2023年《构造地质学》精品讲义1.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 构造地质学教案 第七章 断 层(10-14)一、本章安排 共授课 5 次,计 10 学时。分别为:断层概论、伸展构造、逆冲推覆构造、平移断层、韧性断层 实习课 每堂课首先讨论、复习前面已经涉及的与应力、应变、变形有关的概念;然后作本节课程主要内容介绍,最后小结并布置思考讨论题 二、本章主要内容、要点 1、主要内容 断层的形成机制/断层岩/断层识别/伸展构造及重力滑动构造/剥离断层与变质核杂岩体/逆冲推覆构造/推覆与滑覆的对比和鉴别/走滑断层/拉分盆地/花状构造/韧性剪切带及剪切动向的判别 2、本章要点 断层的形成机制(Anderson 模式,Hafner 模式)断层的识别标
2、志 伸展构造的概念和伸展构造的类型 剥离断层、变质核杂岩、重力滑动构造的构造特征和构造组合 逆冲推覆构造的几何结构:相关名词及几何图形 学习必备 欢迎下载 推覆构造与滑覆构造的对比和鉴别 走向滑动断层的内部应力状态(外部作用力和内部应力状态的关系和区别)走向滑动断层的伴生褶皱和相关构造 拉分盆地、花状构造的基本概念 韧性剪切带的几何特征和构造特征 糜棱岩的形成机制、糜棱岩系列及其分类、糜棱岩的识别 三、授课内容 第一节 断层概论 (一)概述 断层的定义 研究断层的意义 几何要素和位移 断层几何要素 断层面带线(形态)断盘 位移 直移旋转 滑距(在断层面上,实际滑移距离)总滑距 走向滑距 倾斜滑
3、距 水平滑距总滑距在水平面投影 断距 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 断层分类 方案涉及到:地质背景 运动方式 力学机制 各种几何关系 与有关构造几何关系 与岩层走向的关系 走向断层、倾向断层、斜向断层、顺层断层 与褶轴区域构造线关系 纵、横、斜 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力
4、和内部应学习必备 欢迎下载 两盘相对运动 正 逆逆冲,构造窗飞来峰()平移 组合命名:平移正断层;逆平移断层 枢纽断层()(二)断层形成机制 断层形成机制涉及到:破裂的发生和断层的形成 断层作用与应力状态 岩石力性 断层作用与形成环境的物理状态 断层的形成作用 据电镜观察,羽状微裂隙多为张性。联合成断面,当阻力时发生宏观滑动 扩容试验 an Address Ft.应力释放与地震 断层形成的应力状态 Anderson model 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态
5、外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 Hafner model 浅层非均质,先存软弱面 (三)断层岩 碎裂岩 断层角砾岩 2mm;注意与其它角砾岩的区分 碎粒岩 0.1-2mm 碎粉岩 0.1mm 玻化岩 断层泥(Tab.12)摩棱岩 基本特征 粒度变小 Enhanced foliation&lineation 在强应变带内产出 塑性流变现象:ribbon,矩形晶、锯齿状亚晶、动态重晶粒、核幔结构 残斑(l)碎裂或波状消光,机械双晶 摩棱岩类型(Tab)(四)断层效应(简述)仅讨论地层关系变化和视错动 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机
6、制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 1、走向断层引起的缺失、重复 正断层 逆断层(Tab),由二个变量可确定第三个 2、横向断层引起的效应 (五)断层的识别 1、地貌标志 断层/三角面()/山脊错断/盆岭边界切局部山脉走向/串珠湖泊洼地()/带状泉水/水系河流急转 2、构造标志 地质界线中断()构造强化:产状突变(吴家坪)/节理带/劈理带/小褶皱/挤压破碎/擦痕/构造透镜体(张口子)断层岩 3、地层标志 重复缺失见“效应”一节 4、岩浆、矿化 沙沟花岗岩和矿化、(卡林型)金矿双王、马鞍桥、于坪 硅化、蚀变、热液活动
