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构造演讲(2)-南京大学地球科学系

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构造地质学(南京大学地球科学系)
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第三章断 裂 构 造岩石受力作用后发生 脆性破裂 , 称之谓断裂 。破裂面两侧岩层没有发生位移或没有明显位移的称之谓 节理 。破裂面两侧岩层有明显位移的称之谓 断层 。断裂活动是现今地质活动的主要方式( 地震 、 火山 、 滑坡 、 崩塌等 ) 。第一节节理及其分类节理为发育普遍的小型断裂构造 , 按其明显程度不同可分三种:张开型 — 两壁张开 , 明显见裂隙 , 两侧岩石有不明显位移 。闭合型 — 两壁闭合 , 但可见裂缝 , 一般无位移 。隐蔽型 — 节理裂缝极细 , 肉眼不能察觉 。节理的出现往往和 褶皱 、 断层等相伴生 。 因此分类往往考虑其与褶皱 、 断层等构造之间的关系 。一、几何分类按其与所在岩层的产状要素关系分:1、 走向节理 — 节理走向与所在岩层的走向平行。2、 倾向节理 — 节理倾向与所在岩层的走向大致垂直,与倾向平行。3、 斜向节理 — 走向介于上述两者之间。4、 顺层节理 — 节理面大致和岩层层面平行。按节理走向与区域褶皱枢纽方向分:1、 纵向节理 — 节理走向与枢纽平行 。2、 横向节理 — 节理走向与枢纽近垂直。3、 斜向节理 — 走向介于上述两者之间。当褶皱枢纽水平时 :纵向节理 =走向节理;横向节理 =倾向节理 ( 图 3 、 成因分类1、 原生节理 — 成岩过程中形成的节理( 如沉积岩形成过程中的泥裂 ) 。2、 冷凝节理 — 玄武岩、花岗岩等熔融状态之岩浆在冷凝过程中形成的(如石柱林)。3、 风化节理 — 强烈风化作用结果所致(根劈作用 — 苏州天平山,水解作用等)。4、 滑坡节理 — 块体滑动引起,块体上部呈张开型,边部呈剪切型。5、 人工节理 — 生产爆破所致(人工地震、开采等)。三 、 力学分类 :主要有两种:1、 张节理2、 剪节理张节理特征 :1、 产状不稳定 , 延伸不远;2、节理面粗糙不平,若在砾岩中则绕砾而过;3、有时迁就两组剪节理而发育成锯齿状追踪;4、节理面无擦痕,节理与节理间距较大;5、节理壁距也较大,常呈楔形;6、其终端部分常呈树枝状或杏仁状循环;剪节理特征 :1、 发育较密集 ( 密集程度与岩性等均有关 , 强硬岩层较弱软岩层的节理间距大 ) ;2、节理面光滑平直,延伸较远,在其延伸方向上常切过砾石和胶结物;3、当有微量位移时,节理面上有擦痕;4、常呈羽状排列。 羽列有两种 — 左行和右行;5、剪切作用常发育 两组共轭剪节理 ;6、剪节理两壁一般距离较小;7、剪节理的终端变化;折尾、菱形结环、节理叉第二节断层及其几何要素一 、 断层要素( 1) 断层面 — 是岩块发生位移的面 。通常并非平直的面 , 因为移动发生在比较宽的带内 , 此带被岩石磨碎物质所充填 , 或被次级断裂所交切 , 因而称之为断裂带 。 断裂规模越大 , 断裂带越宽 。( 2) 断盘 — 即被断裂面分割开的岩块。断面直立时,按方位分东、西盘, S、 面倾斜时,分上、下盘或上升、下降盘。二 、 断层位移( 1) 滑距 — 指断层两盘实际的位移距离 。 错动前的一点 , 错动后分成两个对应点之间的实际距离 , 两个对应点之真位移为总滑距 。走向滑距 — 总滑距在断层面走向上的分量 ,走向滑距与总滑距之间的锐夹角为擦痕的侧伏角 。