构造地质学 考研

结论1）与σ1 垂直的面上正应力最大，为σ1，与σ3垂直的面上正应力最小，为σ3，其他各面上正应力界于σ1与σ3之间2）最大剪应力面出现在σ1 和σ3呈45°相交的共轭面上3）在σ1σ2 σ3的主平面上，剪应力均为零五、应力场、构造应力场、应力轨迹和应力集中1、应力场：一系列点的瞬时应力状态2、构造应力场：地壳内一定范围内某一瞬时的应力状态规模上：局部构造应力场、区域构造应力场、全球构造应力场时间上：古构造应力场、现代构造应力场3、应力轨迹：表示构造应力场中主应力和最大剪应力的作用方位的应力迹线4、应力集中在均匀应力场中局部的应力异常增大现象应力集中一般出现在以下部位：断裂的端点、拐点、分枝点、错列点和待交会点及空洞周围等。

一）弹性变形岩石在外力作用下发生变形，当外力解除后，又完全恢复到变形前的状态，这种变形称为弹性变形。

（二）塑性变形（剩余变形或永久变形）当应力超过岩石的弹性极限后，即使再将应力解除，变形的岩石也不能完全恢复其原来的形状，这种变形称塑性变形。

（三）断裂变形当应力达到或超过岩石的强度极限时，岩石内部的结合力遭到破坏，就会产生破裂面，岩石失去连续完整性，这种变形称断裂变形。

五、递进变形在同一动力持续作用的变形过程中，如果应变状态发生连续的变化，这种变形称为递进变形。

2、共轴递进变形和非共轴递进变形第三节影响岩石力学性质与岩石变形的因素一、围压（静岩压力）岩石所处深度越大，围压也越大，这种压力一方面增强了岩石的韧性；另一方面，大大提高了岩石的强度极限，弹性极限也有所增高。

原因：围压使固体物质的质点彼此接近，增强了岩石的内聚力，从而使晶格不易破坏，因而不易断裂。

二、温度许多岩石在常温常压下是脆性的，随着温度的升高，岩石的强度降低，弹性减弱，韧性显著增强，因而有利于发生变形。

原因：由于温度增高时，岩石质点（分子）的热运动增强，从而减弱它们之间的联系能力，使物质质点更容易位移。

三、溶液当岩石中有溶液或水汽时，一方面降低了岩石的弹性极限，增加了岩石的塑性，使岩石易于变形；另一方面，在应力作用下，溶液有利于重结晶作用。

原因：溶液的加入使分子的活动增强，岩石的内摩擦力和分子之间的凝聚力必然减小，从而降低了岩石和矿物的强度。

四、孔隙压力岩层中孔隙压力增大会使岩石屈服强度降低，因而易于变形。

五、时间1、快速施力与缓慢施力快速施力，不仅加快岩石的变形速度，而且会使其脆性变形加强。

原因：缓慢施力质点有充分的时间固定下来，产生永久变形，快速施力则相反。

3、蠕变与松弛：长时间的缓慢变形回降低材料的弹性极限蠕变：在应力不增加的情况下，随着时间的增长变形继续缓慢增加的现象。

分过渡蠕变阶段、平稳蠕变阶段、加速蠕变阶段。

松弛：当应变保持不变时，应力随时间的增长逐渐减小的现象。

分急剧下降阶段和逐渐下降阶段。

蠕变和松弛现象表明，岩石具有流变特征。

4 、在共轴递进变形中受力物体中最大压应力面、最大拉应力面、最大剪应力面与主应力轴的几何关系。

第四章褶皱第一节褶皱和褶皱要素一、褶皱要素1、核部泛指褶皱中心部分的地层。

2、翼部系指褶皱核部两侧的地层。

3、转折端系指从一翼向另一翼过渡的部分。

4、褶轴5、枢纽同一褶皱面的各最大弯曲点的联线。

6、轴面各相邻褶皱面上的枢纽联成的面。

7、轴迹轴面与地面或任一平面的交线。

8、脊、脊线、脊面和槽、槽线、槽面9、脊迹和槽迹脊面或槽面与地面或任意平面的交线。

第二节褶皱几何形态及褶皱的描述一、褶皱的几何形态圆柱状褶皱和非圆柱状褶皱圆柱状褶皱:把具有由一条轴线平行自身移动而形成弯曲面的这种几何形状的褶皱称为圆柱状褶皱。

二、褶皱形态的描述（一）横剖面上褶皱形态的描述1、根据轴面产状和两翼产状直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角近相等；斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等；倒转褶皱：轴面倾斜，两翼向同一方向倾斜，一翼的地层倒转；平卧褶皱：轴面近水平，一翼地层正常，另一翼地层倒转；翻转褶皱：褶皱轴面弯曲的平卧褶皱，。

