侯泉林：高等构造地质学01序
构造煤结构与煤层气赋存研究进展-中科院-侯泉林-经典综述论文
中国科学: 地球科学 2012年 第42卷 第10期: 1487 ~ 1495 英文引用格式: Hou Q L, Li H J, Fan J J, et al. Structure and coalbed methane occurrence in tectonically deformed coals. Sci China Earth Sci, 2012, 55: 1755–1763,doi: 10.1007/s11430-012-4493-1《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评 述构造煤结构与煤层气赋存研究进展侯泉林①*, 李会军①, 范俊佳②, 琚宜文①, 汪天凯①, 李小诗①, 武昱东③① 中国科学院计算地球动力学重点实验室, 中国科学院研究生院地球科学学院, 北京 100049; ② 中国石油勘探开发研究院提高石油采收率国家重点实验室, 北京 100083; ③ 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037 * E-mail: quhou@收稿日期: 2011-10-30; 接收日期: 2012-03-27国家自然科学基金(批准号: 41030422, 40972131, 40940014)和国家重点基础研究发展计划(编号: 2009CB219601)资助摘要 构造煤的结构是煤矿瓦斯突出防治和煤层气开发的重要研究内容之一. 本文对国内外有关构造煤的结构成因分类, 构造煤显微结构、孔隙结构和化学结构及其与超量煤层气的赋存关系等方面的研究成果进行了系统的调研分析和总结, 表明构造变形对煤的显微结构、超显微结构乃至化学大分子结构都有深刻的影响, 应力缩聚和应力降解作用是煤变形变质作用(即动力变质作用)的主要方式. 在不同的变形机制条件下, 构造煤的孔隙系统和结构成分演化均呈现不同程度的差异性. 在此基础上, 提出了在不同变形机制下构造煤的可能演化路径, 而且认为构造煤尤其是糜棱煤的瓦斯易突性, 不仅受地质构造的控制, 还可能跟韧性变形条件下的应力降解作用有关. 最后指出, 从煤的变形机制角度出发探讨变形作用对煤的结构及成分的制约机理, 以及探索超量煤层气生成条件和赋存状态是构造煤研究的重要方向.关键词 构造煤 变形机制煤层气(CH 4)赋存 研究进展所谓构造煤, 是指在构造应力作用下, 原生结构煤的结构甚至化学成分发生了明显变化的一类煤, 是构造作用的产物. 我国的含煤盆地多数经历了复杂的构造演化历史, 使煤的结构受到了不同程度的改造, 普遍发育构造煤[1~4], 为构造煤的研究提供了重要条件. 近年来, 由于新技术手段和现代理论的引 入, 构造煤结构的研究取得了长足进展[5~7].构造煤孔隙结构的研究经历了从宏观到微观, 再到超微观的历程, 煤体孔隙结构和瓦斯吸附状态的认识得到不断深化[8~10], 同时, 变形变质作用(煤动力变质作用)也得到越来越多的研究证实[1~15]. 研究表明, 不同变形机制条件下构造煤的孔隙系统及化学结构都表现出明显的差异性演化特征, 而且韧性变形对煤体物理化学结构的影响要更为明显[13~17]. 煤与瓦斯突出常常发生在构造煤尤其是糜棱煤发育区, 突出瓦斯量往往是突出煤最大瓦斯吸附量的几倍乃至上百倍. 这些超量瓦斯与糜棱煤以及不同变形机制作用下的应力降解作用是否存在必然联系? 还有待深入探讨. 本文基于国内外几十年来公开发表的文献资料, 以不同变形机制构造煤结构演化特征为主线, 系统总结和论述了构造煤结构及其与煤层气赋存研究的发展历程, 探讨了目前研究中存在的问题, 以及开展进一步研究的方向和技术路线.侯泉林等: 构造煤结构与煤层气赋存研究进展14881 构造煤的结构分类早期对构造煤的研究主要围绕煤与瓦斯突出的防治而进行, 对于构造煤的命名各异, 主要有碎裂变质煤、变形煤、构造变形煤、构造破坏煤与突出煤 等[18~20], 都肯定了后期构造作用对煤的改造, 但对构造煤的分类方案和标准尚未统一. 上世纪70年代以前, 构造煤的分类主要依据煤体的破坏程度, 最具代表性的是前苏联矿业研究所1958年5类分法: 1) 非破坏煤; 2) 破坏煤; 3) 强烈破坏煤; 4) 粉碎煤; 5) 全粉煤(土状煤). 我国原煤炭部1988年颁发的《防治煤与瓦斯突出细则》中的分类也是以此为基础, 仅在每一类型特征方面做些补充. 随后, 逐渐引入了糜棱煤的概念, 以代表韧性变形的构造煤[21,22], 进而借鉴构造岩的分类方法对构造煤进行初步分类研究, 并根据构造煤的不同变形机制, 将构造煤分为脆性变形系列和韧性变形系列, 逐步形成了比较系统的结构-成因分类方案[7,19,22~26]. 只是对是否应该划分脆-韧性过渡系列构造煤还存在一定的争议, 片状煤的变形性质归属认识也不尽相同[19,26]. 总体看来, 构造煤的分类体现了以构造岩概念为基础的结构-成因分类, 体现了不同变形机制对煤体结构影响的差异性, 基本达到了与构造岩研究的同步水平. 但由于对构造煤不同变形机理的研究尚欠深入, 对过渡类型煤及片状煤变形性质的认识难以统一. 因此, 从构造应力对煤体结构的演化过程和成因机理两个方面, 考虑不同变形机制条件下构造煤结构各个阶段的演化特点, 确立比较明确的分类原则, 建立既便于实际运用, 又能被广泛接受的分类方案仍然需要进一步的工作.2 构造煤的显微结构与孔隙结构构造应力对煤的物理作用主要表现为碎裂作用和对煤体显微结构、孔隙系统的改造. 有关方面的研究取得了重要进展. 上世纪60~70年代, 电子显微镜就被用来观察突出煤和非突出煤的显微结构差异[27,28], 随着染色法的引入和扫描电镜技术的应用, 发现构造煤具有细褶皱、粉粒状、团粒状结构和显著气孔特征, 并得到孔隙面积和总比表面积等一些相对量值概念[29~32]. 随着认识的不断深入, 构造煤显微结构的成因研究逐渐引起人们的重视. 对于构造煤形成的“牛角状”、“马鞍状”小褶曲, 陈善庆[18]认为是不同期次构造应力作用下的变形和流变的结果. 侯泉林等[22]和李康等[21]描述了碎裂煤与糜棱煤的结构差异, 提出碎裂煤主要源于碎裂作用, 糜棱煤应该是低应变速率或较高温压条件下发生固态塑性流变的结果. 琚宜文等[33,34]结合野外地质调查和煤光片观察, 判断构造煤是煤层流变(包括韧性流变、脆性流变及韧脆性流变)的产物. 裂隙作为瓦斯突出的重要影响因素一直受到学者的关注. 俄罗斯学者最早把裂隙统计应用于煤结构研究, 并形成了较成熟的显微镜下裂隙统计方法[35]. 扫描电镜和透射电镜等仪器的应用, 发现构造煤中除了含有大孔和微孔之外还存在大量微米级裂隙和孔隙[21,36~38]. Li 等[39,40]采用压汞等方法对我国平顶山构造煤孔隙结构进行研究, 发现与相同地点原生结构煤相比, 构造煤的孔隙度要高3~8倍, 孔比表面积要高2~10倍, 其中脆性变形煤具有较高的孔隙度和比表面积及较宽的裂隙, 而韧性变形煤具有超大的比表面积和较窄的裂隙. 高分辨率透射电镜等技术的引入促使构造煤纳米级孔隙的发现, 并被认为是瓦斯的主要吸附空间, 从脆性变形煤至韧性变形煤, 累计孔容、总比表面积及液氮吸附量随着变形的增强迅速增加[14,16,41~43]. 琚宜文等[7,10]在构造煤吸附解吸实验中发现, 弱变形煤瓦斯吸附量随着压力的升高而增加, 符合兰氏方程(Langmuir equation), 然而强烈韧性变形构造煤的等温吸附曲线呈现不同类型, 当压力达到一定程度后出现等温解吸现象, 不符合兰氏方程, 其原因尚不清楚. 李小诗[14]探讨了不同变形机制的变形作用对煤大分子结构-纳米级孔隙结构的影响, 认为大分子结构的改变是导致纳米级孔隙结构变化的原因, 并建立了构造煤大分子-纳米级孔隙结构的耦合模型.构造应力促进煤的裂隙及孔隙的发展, 随着变形强度的增加, 构造煤裂隙及微孔隙就越发育, 甚至影响到纳米级的孔隙结构. 在不同变形机制作用下,构造煤显微裂隙及孔隙系统表现出明显的差异性(图1). 有关构造变形对煤的微孔隙、超微孔隙的影响还处于观察描述以及机理探索阶段, 不同变形机制对纳米级孔隙的控制机理的研究还有待深入; 韧性变形煤发育大量的纳米级孔隙与其易突性是否存在必中国科学: 地球科学 2012年 第42卷 第10期1489图1 不同类型构造煤显微结构(a) 脆性变形煤, 主要表现为煤体的破裂, 孔隙主要为大孔和中孔; (b) 韧性变形煤, 主要表现为煤体的揉皱,超显微孔隙大量发育然关联? 如此等等问题, 还有待探索.3 构造煤的化学结构煤在构造变形过程中的化学结构变化, 即煤的动力变质作用一直是煤地质学研究的重要课题. 一般认为, 煤中的有机质主要是由缩聚的芳香环、脂环、杂环和各种官能团支链所组成. 