倾斜滑距 — 总滑距在断层面倾斜线上的分量水平滑距 — 总滑距在水平面上的投影长度 。( 2) 断距指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离 。 不同方位的剖面上 , 断距不同 。在垂直于被错断岩层走向的剖面上可测得:地层断距 — 断层两盘上对应层之间的垂直距离 ( ;铅直断距 — 断层两盘上对应层之间的铅直距离 ( ;水平断距 — 断层两盘上对应层之间的水平距离( (△ 中, ∠ α为岩层倾角)若已知岩层倾角 , 再知上述三种断距之一 , 即可知另两种断距 ( 见图 3知水平断距 ( 和岩层倾角 α, 则地层断距 ,铅直断距 第三节断层的分类与组合类型一 、 根据 断层走向与褶皱轴向或区域构造线之间的几何关系 分:1、 纵断层 — 断层面与褶皱层面的交线同褶皱轴向一致或断层走向 与区域构造线基本一致 。2、 横断层 — 断层面与褶皱层面的交线同褶皱轴向直交或 与区域构造线基本直交 。3、 斜断层 — 断层面与褶皱层面的交线同褶皱轴向斜交或 与区域构造线斜交 。二 、 根据 断层走向与所在岩层走向的方位关系 分:1、 走向断层 — 断层走向 与岩层走向基本一致 ,2、 倾角断层 — 断层走向 与岩层走向基本直交 ,与倾向平行3、 斜向断层 — 断层走向 与岩层走向斜交4、 顺层断层 — 断层面 与岩层面 基本一致三 、 根据 断层两盘相对运动 分:1、 正断层 — 上盘相对下盘向下滑动 。2、 逆断层 — 上盘相对下盘向上滑动 ,通常将断面倾角 <45° 的称逆掩断层 。3、 平移断层 — 断层两盘沿断面走向相对移动 。兼于上述之间的有:平移逆断层 , 平移正断层 ,正平移断层 , 逆平移断层 … ...,通常以后者为主 。平移断层 — 侧伏角 <10°平移正 ( 逆 ) 断层 — 侧伏角 45° ( 逆 ) 平移断层 — 侧伏角 10° ( 逆 ) 断层 — 侧伏角 80° 、 断层的组合1、 阶梯状断层 — 由若干条产状大致相同的正断层平行排列组合;2、 地堑 — 两条以上走向平行,倾向相向正断层所组成;3、 地垒 — 两条以上走向平行,倾向相背正断层所组成;4、 环状断层 — 一系列弧形或半环状断层呈同心环状分布;5 、 放射状断层 — 即辐射状断层,指平面上呈辐射状排列的多条断层组合形式;6、 斜列型 — 指多条断层呈斜列分布的断层组合形式;7、 叠瓦状构造 — 一系列平行排列的逆断层组合,其下部往往收敛成一主干大断层,各断层上盘岩块依次逆冲,在剖面上似瓦片状叠伏;叠瓦状构造剖面叠瓦状构造 中各逆断层发育时间有先后,后发育的逆断层总是沿着构造运动方向。若掩覆于先发育的逆断层的下盘,则称之为 前列式 或 背驮式 ;若掩覆于先发育的逆断层的上盘,则称之为 后列式 或 叠掩式 。前列式叠瓦状构造 — 后发育的逆断层掩覆于先发育的逆断层的下盘;后列式叠瓦状构造 — 后发育的逆断层掩覆于先发育的逆断层的上盘;前列式叠瓦状构造后列式叠瓦状构造:双重构造 — 叠瓦构造的顶板和底板均存在着更大冲断层的一种逆断层构造组合形式。第四节断层的标志及观察研究一 、 断层的识别( 一 ) 地貌标志1、 断层崖2、 断层三角面3、 山脊错断4、 横节山岭走向的平原与山岭的接触带图 3325、 串珠状湖泊洼地6、 泉水的带状分布7、 水系急剧转向 , 河谷被切(二)构造标志1、构造线和地质体不连续;2、 地层的重复或缺失 ; ( 六种情况 )3、 地层产状突然改变 ;4、 擦痕和阶步、反阶步 ;5、 牵引构造 — 断层滑动时其附近岩层受阻产生拖曳而发生弯曲,弯曲突出方向示本盘相对动向6、 反牵引构造 — 这类正断层倾角向下变缓 , 若此时岩层塑性小 , 则生成反向断层;7、构造透镜体 — 断层带中发育的呈一定方向排列、规模不等的透镜状岩块;8、 断层岩断裂带中因断层动力作用被搓碎 ,研磨而形成的岩石 , 有时有重结晶现象 ,具明显定向性 。