地质构造几何要素及其测定课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,云南大学地质学系,*,地质构造几何要素及其测定,4,学时,云南大学地质学系,谷场上关于工具和娱乐的议论,云南大学地质学系,线状构造产状要素,倾伏向,(,指向,),：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,：指直线的倾斜角，即直线与其水平投影线间所夹之锐角，,侧伏向,：构成侧伏锐角的走向线的那一端的方位。,侧伏角,：线状构造必然包含在某一倾斜平面内，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。,云南大学地质学系,真倾角与视倾角,云南大学地质学系,60,A,A,t,A,A,60,N,0,100,正投影下的构造剖面图,平坦地面上出露产状为,12060,的灰岩，绘制其构造剖面图。,云南大学地质学系,极射赤平投影,极射赤平投影,(Stereographic projection),简称赤平投影， 主要用来表示线、面的方位，及其相互之间的角距关系和运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（面、线）投影到平面上来进行研究。,特点 ：方法简便、直观、是一种形象、综合的定量图解。在构造地质、工程地质、结晶学和航海上被广泛地应用。,云南大学地质学系,极射赤平投影原理,极射赤平投影是把物体放到球心，将物体上各个部分的位置投影到球面上，然后再把它们投影到赤道平面，化立体为平面。,云南大学地质学系,面和线的赤平投影,投影原理,任何一个过球心的无限伸展的平面（岩层面、断层面、节理面或轴面等）和线，必然与球面相交成球面大圆和点。,球面大圆与极射点的连线必然穿过赤平面，在赤平面上这些穿透点的连线即为该平面的相应大圆的赤平投影，简称大圆弧，线之投影称为极点。,云南大学地质学系,投影要素,参考球,：空间里任何一个圆球。,赤平面,/,投影面,：过球心的水平面，特指与参考球相截的圆面。,大圆,：任意过球心的平面与参考球的交线。,基圆,：赤平面与参考球的交线,极射点,/,发射点,：球心的天顶点。,极点,：线之投影点。,面,线,赤平面,点,面,大圆,基圆,极射点,参考球,云南大学地质学系,投影过程,把要投影的线或面通过参考球中心并与下半球相交，面与下半球交得大圆；线与下半球交得一点（三维变为两维的系统过程）。再以交点或大圆上各点与极射点的连线为射线，投影下半球各点到赤平面上，得到点和弧（压扁过程）。,极射点,W,N,E,G,G,H,S,H,O,云南大学地质学系,极射赤平投影实质,二维量角器可以绘制线的指向、测量两条线的夹角、做线的垂线以及把线按照一定的角度旋转。,赤平投影与量角器相似，却是三维的。除前述功能外，它还可以投影线和面并作解析。即做到标绘线的方位；标绘面的方位；测量两面交线的方位；测定两线的夹角、两面的夹角以及线面角；围绕直立的、水平的或倾斜的轴旋转线和面。,云南大学地质学系,各种产状的平面在赤平投影图上的表现,通过球心的直立平面,ARBD,，投影后得到一条直线,AB,。,B,R,D,E,W,S,N,A,云南大学地质学系,P,W,N,E,H,S,H,O,倾斜程度不同的平面之投影,P,W,N,E,H,S,H,O,云南大学地质学系,判断各构造面的倾斜程度？,I,II,III,IV,V,N,S,云南大学地质学系,判断各构造面的倾向？,I,IV,II,III,N,S,E,W,云南大学地质学系,倾斜程度不同的线之投影,空间构造线产状：,1,、,230 50,2,、,11025,注意：,OK,和,OG,就是直线,OK,和,OG,倾向，倾角大小可由倾向线的长短来识别（越长则倾角越小）；也可由极点距离基圆的远近判断（越近越小）。