第2章地质体的基本产状及沉积岩层构造
构造构造地质学考研复习整理
构造构造地质学考研复习整理构造地质学部分：构造地质学（第⼆版），徐开礼、朱志澄主编，地质出版社，2006第⼆章：沉积岩层的原⽣构造及基本产状1．层理及其识别沉积岩最基本的沉积构造。
分为1) 平⾏层理2) 斜层理3) 波状层理。
识别：岩⽯成分的变化、岩⽯结构的变化、岩⽯颜⾊的变化、岩层的原⽣层⾯构造（波痕、底⾯印模、暴露标志）2.利⽤原⽣构造判断岩层顶底⾯（⾯向）1）斜层理：向底⾯收敛（与底⾯交⾓变⼩）2）粒级层理：（递变层理）下粗上细，两层间粒级突变3）波痕：（对称波痕）尖棱状波峰指⽰顶⾯⽅向4）层⾯暴露标志：泥裂、⾬痕、冰雹痕及其印模（底-泥质，顶-沙质）5）冲刷⾯：冲刷⾯附近常保留下伏地层的砾⽯6）古⽣物化⽯的⽣长和埋藏状态3.软沉积变形的主要标志1）负荷作⽤引起的变形：负荷构造、砂岩球、砂岩枕、⽕焰状构造2）滑塌、滑移作⽤——卷曲层理3）软沉积变形的鉴别特征：1) 常局限于⼀定的层位和⼀定岩性层中，⽽整套地层变形轻微.2) 主要由重⼒作⽤引起，故⼀般局限于⼀定地段.如：盆地边缘，⼤型隆起带边缘等有⼀定坡度差的部位.4.地质体的基本产状（产状要素及其表述⽅法）1) ⾯状构造：⾛向：倾斜⾯和⽔平⾯的交线叫⾛向线，⾛向线延伸⽅向为⾛向倾向：与⾛向线相垂直的为倾斜线，倾斜线在⽔平⾯上的投影沿⽔平向下倾斜的⽅向倾⾓：倾斜线和⽔平投影线的夹⾓、锐⾓（真倾⾓a ：当剖⾯与岩层的⾛向垂直时，岩层与该剖⾯的交迹线叫倾斜线，倾斜线与其在⽔平⾯上的投影线间的夹⾓称为真倾⾓、视倾⾓b ：当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为视倾⾓，也叫假倾⾓。
关系：） 2) 产状表⽰⽅法：205°∠25°，倾向∠倾⾓或以北或南为0 ° ，记N65 °W ∠25°SW ⾛向、倾⾓和倾向。
3)线状构造：倾伏向：倾斜直线在⽔平上投影且直线向下倾斜的⽅向、倾伏⾓（γ）：倾斜线和⽔平投影所夹的锐⾓、侧伏向：构成侧伏锐⾓⾛向线的那端⽅位、侧伏⾓（θ）:倾斜线与侧伏向的夹⾓、锐⾓。
沉积岩层的产状及其原生构造
tanβ= tanα.cosω（式中 α为真倾角，β为视倾角， ω真倾向线与视倾向线之间
夹角） 2、线状产状要素：倾伏向、
倾伏角、侧伏向、侧伏角
4
3、岩层产状要素的测定与表示方法
回顾地学概论和南京实习时现场实际测量。 岩层产状要素，通常用罗盘直接测量，有些情况下需
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（6）冲刷充填构造
分流河道对下伏岩层的冲刷切割、充填 上白垩统张桥组中的冲刷充填构造 －合肥盆地肥东县王铁乡
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（5）古生物标志和底面印模
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§3 地层之间的接触关系
一、整合与不整合 1、整合：连续沉积，岩层层序无间断、产状一致、时代连续，其中生
物演化的是渐变的。 2、不整合：沉积缺失，层序有间断、即部分地层无沉积或虽有沉积但
注意“缺”与“失”的关系，如我国华北O2/C2，是缺失O3、S、 D、C1，还是原先有沉积，后来剥蚀掉即“失”去了。
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§4 软沉积变形
软沉积变形 指沉积或成岩作用过程中 形成的非构造应力作用e而形成的变形。沉积 物此时尚未固结成岩，处于塑性或半塑性状 态，故称之为软沉积变形。
一、负荷作用形成的软沉积变形 负荷构造、火焰构造、砂球和砂枕
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（1）
（3）
（1）、（3）两种情况相似，不同的是后者“V”字形弯曲大于等 高线，而前者“V”字形弯曲度小于等高线。示图。
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§2 沉积岩层的原生构造
沉积岩是地球表分布最广泛的岩石，其分布面积约 占地球大陆面积的75%，因此，大部分地质构造是由沉积 岩形成的。所以观测分析沉积岩层的原生构造、岩层产 状和接触关系是研究地质构造的一项基础工作，也是本 课程的基本内容之一。
（2）同一次构造运动周期不同，地区有先有后，时间可长可短， 缺失地层并不一致，这是褶皱幕的穿时性的反映。
2第二章 沉积岩层的原生构造及其产状
在海、湖浅水地带，由于来回动荡的 波浪涉及水底尚未固结的较细的沉积 物，形成了尖棱的波峰和圆滑的波谷 相间排列的对称型波痕(右图)。尖棱 的波峰指向岩层的顶面，圆滑的波谷 则凹向岩层的底面。
洪水事件过后在边滩上留下 的舌状波痕－新疆库车河