根据褶皱枢纽产状：水平褶皱、倾伏褶皱、竖立褶皱2、根据褶皱的对称性对称褶皱：褶皱的轴面与褶皱包络面垂直。

不对称褶皱：褶皱的轴面与褶皱包络面不垂直。

3、根据翼间角大小平缓褶皱：翼间角小于180°，大于120°；开阔褶皱：翼间角小于120°，大于70°；闭合褶皱：翼间角小于70°，大于30°；紧闭褶皱：翼间角小于30°；等斜褶皱：翼间角近于0°，两翼近平行。

4、根据褶皱面弯曲形态圆弧褶皱褶皱面呈圆弧形弯曲；尖棱褶皱两翼平直相交，转折端呈尖角状，且两翼等长；箱状褶皱两翼陡而转折端平直，褶皱呈箱状，常常具有一对共轭轴面；扇状褶皱两翼岩层均倒转，褶皱面呈扇状弯曲；挠曲缓倾斜岩层中的一段突然变陡，形成台阶状弯曲。

5、根据褶皱中各层弯曲形态的相互关系协调褶皱褶皱中各层弯曲形态保持一致或作有规律的渐变过渡关系，不协调褶皱褶皱的各层弯曲形态明显不同。

（二）褶皱在平面上出露形态线状褶皱其长度与宽度之比大于10:1，是一种狭长形褶皱。

短轴褶皱其长度与宽度之比介于3:1~10:1之间的褶皱。

穹窿构造其长度与宽度之比小于3:1的背斜构造。

构造盆地其长度与宽度之比小于3:1的向斜构造。

第三节褶皱的产状类型及褶皱的组合型式一、褶皱的产状类型1、直立水平褶皱轴面近于直立（倾角80°-90°），枢纽近于水平（倾伏角0-10°）；2、直立倾伏褶皱轴面近直立（倾角80°-90°），枢纽倾伏角10°~80°；3、倾竖褶皱轴面和枢纽均近直立（倾角和倾伏角均为80°-90°）；4、斜歪水平褶皱轴面倾斜（倾角10°-80°），枢纽近于水平（倾伏角0°-10°）；5、平卧褶皱轴面和枢纽均近于水平（倾角与倾伏角均为0°-10°）；6、斜歪倾伏褶皱轴面倾斜（倾角10°-80°），枢纽倾伏（倾伏角10°-80°），但二者倾向和倾角均不一致；7、斜卧褶皱（重斜褶皱）轴面倾角和枢纽倾伏角均为10°-80°，而且二者基本一致，倾斜角度也大致相等。

二、褶皱横截面的几何分类（一）平行褶皱和相似褶皱平行褶皱：构成褶皱的各岩层成平行弯曲。

相似褶皱：各岩层弯曲的形态相似，即各层的曲率基本不变。

三、同沉积褶皱和底辟构造（一）同沉积褶皱在岩层沉积的同时逐渐变形而形成的。

（二）底辟构造底辟构造是地下高韧性岩体如岩盐、石膏、粘土或煤层等，在构造力的作用下，或者在由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下，向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一种构造。