,S,N,K,R,O,P,E,W,K,G,G,云南大学地质学系,倾斜程度不同的线之投影,空间构造线产状：,1,、,230 50,2,、,11025,OA,是构造线,1,的倾向，,KA,是其倾角；,OB,是构造线,2,的倾向，,GB,是其倾角。,O,K,G,A,B,S,N,K,R,O,P,E,W,K,G,G,云南大学地质学系,倾斜程度不同的线之投影,通过球心的水平直线,OK,在赤平面上的投影就是,K,点（存在两个）；,通过球心的垂直直线,PO,在赤平面上的投影就是,O,点。,S,N,R,O/P,P,E,W,K/K,O/P,K/K,云南大学地质学系,判断各构造线的产状,A,B,D,C,G,E,F,云南大学地质学系,不过球心的平面之投影,不过球心的直立平面,GHKF,的赤平投影是一个小圆弧,FKH,；,FH,是该平面的走向线。,R,P,E,W,S,N,O,G,K,K,H,F,E,W,F,H,S,N,K,O,云南大学地质学系,不过球心的平面之投影,两个不过球心的水平面的赤平投影是与基圆圆心重合的小圆。,P,O,N,云南大学地质学系,不过球心的倾斜平面之投影,不过球心的倾斜平面，在投影面上是一个小圆或者是一条弧形线,（倾斜平面与赤平面相交）,。,A,R,O,E,W,S,N,P,B,N,A,B,云南大学地质学系,球面小圆一点过极射点的赤平投影,构造面,PHKF,不过球心，其投影为线,FH,。,FH,为构造面的走向，倾向约,90 ,，倾角约,40,。,R,P,E,W,S,N,O,G,K,K,H,F,云南大学地质学系,过球心倾斜直线投影的对跖点,过球心的倾斜直线,AB,的赤平投影为两个对跖点,A,点和,B,点。,倾伏向为,NE,；,倾角约,30 ,。,点,A,和点,B,两点间角距为,180,。,180,角距,P,O,N,S,W,E,A,B,A,B,A,B,云南大学地质学系,面的法线之投影,产状为,230,30,过球心的平面,NHS,的法线为,OK,，平面投影为,NHS,弧，法线投影为,K,点。,K,点到大圆弧,NHS,的角距为,90,。,P,W,N,E,H,S,H,O,K,K,30,角距,90,角距,K,H,O,S,N,云南大学地质学系,法线的投影,关键：法线和平面垂直，倾向相反（,90,），倾角互余。,产状为,90,40,平面的法线投影。,云南大学地质学系,特殊情况,通过球心的水平面的法线,OK,的极点,K,就是投影面的圆心,O,点。,K,O,S,N,W,E,K,R,云南大学地质学系,特殊情况,通过球心的垂直平面的法线,OK,的投影,K,点就在基圆上（与,K,点重合）。,P,O,S,N,W,E,K/K,R,A,B,云南大学地质学系,吴氏网的设计,为便于迅速作图和测量方位角，俄人,Wulff,创造了投影网。,1,、外圆表示投影球的赤平极射投影面（基圆）；,2,、南北走向的经线是走向南北过球心的倾向东和倾向西的一组平面的投影组成；,（,间隔,2,的投影大圆弧，代表倾斜平面）,3,、东西走向的纬线是走向东西的若干不过球心的直立平面的投影；,（,它们将,SN,直径、经向大圆和基圆等分，每小格为,2 ,）,4,、吴氏网的直径为,20cm,，每隔,2,绘制一条经线和一条纬线，每隔,10 ,有一主曲线，误差可以不超过半度；,5,、吴氏网基圆上的读数与地理方位是一致的；,6,、在解决地质构造问题时，吴氏网的中心,O,点代表要研究的露头点，吴氏网的南北直径和东西直径代表露头点的实际方位。,云南大学地质学系,吴氏网,1,、径向大圆弧是走向南北过球心的倾斜平面与球面交线之投影。大圆弧与东西直径线的各交点到直径端点的距离代表各平面的倾角值。,2,、纬向小圆弧是走向东西不过球心的直立平面与球面交线之投影。