构造运动和地质构造.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date构造运动和地质构造构造运动和地质构造第八章 构造运动和地质构造教学目的与要求本章主要讲解岩层的产状(原始产状、产状要素、线状构造产状要素、地层不整合的观察和研究);褶皱构造(褶皱和褶皱要素、褶皱的分类、褶皱的组合形式和叠加形式、褶皱的成因、褶皱的野外观测与研究);断裂构造(节理、断层要素和断层位移的概念、断层分类、断层形成机制、断层的野外观测与研究);重点:要求掌握构
2、造变形的研究方法,了解褶皱构造与断裂构造特点主要识别方法与技术。难点:要求掌握构造变形的研究方法,了解褶皱构造与断裂构造特点主要识别方法与技术。构造运动:由地球内动力引起岩石圈地质体变形、变位的机械运动。 地质构造:地壳运动中岩层和地块受力后产生的变形和位移的形迹。反映了某种方式的构造运动和构造应力场。 第一节 概 述一、基本概念侵入岩是在地下形成,但现在大量突出地表,甚至形成高山;沉积岩,原始应水平沉积,在地表却大量倾斜、弯曲、断裂。这些说明地壳上岩石发生了运动,发生变形、变位,改变了原来的状态。相背分离相间挤压剪切地壳运动(构造运动)地壳的机械运动差异升降 水平运动垂直运动类型运动的结果为
3、岩石变形、变位,导致地质构造的形成。岩石变形地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态。地质构造岩石变形的产物包括褶皱、断裂两大类。综上所述,构造运动(地壳运动)是指由地球内部动力引起的固体地球表层的机械运动。构造运动造成岩石的变形与变位,形成一系列的地质形迹,岩层的倾斜、岩层的褶皱、岩石中产生断裂(有的断裂是拉张型的,有的则是剪切型的等等),这一系列由构造运动造成的岩石变形与变位的地质形迹,称为地质构造。二、构造运动(一)构造运动的形式: 水平运动(造山运动) 垂直运动(造陆运动) 水平运动与垂直运动的关系是相辅相成的。1、水平运动地壳或岩石圈物质大致沿地球表面切线方向进行的运动,叫水平运动。2、
4、垂直运动地壳或岩石圈物质沿地球半径方向的运动,叫垂直运动,也叫升降运动。从全球的构造运动来看,究竟是以水平运动为主还是以垂直运动为主,常在争议,很长一段时期内争论不休。基本可分为两大类学派:固定论: 传统的大地构造理论,以地槽地台说为代表。主要观点:地壳以垂直升、降运动为主导,大陆基底位置从未改变,仅有海陆面积的扩大或缩小。活动论: 以近代的板块构造理论为代表。主要观点:构造运动以地壳的水平运动为主导,垂直运动是水平运动派生的,地史中,大陆曾发生过不断的水平运动,地质构造主要是水平运动产生的。(二)构造运动的表现水平运动的表现:大陆漂移学说:1912年魏格纳的提出 证据:海岸线弯曲形状、古生物
5、化石、地质构造、 古气候。5060年代,古地磁、海底调查、地震台网以古 生物、古气候等研究进展证实了水平运动。垂直运动的表现 垂直变位 指岩石圈沿地球半径方向发生的位移。 实例:意大利塞拉比斯古庙的遗迹 垂直升降造成的地貌:u 河流阶地 u 准平原、夷平面垂直运动在地层中的反映 沉积厚度和沉积环境的变化 沉积环境反映垂直升、降变化 沉积厚度 反映岩石圈升降的幅度 地层的接触关系n 整合接触: 岩石圈缓慢下降n 不整合接触:显著的升降和水平挤压作用n 平行不整合:显著的升降岩石的变形:地壳运动的结果为岩石变形、变位,导致地质构造的形成。 地质构造岩石变形的产物包括褶皱、断裂 两大类。构造运动引起