随着煤的变质程度增高, 芳环族相对增多、增大, 脂环和官能团支链相应减少, 到无烟煤时则主要由缩聚的芳环所组成, 达超无烟煤时, 则呈现类石墨结构[44,45].早在19世纪20年代, White [46]就曾用动力因素来解释美国东部煤的变质问题, 认为阿巴拉契亚煤田和乌拉尔煤田的无烟煤都是由强烈褶皱作用促成的. 随着研究的深入, 一些“典型”的动力变质实例相继被否定, 认为压力会抑制化学煤化作用, 延缓有机质的化学反应速率, 仅对压实、脱水等物理煤化作用有贡献[5,47]. 随着化学测试手段在构造煤研究中展开, 构造应力对煤化学结构及其组分的演化特点得到了更为深刻的认识(表1).关于煤动力变质作用的实验研究, 前人在不同实验条件下得出三种相互矛盾的结果: 压力对煤化作用无影响[65]; 压力促进煤化作用[66]; 压力抑制煤化作用[47,67]. 曹代勇等[5]指出其原因在于混淆了不同性质“压力”作用, 认为地质条件下的压力因素应包括地层压力和构造应力两大类, 具有各向同性的地层压力增加化学反应的稳定性, 而定向构造应力可促进有机分子化学成分变化和结构变化; 提出应力降解和应力缩聚是构造应力影响煤化作用的两种基本方式. 该认识得到了其他实验结果的支持[11,68~71]. 张玉贵等[62,72]结合力化学理论提出力化学降解和力化学缩聚作用, 认为水平挤压应力是煤力化学作用的重要力源: 一方面聚合形成更大的高芳构化的大分子结构, 另一方面形成低分子化合物和气态烃.不同的变形机制条件下构造煤化学演化的差异性也随着研究成果的积累突显出来, 林红等[13]和李小诗等[14,41]对构造煤的谱学分析表明, 不同变形机制和不同变形程度的构造煤结构演化呈现明显的差异性特征(图2). 侯泉林和琚宜文研究小组[14,15,52,53,60]的研究结果表明, 不同的变形机制和变形强度会造成构造煤的芳香结构、脂族结构及含氧官能团等结构和成分产生不同的演化特征, 认为不同变形机制下的动力变质作用能量转化机理存在差异, 脆性变形主要是通过破裂带机械摩擦转化为热能而引起煤化学结构的变化, 而韧性变形主要是通过应变能的积累而引起煤化学结构的破坏. 力化学理论也认为构造煤结构演化与煤的变形机制关系密切, 其中受强烈韧性剪切变形的糜棱煤, 变质过程中剪切力化学作用占绝对优势[73].近年来国内外关于构造煤化学结构及其组分演化的研究, 取得了一些阶段性的成果. 应力缩聚作用和应力降解作用的提出及一系列实验结果均证明, 煤的变形变质作用(动力变质作用)不仅存在, 而且十分广泛和深入, 将构造煤化学结构的研究带入到新的阶段. 同时, 将应力降解作用与煤与瓦斯突出的内在关系等问题呈现在人们面前. 不同变形机制条件下煤的化学结构演化显示出不同程度的差异性, 产侯泉林等: 构造煤结构与煤层气赋存研究进展1490表1 近年来关于构造煤有机化学实验及相关认识实验方法分析内容及主要参数结果分析及结论X射线衍射(XRD) 煤基本结构单元(BSU)的演化特征d002: 面网间距L a: 延展度L c: 堆砌度(1) 构造应力作用促使d002减小, L a及L c增大[5,24,43,48~52];(2) 构造应力作用引起的芳核变化具有阶段性演化特征[5,49,50,53];(3) 韧流动力作用引起的动力变质幅度大于碎流动力作用[24,49,53].电子顺磁共振(EPR) 煤化学结构演化特征N g:自由基浓度∆H: 线宽(1) 构造煤N g演化趋势与原生结构煤相同, 超前演化, 大应变和高应变速率利于N g增长[55];(2) 构造作用对∆H影响不大[54], 应变使∆H减小[17,55,57,58], 应变使∆H增加[56].13C核磁共振(NMR) 煤的化学成分演化特征f a H,B: 桥头碳f a: 芳碳率f al: 脂碳率(1) 各参数与原生结构煤具相似演化特征, 变形煤参数的强度和幅度较显著[53,59] ;(2) 变形促使f a, f a H,B, N增大, f al降低[52,53,59] ;(3) 韧性变形作用强于脆性变形作用[17,52,53].傅立叶转换红外光谱(FTIR) 化学结构及其变化特征在煤化程度相同条件下, 构造煤脂族结构比非构造煤脱落快, 而芳香结构相对富集[5,60,61].热解生烃实验(Rock-Eval) 对比构造煤与非构造煤的生烃能力(1) 构造煤与非构造煤的热解参数具有相同的演化趋势, 但在数值上存在系统差异, 构造煤生烃潜力低于同级别的非构造煤[5,62,63] ;(2) 随变形程度增加, 构造煤与非构造煤的生烃量差值变大[5,63] ;(3) 构造应力、尤其是剪切应力作用有利于煤芳环结构上官能团、侧链断裂降解、生烃[5,62,63].X射线荧光光谱分析测定对比煤中常量元素分布特征在高热背景中的剪切应力对煤中元素迁移富集具有一定程度的影响[64].图2 不同变形机制构造煤化学结构演化差异性表现(据文献[13]修改)A G: G峰峰面积, 反映煤大分子结构中芳香环总量的变化; A D: D峰峰面积, 反映煤大分子结构中缺陷的变化及结构单元的有序化程度生这种差异的机理和不同变形机制构造煤的演化路径还有待进一步揭示.4 瓦斯突出与超量煤层气研究表明, 瓦斯突出与构造煤的发育存在着必然联系, 煤结构的破坏程度是衡量突出危险性的一项重要指标, 强烈的破碎带尤其是糜棱煤发育区常常是瓦斯突出的易发区[11,74~76]. 例如,2004年的河南省大平煤矿特大型煤与瓦斯突出[74], 贵州青龙井田22#煤层2005年7月至2006年4月期间发生过5次煤与瓦斯突出[75], 均位于断层带上(图3, 4). 大平井田位于新密矿区北东向展布的挤压构造带, 突出点处于大平井田东南端北东向构造和北西向构造复合的部位. 受构造控制, 构造煤成层发育, 粉化、流变现象显著, 煤体变形强烈, 多为Ⅳ和Ⅴ类构造煤[74,77]. 青龙井田的突出则与该区十分发育的顺煤层滑动构造有关, 尤其是滑动断层的转折处煤层发生强烈变形, 使之成为发生突出的危险地带[78].煤与瓦斯突出的瓦斯突出量往往比突出煤体的煤层气实际含量高的多, 可达几倍到上百倍, 如2004年大平煤矿煤与瓦斯突出, 突出煤(岩)量1894吨, 突出瓦斯量约25×104m3, 平均吨煤突出瓦斯量达132 m3/t, 如此例子举不胜举. 而我国中、高级煤中国科学: 地球科学 2012年 第42卷 第10期1491图3 大平煤矿瓦斯突出位置剖面图(据文献[74]修改) 图4 青龙井田瓦斯突出位置剖面示意图(据文献[75]修改) 和无烟煤的实测煤层瓦斯含量为10~30 cm 3/g(即m 3/t), 最高有36cm 3/g [6], 明显低于瓦斯突出量. 此外, 煤层气开采后验证的实际资源量也往往高于勘探得到的资源量[79], 仅用围岩气显然无法全面解释. 这些超量煤层气的来源和赋存状态一直困扰着煤地质学家, 该问题的解决, 无疑对防治煤与瓦斯突出、探讨煤层气资源评价原理和发展开采新技术具有重要意义. 实验发现, 相比原生结构煤, 易突出的构造煤会产生更多的氯仿萃取物, 同时生烃能力较低, 因此被认为, 在构造煤形成过程中曾经生成过大量的甲 烷[11,62,80]. 力化学成烃模拟实验结果显示, 机械能是有机质成烃演化的重要能量来源[81]. 近年来展开的煤岩高温高压变形实验过程中普遍存在产气现 象[15,68,70,82,83], 也非常值得关注. 尤其是在周建勋等所做的变形实验中, 28个试件中有17个在实验过程中产气, 部分试件产气强烈, 甚至发生“突出”[83], 同样的现象在姜波等[70]的实验中也有发生; 李会军[15]展开的次高温高压变形实验依然有气体产出, 而且排除了高温热解的可能性. 那么, 这些样品产气的原因何在, 在应力作用下煤分子结构的降解过程是怎样的, 是否与超量煤层气的生成存在内在的必然联系?遗憾的是, 在以往的变形实验过程中, 由于对试件产气现象重视不够, 造成实验过程中相关信息记录缺失, 给进一步的分析造成困难, 以下仅就实验过程中观察到的现象进行分析讨论. 理论上, 高温必然促进煤的降解作用而产生气体, 然而, 在静水压力条件下的煤粉高温高压实验中, 样品的产气量与温度并未表现出明显的相关性[84]. 因此, 尽管变形实验中产气样品均具有较高的温度压力比值, 我们仍认为, 样品在变形实验过程中产气可能与变形作用有关. 李会军[15]最近的研究结果对此提供了佐证. 高温使得分子基团活性增强, 有利于发生韧性变形, 因此实验中常常用提高温度以补偿时间的方法模拟低应变速率的变形[85]; 同时低的围压不会造成试件强度的明显增强, 有利于韧性变形. 据文献报道, 在同系列样品中, 温压比值越高, 越容易产气, 产气量也越多甚至发生突出[86,87]. 这一现象与糜棱煤容易发生瓦斯突出相吻合, 其中是否存在一定的内在联系仍需进一步的工作证实.超量煤层气的赋存状态是科学家们长期关注的重要问题. 