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文檔簡介

地質體:各種成因的自然巖石體或土質體。特點:形態各異,尺度多樣,性狀不同。地質體界面:地質體之間及其內部幾何和物理〔物質〕的界面。特點:多類型、多尺度、多成因。面狀構造:指地質體中幾何或物理〔物質〕呈面狀的地質體界面。線狀構造:指地質體中幾何或物理〔物質〕的呈線條狀的地質體。面狀構造〔平面狀〕的產狀是以地質界面在空間的延伸方位,以及傾斜程度來確定的。任何面狀構造或地質體界面的產狀均以其走向、傾向和傾角這三個數據表示。tan=tan×傾角視傾角兩傾向線夾角傾伏向〔指向〕:線狀構造〔線狀地質體〕在空間的延伸方向,即某一傾斜直線體在水平面上正投影線所指示的該直線下傾斜的方位。傾伏角:指線狀構造〔線狀地質體〕的傾斜角度,即傾斜直線體與其水平正投影線之間所夾的銳角。側伏角:當線狀構造〔直線狀地質體〕包含在某一傾斜平面內時,此線狀構造或線狀體與該平面走向線間所夾之銳角即為該線狀體在這個傾斜平面的側伏角。側伏向〔指向〕:就是構成上述側伏銳角的走向線的那一端的方位。原生構造:是指巖石在固結成巖作用過程中,由沉積作用、壓實固結作用,以及巖漿結晶作用等非構造變形作用形成的構造;沉積巖和巖漿巖都具有原生構造;嚴格講,變質巖沒有原生構造。非構造原生構造:是指巖石在沉積過程中,或尚未完全固結成巖時發生變形形成的原生構造,也稱軟沉積變形構造、同沉積變形構造。它是由構造動力之外的作用力,即重力作用和物體內部變化所產生的力形成的構造。形成原因:沉積物差異壓實引起的構造;飽和沉積物脫水形成的構造;未完全固結成巖塊體滑塌有關的構造;卷曲、滑塌和壓模:由于粘土質、泥質沉積物在未完全固結時的可塑性、孔隙壓力效應、上覆沉積物壓實等因素,使尚未完全固結的沉積物發生變形形成的構造。層理:是沉積巖中最普遍、最重要的原生構造。層理是以巖層內部的成分、結構、粒度、膠結物和顏色等特征在剖面上以突變或漸變所顯示出的一種成層性的地質界面。面向:是指成層巖層由老到新巖層頂面法線所指的方向。層序:是指地層由老到新排列的順序。成層巖層從下到上,地層由老到新—正常層序,面向指向上。成層巖層從下到上,地層由新到老—倒轉層序,面向指向下。交錯層理:是由紋層互相斜交組成,呈弧形。交錯層理與底面相切,與頂面呈鈍角相截。成因:形成于不同的沉積地質環境,如沙丘、河流、海灘、淺海和三角洲。用途:確定巖層面向和古水流方向。遞變層理又稱粒級層,是陸源碎屑物質在沉積過程中由于流體〔通常是濁流〕逐漸減弱而形成的一種沉積結構。特征:單一層中從底到頂,顆粒由粗逐漸變細,由粗砂質遞變為細砂質、粉砂質,甚至泥質。成因:大陸斜坡濁流物質在重力分異作用下形成的。用途:根據粒級層下粗上細漸變特征,可以確定巖石頂底面,但發生高級變質作用可以有相反現象,要慎重使用。波痕:是淺海砂粒、粉砂和粘土在水流、波浪海濤及風對水面影響等因素作用下形成的波狀構造。特征:波痕由波脊或波峰和波谷組成。成因:震蕩水流形成的波痕通常為對稱波痕。單向水流或非對稱水流形成的波痕為非對稱波痕。用途:震蕩波痕波脊或波峰的狹窄尖頂向上,指示了沉積層序頂面;波谷的寬闊圓弧底指向沉積底面。泥裂是沉積層面暴露地表的標志之一,它是未完全固結沉積物暴露于水面之上,外表干涸開裂形成的暴露標志。此外,還有雨痕、生物膜、底面印模等。原生沉積構造研究意義:識別沉積巖巖層面向;追索構造標志;區分層理和變質面理置換關系;區分單斜巖層和等斜緊閉褶皺;接觸關系〔地層接觸關系〕:是指上下地層空間上的接觸形式和時間上的演化特征,因而直接從一個側面記錄了地殼運動發生和演化的歷史;地層接觸關系:是研究地殼運動和地質構造形成演化歷史一個直接的野外特征和標志;地層接觸關系是劃分地質構造單元的依據之一;接觸界面往往是礦產的重要控制因素;接觸界面是地質填圖的一個重要地質界線。不整合特征:上、下兩套巖層有沉積間斷和缺失;兩套巖層的產狀不同,并以一定角度相交。三個明顯差異:巖性、產狀和構造型式;不整合實質上反映了下伏巖層曾經發生過重要的構造變動,經抬升剝蝕后再接受沉積,因此不整合面下部通常有一套底礫巖。不整合確定標志:地層古生物方面;沉積-侵蝕方面;構造變形方面;巖漿活動方面;變質程度方面。連續介質:是指整個物質介質的幾何空間中充滿著致密無空隙的連續物質,而且其內應力狀態和應變狀態從一點過渡到另一點時是連續變化的,因而隨著坐標無限小變化時,應力和應變分量也相應地產生連續變化。因此,我們可以采用連續函數的方法來表示和描述其變化規律。簡單地說,連續介質〔continuousmedium〕就是一種理想介質質點的連續集合體。連續介質力學:是把物體材料〔如地質中的巖體或巖層〕作為連續介質物質處理的力學分支學科。力是物體相互間的機械作用,它是引起物體形態、大小或運動狀態改變的物理量。外部施加于物體上的作用力,可分為兩大類:體力和面力。體力〔bodyforce〕:-又稱非接觸力,它是彌漫在地殼物質中的作用力,如重力、慣性力。