地质体基本产状及原生构造

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1、第二章 地质体的基本产状及 原生构造 主要内容 地质体的基本产状 原生构造 地质体及其界面 面状和线状构造 面状构造的产状要素 线状构造的产状要素 地质体的基本产状 地质体及其界面 地质体： 各种成因的自然岩石体或土质体。 特点：形态各异，尺度多样 , 性状不同。 地质界面： 地质体之间及其内部的几何和物理 （物质）界面，简称地质界面。 特点：多类型、多尺度、多成因。 物理（物质）地质界面 岩层（岩性）界面 断裂面 面理 不整合面 岩体侵入接触界面 几何地质界面（如褶皱轴面等） 地质构造的类型、成因、规模和形态千差万别， 但从几何学上，地质构造最基本类型可归纳为两种： 面状构造和线状构造 。从

2、成因上，也可归纳为两种： 原生构造和次生构造 。观测和确定面状和线状地质 构造的空间方位和状态，即 产状 ，是构造地质学研 究的基础。 通常除盆地边缘的产状略有倾斜外，沉积岩层 初始产状都是水平的 ，只有在受到变形改造后，它 们的产状才可能发生改变。这也是判断地质界面产 状是否发生变形改造的重要基础性参考坐标。 面状和线状构造 面状构造 : 指地质体中呈面状的几何或 物理（物质）地质界面。 线状构造： 指地质体中呈线条状的几何 或物理（物质）地质体。 面状构造的产状要素 面状构造（平面状）的产状 是以地质界面在 空间上的 延伸方位 和 倾斜程度 来确定的。 任何面状构造或地质界面的产状均以其

3、走向 、 倾向 和 倾角 这三个数据表示。 走向、倾向、倾角 () 走向： 指倾斜平面（即地质界面）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 。 倾向： 在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正（垂直）投影称 倾 向线 ；倾向线沿水平面向倾斜面下方所指的倾斜 方位称为 倾向 。 倾角 ()： 指倾斜平面上的倾斜线与其在水平面 上正（垂直）投影线之间的夹角，称为 正倾角 ， 简称 倾角 。 走向、倾向、倾角 () 视倾向和视倾角 () 视倾向 视倾角 () tan=tan cos -地质 界面倾 向线和视倾向 线之间的夹角 在水平面上投 影

4、的角度 面状地质体产状要素的表示方法 图示法 ： 数字法 ： SE 12030 NW 33050 常表示为 : 12030 33050 线状构造的产状要素 线状构造（直线状 ） 的产状是 指线状地质体 在空间的延伸方位和倾斜程度。线状地质体产 状要素包括倾伏向、倾伏角，或者是它所在平 面（地质界面）的侧伏向和侧伏角。 任何 线状 构造或 线状 地质体的产状均以 倾伏向、 倾伏角 ，或其所在某一平面上的 侧伏向、侧伏 角 数据表示。 倾伏向和倾伏角（ ) 倾伏向（指向）： 线状 构造（ 线状地质体）在 空间上向下延伸的方向，即某一倾斜直线或线 状地质体在水平面上正投影线所指示的该倾斜 直线下倾方

5、位。 倾伏角： 指线状 构造（ 线状地质体）倾斜的角 度，即倾斜直线体与其在水平面上正投影线之 间的夹角。 倾伏向、倾伏角 () 侧伏向和侧伏角（ ） 侧伏角： 当线状 构造（ 直线状地质体）包含在 某一倾斜平面内时，该线状 构造 或线状体与所 在平面走向线所夹的 锐角 ，称之为该线状体在 这个倾斜平面的 侧伏角 。 侧伏向（指向）： 是指构成上述 侧伏锐角 的走 向线的那一端走向的方位。 侧伏向、侧伏角（ ） 线状 地质体产状表示方法 （ 1）倾伏向及倾伏角产状 : SE12030 （ 2）侧伏角通常记录方法，如 60 S，它表 示侧伏角为 60 、侧伏向朝南。 为什么要了解和研究原生构造？

6、 原生构造及其研究意义 接触关系及其地质意义 原生构造 为什么要了解和研究原生构造？ 现在所看到 的 飞来峰地 形地貌构造 可能经历了 如插图所示 的一系列构 造变形阶段 才最终形成 的，因而不 代表原始沉 积构造 。 飞来峰 外貌看似均匀未变 形的层状片麻岩 （ h） ,可能经历了 a-h多期地质事件。 a为原始沉积物， 经历了 多期变形 （ a-b、 c-d、 e-h） 和 岩浆侵入 （ b-c、 d-e）。变形的强 度和卷入的火成岩 物质量大大超过根 据最终结果所作的 判断。沉积岩的原 始体积可能只占到 最终层状片麻岩的 很小一部分。 变形 岩浆侵入 变形 岩浆侵入 变形 变形 变形 片

