第四章 地质构造

基本概念
地表形态特征的发生、发展和变化，都是 地壳各部分质点运动的综合表现。这种由地球 内部动力作用引起的地壳结构改变与变位的运 动，称地壳运动。 地质构造，是地壳运动的产物。由于地壳 的长期运动，造成岩层的产状和岩层的弯曲、 断开或产生位移的变化，称为地质构造。 地质构造在一定范围内的基本表现形式有 单斜构造、褶皱构造、断裂构造三种类型。

（三）褶曲的平面形态分类
在水平面上，根据褶曲延伸长度及同一岩 层界限的长宽比分为三类： 1. 线形褶曲：长度和宽度之比大于10:1 2. 短轴褶曲：延伸不远即倾伏消失，长 宽比为10:1至3:1之间。 3. 近等轴褶曲：长宽比小于3:1，其枢纽、 轴面、轴迹无定向，平面呈近圆形，近等轴 背斜又叫穹窿，近等轴向斜又叫构造盆地。 图见书P84页.

褶曲要素
不对称背斜
翼部
转折端
翼部
160°∠25°
345°∠65°
核部
轴面



褶皱构造对工程建设的影响 在由全型褶曲构成的褶皱山区，岩层强烈破碎，顺向坡岩体 极易沿层面或节理面产生滑动，发生顺层滑坡，破坏了周围 的村庄、道路，阻断河流。 在背斜、向斜的脊部，张性节理发育，加速了风化作用的进 行，造成岩体强度的降低，并最终发育成背斜谷、向斜谷或 背斜、向斜式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难。 背、向斜的核部往往构造应力很大，在工程中一旦遇到，应 加强应力和变形测试，减少构造应力对工程的危害。 采矿巷道及地下隧道宜布置在背斜的核部，而尽量避免布置 在向斜的轴部。因为布置在背斜的核部的巷道或其它地下洞 室能有效利用顶板岩体的自然成拱作用，增加洞室的稳定性。 而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室，一旦两帮岩石 下滑，造成顶部岩石冒落事故，洞室顶部将很难进行进一步 维护。
在地质图上求岩层产状

因为倾斜岩层的出露线均与地形等高线相交，这样 同一岩层的界线与某高程的一条等高线相交两点的 联线即为该岩层在这一高程的走向线。如（图2一 13）中Ⅱ－Ⅱ即为该岩层400米高的走向线。I—I即 为该岩层300米高的走向线。作I—I及Ⅱ－Ⅱ二走向 线的垂线AB，A点在400米高程，B点在3佣米高程， 故AB亦为倾向线，箭头所示的方位就为倾向线方位。 取AC=H（即二走向线的高差，从图中判知等于100 米），连BC，∠ABC=α为真倾角。
一、岩层及其产状要素：走向、倾向、倾角





倾斜岩层的产状要素一般是指倾斜岩层的走向、倾向和倾角， 在采矿工程中还应包括岩层的厚度（真厚度和伪厚度之间关 系是，式中为岩层倾角）。 1．走向 倾斜岩层层面与水平面的相交线被称为倾斜岩层的走向线， 走向线的方向称为岩层的走向。 2．倾向 与走向线垂直，沿岩层倾斜面向下所引的直线称为倾向线， 也称最大倾斜线；倾向线在水平面上的投影所指的方向称为 倾斜岩层的倾向。 3．倾角 倾向线与其水平面上的投影线之间的夹角称为倾斜岩层的倾 角。

Upright 直立的
Inclined 倾斜的
Overturned 倒转的
Recumbent 平卧的
褶曲在横剖面上的分类
3. 倒转褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向相 同，一翼岩层层序正常，另一翼倒转，老岩 层覆于新岩层之上。 4. 扇形褶曲：轴面直立或倾斜，两翼均 倒转，两翼角可以不等或相等。 5. 平卧褶曲：轴面近于水平，一翼岩层 倒转，另一翼正常。 6. 挠曲：在水平或缓倾斜岩层中，某一 段岩层倾角突然增大形成的膝状弯曲。
“相反相同”
②
当岩层倾向与地面
坡向相同且岩层倾角大 于地面坡角时，岩层界
线与地形等高线呈相反
的方向弯曲： 在河谷处，岩层界 线的“V”字形尖端指向 河谷下游； 在山脊处，岩层界 线的“V”字形尖端指向 山脊的上坡 。
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。 在河谷处，岩层 界线的“V”字形尖端 指向河谷上游； 而在山脊处，岩 层界线的“V”字形尖 端指向山脊的下坡。

地质图件
向 斜
褶皱构造对煤矿生产的影响
1.大型褶曲 （1）以轴线作为井田边界。 （2）井田内背斜轴作总回风巷，向斜轴作运输大巷。 （3）向斜轴部煤层厚度大，顶板压力大，不宜布置井筒，背 斜轴部要注意瓦斯突出的预防。 2.中型褶曲 （1）轴线作为采区中心的上山或下山（平缓褶曲），或采区 边界（紧闭）
判断依据:岩层的新老关系
背斜:中间老,两翼新 向斜:中间新,两翼老 背斜顶部因受到张力，易侵蚀成谷地 。 原因： 向斜槽部受挤压，不易侵蚀，反而成山岭。
地质构斜——储水构造
不对称背斜----宁夏贺兰山奥陶系
宁夏石炭井矿区发育的褶皱构造
（三） 褶曲要素 1. 核部和翼部：褶曲的中心部位称核部；核部两侧 称翼部。 2. 转折端：两翼岩层汇合转折的部位。 3. 枢纽点和枢纽线：同一褶曲横剖面上同一岩层面 的最大弯曲点枢纽点；同一褶曲横剖面上同一岩层 面的最大弯曲点的连线叫枢纽线，即枢纽。。 4. 轴面和轴迹：同一褶曲各岩层面上枢纽线构成的 面叫轴面。轴面与水平面的交线称轴迹。 5.顶角和翼角：两翼同一岩层之间的夹角叫顶角。 两翼岩层与水平面夹角叫翼角。
2. 水平岩层的厚度是该岩层顶面标高与底面标高之差。
3. 水平岩层的出露和分布状态完全受地形控制。在地图 上，其出露界线与地形等高线平行或重合。
4. 水平岩层露头的水平宽度是随岩层的厚度和地面坡度 的变化而变化的。
水平岩层
（二）直立岩层
岩层面与水平面垂 直，在地质图上，其露 头宽度与真厚度相等，
第二节 褶皱构造

