地质构造讲座

老地层为上升盘。 新地层为下升盘。
地质构造
normal fault
地质构造
（2）逆断层(reverse fault)：即上盘上升，下盘下降的断层，多
为受水平方向挤压力形成，属压性结构面。
C
C
D
DS
S
O C
地质构造
reverse fault
地质构造
（3）平移断层(Strike-slip Fault )：两盘沿断层面相对水平滑
地面切割、侵蚀所成的地形会使岩层界线发生变形和弯曲 ，但不会改变褶皱岩层的对称重复特点。
1.背斜：对称重复特点——中间老、两侧新。
地质构造
DS O
DS O SD
原形态 风化、剥蚀后（剖面）
D SOS D
平面形态
2.向斜：对称、重复特点是——中间新、两侧老。
地质构造
D S O
O SD SO
O S D SO
地质构造
C O
S
OS
D
CD
S
平 面 图
C
O
S
Z
D
第三节 断裂构造
地质构造
弹塑性岩石受力后，若给力大且作用时间迅速，它就会发生断
分裂类：，造成岩石构造的不连续，称为“断裂构造”。按规模和形成力
断学层两机盘制相对 断运裂动构方向造分区类：分为断层、节理和裂隙。
层：上盘相对下降的断层。（符号表示为：
断层面 断层线
有 较大，多成片分布 侧列为主，常见到X形共轭
（铜川MZ砂岩） 极少有
张节理（拉张性） 不稳定，短距内即消失 粗糙，湿砂中砾石绕走
无 变化较大，总体较稀疏
平行排列为主 多，以泥质、钙质层多
剪节理，节理面平直，延伸长而稳定 张节理及沿节理贯入的石英脉
五、构造应力推演——节理走向玫瑰花图 (Strike Rose map)
地质构造
上 盘
下降盘 依据两盘地质地理坐标方位， 又有东盘—西盘、南盘—北盘等。
下盘 （上升盘） 下降盘
（2）断层面(Fault plane )
即破裂面，它与岩层一样也可用产状来描述，如 120°∠44°的断层面，指倾向120°，倾角44°.
地质构造
亦即北西盘为下盘，南东盘为上盘。
在地质平面图上，断层多以红线标出，并注明倾向，倾角， 如 50°
） 地层不对称重复
老新
多数情况下断层线附近：
老地层为上升盘。 新地层为下升盘。
一、断裂构造（构造结构面）的岩石力学性质
地质构造
切割岩石的破裂面称为结构面，构造结构面按力学性质又可区 分为压性、张性和扭（剪）性结构面三种类型。
1．压性结构面：走向与 主压应力方向δ 1垂直，类 型包括褶皱轴面，逆断层等。
宙代纪世期
（2）岩石地层单位：以岩石空间规模和上下位置关系为依据的 划分体系。
宇界系统阶
XX界指的是XX代中形成的一整套岩石地层的总和。如太古界 指的是太古代内形成的所有岩石的总和。
地质构造
2．地质年代表
地球46亿年的历史的阶段划分依据的是重大的地壳变动事 件，动、植物的演化阶段。由此，地球历史可划分为以下的地 质年代体系：
扇形褶皱
圆弧形褶皱
尖棱形褶皱
3．纵剖面上枢扭的产状类型
地质构造
水平褶皱
倾伏褶皱
倾竖褶皱
4．平面上岩层弯曲的形态
地质构造
长轴（线状）褶皱<10:1
短轴褶皱10:1—3:1 向斜：—构造盆地 背斜： —穹隆
地质构造
三、褶皱的野外识别
主要依据岩层的对称重复特点：即 同时代同岩性的地层以某一处为中心出现对称重复，即认为 有褶皱存在。
5.长测望标 6.短照准合页
7.磁针
8.长水准器
9.测斜仪 10.水平度盘
11.度盘罗旋 12.垂直度盘
地质构造
地质构造
Geological structure is the study of the permanent deformation and rock failure created by the changes in stress through geologic time. It is by far the most important aspect of geology for the engineer to understand. Tectonic processes are responsible for the many discontinuity planes (fractures, faults, joints) that permeate rock masses controlling their strength, stress-strain characteristics and the transmission and storage of fluids.