当岩层的倾向与地面的坡向相反岩层露头线与地形等高线弯曲一致地质界线比地形等高线开阔地质界线的弯曲程度比地形等高线弯曲程度当岩层的倾向与地面的坡向相同且岩层的倾角大于地面的坡角地质界线弯曲的方向与地形等高线弯曲的方向相反当岩层的倾向与地面的坡向相同且岩层的倾角小于地面的坡角地质线弯曲的方向与地形等高线弯曲的方向相同地质界线比地形等高线狭窄岩层露头线的弯曲程度比地形等高线弯曲程度v字形法则向东倾角大于直立向北倾角小于岩层露头的宽度
位于沉积岩层顶部的界面，称为上层面（顶面）；位 于沉识岩层底部的界面，称为下层面（底面）；两个沉 积岩层的接触面，为上、下两个岩层所共有，既是上覆 岩层的底面，又是下伏岩层的顶面（图2）。沉积岩层上、 下层面之间的垂直距离，称为沉积岩层的厚度。
一、沉积岩层
砂岩层 上层面
泥岩层
下层面 砂岩层
岩层
一、沉积岩层
A G B
E α′ H α
O ω α′
F
C
D
二、线状构造的产状要素
直线的产状是直线在空间的方位和倾斜程度，产状要素包括倾 伏向、倾伏角，或直线所在平面上的侧伏向、侧伏角来表示。
倾伏向：倾斜直线在水平面上的投影线的方位，用方位角 或象限角表示（图）。 倾伏角：倾斜直线与其水平投影线间所夹之锐角，γ角。 侧伏角：倾斜直线与其走向线间所夹之锐角，即为侧伏角， 如图中θ角。 侧伏方向或侧伏向：构成侧伏角走向线的方位，如24°N， 表示侧伏角24°，构成24°的走向线指向北。
地质体的基本产状及沉积岩层构造
180 °
SSE
SE
S
面状构造 方位角表示：倾向∠倾角，NW315O∠47O 简 写为315∠47 走向/倾向∠倾角，45/NW∠47 象限角表示： 走向/倾角倾向， N30E∠47NW N 线状构造 倾伏向∠倾伏角，240∠23 23 47 侧伏角侧伏向，35OSW
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地质体产状的测定: 1、野外直接测量 2、在地质图上求 3、根据钻孔资料求 （三点法） 4、已知两视倾角， 可利用赤平投影求出
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Cross-bedding
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3.生物标志：沉积岩中常含有生物化石， 化石的保存形态也具有示顶功能。如足 迹、孔穴、根系、叠层石等。
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Stromatolite in Different Shapes
The laminae protrude to the younging direction of beds
地质体界面：是指地质实体间及内部的接触面， 这种面可以是几何的、物质的或状态间的界面。 所以，地质界面是不同尺度的各种（不同）地 质体之间的接触面。 地质体界面是三维（三度）上的，在地质图 （两维）上是一条线。比如两个地层单位（或 填图单位）之间的界面，表示在地质图上就是 一条线，即地质界线，它是地质界面与地面的 交线（在地形图上的投影）。
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身边岩层倾斜了！
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倾斜岩层与倾斜地质界面
悬 空 寺 之 倾 斜 岩 层
北 岳 恒 山
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峨 嵋 金 顶 之 倾 斜 岩 层
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(1)相反相同：当岩 层（地质界面）的倾 向与坡向相反时，岩 层界线（地质界线） 与等高线的弯曲方向 相同，岩层界线（地 质界线）在沟谷处形 成尖端指向上游的 “V”字形，在山脊 处形成尖端指向下坡 的“V”字形，岩层 界线（地质界线）的 弯曲紧闭度小于地形 等高线的弯曲紧闭度。
第二章地层与地质构造
第二章 地层与地质构造第一节 地壳运动及地质作用的概念一、地壳运动的概念→指地球内力引起岩石圈产生的机械运动。
⎩⎨⎧垂直运动水平运动、基本运动形式1 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧板块构造说地球自转说均衡说对流说、运动成因理论2二、地质作用的概念→指自然动力引起地球物质组成、内部结构、地表形态发生变化的作用。
()⎪⎩⎪⎨⎧变质作用岩浆活动又叫地壳运动构造运动、内动力地质作用1 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧重力的地质作用冰川的地质作用流水的地质作用风的地质作用风化作用、外动力地质作用2第二节 岩层及岩层产状⎪⎩⎪⎨⎧断裂褶皱倾斜岩层后被保留下来的形态。