断层角砾岩 — 角砾结构 , 略有磨圆的断层磨砾岩;碎裂岩 — 碾搓 , 研磨得更细的断层岩 , 显微镜下可见其颗粒细小;构造片岩 — 断层带内岩石显著重结晶 , 并具片状构造的断层岩 。( 三 ) 地球物理标志不同岩石的密度 、 磁化率 、 电阻率 、重力 、 波导率等都不尽相同 , 因此 , 利用上述地球物理资料 , 可认识判断断层的存在与否及其变化 。二 、 断层效应即断层发生后 , 地层位移在平面 、 剖面上的各种表现 。三 、 断层活动时代的确定断层形成于切割的所有地层中最新地层之后;若上覆有新地层 , 则在其之前形成;若无上覆地层 , 则据岩体穿插等关系 ,结合同位素年龄测定来确定时代 。第五节区域性大型断裂区域性断裂规模巨大,延伸也远,下可及硅镁层,甚至达岩石圈,亦称深大断裂 — 长期继承性发展,空间延伸极长,切割较深。一 、 区域性断裂特点1、 常以一条以上主干断裂和若干次级断裂组成 , 具一定宽度 , 形成断裂带;2、 深断裂活动 改变地下深部 的 温压 状态 , 促使岩浆活动 。 酸性 、 中酸性岩浆活动带 , 断裂切割较浅;基性 、 超基性岩浆活动带切割较深;3、 深断裂带是 地球物理异常带 ;4、 深断裂带是现代 火山和地震带 , 从受其控制的地震之源的深度和分布上 , 可推断断裂的深度和产状 ( 如太平洋西岸 — 日本海 — 东北 )5、 深断裂 两侧岩相和厚度不同 。 近年来 ,随着对深大断裂的研究的深入 , 发现很多深大断裂在地表部分表现倾角较陡 , 而向深部则趋平缓 , 形成层圈式折离滑动 , 总体呈上陡下缓的犁式 。二 、 根据深大断裂特征 、 性质 , 有如下几种:1、 裂谷裂谷一词是格雷戈里 (894年研究东非裂谷时提出 , 裂谷属区域性大型地堑系 , 依裂谷发育区域构造部位分 :大洋裂谷 — 大西洋中脊裂谷大陆裂谷 — 东非裂谷陆间裂谷 — 红海 — 亚丁湾 、 莱茵裂谷 、汾渭裂谷 、 贝加尔裂谷裂谷特征 :由一系列正断层为主的地堑 、 半地堑组成的复杂的地堑系 , 通常位于区域性隆起的轴部裂谷中常常沉积一套粗碎屑岩 , 火山熔岩等裂谷带是地震带和火山带裂谷带表现为重力异常和磁异常2、 生长断层 ( 同沉积断层 )主要发育于盆地边缘 , 盆地不断沉降 ,且同时接受沉积;特征 :1、规模较大之正断层;2、下降盘地层厚度大于上升盘,两者之比为生长指数;3、上盘常呈反牵引构造;4、发育历史较长;3、 走向滑动断层— 平行于断裂带走向发生相对滑动的大型平移断层:主要特征 :1、 直线延伸 , 断面直立 , 有次级断裂发育;2、 常派生雁行断层或褶皱;3、 两侧地层被错断;4、 断裂带上常呈构造凹陷或构造凸起;4、 推覆构造倾角平缓 , 规模较大 , 推覆距离较远的复杂逆掩断层 。老地层推覆于新地层之上;构造窗 — 与周围岩石均为断层接触 ,中心为原地岩块;飞来峰 — 与周围岩石均为断层接触 ,中心为外来岩块;5、 滑脱构造 ( 拆离构造 , 层圈构造 )底部有一近水平滑脱面 , 滑脱面上部岩层受力变形 , 与下面脱离 。 滑脱面以下地层则未变形 , 造成上 、 下岩层截然脱节现象 。第一篇形态构造地质学暂讲到此
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