早在上世纪60年代就有人提出过煤中瓦斯以固溶态的形式存在的可能性(转引自文献[88]). 乌克兰学者Alexeev 等[89,90]通过氢谱核磁共振(1H NMR)和X 射线衍射技术研究, 提出煤层气在煤中的赋存形式除了游离态、吸附态还可能存在第三种状态, 即固溶态(solid solution). 固溶态瓦斯以晶体形式赋存于煤中, 采用常规的手段难以探测, Radovic 等[91]通过吸附解吸实验和氙气核磁共振方法测试也得出了类似的结论. 近年来通过煤对CH 4和CO 2等气体的等温吸附研究发现, 随吸附压力的增加, 等温吸附曲线并不像传统吸附模型所描述的单调增长, 而是呈现单峰或双峰的分布形式, 符合气体超临界吸附特征[92]. 有关甲烷超临界吸附的研究也相继展开, Yang 等[93]研究中发现, 煤体中存在大量超显微的单壁纳米尖端(single-wallled nanohorns), 经过HNO 3处理后能够显著增强超临界甲烷的储集能力. Ohba等[94]通过X 射线小角散射研究发现, 煤基质楔状微孔隙中存在团粒状结构的超临界甲烷. 也有学者提侯泉林等: 构造煤结构与煤层气赋存研究进展1492出超量煤层气的赋存状态可能类似于天然气水合物, 以笼型晶体化合物的形态储集, 并对其在煤层中存在的可能性进行探讨[95,96]. 然而, 目前为止, 超量煤层气的赋存状态(相态)究竟如何, 尚未得到证实, 还只是一些推测.5 不同变形机制构造煤的可能演化路径及与超量煤层气的关系从上述讨论可以看出, 脆、韧性变形煤无论在显微、超显微结构、孔隙系统还是化学结构都存在着不同程度的演化差异, 韧性变形构造煤的应力缩聚和应力降解作用更为明显. 煤与瓦斯突出问题也与糜棱煤存在一定的联系. 因此, 我们有必要对煤的变形机制问题进行探讨.侯泉林和琚宜文研究小组[4,7,8,13~15,33,41,42,52,60]近年来从变形机制角度出发, 对不同类型构造煤的变形变质作用机理和演化路径进行了比较深入的探索, 据此可以推断构造煤的可能演化路径.(1) 脆性变形作用: 构造应力对煤的作用以转化为摩擦热能为主, 即定向应力作用下的热演化. 随着变形程度的增加, 热能逐渐积累, 分子运动速度加快, 动能增加, 导致芳环侧链上的官能团依据键能大小相继热解脱落; 另一方面芳环生长加大, 缩聚作用增强, 表现为与煤热演化相同的路径和超前演化的特征. 其他一些作者的研究结果也为该认识提供了佐证[49,54,57].(2) 韧性变形作用: 构造应力对煤的作用除了部分转化为热能之外, 更主要的是转化为应变能, 促使煤大分子结构单元变形、破坏, 引起芳环内部的位错、蠕变等. 相对脆性变形煤, 韧性变形显著扩展了煤的纳米级孔隙结构, 随着应变能的积累, 芳核发生变形、旋转定向、拼叠增大等. 同时, 随着应变能增加, 芳环会因位错而形成似亚晶格颗粒, 即氢化合物激发态, 可能相当于Alexeev 等[89,90]所称的固溶态. 当其维持平衡条件被打破时则产生大量非吸附态煤层气, 即超量煤层气, 甚至发生煤与瓦斯突出.超量煤层气的生成机理和赋存状态依然还处于探索阶段. 瓦斯在煤中是否存在固溶态或其它形式? 假如存在固溶态, 又是怎样生成和转化的? 跟前文所述变形实验中样品产气存在怎样的关联? 煤的变形实验, 尤其是强烈韧性变形实验可能是解决这些问题的突破点. 因此, 通过不同变形机制的煤变形实验对比分析, 利用先进的分析手段, 结合量子化学等现代化学理论或许是探索超量煤层气的一个可行途径.6 进一步工作展望分析不同类型构造煤的发育特征和演化路径需要将详细的野外观测和室内分析相结合, 运用高分辨率透射电镜等现代方法研究各种类型构造煤大分子-纳米级孔隙结构在不同变形机制下的演化特征; 运用各种谱学分析方法, 研究不同变形系列构造煤, 尤其是韧性系列构造煤的化学结构及其化学成分演化特征和可能机理, 超量煤层气的产生过程和赋存相态, 以及突出机理; 加强实验研究和跨学科研究, 运用量子化学和有机化学理论, 结合煤的高温高压变形和产气实验, 探索变形作用对煤的物理结构、化学成分变化的制约机理. 最终, 以期破解构造煤结构的演化路径、煤与瓦斯突出机理以及超量煤层气的产生和赋存相态等科学之谜.致谢审稿专家提出的宝贵意见和建议对本文的完善有很大的帮助, 在此表示诚挚感谢.参考文献1 杨起, 吴冲龙. 中国煤变质作用. 地球科学: 中国地质大学学报, 1996, 21: 311–3192 刘池洋, 赵重远. 活动性强、深部作用活跃: 中国沉积盆地的两个重要特点. 石油与天然气地质, 2000, 21: 1–6, 23 3 曹代勇, 王佟, 琚宜文, 等. 中国煤田构造研究现状与展望. 中国煤炭地质, 2008, 20: 1–64 Wu Y D, Ju Y W, Hou Q L, et al. Comparison of coalbed gas generation between Huaibei-Huainan coalfields and Qinshui coal basin basedon the tectono-thermal modeling. Sci China Earth Sci, 2011, 54: 1069–10775 曹代勇, 李小明, 张守仁. 构造应力对煤化作用的影响—应力降解机制与应力缩聚机制. 中国科学 D 辑: 地球科学, 2006, 36:59–68。
第一章 绪论(构造)1
节理
褶皱
劈理
断层 线理
构造地质学-地质构造-褶皱、断层等
• 构造地质学研究内容 内动力地质作用形成的各种地质构造 几何学（形态、产状、规模、方位、组 合规律） 形成条件（运动学、动力学） 演化规律
• • • •
从研究范围大小—尺度方面
教材及参考书
教材：朱志澄等，构造地质学，中国地质大学出版社，1999
参考书籍： 1、徐开礼等，构造地质学，地质出版社，1998 2、《岩石与区域构造地质学》，G. H. Davis,（张樵英等译）地质 出版社，1987 3、《构造地质学纲要》，B. E. Hobbs, W. D. Means, P. F. Williams ，(刘和甫 吴正文等译)，石油工业出版社，1982年。 4、《岩石的褶皱和断裂作用》，J. G. Ramsay,（单文琅等译）， 地质出版社，1985年。 5、《地壳变形》，M. Mattuar,（孙坦，张道安译）地质出版社， 1984 6、《中国及其邻区区域大地构造学》，车自成等，科学出版社， 2002年 7、 《Earth Structure》Ben A.van der Pluijm and Stephen Marshak, , McGraw-Hill, 1997
•全球构造：大于108cm
•大型或巨型构造：106——108cm •大中型构造： 104——106cm •小型构造： 10-1——104cm •显微构造： 10-4——10-1cm •超显微构造： 小于10-4cm
形成演化：地质年代表？
新生代：新近纪（全新世、更新世、上新世、中新世） 古近纪（渐新世、始新世、古新世）
中生代：白垩纪、侏罗纪、三叠纪
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Gralus Nappe 的两种构造解释 双向褶皱；推覆构造
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Gralus Nappe
的 地 质 图
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英
国
西
北
部
Moine Thrust
莫
belt
因
逆
冲
带
平
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Moine thrust
构 造 简 图
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6.由于纵向构造置换，新生劈理取代了原生 层理，形成陡倾单斜岩系的假象。
西康群的构造（示意性的，据许志琴等）
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二、板岩带地质制图要点
1. 在填图中，追索标志层（连续的或不连续 的）是关键。
2. 利用各种标志判断岩层层序是露头地质最 基本的手段。典型区域和剖面的详细地质 调查。
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雅鲁藏布江混杂岩带构造简图
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三、变质愈合的混杂岩带