主要内容 一、褶皱构造的概念 二、褶曲的形态分类 三、褶皱构造的观测与研究。
一、褶皱构造的概念 （一）褶皱与褶曲
1.褶皱 岩层在地壳运动的
长期作用下，原始产状改变，
形成各种弯曲，但仍保持连续 性，称为褶皱构造，简称为褶 皱。 2. 褶曲 褶皱构造的一个弯 曲叫褶曲，是褶皱的基本单位。

第一节 单斜构造
沉积岩形成以后基本上是水平的，但由于地 壳运动的影响，使岩层产状发生变化，岩层层 面与水平面呈一定角度相交，称为倾斜岩层。 在一定区域内岩层的倾斜方向和倾角基本一致 时，将这种构造形态称为单斜构造，见下图。

倾斜构造，是一种最常见的形态，它往 往是某种构造形态的一部分，如褶曲的一翼， 断层的一盘，或地壳升降运动在某地段抬起 或下伏所造成的形态，见下图。
（二）褶曲的基本类型 褶曲包括向斜和背斜两种基本类型：
1. 背斜：在形态上为一个弧顶向上的弯曲，中心部分为老地
层，两侧地层依次变新。 2. 向斜：在形态上为一个弧顶向下的弯曲，中心部分为新地
层，两侧地层依次变老。
褶皱形态比较
构造类 型 背斜 产生原 因 结构特 征 地貌形 态 地形倒置
岩层上拱 常形成 背斜成谷 岩层受 山岭 褶 挤压弯 岩层下弯 谷地或 皱 向斜 向斜成 曲变形 盆地 山
1 走向：指岩层面与水 平面的交线。
走 向
走向是直线，有两 个方向，方向用方位 角表示。如走向的一 个方位角是30°，可 称岩层的走向是30°， 也可称岩层的走向为 210°。
倾 角
倾 向
2、倾向：在岩层面上沿 岩层面的倾斜方向垂直走 向的直线称倾斜线。倾斜 线在水平面上的投影线所 指的岩层面倾斜方向称倾 向。 α 倾向与走向相互垂直。 倾向是射线，只有一个方 向，用方位角表示，如倾 向为30°，可称岩层的倾 向为30 °。
露头的水平宽度取决于岩层的厚度和地面坡度的变化。
3. 岩层的出露和分布状态完全受地形控制。其露头线 遵循“V”字形法则。
倾斜岩层
a
“V”字形法则
①
共有三条法则
当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层露头界线与地形等高
线的弯曲方向一致：即在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指 向沟谷上游方向；而在穿过山脊时，“V”字形尖端则指向山脊 的下坡。
褶皱构造对地下洞室稳定性的影响
二、褶曲的形态分类
褶曲形态分类包括四种：横剖面的、纵 剖面的、平面的及其组合形式。 （一）褶曲的横剖面形态分类 横剖面指垂直于褶曲轴的剖面，主要分 为六种形态： 1. 直立褶曲：轴面直立或近于直立，两 翼岩层倾向相反，倾角近等，又称对称褶曲。 2. 斜歪褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向 相反，倾角不等，又称不对称褶曲。
3、岩层产状测定方法： 岩层产状一般都是在野外用地质罗盘仪直接测量出 来。其具体方法如下： （一）测走向: 将罗盘仪的长边（平行南北刻度线 的仪器外壳的边缘〉紧靠岩层层面，俟罗盘水平， 待磁针静止，读指北针或指南针所指的方位角度数， 就是走向的方位。 （二）测倾向:将罗盘仪的短边（如用刻度盘北端指 向岩层倾斜方向）紧靠岩层层面，俟罗盘水平，待 磁针静止，读指北针所指的方位角度数，就是所测 之倾向方位。 （三）测倾角:将罗盘仪竖起，使其长边沿倾向线方 向紧靠层面。使测角水泡居中，读指针所指的度数， 即为所测之倾角。
岩层界线为一直线，其
延伸方向不受地形影响， 与地形等高线斜交。
（三）倾斜岩层 受构造运动的影响，岩层改变了原始的水平状态并 发生倾斜，称为倾斜岩层。 倾斜岩层的特征： 1. 在地层层序没有发生倒转的情况下，地质时代较新 的岩层叠覆在较老的岩层之上。 2. 岩层的厚度为该岩层顶面与底面之间的垂直距离。

（二）褶曲的纵剖面形态分类
纵剖面指平行于褶曲轴的剖面，主要分为三种 形态： 1. 水平褶曲：轴面枢纽近于水平，褶曲沿水平 方向延伸，两翼岩层走向大致平行。 2. 倾伏褶曲：褶曲枢纽倾伏并向一个方向倾没 以至消失，两翼岩层走向不平行且逐渐朝一个方向 汇合。 注意：自然界中的褶曲枢纽几乎都是倾伏的，水 平褶曲常是它的一部分。 3.倾竖褶曲:枢纽近于直立。