中科院大学构造地质学期末考试复习重点解读.pdf

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1、1/9 622058Y 岩浆岩岩理学 张吉衡 课堂开卷 46 11 月 26 日 8:00-9:50 阶一 1 1.1应变椭圆:在二维应变中，初始为单位半径的圆，经均匀变形后为一椭圆。1.2石香肠构造：是不同力学性质的岩系互层受到垂直或近垂直岩层挤压时形成的，软弱层被压向两侧塑性流动，强硬层被拉伸、以致拉断，构成剖面上形态各异，平面上平行排列的长条块段状，即石香肠。1.3窗棂构造：由强硬层组成的形似一排棂柱状的大型线状构造，他代表横向上挤压缩短。1.4褶劈理：发育于具有先存次生面理的岩石中，它是一组切过先存次生面理的差异性平行滑动面。1.5伸展褶劈理：是褶劈理的一种，韧性剪切带内发育的晚期褶劈

2、理，与糜棱面理成小角度（约35）相交，其运动方向反映沿糜棱面理的伸展方向，所以叫伸展褶劈理 1.6.A线理：是指与物质运动方向平行的线理。由于其与最大应变主轴A轴一致，顾又称A型线理，如拉伸线理，矿物生长线理。1.7S-C-C面理：S-C面理：组构是一种普遍发育于韧性剪切带中的构造组合形式，即由S面理和C面理组成。其中，S面理是先于C面理的挤压面理，C面理是形成稍晚的剪切面理。1.8A型褶皱:指褶皱枢纽与A线理平行的褶皱，常发育于强烈韧性剪切带中。褶皱轴与a线理具有等同的运动学意义，即指示物质运动方向。1.9鞘褶皱:是特殊的A褶皱，因形似刀鞘而得名，是韧性剪切带的标志性构造之一，其规模一般几米

3、到几百米，有的可达数公里。大多呈扁圆状、舌状或圆筒状，多数为不对称褶皱，沿剪切方向拉的很长。1.10.眼球构造：强硬的碎斑(porphyroclast)与其周缘的弱的基质的动态重结晶的集合体或优选定向，形成不对称的眼球构造。可分为型和型。残斑的拖尾指示剪切方向。1.11压力影构造:是矿物生长线理的另一种表现，常产出于低级变质岩中。压力影构造由岩石中相对刚性的物体及其两侧（或四周）在变形中发育的同构造纤维矿物组成 1.12雪球构造：剪切带中常伴随同构造期的石榴石等轴矿物的变斑晶(porphyroblast)在剪切作用过程中生长，即边旋转边生长，类似于滚雪球，形成螺旋式尾巴，指示相反剪切方向。1.

4、13双重逆冲构造：它由顶板逆冲断层与底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断夹块组合而成。1.14转换断层(transform fault):岩石圈板块沿转换断层相对运动，但板块体积恒定不变。转换断层具平移剪切断层性质，但与平移断层不同，后者在全断层线上均有相对运动。但转换断层只在错开的两个洋中脊之间有相对运动；在洋中脊外侧因运动的方向和速度均相同，断层线并无活动特征 1.15剪应变(shear strain)：在二维应变中，某直线与由它顺时针转90所成直角在变形后的改变量的正切叫该直线的 2/9 1.16.线应变(linear strain)：物体中某质点线段变形前长度为l0，变形后长

5、度为l1，度量线应变常用伸长度的大小表示 1.17.复理石(flysch):主要由重力流沉积组成，以浊积岩为主的一套深海沉积物建造，以包含单调重复巨厚的细粒碎屑沉积岩为特征。底部有时有砾岩。1.18浊积岩（turbidite）:一种由浊流沉积作用形成的沉积岩。互层组合为砂岩、粉砂岩或砾屑灰岩与泥岩或泥灰岩的组合。在纵剖面上，其特点是具鲍玛层序，即下部粗粒部分具粒序层理，其上具平行层理，再上具流水沙纹层理和包卷层理，顶部具水平纹层理，最上部为无层理的泥岩。底部常见各种印模，如槽模、沟模、锥模、重荷模等，也可见虫孔和叠瓦状构造。在碎屑石灰岩等粗粒部分含有底栖生物碎屑，在泥岩、灰泥岩等细粒部分见有浮

