11地质力学new
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第四章 动力大地构造 —地质力学-断块说系统
第一节 研究简史
E.Suss(1875)：从山脉平面形态及配置研究山脉成因
F.B. Taylor(1910)：普遍存在第三纪弧形山脉，北半
球弧向南凸起，南半球向北突起，此为大陆向
中低纬移动，前缘挤压，形成山脉，后缘拉张， 形成裂谷(海洋)。 李四光(1926):前缘挤压－构造变形－地质力学 张文佑：断裂体系形成后的构造活动－断块说
张性拉裂带，可 见带内岩石被拉
裂，呈片状破碎
下庄矿田：被基性岩脉充填的张性断裂，断面呈锯齿状
（2）构造岩：角砾岩，角砾大小不等，棱角清晰
张性破碎带中 的花岗岩和方 解石角砾，角 砾菱角明显， 大小不一
沿北东向张性破碎带充填的石英－萤石－方解石脉
3 扭性（压扭性）破裂结构面
一般特征：
断面平直，倾角常陡立，破碎带规模小，其 上往往只发育薄薄的断层泥、动力被膜或糜 棱岩，常具水平或近水平的擦痕。
阿尔卑斯断裂
擦痕和磨光面
断面上的糜棱岩及近水平擦痕
四、 构造型式的种类及构造应力场
1.挤压构造型式
纬向构造带力学分析简图
经向构造带力学分析简图
实例：中国主要纬向构造带
●天山－阴山构造带：北纬40°30’-42°30’ ●秦岭－昆仑构造带：北纬32°30’-34°30’
●南岭构造带：北纬24°-25°30’
2.山字型构造（直扭）
山字型构造的力学分析
实例：山字形构造
中国南岭经向和纬向构造带
3.多字型构造（直扭）
多字型构造的组合特征和力学分析
FF－扭力；PP－压应力； TT －张应力；C－压性结构面； S1, S2－扭性结构面； t－张性结构面
实例：新华夏系
★基本特征
分布范围：中国东部 定型时间：中生代 总体走向：北东至北北东 力学性质：左旋压扭性 强度变化：东强西弱
新华夏系隆起带与沉降带位置示意图
红色－隆起带； 黄色－沉降带
4.旋扭构造
★基本组成
★力学分析
★实例1－帚状旋扭构造
惠州抽水蓄能电站近南北向弧形断裂与环形构造系北西西向主干断 裂关系示意图，两者相交的锐角指向指示区内弧形断裂为顺时针扭
动，而且力学性质应为张扭性。
★实例2：
帚状旋扭构造控矿－
广东南蓬山
2.张性（张扭性）结构面Leabharlann Baidu学性质鉴定
（1）断面形态：断口粗糙、断面常为锯齿状
North America
Europe
贵东岩体（左）、共和岩体（右）被基性岩脉充填的张性 断裂，断面呈锯齿状
被基性岩脉充填的张性断裂，断面呈锯齿状
沿张性拉裂带充填的新生代基性岩脉群，切割中生代花岗岩
（海南三亚环岛公路旁）
断层面上的 擦痕与阶步
（3）构造岩——多
为压碎岩、糜棱岩、 挤压片岩、构造透镜 体等。
原理
广东博罗抽水蓄能电站F304破碎 带中的挤压片理和挤压透镜体
断裂挤压破碎带中的构造透镜体（灌村）
（4）派生构造
惠州抽水蓄能电站探硐，北东向f304断裂两侧
发育的压扭性小型旋扭构造
广从断裂东支上盘的挤压片理和构造透镜体
（2）构造体系
有成生联系的各种构造要素及其间岩块或地 块组成的构造图像。
（3）构造型式 构造体系的标准型（理想模型）。 （4）构造形迹 自然条件下岩石中所产生的地质构造形态 和构造要素的总称。
二、地质力学的逻辑思路
1.外力作用下岩石的变形与破裂
A: 在双向压力下，岩石首先形成与主压应力轴斜交的X形扭裂 面，以及追踪扭裂面产生的与主压应力轴平行的张裂面； B: 压力进一步作用，形成与主压应力轴垂直的压性结构面； C: 在背形轴部，可形成垂直主压应力轴的张性构造。
蓝色－硅化断裂带 红点－见矿钻孔 白点－未见矿钻孔
环型旋扭构 造力学分析