小圆弧离基圆圆心越远，表示球面小圆的半径角距就越小，离基圆圆心越近，则球面小圆的半径角距就越大。,3,、纬向小圆弧分割南北直径线的距离与径向大圆弧分割东西直径线的距离相等。,ED=SH=WG=NF=30,角距。,N,0,180,S,W270,90E,B,60,A,300,30,330,120,150,210,240,30,60,G,H,C,F,D,K,云南大学地质学系,各种投影网,云南大学地质学系,1.,平面的投影 平面,(PGF),产状,:SN/90 40,投影到赤平面上为,PHF,。,PF,代表走向，,OH,代表倾向，,DH,代表倾角。,2.,线的投影 直线,(OG),产状：,90 40,投影到赤平面上为,H,点。,OD,为直线的倾伏向，,HD,为倾伏角。,云南大学地质学系,一般操作步骤,预备阶段,将透明纸蒙在吴氏网上，,画“,+”,中心， 描出基圆,标出,E,、,S,、,W,、,N,方位（顺钟向）。,云南大学地质学系,赤平投影的步骤,投影步骤,(,口诀,):,A,、基圆顺钟找倾向；,B,、东西直径数倾角（由圆周向圆心数）；,C,、径向圆弧拟平面；,D,、复原归位定投影。,云南大学地质学系,平面的赤平投影,例： 平面产状,12030,投影 操作如下,1,、将透明纸上的指北标记,N,与投影网正北重合，以北为,0,，在基圆上顺时针数至,120,得一点,D,，为平面的倾向（图,A,）,；,2,、转动透明纸将,D,点移至东西直径上（转至南北直径也可），自,D,点向圆心数,30,得,C,点，标绘,C,所在的经线大圆弧（图,B,中之,ACB,），,AB,为平面的走向。,3,、转动透明纸，使指北标记与投影网正北重合，,ACB,大圆弧即为,SE12030,平面的投影,。,云南大学地质学系,直线的赤平投影,步骤同,1,、,2,即可。 例：线理产状,33040,投影如下。,云南大学地质学系,法线的赤平投影,例 求产状为,E9040,的平面法线的投影 第一，标绘出产状,9040,的平面投影大圆弧，自该平面倾斜线投影,D,点在东西向直径上数,90,，显然已越过圆心进入相反倾向，得,P,点，该点即为产状,9040,平面的法线投影,极点。,第二，也可自圆心向反倾向数,40,，即得法线投影,云南大学地质学系,已知真倾角求视倾角,某岩层产状,30040,，求在,335,方向剖面上岩层的视倾角。视倾角为图中的,HD ,。,1,、,据岩层面产状作其投影弧,EHF,。,2,、,在基圆上数至,NW335,得,D,点。,3,、,作,D,点与圆心,O,的连线，交,EHF,于,H,点。,H,为岩层面与,NW335,方向剖面的交线在下半球的投影。,4,、,D,H,间的角距即为,NW3,35,方向上的视倾角。,云南大学地质学系,求两平面交线的产状,例：求,220,35,和,300,55,两平面的交线的产状。,1,、据已知的两平面产状，在吴尔福网上分别求出其投影大圆弧,EHF,和,JHK,。两大圆弧的交点,H,即为两平面交线与下半球面交点的投影。,2,、作,H,与圆心,O,的连线，交基圆于,G,点，,G,点的方位角即两平面交线的倾伏向，,GH,间的角距为交线的倾伏角。,H,O,S,1,S,2,S,2,S,1,云南大学地质学系,求两相交直线所决定的平面产状,例：求线理,L,I,产状为,120,36,，,L,2,产状为,180,40,，求它们所决定的平面产状。,1,、据已知产状作两直线的投影点,D,、,F,。,2,、转动透明纸使,D,、,F,两点位于同一经线大圆弧上，大圆弧即为两相交直线所共平面的投影。,云南大学地质学系,1,、依平面产状作出其投影大圆弧，并标出其向东的走向,A,。