地質構造

地質構造變動：巖層形成后，在地殼運動影響下發生變形和變位（位移、傾斜、彎曲、斷裂），其原始產狀受到不同程度的改變，稱為地質構造變動。

地質構造：發生構造變動的巖層所呈現的各種空間形態稱為地質構造。地質構造分為兩類：褶皺構造、斷裂構造。（單斜構造往往是褶皺或斷裂構造形態的一部分，故不另列）第一節巖層的產狀主要內容：一、巖層及其產狀二、產狀要素三、產狀表示方法四、水平巖層、直立巖層和傾斜巖層的特征五、地層接觸關系一、巖層及其產狀（一）巖層

巖層是由兩個平行或近于平行的界面所限制的同一巖性組成的層狀巖體。巖層的頂面、底面、厚度稱為巖層的三個要素。上層面(頂面)下層面(底面)

（二）巖層產狀巖層產狀是指巖層的空間位置。用于描述巖層的空間展布特征。二、產狀要素一般巖層的產狀用走向、傾向、傾角表示。走向、傾向、傾角稱為巖層產狀的三要素。α1走向：指巖層面與水平面的交線走向是直線，有兩個方向，方向用方位角表示。如走向的一個方位角是30°，可稱巖層的走向是30°，也可稱巖層的走向為210°。傾角傾向走向α傾角傾向走向2、傾向：在巖層面上沿巖層面的傾斜方向垂直走向的直線稱傾斜線。傾斜線在水平面上的投影線所指的巖層面傾斜方向稱傾向。傾向與走向相互垂直。傾向是射線，只有一個方向，用方位角表示，如傾向為30°，可稱巖層的傾向為30°。α傾角傾向走向3、傾角傾斜線與其在水平面上的投影線(傾向線)之間的夾角。三、產狀表示方法文字記述中，產狀常用方位角表示：只記述傾向和傾角。例如：120°∠32°，表示巖層傾向為120°，傾角為32°。平面圖上產狀符號如下：

60°水平巖層傾斜巖層倒轉巖層直立巖層（一）水平巖層巖層層面保持水平狀態，即同一巖層面上的海拔高度基本相同的巖層稱為水平巖層。水平巖層的特征：

1.在地層層序沒有發生倒轉的情況下，地質時代較新的巖層疊覆在較老的巖層之上。

2.水平巖層的厚度是該巖層頂面標高與底面標高之差。

3.水平巖層的出露和分布狀態完全受地形控制。在地圖上，其出露界線與地形等高線平行或重合。

4.水平巖層露頭的水平寬度是隨巖層的厚度和地面坡度的變化而變化的。

水平巖層（二）直立巖層

巖層面與水平面垂直，在地質圖上，其露頭寬度與真厚度相等，巖層界線為一直線，其延伸方向不受地形影響，與地形等高線斜交。（三）傾斜巖層受構造運動的影響，巖層改變了原始的水平狀態并發生傾斜，稱為傾斜巖層。傾斜巖層的特征：

1.在地層層序沒有發生倒轉的情況下，地質時代較新的巖層疊覆在較老的巖層之上。

2.巖層的厚度為該巖層頂面與底面之間的垂直距離。露頭的水平寬度取決于巖層的厚度和地面坡度的變化。

3.巖層的出露和分布狀態完全受地形控制。其露頭線遵循“V”字形法則。傾斜巖層a

“V”字形法則共有三條法則①當巖層傾向與地面坡向相反時，巖層露頭界線與地形等高線的彎曲方向一致（相反相同）：即在溝谷處，巖層界線的“V”字形尖端指向溝谷上游方向；而在穿過山脊時，“V”字形尖端則指向山脊的下坡。②當巖層傾向與地面坡向相同且巖層傾角大于地面坡角時，巖層界線與地形等高線呈相反的方向彎曲（相同相反）：