引起地壳岩层变形变位地质构造：指构造运动⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧︒=⎪⎩⎪⎨⎧︒>︒︒=︒<︒=906060~30300ααααα：）（）（：：：：直立岩层顶面朝下倒转岩层顶面朝上正常岩层陡立岩层陡倾岩层缓倾岩层倾斜岩层水平岩层一、岩层倾斜岩层褶皱断层 倾向 α O BD’π走向二、岩层产状：指岩层在空间的产出状态。
⎪⎩⎪⎨⎧）（倾角：岩层的倾斜程度）（OD 倾向：岩层的倾斜方向（OA或OB）走向：岩层的延伸方向、产状要素α'1真倾角（α）：岩层在野外的倾角。
视倾角（β）：岩层在剖面上的倾角。
θαβsin ⋅=tg tg （θ为剖面线与岩层走向线所夹锐角）2（1⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧方位角法相限角法）记录（2（3）图示：正常岩层： 30º ； 倒转岩层： 30º第三节 地层概念一、为什么要学习地层及地质年代：确定构造形态：如：单斜岩层 背斜 向斜断层 断层 选择和评价建筑场地： 阅读地质图：地层：将各个地质历史时期形成的岩层，称为该时代的地层。
二、绝对年代法：用岩石中放射性同位素蜕变规律来确定岩石形成时间。
（即蜕变时间）蜕变：放射性元素自形成之日起，就稳定地放射出a （粒子）、b （电子）、g （电磁幅射量子）射线，并形成稳定的新元素。
如：206238b P U −−−→−蜕变后形成蜕变时间可用下式确定：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=P D t 1ln 1λ N45ºE ∠30º s E 走向 倾角 倾向 135º ∠30º倾向 倾角 4 3 2 3 2 1 2 1 2 3 2 2 1 2 6 5 2式中：l ——蜕变常数 P ——放射性同位素重量 D ——蜕变后新元素重量 最后：用各岩石形成时间，排出各岩石形成的先后顺序。
第二章 地质构造与岩体结构
终表示3为0： N 28ESE 。
图2-13 用圆形地质罗盘测倾斜岩层产状要素示意图
图2-14 岩层产状的表示法
图2-12所示的另一倾斜岩层的走向线为b-b，走向为N 40W ，倾
向为SW，若已知其倾角为 15， 则该倾斜岩层产状可表示为 N 40 WSW15。
第三节 节理、劈理和片理
一、断裂构造
（1） 对称褶曲：两翼岩层倾向相反，倾角相等或接近相等，对 称褶曲也称为直立褶曲。
（2） 不对称褶曲：两翼岩层倾向相反，倾角不相等。
（3） 转。
倒转褶曲：两翼岩层向同一方向倾斜，一翼正常，一翼倒
（4） 平卧褶曲：褶曲的轴面近水平，两翼岩层产状平缓。
（5） 水平褶曲：褶曲的脊线近水平。
（6） 倾伏褶曲：褶曲的脊线沿一定方向向上或向下倾伏。
地质构造是地壳在其漫长的发展历史过程中遭受构造运动作用 后，所形成的地层形态（如地壳中岩层或岩体的位置、产状及相互 关系等），或者说地质构造是构造运动在岩石圈中留下的形迹（作 者根据个人在塔克拉玛干沙漠观察其地貌特点后认为，有些地质构 造也许是在外力地质作用下形成的，例如古沙漠地貌如果能变质成 岩，其岩层一定是弯曲的，一定具备褶皱构造的所有特点）。
这样的地层对某个具体工程而言，显然也可作为倾斜构造来
看待。因此笔者认为，广义的倾斜构造应包括上述所有三种
情况。
岩层面与水平面的交角小于20～30o时被称为缓倾斜岩层；交 角在60～70o以上时称为陡立岩层，介于缓倾斜岩层和陡立岩 层之间的称为陡倾岩层，交角近于或等于90o时，成为直立岩 层。如果在一定的地质区域内，一系列岩层的倾斜方向及倾斜 角度都基本一致，则称其为单斜构造。，但在有的行业中，对 倾斜岩层却有自己特有的命名方法，例如，在采矿行业中，交 角大于45o的煤层被称为急倾斜煤层。
2-构造地质学沉积岩的原生构造及产状
沉积岩原生构造及产状 一基本概念
岩层:由两个平行或近于平行的界面所 限制的岩性基本一致的层状岩体； 沉积岩层：沉积作用所形成的岩层； 层面、上层面（顶面）、下层面（底 面）、岩层的厚度：真厚度、铅直厚度、 视厚度 沉积岩的原生构造：沉积岩在沉积或者 成岩过程中产生的非构造变动的构造； 层理：岩石的成分、结构及颜色等在剖 面上的渐变或突变所显示的层状特征。
叠状构造系指砂岩或粉砂岩中凹面向 上、形似盘碟的纹理<图1-22)。直径一 般在1-50cm之间，边缘上翘，在横向 上呈断续分布，在垂向上互相叠置。它 们的形成与沉积物中的水分向上流动有 关。这种碟状纹层的凹面指向岩层顶面
三用原生构造确定岩层顶底面，并恢复褶皱剖面形态
四 沉积岩产状
平面的产状要素
压模和火焰状构造在判断 岩层面向时是极为重要的 标志。具压模的层面为岩层 的底面，火焰状构造的泥质 舌尖指向岩层顶面。
三利用原生构造确定岩层顶底面 9球状与枕状构造
