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地質(zhì)構(gòu)造是

geologicbody或地殼中的巖塊受到應(yīng)力作用造成永久變形的產(chǎn)物地質(zhì)體泛指天然的巖石塊體而不論其規(guī)模大小形狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成因地質(zhì)體在地面上直接露出部分稱為露頭outcrop露頭上往往賦存有地質(zhì)構(gòu)造的一些信息因而成為地質(zhì)工作者在野外調(diào)查研究的重要對象在應(yīng)力作用下地質(zhì)體有的發(fā)生空間位置的變化變位如平移和平穩(wěn)的升降有的出現(xiàn)形體改變形變和體變和方位扭轉(zhuǎn)這些變化后的產(chǎn)物統(tǒng)稱為地質(zhì)構(gòu)造常見的地質(zhì)構(gòu)造有水平構(gòu)造horizontalstructure傾斜構(gòu)造dippingstructure褶皺fold斷裂fracture以及巖漿巖作用產(chǎn)生的構(gòu)造等

一地質(zhì)構(gòu)造空間位置的測定

為了研究地質(zhì)構(gòu)造首先要確定它的空間位置也就是確定地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀組成地殼的巖石從總體上看巖漿巖占絕大部分其次是變質(zhì)巖沉積巖僅占地殼巖石總量的5左右但從地殼表層03km的巖石看具層狀構(gòu)造的沉積巖和火山巖超過巖石總量的80地質(zhì)構(gòu)造的各種類型在層狀巖石中發(fā)育最好表現(xiàn)得最清楚下面著重介紹巖層產(chǎn)狀的測定方法

一巖層的產(chǎn)狀attitudeofstratum

巖層的產(chǎn)狀即巖層在空間的位置以其層面在三維空間中的延伸方向和與大地水準(zhǔn)面水平面的交角關(guān)系來確定即用層面的走向傾向和傾角三個變量來度量這三個變量稱為巖層產(chǎn)狀三要素

1

strike層面與水平面相交所得的直線稱走向線走向線兩端指示的方向即是巖層的走向它有兩個方向二者相差180走向表示巖層在空間的延長方向

2

dip在層面上與走向線垂直并沿斜面向下所引的直線為真傾斜線此線在水平面的投影線為真傾向線真傾向線指示的方向是巖層的真傾向簡稱傾向傾向只有一個表示巖層向下傾斜的方位層面上與走向斜交的直線均為視傾斜線其在水平面上的投影均為視傾向線其方向均為視傾向

3

dipangle層面上真傾斜線與真傾向線的夾角為巖層的真傾角簡稱傾角視傾斜線與其在水平面上投影線的夾角為視傾角所有的視傾角均小于真傾角巖層層面的產(chǎn)狀須在野外的巖石露頭上用地質(zhì)羅盤直接測量所測量的層面應(yīng)具有代表性即其能代表露頭上顯現(xiàn)的層面總的方位測量數(shù)據(jù)立即記錄在野外地質(zhì)記錄本上或在掌上電腦上作技術(shù)處理

二巖層厚度thicknessofstratum的測定

巖層是具有三維空間的板狀地質(zhì)體為了真正確定巖層或地質(zhì)構(gòu)造的空間位置還應(yīng)同時實測巖層的厚度巖層的厚度是指同一巖層從頂面superface到底面subface的距離測量線必須同時垂直于頂面和底面才能量得巖層的真厚度若測量線與頂面和底面斜交測量得的是假厚度顯然假厚度恒大于真厚度表示露頭上巖層出露寬度假厚度與真厚度的關(guān)系巖層呈水平產(chǎn)出時沒有傾向傾角為零其走向可以是任意方向它的空間位置受巖層厚度控制似層狀地質(zhì)體如巖脈巖餅和面狀分布的火山巖等的產(chǎn)狀可以測量其延展面的走向傾向傾角和平均厚度來確定其在空間的位置