面力〔surfaceforce〕:-又稱接觸力,它是作用于介質外表,并使介質相鄰局部相互作用的力。物質邊界:-研究對象本身與外界直接接觸的那些接觸面稱為邊界;邊界條件:-是指外界給研究對象邊界所施加的某些限制條件,如力的限制、位移限制、形態限制和物質本身性質的限制等等;外力:-研究對象以外的物體對被研究物體施加的作用力稱為外力;內力:-當物體受到外力作用〔即受到加載或載荷作用〕時,引起物體內部質點相互作用力發生改變,稱為內力,即力的改變量,又稱附加內力,即載荷作用引起巖石內部內力的改變量。應力:是作用于單位面積上的內力(附加內力),它是內力在單位面積上的分布強度〔內力強度〕。應力也可以理解為一種使某一物體發生變形的作用。因此,在固體力學中它是用面力的分布強度來描述這種作用力的空間分布狀態。應力單位:與壓強單位相同,應力的國際單位為帕斯卡,簡稱帕〔Pa〕,即N/m2〔或10達因/cm2〕。主應力:是指隨單元體〔微元體〕取向的變化,可以證明,總能夠找到這樣一個取向,單元體外表體上的剪應力分量都為零,即三個正交截面上沒有剪應力作用只有正應力作用,這一正應力就稱為主應力,通常表示為σ1、σ2、σ3。主方向:主應力的方向稱為該點的主應力方向或主方向主應力面或主平面:就是與三個主應力方向垂直的三個平面或截面。偏應力:是指偏離靜壓應力系統并引起變形局部的應力系統。應力張量:物體(地塊)受到力的作用,其內部各點將產生相應的應力,構成一個應力狀態。為了從數值上描述某一點的應力狀態,將其中某點取出一個六面體的單元體或微元體應力矢量的集合,稱為單元體的應力狀態,又稱為應力張量(S)。巖石中一點的應力,根據該點應力橢球的形態分類,通常有以下4種類型:〔1〕單軸應力狀態:有一個主應力不為零;〔2〕雙軸應力狀態:有兩個主應力不為零;〔3〕三軸應力狀態:有三個主應力不為零;〔4〕純剪應力:σ1=-σ3≠0,σ2=0,這實際是雙軸應力的一個特例;變形——當巖石受到應力作用后,其內部經受一系列的位移,使巖石的初始形狀、方位和位置發生改變,稱之為變形。位移——質點的初始位置和終點位置的連線叫位移矢量,它不代表真正位移路徑,只表示位移的最終結果,它用三個參數表達:位移距離、方位和方向。位移的根本方式有四種:平移、旋轉、體變和形變應變:是物體受應力作用發生變形的產物,應力與應變之間的關系是一種因果關系。線應變e:是指變形前后長度的改變量。剪應變:變形前相互垂直的兩條直線,變形后其夾角偏離直角的量稱為角應變〔Ψ〕或簡稱角剪應變,其正切值稱為剪應變〔γ〕。γ=tgΨ應變橢球體〔strainellipsoid〕:是指當物體變形時,質點的相對位置發生變化,為了描述這種變化,我們把注意力集中到一點,并設想為一個小球體,在變形中這一個小球體變成橢球。應變是根據橢球體的形狀、大小與原始球體形狀和大小的比擬而確定,這種橢球被稱為應變橢球體。應變橢球嚴格地講適用于均勻變形。應變橢球由應變主軸和主應變平面組成。主應變:是指單元圓球體變為橢球體,可以從數學上推導出,從單位圓球變成的橢球體有三個互相垂直的主軸,沿主軸只有線應變而無剪應變,這一線應變就稱為主應變,通常表示為λ1、λ2、λ3。主應變的方向稱為該點的主應變方向或主應變方向主應變平面或主應變面就是與三個主應變方向垂直的三個平面或截面。根據物體內各質點的應變狀態變化與否,可將物體變形分為均勻變形和非均勻變形。根據應變連續與否又分為連續變形和非連續變形。純剪切應變〔pureshearstrain〕是一種均勻的非旋轉應變,其特征:平行于應變橢球主軸的質點線在變形之后具有同一方位。簡單剪切變形〔simpleshearstrain〕是一種均勻的旋轉應變,其特征:平行于應變橢球體主軸的質點線是旋轉的。大多數野外變形露頭說明,簡單剪切的旋轉形變是天然構造形成的最重要的地質作用。非均勻變形是物體內各點的應變特征發生變化的變形,原來直線變成了曲線或折線,平行線變形后不再保持平行。反之是均勻變形有限應變-物體變形最終狀態與初始狀態相比發生變化,稱為有限應變或總應變。無限小應變-變形過程中某瞬間發生的小應變叫增量應變,如果取瞬間非常短暫時間發生的微量應變稱為無限小應變。遞進變形-許多無限小應變逐漸累積過程的變形。遞進變形中任何一個階段的應變狀態都由已發生的有限應變+正在發生的無限小應變組成。共軸變形是指在遞進變形過程中,各增量應變橢球主軸與有限應變橢球體主軸一致的變形。反之那么稱為非共軸變形。共軸遞進變形-純剪是共軸遞進變形的典型實例,其關鍵特征是遞進變形中,應變主軸的方向保持不變。簡單剪切是非共軸遞進變形的典型實例。這種變形特征是:在遞進變形過程中,有限應變橢球體的主軸方位,隨著剪切應變量增加而改變,可表示為:tan2θ=2/γ,θ為應變長軸與剪切方向的交角,γ為剪應變量應力與應變關系:虎克定律:在彈性變形過程中,應力與應變呈線性正比關系。應變速率〔strainrate〕:是指應變的變化速率,即單位時間〔秒〕內應變的變化量,通常用?〔或dε/dt〕表示。在構造地質學和大地構造學中,應變速率對巖石力學性質、巖石變形、大陸造山帶碰撞作用,以及巖石高溫高壓實驗是極為重要的影響因素。