7、放射环状岩墙 5、岩相和厚度标志 (六)断层的观测 产状、相对运动、性质、规模、组合 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 1、产状确定“”字型、三点法 利用伴生派生小构造 剪节理、劈理带、揉皱、构造岩面理、构造透镜体 注意产状变化 2、二盘动向 脉动性、反复活动、反向运动现代活动断层在一定时期内相对稳定。地层新老关系 纵向断层,横向断层(切背、向斜)牵引(),逆牵引(见后述同沉积断层)擦痕,阶步()羽状节理 侧旁小褶皱()角砾
8、岩()与断层所夹锐角示对盘运动方向(角砾近于构造透镜)介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 3、断层规模 长度、深度 中小型断层标志层作图、定断距 大型断层标志层平衡剖面,查位移 (七)断层作用时间性 涉及形成和活动时间;长期活动 活动时代的确定 与褶皱的关系、规律性 不整合(地层、岩体)岩墙同位素年龄(沙沟)同沉积断层、地层(见后)介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模
9、式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 大断层长期活动分析 岩相厚度控制 不同时代错距不一致(平移)岩浆活动、矿化多期性 同沉积断层 原合编教材()第二节 伸展构造及重力滑动构造 重要性 “开”与“合”(一)伸展构造类型 (1)地堑、地叠()(2)阶梯状断层;箕状构造;盆岭构造()一般均有旋转 箕状半地堑 单个或多个,与阶梯状相似,但规模大,主干断层一般为同沉积 华东、山东济阳()盆岭地貌单元 不对称纵列单面山 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志
10、伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 (3)大型断陷盆地 区域性沉陷,菱列、带状、等轴、华北、松辽、江汉盆地 (4)裂谷 rift(valley)continental rift Inter-continent rift oceanic rift Wilson circle 裂谷特征:地堑系、隆起轴部、岩石圈伸展 沉积作用 磨拉石 蒸发岩和红层 熔岩 碎屑岩 浅源地震、火山 负重力异常,或负背景上的正异常 负磁异常 边界平行于重力梯度带(及磁异常带)热流高 岩浆岩 大陆溢流(,碱性玄武岩或双峰系列火山岩;或碱性玄武岩-响岩或粗面岩层)深部结
11、构、幔涌、壳薄、裂谷垫(异常地幔,波速低)(4)剥离断层(第三节专题论述)介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 盖层与基层之间 剥离断层上盘位正断层组合 (二)伸展构造模式 据伸展构造形成时的应力状态 纯剪地堑、裂谷 单剪巨型剥离断层上盘阶梯断层 据地壳结构的模式 三个构造层次 表层次:各种正断层组合 中层次:韧性带、y带、塑性伸展构造塑性变形为主 深层次:地壳深部伸展性塑性流变,常有花岗岩和基性岩墙群 伸展构造外来系统(马杏垣
12、)大型正断层以上部分(据华东中新生代伸展结构)各种正断层(正、反向阶梯状、地堑、地垒)旋转、垂向变薄、横向拉长(13-6),深层次为韧性流动和岩墙群 据断层活动方式(动力学机制)分类沃尼克(.ernicke)二类三型模式 (Tab)介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 旋转伸展 平面状断层伸展系统,断层、岩层均旋转,断块发生伸展 若已知断层和岩层产状,可计算伸展量(ig,)伸展百分率()(x-1)SinSin)(或 伸展百分率(
13、)1)(1SinSini 铲状断层,无相应计算公式 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 非旋转伸展 (13-11)查明断层产状和几何形态(平面状或铲状),岩层产状及变化;旋转或非旋转,在此基础上查明伸展量 (三)剥离断层与变质核杂岩 剥离断层rmstrong(1972),北美盆岭区,上部年轻地层直接覆于深变质地层之上。定义:伸展构造区平缓的铲状大型正断层,往往伴以变质核杂岩体。位于基底与盖层间。上剥离盘浅层次正断层组合 下剥离