如大别山及苏鲁变质带。沉积时代和变质时代的多 样性。有元古代的变质岩，其中找到了古生代的 化石。如陶湾组大理岩中找到了三叶虫碎片。浒 湾组大理岩中找到了腕足类碎片。商城组大理岩 中找到了古生代化石。雁岭沟组大理岩 中找到了 放射虫化石。江西板溪系中找到了古生代放射虫 化石等。
早期用几个巨大推覆体的叠置来解释造山带变 质岩层及其缓倾片理带的形成。
苏格兰莫拉尔背形变质岩层中的构造堆垛
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实质上是一套经历了多种构造体制（伸展、挤压 或近水平的剪切）的多期变形，且可能经历了 多次的面理置换，岩石的原始结构发生了比较 彻底的改组。既有以使地层缺失、地壳柱变薄、 但上下层序依然的剥离断层和顺层韧性剪切带 以及褶叠层等为代表的伸展构造；又有使地层 重复的大规模的推覆构造的堆垛岩片组成。
地质矿产勘查类书籍目录
一、地质基础类书籍沉积岩《沉积相模式图集》《沉积岩石学》（第三版赵澄林、朱莜敏）《沉积岩石学》（曾允孚）《沉积岩结构构造图册》（王正瑛张锦泉等编）《沉积学原理》（赵澄林）《沉积学》（姜在兴著）《沉积环境的判别标志》《岩石地层的相分析方法与原理》（梅冥相高金汉著）《沉积盆地分析原理与方法》（王成善李祥辉主编）《碳酸盐岩沉积相和沉积环境》《沉积岩构造与破裂》（候光久陈文理等著）《成岩成矿理论与找矿》（张理刚著，--中国主要类型矿床及花岗岩类岩石的稳定同位素地质学）《层序地层学基本原理、方法与应用》（王华主编）《地层学概论》《层序地层学》（朱筱敏著）《地层学概论》《地貌野外手册》《四川省岩石地层》（四川省地质矿产局编著）《土壤地质学》（陆景冈著）《中国岩石地层辞典》（高振家陈克强魏家庸主编）《陆相地震地层学》（张万选张厚福曾洪流刘震高先惠合著）《地史学》温贤德1998版《地史学和地层学研究方法》（法83地质194）《层序地层学原理及层序成因机制模式》岩浆岩《岩浆岩岩石学》（邱家骧主编）《岩浆岩与变质岩简明教程》《应用岩浆岩岩石学》_邱家骧《岩浆岩岩石学实验指导书》《火成岩鉴定手册》（常丽华曹林高福红编著）《火成岩岩石学》（徐夕生邱检生主编）《火成岩结构构造图册》《火成岩的野外描述》（R.S.索普G.C.布朗著）《火山及火山岩》《花岗岩、片麻岩及有关岩石结构图册》《海相火山岩与金属矿床》（姜福芝王玉往著）《基性超基性岩结构图册及其成因意义》（希腊）变质岩《交代蚀变岩岩相学》（胡受奚著）《变质岩石学》《变质作用矿床》《变质构造岩的构造分析》《变质岩结构构造图册》（张树业康维国等编著）《变质岩的一些基本问题和工作方法》（程玉淇等著）《变质岩鉴定手册》（陈曼云金魏郑常青著）《变质岩卡片集》（测量吗城门口中国地质大学）《变质岩矿物和构造演变》（<美国>贝尔克莱著）《变质岩区构造地质学》(傅昭仁蔡学林)《高级变质区地质调查与综合研究方法》（孟宪来）《交代蚀变岩岩学及其找矿意义》（胡受奚叶瑛方长泉著）《前寒武纪地质学和变质岩石学》（钱祥麟游振东著）《作为找矿标志的围岩蚀变》（<美国> T.S. 罗佛林等著徐章曼译）《交代蚀变岩岩石学及其找矿意义》（胡受奚等著）《我国斑岩铜矿蚀变岩石结构、构造图册》岩石、矿物《岩石学简明教程》（第二版）（卫管一张长俊编）《岩石学实习指导》（徐耀鉴、徐汗南等主编）《矿石的构造和结构》（<苏联>A.T 别捷赫琴A.H.耿金A.A.菲利蒙诺娃T.H.沙德隆合著）《矿石学教程》（中国地大“十一五”规划教程）《矿石学基础》（第3版周乐光主编）《结晶学与矿物学基础》《矿物标本（上、下册）》（郭豫斌主编）《矿物岩石学》（姜尧发孙宝林等编著）《岩石与矿物》（全球500多种岩石与矿物）《矿物典》第三卷氧化物，氢氧化物（羟化物）矿物第一分册简单氧化物《矿物典>（第五类盐类矿物）第一分册砷、硒、碲、钒、钨、钼、铬《岩石岩性描述（201种）》《工业矿物与岩石》《成因矿物学概论(上册) 》：成因矿物学基本问题《结晶学矿物岩石学基础》《中国赏石大典》《系统矿物学_(上中下册)》《晶体光学与造岩矿物》《中外宝玉石：历史·典趣·鉴赏·贸易》其它《地壳运动整体观在自然灾害综合研究中的运用》（李四光学术思想的新探索）《地质及矿山地质学》（李志新著）《地质及矿山地质学》（罗明杨著）《地质矿产基础（上、下）》《地质学》（第四版徐九华谢玉玲李建平著）《地质学基础》（李亚美著）《地质学基础》（宋青春张振春编著）《非金属矿产地质学》（冯本智兰心俨周裕文编著）《非金属矿地质学基础》（候光仪徐家苾主编）《构造地质学》（武汉地质学院成都地质学院南京大学地质系河北地质学院合编）《构造地质学》（第二版徐开理朱志澄合编）《构造地质学》（谢仁海渠天祥钱光模编）《构造地质学纲要》（E。
《构造地质学》讲义解析精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）《构造地质学》第一章绪论一、地质构造与构造地质学二、构造尺度与构造层次的概念地壳或岩石圈不同深度的物理化学条件所导致的地质构造在垂向上的分带性。
不同的构造层次分别显示不同的主导变形机制。
三、构造解析的思想1.对不同岩石类型地区和不同尺度的地质构造采取不同的研究方法野外观察和地质填图始终是研究地质构造的基本方法。
2.构造解析分析和解释地质构造要素的空间关系和形成规律的方法学，内容包括对构造的几何学、运动学和动目的：了解地质构造的发生条件、形成机制和演化过程。
四、学习构造地质学的意义1.理论意义阐明地壳构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动规模及其动力来源。
2.实践意义应用地质构造的客观规律指导生产实践，解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。
由角度不整合限定。
思考题1. 构造尺度与构造层次的概念。
2. 对地质构造主要从哪几个方面进行研究？各有什么主要内容？3. 学习构造地质学有什么意义？第二章沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状一、倾斜岩层与直线的产状要素1. 岩层的产状要素走向、倾向和倾角。
(图中直线MON)，走向线两端延伸的方向即为该岩层的走向，有两个数值。
倾向：层面上与走向线垂直的直线称（真）倾斜线，倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩层的倾向。
倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的（真）倾角。
注意：规定：水平岩层的倾角为0°；直立岩层的倾角为90°，走向有两个数值。
当观察剖面与岩层的走向斜交时，岩层与该剖面的交迹线叫视倾斜线，视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称视倾角，也叫假倾角。
视倾角的值比倾角值小，两者之间的关系为： tanβ=tanα·cosω2. 倾斜岩层产状表示法（1）方位角表示法：“倾向∠倾角”如：213︒∠54︒、0︒∠ 25︒、60︒∠ 60︒地质学上一般采用方位角表示法。
构造地质学
2024/6/15
构造地质学
二、侵入岩体原生破裂构造 侵入岩体在岩浆晚期冷凝阶段常发生脆性变形，形成 产状、性质各异的断裂构造。不同研究者从不同角度对它 们作了分类。 克鲁斯的几何学分类 20世纪20年代，克鲁斯(H．Cloos)根据侵入体中节理 的产状及其与流动构造的关系，将侵入岩体中的节理可分 为六类： 1.Ｌ节理 又称层节理，是与流面平行的节理，常平 行于岩体与围岩的接触面，产状一般较缓。 2.Ｓ节理 又称纵节理，是平行于流线、垂直于流面 的节理，倾斜一般较陡。
熔岩被 喷发规模大、厚度和成分较稳定、产状平缓 的喷出岩体。熔岩被的覆盖面积以数千平方公里至数十万 平方公里，厚度数百至数千米。熔岩被主要由裂隙式喷发 而成，多为基性玄武岩。
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熔岩被
构造地质学
熔岩流 带状和舌状展布的熔岩。一般由 中心式喷发而成。
厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛詹姆斯岛上 基性熔岩中的流动构造
构造地质学
二、侵入岩体产状
根据侵入岩体与围岩的接触关系，可以将侵入岩体分 为整合侵入岩体和不整合侵入岩体。
1、 整合侵入岩体 指侵入岩体的边界面基本上平行于围岩的层理或片理 的侵入岩体。根据整合侵入岩体的形态、大小，可进一步 分为岩盘、岩盆、岩床和岩鞍等。 岩床 顺层侵入的板状侵入岩体。岩床规模不等，一 般多为中小型，厚度自数十厘米至数米。组成岩床的岩石 成分自酸性至基性、超基性，但以基性岩床居多。
岩盆和岩盘
岩鞍 新月形或马鞍 状小岩体，产出于褶 皱转折端虚脱部位。
高等构造地质学
内容摘要
