性、岩石的结构、岩石的构造 1、岩性：不同岩性的岩石其矿物的成分、组成不同，从而导致其力学性质不同，受力后的变形强度也不同。如石英砂岩多为脆性，粘土岩多为塑性等。2、岩石的结构：岩石内部颗粒的形状、大小、颗粒间的胶结方式等同样对岩石的力学性质产生影响。如胶结紧密的岩石的强度较大，松散胶结的则较小。3、岩石的构造：成层性好的岩石易于变形，薄层岩层较厚层岩层易变形等。（二）外因-围压与温度、时间（应变速率、蠕变、松驰）、孔隙流体 1、围压与温度：围压的增高使得地下深处的脆性岩石发生显著的塑性变形，如变质岩中常发生的揉皱变形现象等。增大围压，岩石的强度和韧性增大。温度的增高能使岩石的塑性变强。增大温度，岩石的屈服极限降低，韧性增大。2、时间应变速率：岩石受短暂而强大的冲击力作用时常表现为脆性变形。反之，当岩石所受作用力即使小于岩石的屈服极限，但作用力作用时间较长，同样能使岩石发生永久性变形。降低应变速率，岩石的屈服极限降低，韧性增大。蠕变：是在恒定应力作用下，应变随时间持续增加的变形。松弛：是在恒定变形情况下，岩石中应力随时间增长不断减小。3、孔隙流体：孔隙流体的存在，可以降低岩石强度，促进岩石塑性变形。孔隙流体压力的存在，促进岩石发生脆性破裂。四、岩石的能干性四、岩石的能干性 反映岩石变形程度的差异，近似可以用粘度的大小来说明。指在相同的变形条件下，能干的岩石比不能干的岩石不易发生粘性流动。五、岩石变形的微观机制五、岩石变形的微观机制（一）脆性变形机制-微破裂、碎裂作用、碎裂流（二）塑性变形机制-晶内滑动、位错蠕变、动态重结晶作用、扩散蠕变、溶解蠕变、颗粒边界滑动六、岩石破裂准则六、岩石破裂准则 库仑莫尔、格里菲斯、摩擦滑动（拜尔利）第六章第六章 劈理劈理一、几个基本概念一、几个基本概念 1、面状构造，如褶皱的轴面、断层面、节理面、岩浆的流面等 2、线状构造，如褶皱的枢纽、断层面上的擦痕、岩浆岩的流线等 3、透入性：均匀连续弥漫于地质体中的构造现象，发生均匀变形（相对），反映了地质体整体发生了变形或变质。4、非透入性：仅产出于地质体局部或只影响其个别区段的构造，变形是不均一的。5、面理：成岩过程中或成岩之后变形变质作用中形成的具有透入性的面状构造。原生面理：包括沉积岩中的层理、韵律层及岩浆岩中的成分分异层和流面等。次生面理：指变形变质作用中形成的具透入性面状构造，如劈理、片理等。6、劈理：是一种将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的潜在次生面状构造，发育在强烈变形轻度变质的岩石中。7、线理：岩石中平行或近平行排列的拉长线状构造。二、劈理的结构二、劈理的结构-劈理域和微劈石劈理域和微劈石 劈理岩石的组构主要通过片状矿物及压扁颗粒的定向排列显示出来的互相平行相间排列的劈理域和微劈石组成。劈理域：高应变域，由变余矿物定向排列构成。劈理域中的矿物主要表现为矿物组分的压扁、拉长、旋转、压溶、变质形成新的片状矿物。微劈石：低变质域，夹于劈理域间的窄的平板状或透镜状的岩片，亦称为微劈片，其原岩的矿物成分和构造基本保留。三、劈理的分类三、劈理的分类 1、传统分类（流劈理、破劈理、滑劈理）流劈理：变质岩中常见的次生透入性面状构造。由片状、板状或扁圆状矿物或其集合体平行排列构成，具有使岩石分裂成无数薄片的性能，变质岩和强烈变质岩中常见。如板劈理、片理、片麻理。