6、游生物化石。2.基本理论 2.1、板块构造为什么称得上是地球科学的一场革命 板块构造理论否定了海洋永恒、地壳以垂直运动为主的固定论，建立了岩石圈以水平运动为主的活动论。板块构造理论是研究地球演化史、研究地质灾害发生机制和研究矿产及能源分布规律的新的理论基础。板块构造理论用于解释大陆演化，揭示了山脉复杂的构造特征和板块构造的运动历史，产生了大陆演化的全新概念。由于板块构造学说的进展，迄今被视为不解之谜的地球活动大多得到了解释。该学说成功解释了许多地理现象，如大西洋两岸的轮廓问题；非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题；南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物；南极洲发现温暖条件下形成

7、的煤层等等。2.2.付林图解 Zingg(1935)首先用这种图表示不同类型的均匀应变。1962 年 Flinn 将此引进地质界，地质文献中称为付林图解 付林参数(Flinn parameter)：付林参数 K 的定义 K=(a1)/(b1).(1)其中：a=(1+e1)/(1+e2)；b=(1+e2)/(1+e3)a、b1，1+e1,1+e2,1+e3 分别代表应变椭球的长半轴、中间半轴和短半轴。若以 a,b 分别为直角坐标系的纵、横坐标，K 值表示坐标内各直线的斜率。不同的 K 值代表不同的应变状态。付林将等体积应变分为五类。K=(纵坐标),b=1,中间轴与短轴相等，轴对称长椭球或单轴旋转

8、长椭球(uniaxial prolate type)。“雪茄型”，对应伸展变形。K=0(横坐标)，a=1,中间轴与长轴相等，轴对称扁椭球或单轴旋转扁椭球(uniaxial oblate type),“烙饼型”，对应挤压变形。K=1(45线),e2=0,代表平面应变状态。1K,三轴长椭球(constriction types)，拉长型应变，伸展变形为主。0K 1,三轴扁椭球(flattening types),压扁型应变，挤压变形为主。3/9 2.3 节理的力学性质 根据形成节理的力学性质不同，分为张节理、剪节理。张节理由拉张力作用形成。节理面参差不齐，粗糙；节理面常绕过砾石、延伸短；裂口呈楔形

9、，深度不大。剪节理由剪切力作用形成。剪节理常成对出现，形成两组交叉的节理；节理面平直而光滑，能把砾石切断、错开；延伸较长，有时可见擦痕 2.4 褶皱的分类：I 类：等斜线向内弧呈收敛状，内弧曲率总是大于外弧曲率，故外弧倾斜度也总是小于内弧倾斜度。根据等斜线的收敛程度，再细分为三个亚型：IA 型：等斜线向内弧强烈收敛，各线长短差别极大，内弧曲率远大于外弧曲率。为典型的顶薄褶皱。IB 型：等斜线也向内弧收敛，并与褶皱面垂直，各线长短大致相等，褶皱层真厚度不变，内弧曲率仍大于外弧曲率，为典型的平行褶皱。4/9 IC 型：等斜线向内弧轻微收敛，转折端等斜线比两翼附近要略长一些，反映两翼厚度有变薄的趋势

10、，内弧曲率略大于外弧曲率。这是平行褶皱向相似褶皱的过渡型式。类：等斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧的曲率相等，即相邻褶皱面倾斜度基本一致，为典型的相似褶皱。类：等斜线向外弧收敛向内弧撒开，呈倒扇状，即外弧曲率大于内弧曲率，为典型的顶厚褶皱。2.5.构造岩的基本类型和特征 1)断层角砾岩(breccia)（原教科书称为断层碎裂岩）：经过断层滑动研磨形成的较细的具有砾岩结构的断层岩，由角砾和基质组成;2）碎裂岩：无定向或弱定向；裂隙发育，被切割成大小不等的碎块。随着变形的加剧，碎块粒度变细，碎块间碎基增多。3)超碎裂岩（微角砾岩,microbreccia）：由断层活动研磨成的极细的构造岩，一