球状和枕状构造多发育在泥岩或粉砂岩之上 的砂岩底部，一般局限在某一层内。其特征是， 砂岩层的底部往往破裂成紧密排列或孤立分布 的膝垫状和枕状体，有的为半球状或肾状体， 大小从几厘米到数米不等。砂岩的纹层与砂体 的枕状边界一致，常呈向上凹的盆状或倒蘑菇 状。
四 沉积岩产状
产状的测定及表示方法
岩层产状要素通常是用地质罗盘直接在层面上测量。也可用经纬仪测量。 在难以准确测定时，可根据钻孔资料、地形地质图上的表现等求出岩层的产状要素。
岩层的产状要素可用文字和符号两种方法表示。由于地质罗盘上方位标记有的用 象限角表示，也有的用3600的圆周角表示，因此文字表示也有两种：
三用原生构造确定岩层顶底面 10滑塌构造与卷曲层理
地质体的产状
地质体及其界面地质体的概念地质体：各种成因的自然岩石体或土质体。
特点：形态各异，尺度多种，性状多样地质体的界面地质体间及其内部几何的、物理（物质）的接触面——界面。
特点：多类型、多尺度、多成因、多物理环境实际的物理界面岩层层面——断层面——不整合接触面——面理面——等等从几何学的角度来看，两条线可以构成一个面，而线又是点的集合。
因此，从这个意义来说，地质体实际上可以看成是一系列线和面的集合体，也就可以用线和面来表示。
线状构造——面状构造——面状和线状构造的概念面状构造: 指地质体中几何的或物理的呈面状的结构面—如岩层层面、断层面、（黑板面）等。
线状构造：指地质体中几何的或物理的具一定方向延长的构造—如断层线、矿物定向排列而成的生长线、擦痕线、（黑板边线）等。
面状构造的产状要素虽然构造的类型、成因、规模和形态千差万别，但从几何学上看，其基本结构可归纳为面状结构和线状结构。
观察和测定这些面状结构和线状结构的空间方位和产出状态——即产状，则是构造地质学研究的基础。
“产状”——是什么？产状要素——产状三要素——面状构造的产状——指面状构造的空间产出状态，即指其与水平参考面和地理方位之间的关系。
任何面状构造或地质体界面的产状均以其走向、倾向和倾角的数据表示。
其中，倾向和倾角是必要条件。
一般认为：除盆地（包括洋盆和陆盆）的边缘外，沉积岩层的初始产状都是水平的，受到力的作用发生变形后，它们的产状才有可能发生改变。
这是研究地质界面产状在变形前后发生变化与否的重要的基础性参考“坐标”。
走向、倾向、倾角( )走向:倾斜面与水平面的交线叫走向线（左图中AE），走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。
倾向：倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线（OD），倾斜线在水平面上的投影所指的（沿平面向下倾斜的）方位即倾向。
倾角( ) ：指倾斜面与水平面之间的夹角。
视倾向和视倾角(β)视倾向视倾角(β)tanβ=tanα* cosωω—界面倾向线和视倾斜线之间的夹角在水平面上的投影αβ产状要素的表示方法图示法——长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角数字法SE150︒∠60︒象限法S30︒E∠60︒注意其习惯用法！！线状构造的产状要素直线的产状是指直线在空间的方位和倾斜的程度。
第2章地质体的基本产状及沉积岩层构造
负荷引起的软沉积变形 重力滑塌和滑移作用 孔隙压力效应 水体扰动 等等
砂岩球和砂岩枕发育过程示意图（右图）
竹叶状灰岩
泄水构造
鱼嘴构造
软沉积变形
软沉积变形的鉴定特征（参考）
1. 局限于一定层位或一定岩层中，例如某一地区整 套变形微弱的岩层中突然出现强烈变形岩层；
2. 软沉积变形常常局限于沉积盆地中一定的地段， 例如盆地边缘、大隆起边缘等；
倾斜岩层在地表的出露界线或 者地质界线常以一定规律展布。穿 越沟谷和山脊的地质界线的平面投 影均呈“V”字形态，这种规律叫 “V”字形法则。
倾斜岩层露头宽度的变化
直立岩层
岩层面与水平面垂直。
具以下特征：
在地形地质图上，其地质 界线为直线；
沿岩层的走向呈直线延伸；
地表出露宽度与岩层厚度 相等。
“V”字形法则
第2章 地质体的基本产状及沉积岩层构造
徐海军 地球科学学院
枕状熔岩（pillow lava）
柱状节理（columnar joint）
斜层理
粒序层理
一、面状构造与线状构造的产状
地质体及其界面
产状的基本概念
地质体：各种成因的自然岩石体 产状：地质体在三维空间的产出
或土质体。特点：形态各异，尺
水平岩层的出露宽度与地形坡度有 关，坡度越大出露宽度越小，反之 相反。
水平岩层与等高线之间的关系图
倾斜岩层分布区的基本特点
倾斜岩层是指岩层的倾角为 5~85° 之 间 的 岩 层 。 原 始 水 平 岩 层 因构造作用而改变其水平产状，形 成倾斜岩层。倾斜岩层是指倾向和 倾角基本一致的一套岩层，是变形 岩层和构造中最基本的一种。
2. 角度不整合形成过程
第二章沉积岩层的原生构造及产状
第二章沉积岩的原生构造及产状沉积岩是地壳表层分布最广泛的岩石，其分布面积约占地球大陆面积的75%，在我国约占77%。
大陆地壳表层的地质构造很多都是由沉积岩形成的。
观察分析沉积岩层的原生构造、岩层产状、厚度和岩层出露特征是研究地质构造的一项基础工作，也是本课程的基本内容之一。
第一节沉积岩层的原生构造沉积岩层的原生构造（Primary structure）是指在沉积物堆积与成岩过程中产生的非构造变动的构造特征，如：层理构造、层面构造、包卷构造、同生结核、叠层石、生物遗迹、叠锥等。
次生构造（Secondary structure）是指固结成岩之后所形成的构造，如：缝合线构造、次生褶皱与断裂等。
沉积岩的原生构造主要是岩石学和沉积学研究的内容，但是，它对地质构造的研究有着重要的意义。
沉积岩原生构造不仅为研究和判断岩层形成时的古地理（Paleogeography）和构造运动（Tectonic movement）特征提供重要资料，而且有些原生构造，如层理构造、层面构造等，还可以用来鉴别岩层顶、底面以及确定岩层相对层序的重要依据。
了解这些构造特征，对观察、分析构造形态和分析构造环境，确定岩层产状和岩石变形特征具有一定的指导意义，在某些情况下具有特殊作用。
一、层理及其识别（一）岩层、层面、层理的概念由两个平行或近于平行的界面所限制的岩性基本一致的层状岩体称为岩层（Terrane）。
由沉积作用所形成的岩层称为沉积岩层（Sediment terrane）。
岩层的形成过程是内动力地质作用（主要是地壳的升降作用）和外动力地质作用（包括风化、剥蚀、搬运、沉积等作用）相互影响、相互制约的过程。
如处于地壳不断下降过程中接受沉积的坳陷盆地，在其边缘沉积砾石，向盆地内部逐渐过渡为砂、细砂、粘土等物质，在盆地中心过渡为较稳定的化学沉积。
成岩以后即分别形成了粗、细不同的砾岩、砂岩、页岩、泥灰岩或石灰岩等（图2-1A ）。
如果地壳继续下降，沉积区继续扩大，沉积区段则发生变化，在原来砾石层上面又沉积了砂层，原砂层上面又沉积了细砂或粘土等，使水平方向和垂直方向上均呈现出由粗到细逐渐过渡的关系（图2-1B ）。
第二章 地质体的基本产状及沉积岩、火成岩构造
A、B、C和D 为层系，箭 头所指为细 层。
3、层理的识别
（1）岩石成份变化，系由成分差异而显示出层理； （2）岩石结构变化，指岩石粒度和形状的变化显示 出层理； （3）岩石颜色变化，由于颜色的不同显示出层理； （4）岩层的原生层面构造，包括波痕、泥裂、雨痕、 生物遗迹及其印模等。
二、利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面
与地形等高线交切关系，并显
示出一定的规律性，即在经过 山脊和河谷时，均呈“V”字形 态展布。 有下列三种情况：
(1) 岩层倾向与地面坡向相反：
在山脊处“V”字形尖端指 向山下，在沟谷处“V”字形尖
端指向上游。
(2) 岩层倾向与地 面坡向相同，且岩 层倾角大于地面坡 角时： 在山脊处“V” 字形尖端指向山下， 沟谷处“V”字形尖
端指向上游。
(3) 岩层倾向与坡向 相同，但岩层倾角小 于地面坡角时： “V”字形尖端在
山脊处指向山下，沟
谷处指向上游。
二 倾斜岩层的新老分布：
正常情况下倾斜方向为新 岩层
三 倾斜岩层的厚度：
1 真厚度 h 2 水平地层厚度 hf 3铅直地层厚度 hg
四 倾斜岩层的露头宽度
（地面露头宽度和水平露头宽 度） 影响因素有：真厚度 产状 地形
30
倾斜
水平
直立
倒转
倾斜平面的产状要素
二、线状结构的产状要素
1. 倾伏向：某直线（下端）在水平面上的投影
所指的方向
2. 倾伏角：某直线与水平面的交角（最大交角） 表示方法：倾伏向∠倾伏角，如：45º 51º ∠ 3. 侧伏角：直线在倾斜平面上时，该线与该平面
走向线的锐夹角
4. 侧伏向：锐夹角所在的走向线那一端的方向 表示方法：侧伏角侧伏向，如：15E
02、03沉积岩层的原生构造及其产状、地层的接触关系-2012-2
3.层理的基本类型
层理按其形态的不同 可分为三种基本类型:
平 行 层 理
平行层理
波状层理
斜 层 理
斜层理
波状层理
细层可与层面平行
交错层理(多向浅水流)
波状层理 特点：1）呈对称或不对称的波状 2）总的方向平行于层面
4.层理的识别
如何识别岩层的层理？
成 分 结 构 颜 色
生层 构面 造原
系波痕、泥裂、雨痕、 生物遗迹及其印模等
水平岩层、倾斜岩层、直立岩层、倒转岩层
●岩层基本产状类型及其基本特征简表
类型
水平岩层
直立岩层
构造复杂区
倾斜岩层
中等复杂区
分布区 构造简单区
倾角
厚度h
0，或小于5
铅直厚度H
90
露头宽度L
0～90
h=H×cos
地质图 平行于等高线
直线
V字形法则
◆补充知识---与课程相关有关几个概念：
●露头：指地层裸露地表，未被第四系松散堆积层
覆盖的部分.
●地层露头线：地层露头与地理地表自然形态的交
线（层面与地面的交线）.
●露头线形态：是指岩层露头线在地面和地图上弯
曲形态.
●露头宽度：在垂直岩层走向的剖面上，岩层出露
地表的水平投影宽度.
◆等高线
等高线是地面上高程相等的相邻各点所连的闭合曲线.