破劈理：岩石中一组密集的剪破裂面，裂面定向与岩石中矿物的排列无关。可以认为是一种密集性更强的剪节理，又称间隔劈理。滑劈理：发育于具有先存面理的岩石中，它是一组切过先存面理的差异性平行滑动面，又称褶劈理。2、结构形态分类（连续、不连续（间隔、褶劈理）连续劈理：凡岩石中矿物均匀分布，全部定向，或劈理域宽度极小，以至只能借助显微镜才能分辨劈理域和劈理石的劈理。如板劈理、片理、千枚理，这些均为压性结构面，垂直于最大挤压方向。劈理域在岩石中具有明显间隔，用肉眼就能直接鉴别劈理域和微劈石的劈理。如褶劈理和破劈理。褶劈理：以一定可见的间隔切过先存连续劈理为特色，间隔大于0.1mm，早起连续劈理发生挠曲或微褶皱。四、劈理产出的构造背景四、劈理产出的构造背景 1、轴面劈理：主要发育在强烈褶皱的岩层里，劈理产状与轴面平行或大致平行。轴面劈理与轴面的平行性取决于组成褶皱的岩石的韧性差、均一性和褶皱的形态。韧性差小：平均韧性高，岩石均一，平行性就愈高。轴面劈理形成于褶皱晚期阶段，是强烈压扁和剪切流变的结果。2、层间劈理：受褶皱岩层岩性、厚度以及岩层界线控制而在各岩层间发育而成的与层理斜交的劈理。在强、弱岩层相间时，在强硬层中劈理呈向背斜核部收敛的（正）扇形；在弱岩层中则呈向背斜转折端收敛的（反）扇形。3、顺层劈理：是指与岩性界面近平行的劈理。实际上也可能是轴面劈理，局部是顺层的，属流劈理。4、断裂劈理：出现在断裂带内和断层两盘岩石中的劈理。是在断层形成和两盘运动过程中形成的，包括糜棱面理。5、区域性劈理：与个别褶皱或断层无一点成因联系，而是以其稳定产状叠加在前期构造和岩体上的劈理。一般在区域性构造应力作用下，在变形变质过程中形成，多为流劈理或滑劈理。五、劈理的形成机制五、劈理的形成机制 1、机械旋转：白云母等片状、板状矿物在变形过程发生旋转，一直旋转到与压缩垂直的平面上，解释了劈理域中的片状、板状矿物定向排列的成因机制，但不能解释劈理域中片状、板状矿物的集中和粒状矿物定向问题。2、重结晶：在板劈理形成中较为明显。板岩中的云母或层状硅酸盐矿物的（001）面垂直最大压缩方向排列，由于云母的定向生长，可能使粒状矿物呈长条状而具有优选方位，无域结构的流劈理的形成显然与定向重结晶有关。3、晶体塑性变形：变形岩石中矿物颗粒通过塑性变形作用，如位错蠕变或扩散蠕变，促使扁平状或长条状颗粒沿着应变椭球体XY主应变面平行排列，获得晶体形态优选方位，从而构成岩石中连续的面理或流劈理。如韧性剪切带内通常所见的条带状糜棱面理，为这种晶体塑性变形的典型产物。4、压溶作用：发生在垂直最大压缩方向的颗粒的边界上，溶解出的物质由化学势能控制下向低应力区迁移和堆积。颗粒状矿物在垂直压缩方向上被溶解，使其变成透镜状或长条状；溶解出的物质迁移至低应力区形成须状增生物、压力影或分异脉。岩石中的粘土或云母等不溶残余物质相对富集，并在应力作用下递进旋转定向排列形成劈理域。一、线理的分类一、线理的分类 线理：岩石中发育的一般具有透入性的线状构造。如果线理是非透入性的而只是在某些表面出现，则为表面线理。如断层面擦痕成因分类 原生线理：成岩过程中形成的线理，如岩浆岩中的流线。次生线理：构造变形中的线理。运动关系分类 A型线理：与物质运动方向平行的线理，与最大应变主轴A轴一致。B型线理：与物质运动方向垂直的线理，与中间应变主轴B轴一致。相对大小分类 小型线理：露头或手标本尺度上的透入性线状构造。大型线理：大中尺度上不一定具有透入性的线理。