7 地质构造与地质图.pptx
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1、课程主讲人:7 地质构造与地质图西南交通大学 凌斯祥第七讲 地质构造与地质图123451本讲内容褶曲要素与分类主要课程内容知识点褶曲构造褶皱构造类型断层地质图地质构造与工程建筑影响62节理类型3断层要素、分类与存在判别4地质构造对工程建筑物的影响节理1 褶曲构造在构造运动作用下,岩层产生的连续弯曲变形形态,称为褶皱构造。褶皱构造的规模差异很大,大型褶皱构造延伸几十千米,小的褶皱构造在手标本上也可见到。褶皱构造中任何一个单独的弯曲都称为褶曲,褶曲是组成褶皱的基本单元。褶曲有背斜和向斜两种基本形式。平整的岩层挤压强大挤压缓倾角岩层倾斜岩层褶皱的形成过程1 褶曲构造褶曲基本形式:背斜: 岩层弯曲向上
2、凸出,核部地层时代老,两翼地层时代新(判断要点:中间老,两侧新)。正常情况下,两翼地层相背倾斜。向斜: 岩层弯曲向下凹陷,核部地层时代新,两翼地层时代老(判断要点:中间新,两侧老)。正常情况下,两翼地层相向倾斜。褶曲基本形态及判断老地层新地层背斜向斜1 褶曲构造背斜(甲)岩层形态: 向斜(乙)岩层形态: 岩层向下弯曲岩层向上拱起背斜向斜背斜与向斜的“岩层形态”判定法注:以上基础图片来自百度图片向斜向斜加拿大Rocky Mountain1 褶曲构造褶曲要素褶曲要素:为了描述和表示褶曲在空间的形态特征,对褶曲各个组成部分给予一定的名称,称为褶曲要素。1 褶曲构造(1)核褶曲中心部分的岩层。褶皱构造
3、的岩层遭受风化剥蚀后,出露在地表的地层的中心部分。(2)翼褶曲核部两侧部位出露的岩层。(3)轴面通过核部大致平分皱褶两翼的一个理想的平面。轴面是一个假想的标志面,它可以是平直面,也可以是曲面。(4)轴线(轴迹)轴面与任一水平面的交线。常用于指轴面与地面的交线。其延伸方向代表褶皱的延伸方向。(5)枢纽是褶皱同一层面上弯曲最大的点的连线。是轴面与层面的交线。可以是直线、曲线、水平线、倾斜线。枢纽的延长方向为枢纽向;枢纽若是倾斜的,称枢纽倾伏。(6)脊线背斜中同一岩层面上最高点的连线。(7)槽线向斜中同一岩层面最低点的连线。(8)弧尖褶曲横切面与枢纽的交线,即横切面上最大的弯曲点。(9)转折端褶曲面
4、从一翼过渡到另一翼的弯曲部分。1 褶曲构造褶曲分类按褶曲横剖面形态分类:即按横剖面上轴面和两翼岩层产状分类。直立褶皱:轴面直立,两翼岩层倾向相反,倾角大致相等。倾斜褶皱:轴面倾斜,两翼岩层倾向相反,倾角不相等。倒转褶皱:轴面倾斜,两翼岩层倾向相同,其中一翼为倒转岩层。平卧褶皱:轴面近水平,两翼岩层产状近水平,其中一翼为倒转岩层。翻卷褶皱:轴面弯曲,两翼岩层产状近水平,其中一翼为倒转岩层。直立褶皱倾斜褶皱倒转褶皱平卧褶皱翻卷褶皱1 褶曲构造褶曲按横剖面形态分类1 褶曲构造按褶曲纵剖面形态分类:即按枢纽产状分类。水平褶曲:枢纽近于水平,呈直线状延伸较远,两翼岩层界线基本平行。若褶曲长宽比大于10:
5、1,在平面上呈长条状,称为线状褶曲。倾伏褶曲: 枢纽向一端倾伏,另一端昂起,两翼岩层界线不平行,在倾伏端交汇成封闭弯曲线。若枢纽两端同时倾伏,则两翼岩层界线呈环状封闭,其长宽比在10:13:1之间时,称为短轴褶曲。其长宽比小于3:1时,背斜称为穹隆构造,向斜称为构造盆地。倾伏褶曲 水平褶曲 背斜向斜1 褶曲构造褶曲的岩层分布判别:1)垂直岩层走向选择观察路线,当地表岩层出现对称重复时,则有褶曲存在。2)根据岩层的新老组合关系判断褶皱构造的基本形态。如:核部岩层老,两翼岩层新,则为背斜;如:核部岩层新,两翼岩层老,则为向斜。地层重复出现背斜中间岩层老,两翼岩层新向斜中间岩层新,两翼岩层老老老新老