1V字形法則

V字形法則是指當(dāng)不同產(chǎn)狀的巖層分布于不同坡度及坡向的地形區(qū)時如何根據(jù)地層出露線有規(guī)律彎曲的現(xiàn)象判斷地層產(chǎn)狀的法則當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向相反時地層出露線彎曲方向與地形線相同但地層出露線彎曲程度小于地形線稱相反相同當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向一致地層傾角大于地形坡度角時地層出露線彎曲方向與地形線彎曲方向相反稱相同相反當(dāng)?shù)貙觾A向與地形坡向一致地層傾角小于地形坡度時地層出露線彎曲方向與地形線一致但地層出露線彎曲程度大于地形線稱相同相同

利用V字形法則不僅可以在地形地質(zhì)圖上間接讀出研究區(qū)巖層的空間展布特征也可以在野外研究中直接根據(jù)巖層出露線的彎曲特征分析巖層向地下延伸的規(guī)律

二水平構(gòu)造

大部分沉積巖是在海洋盆地和湖泊盆地中形成的除陡岸和島嶼邊緣的沉積物形成

bedding外海相和湖相沉積巖具有原始水平產(chǎn)狀大面積覆蓋的玄武質(zhì)熔巖和平坦地面上堆積的凝灰?guī)r常具有近水平的產(chǎn)狀這些巖層在平穩(wěn)的上升運動作用下仍保持其水平產(chǎn)狀這種構(gòu)造稱為水平構(gòu)造水平構(gòu)造在地貌上表現(xiàn)為溝谷底部出露老的巖層順坡向上巖層逐漸變新山峰頂為較新的巖層在不同的溝谷坡上只要高程相同出露的巖層必定是同一時代的相當(dāng)巖層

三傾斜構(gòu)造

巖層層面在較大范圍內(nèi)向同一個方向傾斜傾向和傾角變化不大無突變的構(gòu)造稱為傾斜構(gòu)造原始水平產(chǎn)狀的巖層受到差異升降運動的改造原始傾斜巖層被抬升到地表都可以成為傾斜構(gòu)造巨型褶皺的一翼或大斷層的一盤也可能表現(xiàn)為傾斜構(gòu)造傾斜巖層出露地面的表現(xiàn)與水平構(gòu)造不同當(dāng)溝谷走向與巖層走向相交時從溝口向溝頭出露的巖層可能由新到老巖層向溝口傾斜也可能由老到新巖層向溝頭傾斜此外最高山峰上出露的不一定是最新的巖層最低谷底上出露的不一定是最老的巖層巖層的頂面或底面常保留著成巖過程中的某些標(biāo)志如泥裂波痕雹痕殘根等巖層形成以后受到構(gòu)造運動而變位變形若頂面仍然在上底面在下層序是下老上新稱為

normalsuccesion當(dāng)頂面在下底面在上時表明巖層倒轉(zhuǎn)了層序是下新上老稱為

reversedsuccesion在野外的露頭上常根據(jù)巖層頂面或底面特征和成巖過程中的特殊標(biāo)志來判定巖層的層序如層面上的泥裂正常位置是裂口上寬下尖若層序倒轉(zhuǎn)則裂口朝下尖端相上

四褶皺

一褶皺的基本形態(tài)

褶皺是巖層在應(yīng)力作用下產(chǎn)生連續(xù)彎曲的

plasticdeformation產(chǎn)物巖層的連續(xù)完整性沒有破壞褶皺的基本類型有兩種

anticline和

syncline其規(guī)模有大有小小的須用顯微鏡觀察大的可寬達幾千米延長達幾十千米

1背斜巖層向上彎曲中心部位巖層較老兩側(cè)巖層依次變新

2向斜巖層向下彎曲中心部位巖層較新兩側(cè)巖層依次變老若褶皺的巖層上升到地表而未受到剝蝕作用時則背斜為高地向斜為低地地面上僅見到時代最新的巖層褶皺巖層遭到強烈風(fēng)化剝蝕后地面的起伏主要取決于巖石抗風(fēng)化剝蝕的能力若褶皺巖層為同一種巖性或強度相近由于背斜核部斷裂較向斜核部發(fā)育背斜核部很可能成為低地或谷地向斜核部反而形成高地或山梁

