第四章 褶皱、褶曲

第二节 褶皱构造
褶皱是地壳中最基本的构造型式, 是地壳中最引人注目的地质构造。褶皱是由岩石中原来近于平直的各种面(例如层理面)发生弯曲而显示的变形。
形成褶皱的变形面绝大多数是沉积岩的岩层面, 而变质岩中的劈理、片理、
片麻理以及岩浆岩中的原生流面也可变形褶皱弯曲。但褶皱构造还是在沉积岩层中最为发育, 它形象地反映了岩石曾经发生过塑性变形。

一、褶曲的基本形态
褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲，它是组成褶皱构造的基本单元。
褶曲的形态多种多样, 但主要的基本形式为背斜和向斜:
1. 背斜: 岩层变形向上弯曲, 其核心部位的岩层时代较老, 两侧岩层的时代依次变新。
2. 向斜: 岩层变形向下弯曲, 其核心部位的岩层时代较新, 两侧岩层时代依次变老。
第二节 褶皱构造
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一、褶曲的基本形态
背斜和向斜在平面和剖面上的表现特征
第二节 褶皱构造
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褶皱的形态各种各样, 可从不同的方面和角度来观察和描述, 构造地质学中多采用褶皱剖面和平面的形态描述。
（一）横剖面上褶皱形态的描述:
1. 根据褶皱的轴面产状和两翼岩层产状, 褶皱可以描述为:
(1) 直立褶皱: 褶皱轴面直立或近于直立, 两翼岩层产状倾向相反, 倾角相等或近于相等。
三、 褶皱形态的描述

(2)斜歪褶皱: 褶皱轴面倾斜, 两翼岩层倾向相反, 但倾角不等, 一翼稍陡, 另一翼稍缓。
(3)倒转褶皱: 褶皱轴面倾斜,两翼岩层向同一方向倾斜,一翼岩层正常, 另一翼岩层倒转。
(4) 平卧褶皱: 褶皱轴面水平或近于水平, 一翼岩层正常, 另一翼岩层倒转。

第四章 地质构造
水平构造
单斜构造
褶皱构造
断裂构造
地质构造：指地质体（岩层、岩体、矿体等）存在的空间形式、状态及相互关系，是地壳运动所造成的岩石（或矿体）变形、变位等现象。
第一节 单斜构造
一、倾斜岩层的产状要素
岩层的产状：是以岩层面在三度空间的延伸方位及其倾斜程度来确定的, 岩层面的产状要素包括岩层面的走向、倾向和倾角。
走向: 岩层面与水平面相交的线叫走向线, 走向线两端所指的方向即为岩层的走向, 所以, 岩层的走向有两个方位角读数, 二者相差180度。
倾向: 在岩层面上与走向线垂直并沿倾斜面向下所引的直线叫倾斜线, 倾斜线在水平面上的投影线所指岩层下倾一侧的方向就是岩层的真倾向, 简称倾向。在岩层面上, 凡是与该点走向线不直交的任一直线均为视倾斜线, 其在水平面上的投影线所指的倾斜方向叫视倾向或假倾向。
倾角: 岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角就是岩层的倾角,