在河谷處，巖層界線的“V”字形尖端指向河谷下游；在山脊處，巖層界線的“V”字形尖端指向山脊的上坡

。

當巖層傾向與地面坡向相同且巖層傾角小于地面坡角時，巖層界線與地形等高線的彎曲方向相同（相同相同）。

在河谷處，巖層界線的“V”字形尖端指向河谷上游；而在山脊處，巖層界線的“V”字形尖端指向山脊的下坡。五、地層的接觸關系

地層的接觸關系是指上、下兩套地層，即新地層和老地層之間在時間和空間上的相互關系。

地層接觸關系分為整合接觸和不整合接觸兩種。其中不整合接觸又包括平行不整合（假整合）接觸和角度不整合接觸。（一）整合接觸指某個地區在一定的地質歷史時期內，地殼運動與沉積作用處于相對平衡狀態，沉積連續、形成上下兩套地層之間的巖性和古生物演化基本一致，上下兩套地層之間的接觸關系稱為整合接觸。特點1.上下兩套地層為連續沉積；

2.上下兩套地層之間的巖性、古生物基本一致

3.上下兩套地層之間不存在侵蝕面。（二）不整合接觸

1.平行不整合（假整合）接觸

指某個地區在一定的地質歷史時期內，地殼下降接受沉積后，地殼再抬升，使已形成的地層遭受風化剝蝕，出現明顯的區域性沉積間斷；之后地殼再次下降并接受沉積，上下兩套地層之間的產狀基本一致，稱為平行整合接觸或假整合接觸。

特點（1）上下兩套地層之間有明顯的沉積間斷，巖性、古生物出現突變，缺失了某些時代的地層；

（2）上下地層之間存在分布廣泛的沉積間斷面；

（3）上下地層之間的產狀基本一致。

2.角度不整合接觸指某個地區在下伏地層形成后，發生強烈的地殼運動，使已形成的地層發生傾斜、褶皺、斷裂、或伴隨巖漿活動、變質作用，上升并遭風化剝蝕、造成明顯的區域性沉積間斷；之后地殼再次下降并接受沉積，使新地層覆蓋在不同時代的老地層之上，上下兩套地層之間的產狀不一致，稱為角度不整合接觸。整合接觸

平行不整合（假整合）接觸角度不整合接觸

主要內容一、褶皺構造的概念二、褶曲的形態分類三、褶皺構造的觀測與研究。第二節褶皺構造

1.褶皺巖層在地殼運動的長期作用下，原始產狀改變，形成各種彎曲，但仍保持連續性，稱為褶皺構造，簡稱為褶皺。

2.褶曲

褶皺構造的一個彎曲叫褶曲，是褶皺的基本單位。一、褶皺構造的概念（一）褶皺與褶曲（二）褶曲的基本類型

褶曲包括向斜和背斜兩種基本類型：

1.背斜

在形態上為一個弧頂向上的彎曲，中心部分為老地層，兩側地層依次變新。

2.向斜

在形態上為一個弧頂向下的彎曲，中心部分為新地層，兩側地層依次變老。不對稱背斜----寧夏賀蘭山奧陶系寧夏石炭井礦區發育的褶皺構造（三）褶曲要素1.核部和翼部：褶曲中心部位稱核部；核部兩側稱翼部。2.轉折端：兩翼巖層匯合轉折的部位。3.樞紐點和樞紐線：同一褶曲橫剖面上同一巖層面的最大彎曲點樞紐點；同一褶曲橫剖面上同一巖層面的最大彎曲點的連線叫樞紐線，即樞紐。。4.軸面、軸和軸跡：同一褶曲各巖層面上樞紐線構成的面叫軸面；軸面與水平面的交線稱軸；軸面與地表面的交線稱軸跡。5.頂角和翼角：兩翼同一巖層之間的夾角叫頂角。兩翼巖層與水平面夾角叫翼角。褶曲要素核水平面160°∠25°345°∠65°翼部翼部核部轉折端軸面二、褶曲的形態分類褶曲形態分類包括四種：橫剖面的、縱剖面的、平面的及其組合形式。（一）褶曲的橫剖面形態分類橫剖面指垂直于褶曲軸的剖面，主要分為六種形態：