6、新新老1 褶曲构造褶曲的岩层分布判别:3)根据两翼岩层产状判断褶皱构造的形态类型(直立、倾斜、倒转)。两翼岩层界线彼此基本平行延伸水平褶曲两翼岩层界线一端弯曲封闭倾伏褶曲水平背斜+向斜 倾伏向斜+背斜2 褶曲构造的类型褶曲构造:在空间不是呈单个背斜或单个向斜出现,而是以多个连续的背斜和向斜的组合形态出现。按其组合形态的不同可分为:1)复背斜与复向斜:是由一系列连续弯曲的褶曲组成的一个大背斜或大向斜,前者称复背斜,后者称复向斜。复背斜和复向斜一般出现在构造运动作用强烈的地区。 复背斜和复向斜横剖面形态分类2 褶曲构造的类型2)隔档式褶皱与隔槽式褶皱:由一系列轴线在平面上平行延伸的连续弯曲的褶曲组
7、成的褶皱。 当背斜狭窄,向斜宽缓时,称隔挡式褶皱,又称梳状褶皱。 当背斜宽缓,向斜狭窄时,称隔槽式褶皱。隔挡式和隔槽式褶皱3 节理岩层受构造运动作用,当所受的构造应力超过岩石强度时,岩石的连续完整性遭到破坏,产生断裂,称为断裂构造。按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的相对位移,又分节理和断层两种类型。节 理:节理是指岩层受力断开后,裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。节理的断裂面称为节理面。节理面在空间的状态称为节理产状,其定义和测量方法与岩层面产状类似。节理的延伸范围,由几厘米到几十米不等。Hirata et al. (2017, earth surface)3 节理节理分类
8、,可按成因、力学性质、与岩层产状的关系和张开程度等分类。1)按成因分类原生节理: 指岩石形成过程中形成的节理。由于岩浆岩冷凝收缩或沉积岩在形成时由于脱水形成的。如:玄武岩的柱状节理。构造节理 : 指由构造运动产生的构造应力形成的节理。构造节理常常成组出现,可将其中一个方向的一组平行破裂面称为一组节理。如:同一构造应力场形成的两组相交节理被称为共轭X节理。表生节理:由卸荷、风化、爆破等作用形成的节理,分别称为卸荷节理、风化节理、爆破节理等。常称这种节理为裂隙,属非构造节理。次生节理一般分布在地表浅层,大多无一定方向性。玄武岩柱状节理山东白垩系砂岩共轭X剪节理3 节理2)按力学性质分类剪节理: 为
9、构造节理,由构造应力形成的剪切破裂面组成。剪节理面多平直,常呈密闭状态。剪节理特征:长、大、平直光滑,延伸稳定,常常呈“X”型,可切穿砾石。张节理: 可以是构造节理,也可以是表生节理、原生节理等,由张应力作用形成。张节理张开度较大,节理面粗糙不平。张节理特征:短、小、粗糙不平,延伸不远,常呈豆荚状、树枝状,常绕开砾石。砾岩中的张节理和剪节理 剪节理张节理3 节理3) 按与岩层产状的关系分类走向节理: 节理走向与岩层走向平行;倾向节理: 节理走向与岩层走向垂直;斜交节理: 节理走向与岩层走向斜交。1走向节理2倾向节理3斜交节理4岩层走向4) 根据节理张开程度进行分类宽张 节理: 节理缝宽大于5
10、mm张开节理: 节理缝宽度35 mm微张节理: 节理缝宽度13mm闭合节理: 节理缝宽度小于1mm3 节理节理发育程度分级 依据:节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况。发育程度分级发育程度分级基本特征基本特征节理不发育节理不发育节理节理1 12 2组,规则,为构造型,组,规则,为构造型,间距在间距在1m1m以上以上,多为密闭节理,岩体切,多为密闭节理,岩体切割成割成大块状大块状。节理较发育节理较发育节理节理2 23 3组,组,呈呈X X形形,较规则,以构造型为主,较规则,以构造型为主,多数间距大于多数间距大于0.4m0.4m,多,多为密闭节理,部分为张开节理,少有充填物。岩体切割成为密闭节
11、理,部分为张开节理,少有充填物。岩体切割成大块状大块状。节理发育节理发育节理节理3 3组以上,不规则,组以上,不规则,呈呈X X型或米字型型或米字型,以构造型或风化型为主,以构造型或风化型为主,多数多数间距小于间距小于0.4m0.4m,大部分为张开节理,部分有充填物。岩体切割成,大部分为张开节理,部分有充填物。岩体切割成块块石状石状。节理很发育节理很发育节理节理3 3组以上,杂乱,以风化和构造型为主,组以上,杂乱,以风化和构造型为主,多数间距小于多数间距小于0.2m0.2m,以,以张张开节理开节理为主,有个别宽张节理,一般均有充填物。为主,有个别宽张节理,一般均有充填物。岩体切割成碎裂状。岩体