一、概述
第二节 褶皱构造
1．定义：
褶皱(Fold )：指岩石受力所发生的弯曲变形。
地质构造
2．褶皱要素及其基本形式
地质构造
（1）褶皱各部分的名称 ①核部：弯曲岩层中间的部
分。 ②翼部：弯曲岩层两侧部分
。 ③枢扭：弯曲岩层同一层面
上各曲率最大（弯曲度最大） 点的联线。
④轴面：通过各层面枢扭的 一个假想平面，它对分了褶皱 。
平面的交线在地质地理坐标
中的方位角度（两个）。
（2）倾向：岩层面指向天
空的法百度文库在水平面上的投影
所指的方向（一个）。 （3）倾角：岩层面与水平
1-走向(strike direction)；2-倾向(dip direction )； 3-倾角(dip angle )
面的夹角。
走向、倾向和倾角的含义及关系
原形态
风化、剥蚀后（剖面）
平面形态
地质构造
伊拉克和伊朗交界附近的背斜山 美国怀俄明州的穹隆山
地质构造
练习1. 用虚线恢复原来完整的褶皱并指明其几何形态类型。
CDC PTPCD C
P
CD
剖面图
已经恢复的原来完整的褶皱形态
同斜背斜
同斜背斜
地质构造
C DCPTPCD C
P
CD
同斜向斜
扇形向斜
练习2.下图中有几个褶皱？基本形式各是什么？
动而成，属扭性结构面（圣安德烈斯断裂，郯庐断裂）
3．断层的组合 （1）正断层组合
地堑、地垒 、和阶梯状构造
地质构造
(2)逆断层组合----叠瓦状构造
地质构造
4．断层的野外识别
地质构造
一般从三个方面的特征入手。
（1）地层的不对称重复与缺失：是判别断层存在的重要依据， 也可以此与褶皱构造相区别。
CD S O C D C P T 330
断层是规模最大，研究程度最高的断裂构造。
*断层：岩体受力破裂后，破裂面两侧岩块发生了显著位移的
一类断裂构造。
地质构造
华山断层 美国圣安德列斯断层的航空照片
1．断层要素（2个）
（1）断盘(fault block )：即裂面
两侧的滑动岩块，若裂面倾斜，则倾 斜面上方的称上盘，下方的称下盘.
依相对运动方向 上升盘
2．张性结构面：走向与主 张应力（δ 3）垂直，包括 正断层，张节理等。
3．扭性（剪）结构面，走 δ3 向与δ 1和δ 3斜交，但与主 压应力δ 1方向的夹角小于 45°，而不是45°，这类常 见发育成X形共轭，如平移 断面，剪节理等。
δ1 δ1
地质构造
δ3
地质构造
二、断层(Faults )的类型与特征
地质年代体系简图
地质构造
生物的演化
地质构造
二、地层产状
沉积岩形成之初往往是水平摆置的。但在地壳运动的影响下 ，原始水平状态受到改造而形成拱起，凹陷或是断裂错开。要描 述岩层的空间位置特征及其变动情况，就需运用“产状”这一空 间工具。
根据地层层序律，地层上新下老
1.地质地理坐标
地质构造
以水平面为基准，以正北方向为起点，顺时针旋转一周所构成
第四纪（Q） 新生代（Kz) 第三纪（R）
显生宙
白垩纪（K） 中生代（Mz） 侏罗纪（J）
三叠纪（T） 二叠纪（P）
晚古生代 石炭纪（C） 泥盆纪（D）
隐生宙
古生代（Pz）
志留纪（S）
早古生代 奥陶纪（O）
寒武纪（E）
震旦纪（z）
元古代（Pt） …………
太古代（Ar）
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _38亿年 地球天文时期
地质构造
一定的构造应力就可以形成一定类型和一定空间产状的地质构 造。那么反过来，自然可以根据一定地质构造的空间分布特征反推 出构造应力场的方向。其中最常用的一种方法就是利用多组剪节理 的优势走向来判定构造应力场的主压应力δ 1的方向。因为共轭X型 剪节理的走向与δ 1的方向有非常确定的关系。
PC D
S OC D C P
T
P
地质构造
（2）地貌特征：断层存在与活动时在地貌上明显反映，包括： ①断层崖：山前地带断层上升盘形成的陡崖（崖壁光滑陡直） ②断层三角面：山前地带断层上升盘受流水切割形成的三角形 陡壁
③其它：如串珠状泉水，河流直拐现象以及山脊线错开现象 等。
断层崖
地质构造
美国圣安德列斯断层活动使 水系错动和同步弯曲现象