7、麻岩中（见右图）看到的层状构造既可能是反映了 原岩的原生构造特点， 但也可能反映的是后生的、强烈变 形或固态变质分异改造的结果。 原生未变形的花岗岩向片麻岩转变的形成过程 什么是原生构造 什么是非构造原生构造或软沉积构造 原生沉积构造层理 原生沉积岩层的面向和层序 原生沉积构造面向标志 原生沉积构造研究意义 原生构造及其研究意义 原生构造 （ Primary Structure） 原生构造： 是指岩石在固结成岩作用过程中，由 沉积作用 、 压实固结作用 ，以及 岩浆结晶作用 等 非构造变形作用形成的构造； 沉积岩和岩浆岩都具有原生构造； 严格讲，变质岩中是没有原生构造的。 流动构造 枕状构造

8、枕状构造 枕状构造 非构造原生构造 （ Nondiastrophic Primary Structure） 非构造原生构造： 指岩石在成岩作用过程中，尚未 完全固结时发生变形形成的原生构造。它是由构造 动力或构造应力之外的作用力，即 重力作用 和 岩石 内部结晶作用 产生的力所形成的构造。在沉积岩中 也称 软沉积变形构造、同沉积变形构造 。 软沉积构造形成原因： 沉积物 差异压实 引起的构造； 饱和 沉积物脱水 形成的构造； 未完全固结岩块体 滑塌 形成的构造； 卷曲、滑塌和压模 由于粘土质、泥质 沉积物在未完全固 结时的可塑性、孔 隙压力效应、上覆 沉积物压实等因素， 使 尚未完全固结的 沉

9、积物发生变形所 形成的构造 。 火焰状层理构造 火焰状层理构造 卷曲层理构造 卷曲层理构造 砂岩球和砂岩枕构造 原生 沉积 构造层理 层理： 是沉积岩 中最普遍、最重 要的原生沉积构 造。层理是以岩 层内部的成分、 结构、粒度、胶 结物和颜色等特 征在剖面上以突 变或渐变所表现 出的一种成层性 地质界面。 E. S. Hills对沉积岩层理做了很好的说明： “ 层理代表沉积岩层岩性的总体特征，反 映了岩层的特定环境 ，它具有均匀或系 统性的变化，使人们有可能测定和描述 变形地层内部构造的几何特征。 ” 沉积岩的层理是研究构造最常用和最 基本的地质参照界面，构造变形常常是通 过层理显示出来的，层

10、理体现了沉积岩的 “ 建造 ” 特征， 识别层理是研究构造的第 一步 。但以下两种情况有时很难判断： 厚层状 的成分、结构均一岩层； 变质岩中产生的新生构造面理会掩蔽或 置 换原生沉积层理 。 引起沉积岩层理差异的原因 化学成分变化 颗粒大小变化 分选程度不同 充填物和程度 胶结作用 渗透率和孔隙度 沉积岩层理的野外识别标志 岩石成分变化 岩石结构变化 岩石颜色变化 岩石层面原生构造标志 面向 : 是指成层岩层由老到 新岩层顶面法线所指的方向。 成层岩层从下到上，地 层由老到新 正常层序，面 向指向上 。成层岩层从下到 上，地层由新到老 倒转层 序，面向指向下 。 层序 : 是指地层由老到新排

11、 列的顺序。 沉积岩层的面向和层序 原生沉积构造的面向标志 交错层理 递变层理 波痕 泥裂 交错层理 交错层理也称斜层理： 是由一系列斜交于 层系界面的纹层组成，通常呈弧形的沉积 构造。交错层理与底面 相切 ，与顶面 相截 。 成因： 形成于不同的沉积地质环境，如河 流、三角洲、滨海和浅海等。 用途： 确定岩层的面向或顶底面、古水流 方向。 交错层理 层 系 纹层 层系界面 交错层理 交错层理 递变层理（粒级层） 递变层理又称粒级层， 陆源碎屑物质在沉积过程中，由于 流体（通常是浊流）逐渐减弱而形成的一种沉积结构。 特征： 单一成分地层中从底到顶，颗粒由粗逐渐变细，由 粗砂质递变为细砂质、粉砂

12、质，甚至泥质。 成因： 大陆斜坡浊流物质在重力分异作用下形成的。 用途： 根据粒级层下粗上细的渐变特征，可以确定岩石顶 底面，但发生高级变质作用可以有相反现象，要慎重使用。 粒级层 细粒泥质物质分布在整 个地层中，而粗粒物质 则由底到顶逐渐减少 顶 底 碎屑颗粒悬浮 在浊流中 浊流能量降低，碎屑颗粒 由于自身密度重力而沉降 静水环境下，碎屑 颗粒完全沉降 递变层理（粒级层理）形成过程 粒级层 波痕 波痕： 是滨 -浅海砂粒、粉砂和粘土在水流、波浪及风对 水面影响等因素作用下形成的波状构造。 特征： 波痕由狭窄波脊或波峰和宽阔波谷组成。 成因： 震荡水流形成的波痕通常为对称波痕。单向水流或 非对

13、称水流形成的波痕为非对称波痕。 用途： 震荡波痕波脊或波峰的 狭窄尖顶 向上，指示了沉积 层序顶面；波谷的 宽阔圆弧底 指向沉积底面。 （ a）单向水流运动产生非对称的波痕； （ b）前后来回震荡运动的水流产生对称的波痕； 泥裂 泥裂 是沉积层面暴露地表的标志之一，它是未完全固结沉 积物暴露于水面之上，表面干涸开裂形成的暴露标志。 此外，还有雨痕、生物膜、底面印模等。 泥 裂 的 形 成 过 程 细粒泥质沉积 物 中的水被蒸发 出去后，泥质沉 积物发生收缩产 生泥裂。 粗粒砂质沉积物 充填 并覆盖泥裂。 当砂泥质岩层被剥 蚀掉以后，显露出 保留了粗粒砂质沉 积物充填的泥裂。 野外所观察到的泥裂

14、 原生沉积构造的研究意义 识别沉积岩岩层面向（顶底）； 追索构造标志； 区分层理和变质面理置换关系； 区分单斜岩层和等斜紧闭褶皱； c 横向置换下的面理与层理关系 （地壳伸展构造体制下的产物之一） 非构造变形卷曲层 （软沉积或同沉积变形） 伸展构造变形褶叠层 （固态流变变形） 接触关系 接触关系（地层接触关系）是指上、下地层空间 上的接触形式和时间上的演化特征，它直接记录 了地壳构造运动发生和演化的历史； 接触关系是研究地壳运动和地质构造形成演化历 史一个最直接的野外特征和标志； 接触关系是划分地质构造单元、构造层的最基本 依据之一； 接触界面往往是矿产的重要控制因素； 接触界面是地质填图的一

15、个重要地质界面； 地层接触关系 整合接触关系 不整合接触关系 整合接触关系 不整合接触关系 平行不整合 角度不整合 不整合基本特征 上、下两套地层之间具 明显沉积间断和地层缺失 ； 上、下两套地层 产状不同，并以一定角度相交 ； 三个明显差异： 岩性、产状和构造型式 ； 不整合面的上覆地层底部通常有一套 砾岩 ，下伏地 层面上有时则可见 古风化壳 ； 不整合实质上反映了下伏地层曾经发生过重要 构造运动或造山运动，经抬升剥蚀之后，再下降接 受沉积，因此，不整合面 上覆地层底部 通常有一套 砾岩（即底砾岩），通常是区域性造山构造运动事 件存在的重要标志。 不整合确定的标志 地层古生物方面； 沉积

16、-侵蚀方面； 构造变形方面； 岩浆活动方面； 变质程度方面； 典 型 的 不 整 合 类 型 （ a）变质岩或 岩浆岩与上覆层 状沉积岩之间的 角度不整合 （ b）老的褶皱 变形沉积岩与年 轻的未变形沉积 岩之间的 角度不 整合 （ c）沉积岩平 行沉积岩之间的 假整合（即 平行 不整合 ） 美国亚利桑那州北部大 峡谷出露有世界上最完 整的岩石序列（垂直厚 度约 2000m，时间跨度 达 30亿年），但即使这 样，这里也存在着多期 次不整合现象。 苏格兰 Siccar Point的角度不整合 若干重要不整合与地壳构造运动 燕山运动 (Yanshanian movement)： 是我国地质学 家

17、翁文灏（ 1927）以华北北部燕山为标准地区创建 术语，原代表侏罗纪末期 -白垩纪初期产生的不整合、 火山活动和成矿作用。 现在它一般指中国发生在晚 侏罗世白垩纪末（ 1.6- 0.7亿年 ）的地壳构造运动。 燕山运动 不仅是重要构造变动期、也是岩浆爆发期 和成矿大爆发期（我国中东部地区全部矿产的 80 以上），它涉及中国东部、俄罗斯远东和西伯利亚 地区、中国西部、整个太平洋两岸。因此，燕山运 动属洲际性的重要地壳运动。 不整合与地壳构造运动 加里东运动（ Caledonian Orogeny ）： 是以英国 苏格兰加里东地区命名的构造运动，是指 开始于寒 武纪末而结束于志留纪末（ 4.88-

18、 4.10亿年 ） 的构 造运动。 海西运动（ Hercynian Orogeny）： 也称 华力西运 动（ Variscan Orogeny）， 泛指欧洲晚古生代的构 造运动，时代从 石炭纪二叠纪 。 不整合与地壳构造运动 印支运动（ Indosinian movement） 法国地质学家 Fromaget（ 1934）把印度支那半岛 晚三叠世 的褶皱 命名为印支褶皱。我国地质学黄汲清（ 1945）将中 国境内三叠纪末的地壳运动称为印支运动。 现指晚 二叠世三叠纪（ 2.57-2.25亿年 ）的构造运动。 阿尔卑斯运动 （ Alpine movement）： 在欧美广泛 使用的术语。以欧洲阿尔卑斯山脉命名的构造运动。 它包括晚中生代和新生代在内的地壳构造运动。现 大部分欧美地质学者把阿尔卑斯运动的时间限定在 新生代第三纪或古近纪 ，也是全球性构造运动。