14、盘core complex 核杂岩 古老片麻岩,穹隆状,以剥离断层为界,变质变形强烈。顶部为糜棱岩带,厚几十米数公里,常叠加脆性断层。a 线理;鞘褶皱;结构(线yl 面理)常有侵入体相伴;深部基性岩和岩墙群常见。断层岩序列变化(由下而上):糜棱岩 碎裂岩,绿泥石化糜棱岩 掺有糜棱岩碎粒的碎粉岩、碎斑岩 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 角砾岩 剥离断层发育时间长,常与区域隆起伸展同时,且不限于同一层位或接触带 剥离断层带宽且
15、厚,断层岩序列可出现穿插,叠覆 上剥离盖层中常见顺层滑脱,导致地层减薄,缺失 剥离断层和核杂岩确定标志 糜棱岩和穹状片麻岩 盖层与基底之间滑脱断层现象 盖层底部地层缺失及断层岩 盖层中的顺层断层表现为地层减薄、缺失、滑动破碎 剥离断层与成矿 卡林型金、金属矿内华达、亚到桑那、加州 成矿机理:上剥离盘中的氧化环境低温水溶液与下剥离盘中的还原环境高温水溶液,二者在剥离断层附近交汇,促使含矿溶液沉淀。剥离面若破碎强烈,可形成客矿空间。如胶东片麻岩、花岗岩中的金矿、安庆月山多金属矿 剥离断层与不整合 产状一致,被强迫,可能为糜棱岩面理 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向
16、的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 e.g.嵩阳界面、周口店侵入体与围岩接触界面 (四)重力滑动构造 概念:重力作用、影响 (1)基本结构 下伏系统:变形相对弱,固化程度高,坚实 润滑层:软弱层,盐、粘土、煤 华南的巨厚志留系砂泥岩区域性润滑层、岩性差异很重要 滑面:断层面,常发育于不整合面、不同岩性之间的界面、塑性界面 主滑面、次级滑面、铲状 滑动系统滑面以上、强变形 褶皱逆断 褶皱强度渐增;斜歪侧转平卧;逆断发育于倒转翼,断面与轴面平行 (2)分带 后缘拉伸带:正断、地堑(垒)、张节理、
17、角砾岩 中部滑动带:明显定向(褶断)、滑面隐伏 前(外)缘推挤带、侧转平卧、叠瓦、滑裂岩(似混杂堆积)。介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 重力滑动构造总体结构特点 后缘至前缘:拉伸剪切挤压 平面上,后缘断裂成弧形,弧顶指后方;前缘断裂成弧形,弧顶指前缘 不协调:滑动系统与下伏系统之间 滑动系统内部次级滑面上下 (3)构造样式 滑片型一系列叠置的铲状和叠瓦断层及所夹断片(13-16)滑褶型一系列复杂褶皱(13-17)滑块型组合
18、性断层及切割的断块 主发育于(似)侏等式褶皱构成的滑动系统中 断层组合成对冲式、背冲式、地堑槽式、正一逆槽式、正逆拱式()(4)重力滑动构造的形成条件 适宜的坡度。坡陡、速度快,滑动构造复杂 滑动系统岩层具一定厚度(重量),厚度大利于滑动形成 润滑层、孔隙压 第三节 逆冲推覆构造 19 世纪晚期第一次高潮 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 70 中期,南阿巴拉契亚,薄皮、油气、圈层结构 (一)基本概念和构造样式 (1)基本概
19、念 thrust+nappe 主产于造山带及前陆,多为挤压、收缩结果 褶皱推覆 冲断推覆 推覆与滑覆 (2)构造样式(组合)单冲型、叠瓦状 背冲 对冲 楔冲 (二)几何结构 (1)台阶式 断坪(flat,顺软层)+断坡(amp,切硬层)交替 总体呈铲状具普遍性 岩层处于水平状态时的形成,后期可发生变化 图:上盘断坡()hanging wall ramp 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 下盘断坡 foot wall ramp