巖石力學性質:是巖石受力作用之后所反映的性狀和特質。巖石力學性質主要是指巖石的變形特征和巖石的力學強度。巖石力學性質與巖石變形有密切關系。巖石力學性質研究的途徑:〔1〕觀察研究天然巖石的力學現象;〔2〕實驗室內對巖石進行變形實驗研究;〔3〕野外對巖石地質體實地試驗研究;〔4〕理論分析和數值模擬研究;彈性變形:指物體在外力作用下變形,外力卸載后物體能完全恢復原狀的變形,稱為彈性變形。具有這種變形性能的物體稱為彈性變形體,彈性變形體可又分為:理想彈性體和非理想彈性體。理想彈性體變形:應力與應變之間具有確定的單值線性關系,符合虎克定律:σ=Ee〔E為楊氏彈性模量〕,是一瞬時恢復原狀的可逆變形過程非理想彈性體變形:是指受力后不產生瞬時全部彈性變形,而是隨著時間的延長逐漸增大彈性變形到應有的值,當外力卸載后,也不立即恢復原狀,而是隨時間延長逐漸恢復原狀。這種現象稱為彈性后效〔即滯彈性〕。塑性變形是指物體在外力施加過程中產生的變形,在外力解除后,永遠不會自動恢復到原狀的變形。具有這種性能的變形體稱為塑性變形體。在應力不超過某一臨界值〔屈服應力〕σy的條件下,理想塑性材料可以持續永久變形,在這一臨界值之下,材料不發生永久變形。韌性〔延展性〕:是用來描述允許大應變,宏觀以均質變形為特征,而不管所包括的微觀變形機制如何的流變性質。塑性:是一種永久變形,它涉及晶內的位錯運動,可能還包括晶內擴散。巖石變形機制通常有三種:〔1〕碎裂機制〔cataclasis〕;〔2〕晶內塑性〔intracrystallineplasticity〕〔3〕物質擴散流動〔flowbydiffusivemasstransfer〕脆-韌性轉化-從宏觀表象上描述;脆-塑性轉化-從微觀機制上描述;脆-塑(韌)性轉換域是一個十分重要的問題,地球上大局部地震都發生在脆-塑(韌)性轉換域的深度。流體的粘性是指流體內部各流層之間相對滑動時,層面之間存在的一種內摩擦效應。彈塑性變形—指物體同時具有彈性和塑性的性能。在彈塑性變形中,有一局部是彈性,其余局部為塑性變形。粘彈性變形—既具有彈性,又能發生粘性流動的物體材料,稱為粘彈性,它所表現的力學性質,稱為粘彈性變形。如蛋清就是一種粘彈性體。巖石在長期力作用下通常表現為一種同時具有彈性和塑性的物質,這種彈性和塑性是指在彈性范圍內顯現的彈性和塑性,而且當巖層具有高度塑性時還能發生半粘性流動。影響巖石力學性質的因素:巖石材料在力學上可以分為:均勻和非均勻材料。均勻材料在力學上可以是各向同性的或各向異性的。力學性質各向異性是指物體內同一點各個方向上力學性質不同。巖石結構構造不同的影響〔例如層理引起的力學各向異性〕;巖石先存構造對巖石剪切破裂角明顯變化的影響〔例如具面理的板巖與頁巖剪切破裂角變化引起的力學各向異性〕;圍壓對巖石力學性質的影響:增大圍壓的效應有兩方面:增大了巖石極限強度(巖石強度);增大了巖石韌性;溫度的影響:溫度是影響巖石力學性質的一個重要因素。溫度的升高使巖石的韌性增大,屈服強度降低;溫度升高和圍壓增加,導致巖石從脆性向韌性過渡,孕育著發震層;溫度對瀝青的變形強度影響是一個很典型的例子〔夏天的瀝青和冬天的瀝青強度大不一樣〕 孔隙流體的影響:孔隙流體對巖石力學性質的影響表現為:物理和化學兩個方面的影響。巖石中流體含量增加,巖石強度降低。流體促使礦物在應力作用下的溶解和重結晶,從而產生塑性變形。產生孔隙流體壓力效應。地殼中流體孔隙壓力〔靜水壓力〕為靜巖壓力的40%。在變形過程中孔隙壓力〔Pp〕的作用會抵消圍壓〔Pc〕的作用,對變形實際起作用的是降低有效圍壓〔Pe〕,即Pe=Pc-Pp。有效壓力〔Pe〕降低,使巖石易于破裂,強度降低。 時間影響因素:與實驗室巖石力學研究不同,地質條件的巖石變形時間很長,一個造山帶變形要經歷幾百萬年才完成。應變速率的影響〔?=ε/t〕,?降低,材料強度降低,向韌性方向轉變〔例如用不同?沖擊瀝青,變形結果是不一樣的〕,隕石的碰撞或地震是快速?。阿爾卑斯山變形速率10-12/s-10-14/s左右時間對巖石蠕變和松弛的影響:蠕變是在恒定應力作用下,應變隨時間持續增加的變形。蠕變的結果:在低于巖石彈性極限的情況下使巖石產生永久變形。松弛是在恒定變形情況下,巖石中應力隨時間增長不斷減小。松弛的結果:使局部彈性變形轉化為永久變形,相當于降低了巖石的彈性極限。蠕變和松弛現象是巖石變形表現的兩方面,都表現出時間對巖石性質的影響。巖石的能干性:巖石能干性是指不同巖石在相同變形環境中變形行為的相對差異。它是在構造地質中用來描述巖石變形行為的相對差異的常用術語。原生節理:成巖作用過程中形成。如沉積巖中因縮水而造成的泥裂或火成巖冷卻結晶收縮而成的柱狀節理。構造節理:構造變形作用過程中形成。非構造節理:外動力作用過程中形成,如風化作用、山崩或地滑等引起的節理,常局限于地表淺處。節理的分類主要依據兩個方面:一是按節理與有關構造的幾何關系;二是按節理形成的力學性質。 〔一〕節理與有關構造的幾何關系分類 1、根據節理產狀與巖層產狀的關系劃分