上层面
H
下层面
岩层、地层与层理的概念
灰岩岩层
砂岩岩层
泥岩岩层
必须理解清楚岩层、地层与层理的概念，区分三者的关系
岩层：由两个平行或近于平行的界面（层面）所限制的岩性 基本一致的层状地质体叫作岩层。 地层：是指同一地质历史时期形成的各种岩层的总和。 换言之，一系列的岩层组成了地层。 地层具有时代的概念(即指特定某一时代的地层)。 岩层是地层的最小单位。 层理：是岩石性质（包括颜色、成分、结构等）在剖面 上突变或渐变所呈现出来的一种层状构造。是一种原生构 造，在沉积过程中形成。
构造地质学-第2章 沉积岩和岩浆岩的原生构造及其产状-西北大学-国家级精品课程
2. “相同>相反”
如果岩层倾向与地面坡向相 同，且岩层倾角大于地面坡角， 则在地形地质图上岩层界线与地 形等高线的弯曲方向相反。 3. “相同<相同” 如果岩层倾向与地面坡向相 同，且岩层倾角小于地面坡角， 则在地形地质图上岩层界线的弯 曲方向与地形等高线相同且弯曲 幅大于地形等高线。
2. 粒级层理： 同一岩层内下粗上细
新疆柯坪音干村泥盆系砂岩中的交错层理
二、利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面
3. 波痕：波峰 向上，波谷朝 下 现代海滩砂 体表面的波纹 岩石表面古 老的波痕构造 新疆乌恰县反修煤矿 J2砂岩层面上的波痕
二、利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面
河北省抚宁县潮水峪上寒武统凤山组砂岩中的波痕
一、倾斜岩层与直线的产状要素
1. 岩层的产状要素
岩层在三维空间的产出状态就是产状，有三个要素：走向、倾向和倾角。
走向：岩层与水平面的交线称走向线(图中直线MON)，走向 线在水平坐标系中所指的方位就是该岩层的走向，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 N 投影线所指的方位就是该岩 O 层的倾向。 D
由滑移作用形成的“砾 石”使岩石似砾岩但不 是砾岩
安徽省舒城县晓天镇 K1砂泥岩中滑塌构造
新疆阿图什阔克塔木 P1by砂岩底部槽模
五、沉积岩中的软沉积变形构造
河北省抚宁县潮水峪上寒武统凤山组风暴沉积
六、岩浆岩体中的原生构造
岩浆向上运移，侵入上覆围岩或喷溢到地面并逐渐冷凝固结形成岩 石的过程中所产生的构造就是岩浆岩体的原生构造，可分为原生流 动构造和原生破裂构造。 原生流动构造形成于粘稠的含晶体的液态岩浆流动阶段。 原生破裂构造形成于岩浆冷凝固化阶段。
构造地质学02第二章地质体的基本产状及沉积岩层构造
一、面理和线理的产状要素
侧伏向：构成侧伏锐角走向线 的那一端的方向，即侧伏向。
表示方法：用锐角所对的方位 表示。如600S，表示侧伏角600， 侧伏向大致朝南
注意！！在记录线理产状的同时，要记录其所在面 的产状，并搞清该面的构造性质（如断层面等）。
一、面理和线理的产状要素
倾伏向和倾伏角的测量方法
➢在地质图上用符号表示（举例）
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倾斜岩层
水平岩层 直立岩层
一、面理和线理的产状要素
4、产状要素的测定方法
① 直接测定法，罗盘直接测量 三点法求产状
② 间接确定法 地质图上求产状
一、面理和线理的产状要素
间接法求产状（作业）
只要在同一个倾斜面上，且不在一条直线上找出三个不同的高程点，关键 是在A和C连线上找出与B点同高的一点D，D与B连线即走向线，平行该走向 线做另一条走向线，根据两条走向线各自高程和水平距离 就可以求出产状。
一、面理和线理的产状要素
（一）面理产状要素（三要素定位法）
1.三要素定位法：（地理方位、水平和铅直参考面）
走向（strike）：倾斜面与任 一水平面的交线为走向线，其 两端的方向，即走向。 ① 走向线可有无数条，但走向
只有两个值，且相差180o。 ② 走向表示地质体在空间上的
延伸方向。
倾斜线 倾向线
分两大类 划分性界面
标志性界面
岩层分界面 不整合面 断层面 节理面
界面之间有依托实体
褶皱轴面 岩层弯曲包络面 褶曲的包络面
表示岩块或岩 层的空间产状， 没有具体依托 的实体。
§1、地质体和地质界面（线）
地质界面
标志性界面
褶皱轴面 褶曲的包络面
地质界面在地形图上的正投影线也可 称为地质界线。
综合地质学沉积岩层的基本产状和原生构造2
地面坡向与地层倾向相反时
岩层弯曲的趋势与 地形等高线相同,但 是地质界线层倾向相同时(1/2)
地层倾角大于地面 坡角时
地质界线的弯曲趋 势与地形等高线相 反
地面坡向与地层倾向相同时(2/2)
地层倾角小于地面 坡角时: 地质界线 的弯曲趋势与地形 等高线相同,地质界 线更加紧闭(曲率大)
倾伏向：直线在水平面上的投影线所指示的该
直线向下顷伏的方位，用方位角表示
倾伏角：直线与水平投影线所夹的锐角
侧伏角：直线与所在平面走向线所夹的锐角 侧伏向：构成锐角的走向线那一端方位
倾伏向、倾伏角；侧伏向、侧伏角的差异 总是让人感到困惑！
2 水平岩层
几个概念
岩层：由沉积作用形成的层状岩石，包括沉积岩、