11、般看不到角 砾，并具有像硅质岩的致密构造。一般在断层面上形成板状薄层;4)玻化岩（假熔岩,buchite）：断层快速滑动产生极度研磨并通过摩擦热产生熔融，冷凝后形成的外貌类似熔岩玻璃的一种断层构造岩。一般呈脉状或角砾状。5)断层泥(gouge)：岩石研磨后经水化作用形成的一种主要由粘土矿物（如伊利石、高岭石和蒙托石）组成的未固结的断层岩，一般平行于断层面呈不同颜色的条带。6）矿物经受了塑性变形，并由塑性变形导致了明显的重结晶和强的优选方位，即面理化，主要形成地壳较深层次(10-15km 下)。2.6.逆冲推覆构造其形成的主要大地构造环境 逆冲推覆构造或推覆构造是由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩

12、席组合而成的大型挤压构造。A 型俯冲带和 B 型俯冲；碰撞造山带；前陆褶皱冲断带；板内的各类逆冲推覆构造(盆地边缘、隆起边缘、盆内逆冲构造)2.7 韧性剪切带的特征及其形成环境 韧性剪切带(Ductile shear zone)是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭窄高应变带。典型的韧性剪切带内从一壁穿到另一壁是连续的，不出现破裂面或不连续面，带内变形和两盘的位移完全由岩石的塑性流动或晶内变形来完成。剪切带中间变形最强，向两侧逐渐减弱，两侧边缘处与带外没有明显界面。“有位移而无断面，有变形但非褶皱”。形成环境：走滑(平移)型剪切带、推覆(逆冲)型剪切带、伸展(正断)型剪切带 2.8 伸展拆离构造和

13、变质核杂岩 伸展构造是在岩石圈拉伸变薄过程中形成的构造组合型式。伸展构造与挤压构造是全球构造中最为醒目的两大类构造型式，它们在时间和空间上有密切关系。大多数伸展构造则是以上陡下缓的铲形(listric)低角度正断层(low-angle normal fault)和拆离断层5/9(detachment fault)为特征。广义的伸展构造包括地堑和地垒、断陷盆地、裂谷等。变质核杂岩：近圆形或椭圆形，由强烈变形变质的岩石以及侵入其中的岩体组成，其上为变形变质程度较轻的岩石覆盖(I 型)，或者被覆以拆离并远距离运移的岩石。2.9 走滑断层和转换断层 走滑断层(strike-slip fault)即走向

14、滑动断层，一般指大型平移断层，两盘沿直立或近于直立断层面相对水平剪切滑动。走滑断层和兼具倾向滑动的大型走滑断层相当普遍，并在区域构造活动中具有重要意义。转换断层（tranform fault）是威尔逊（JTWilson，1965）提出的一种新型断层。转换断层切穿岩石圈，是板块边界类型之一。转换断层在大洋板块中特征显著。但在大陆内部，转换断层不易识别，并较难与走滑断层相区分。转换断层与平移断层特征区别：（1）随着时间的推移，平移断层两侧的中脊越来越远；但对于转换断层，虽然中脊轴两侧海底不断扩张，断层两侧中脊之间的距离并不加大。（2）平移断层的剪切作用沿整个断层面发生；转换断层的水平剪切运动只发生

15、在转换断层两侧的洋中脊之间的地段，其他地段没有相对剪切运动。（3）平移断层的剪切方向与断层两侧中洋脊所显示的唯一方向一致；转换断层的水平剪切方向与断层两侧洋中脊所显示的错开方向恰好相反。（4）转换断层的水平剪切运动在转换点终止，并转变为拉张或挤压构造带；平移断层无此显现，仅在其端点逐渐变为规模很小的剪切裂隙。（5）转换断层与平移断层所产生的地震特点不同。对于转换断层，地震只发生在洋中脊之间的断裂带上，并且都是浅震，其外延地段基本没有地震发生。洋中脊轴部的浅震由拉张引起，洋中脊之间断裂带上的地震则是由水平剪切所产生，并且它的错动方向与转换断层运动方向符合。若为平移断层，在整个断裂带上都可能发生地