2、根據節理產狀與褶皺軸的關系劃分3、根據節理產狀與侵入巖中流線流面關系劃分 〔二〕節理的力學性質分類 節理劃分為剪節理和張節理兩類節理與有關構造的幾何關系分類1、節理產狀與巖層產狀關系分類走向節理:節理走向與所在巖層的走向大致平行的節理(圖中1)。傾向節理:節理走向與所在巖層的走向大致垂直的節理(圖中2)。斜向節理:節理走向與所在巖層的走向斜交的節理(圖中3)。順層節理:節理面與所在巖層的層面大致平行的節理(圖中4)。2、節理與褶皺軸關系分類縱節理:節理走向與褶皺軸向平行的節理。橫節理:節理走向與褶皺軸向直交的節理。斜節理:節理走向與褶皺軸向斜交的節理。剪節理張節理產狀穩定,延伸遠產狀不穩定,延伸不遠平直光滑,有擦痕和羽裂彎曲粗糙,無擦痕出現在砂、礫巖中,一般切過砂礫和膠結物出現在砂、礫巖中,常繞過砂、礫未充填時,是閉合的縫多開口,一般多被充填一般是共軛“X”型節理系樹枝狀,鋸齒狀,雁列狀等剪應力產生張應力產生節理力學性質的轉化:早期形成的剪節理,在后期構造變形中會被改造或疊加,例如:早期在南北向擠壓下形成一對共軛剪節理,后期在南北向順時針剪切力的作用下,北東向一組剪節理被改造為北東向的張節理;假設后期發生的是南北向逆時針剪切力,那么早期的北西向一組剪節理被改造成北西向的張節理。節理組:在一次構造作用的統一構造應力場中形成的,產狀根本一致,力學性質相同的一群節理稱為節理組。節理系:在一次構造作用的統一構造應力場中形成的兩個或兩個以上的節理組稱為節理系。系統性節理:在區域性節理的發育中,在節理產狀、方位、組合、排列、間距等方面具有規律性的節理就叫做系統性節理,無規律可循的那么稱為非系統性節理。雁列節理:是一組成雁行式斜列的節理。如假設雁列節理被巖脈或礦脈所充填,那么稱為雁列脈。雁列脈的根本要素aa’,bb’-雁列帶:雁列脈呈帶狀展布的范圍AW-雁列帶寬度雁列面:穿過各單脈中心而平分雁列帶的中心面MM’-雁列軸:雁列面在雁列帶橫截面上的跡線β-雁列角:單脈與雁列軸的銳夾角羽飾是發育于節理面上的羽毛狀精細飾紋,是構造應力下形成的一種小型構造。羽飾構造包括以下幾個組成局部:羽軸、羽脈、邊緣帶、邊緣節理、陡坎。羽飾構造一般發育于淺層次的脆性狀態巖石中,是快速破裂中形成的,羽脈的發散方向指示節理的擴展方向,羽脈收斂會聚方向和人字型尖端指向斷裂源點。多數學者認為羽飾構造是在剪切機制下形成的。節理脈的充填機制:節理兩壁張開流體侵入節理空間形成的巖脈稱之為擴張性巖脈。如果由流體與圍巖交代而占有空間而形成的巖脈叫做非擴張性巖脈。按照纖維晶體生長方向與脈壁的關系,可以分為同向型和反向型。同向型:纖維晶體自兩壁向中心生長,并在巖脈中心愈合。纖維晶體與周圍巖石礦物成分相同。反向型:纖維晶體自中心向兩壁生長,其礦物成分與圍巖不同。縫合線構造是一種呈幅度不等的鋒利鋸齒狀破裂面。特點有:多發育于碳酸鹽巖石中,如石灰巖、白云巖,碎屑巖中也可見到。縫合線構造的成因是巖石中先存在微破裂面,后來遭受擠壓,破裂面附近的易溶組分溶解并遷移,難溶組分殘留聚集,原來平直的破裂面轉化成無數細小尖峰突起的縫合面。縫合線構造的應力狀態:縫合線構造的峰尖方向指示最大主應力σ1方向。節理的分期節理的分期是將一個地區不同構造時期、不同構造應力場所形成的節理進行篩分,把同一構造期和同一構造應力場所形成的節理組合在一起。節理的分期主要依據:〔1〕節理組以及節理系之間的交切關系;〔2〕各期節理的配套關系。錯開:后期形成的節理切斷早期形成的節理,假設后期節理是剪節理,那么可見到錯斷線兩側標志點的對應錯開。限制:一組節理延伸到另一組節理前突然中止,這種現象叫做限制,被限制的節理組形成相對較晚。互切:如果兩組節理互相交切或切錯,且兩組節理相互切錯的方向服從統一的構造應力場,那么說明兩組節理是同時形成的,并具有共軛關系。節理的配套節理配套就是指在一定時期的統一構造應力場中形成的各組節理的組合關系。判斷節理是否配套,就是去鑒別那些不同方向的節理或節理組是否是形成于同一構造時期,并且是否是形成于同一構造應力場的作用。節理的野外觀測內容地質背景的觀測\節理的分類和組系劃分\節理發育程度的研究\節理的延伸狀況\節理面的觀察\節理含礦性和充填物的觀察走向斷層:斷層走向與巖層走向根本一致的斷層。傾向斷層:斷層走向與巖層走向直交的斷層。即與巖層傾向一致的斷層。斜向斷層:斷層走向與巖層走向斜交的斷層。順層斷層:斷層面與巖層層面等原生界面根本一致的斷層。縱斷層:斷層走向與褶皺軸向一致或與區域構造線方向基本一致的斷層。橫斷層:斷層走向與褶皺軸向直交或與區域構造線方向近于直交的斷層。斜斷層:斷層走向與褶皺軸向斜交或與區域構造線方向斜交的斷層。正斷層:指斷層上盤下降,下盤相對上升的斷層。