1.直立褶曲：軸面直立或近于直立，兩翼巖層傾向相反，傾角近等，又稱對稱褶曲。

2.斜歪褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相反，傾角不等，又稱不對稱褶曲。

3.倒轉褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相同，一翼巖層層序正常，另一翼倒轉，老巖層覆于新巖層之上。

4.扇形褶曲：軸面直立或傾斜，兩翼均倒轉，兩翼角可以不等或相等。

5.平臥褶曲：軸面近于水平，一翼巖層倒轉，另一翼正常。

6.撓曲：在水平或緩傾斜巖層中，某一段巖層傾角突然增大形成的膝狀彎曲。褶曲在橫剖面上的分類

（二）褶曲的縱剖面形態分類縱剖面指平行于褶曲軸的剖面，主要分為二種形態：

1.水平褶曲：軸面樞紐近于水平，褶曲沿水平方向延伸，兩翼巖層走向大致平行。

2.傾伏褶曲：褶曲樞紐傾伏并向一個方向傾沒以至消失，兩翼巖層走向不平行且逐漸朝一個方向匯合。

注意：自然界中的褶曲樞紐幾乎都是傾伏的，水平褶曲常是它的一部分。水平褶曲傾伏褶曲（三）褶曲的平面形態分類在水平面上，根據褶曲延伸長度及同一巖層界限的長寬比分為三類：

1.線形褶曲：延伸遠、長寬比大于10：1。

2.短軸褶曲：延伸不遠即傾伏消失，長寬比為10：1至3：1之間。

3.近等軸褶曲：其樞紐、軸面、軸跡無定向，平面呈近圓形，近等軸背斜又叫穹窿，近等軸向斜又叫構造盆地。（四）褶曲的組合形式

1.復式褶皺：大型背斜和向斜的兩翼地層被次一級褶曲復雜化。

2.隔檔式褶皺、隔槽式褶皺：由近于平行、發育不等的一系列背、向斜組成。隔檔式褶皺的背斜呈緊密褶曲、相鄰的向斜則平緩開闊；隔槽式褶皺背斜開闊、向斜緊閉。

3.同斜褶皺：由一系列發育程度基本相同的軸面近于平行的褶曲組成。三、褶皺構造的觀測于研究（一）褶皺的識別

1.

新老巖層依次對稱重復出露是判別褶曲存在的基本標志。但水平構造、單斜構造地區由于地形切割也會出現這種現象。

水平構造區：老地層在地形低的地方出露、新地層則在高處；單斜構造區：新老地層是沿山谷或山脊兩側對稱分布，其條帶延伸方向與走向相交。

2.褶曲構造的新老地層呈條帶狀對稱出露，不受地形影響，且與走向一致。（二）褶皺的研究

1.褶曲的描述

1）名稱：地名＋褶曲類型

2）核部地層、兩翼地層及兩翼地層產狀

3）軸面產狀、軸跡走向

4）褶曲的形成時代

5）與相鄰褶曲的關系。2.褶曲形成時代的判別

1）根據地層之間角度不整合接觸關系來確定。它介于角度不整合面之下最新地層形成之后的時代與角度不整合面之上最老地層形成之前的時代之間。

2）根據較大的區域地質構造演化史推測本區褶曲形成的時代。如下圖：圖中存在兩個角度不整合面：

①K與下伏地層之間；

②J2與下伏地層之間。

C、P、T組成的褶皺是T以后J2之前的J1，J3以后與K2以前的K1兩次地殼運動形成的；J2＋3組成的褶皺僅經過K1地殼運動形成的。TPPTCT3T2T1T1T2ODSSOOSSDD第三節斷裂構造

主要內容：一、斷裂構造的概念二、節理三、斷層一、斷裂構造的概念

當長期作用在巖層上的構造應力達到或超過巖石的強度極限時將發生變形造成破裂和錯動，使巖層的連續完整性受到破壞，它們的產物總稱為斷裂構造。斷裂構造分為節理和斷層兩類。