16、震。2.10 判别剪切指向的主要标志 1剪切带中雁列脉的形成过程，指示剪切方向 2.鞘褶皱 3.S-C 组构 4.旋转碎斑系：强硬的碎斑(porphyroclast)与其周缘的弱的基质的动态重结晶的集合体或优选定向，形成不对称的眼球构造。5.雪球构造 6.不对称的压力影(asymmetric pressure shadow)：剪切带内的黄铁矿变斑晶(pyrite porphyroblast)在简单剪切作用下，往往形成不对称压力影构造，指示剪切方向。7.多米诺骨牌构造(Domino structure):糜棱岩中较强硬的碎斑(如长英质糜棱岩中的长石碎斑)，在递进剪切作用下产生破裂并旋转，使每个碎

17、片向剪切方向倾倒，犹如一叠书被推6/9 倒，形成类似多米诺骨牌，也有人称之为书斜构造。裂面与剪切带的锐夹角指示剪切带的剪切指向，而每个裂面之间的滑动方向与剪切带剪切方向相反。2.11 蛇绿岩及其就位 火成岩是大洋岩石圈的主要组成，位于深海沉积物之下，自上而下是：洋中脊玄武岩，席状岩墙群 具火成堆晶结构的镁铁质-超镁铁质岩 具变质变形结构的地幔橄榄岩。上述大洋岩石圈的组成被称为蛇绿岩（套）就位方式：即俯冲刮削拼贴式、俯冲折返拼贴式和仰冲推覆式。其中俯冲刮削拼贴式和俯冲折返拼贴式与 Nicolas 等提出的科迪勒拉型相当,仰冲推覆式与 Nicolas 等提出的特提斯型相当。2.12 前陆褶皱冲断带

18、(foreland thrust-fold belt)及其在造山带研究中的作用 前陆褶皱冲断带是俯冲板块被动大陆边缘上的浅海盖层沉积，在造山变形中受到来自内侧碰撞带方向的推挤而形成指向相邻克拉通方向的叠瓦冲断构造。造山带构造几何学特征是造山作用运动学分析的基础，构造极性则是连接两者的枢纽。在造山带中发育宽阔的前陆褶皱冲断带是承受构造变形的主要地带，具有明显的构造极性，即构造变形向前陆方向逐渐减弱，从而制约造山带结构和运动学模式。对前陆褶皱冲断带内部构造极性的研究可以判断沉积环境的沉积方向和应变强度的变化方向，变形前被动大陆边缘沉积环境由深变浅方向，如闽西南三叠纪造山带前陆褶皱冲断带；变形后应变

19、强度由强变弱方向，如浙西北三叠纪前陆褶皱冲断带。2.13 三类板块边缘和两类大陆边缘 各类板块边缘的地质、地球物理和地球化学特征 从板块的相对运动方式来看，将板块边缘分为三种类型：分离型板块边界，相当于大洋中脊轴部，两次板块相背离开。中脊轴部是海底扩张中心，当两侧板块拉开，软流圈物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈，并添加到两侧板块的后缘上，故又称分离型边界或建设型边界。以洋脊为中心，向两侧地势逐渐降低，且沉积物厚度逐渐增大。洋脊新生成的岩石，在海水的作用下发生蛇纹石化。在大洋中脊顶部，地震集中在极窄的地带，宽度通常不到 20 公里，这里集中着全球百分之九十的浅源地震。汇聚型板块边界，相当于海沟及年