四、褶皱的组合型式及其分布（一）穹窿和构造盆地穹窿：是岩层自褶皱的脊向四周作放射状倾斜的背斜。

构造盆地：是岩层从四周向中心的槽部倾斜的向斜。

（二）雁行褶皱雁行褶皱又称斜列式褶皱，为一系列呈平行斜列（雁行状）的短轴背斜或向斜。

（三）隔档式褶皱和隔槽式褶皱隔档式褶皱（又称梳状褶皱）：由一系列平行的背斜和向斜相间组成，其中背斜窄而紧闭，形态完整清楚，呈线状延伸。

而两个背斜之间的向斜则开阔平缓。

隔槽式褶皱：由一系列背、向斜相间排列的褶皱组成，但其中背斜和向斜形态正好与隔档式褶皱相反，其向斜紧闭且形态完整，呈线状排列，而两向斜之间的背斜则平缓开阔成箱状。

（四）复背斜和复向斜复背斜和复向斜是由多级褶皱所组成的巨大背斜和巨大向斜。

典型的复背斜和复向斜和次级褶皱轴面常向该复背斜或复向斜的核部收敛。

第四节褶皱的形成机制一、褶皱形成机制的基本类型（一）纵弯褶皱作用岩层受到顺层挤压力而发生褶皱的作用。

层状岩石形成褶皱的两种作用1、弯滑作用岩层通过层间滑动而弯曲成为褶皱的作用。

弯滑作用的主要特点：（1）各单层有各自的中和面，而整个褶皱没有统一的中和面。

（2）纵弯褶皱作用引起的层间滑动是有规律的，一般背斜中各相邻的上层相对向背斜转折端滑动，各相邻的下层则相对向相反方向滑动。

层间滑动可在翼部的硬层中可形成旋转剪节理和同心剪节理；在岩层表面形成擦痕或矿物抹晶；在转折端易形成虚脱现象，有充填时可形成鞍状体。

（3）当两个强硬岩层之间夹有层理发育的韧性岩层的条件下，发生纵弯褶皱作用，则会在层间滑动的力偶作用下，使薄层韧性岩层发生层间小褶皱。

根据层间滑动规律和层间滑动小褶皱的特点可判断岩层的顶、底面及背斜和向斜的位置。

2、弯流作用纵弯褶皱作用使岩层弯曲变形时，不仅发生层间滑动，而且某些韧性较大的岩层内部还出现物质流动现象。

弯流作用的特点：（1）物质流动方向为翼部向转折端流动；（2）软硬层相间时，硬层物质难以流动，形成等厚褶皱，软层流动形成顶厚褶皱；（3）当硬层中夹有一大层层理发育相对易流动的韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发生，而是形成从属小褶皱。

从属小褶皱显示了层内物质向转折端流动的特征；（4）软层内发生强烈流动时，可产生线理、劈理或片理等小构造，如夹有薄的脆性层，可形成构造透镜体。

（二）横弯褶皱作用岩层受到和层面垂直的外力作用而发生褶皱的作用。

横弯褶皱作用的特点：（1）褶皱层不存在中和面，整体处于拉伸状态；（2）易形成顶薄褶皱，顶部易形成放射状或同心圆状环形断裂；（3）弯滑作用与弯流作用的方向与纵弯褶皱作用中的相反。

（三）剪切褶皱作用岩层沿着一系列与层面不平行的密集劈理或片理面发生差异滑动而形成的褶皱。

又称被动褶皱作用。

特点：（1）在平行于轴面的方向上的岩层“厚度”相等，是典型的相似褶皱；（2）岩层没有发生真正弯曲，只是呈现出弯曲的外貌。

剪切褶皱一般出现在变质岩区。

一般是在强烈变形条件下，在先期褶皱的基础上在发生的。

（四）柔流褶皱作用高韧性岩石（如岩盐、石膏或煤层等）或岩石处于高温高环境下变成高韧性体，受到外力的作用发生类似粘稠和流体那样的流动变形的作用，从而形成复杂多变的褶皱。

二、褶皱形成中的压扁作用压扁作用越强烈，应变椭球越扁，褶皱越紧闭；压扁使岩层厚度发生变化，翼部变薄，转折端变厚；利用矿物或生物化石的变形可推断压扁的程度；压扁使脆性层拉伸断裂形成石香肠，韧性层产生轴面劈理；小褶皱可在主褶皱形成前产生。

三、影响褶皱形成的主要因素主要因素：层理；岩层的厚度；岩石力学性质；动力作用的方向和性质；岩石的埋藏深度；基底构造。

（一）层理在褶皱形成中的作用层理或成层构造是岩石产生褶皱的一个必要条件。

（二）岩层的厚度和力学性质对褶皱形成的影响当岩性相似而厚度不同的岩层施加同样的水平挤压力时，则厚岩层往往形成曲率小、波长大的平缓开阔褶皱，而薄岩层则形成曲率大、波长小的紧闭褶皱。

第五节褶皱构造的观察和研究一、褶皱形态的研究（一）了解区域的总的构造轮廓（二）查明地层层序和追索标志层（三）观察褶皱的几何形态(观察、测量)二、研究褶皱形态的纵深变化（相似褶皱、平行褶皱）三、研究褶皱内部小构造（小褶皱、节理、线理等）四、确定褶皱的形成时代（角度不整合、与其他地质体的切割关系）一、节理与有关构造的几何关系分类（一）根据节理产状与岩层产状的关系划分1、走向节理节理走向与所在岩层走向大致平行的节理；2、倾向节理节理走向与所在岩层走向大致直交的节理；3、斜向节理节理走向与所在岩层走向斜交的节理；4、顺层节理节理面与所在岩层的层面大致平行的节理。