二、節理

斷裂兩側的巖層或巖體沿破裂面斷開，但沒有發生明顯的相對位移的斷裂構造稱節理，又稱為裂隙。其破裂面稱為節理面。

兩組近于垂直的節理

南京湖山上泥盆統五通組砂巖（一）節理的分類1.節理的力學性質分類節理按力學性質可分為張節理和剪節理。

1）張節理

是在張應力作用下形成的節理。

2）剪節理

是在剪應力作用下形成的節理。1）張節理特點：

①產狀不穩定，在平面上呈蜿曲狀或鋸齒狀延伸，沿走向延伸不遠即告消失。

②節理面粗糙不平，擦痕不發育，節理兩壁裂開距離較大，有些張節理呈開口狀或楔形，常被礦脈充填。

③在由壓應力誘導產生的張應力作用下形成的張節理，常常會追蹤先已形成的共軛X型剪節理，形成鋸齒狀追蹤張節理。

④一般來說，張節理面兩側的巖石沒有發生相對錯移的現象。當張節理發育在礫巖或含礫的碎屑巖中時常是繞過礫石。

⑤張節理一般發育稀疏，節理之間的距離較大，分布不均勻，即使局部地段發育較多也很少密集成帶。2）剪節理特點：

①產狀穩定，在平面和剖面上都呈直線延伸；規模較大，沿走向和傾向常延伸較遠。

②節理平直而光滑，常具擦痕、鏡面等構造現象；節理兩壁之間往往比較緊閉。

③發育在礫巖中或含礫的碎悄巖中的剪節理常把礫石切穿并發生微小的錯移，可以借助這種錯確定巖石被剪切的方向。

④一般剪切理發育較密集，相鄰兩節理之間的距離較小，常具有等距性分布特點；有時則密集成帶。

⑤在由壓應力誘導產生的剪應力作用下形成的剪節理，常發育成兩組構造X型剪節理。

⑥共軛X型剪節理常呈羽列現象。2.節理的產狀分類

根據節理產狀與巖層產狀的關系，分為四種：

1）走向節理：節理走向大致與巖層走向平行。

2）傾向節理：節理走向大致與巖層走向垂直，與巖層傾向大致平行。

3）斜向節理：節理走向與巖層走向斜交。

4）順層節理：節理面與巖層面大致平行。3.節理的成因分類

根據成因分兩大類：原生和次生節理。

1）原生節理：在沉積作用、巖漿作用以及成巖過程中形成的節理。例如玄武巖柱狀節理、煤的內生裂隙等。

2）次生節理：巖層形成后生成的裂隙。又分為二類：

（1）構造節理：由地殼運動產生的構造應力所成，分布廣、有規律。

（2）非構造節理：外力地質作用或人為因素所成。例如風化、滑坡、崩塌、冰川、人工爆破等造成的。規模不大、分布不廣、無規律。（二）節理的觀測與研究

1.觀測

1）選擇和建立觀測點

①根據研究目的，在不同的構造部位、不同層位、不同巖性上觀測。

②要是有足夠大的面積，以保證有幾十條節理可供觀測。

2）描述、記錄節理特征

記錄內容包括構造部位、層位、巖性、地層時代和產狀、節理產狀、節理力學性質、充填特征和形態特征、伴生構造、密集程度等。2.研究

1）數理統計

①節理密度：指垂直節理走向上單位距離內節理的條數。

②節理裂隙度：垂直節理走向上單位距離內節理縫隙寬度。

③裂隙率（面密度）：節理裂隙面積占觀測面積的百分比。

2）資料的整理分析

對節理進行分組、分期、分性質統計，編制相應圖件，例如節理玫瑰花圖等。

四組節理：第2、4組最發育、第1、3組不發育，第2、4組為共軛剪節理，第1、3組為張節理。與背斜成因有聯系，2、4組屬背斜同期。主應力方向NEE-SWW

三、斷層

斷裂兩側的巖層或巖體沿破裂面斷開，并且發生明顯的相對位移的斷裂構造稱斷層。斷層

山西柳林縣成家莊，石炭系本溪組

（一）斷層要素

包括斷層面、斷層線、斷盤、斷層交面線、斷距、落差等。

1.斷層面：指斷層的破裂滑動面。

2.斷層線：斷層面與地面的交線。

3.斷盤：斷層面兩側的巖體。位于斷層面上方的稱為上盤；位于斷層面下方的稱為下盤。

4.斷層交面線：斷層面與巖層底面的交線。逆斷層斷層面斷層交面線上盤下盤5.斷層的斷距、落差（1）斷距包括總斷距(滑距)、地層斷距、鉛垂斷距、水平斷距H總

①總斷距(滑距)是斷層兩盤相對錯開的真正距離H總②地層斷距H0:

指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的垂直距離。③鉛垂地層斷距Hg:

指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的鉛直距離。H0=Hgcosαα-地層傾角④水平地層斷距Hf:

指在與巖層垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的水平距離。H0=Hfsinαα-地層傾角（2）落差與平錯

①斷層的落差Ha:指在與斷層走向垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的鉛直距離（高程差）。②斷層的平錯Hb:指在與斷層走向垂直的剖面上，斷層同一層面錯開的水平距離。Hb=Ha.ctgββ-斷層傾角（二）斷層分類1.根據斷層兩盤相對位移方向分類：分為：正斷層、逆斷層、平移斷層、樞紐斷層等。①正斷層：斷層上盤沿斷層面傾斜線相對向下移動，下盤相對向上移動。正斷層

C22tC21bC22tC21b②逆斷層：斷層上盤沿斷層面相對向上移動，下盤相對向下移動。逆斷層

山西柳林縣成家莊，石炭系本溪組逆斷層又分為三種：A逆沖斷層：斷層面傾角大于45°；B逆掩斷層：斷層面傾角在30～45°間；C輾掩斷層：斷層面傾角小于30°。③平移斷層

斷層的兩盤沿斷層面走向發生移動的斷層。④樞紐斷層：

斷層兩盤以斷層面上的某一點為樞紐中心發生相對旋轉滑動。2.根據斷層走向和所切割巖層走向關系的分類分為走向斷層、傾向斷層、斜交斷層、順層斷層。

①走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致。

②傾向斷層：斷層走向與巖層走向基本直交，而與傾向基本一致。

③斜交斷層：斷層走向與巖層走向明顯斜交。

④順層斷層：斷層面與巖層面基本平行，是層滑構造的一種。3.根據斷層走向與褶皺軸向關系的分類

①縱斷層：斷層走向與褶皺軸向基本一致。

②橫斷層：斷層走向與褶皺軸向基本垂直。

③斜斷層：斷層走向與褶皺軸向斜交。4）、斷層的組合類型①地壘和地塹：兩條以上正斷層，傾向相背、中間斷盤相對上升稱地壘。反之，斷層傾向相對、中間盤下降稱地塹。②階梯狀斷層：由二條以上正斷層產狀大體一致而成。③疊瓦狀斷層：由數條產狀大致相同逆斷層組合而成。地壘和地塹疊瓦狀構造階梯狀構造（三）斷層存在的識別主要從以下五個方面分析識別：

1.地層的重復與缺失在野外或井下發現地層有不對稱重復（褶皺為對稱重復）或缺失現象，說明有斷層存在。規律如下：走向斷層傾向與巖層傾向關系正斷層逆斷層相反重復缺失相同，且斷層面傾角較大缺失重復相同，且斷層面傾角較小重復缺失

2.地質體或地質界線不連續在井下煤巷掘進時，煤層突然中斷、迎頭出現其它巖層，表明有斷層存在。

3.構造標志斷層兩側因受強烈擠壓或拉張，常伴生、派生一些構造現象：產狀急劇變化、節理增多、巖石破碎、出現牽引褶曲等。

4.地面標志地表斷層帶巖石破碎，容易風化剝蝕成沖溝；山脈延展方向錯開；地形上的陡崖（斷層崖）等。

5.水文標志湖泊、沼澤、泉水呈帶狀分布；地表水系急劇轉向；巖石浸染、蝕變、礦化現象的帶狀分布。

（四）井下斷盤位移方向的判定

1.斷層面上擦痕和階步：摸之有光滑感的方向指示對盤運動方向。

2.斷層角礫、斷層泥：保留在斷層帶內煤屑、巖塊只