20、轻造山带，两侧板块相对而行。汇聚型边界也可以与板块的运动方向斜交，但相邻板块之间必定包含一定的汇聚运动分量，汇聚型边界是最复杂的板块边界，又可进一步划分为俯冲边界和碰撞边界。俯冲边界，相当于海沟，相邻板块相互叠覆。由于大洋板块厚度小、密度大、位置低，大陆板块厚度大、密度小、位置高，故一7/9 般总是大洋板块俯冲与大陆板块之下。俯冲边界主要分布在太平洋周围，亦称环太平洋型汇聚边界。碰撞边界，相当于年轻造山带，为大洋闭合，大洋碰撞接触的地缝和线，亦称阿尔卑斯-喜马拉雅汇聚型边界。汇聚型边界是最复杂的边界，在俯冲地区发育沟弧盆体系、I型和 S 型花岗岩，洋壳上的沉积物和海山在俯冲过程中被刮下来拼贴在

21、活动陆缘形成增生楔等。碰撞边界发育前陆褶皱冲断带、磨拉石盆地以及前陆盆地等。汇聚型板块边界地震较发育，全球 80%的中深源地震均发育在这些地方。通常根据震源由浅及深形成一个向活动陆源方向倾斜的贝尼奥夫带，这是由俯冲板块不同深度发生脱水引起的上部地幔楔部分熔融所致。平错型板块边界，相当于转换断层，两侧板块相互滑过，通常既没有板块的增生也没有板块的破坏。大陆边缘：活动大陆边缘又称主动大陆边缘、太平洋型大陆边缘，是洋陆汇聚、大洋板块向毗邻大陆板块之下俯冲消减形成的强烈活动的大陆边缘。这种大陆边缘有强烈的地震和火山活动。从洋到陆,活动陆缘包括海沟、弧沟间隙（非火山外弧和弧前盆地）、火山弧和弧后盆地等构

22、造单元。被动大陆边缘（passive continental margin）又称大西洋型大陆边缘（Atlantic type continental margin）。即通常所说的稳定大陆边缘，构造上长期处于相对稳定状态的大陆边缘。其地壳是洋壳到陆壳的过渡，大陆和海洋位于同一刚性岩石圈板块内的过渡带。它没有海沟俯冲带，早期裂开阶段位于板块内部，随后被动地随着裂开的板块而移动，故无强烈地震、火山和造山运动；它以生成巨厚的浅海相沉积、岩浆活动微弱和地层基本上未遭变形而与活动大陆边缘形成鲜明对照。另答案：大致可划分为两大类，一类是太平洋型活动陆缘，另一类是大西洋型被动陆缘。前者过渡带的现代火山作用和地

23、震活动相当普遍，相应的重力异常则是变化强烈、组合关系复杂，反映出这个地区具有复杂的构造形态和强烈的构造活动及应力状态。后者结构比较简单，只有被海水淹没的大陆架、大陆坡和大陆裙，现代的火山作用和地震活动只具有次要的和局部意义，相应的重力异常则是以单调的正、负不对称为其主要特征，反映出该地区的构造活动相对稳定。2.14 碰撞造山带的时限标志 下限 1 混杂带中大洋岩石圈火成岩块的最小年龄 2 混杂带中深海沉积物的最年轻的生物时代 3 大洋岩石圈消减过程中形成的高压矿物的最小年龄 4 前陆褶皱冲断带中最晚的被动边缘海相沉积的时代 5 岩浆弧活动时期最晚的火山岩的年龄或地层时代 6 岩浆弧活动时期最晚

24、的花岗岩的生成年龄 7 增生弧中混杂带基质大致时代和岩块的年龄 8/9 8 增生弧中弧火山岩和花岗岩的最小年龄 9 弧后盆地中大洋岩石圈岩石的年龄 上限 1 前陆磨拉石盆地中最早的磨拉石沉积的时代 2 主剪切带中最早的新生矿物的年龄 3 剪切热造成混合岩的最老年龄 4 活化盖层变质岩的最老的变质年龄 5 盖层推覆体底冲断层中最早的新生矿物的年龄 6 碰撞诱发张性裂隙充填脉的年龄 7 碰撞诱发壳熔花岗岩及伴生矿床的年龄 8 两个陆块极移曲线交汇点的时代 2.15 碰撞造山带的极性标志 1、大地构造相排布方式：仰叠基底推覆体混杂带前陆褶皱冲断带；仰冲基地弧后混杂带弧-弧前混杂带前陆带。2、前陆褶皱