二褶皺要素

褶皺的基本要素有核翼轉(zhuǎn)折端樞紐和軸面

1

core或稱核部指褶皺中心部位的巖石

2

limb或稱翼部指核部之外的兩側(cè)巖石

3

hingezoneoffold指褶皺從一翼向另一翼過渡的彎曲部分

4

hingeoffold指同一褶皺面上曲率最大點的連線

5

axialplane指平分褶皺的一個假想面

三褶皺的分類

1根據(jù)軸面和兩翼產(chǎn)狀的分類根據(jù)褶皺軸面和兩翼產(chǎn)狀可將褶皺分為

uprightfold

inclinedfold

overturnedfold

recumbendfold和

facingdownfold圖1213其中倒轉(zhuǎn)褶皺是其一翼地層的層序已發(fā)生了倒轉(zhuǎn)平臥褶皺的軸面近于水平翻卷褶皺是早期褶皺的軸面再發(fā)生彎曲的褶皺

圖1213根據(jù)軸面和兩翼產(chǎn)狀分類的幾種褶皺a直立褶皺b斜歪褶皺c倒轉(zhuǎn)褶皺d平臥褶皺e翻卷褶皺

2根據(jù)轉(zhuǎn)折端形態(tài)的分類圖1214畫出了5種褶皺的立體圖其中

arcualfold的轉(zhuǎn)折端成圓弧狀

chevronfold兩翼較平直轉(zhuǎn)折端呈尖角狀

bodfold的轉(zhuǎn)折端寬闊平直兩翼陡立

fanfold的兩翼均向核部傾斜因而兩翼巖層新老層序倒置

flexure出現(xiàn)在褶皺不發(fā)育的緩傾斜巖層中其局部地段出現(xiàn)臺階式彎曲有些學(xué)者稱其為

kink

3根據(jù)褶皺平面形態(tài)的分類根據(jù)褶皺在水平面上展布的長度與寬度之比可劃分為

linearfold其長寬比大于101

brachyfold其長寬比在101至31之間等軸褶皺其長寬比小于31背斜式等軸褶皺常稱為

dome向斜式等軸褶皺常稱為

structuralbasin

圖1214根據(jù)轉(zhuǎn)折端形態(tài)分類的幾種褶皺a圓弧褶皺b尖棱褶皺c箱狀褶皺d扇形褶皺e撓曲

五斷裂fracture

斷裂是地質(zhì)體受力發(fā)生破裂的變形小的斷裂須在顯微鏡下才能觀察到大的斷裂可延長幾千千米

一節(jié)理joint

節(jié)理是一種沒有明顯位移的

brittlefracture它是地殼表層的巖石中發(fā)育最廣泛的斷裂構(gòu)造在巖石露頭上相間幾米至十幾米都可以見到一條節(jié)理有些地段節(jié)理的密度可達每米10條以上巖石顯得非常破碎自地表向下隨深度加大節(jié)理的密度逐漸降低但即使在深入地下2km的采礦洞內(nèi)的巖壁上仍然可以見到節(jié)理

節(jié)理的成因有多種在巖石形成過程中產(chǎn)生的節(jié)理稱為

primaryjoint如噴出巖在冷凝固結(jié)過程中產(chǎn)生的

prismaticjoint圖1215成巖后形成的節(jié)理為

secondaryjoint巖石經(jīng)風(fēng)化作用而產(chǎn)生的節(jié)理即是次生節(jié)理又稱風(fēng)化節(jié)理屬非構(gòu)造節(jié)理由構(gòu)造運動產(chǎn)生的節(jié)理稱為

tectonicjoint屬于次生節(jié)理構(gòu)造節(jié)理按其力學(xué)性質(zhì)分為

shearjoint和

tensionjoint這兩種節(jié)理在巖石中廣泛分布規(guī)?？纱罂尚〕３蔀榈叵滤\移的通道有些甚至是礦液的通道和成礦場所例如著名的贛南鎢礦的脈狀礦體就是礦液充填在張節(jié)理中形成的在工程地質(zhì)上對巖石節(jié)理的研究極為重要相互平行的兩組節(jié)理交叉共存可將巖石切成菱形塊體圖1216節(jié)理的發(fā)育程度是工程地基強度的重要影響因素