4 地层接触关系
整合接触(conformity) 不整合接触(unconformity )
平行不整合(parallel unconformity) 角度不整合(angular unconformity )
整合接触
上下地层时代连续 产状一致
角度不整合(angular unconformity )
水平岩层特征
地质界线与地形等 高线平行或重合
老地层在低洼处， 新地层在高处
地层厚度等于顶底 面标高之差
出露宽度与地层厚 度和地面坡度有关
水平岩层地质界线与地形等高线的关系
3 倾斜岩层
3.1 倾斜岩层地质界线的弯曲规 律: “V”字型法则
地层倾向与地面坡向相反时 地层倾向与地面坡向相同时
Cambrian
Proterozoic
Middle Yanshan Belt, K/J
J3b
讲2 -3 产状及原生构造
三、倾斜岩层分布区的基本特点
倾斜岩层是指岩层的倾角为5—85度之间的岩层。 1.倾斜岩层出露界线的弯曲特点
当倾斜岩层的走向与山脊的走向、山坡的坡向垂直或斜交时，倾斜岩
层的出露界线多呈“V”字型，其地质界线与等高线的“V”字型弯曲方向有 以下三种关系：
1）相反相同 当岩层的倾向与坡向相反时，岩层界线与等高线的弯曲
方向相同，但是等高线更弯曲。 2）相同相反 当岩层的倾向与坡向相同时，同时岩层的倾角大于坡 角，岩层的界线与等高线的弯曲方向相反。 3）相同相同 当岩层的倾向与坡向相同时，同时岩层的倾角小于坡 角，岩层的界线与等高线的弯曲方向相同。但岩层的界线更弯曲。 “V”字型法则不仅适用于倾斜岩层，也适用于倾斜的其它构造面，如倾斜的 断层面等。
不整合接触关系
周口店黄院 新元古界 景儿峪组 与 寒武系 府君山组 地层分界点
（可观察到 薄层古风化 壳）
美国亚利桑那州北部大峡谷出露有世界上最完整的岩石序列（垂 直厚度约2km，时间跨度达30亿年），但即使这样，这里也存在着 不整合现象。
3. 不整合形成的过程 不整合的形成过程可分为三个阶段，平行不整合与角度不整合略有不同。 1）平行不整合的形成过程分为： a. 地壳下降接受沉积阶段； b. 地壳水平抬升成陆，遭受风化剥蚀阶段； c. 地壳重新下降接受沉积阶段； 2）角度不整合形成过程为: a. 地壳下降接受沉积阶段； b. 地壳不均匀抬升或褶皱抬升成陆，遭受风化剥蚀阶段； c. 地壳重新下降接受沉积倾角小于5℃，岩层的层面基本与水平面平行。 水平岩层分布区具有以下特点：
1.上新下老
当水平岩层未发生倒转时，老的岩层在下新的在上。 2.水平岩层的出露形态受地形的控制 水平岩层的界线与等高线平行或重合并随等高线的弯 曲而弯曲。其形态与等高线相似。 3.水平岩层的厚度就是该岩层的顶底标高之差。 4.水平岩层的出露宽度与地形坡度有关，坡度越大出露
第二讲 沉积岩层的原生构造及产状
北极
2）岩层产状要素的 表示方法 ★ 方位角表示方法:
一般只测量和记录岩层的 倾向和倾角。 例如:
W 270
N0 NW NE
E 90 SW SE
205 ° ∠27°
S 180 倾向 倾角 南极
b 符号表示方法:
软沉积变形:沉积物尚未固结成岩时发生的变形。
研究目的：
1) 构造现象并不全是成岩后构 造作用引起的； 2) 正确分析和区分成岩前与成 岩后的变形及其叠加关系， 避免构造分析的简单化。
软沉积变形的主要类型
1、压模与火焰状构造
1）压模（重荷模或负荷铸型）
泥质岩上覆砂岩的底面印模。一般发育在泥质物之上的砂层底面。 呈圆丘状或不规则的瘤状突起。具压模的层面为岩层的底面。
山脊处, 岩层界线的“ 沟谷处 “Ｖ”字型的尖端指向山 V”字型尖 线弯曲度小 端指向沟谷的下游。 脊的上坡。 ——相反小相同
岩层界线的弯曲度总是比地形等高
(3) 当岩层倾向与地面坡向 相同且岩层倾角小于地面 坡角时: 岩层界线与地形等高 线的弯曲方向相同。
沟谷处, 岩层界线的“ V”字型尖 端指向沟谷的上游。
滑塌构造
如何鉴别软沉积变形 ?
1. 软沉积物变形常局限于一定层位或单层中，与整套岩
系的变形很不协调。
2. 软沉积物变形常局限于一定的地段，如沉积盆地边缘、 大隆起边缘等。
二、 岩层的产状及露头界线
一）岩层的产状 岩层在空间产出的状态。(水平、倾斜、直立、倒转)。
水平
倾斜
直立 倒转
第二节 岩层的产状及露头界线
波痕、泥裂、雨痕、
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三大岩类的循环
沉积物（sediment）和沉积岩（sedimentary rock）
徐士进《地球科学概论》
沉积岩覆盖地球表面75%，占地壳体积约5%
SE120°∠40° 或 120°∠40°
象限角法：记录走向和倾角
N30°E / 40°SE
符号法：一般用在地质图中
30°
30°
线状构造的产状要素
直线的产状是直线在空间的方位和倾斜程度，其产状要素为 倾伏向、倾伏角，或者其所在平面上的侧伏向和侧伏角。
倾伏向：直线在空间的延伸方向，即倾斜直线在水平面上的投影线 所指示的该直线向下倾斜的方位，用方位角或象限角表示（左图）。 倾伏角：直线与其水平投影线间所夹之锐角，左图中γ角。