6、的地壳结构的改变和物质的变位。地球表层所发生的一系列构造运动是地球内部物质的不均衡运动的结果。在某个地方发生了拉张,必定在其相邻的地方发生了挤压;在某个地方发生了抬升,必定在其周围地区发生了下降。地球内部的物质运动总是破坏了一个平衡,在逐渐趋向新的平衡,而在这里的新平横建立的过程中,又破坏了邻区的平衡,从而使地球表层不断地发生着运动。(三)构造运动的速度和幅度构造运动 通常是岩石圈的长期而缓慢的运动,其速度以每年若干毫米或若干厘米。如喜马拉雅山的隆升,大西洋洋的扩张等.但也有短暂而显著的变形、位移。如地震、火山、断层等。 (四)构造运动的周期性和阶段性地史中构造运动的剧烈时期与其和缓时期是交替
7、出现的即构造运动的演化具有旋回性特点。曾有过几次大规模的强烈造山运动,具有全球性意义;而在强烈的构造运动之间是相对和缓的运动。我们把从相对和缓的构造运动开始,到一次强烈的大规模的造山运动结束。划归为一个构造运动旋回。构造旋回 从相对和缓的构造运动开始, 到一次强烈的大规模的造山运动结束。板块构造学说认为:岩石圈是以大致均匀 的速率不间断的运动着。(五)确定地史时期构造运动的方法1、岩相分析法 岩相是地质环境极其物质表现的综合:(1)沉积岩相沉积作用+沉积岩特征+沉积岩形成的地质环境=沉积(岩)相 陆 相:大陆上形成的沉积; 海 相:海洋中形成的沉积; 过渡相:陆海过渡地带形成的沉积。陆相还可以
8、分为:河流相、湖相、沼泽相、冰川相;海相还可以分为:滨岸相、浅海相、深海相、浊流相;海陆过渡相还可以分为:三角洲相、潮坪相、澙湖相。(2)岩浆(岩)相 岩浆作用+岩浆岩特征+岩浆岩形成时的地质环境=岩浆(岩)相中央相:岩浆侵入体中央的产物 ; 边缘相:岩浆侵入体边缘的产物; 陆上喷发产物为陆相火山岩 ; 海上喷发产物为海相火山岩。(3)变质(岩)相 变质作用+变质岩特征+变质岩形成时的地质环境=变质(岩)相红柱石相:低温高压环境下形成 ; 绿片岩相:中压低温环境下形成 ; 兰片岩相:高温低压环境下形成 ; 角闪岩相:中压中温环境下形成 。2、厚度分析法对沉积厚度进行分析,可以定量反应当时的沉积
9、环境。比如,上千米的连续湖相沉积说明当时地壳在持续下降。当地壳下降幅度大时,沉积物的厚度较大;当地壳向上抬升时,沉积物厚度较薄;当抬升为陆时,就会遭受侵蚀。3、接触关系分析法地层(岩石)的接触关系有:整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触、侵入体的沉积接触整合接触说明地壳持续下降,接受连续沉积;平行不整合接触说明地壳抬升成陆,遭受了剥蚀,沉积间断;侵入接触说明侵入体的生成早于上覆沉积层;4、阶地和溶洞分析法5、地质构造分析法根据地质构造的性质、规模等可以确定构造运动的特点和形式。通常褶皱说明是发生了强烈的造山运动。断裂、转换断层说明地壳发生了水平拉张或挤压运动。(六)构造运动的原因不同学派,
10、多家假说收 缩 说:核心思想:地球最初是熔融体,逐渐冷却。冷却是从外表开始的。地壳最先冷却形成,而后地球内部逐渐冷却收缩后,体积变小,这时地壳就显得过大而发生褶皱。存在问题:地壳上的褶皱分布应是随机的,但实事上褶皱的分布有一定的规律。尤其是放射性元素的发现,说明地球并非由热变冷却。膨 胀说 热膨胀,使地壳裂开,解释了一些深大断裂、洋脊、裂谷的成因。存在问题:无法解释大规模挤压褶皱,逆掩断层的形成。而且膨胀性应具有宇宙性,其它星球尚无发现。脉 动 说核心思想:由于地球内部冷热交替,导致地壳周期性 的振荡运动(脉动)受热 隆起,冷却地区坳陷。存在问题:忽视了水平运动。同时没有冷热交替的证据地球自转