第七章第七章 线理线理二、小型线理二、小型线理 （一）小型A型线理拉伸线理：拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或矿物集合体等平行定向排列显示的线状构造。主要是岩石组分变形时发生塑性拉长而形成的，其拉长方向与最大应变轴-X方向一致，因此，是一种A线理。矿物生长线理：由针状、柱状矿物等顺其长轴的定向排列而成的线理。是岩石在变形-变质作用中矿物在引张方向重结晶生长的结果。因而矿物及纤维生长的方向往往指示岩石重结晶或塑性流动的拉伸方向，一般平行于最大应变轴。（二）小型B型线理褶纹线理：由先存面理上微细褶皱的枢纽的平行排列所构成的线理。微细褶皱的波长和波幅小于数厘米，一般以mm计。皱纹线理的方向与其所属的同期大型褶皱的枢纽方向一致。交面线理：由两组面理相交或面理与层理相交形成的线理。平行同期大型褶皱的枢纽方向。三、大型线理三、大型线理 1、石香肠构造（布丁构造）：不同力学性质互层的岩系受垂直或近垂直岩层挤压形成的。岩系周的岩石互相之间存在明显的韧性差。当受挤压时，软弱层被压向两侧产生塑性流动，而强硬层不易塑性变形被拉伸致拉断，形成断面上形态各异、平面上呈平行排列的长条状岩块段，因岩块段形如香肠而故名。岩块段之间的间隔由软弱层塑性岩石呈褶皱楔入，或由变形过程中分异出的物质所填充。反映垂直层理的压缩。2、窗棂构造：是强烈褶皱岩层中发育的一种大型线理构造，由强硬层所组成的形似一系列半圆柱形或波状起伏的浑圆状棂柱。反映沿平行层面的缩短。窗棂构造的长轴与石香肠的长轴一样，都代表应变椭球体的中间应变轴-Y轴，B线理。3、杆状构造：由石英、方解石等单矿物或其它成分单一的强硬岩石组成的比较细小的棒状体。多数杆状体是由变形过程中同构造期分泌物质组成，从岩石中分泌出后集中在褶皱转折端，B线理。4、铅笔构造：是轻微变质的泥质或粉砂质岩石中发育的使岩石劈成铅笔状长条的一种线状构造。5、压力影构造：岩石中由刚性物体两侧及其两端发育的纤维状结晶矿物形成。压力影是矿物生长线理的另一种表现形式，矿物纤维平行于拉伸方向（X)，A型线理。四、四、线理的观察与研究线理的观察与研究 1、确定线理的类型 2、测量线理的产状要素 3、观察线理相互交切关系，建立线理构造变形序列 4、认识线理与大型构造的关系第八章第八章 褶皱的几何分析褶皱的几何分析一、褶皱的概念一、褶皱的概念 1、褶皱的定义 岩石中的各种面，在应力作用下会发生连续弯曲变形，这种连续弯曲变形即褶皱。2、褶皱的基本形态当岩层的新老关系已知：背斜与向斜当岩层的新老关系不明：背形、向形与中性褶皱。二、褶皱的基本要素（核、翼、转折端、枢纽、轴面、脊线、槽线）二、褶皱的基本要素（核、翼、转折端、枢纽、轴面、脊线、槽线）P88P88三、常见褶皱类型三、常见褶皱类型 1、褶皱翼间角大小平缓（120）、开阔（12070）、中常（7030）、紧闭（305）、等斜（15公里)而言，随着深度的增加断裂由脆性变形逐渐变为塑性变形。既具有双层结构，也称之为西布森模式。该模式可分为三个变形区：（1）浅表变形区 深度在地表至地下1-4公里，以断层带中充填未固结的断层角砾为其特征。（2）浅层固结脆性变形区 深度在1-4至10-15公里，以断层带内发育固结的压碎角砾岩、碎裂岩（原岩结构、构造可辨）为其特点，形成温度10-15公里，断层带内发育面理化糜棱岩（原岩结构、构造不可辨）为其特征。