E-翼部；F-核部；ABCD-轴面； BC-枢纽；
褶皱要素
(2) 褶皱的基本形式
背斜(anticlines) 向斜(synclines )
地质构造
二、褶皱的几何形态分类：
1．横剖面上轴面产状类型
地质构造
直立褶皱
斜歪褶皱 同斜褶皱 平卧褶皱
翻卷褶皱
2．横剖面上岩层的弯曲形态类型
地质构造
箱形褶皱
三、不整合(Unconformity )的特征
1.不整合的概念 形成年代不连续的两套岩层直接接触在一起形成的构造形
迹，称为不整合。
2.不整合的形成原因 在地壳上升的隆起区域发生剥蚀，在地壳下降的凹陷区域
产生沉积，连续的沉积过程发生间断。
**沉积区处于相对稳定阶段时，连续不断地进行着堆积，这样， 堆积物的沉积次序是衔接的，产状是彼此平行的，在形成的年 代上也是顺次连续的，这样的接触关系。称为整合接触。
地质构造
野外测定地层产状用地质罗盘，常用的产状记录格式为：
倾向∠倾角
如120°∠30°
265°∠60°
问：由唯一的倾向可推得两个走向，那么由走向是否可推求 唯一的倾向？
*平面地质图上 30°是常用产状标准形式，长线—走向，短 线代表倾向，而30°代表了岩层倾角。
1.小测望标 2.反光镜
3.磁针制动器 4.圆水准器
地质构造
断层存在的证据：线状排列的地震震中和热泉
地质构造
（3）断层小构造特征：亦可据此判别断层存在及其类型。 ①阶步与擦痕：断层面上拉断、错列和摩擦痕迹及由此造成的小
台阶。
②断层破碎带：断层宽度有时可达数十米甚至数百米，其破裂 程度由中心向两侧越来越低，出现这种现象必有断层通过。
③牵引褶皱
地质构造
而要研究地质构造，需要掌握时间和空间两个方面的描述工 具，了解和描述地球发展史就是时间的前提。
地质构造
第一节 地质年代与地层产状
地质年代是对地球历史包括构造史进行编年研究 的时间工具。
一、地质年代 (geological time)
1．地质年代的划分体系
地质年代有两套对应的划分体系
地质构造
（1）年代地层单位：即以时间为标准的划分体系，相当于世纪、 年、月、日、时
3.不整合的类型 平行不整合：上下部岩层产状一致，沉积年代不连续。 角度不整合：上下部岩层产状不一致。
不整合面，是下伏古地貌的剥蚀面，它常有比较大的起伏，同时常有风化层或底 砾存在，层间结合差，地下水发育， 当不整合面与斜坡倾向一致时，如开挖路 基，经常会成为斜坡滑移的滑移面，对工程建筑不利。
四、节理(Joints )类型及其特征
第二章
地质构造
Chapter 2 Geological Structure
本章结构
第一节 地质年代与地层产状（1.0学时） 第二节 褶皱构造（1.5学时）
第三节 断裂构造（2.5学时） 第四节 地质图（1.0hr）
地质构造
地质构造
*地质构造：指组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质 作用下发生的变形、变位。
地质构造
节理是岩体中的错断裂隙，规模小于断层，但也有一定程度 的两侧岩块位移，按形成的力学机制可分为张(Tension joints ) 、剪节理(shear joints )两类。
类型 项目
产状 结构面
擦痕 密度
排列方式
充填物
张、剪节理的差异
地质构造
剪 节 理（扭剪性）
稳定、延伸远 平整光滑，可切穿沙中砾石
表明断层倾向南东，倾角50°，亦即南东盘为上盘，北西 为下盘。
2．断层的基本类型
地质构造
： （1）正断层（normal fault)：即上盘下降，下盘上升的断层，多
两盘为相复对水运动平方方向分向类拉：张力形成，属张性结构面。
盘相对下降的断层。（符号表示为：
断层面 断层线
） 地层不对称重复
老新
多数情况下断层线附近：
的坐标系。
3600 N 00 W 2700
问E、S、W各为多少方位角度？ 160°代表什么方位？300° 呢？ E900 地质图上，则先按“上北 下南，左西右东”定正方位， 再运用该体系。
S 1800
地质构造
2．地层产状
地质构造
地层的空间状态描述需三个产状要素：走向、倾向和倾角。
（1）走向：指岩层面与水