特征:斷面產狀較陡,傾角多在450以上。大型正斷層往往上陡下緩,總體形態呈鏟狀、犁狀或勺狀。逆斷層:指斷層上盤上升,下盤相對下降的斷層。根據斷面傾角大小,又可分為如下幾種類型:高角度逆斷層:斷面傾角在45o以上。低角度逆斷層:斷面傾角小于45o。逆沖斷層:位移量較大的低角度逆斷層,傾角在30o左右。逆沖推覆構造:具一定規模,位移量很大的低角度逆沖斷層系〔原地系統有構造窗,外來系統有推覆體、飛來峰〕組成的構造。平移斷層:斷層兩盤順斷面走向相對運動的斷層。特征:斷面平直光滑、近于直立,剪切性質突出。根據斷層兩盤相對運動方向不同,又可分為:左行平移斷層和右行平移斷層,規模巨大的平移斷層那么一般稱為走滑斷層。斜向滑動斷層.正平移斷層-平移正斷層\逆平移斷層-平移逆斷層樞紐斷層:斷層兩盤相對發生大的旋轉〔分為旋轉軸位于斷層一端或斷層中部一點兩種情況〕1.正斷層一般特點

正斷層是斷層上盤相對下盤沿斷層面向下滑動的斷層。在自然界,正斷層產狀較陡,傾角一般>45°(60°~70°為主)。2.正斷層組合型式階梯狀斷層:由假設干條產狀根本一致的正斷層組成,各條斷層的上盤依次向同一方向呈整體均勻下降〔或抬升〕,構成階梯狀。掀斜式階梯狀斷層〔箕狀構造〕:由假設干條產狀根本一致的正斷層組成,各條斷層的上盤依次向同一方向呈整體不均勻翹曲,構成掀斜階梯狀。規模大者控制斷陷盆地沉積,地貌上表現為單面山與山谷相間景觀。地塹:由兩條走向根本一致的相向傾斜的正斷層組成,兩條斷層之間為共同下降盤之組合。也可以是由一組走向根本一致的相向傾斜的階梯狀斷層組成。地壘:由兩條走向根本一致的反向傾斜的正斷層組成,兩條斷層之間為共同上升盤之組合。也可以是由一組走向根本一致的反向傾斜的階梯狀斷層組成。地壘組合與地塹組合正好相反。盆-嶺構造:盆嶺構造一詞源自美國西部科迪勒拉山系的盆嶺區,指由不對稱的縱列單面山、山嶺及其間列的盆地組成的構造-地貌單元。它是在區域伸展作用下形成的地塹、地壘、掀斜式階梯狀斷層控制下發育的構造-地貌型式。屬大-特大型正斷層組合型式。裂谷構造:是在區域伸展隆起背景下形成的狹長斷陷、切割深、發育演化時間長的大-特大型正斷層地塹組合型式。它是全球板塊構造的一種類型。環狀斷層:是由假設干條弧形、半環狀斷層圍繞一個中心成同心圓狀排列之組合。