2、安德森模式：当岩石受力超过其强度极限,岩石便会发生破裂变化。由于岩石力行为和受力方式不同，便会发生不同性质和不同方向的破裂。安德森等提出了三种应力作用状态模式。八、断层效应八、断层效应（一）定义：断层效应是指断层作用引起的各种现象。（二）类型1、走向断层效应 一套顺序排列的地层，由于走向断层的两盘相对升降、平移并经侵蚀夷平后，常常造成两盘地层在同一水平面上表现为缺失和重复，则露头和地质图上一般表现出以下六种规律：断层与地层倾向相反，地层重复，则为正断层断层与地层倾向相反，地层缺失，则为逆断层断层与地层倾向相同，断层倾角大于岩层倾角，地层缺失，则为正断层断层与地层倾向相同，断层倾角大于岩层倾角，地层重复，则为逆断层断层与地层倾向相同，断层倾角小于岩层倾角，地层重复，则为正断层断层与地层倾向相同，断层倾角小于岩层倾角，地层缺失，则为逆断层2、倾向断层效应（1）倾向平移断层引起的效应 倾向断层顺断层面走向滑动时，剖面上表现为正、逆断层。顺错断岩层倾向滑动的一盘剖面上表现为上升盘假象。（2）倾向正、逆断层引起的效应 当倾向断层的两盘顺断层面倾斜滑动时（图A），侵蚀夷平后（图B）的两盘岩层表现为水平错移。3、横向断层效应如果横断层完全顺断层走向滑动，则核部在两盘的宽度相等，但核部错开（图A、C）；如果两盘顺断层倾斜滑动，轴迹被错开，并且背斜上升盘中核部变宽，向斜上升盘中核部变窄。第十二章第十二章 伸展构造伸展构造一、定义：一、定义：是在岩石圈在水平方向拉伸及垂向薄化作用下形成的构造组合系统。二、伸展构造型式二、伸展构造型式1、地堑与地垒：两条或两组断层面相向的正断层大致平行排列，中间的断盘下降，称之为地堑（Graben）。两条或两组断层面相背的正断层大致平行排列，中间的断盘上升，称之为地垒（Horst）。2、盆岭构造：在伸展区，由倾斜岩块、阶梯状断层或控盆正断层共同产出，形成由山岭和拉张盆地构成的地貌单元。3、断陷盆地：在伸展背景下受基底及盆缘正断层控制发育底盆地。4、箕状构造：在伸展区所发育的红盆、一侧发育阶梯状正断层（半地堑），另一侧断层不发育，沉积中心靠近断层发育的一侧，其空间形态似“箕”形。5、拆离断层：大规模低角度正断层，常呈拱形或波形，常使地层缺失而具有伸展构造特点。6、变质核杂岩：美国学者Crittenden和Coney以及Davis等在研究北美西部科迪勒拉山伸展构造基础上提出的,主要指从破裂和伸展的上地壳岩石下被拉出来的、位于大规模缓倾的正断层之下的、由中下地壳岩石组成的地质体。7、岩墙群：是横切围岩的板状侵入体，平面上常常成群出现，呈平行带状或放射状排列。8、裂谷：在区域隆起伸展背景下形成的、巨大窄长的断陷构造或裂开构造，切割深，发育期长，常见为地堑型式。可包括大陆裂谷、陆间裂谷和大洋裂谷。由大陆裂谷、陆间裂谷和大洋裂谷共同构成全球裂谷系，它们经历了由大陆裂谷陆间裂谷大洋裂谷的演化序列，即大陆开裂、大陆漂移、海底扩张的旋回过程。9、重力滑动构造：受重力和滑动作用控制形成的构造。兼具拉张（后缘）与挤压（前缘）特征。三、伸展构造发育背景三、伸展构造发育背景大洋中脊中伸展构造被动大陆边缘伸展构造 大陆造山带核部伸展构造大陆裂陷盆地中伸展构造四、构造反转四、构造反转是指早期一个张性或张剪性的盆地后期转变为压性或压剪性构造盆地（正反转）。盆地由伸展沉降转变为挤压上隆，正断层转变为逆断层的现象。反之，则称为负反转构造。