又称真倾角。

视倾斜线和它在水平面上的投影线之间的夹角叫视倾角或假倾角。一点上可有许多视倾斜线, 因而也就有许多视倾角, 这些视倾角都比该点的真倾角小。

四、岩层产状要素的表示方法
1、文字表示方法:
★ 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:
205∠27°
前一读数为岩层的倾向, 后一读数为岩层的倾角
★ 象限角表示方法: 以北和南的方向作为0 度, 一般测量和记录岩层的走向、倾角和倾向, 例如:
N65°W/25°SW
即岩层走向为北偏西65°, 倾角为25°, 岩层向南西倾斜
2、符号表示方法:
在地质图上, 岩层产状要素是用符号来表示的。
第三节 断裂构造
岩层受力后发生变形，当作用力达到或超过岩层的强度极限时，岩层的连续完整性受到破坏，在岩层的一定部位和一定方向上产生断裂。
一 节理
节理构造是地壳上部岩石中发育最广的一种地质构造。节理研究在理论上和实践上都具有重要意义：
节理常常为成矿热液的分散、渗透、迁移和储存提供了通道和空间。一些矿区矿床中的矿体的形状、产状和分布与该区节理的性质、产状和分布有密切关系。节理也是石油、天然气和地下水的运移通道和储集场所。大量发育的节理常常引起水库的渗漏和岩体的不稳定, 为水库和大坝等工程带来隐患。节理的性质、产状和分布规律与褶皱、断层和区域构造有着密切的成因联系。所以, 节理的研究也有助于分析和阐明地质构造的形成和发展。
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一 节理
（一）节理的分类
1、节理的成因分类
1）原生节理：指在岩石形成过程中产生的节理。如泥裂、煤层中的内生裂隙等。
2）次生节理：指岩层形成之后产生的节理。根据力的 来源及作用性质不同，又分为非构造节理和构造节理。
非构造节理：指由外力地质作用或人为因素使岩石受力而生成的节理。
构造节理：指由地壳运动使岩石遭受地应力作用而产生的节理。
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（一）节理的分类
按节理形成时受力性质的不同，可分为张节理和剪节理。
1） 张节理及其特征: 张节理是由张应力作用而形成的破裂面。
① 张节理一般规模较小, 平面上延伸不远, 剖面上切割不深, 产状不甚稳定。
② 张节理面一般粗糙不平, 节理面上无擦痕。
③ 在砾岩和砂岩中发育的张节理, 不穿切砾石和砂粒, 而是绕过砾石和砂粒弯 折延伸。
2、节理的力学性质分类
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（一）节理的分类
⑤ 张节理往往呈开启张口状态, 可被岩脉、矿脉充填。
⑥张节理的尾端变化和连接形式: 多为不规则形态, 另有树枝状、多级分叉、杏仁状结

环。
⑦在共轭剪裂带中形成的张节理多呈雁列状。
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（一）节理的分类
2） 剪节理及其特征:剪节理是由剪切力作用而产生的破裂面。
① 剪节理产状较稳定, 平面上沿走向延伸较远, 剖面上切割较深。
② 剪节理的剪裂面较平直、光滑, 有时在剪切面上有因剪切滑动产生的擦痕。剪节理裂缝窄而闭合, 若被其它矿脉充填, 矿脉显示宽度均匀, 脉壁平整。
2、节理的力学性质分类
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（一）节理的分类
③ 剪节理一般切割力较强, 发育于砾岩和砂岩中的剪节理, 一般都会穿切砾石和沙粒等粒状物体。
④ 典型的剪节理往往组成由两组不同走向的剪节理构成的共轭“X”型节理系, 这种节理系发育较好时, 则将岩石切割成菱形或棋盘格状。如果一组方向的节理发育而另一组方向的节理不发育, 则形成一组平行延伸的节理, 岩石切割成板状。
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1. 正断层
2. 逆断层
3. 平移断层
4. 正平移断层－平移正断层
5. 逆平移断层－平移逆断层
(三) 断层的分类
1、根据断层两盘相对位移方向分类
正断层——上盘相对下盘向下滑动的断层
上盘下降
下盘上升
1. 正断层
2. 逆断层
3. 平移断层
4. 正平移断层－平移正断层
5. 逆平移断层－平移逆断层
逆断层——断层上盘相对下盘向上滑动的断层。
逆掩断层——指断层倾角＜45°的逆断层。
上盘上升
下盘下降
1. 正断层
2. 逆断层
3. 平移断层
4. 正平移断层－平移正断层
5. 逆平移断层－平移逆断层
平移断层——断层两盘顺断层面走向相对滑动的断层；
规模巨大的平移断层称为走向滑动断层。
水平错动
1. 正断层
2. 逆断层
3. 平移断层
4. 正平移断层－平移正断层
5. 逆平移断层－平移逆断层
上盘斜向下降
正平移断层和平移正断层属斜向(滑动)断层 断层两盘既不顺断层走向方向也不顺倾向方向滑动的断层，位移与走向和倾向斜交。因此，总位移在走向和倾向上有两个分量。当平移分量＞下降分量称为正平移断层；当水平分量＜下降分量称为平移正断层。
1. 正断层
2. 逆断层
3. 平移断层
4. 正平移断层－平移正断层
5. 逆平移断层－平移逆断层
上盘斜向上升
逆平移断层和平移逆断层也属斜向(滑动)断层 断层两盘既不顺断层走向方向也不顺倾向方向滑动的断层，位移与走向和倾向斜交。因此，总位移在走向和倾向上有两个分量。当平移分量＞上升分量称为逆平移断层；当水平分量＜上升分量称为平移逆断层。
(三) 断层的分类
2、断层走向与所切割岩层走向的方位关系分类
走向断层——断层走向与岩层走向基本一致
倾向断层——断层走向与