放射狀斷層:是由假設干條斷層自一個中心向外成輻射狀排列之組合。這種構造組合型式形成是隆拱作用引起的平面引張之結果,規模一般不大,以小型為主。斜列型(雁列式)斷層:斜列型斷層構造是由假設干條彼此平行的正斷層呈斜向錯列之組合。單條斷層與斜列式斷層帶(串連線)走向呈30°~45°斜交。這種構造組合型式形成是區域扭動(剪切)作用之結果,規模中等,常常控制小型斷陷盆地。3.正斷層形成地質背景

正斷層可以發育在各種不同的地質環境中,在構造變動強烈的擠壓構造帶,正斷層一般不發育、不占主導地位,一般作為擠壓構造的伴生或派生構造。

但在構造伸展區(如板塊或地塊內部、地臺、地臺活化區),正斷層及其組合占主導地位。1.逆斷層一般特點

逆斷層是斷層上盤相對下盤沿斷層面向上滑動的斷層。逆斷層是自然界中最常見的構造型式,規模從小型到大-特大型普遍發育。根據斷層傾角大小,一般劃分為高角度逆斷層(>45°)和低角度逆斷層(<45°)。一種特殊的斷層-圓柱狀斷層逆沖斷層是低角度逆斷層中的一種,斷層傾角很小(<30°)水平位移量可達5km以上。斷層上盤是遠處推移而來的稱為外來巖塊(體)或逆沖巖席;斷層下盤相對未動稱為原地巖塊(體)。當斷層上盤的外來巖塊或逆沖巖席遭受強烈侵蝕切割,將外來巖塊剝蝕掉而露出下伏原地巖塊時,表現為兩種常見特征構造形式:

構造窗:一大片外來巖塊中露出一小片由斷層圈閉的原地巖塊;

飛來峰:一大片被強烈剝蝕出來的原地巖塊中殘留一小片由斷層圈閉的外來巖塊;2.逆斷層組合型式

疊瓦(疊沖)式逆沖斷層:由假設干條產狀根本一致的逆沖斷層組成,各條斷層的上盤依次向同一方向向上逆沖,平面上構成疊瓦式(狀)。疊瓦(沖)式逆沖斷層:疊瓦狀構造常常表現為上陡、下緩,各條斷層向下聚集成一條主斷層。對沖式逆沖斷層:由兩條傾向相背相對逆沖的逆斷層組成,兩條斷層間有一共同的下(降)盤。小型的對沖式斷層常與背斜伴生,而大型對沖式斷層常控制前陸和斷陷盆地邊界。3.逆沖推覆構造逆沖推覆構造指由逆沖斷層及其上盤推覆體或逆沖巖席組合而成的大型-巨大型構造。這類構造廣泛產于各種造山帶和前陸,對礦產、油氣賦存有著密切的關系,因而成為近十幾年地學理論和應用研究領域中的一大熱點,并取得較大的進展。逆沖推覆構造與逆沖斷層的區別在于:前者規模大、水平位移(推覆距離)大;后者規模較小,水平斷距有限。由于兩者只存在規模大小的差異,因此逆沖推覆構造的組合型式也有與逆沖或逆掩斷層類似的組合型式——如疊瓦式、對沖式、背沖式和楔沖式等。雙重逆沖構造:由頂板逆沖斷層與底板逆沖斷層及夾于其中的一套疊瓦式逆沖斷層和斷層夾塊(片)組合而成的構造。其特點是雙重逆沖構造中的各次級疊瓦狀逆沖斷層向上相互趨近并且相互連接共同構成頂板逆沖斷層;各次級疊瓦狀逆沖斷層向下也相互趨近并且相互連接共同構成底板逆沖斷層;由次級逆沖斷層圍限的巖塊稱為斷夾塊〔Horse〕。如果疊瓦狀逆沖斷層向上沒有連接成頂板逆沖斷層,這種疊瓦狀逆沖斷層稱為疊瓦扇。反沖斷層〔Backthrust〕:在逆沖斷層系中出現的與總體逆沖方向相反的逆沖斷層。反沖斷層主要出現在逆沖斷層系的前鋒部位和斷坡后側,它是由逆沖滑動中受斷坡或鋒緣前側受阻抗而發生反沖作用形成的。逆沖推覆構造擴展的的兩種根本形式〔1〕前展式或背馱式;〔2〕后展式或上疊式前展式或背馱式(Piggybackpropagation):新產生的逆沖斷層發育在已經存在的老逆沖斷層之下,各逆沖巖席依次向逆沖前進方向〔前陸〕擴展,并增生在前進逆沖巖席的前鋒。后展式或上疊式(Oversteppropagation):每一新產生的逆沖斷層發育在已經存在的老逆沖斷層上面,各逆沖巖席向逆沖來源方向〔腹陸〕擴展,并增生在前進逆沖巖席的后緣。斷展褶皺作用〔Fault-propagationfolding〕:逆沖巖席在逆沖爬升過程中發生的褶皺作用,在逆沖斷層的終端或前端形成褶皺,而且褶皺與斷坡形成同時。4.重力滑動或滑覆構造重力滑動或滑覆構造:是指巖層在重力作用或重力勢能控制影響下,向下滑動形成的構造。構造樣式:滑動巖片、滑動褶皺和滑動巖塊形成條件:〔1〕適宜的坡度和接納滑動系統的盆地;〔如河南嵩山、鄂東大冶地區〕〔2〕滑動系巖層有足夠厚度和重量;〔3〕應有潤滑層和一定孔隙壓力;逆斷層可以發育在不同地質構造背景,但大局部逆沖斷層發育在大陸碰撞擠壓造山帶和洋陸碰撞邊界。低角度逆掩斷層往往與孔隙流體發育的擠壓帶有關。1.平移斷層一般特點