蓝色箭头为断裂 扭动方向，红色 粗箭头为地块扭 动方向
惠州抽水蓄能电站区域构造应力场分析
各种扭动构造体系
五 地质力学小结
地质力学的核心模型：材料力学模型 地质力学的核心概念：构造型式和构造体系 地质力学的野外方法：结构面力学性质鉴定 地质力学的室内方法：构造模拟实验
★ 地貌表现：
三大隆起带和三大沉降带，自东向西为：
岛弧隆起带: 千岛群岛－日本群岛－琉球－台湾－菲律宾 边缘海沉降带：霍克次克海－日本海－黄海－东海－南海
沿海隆起带: 张广才岭－长白山脉－胶东半岛－武夷山脉
平原沉降带：松辽平原－渤海－华北平原－北部湾
内陆隆起带: 大兴安岭－太行山－贵州高原东部
盆地沉降带：巴音和硕盆地－鄂尔多斯盆地－四川盆地
第二节 地 质 力 学
一、地质力学的几个基本概念
（1）构造要素（结构面与构造线） ☻结构面－表示岩块形态的面状构造，可分为： 原生结构面—地质体中非构造成因的面状构造，如地层 层面、不整合面、火成岩中的流面等。 分划性结构面（断裂面、节理面等) 次生结构面 (构造成因) 标志性结构面（褶皱轴面）
☻构造线－结构面与地面的交线
A
B
C
2.地质力学的逻辑思路
材料在特定方向和大小的外力作用下，产生特定性质 和特定形态的破裂、变形组合；因此，可以根据地质 构造的力学组合特征，推断构造运动的方向与来源：
实验室过程： 外力(已知)
自然过程： 动力来源
变形组合(已知)
构造组合(构造体系)
3.地质力学研究的技术路线
结构面力学性质鉴定 构造配套 构造型式 构造序次和期次划分 构造模拟 构造体系
3.结构面力学性质分类
压性结构面 张性结构面 扭性结构面
压扭
张扭
三、结构面力学性质鉴定
1.压性（压扭性）破裂结构面
（1）断面形态－
常呈舒缓波状
原理
郯庐断裂舒缓波状的结构面及上冲擦痕
赤坭：上三叠统小坪组与下石炭统测水组之间的冲断层
（2）断层面上常发育斜冲擦痕与阶步
郯庐断裂舒缓波状的结构面及上冲擦痕
第一节 研究简史
E.Suss(1875)：从山脉平面形态及配置研究山脉成因
F.B. Taylor(1910)：普遍存在第三纪弧形山脉，北半
球弧向南凸起，南半球向北突起，此为大陆向
中低纬移动，前缘挤压，形成山脉，后缘拉张， 形成裂谷(海洋)。 李四光(1926):前缘挤压－构造变形－地质力学 张文佑：断裂体系形成后的构造活动－断块说
张性拉裂带，可 见带内岩石被拉
裂，呈片状破碎
下庄矿田：被基性岩脉充填的张性断裂，断面呈锯齿状
（2）构造岩：角砾岩，角砾大小不等，棱角清晰
张性破碎带中 的花岗岩和方 解石角砾，角 砾菱角明显， 大小不一
沿北东向张性破碎带充填的石英－萤石－方解石脉
3 扭性（压扭性）破裂结构面
一般特征：
断面平直，倾角常陡立，破碎带规模小，其 上往往只发育薄薄的断层泥、动力被膜或糜 棱岩，常具水平或近水平的擦痕。
阿尔卑斯断裂
擦痕和磨光面
断面上的糜棱岩及近水平擦痕
四、 构造型式的种类及构造应力场
1.挤压构造型式
纬向构造带力学分析简图
经向构造带力学分析简图
实例：中国主要纬向构造带
●天山－阴山构造带：北纬40°30’-42°30’ ●秦岭－昆仑构造带：北纬32°30’-34°30’
●南岭构造带：北纬24°-25°30’
2.山字型构造（直扭）
山字型构造的力学分析
实例：山字形构造
中国南岭经向和纬向构造带
3.多字型构造（直扭）
多字型构造的组合特征和力学分析
FF－扭力；PP－压应力； TT －张应力；C－压性结构面； S1, S2－扭性结构面； t－张性结构面
实例：新华夏系
★基本特征
分布范围：中国东部 定型时间：中生代 总体走向：北东至北北东 力学性质：左旋压扭性 强度变化：东强西弱
新华夏系隆起带与沉降带位置示意图