岩层走向基本直交(
垂直)
斜向断层——断层走向与岩层走向斜交
顺层断层——断层面与岩层层理的原生地质界面基 本一致(断层走向、倾向与岩层走向、 倾向基本一致)。
(三) 断层的分类
3、断层走向与褶皱轴向或区域构造线之间的几何关系分类
纵断层——断层走向与褶皱轴向或区域构造线基本一致（ F1 ）
横断层——断层走向与褶皱轴向或区域构造线基本直交(F2)
斜断层——断层走向与褶皱轴向或区域构造线斜交（ F3 ）


(四) 断层的组合形式
1、正断层的组合形式
在自然界，正断层倾角较大，普遍＞45°(60°～ 70°为主)；断层破碎带较明显，角砾岩的角砾棱角显著；附近的岩层很少有挤压、揉皱等现象。
正断层发育在各种不同的地质环境中：
在构造变动强烈的挤压构造带，正断层一般不发育、不占主导地位，一般作为挤压构造的伴生或派生构造。
但在构造伸展区(如地台、地台活化区)，正断层及其组合占主导地位。
(1) 阶梯状断层(组合型式)
由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向呈整体均匀下降，构成阶梯状。
正断层组合型式
(2) 掀斜式阶梯状断层(箕状构造)
由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向呈整体不均匀翘曲，构成掀斜阶梯状。规模大者控制断陷盆地沉积，地貌上表现为单面山与山谷相间景观。
正断层组合型式
(3) 地堑
由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层组成，两条断层之间为共同下降盘之组合。也可以是由两条走向基本一致的相向倾斜的阶梯状断层组成。
地堑
正断层组合型式
(4) 地垒
由两条走向基本一致的反向倾斜的正断层组成，两条断层之间为共同上升盘之组合。也可以是由两条走向基本一致的反向倾斜的阶梯状断层组成。地垒组合与地堑组合正好相反。
地垒
正断层组合型式
(5) 盆岭构造
盆岭构造一词源自美国西部科迪勒拉山系的盆岭区，指由不对称的纵列单面山、山岭及其间列的盆地组成的构造－地貌单元。它是在区域伸展作用下形成的地堑、地垒、掀斜式阶梯状断层控制下发育的构造－地貌型式。属大－特大型正断层组合型式。
正断层组合型式
(6) 裂谷
裂谷构造是区域伸展隆起背景下形成的狭长断陷、切割深、发育演化期长的大－特大型正断层地堑组合型式。它是全球板块构造的一种类型。
正断层组合型式
(7) 环状断层
构造是由若干条弧形、半环状断层围绕一个中心成同心圆状排列之组合。
(8) 放射状断层
构造是由若干条断层自一个中心向外成辐射状排列之