平移斷層是斷層兩盤相對沿斷層面沿水平方向滑動的斷層,傾角較陡,普遍>60°(70°~80°為主);根據兩盤的相對滑動方向,可進一步命名為:左行(左旋、反扭)平移斷層:垂直斷層走向觀察,對盤向左方滑動;右行(右旋、順扭)平移斷層:垂直斷層走向觀察,對盤向右方滑動;平移斷層的發育可以分為兩類:

一類是與褶皺、大型逆掩斷層等構造相伴生的平移斷層,這類平移斷層規模不大。屬于形成褶皺或逆掩斷層的統一構造應力場控制下的配套成分,因此平移斷層與構造線(褶皺軸、逆掩斷層線)常斜交。另一類是區域性的平移斷層〔常稱為走滑斷層〕。它是某一地區的主干控制性構造,故其規模巨大,形成于區域性剪切構造應力場。2.平移斷層的派生構造作用

走滑拉分構造:在平移斷層活動中,斷層走向的局部彎轉,次級斷層的切割,在斷塊的一端引起巖塊的拉開、陷落形成盆地、拗陷;在另一端引起重疊、擠壓形成褶皺或逆沖斷層。走滑擠壓構造:旁側或間夾的派生斜列構造或雁列構造〔大多為褶皺〕產出于一條平移斷層兩側或兩條平移斷層之間的巖層中,不穿越主干平移斷層。隱伏平移斷層上覆層斜列構造:平移斷層未出露地表,下伏平移斷層的相對運動導致上伏巖層形成一系列派生構造。派生構造以褶皺為主,但常伴生橫切派生褶皺的派生高角度正斷層或張節理。3.平移斷層形成的地質背景 巨型平移斷層主要以全球性的轉換斷層形式,或大區域的走滑斷層形式出現。在小區域的局部應力場作用下也可以出現不同規模的平移斷層。應力場:受力物體內部的每一個點都存在與之相對應的應力狀態。物體內各點的應力狀態,在物體所占據的空間組成的總體,稱為應力場。均勻應力場:物體內各點應力狀態相同〔即方向相同,大小相等〕。例如理想單軸擠壓和拉伸。非均勻應力場:物體內各點應力狀態不相同。例如地殼中上覆巖石壓力隨深度而變化,σn=ρgh,所以地殼中重力場是變化的。構造應力場:由構造作用所造成的應力場。通常區域應力場和全球應力場一般由重力和構造應力雙重作用造成。斷層的力學性質未總結,看書,看圖斷層的識別標志1.地貌標志構造地貌是確定斷層存在的重要標志,構造地貌包括由晚近時期〔一般指中新生代以來,特別是新生代以來〕斷層活動直接形成的動態構造地貌和地質歷史時期形成的斷層經外營力塑造的靜態構造地貌。它們都能清楚地顯示斷層的存在,為觀察和確定斷層提供了重要線索。〔1〕斷層崖通常是晚近活動斷層面形成的陡崖。正斷層主要發育于盆地、平原與山地(脈)之間。〔2〕斷層三角面通常是晚近活動斷層面形成的陡崖受到與斷崖面垂直方向水流侵蝕切割形成的沿斷層走向分布的一系列三角形陡崖。它主要發育于盆地、平原與山地(脈)接合部位。〔3〕錯斷山脊通常是晚近平移活動斷層相對平移錯動造成某一方向的山脊發生突然的、有規律的錯斷。〔4〕串珠狀湖泊、洼地以及泉水由大斷層引起的斷陷或破碎帶形成的在走向上呈線狀、串珠狀分布的湖泊、洼地,并且單個湖泊、洼地也具有沿定向排列的特點。〔5〕錯斷的河流、水系斷層的存在常常影響河流水系的發育,引起河流的急劇轉向、甚至切斷河谷。2.構造標志〔1〕錯斷線狀和面狀地質體在斷層之前形成的線狀或面狀地質體(如地層、礦層、巖脈、侵入接觸面、劈理或相帶界線)被后期形成的斷層切割,在平面或剖面上突然中斷錯開不連續的現象。〔2〕構造強化在一套正常地質體中,突然出現如產狀急變、多變、變陡,以及節理化、劈理化、片理化密集帶、小褶皺劇增等現象。