《高等构造地质学》是一本内容丰富、理论与实践相结合的书籍，适合地球科学和地质学专业的 学生和教师使用。通过阅读本书，读者可以深入了解地球表面的地质构造和地球历史，为未来的 学习和研究打下坚实的基础。
精彩摘录
构造地质学是地球科学的重要分支之一，它研究的是地球岩石圈的构造、运 动和演化过程。在构造地质学领域，有一本备受推崇的经典著作——《高等构造 地质学》。这本书以其精深的学术思想、严谨的科学方法和生动的语言风格，深 受广大读者的喜爱。本书将选取一些精彩的摘录，带大家领略这本书的魅力。
《高等构造地质学》是一本内容丰富、思想深刻、语言生动的著作。通过阅 读这本书，读者可以深入了解构造地质学的基本概念、研究方法和应用领域等方 面的知识。书中生动有趣的摘录和实例分析也使得这本书更具可读性和吸引力。 如果大家是一名地球科学爱好者或相关领域的从业者，那么这本书将是大家在学 术研究和实际应用中的得力助手。
书中还提到了“板块构造理论”。这一理论是构造地质学中的重要组成部分， 它解释了地球表面板块的漂移、碰撞和分裂等现象。作者在描述这一理论时，运 用了生动的比喻和形象的描写，让读者能够更好地理解这一抽象的概念。
在接下来的章节中，作者深入探讨了地壳运动的过程和机制。其中一段话这 样写道：“地壳运动是地球演化的重要驱动力之一。这些运动导致了地形的形成 与改变、地震的爆发以及矿产资源的分布。”这句话将地壳运动与地球各圈层的 形成和演化在一起，进一步揭示了构造地质学的学科内涵。
阅读感受
《高等构造地质学》是一本极具深度的地质学著作，它以独特的视角和详尽 的内容，带领读者走进地质学的世界，揭示了地球构造的奥秘。在阅读这本书的 过程中，我不仅对地质学有了更深入的理解，同时也对自然界的伟大构造产生了 深深的敬意。
构造地质学 01前言
Structural Geology构造地质学主讲教师侯光久教授善学者尽其理，善行者究其难．——荀子读书无疑者，须教有疑，有疑者却要无疑，到这里方是长进．——朱熹授课特点：我将采取幻灯片与板书相结合的方式进行，有些内容是教科书中没有的。
对学生的要求：在听、看的同时，须作笔记！“构造地质学”是什么？是地质学的基础学科之一，是研究地球动力学的领导学科！为什么?一个非著名人士说过：地质学中的地层、岩石、古生物学好比某机器中的各种零部件车间，而构造学就是组装车间，单个部件故然可以成精品，但组装起来的“机器”作用会更大。
如同计算机中的主板、CPU、内存条等均不可缺少，但怎有“电脑世界”的奥妙和精彩。
地球的科学问题更是奥妙无穷！！试问：(１)有地球第三极之称的青藏高原已经很高了，可第四纪以来还在隆升．为什么？(２)华北和华南的气候为什么会有显著不同？(３)为什么武汉地区是平原，鄂西地区则是高山？(４)工程上哪些地区最稳定？发生地震是怎么一回事？矿藏为什么会在特定的部位？… …谁回答能？如果没有人能够回答得了，那就让我们把它留到本课程学习完以后再来讨论吧！国务院关于加强地质工作的决定国发〔2006〕4号各省、自治区、直辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：地质工作是经济社会发展重要的先行性、基础性工作，服务于经济社会的各个方面。
贯彻党的十六届五中全会精神，全面落实科学发展观，构建社会主义和谐社会，对地质工作提出了新的更高的要求。
为了全面增强地质勘查的资源保障能力和服务功能，促进地质工作更好地满足经济社会发展的需要，现作出如下决定：一、以科学发展观指导地质工作（一）充分认识地质工作的重要意义。
新中国成立以来，地质工作得到党和国家的高度重视，地质勘查和科学研究成就显著，为经济社会发展作出了重要贡献。
近年来，地质勘查队伍管理体制改革取得积极进展，地质事业有了新的发展。
但是，当前地质工作与经济社会发展的要求不相适应，存在体制不顺、活力不足、投入不够、功能不强和人才缺乏等问题，特别是矿产资源勘查滞后，重要资源可采储量下降，难以满足现代化建设的需要。
课程开设情况
课程开设情况2011-2012学年地球科学学院共开设167门课程，合计5240个学时.共有240余位教师参与授课（由于专任教师、个别任课教师春季、秋季都要授课，实际上课教师数会小于240人）。
在秋、春学期的授课教师中，专职教员31人，共开设72门课程，合计2530个学时；兼职教员91人，共开设49门课程，合计1845个学时（此为实际学时数，比计划学时数要略多）；总体来看，专任教师的教学工作量要多于任课教师工作量，但任课教师在我院的课程教学中仍发挥着十分重要的作用。
从夏季学期教学工作来看，目前我院基本以外聘教师为主，2011-2012学年夏季学期共开设43门课程，学生选课人数2757人。
在所有的授课教师中，我院仅石耀霖院士参与了夏季学期的教学，另外93人均为来自国内外的专家和学者。
2011-2012学年开课情况详细情况见下表2.1所示：表1.1 2011-2012学年课程开设情况统计表1.1 2011-2012学年第一学期（秋季）课程开设情况2011-2012学年秋季学期课程共开设课程61门，其中专任教师开设课程38门，占总开课门数的62.28%；任课教师开设课程23门，占总开设门数的37.72%，学生选课总人数为3495人次，详见下表：表1.2 2011-2012学年秋季学期开课情况表表1.3 2011-2012学年秋季学期开课情况汇总表注：“开设课程门数”、“参与授课门数”和“学时数”均不含文献阅读课程。
1.2 2011-2012学年第二学期（春季）课程开设情况2011-2012学年春季学期课程共开设课程62门，其中专任教师开设课程36门，比任课教师多开设10门，学生选课总人数为3752人次，详见下表：表.1.4 2011-2012学年春季学期开课情况表表1.5 2011-2012学年春季学期开课情况汇总表1.3 2011-2012学年第三学期（夏季）课程开设情况2011-2012学年夏季学期课程共开设课程43门，占全校12个开课院系开课总数的16.73%，其中：高级强化课27门，前沿系列讲座10门，还有针对全校各院系学生开设的、具有高级科普与前沿进展介绍的公共选修课程6门，学科分布涵盖了地球物理学、地质学、大气科学、海洋科学、土木工程、地质资源与地质工作、测绘科学与技术等7个一级学科。
26134938_敦煌北部岩浆
１０００ ０５６９／２０２１／０３７（１２） ３６７３ ８６ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０２１ １２ ０６敦煌北部岩浆 变质杂岩构造环境初步探讨：对中亚造山带南缘扩展方式的启示石梦岩１ 程南南１ 侯泉林２ 吴春明２ 闫全人２ 张国成１ 张谦２ 王浩３ＳＨＩＭｅｎｇＹａｎ１，ＣＨＥＮＧＮａｎＮａｎ１，ＨＯＵＱｕａｎＬｉｎ２ ，ＷＵＣｈｕｎＭｉｎｇ２，ＹＡＮＱｕａｎＲｅｎ２，ＺＨＡＮＧＧｕｏＣｈｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＱｉａｎ２ａｎｄＷＡＮＧＨａｏ３１ 河南理工大学资源环境学院，焦作 ４５４００３２ 中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 １０００４９３ 中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 ８３００１１１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４００３，Ｃｈｉｎａ２ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥａｒｔｈａｎｄＰｌａｎｅｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ３ ＸｉｎｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｇｒａｐｈｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００１１，Ｃｈｉｎａ２０２１ ０３ ０５收稿，２０２１ ０５ ２１改回ＳｈｉＭＹ，ＣｈｅｎｇＮＮ，ＨｏｕＱＬ，ＷｕＣＭ，ＹａｎＱＲ，ＺｈａｎｇＧＣ，ＺｈａｎｇＱａｎｄＷａｎｇＨ ２０２１ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇｏｆｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｍｐｌｅｘｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎＤｕｎｈｕａｎｇｒｅｇｉｏｎ：ＩｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏｓｏｕｔｈｗａｒｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｔｙｌｅｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＣｅｎｔｒａｌＡｓｉａｎＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３７（１２）：３６７３－３６８６，ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０２１ １２ ０６Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｅｓｏｕｔｈｗａｒｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｔｙｌｅｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＣｅｎｔｒａｌＡｓｉａｎＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔ（ＣＡＯＢ）ｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｆｏｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｏｒｏｇｅｎｙａｎｄｇｒｏｗｔｈｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｒｕｓｔ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＣｅｎｔｒａｌＡｓｉａｎｔｅｃｔｏｎｉｃｄｏｍａｉｎａｎｄＴｅｔｈｙｓｔｅｃｔｏｎｉｃｄｏｍａｉｎ ＡｓａｋｅｙｔｅｃｔｏｎｉｃｕｎｉｔｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＣＡＯＢ，ｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＤｕｎｈｕａｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔｈａｓｌｏｎｇｂｅｅｎｃｏｎｃｅｒｎｅｄａｎｄｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｉａｌ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅＤｕｎｈｕａｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅａＰｒｅｃａｍｂｒｉａｎｓｔａｂｌｅｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｂｌｏｃｋｏｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｓｉｄｅｏｆｔｈｅＰａｌｅｏ ＡｓｉａｎＯｃｅａｎ（ＰＡＯ），ｗｈｉｃｈｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｄｉｎｔｈｅｆｉｎａｌｃｏｌｌａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＣＡＯＢｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｒｉｇｉｄｐｌａｔｅｓ Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＤｕｎｈｕａｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔｉｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ ｏｒｏｇｅｎｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＰＡＯ，ａｎｄｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＣＡＯＢ ＴｈｉｓｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｙｈａｓｌｉｍｉｔｅｄｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｗａｒｄｅｘｐａｎｓｉｏｎｍｏｄｅａｎｄａｃｃｒｅｔｉｖｅｏｒｏｇｅｎｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＣＡＯＢ ＴｈｅｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｄｅｂａｔｅｉｓｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅＤｕｎｈｕａｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔｉｓａＰｒｅｃａｍｂｒｉａｎｂｌｏｃｋｏｒａＰｈａｎｅｒｏｚｏｉｃｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ ＴｈｅＰａｌｅｏｚｏｉｃｍａｇｍａｔｉｃ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｍｐｌｅｘｉｎｔｈｅＳａｎｗｅｉｓｈａｎａｒｅａｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＤｕｎｈｕａｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｔｈｅｐｕｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｎｅｗｄａｔａ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｓｕｐｔｈｅｆｉｅｌｄｒｏｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ａｎｄｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｍｐｌｅｘ Ｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｍｐｌｅｘｓｈｏｗ“ｄｕａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”，ｎａｍｅｌｙｔｈｅｏｌｄｅｒａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｃｏｍｐｌｅｘａｓｔｈｅｂａｓｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅａｒｃｍａｇｍａｔｉｃｒｏｃｋｓｉｎｔｒｕｄｅｏｒｕｎｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙｏｖｅｒｌｉｅｏｎｉｔ Ｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃｒｏｃｋｓｂｅｌｏｎｇｔｏｍｅｄｉｕｍｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｈｉｇｈｐｏｔａｓｓｉｕｍｃａｌｃ ａｌｋａｌｉｎｅｓｅｒｉｅｓ，ｅｎｒｉｃｈｅｄｉｎｌａｒｇｅｉｏｎｌｉｔｈｏｐｈｉｌｅｅｌｅｍｅｎｔｓ（ＬＩＬＥ）ａｎｄｌｉｇｈｔｒａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓ（ＬＲＥＥ），ｄｅｐｌｅｔｅｄｉｎｈｉｇｈｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓ（ＨＦＳＥ），ｗｈｉｃｈｒｅｓｅｍｂｌｅｓｔｈｅａｒｃｍａｇｍａｔｉｃｒｏｃｋｓ Ａｎｄｔｈｅｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍａｇｍａｓｏｕｒｃｅｓａｒｅｐｅｒｈａｐｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｐａｒｔｉａｌｍｅｌｔｉｎｇｏｆｓｕｂｄｕｃｔｅｄｓｅｄｉｍｅｎｔ Ｔｈｅｍａｇｍａｔｉｓｍｃａｎｂｅｒｏｕｇｈｌｙｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｐｅｒｉｏｄｓ：５１０Ｍａ，４６０～４１０Ｍａ，ａｎｄ３７０～３６０Ｍａ ＴｈｅｄｉｓｃｏｒｄａｎｔεＨｆ（ｔ）ｖａｌｕｅｓ（ｂｏｔｈｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｎｅｇａｔｉｖｅ）ｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｚｉｒｃｏｎｓｉｎｍａｇｍａｔｉｃｒｏｃｋｓａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｉｎｈｅｒｉｔｅｄｚｉｒｃｏｎｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｂｏｔｈｔｈｅｒｅｗｏｒｋｉｎｇｏｆａｎｃｉｅｎｔｃｒｕｓｔａｎｄｊｕｖｅｎｉｌｅｍａｔｅｒｉａｌｗｅｒｅａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃｓｏｕｒｃｅｓ Ｔｈｅｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｖｅｒｙｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙａｒｃｓ，ｓｏｗｅｐｒｏｐｏｓｅｔｈａｔｔｈｅｍａｇｍａｔｉｃ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｍｐｌｅｘｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎＤｕｎｈｕａｎｇｒｅｇｉｏｎｒｅｐｒｅｓｅｎｔａＰａｌｅｏｚｏｉｃａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙａｒｃ ＴｈｉｓａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙａｒｃａｎｄｔｈｅｓｏｕｔｈｓｉｄｅＨｏｎｇｌｉｕｘｉａｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ ａｃｃｒｅｔｉｏｎｃｏｍｐｌｅｘｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｌｙｏｕｔｌｉｎｅｔｈｅｂａｓｉｃｔｅｃｔｏｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅＤｕｎｈｕａｎｇｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ Ｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｅｃｔｏｎｏ ｔｈｅｒｍａｌｅｖｅｎｔｓｂｅｔｗｅｅｎＤｕｎｈｕａｎｇａｎｄＢｅｉｓｈａｎｒｅｇｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇＰａｌｅｏｚｏｉｃｔｏＥａｒｌｙ本文受国家重点研发计划深地资源勘查开采重点专项（２０１６ＹＦＣ０６００４０１）、国家自然科学基金项目（４１７３０２１５、４１８７２２３８）、河南省高校基本科研业务费专项资金（ＮＳＦＲＦ２１０３０２）和河南理工大学博士基金（７６０３０７／０１８）联合资助．第一作者简介：石梦岩，男，１９９１年生，讲师，主要从事造山带演化及构造地质学方面研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｓｈｉｍｅｎｇｙａｎ＠ｈｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：侯泉林，男，１９６３年生，教授，博士生导师，主要从事构造地质学方面研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｑｕｈｏｕ＠ｕｃａｓ．ａｃ．ｃｎＭｅｓｏｚｏｉｃｅｒａｓ，ｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅＤｕｎｈｕａｎｇｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆＣＡＯＢ ＴｈｅｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆＣＡＯＢｅｘｔｅｎｄｓｓｏｕｔｈｗａｒｄｔｏＤｕｎｈｕａｎｇｒｅｇｉｏｎｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙａｒｃ ａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｃｏｍｐｌｅｘＫｅｙｗｏｒｄｓ Ｄｕｎｈｕａｎｇｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ；Ｍａｇｍａｔｉｃ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｍｐｌｅｘ；Ａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙａｒｃ；ＣｅｎｔｒａｌＡｓｉａｎＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔ摘 要 中亚造山带南缘如何向南扩展，对深入理解增生型造山作用和大陆地壳生长机制以及中亚构造域与特提斯构造域的衔接具有重要科学意义。
中国科学院研究生院地质学课程设置的历史演变
中国科学院研究生院地质学课程设置的历史演变林秋雁;侯泉林【摘要】本文分析中科院研究生院课程设置历史及教学效果,探讨地质学教育的科学性、系统性,以及专业基础课与专业课合理设置与研究生需求的关系.从而不断增加新的课程,涵盖地质学二级学科,使地质学成为一门有广泛应用前景与完整理论体系的学科.【期刊名称】《中国地质教育》【年(卷),期】2010(019)004【总页数】3页(P29-31)【关键词】中国科学院研究生院;地质学教育;课程设置【作者】林秋雁;侯泉林【作者单位】中国科学院研究生院,地球科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院,地球科学学院,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】G640从1978～1979学年第二学期起，我院开始设置地质学课程，起初仅设置17门课程：“普通地质学”、“地貌学”、“地质基础”（由4位院士与地质所4位研究员并以张文佑为主授课）、“矿物晶体化学”、“中国大地构造和区域构造综合分析”、“岩石物理化学”、“岩体力学及有限元模拟”、“第四纪地质学”、“沉积环境与沉积相”、“地震地质”、“矿物学选题”、“高温高压技术及深部地质作用”、“岩体结构力学”、“地壳演变”、“板块结构”、“沉积岩专题”、“火成岩变质岩专题”等。
课程基本上涵盖了6个二级学科，平均每学科只有3门课，但有的学科并没有专业课（如古生物地层学）。
到1987年时，由于学生对课程提出了更多的要求，开设课程增加到30门，并按专业方向（8个方向），每个专业最少设置4门专业课，最多达7门（有一些不同专业重叠的课程）。
当时地学部有186名研究生，地质学方面的有44人，学校要求学生修满24学分，其中专业课要求18学分（约4门课左右），全校1987年已开400门各类课程。
自成立研究生院到1988年的10年中，我院在教学方面积累了一些经验，在课程设置方面有了较大变动。
地学部以空间物理、大气物理、海洋科学、地球物理、地质、地理共6个1级学科设置专业课及专业基础课73门，其中地质学方面的课程为30门。
不同构造层次岩石变形准则的融合与发展
造山带研究中有关复理石和磨拉石的几个问题
１ 中国科学院计算地球动力学重点实验室， 中国科学院大学地球与行星科学学院， 北京㊀１ ０ ０ ０ ４ ９ 岩石圈演化国家重点实验室， 北京㊀１ ０ ０ ０ ２ ９ ２ 中国科学院地质与地球物理研究所， １ Ｋ ｅ ｙＬ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｇ ｅ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ Ａ Ｓ ；Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ａ ｒ ｔ ｈａ ｎ ｄＰ ｌ ａ ｎ ｅ ｔ ａ ｒ ｙＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｌ ｉ ｔ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙａ ｎ ｄＧ ｅ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ１ ０ ０ ０ ２ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ０ １ ８ ０ ２ ２ ４收稿， ２ ０ １ ８ ０ ４ ２ ２改回