组合。这种构造组合型式形成
是隆拱作用引起的平面引张之结果，规模一般不大，以小型为主。
环状断层
放射状断层
正断层组合型式


(四) 断层的组合形式
2、逆断层的组合形式
逆断层是自然界中最常见的构造型式，规模从小型到大－特大型普遍发育。根据断层倾角大小，划分为高角度逆断层(＞45°)和低角度逆断层(＜45°) 。
（1）叠冲(瓦)式逆掩断层
由若干条产状基本一致的逆掩断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向向上逆冲，平面上构成叠瓦式(状)。
逆断层组合型式
叠瓦状构造常常表现为前(上)陡后(下)缓，各条断层向下常汇集成一条主断层。
（2）对冲式逆掩断层
由两条倾向相背倾斜、相对逆冲的逆掩断层组成，两条断层有一共同的下(降)盘。小型的对冲式断层常与背斜伴生；而大型对冲式断层常控制断陷(前陆)盆地边界。
逆断层组合型式
（3）背冲式逆掩断层
由两条倾向相向倾斜、相背(反)逆冲的逆掩断层组成，两条断层有一共同的上(升)盘。对冲式断层常与复背斜伴生，分别发育在背斜两翼，总体构成扇型。
逆断层组合型式


(五) 断层的观察与研究
1、 断层的识别
（1）地貌标志
构造地貌是确定断层存在的重要标志，构造地貌包括由较近时期断层活动直接形成的动态构造地貌和地质历史时期形成的断层经外营力塑造的静态构造地貌。它们都能清楚地显示断层的存在，为观察和确定断层提供了重要线索。
① 断层崖 通常是较近活动断层面形成的陡崖。正断层相对容易形成，发育于盆地、平原与山地(脉)之间。
滇池断层崖
华山断层崖
地貌标志
② 断层三角面 通常是较近活动断层面形成的陡崖受与崖面垂直方向的水流侵蚀切割、形成的沿断层走向分布的一系列三角形陡崖。也发育于盆地、平原与山地(脉)接合部。
地貌标志
③ 错断山脊 通常是较近平移活动断层相对平移错动，造成某一方向的山脊发生突然的、有规律的错断。
地貌标志
④ 横切山岭走向的平原 与山地的接触带
地貌标志
⑤ 串珠状湖泊－洼地
由大断层引起的断陷或破碎带形成的湖泊、洼地，在走向上呈线状、串珠状分布，单个湖泊、洼地也具有定向的特点。
地貌标志
⑥ 带状分布的泉水
泉水(点)呈带状、线状分布也是断层存在的标志之一，温泉一般是现代活动断层重要证据。
地貌标志
错断的水系、河流
地貌标志
断层的存在常常影响水系的发育，引起河流的急剧转向、甚至切断河谷。
（2） 地质标志
① 错断线状、面状地质体
先于断层形成之前的线状、面状地质体(如地

层、矿层、岩脉、侵入接触面、劈理或相带界
线)被之后断层切割后，在平面、剖面上突然中断、错开而不连续现象。
1、 断层的识别
② 构造强化
在一套正常地质体中，突然出现诸如产状的急变、多变、变陡，节理化、劈理化和片理化密集带的出现，小褶皱的剧增等现象。
构造透镜体的出现也是断层引起的构造强化的一种表现。包括由节理递进变形(构造强化)形成的平列状透镜体和由断层错动形成的雁列状透镜体。
地质标志
③ 断层构造岩
断层带上的岩石在断层作用中被搓碎、碾磨，甚至重结晶、再定向又固结的岩石。
地质标志
断层角砾岩：
自然界断层中最常见的构造岩。是原岩在浅层次脆性－脆韧性断裂带中经破碎、磨蚀、细化的构造岩。构造岩由两大部分构成——角砾和碎基。
糜棱岩
构造动力作用下形成的具有塑性变形、动态恢复和动态重结晶的构造岩。与原岩相比，粒度显著减小；具增强的面理和线理；发育在狭窄的强应变带内；岩石中至少有一种造岩矿物发生了明显的塑性变形。
④ 地层重复和缺失
地质标志