一般来说，盆地越大，构造越复杂，控制因素也就越多。因而，大型盆地往往是多次构造反转作用形成的复合盆地。第十三章第十三章 逆冲推覆构造逆冲推覆构造一、逆冲推覆构造的概念及基本特征：一、逆冲推覆构造的概念及基本特征：逆冲推覆构造，指角度低缓的逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩席组合而成的大型-巨型的构造系统。挤压或压缩作用的结果，即压缩体制下的产物。断层面之上-外来系统，地层时代一般比较老。断层面之下-原地系统，相对上盘较新。二、逆冲推覆构造的几何结构二、逆冲推覆构造的几何结构1、台阶式：逆冲推覆构造的基本形式。由长而平的断坪和短而陡的断坡体现出来。2、双冲式（双重逆冲构造Thrust duplex）：由顶板逆冲断层与底板逆冲断层及夹于其间的叠瓦式逆冲断层和断夹块组合而成的构造。3、反冲断层(Back thrust)：逆冲断层系中出现与总体逆冲方向相反的逆冲断层。三、逆冲推覆构造的组合型式三、逆冲推覆构造的组合型式1、叠瓦式（状）最具代表性的基本型式2、背冲式背向逆冲3、对冲式相向逆冲 4、楔冲式逆断层和正断层共同构成上宽下窄体四、逆冲推覆构造的分带、分层、分段四、逆冲推覆构造的分带、分层、分段1、构造分带 大型逆冲断层常具分带性，即顺逆冲方向分为根带（后缘带）、中带和前锋带（前缘带）。从以下几个方面考虑：同一时代同一岩性，从根带到前锋，褶皱特征、变质、变形强度等。各带特征如下:根带：产状陡；构造强化，劈理发育；岩系热活动，强烈的糜棱岩化；带内分布有构造窗,强烈挤压而形成的面理、小褶皱轴面和小断层等构造产状陡。锋带：产状陡；出现剧烈的碎裂岩化；邻近断层的下伏岩系常形成两翼紧闭、轴面陡立的小褶皱，零星分布着飞来峰。中带：由于中带变形比较自由，断层常分叉构成叠瓦扇和双冲构造;密集节理发育，指向性构造发育，并常伴一些与主干断层方向一致的逆冲断层。内带：强变形（隐蔽）；中带：强变形（褶，断）；前锋带：变形最强；外带：前陆盆地；后缘带。2、构造分层 表现在垂向上各推覆体叠层式的变化。3、构造分段 逆冲推覆体的逆冲断层系，在走向上表现出分段性变化。五、逆冲推覆五、逆冲推覆 构造的扩展构造的扩展 逆冲推覆构造的扩展包括两种方式：其一，为前展式或背驮式，其二，为后展式或上叠式。前展式中每一新的逆冲断层发育在先存逆冲断层的下面，各逆冲岩席依次向逆冲方向或前陆扩展，并增生在前进中的逆冲岩席的前锋。越形成早的逆冲断层变形也越强烈。后展式中每一新的逆冲断层发育在先存逆冲断层的上面，各逆冲岩席依次向逆冲来源方向或腹陆扩展，并增生在前进中的逆冲岩席的后缘。六、逆冲作用与褶皱作用六、逆冲作用与褶皱作用 断弯褶皱作用：与断坡有关，形成于断坡之后，翼间角大 断展褶皱作用：与断坡有关，形成于断坡同时，翼间角小 断湾褶皱作用：与断坡无关，与顺层滑脱有关，形成于顺层滑脱断层同时，翼间角小，产出于顺层滑脱断层终端七、七、逆冲断层发育的构造背景逆冲断层发育的构造背景 主动大陆边缘、板块碰撞带、盆山过渡带、挤压盆地内部(板内)八、逆冲推覆构造的观察与研究八、逆冲推覆构造的观察与研究1、地层研究：卷入地层、岩层的组合。2、几何学研究：空间展布、结构、组合。3、逆冲运移方向确定：弓箭原则；褶皱的倒向；往往是由老地层向新地层发展；其它标志（次级断层、剪切带中的判定标志和断层中讲的运动方向标志等）4、应变测量：有条件的情况下尽可能应变测量、平衡剖面。