20、 图 14-9:前、侧、斜断坡 据断坡走向与逆冲位移方位关系决定 (2)双重逆冲构造双冲构造.alstrom(1970)提出 结构 顶板 叠瓦逆冲断层+断夹块(horse)底板逆冲断层 叠瓦扇 inbrecated fan 叠瓦构造,无顶板断层 与 duplex 并列,(14-13)断端线或断尖线 tipline;分叉 thrust 前缘常被剥蚀掉 断叉线(分叉线)branch line 分支 thrust 与主干 thrust 的交线 (3)冲断褶隆 Culmination 顶部宽平的箱状和穹状 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模
21、式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 (4)反冲断层(backthrust)和冲起构造 反冲断层:主要见于前锋和断坡后侧,亦见于应变较弱的断坪 有些 backthrust 向下变陡,甚至转为与逆冲方向一致 冲起构造(pop up)因强烈挤压上冲、隆起,与底辟或刺穿相似 常表现为扭曲的背斜(断层切割)(5)分带性:根、中、锋带、后(外)缘带 表现在结构、构造、变形强度上,与变形作用相关。介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴
22、别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 后缘带:根带后侧 外缘带:锋带前侧 根带:起始发育部位 强挤压、面理、轴面、小断层陡直立、塑性增高,有时为 ductile zone,流劈理、褶劈理相对发育 陡峻菱形体与挤压面构成网结 自根带向中带断层开始分叉,产状变缓。根带的研究对确定逆冲推覆在区域中的地位、活动和运移规模、变形性状和形成作用具重要意义。中带 断层分叉,叠瓦扇和双冲 单剪为主 次级断裂、褶皱产状相对稳定,倾向根带 变形强度:强(近根带)稍弱强(近锋带)断坡处较断坪处强,复杂。E.g.南昌宜丰 图解:塑性降低 劈理化减弱,变稀疏(密集节理)定向性小构造:褶皱式窗
23、棂、膝析、旋卷、透镜体、小型双冲 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 锋带 岩层倾角增大 陡立紧闭小褶皱(下盘近断层面处)碎裂(带)构造定向性较根带明显 次级断层发育,并强烈变形 影响锋带变形的影响因素:作用力大小,持续时间 作用力停止的快慢 岩席的岩石性质,强度差和组合结构 底板逆断层的扩展速率 底板逆断层的位移量 岩席内缩短量 逆冲前陆构造或前侧的其它构造 Tab(14-17):垂向变化 可由一个或多个 nappe 组成
24、变形过于复杂。上部推覆体形成早 应变不均匀 接触面处应变最强。可达 100:1(:)多次推覆,叠置形成堆拄(nappe rill)伴生、派生构造明显变化(自底向上)cleavage,Joint,Fd,N-Ft,Lineation 反映变形强度、变形性状、应力状态、的变化 变形由下面上趋于复杂,因为上部 nappe 运移历史长形成早 介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的覆构造的对比和鉴别走向滑动断层的内部应力状态外部作用力和内部应学习必备 欢迎下载 逆冲断层的走向变化总体移量基本一致,叠瓦状逆冲断层带中各单条
25、逆冲断层的运移量和压缩量可变 逆冲断层的终止 一条主要的逆冲断层分为多条次级断层,或转变为褶皱等压缩性构造 (三)逆冲推覆构造的扩展 顺序发展 imbrecated fan&duplex 自造山带向前陆运移 (1)扩展方式:前展(背驮)式 piggyback propagation 向前陆向腹陆扩展 绝大部分为前展式据野外、模拟及理论分析 后展(上叠)式 overstep propagation 扩展方式的判别 总体变形特征 各级各类构造发育状况 各断层交切关系 e.g.介绍最后小结并布置思考讨论题二本章主要内容要点主要内容断层的形动向的判别本章要点断层的形成机制模式模式断层的识别志伸展构造的
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