,2,、将大圆弧转至,SN,方向，自,A,点数经线大圆与纬线小圆的交点，读出侧伏角,44,（,），标出该点,C,，,C,为直线在平面上的投影。,3,、,CC,间的角距,即为直线的倾伏角，,C,的方位角则为直线的倾伏向。,（,13429,）,已知一平面产状,S18037,，该平面上一直线侧伏向,E,，侧伏角,44,，求直线的倾伏向、倾伏角。,求平面上直线的投影,云南大学地质学系,已知投影大圆弧读其产状,1,、转动透明纸，使得大圆弧与一条经向大圆重合或拟合；,2,、大圆弧与基圆,EW,直径相交于一点，从,E,或,W,向该点读数得到倾角；,3,、连接圆心与该点得到一直线并延伸交与基圆，该直线为面的倾向；,4,、恢复透明纸，在倾向所指的方向读出倾向读数；,5,、通过大圆弧的弧顶方向判断倾向读数的正误。,云南大学地质学系,1,、旋转透明纸，使得极点落在,EW,直径上；,2,、从,E,或,W,向极点读数得到倾角；,3,、连接圆心和极点并延长交于基圆，得到倾向线；,4,、恢复透明纸 ，读出倾向线的方位角；,5,、通过极点的位置判断倾向读数的正误。,已知投影极点读其产状,云南大学地质学系,小结,一切面状构造，如岩层面、断层面、劈理、流面、褶皱轴面等的投影方法，都可采用空间平面的投影方法，。一切线状构造，如二平面的交线、走向线、倾斜线、擦痕、流线、褶皱的枢纽、轴迹等的投影方法，都与直线的投影相同。这些面状和线状构造的产状要素都可以借助于前述赤平投影的方法求得。,云南大学地质学系,二、,图解和,图解,图解是指以褶皱面各切点的切面所作的经向大圆图解。在理想的圆柱状褶皱中，各个切面交线互相平行，这些经向大圆交于一点（,），,即褶皱枢纽的投影。非圆柱状褶皱则要分段投影。,云南大学地质学系,实例,:,根据下图向斜两翼的产状数据，推断鞍状矿层的倾伏向和倾伏角（即向斜枢纽的产状），并指出钻孔应布置在地表铁矿层露头的什么地方才能探到地下铁矿层。,(1),、,14337, (2),、,10430, (3),、直立，走向,104,，,(4),、,15444,云南大学地质学系,图解：,是指褶皱面各部位法线的赤平投影图解。对圆柱状褶皱来说，同一褶皱面的极点在赤平投影网上将落在一个特定的大圆上或附近。这个大圆即,圆，,圆的极点代表褶皱枢纽（,）,云南大学地质学系,两面夹角的测量及面的旋转方法,（一）两面夹角及角平分线的测量,两相交平面的公垂面和两平面的投影大圆弧相交，其间的夹角为所求的夹角，角的一半为平分线。,例,:,有两个平面,245 30,14548,云南大学地质学系,已知平面产状,31050,，如果绕走向,SN,轴,水平旋转,30 ,求旋转后的平面产状。,操作步骤：,投影平面,FD,；,将大圆上若干点沿其所在纬向小圆逆时针旋转,30,（箭头所示）到新位置；,将旋转后得到的新位置点旋转到同一经向大圆上，拟合大圆弧即为旋转后的平面,DF,投影。,云南大学地质学系,已知一角度不整合上覆地层的产状,24030,，下伏老地层产状为,120 40 ,，求新地层水平时老地层的产状。,投影新地层,DHF,、,老地层,ABC,的产状,;,将新地层产状恢复水平，旋转,DHF,大圆弧与,SN,向,经向大圆重合，将大圆弧上各点转到基圆上。,将老地层向相同方向旋转相同角度，使老地层,ABC,大圆达到新位置，将新位置各点拟合大圆即可。,云南大学地质学系,（二）面的旋转,问题：,一个产状已知的平面，沿某方向旋转一定角度后，求此面的产状。,原理：,平面的投影是一个大圆，大圆是无数个点组成的，因此大圆的旋转实际上是组成该大圆上许多点的旋转。,球面上任一点绕,SN,轴,(,定轴,),旋转，该点的旋转轨迹为一圆，此圆为走向东西的一个直立平面，其投影与吴氏网的纬向小圆重合。因此只要求出大圆上各点绕轴旋转后的位置，即可知道旋转后的平面产状。,云南大学地质学系,