5、运移距离的确定：根据构造窗和飞来峰；平衡剖面法等。6、形成环境（物理）：温度、压力、差异应力；应变速率、扩展速率；构造层次。7、形成时代：卷入的地层；同位素年龄等。第十四章第十四章 走滑构造走滑构造一、定义：一、定义：走向滑动断层（走滑断层）是大型的平移断层。二二、走滑断层的基本特点、走滑断层的基本特点 1、呈带状产出，包括一系列与主断裂相平行或以微小角度相交的次级断层。单条断层延伸不远，各级断层分叉交织呈辫状。2、高角度产出，呈线性展布。3、伴生有雁行式褶皱、断裂及断块隆起和断陷盆地构造。4、断层两侧地层或岩相带呈递进式依次错移。5、断层带呈直线延伸，在航、卫片上一般显示清楚影像特点。三、三、走滑断层的组合型式走滑断层的组合型式 走滑断层的组合型式在雁列式走滑断层系中，除根据两盘相对错移方向分为左行和右行外，还根据雁列断裂的相对排列和叠置关系，分为左阶式和右阶式。左阶式：指各次级断裂顺走向依次向左错列。右阶式：指各次级断裂顺走向依次向右错列。四、四、走滑断层阶式弯曲引起的不同受力状态走滑断层阶式弯曲引起的不同受力状态1、右行走滑断层右阶式弯曲引起拉伸和断陷盆地；2、右行走滑断层左阶式弯曲引起的挤压和断块隆起3、在平直走滑断层的终端，主断裂往往分叉为一套马尾状次级断裂，在一般滑动指向的终端，形成压性断裂扇；在滑动指向的另一端形成张性断裂扇。五、五、走滑断层的相关构造走滑断层的相关构造（一）拉分盆地走滑断层系统中由局部拉伸作用而形成的菱形断陷盆地。拉分盆地拉分盆地发育于两个走滑断层羽列重叠部位的拉张区，拉伸轴基本上平行于主断层。拉分盆地的几何特点1、形状似菱形，曾称菱形断陷；2、盆地两侧长边为走滑断层，两短边为正断层；3、盆地规模变化很大，大者达百余公里，宽数十公里；小者长数百米，宽仅数十米。其长宽比大约为3:1。（二）花状构造1、定义：在剖面上，一条走滑断层自下而上由分支断层呈花状散开的现象。2、分类 按照其结构和性质分为正花状和负花状构造。正花状构造：由一条陡产走滑断层向上分叉撒开，各分叉断层自下而上自内而外逆冲，构成背冲构造，各分叉断层下陡上缓呈凸面向上，向下汇聚成一条断层。剖面上形成似地垒式构造。负花状构造：在形态上与正花状构造相引以为似，但各分叉断层为正断层，各分叉断层面凹面向上，构成地堑式向斜构造。花状构造一般发育在未受强烈变形的地区，正花状构造形成于区域性压剪性应力场背景，即走滑断层兼有压逆性质；负花状构造形成于区域性张剪应力场背景，即走滑断层兼有张性正断层性质。（三）雁列式构造、雁列式褶皱（四）牵引式弯曲（五）双重构造 表现为两条走滑断层围限的断块中形成一套与主断层斜交的次级雁列式走滑断层的现象。六、六、走滑断层的发育背景走滑断层的发育背景1、大洋中脊或洋陆转换带2、盆山转换带3、大陆造山带或高原的内部第十五章第十五章 韧性剪切带韧性剪切带一、定义一、定义韧性断层又称韧性剪切带，它是岩石在塑性状态下剪切作用于形成的强烈变形带。长宽比至少大于5:1的高剪应变带。一条向下切割的大断裂，在浅层次为脆性断层，向深层次则过渡为韧性断层。二、剪切带的基本类型二、剪切带的基本类型1、依据剪切带的几何产状和运动方式的不同，可将其分：平移（走滑）型剪切带 逆冲（推覆）型剪切带 正断（滑覆）型剪切带2、依据剪切带发育的物理环境和变形机制的不同，可将其分为三种基本类型：（1）脆性剪切带（断层或断层带）：存在一个或多个不连续界面，脆性变形。