１ ８ ８ ６
Ａ ｃ ｔ ａＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ㊀岩石学报 ２ ０ １ ８ ， ３ ４ （ ７ ）
生型） ； 李继亮等（ １ ９ ９ ９ ） 根据参与碰撞的单元把碰撞造山带 分为六种类型； Ｃ ａ ｗ ｏ ｏ ｄｅ ｔ ａ ｌ （ ２ ０ ０ ９ ） 将造山带分为碰撞、 增生 和板内三个端元类型。碰撞造山带最令人瞩目的事件是大 洋岩石圈消亡后陆壳块体的碰撞， 板块构造理论把碰撞事件 的发生作为碰撞造山作用的起始时代， 因此碰撞时限研究便 成为造山带研究的重点内容之一。尽管不同学者对限定碰 撞时间的方法进行了多方面探讨， 并给出了各种方法， 但对 造山带碰撞时间的争议仍然普遍存在， 这一方面是由于造山 带的复杂性； 另一方面可能是对一些方法的应用上存在误 区。全球许多造山带以多块体拼贴为特征， 且经历了复杂长 时期的演化过程， 例如中亚造山带从早古生代就开始俯冲增 生， 存在多条俯冲带， 多次不同属性地质体（ 岛弧、 微陆块） 发 生拼贴， 在造山作用结束之后还经历了剥蚀夷平， 甚至拆沉 和拆离， 今天所呈现给我们的只是造山带的残骸（ Ｊ ａ ｈ ｎｅ ｔ ａ ｌ ， ２ ０ ０ ４ ； Ｘ ｉ ａ ｏｅ ｔ ａ ｌ ， ２ ０ ０ ９ ） 。此外， 对碰撞时间的限定方法 的多样性也是造成这一现状的重要原因， 例如用磨拉石沉积 时代、 Ａ型花岗岩形成时代、 高压变质峰期年龄等来限定碰 撞时间。然而， 这些可能和碰撞事件相关的地质记录也可以 在俯冲阶段形成， 因此一些标志可能与碰撞事件并无明确对 应关系。 围绕碰撞方式和时限这一造山带研究的重要问题， 我们 汇集了一些造山带研究中存在的若干问题。对这些问题的 讨论， 首先从复理石和磨拉石限定碰撞时间开始。复理石 通常被认为形成于碰撞作用之前， 而磨拉石则被认为形成 于碰撞作用过程中， 可用来限定造山带碰撞时限的上、 下 限， 即从复理石转变为磨拉石是限定碰撞事件发生上、 下限 １ ９ ９ ２ ； 侯 泉 林 等， １ ９ ９ ５ ； Ｚ ｈ ａ ｎ ｇｅ ｔ ａ ｌ ， 的最佳 标 志 （ 李 继 亮， ２ ０ １ １ ） 。然而， 复理石和磨拉石可以形成于不同的构造环境 （ 图１ ） ， 或发育于造山作用的不同阶段， 因此将它们应用于 造山带研究是有边界条件的， 若有不慎， 会造成误导。本文 首先综述了复理石和磨拉石的研究历史， 在明确其沉积特 征和发育构造环境的基础上， 探讨其对造山作用过程研究 中所能提供的重要信息， 特别是在限定碰撞时限时应注意 的问题。
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参考书 1. 单文琅，宋鸿林，傅昭仁，仁建业，1991，构造变形 分析的理论方法和实践。中国地质大学出版社。 2. 许志琴，1984，地壳变形与显微构造，地质出版社。 3. McClay K.K. 1992, Thrust Tectonics. 4. 侯泉林等，1995，闽西南前陆褶皱冲断带，地质出版 社。 杂 1. 2. 4. 志
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q 课堂讨论和提问
1. 针对讲课内容和展示的野外和镜下构造现象进 行讨论和提问 2. 针对读书报告讨论和提问
q 考核方式
1. 课堂开卷30％ 2. 读书报告60％ 3. 课堂讨论和提问、考勤等10％
师傅领进门，修行在自己
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教学大纲
第五章 韧性剪切带
1. 2. 3. 4. 基本类型和几何特征 糜棱岩的特征和鞘褶皱 剪切指向的判定和总位移量的测定 古应力估算
第六章 伸展构造和变质核杂岩
1． 伸展构造类型 2． 拆沉作用 3． 变质核杂岩 4． 伸展构造发育的大地构造背景
1. 多读书 －培养自学能力和严谨的学风 2. 多思考－培养发现和提出问题的能力 3. 多实践－培养解决问题和独立工作的能力 －－－科学家的基本素 养 4. 读书的目的是为了创新，关键是创新能力培养
q 2-3篇读书报告
• 与课程有关的任何内容（兴趣、过去或现在的研 究工作） • <3000字（图文并茂） • 主要参考文献是英文（>1篇） • 超出讲 课 内容 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建
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教学大纲
第七章 走滑构造与转换断层
1． 走滑断层特征和类型 2． 走滑断层不同部位的应力状态 3． 走滑拉分盆地、走滑挤压盆地、花状构造、牵引构造 4． 平面Duplex 5． 走滑断层与转换断层的区别
第八章 造山带中的主要构造样式
Journal of Structure Geology； Tectonics；3. International Geology Review Tectonophysics
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授课方式和学习方法
q 讲课为主，穿插pdfFactory" 试用版本创建
教学大纲
第三章 断层和断层岩问题
1． 基本类型 2． 断层岩问题 3． 运动方向判定 4． 断层末端效应 5． 断层作用时间
第四章 逆冲推覆构造
1． 组合型式： 背冲，对冲，楔冲 2． 几何结构：叠瓦式（前展式和后展式），duplex和背形 堆垛（antiform stack duplex）, 反冲断层和pop up 3． 逆冲作用控制下的褶皱作用：断弯褶皱，断展褶皱，断 滑褶皱 4． 常见发育的大地构造背景
高等构造地质学
侯泉林（研究生院地学院）
E-mail: quhou@ 办公室：610 电话：88256009；13910023465
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序言
地质学三支柱 构造
大 中 构 小 造 构 显 微 构 造 沉 积 岩
1． 原生构造：沉积构造，接触关系，沉积构造与变动构造之比较 2． 线理： 类型，成因，a线理和b线理 3． 面理：破劈理，折劈理，板劈理，片理，；成因，面理置换 4． 节理：类型，成因，与其它构造关系
第二章 褶皱及褶皱作用
1． 褶皱的基本类型及特征 2． A褶皱和B褶皱 3． 褶皱作用问题 4． 阿尔卑斯式褶皱和侏罗山式褶皱
岩石
火 成 岩 变 质 岩
地层古生物
造
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构造地质课程
现代构造 地质专题 岩石有限应 变测量 碰撞造山带
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教学大纲
第一章：构造形迹与成因－几何学与运动学
1． 前陆褶皱冲断带 2． 前陆盆地
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参考教材
1. 朱志澄主编 1999, “构造地质学”,中国地质大学出版 社 (大学生和研究生教材); 2. J. H. Davis and S. J. Reynolds, 1996, Structural Geology of Rocks and Regions, John Wiley and Sons, INC., New York. 3. Hobbs B.E., Means W.D. and Williams P.F., 1976, An Outline of Structural Geology, John Wiley and Sons, Inc., Canada. 刘和甫 吴正文等译, 1982, 构造地质 学纲要, 石油工业出版社. (显微构造、中尺度构造、大地构 造，应力和应变分析等均作了概括介绍)。 4. J. G. Ramsay M.I. Huber, 1987, Modern Structural Geology, Volume 2 Folds and Fracture. 徐树 桐译，1991，现代构造地质学方法，第二卷 褶皱和断裂，地 质出版社。(构造分析方面经典教材)