25、冲断带内部标志：变形前被动大陆边缘沉积环境由深变浅方向；变形后应变强度由强变弱方向。3、混杂带内部标志：混杂带基质由老变年轻方向；蛇绿岩带由老变年轻方向。4、岩浆弧内双花岗岩带：I 型花岗岩带S 型花岗岩带。5、增生弧内部标志：增生弧花岗岩类由老变年轻方向；增生弧火山岩类由老变年轻方向。6、中尺度构造运动学标志：褶皱与冲断层运动方向、显微与超显微运动学标志。2.16 试述前陆盆地(foreland basin)及其在造山带研究中的意义 前陆盆地是指在前陆构造背景上发育的介于造山带及相邻克拉通之间的并且与造山带密切相关的高度不对称的沉积盆地。盆地结构不对称性表现在向造山带方向变厚，向克拉通方向变

26、薄，并逐渐与克拉通层序合并。由造山带向克拉通方向可划分为冲断一褶皱带、前渊、前隆、隆后沉积四部分，共同构成前陆盆地系统。前陆盆地指示（1）发育于前陆位置（造山带与克拉通过渡带）；（2）挤压性盆地（冲断边界）；（3）形成于造山作用过程中（同造山）；（4）发育磨拉石。前陆盆地形成的特殊大地构造位置和演化过程，记录和反映了会聚构造环境演化的重要特征和关键时期。如在大陆会聚进入实质性的硬碰撞造山阶段，位于原来两大陆之间的大陆边缘沉积物开始发生较强烈褶皱和隆升；此时期不仅没有较广泛的区域沉积，而且遭受强烈而不均匀的剥蚀。于是，从造山带本身确定硬碰撞和强造山的确切时期及具体过程困难很多，甚至无能为力。就在

27、此时期，前陆盆地应运适时而生。盆地的形成和其内沉积地层的时代、厚度、物质组成和变形特征等，是碰撞造山作用的结果和响应；从另9/9 一个侧面翔实地记录了碰撞造山作用的时限、过程、阶段和强度等。另外，前陆盆地的演化与造山带的演化密切相关。前陆盆地变形与前缘隆起向后陆方向迁移，造山带收缩作用增强，会使造山楔坡度和质量增大，从而使前陆绕曲度增大，前陆盆地则变得窄而深，是前缘隆起向造山带方向迁移；前陆盆地变形与前缘隆起向前陆方向迁移，造山带收缩作用减小而剥蚀作用使造山楔坡度和质量减小，则前陆盆地变得宽而浅，前缘隆起向前陆方向迁移。显而易见，前陆盆地在地球动力学演化和大地构造研究中占有重要的地位。2.17

28、 侏罗山褶皱 沿基底滑脱面滑动，基底岩石不倦入褶皱。一般呈隔档式或隔槽式褶皱.隔档式褶皱(wide-spaced anticlines)：一系列平行排列的紧闭背斜和开阔平缓的向斜组成的褶皱组合。以欧洲侏罗山最为典型。隔槽式褶皱(wide-spaced synclines)：一系列平行排列的紧闭向斜和开阔平缓的背斜组成的褶皱组合。2.18 阿尔卑斯褶皱 基本特点：一系列线状褶皱呈带状展布，所有褶皱的走向基本上与构造带的延伸方向一致,并随带的方向变化；整个带内的背斜和向斜呈连续波状，基本同等发育，布满全区；不同级别的褶皱往往组合成巨大的复背斜和复向斜并伴有叠瓦状断层。2.19 岩石破裂准则（重点最大有效力矩准则（maximum effective moment criterion）最大有效力矩准则 根据安德森模式，正断层应高角度，逆断层才是低角度。但实际上自然界大多数大规模正断层是低角度的。这是目前国际地质学界没有解决的问题。为此郑亚东教授（1999）提出了最大有效力矩准则：在伸展环境下，脆韧性层状岩石将形成伸展褶劈理(ecc)，该劈理的倾角受最大有效力矩控制，一般为 35 度左右，这些伸展褶劈理进一步扩展形成低角度正断层。