岩层的产状三个要素
走向(strike)
倾斜的层面与水平的交线称 走向线，其两端延伸的方向 即为层面的走向。
倾向(dip)
倾斜的层上与走向线相垂直 的线称倾斜线，倾斜线在水 平面上的投影所指的沿平面 向下倾斜的方位即为倾向。
倾角(dip angle)倾斜线与在水平面上的投 影之间的夹角。
视倾角和真倾角的关系
凸镜状层理：泥质沉积层系中夹有多层小型凸镜状沙体。 块状层理：在厚达几十厘米的一层内，肉眼不见上述层理，岩石
成分、颜色、粒度均匀，常是快速堆积的反映。
水平层理（Grand Canyon）
平行层理（砂岩）
波状层理
粒序层理
各种斜层理
二、层面构造
发育在岩石层面上的各 种构造。
主要包括：
泥裂 雨痕 晶痕 波痕
新 地
5
层4
3
2
老1
地 层
层理的主要类型
水平层理：细层界面平直且相互平行，并与层面一致。 波状层理：层面波状起伏，由水介质呈波状运动所致。 斜 层 理：由一系列斜交或交切的层系组成。
板状斜层理（层系界面大致平行） 楔状斜层理（层系界面不平行） 槽状斜面层理（细层和界面呈槽状，层系界面呈弧状交切）
粒序层理：层系组内从底到顶粒度由粗向细逐渐变化显示出来的 层理，浊流沉积所具有的特征构造。
第2章 地质体的基本产状及沉积岩层构造
徐海军 地球科学学院
枕状熔岩（pillow lava）
柱状节理（columnar joint）
斜层理
粒序层理
一、面状结构与线状结构的产状
地质体及其界面
产状的基本概念
地质体：各种成因的自然岩石体 产状：地质体在三维空间的产出
或土质体。特点：形态各异，尺
层面：指层系组间的界面，是通过沉积间断或介质动力状 态转换形成的。
纹层
层 系
层系界面
交错层理
面向和层序
面向——是成层岩层顶 面法线所指的方向，是 岩层由老到新的方向。
层序——是岩层的顺序。
成层岩层从下到上，地 层由老到新—正常层序， 面向指向上。
成层岩层从下到上，地 层由新到老—倒转层序， 面向指向下。
泥裂和雨痕
波痕（ripple mark）
波痕是由于波浪等介质 的运动，在沙质沉积物 表面上所形成的一种波 状起伏的现象。介质运 动定向时不对称，反之 对称。
波痕（ripple mark）
波痕是由于波浪等介质的运 动，在沙质沉积物表面上所 形成的一种波状起伏的现象。 介质运动定向时不对称，反 之对称。
一、层理构造（bedding）
层理构造是通过组成沉积岩的矿物、岩屑的颜色、 成分、厚度、颗粒大小及排列状况等，在垂直于 沉积岩表面的方向上变化表现出来的一种原生沉 积构造。
细层：由成分单一的细微薄片组成，又称纹层。
层系：由结构和产状相似的纹层组合而成的。
层系组：在相似沉积环境下形成的层系的组合，代表一套 层理的基本单元。
软沉积变形的形成作用
负荷引起的软沉积变形 重力滑塌和滑移作用 孔隙压力效应 水体扰动 等等
砂岩球和砂岩枕发育过程示意图（右图）
竹叶状灰岩
泄水构造
鱼嘴构造
软沉积变形
软沉积变形的鉴定特征（参考）
1. 局限于一定层位或一定岩层中，例如某一地区整 套变形微弱的岩层中突然出现强烈变形岩层；
2. 软沉积变形常常局限于沉积盆地中一定的地段， 例如盆地边缘、大隆起边缘等；
视倾斜线：测量线与岩层 走向斜交时，岩层面与该 剖面交线称视倾斜线。
视倾角：视倾斜线与其在 水平面上的投影间的夹角 称视倾角。
视倾角总是小于真倾角。
α——岩层真倾角 β——岩层视倾角
岩层产状的测定
主要测定方法：
直接用地质罗盘测量
间接计算，如“V”字形 法则
岩层产状的表示与书写
方位角法：记录倾向和倾角
状态。
度多种，性状多样。
产状要素：用来表示面状或线状
地质体的界面 地质体间及其内部几何的、物理
构造要素与水平参考面和地理方 位之间的关系。
（物质）的接触面—— 界面。 特点：多类型、多尺度、多成因、 多物理环境。
线状构造—— 面状构造——
实际的物理界面 岩层层面、断层面、不整合接触 面、面理面、等 等。
岩层的产状
岩层是有层状构造的岩石， 沉积岩最突出的特点就是 层状构造。
岩层的产状是指岩层在三 维空间中的延伸方向及其 与水平面的夹角关系。
面状构造的产状要素 (走向、倾向、倾角)
走向线—构造面与水平面的交线 走 向—走向线两端所指的方向 倾斜线—构造面上垂直走向线向下所作线段 倾向线—倾斜线的水平投影 倾 向—倾斜线所指的构造面倾斜方向 倾 角—倾斜线与倾向线之间的夹角 视倾角—视倾向线与视倾斜线之间的夹角
3. 软沉积变形主要是重力作用结果，一般不显示构 造应力造成的定向性特征。
研究软沉积变形需要开展沉积作用、沉积环境和 构造变形综合研究。
软沉积变形的研究意义
地质体变形的连续性：涉及成岩前和成岩后都可能受 到变形作用，出现构造叠加。构造分析过程中需要加 以区分，避免出现分析简单化。
泥裂和雨痕
恐龙脚印
生物沉积构造
叠层石（Stromatolite） Stromatolite
研究意义和实用性
识别沉积岩层面向； 研究沉积环境 追索构造标志； 区别层理（S0）和变质面理（Sn）置换关系； 在野外慎重区分单斜岩层和等斜紧闭褶皱。
软沉积变形
软沉积变形：是指沉积 物尚未完全固结成岩时 （期间）发生的变形。