二斷層

斷層是具有顯著位移的斷裂斷層在地殼中廣泛發(fā)育但其分布不均勻多數(shù)斷層發(fā)育在地殼上層少數(shù)斷層切入地殼下層有的甚至切入巖石圈中下層地球上最大的斷層是作為板塊邊界的斷層如洋脊軸部大斷層和板塊邊緣的走向滑動斷層

1斷層要素

1

faultsurface斷層面是指把地質(zhì)體斷開成兩部分兩盤并沿之滑動的破裂面斷層面一般為稍有起伏的不規(guī)則面斷層面的產(chǎn)狀同巖層層面一樣用走向傾向和傾角來測定圖1217大斷層的斷層面通常不是一個單一的幾何面而是由一系列大致平行的次級斷層面組成斷層帶其寬度達幾十米至幾千米在斷層帶中夾雜著碎裂巖塊巖屑

faultgouge以及固結(jié)的

faultbreccia

cataclasite和

mylonite

2

faulttrace斷層面和斷層帶在地面的出露線稱為斷層線由于地面的起伏和斷層面自身的曲折斷層線通常也是曲折的大的斷層帶及其兩側(cè)巖石甚為破碎其露出地面的部位較易風(fēng)化和剝蝕地貌上常成為低洼地帶有些斷裂帶上有泉水溢出

3

faultwall指斷層面兩側(cè)相互錯開的巖塊斷層面傾斜時斷層面上的巖塊稱

hangingwall斷層面下的巖塊稱

footwall當(dāng)斷層面直立時則用方位來命名如斷層面走向東西延伸則稱北盤和南盤此外也可按斷盤相對運動方向來命名將相對上升的一盤稱

upthrownside相對下降的一盤稱

downthrownside

4

separation

斷層兩盤相對滑移的距離稱為斷距圖1216中AA或BB為斷距小斷層的斷距僅幾米或更小大斷層的斷距可超過100km

2斷層的主要類型1按斷盤相對運動方向分為

normalfault

reversefault和

strikeslipfault正斷層指上盤相對下降下盤相對上升的斷層正斷層的斷層面通常大于45圖1217正斷層主要是由于引張力和重力作用形成的逆斷層指上盤沿斷層面向上移動的斷層圖1218斷層面傾角大于45的逆斷層稱為高角度逆斷層斷層面傾角小于30的逆斷層稱為

overthrust平移斷層指斷層面直立斷盤沿斷層面作水平滑移的斷層也稱為走向平移斷層圖1219巨大的走向滑動斷層的斷距可達幾十千米有的超過100千米

2斷層的組合類型地塹與地壘

horst一般由兩條以上相向傾斜的正斷層組成其公共盤為下降盤

horst由兩條以上相背傾斜的正斷層組成其公共盤為上升盤圖1220地塹和地壘在一個地區(qū)相鄰伴生常組成

basinrangestructure

stepfault指在一個地區(qū)內(nèi)產(chǎn)狀大致相同的幾條正斷層相鄰發(fā)展其上盤依次下降而呈階梯狀排列圖1221

imbricatefault指一系列產(chǎn)狀相近的以低角度為主的逆斷層相伴出現(xiàn)各斷層上盤朝同一個方向逆沖上升在剖面上呈房頂蓋瓦狀這類斷層多出現(xiàn)在受到強烈水平擠壓作用的地區(qū)圖1222

nappestructure指逆掩斷層的上盤巖塊沿緩傾斜的波狀斷層面遠(yuǎn)距離滑移所形成的構(gòu)造斷層上盤稱為

nappe或

或

allochthone斷層下盤稱為

autochthone推覆體局部被剝蝕掉后露出其下的斷層面或下盤巖石可形成

fenster被斷層面或下盤巖石環(huán)繞的孤立推覆體殘片稱為

klippe推覆體往往可以被推移幾至幾十千米推覆體內(nèi)常發(fā)育疊瓦式斷層