红色－隆起带； 黄色－沉降带
4.旋扭构造
★基本组成
★力学分析
★实例1－帚状旋扭构造
惠州抽水蓄能电站近南北向弧形断裂与环形构造系北西西向主干断 裂关系示意图，两者相交的锐角指向指示区内弧形断裂为顺时针扭
动，而且力学性质应为张扭性。
★实例2：
帚状旋扭构造控矿－
广东南蓬山
2.张性（张扭性）结构面Leabharlann Baidu学性质鉴定
（1）断面形态：断口粗糙、断面常为锯齿状
North America
Europe
贵东岩体（左）、共和岩体（右）被基性岩脉充填的张性 断裂，断面呈锯齿状
被基性岩脉充填的张性断裂，断面呈锯齿状
沿张性拉裂带充填的新生代基性岩脉群，切割中生代花岗岩
（海南三亚环岛公路旁）
断层面上的 擦痕与阶步
（3）构造岩——多
为压碎岩、糜棱岩、 挤压片岩、构造透镜 体等。
原理
广东博罗抽水蓄能电站F304破碎 带中的挤压片理和挤压透镜体
断裂挤压破碎带中的构造透镜体（灌村）
（4）派生构造
惠州抽水蓄能电站探硐，北东向f304断裂两侧
发育的压扭性小型旋扭构造
广从断裂东支上盘的挤压片理和构造透镜体
（2）构造体系
有成生联系的各种构造要素及其间岩块或地 块组成的构造图像。
（3）构造型式 构造体系的标准型（理想模型）。 （4）构造形迹 自然条件下岩石中所产生的地质构造形态 和构造要素的总称。
二、地质力学的逻辑思路
1.外力作用下岩石的变形与破裂
A: 在双向压力下，岩石首先形成与主压应力轴斜交的X形扭裂 面，以及追踪扭裂面产生的与主压应力轴平行的张裂面； B: 压力进一步作用，形成与主压应力轴垂直的压性结构面； C: 在背形轴部，可形成垂直主压应力轴的张性构造。
蓝色－硅化断裂带 红点－见矿钻孔 白点－未见矿钻孔
环型旋扭构 造力学分析
蓝色箭头为断裂 扭动方向，红色 粗箭头为地块扭 动方向
惠州抽水蓄能电站区域构造应力场分析
各种扭动构造体系
五 地质力学小结
地质力学的核心模型：材料力学模型 地质力学的核心概念：构造型式和构造体系 地质力学的野外方法：结构面力学性质鉴定 地质力学的室内方法：构造模拟实验
★ 地貌表现：
三大隆起带和三大沉降带，自东向西为：
岛弧隆起带: 千岛群岛－日本群岛－琉球－台湾－菲律宾 边缘海沉降带：霍克次克海－日本海－黄海－东海－南海
沿海隆起带: 张广才岭－长白山脉－胶东半岛－武夷山脉
平原沉降带：松辽平原－渤海－华北平原－北部湾
内陆隆起带: 大兴安岭－太行山－贵州高原东部
盆地沉降带：巴音和硕盆地－鄂尔多斯盆地－四川盆地
第二节 地 质 力 学
一、地质力学的几个基本概念
（1）构造要素（结构面与构造线） ☻结构面－表示岩块形态的面状构造，可分为： 原生结构面—地质体中非构造成因的面状构造，如地层 层面、不整合面、火成岩中的流面等。 分划性结构面（断裂面、节理面等) 次生结构面 (构造成因) 标志性结构面（褶皱轴面）
☻构造线－结构面与地面的交线
A
B
C
2.地质力学的逻辑思路
材料在特定方向和大小的外力作用下，产生特定性质 和特定形态的破裂、变形组合；因此，可以根据地质 构造的力学组合特征，推断构造运动的方向与来源：
实验室过程： 外力(已知)
自然过程： 动力来源
变形组合(已知)
构造组合(构造体系)
3.地质力学研究的技术路线
结构面力学性质鉴定 构造配套 构造型式 构造序次和期次划分 构造模拟 构造体系
3.结构面力学性质分类
压性结构面 张性结构面 扭性结构面
压扭
张扭
三、结构面力学性质鉴定
1.压性（压扭性）破裂结构面
（1）断面形态－
常呈舒缓波状
原理
郯庐断裂舒缓波状的结构面及上冲擦痕
赤坭：上三叠统小坪组与下石炭统测水组之间的冲断层
（2）断层面上常发育斜冲擦痕与阶步
郯庐断裂舒缓波状的结构面及上冲擦痕