構造透鏡體的出現也是斷層引起構造強化的一種表現。包括由節理遞進變形(構造強化)形成的并列狀透鏡體和由斷層錯動形成的雁列狀透鏡體。構造強化依據:■構造產狀急變;■節理、劈理化密集帶突現;■破碎帶和擦痕出現;〔3〕斷層構造巖(斷層巖)斷層帶中巖石在斷層作用下被搓碎、碾磨,甚至重結晶,再定向固結的巖石。包括脆性和韌性兩大系列,其中脆性系列斷層構造巖通常又分為三大類。斷層構造巖及其研究意義斷層構造巖(或斷層巖):是斷層兩壁巖石在斷裂作用過程中被改造成不同結構或不同成分的巖石。研究意義: 〔1〕斷層巖本身就是斷層存在的良好標志; 〔2〕斷層巖屬性可以判斷變形的性質:脆性或韌性; 〔3〕斷層巖可以測定斷層溫度和壓力; 〔4〕斷層巖可以判斷斷層兩盤相對運動方向;脆性變形有關的斷層構造巖〔1〕破裂巖類巖石被密集節理、劈理切割成大小不等的碎塊構成的構造巖。巖石的成分、結構、構造根本無變化;破裂的巖塊、碎塊尚可拼合,且無明顯位移;巖塊和碎塊之間的縫隙閉合或張開,可有膠結物和次生泥的充填;碎基少或無。它是淺層次脆性斷層弱變形帶之產物。〔2〕斷層角礫巖類〔也稱構造角礫巖〕斷層中最常見的構造巖,是原巖在淺層次脆性-脆韌性斷裂帶中經破碎、磨蝕、細化的構造巖。構造巖由兩大局部構成——角礫和碎基。角礫為主要組成局部〔>50%〕,成分、結構與原巖無大的差異,其大小、形態不一,轉動、位移、搓磨明顯,角礫之間已不能拼合。角礫間為碎基——相對于角礫更細化的碎屑物。根據角礫的粗細構造角礫巖類可進一步劃分為:粗、中、細構造角礫巖。〔3〕碎裂巖類斷層中最常見的構造巖之一,是原巖在中淺層次脆性-脆韌性斷裂帶中經破碎、磨蝕、細化后形成的變形程度較高的構造巖。構造巖由兩大局部構成——碎基和角礫。碎裂細化物碎基占主要〔>50%〕,原巖結構、構造已不清楚,甚至出現少量的重結晶;角礫為巖石的次要組成局部,構成巖石中的碎斑,碎斑轉動、位移、搓磨更加強烈。根據碎基的含量多少和粒徑大小,碎裂巖類可進一步劃分為:碎斑巖、碎粒巖和碎粉巖碎斑巖

由碎斑和碎基兩大局部構成的構造巖。巖石中殘留有較大的原巖碎塊—碎斑,碎斑原巖結構構造較清楚,碎基由原巖細化物(2~0.1mm)組成。

碎粒巖

由碎基組成的構造巖。巖石中根本沒有原巖碎塊的殘留物-碎斑,主要由原巖細化物(2~0.1mm)組成。原巖結構構造特征已經消失,但其化學組分與原巖根本相同。碎粉巖由很細碎基組成的構造巖。巖石中完全沒有原巖碎塊的殘留物——碎斑,主要由原巖的細化物(<0.1mm)組成,原巖結構構造特征完全消失,但化學組分與原巖仍根本相同。

斷層泥(未固結碎粉巖)

由未固結的碎粉物質(<0.1mm)組成的構造巖。原巖結構構造特征完全消失,但其化學組分與原巖仍然根本相同。

斷層泥成因有兩種:一為新構造(斷層)活動形成的碎粉物質尚未固結;二是已固結碎粉巖被風化后泥化作用形成。〔4〕玻化巖類〔假玻玄武巖〕玻化巖〔假玻玄武巖〕斷層在強烈快速研磨和錯動過程中產生的剪切摩擦熱誘發的局部熔融并迅速冷卻,形成外貌似黑色玻璃質的巖石,稱為玻化巖或假玻玄武巖〔pseudotachylyte〕。成分特征:因斷裂帶巖石的不同而不同;結構特征:黑色玻璃質、隱晶質結構;成因特征:快速研磨錯動中產生的巖石,因此也被稱為古地震的“化石”;產出特征:呈脈狀產于各種構造裂隙和斷層中。3.斷層標志〔地層重復和缺失〕4.巖漿活動與礦化作用大斷層尤其是切割很深的大斷裂常常是巖漿和熱液運移的通道以及會聚、賦存的場所。如果巖體、礦化帶或硅化等熱液蝕變帶呈線狀斷續分布,常常指示有大斷層或斷裂帶的存在。一些放射狀或環狀巖墻也指示放射狀斷裂或環狀斷裂的存在。5.巖相和地層厚度的突變如果某一地區的沉積巖相和厚度沿一條線(帶)發生急劇變化,可能是斷層活動的結果。斷層引起巖相和厚度的急變有兩種情況:■控制沉積盆地和沉積作用的同沉積斷層的活動,它會引起沉積環境沿斷層在其兩盤發生明顯變化,巖相和厚度因而發生顯著差異;■斷層的遠距離推移使相隔甚遠的巖相帶直接接觸。1.斷層面產狀確實定

﹡斷層面顯露地表時,可以直接在斷層面上進行測定。﹡斷層面未顯露地表時,如果斷層面比擬平直穩定、地形切割較強烈而且斷層線出露良好,那么可以利用“v”字形法那么,或采用在地形地質圖上測定面狀構造產狀要素的方法進行斷層面產狀的測定。

﹡如果斷層有三個或三個以上的鉆孔控制,那么可以采用在地形地質圖上三點法求面狀構造產狀要素的方法確定斷層產狀。斷層面沿走向和傾向產狀是可能發生變化的,尤其是大斷層或逆沖斷層的斷層面常常呈波狀起伏或臺階狀,其原因有:

①大斷層形成前初始子斷裂是各自分散的,而后子斷裂逐漸聯合起來形成折線狀、正弦曲線狀或花冠狀等;

②斷裂形成后,原應力場的正應力、剪應力軌跡發生偏轉,引起斷裂線向另一方向偏轉形成弧形面;

③逆沖斷層中斷坪與斷坡交替變化形成臺階狀;

④不同巖性層力學性質差異、不同深度物理條件變化的影響以及多期變形等因素,都會影

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