12、切割成碎裂状。节理调查的内容节理是广泛发育的一种地质构造,对建筑物的地质环境分析有重要意义,需要在工程地质工作中对其调查。节理调查的内容主要是节理的产状、成因类型、力学性质;节理的组数和节理的充填物质及厚度、含水情况等。具体为:节理的成因类型、力学性质;节理的组数、密度和产状;节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度;节理的充填物质及厚度、含水情况;节理发育程度分级。3 节理节理走向玫瑰花图节理倾向玫瑰花图4 断层断 层:是指岩层受力断开后,断裂面两侧岩层沿断裂面有明显相对位移时的断裂构造。断层广泛发育,规模相差很大。大的断层延伸数百km甚至上千km,小的断层在手标本上就能见到。断层要素:为阐明断
13、层的空间分布状态和断层两侧岩层的运动特征,将断层各部分赋予一定名称,称为断层要素。4 断层1) 断层面:指断层中两侧岩层沿其运动的破裂面。对于规模较大的断层一般不是一个简单的面,而由一系列破裂面或次级断层组成的破碎带,这个带称为断层带(断裂带),其破碎的岩石为断层角砾岩、构造角砾岩,简称构造岩。受断层影响的,断层两侧一定范围内岩层节理很发育,成为断层影响带。1.断层面 2.断层线 3、4-断盘(3.上盘 4.下盘) 2)断层线断层面与水平面或垂直面的交线。代表断层面在地面或垂直面上的延伸方向,即断层在地面的出露线。它可以是直线,也可以是曲线。 3)断盘断层两侧相对位移的岩层称为断盘。具体为断层
14、两侧岩块: 断层面倾斜,位于断层面上侧的一盘叫上盘,位于断层面下侧的一盘叫下盘; 断层面直立,按方位描述,如断层走向南北向,东面的岩块叫东盘,西面的则叫西盘; 根据两盘的相对动向,相对上升的一盘叫上升盘,相对下降的一盘叫下降盘。 4)断距指岩层中同一点被断层错开后的位移量。其水平位移为水平断距,垂直分量为垂直断距。4 断层断层常见分类1) 按断层上下两盘相对运动方向分类正断层:指上盘相对向下滑动,下盘相对向上滑动的断层。(口诀:上盘下降、下盘上升)正断层一般受地壳水平拉张力作用或受重力作用而形成,断层面多陡直,倾角大多在45以上。正断层可以单独出露,也可以呈多个连续组合形式出露,如:地堑、地垒
15、和阶梯状断层。4 断层正断层走向大致平行的多个正断层,当中间地层为共同的下降盘时,叫地堑;当中间地层为共同的上升盘时,叫地垒。地堑和地垒 4 断层逆断层:指上盘相对向上滑动、下盘相对向下滑动的断层。(口诀:下盘下降,上盘上升)逆断层主要受地壳水平挤压应力形成,常与褶皱伴生。按断层面倾角,可将逆断层划分为逆冲断层、逆掩断层和辗掩断层。逆断层,按断层面倾角可分为:逆冲断层 : 指断层面倾角大于45的逆断层。逆掩断层 :指断层面倾角在2545之间的逆断层。常由倒转褶曲进一步发展而成。辗掩断层:指断层面倾角小于25的逆断层。一般规模巨大,常有时代老的地层被推覆到时代新的地层之上,形成推覆构造。逆断层逆
16、断层平移断层:指断层两盘主要在水平方向上相对错动的断层。平移断层主要由地壳水平剪切作用形成,断层面常陡立。断层面上可见水平的擦痕。4 断层平移断层 当一系列逆断层大致平行排列,在横剖面上看,各断层的上盘依次上冲时,其组合形式称为叠瓦式断层。叠瓦式逆冲断层叠瓦式逆断层2) 按断层面产状与岩层产状的关系分类走向断层: 断层走向与岩层走向一致的断层F1;倾向断层: 断层走向与岩层倾向一致的断层F2; 斜向断层: 断层走向与岩层走向斜交的断层F3;3) 按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类:纵向断层: 断层走向与褶曲轴线平行的断层;横向断层: 断层走向与褶曲轴线垂直的断层;斜向断层: 断层走向与褶曲轴线
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