11、速度变化说李四光最早提出:地球自转速度的变化导致地壳运动的重要原因。核心思想:地质构造可分为走向近东西的纬向构造带和走向近南北的经向构造带。当地球自转加快时,由于离心力作用,地壳物质向赤道集中,相当于受到南北向的挤压,形成纬向(东西向)构造带。相反地球自转减慢时,地壳物质从赤道向两极扩散,形成经向(南北向)构造带。地幔对流说板块构造理论所畅导的,最早由英国的霍尔姆斯提出核心思想:地幔物质热对流,带动驮在其上的岩石圈水平 运动。存在问题:地幔物质能否热对流?对流的范围和规模有多大?(七)构造运动的类型根据构造运动发生时期划分为:古构造运动:第三纪(25百万年)之前的构造运动叫古构造运动。新构造运
12、动:西构造运动第三纪以来的构造运动叫新构造运动。现代构造运动:人类历史时期以来所发生的构造运动称现代构造运动。三、地质构造地质构造不是完全相同的,只存在相似性。根据相似的形迹特征,将地质构造归纳成五种基本地质构造类型:水平构造、倾斜构造、皱褶构造、断裂构造、不整合构造。沉积岩层形成时的原始产出状态(即产状)大多数是水平或近于水平。如果经受地壳运动(垂直抬升)的影响,改变了原始形成时的位置,但仍然保持水平产状的一套水平岩层组成的构造,称为水平构造。岩层受构造运动的影响,不仅改变了岩层形成时的位置,而且改变了原有的水平状态,使岩层面与水平面具有一定的交角,于是便形成了倾斜岩层。倾斜岩层常常是组成其
13、它构造(如朔州构造和断裂构造)的一部分。“褶皱”一词表明了原来平坦的岩层受构造运动力的作用形成褶曲。岩层褶皱后原有的空间位置和形态都已发生了改变,但其连续性未受到破坏。构造运动是导致褶皱存在的直接原因。(一)褶皱构造褶皱是岩层因在构造运动的作用下而变形,形成的一系列连续弯曲。岩层的连续完整性未遭到破坏,是岩石塑性变形的表现。(二)断裂构造断层:岩层或岩体受力破裂后,两侧岩块沿破裂面发生了明显的位移。剪节理由剪应力产生的破裂面特征:长、大、平直,光滑延伸稳定,常呈“X”型张节理由张应力产生的破裂面特征:短、小、粗糙不平,延伸不远,豆荚状、树枝状不整合构造当上下两套地质构造截然不同时,又产生了一类
14、新的地质构造,叫不整合构造。不整合构造可分平行不整合和角度不整合两类。四、岩层的产状岩层在地壳中的空间存在状态称为岩层的产状。 地质上以岩层(地质体)的产状来描述其空间位置,包括岩层(地质体)的走向、倾向、倾角。岩层产状的三要素: 走向 倾向 倾角产状三要素:1.走向:走向线岩层面同任意水平面的交线(岩层层面上的任意一条水平线)。 走向走向线两端所指的方向。以方位角来表示。注意:我们强调了两端所指的方向,因此走向的方位角有个, 相差180。2. 倾向: 最大倾斜线岩层面上与走向线垂上的向下延伸的线。 倾向最大倾斜线的水平投影所指的方向,以方位角表示。倾向只有一个方向,且与走向垂直。 走向 倾向
15、 + 90 3倾角:岩层面与水平面之间的夹角。最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角。倾角在 0 90变化产状的表示: 走向 / 倾向 倾角 125/ NE 65 倾向 倾角 35 65 只要给定倾向、倾角两项可求知三要素 。 特殊产状 : 水平岩层: 倾角=0 倾向 走向 直立岩层: 倾角=90 倾向 走向 岩层厚度: 两层面之间垂直距离(并非地面露头任一两点)。当岩层倾角达90度时,称直立岩层。不同产状的岩层有:u 水平岩层u 倾斜岩层u 直立岩层u 倒转岩层第二节 地层的接触关系一、整合 表现:新老地层产状一致,岩性变化及古生物演化渐变而连续,新老地层时代连续,其间没有地层缺失。 说明
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- 构造运动 地质 构造
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