（2）韧-脆性剪切带：无明显的破裂面(不连续界面)，既有脆性变形（带内雁列脉），又有塑性变形(傍侧面理化和糜棱岩化)。（3）韧性剪切带:岩石在塑性状态下发生连续变形,形成狭窄的高剪切应变带。不存在破裂面(不连续界面)，塑性变形。“断而未破，错而似连”。三、韧性剪切带的特征三、韧性剪切带的特征1、基本特征（1）脆性断层的特点是断层面明显，两盘相对滑动集中于介别断裂面上，位移显著。韧性断层的特点是在剪切带分别沿无数微细的滑动面做微小滑移，从而引起韧性断层两侧岩块的错位。所以韧性断层中没有明显分开的破裂面，断层以连续强烈变形带为特征，虽然断层带两侧发生了明显位移，剪切带与围岩无明显界线，围岩中标志层可以连续穿过剪切带，它们可以发生偏斜或改变厚度，但仍保持其连续性，总体表现为断而未破，错而似连。（2）规模差别大：小者宽不过数厘米，长不过数米；而巨型韧性断层，宽可达数十公里，长愈千公里。大型韧性断层带实际上是由成束成群的小型韧性断层和夹于其中的相对刚性条块组合而成的。（3）产状有陡有缓；根据两盘错动的关系也可分为正断式、逆断式、平移式和顺层式韧性剪切带。（4）具有相互平行的剪切边界。2、韧性剪切带的几何特征3、韧性剪切带内岩石的应变特征和位移特点（1）应变特征从剪切带边界向其中心，剪应变逐渐地增大，其值由零变成最大。应变椭球体的XY面与剪切带边界之间的夹角从剪切带边界向剪切带中心由大逐渐变小，即由45逐渐向0方向转变。（2）位移特点 韧性剪切带的总位移是由带内各点的不同位移分量逐渐累积。可由下式求得：S=0 x dx 其中：x是剪切带的宽度，是剪应变的大小。4、韧性剪切带内的变形变质特征 剪切带内部表现为一套强烈韧性变形的构造组合，常发育有糜棱面理、拉伸线理、鞘褶皱以及糜棱岩等。（1）糜棱岩剪切带内特有一种岩石，发生了强烈高韧性变形；和变形前岩石相比：粒度显著减小；具增强的面理和线理；发育于狭长的强应变带；至少有一种造岩矿物发生了明显的塑性变形，如石英常被拉长呈拔丝状，云母多呈扭折。（2）鞘褶皱褶皱枢纽平行剪切方向，属A型褶皱。在YZ面，圆形、眼球形在XZ面，不对称褶皱在XY面，长条形，舌状，表面有拉伸线理（3）新生的面理和线理S面理：矿物平行于剪切带中的应变椭球体的XY面形成，从边缘到中心，面理与剪切方向的夹角从大到小。C面理（糜棱岩面理）：平行于剪切方向的面理。四、韧性剪切带的运动方向的确定四、韧性剪切带的运动方向的确定1、错开的岩层、标志层2、不对称褶皱3、鞘褶皱4、S-C面理5、云母鱼构造6、旋转碎斑系7、不对称压力影8、多米诺骨牌9、曲颈瓶构造五、韧性剪切带的观察研究五、韧性剪切带的观察研究 韧性剪切带一般产于（发育）变质岩区或岩体内，野外工作时应给予特别重视。1、确定存在：韧性剪切带以强烈密集的面理发育为特色。与区域构造面理不一致的高应变带或狭窄的高应变带2、几何结构测量：测量长度、宽度等空间变化、几何形态等。3、注意韧性剪切带内的两组面理：即：S面理和C面理，必要时应进行位移计算，测角变化等。带内面理和线理夹角变化 4、剪切指向的各种证据的收集（运动学标志），确定运动方向。5、注意观察鞘褶皱，一般在成层岩石中，侵入体中一般不发育。6、注意岩石的变形、变质现象。动力变质岩（构造岩），识别糜棱岩特征。7、野外与室内相结合，宏观与微观相结合，定向标本的采集、室内切片、研究，显微构造的研究超显微构造的研究。8、序列分析