(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
确定断层的类型，需要查清断层面的产状和断层两盘的相对位移方向。断层面的产状可以罗盘进行直接测定。对于断层两盘的相对位移方向，可以依据以下几点进行确定：
根据断层两盘岩层的新老关系
根据断层两侧褶曲核部的宽窄变化确定
根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定


(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
根据断层两盘岩层的新老关系
走向断层（纵断层）
两盘正常地层——上升盘地层相对老，下降盘相对新；
两盘倒转地层或(正常)地层倾角＞断层倾角——上升盘地层相对新，下降盘地层相对老。


(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
(2) 根据断层两侧褶曲核部的宽窄变化确定
横断层
背斜——上升盘的背斜核部变宽，下降盘核部变窄；
向斜——上升盘的向斜核部变窄，下降盘核部变宽。


(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
(3) 根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定
① 擦痕：两盘岩石被磨碎的岩屑和岩粉在断层面上刻划的一组比较均匀的平行细纹。有时表现为一端粗而深，另一端细而浅。由粗而深端向细而浅端一般指示对盘运动方向。

(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
(3) 根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定
②阶步：断层滑动面上与擦痕直交的微细阶坎。阶坎缓坡向陡坡的方向为对盘的相对移动方向。

(

五) 断层的观察与研究
2、 断层
类型的确定
(3) 根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定
③ 牵引构造：断层两盘紧邻断层带的岩层在断层两盘相对滑动过程中发生的明显弧形弯曲(牵引褶皱)构造。弧形弯曲的突出方向指示本盘的运动方向
牵引构造

(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
(3) 根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定
④ 派生构造——羽状节理
断层两盘相对运动过程中，在断层的一盘或两盘的岩石中形成的羽状排列的张节理和剪节理构造。这些不同性质的羽状节理能够指示断层位移方向：
张节理——与主断层的锐夹角指示本盘运动方向；
剪节理——与主断层小角度相交那组剪节理的锐夹角也指示本盘运动方向。

(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
(3) 根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定
⑤ 派生构造——派生小褶皱
断层两盘相对运动过程中，在断层的一盘或两盘的岩石中形成的小褶皱构造。这些小褶皱构造有时可以是羽状节理排列的。小褶皱轴面与断层面之交的锐夹角指示对盘运动方向。

(五) 断层的观察与研究
2、 断层类型的确定
(3) 根据断层面（破碎带）特征及其附近小构造确定
⑥ 断层角砾岩的排列方式及成分分布特征

第一节 地层单位与地质年代
一、地层与地层单位
岩层：在野外或矿井中，人们常常见到一层层叠置的岩石，通常称为岩层；
地层：通常为某一地质时期所形成的岩层；是研究地史的依据和物质基础。
地层层序律： 在正常情况下，岩层的顺序总是上新下老。
地层是在整个地质时期，由老到新逐次形成的，因而便有可能将地层按它们形成的先后次序进行分段，划分成若干个不同级别的分层单位——地层单位。
按划分的依据不同，可分为：
岩石地层单位——反映地层的物质属性特征（岩性）
年代地层单位——反映地层的非物质属性特征（时间）
第二节 研究地史的基本方法
研究地史的物质基础是地层，从地层的不同特点出发，研究地史的基本方法有：
地层学方法
古生物学方法
岩石学方法
构造学方法
同位素地质年龄法
第二节 研究地史的基本方法
一、地层学方法
地层学三定律：
地层叠覆律: 原始地层自下而上是从老到新的(上新下老)。
原始水平律: 地层沉积时是近于水平的，而且所有的地层都是平行于这个水平面的(水平摆放)。
原始侧向连续律: 地层在大区域甚至全球范围内是连续的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭(侧向连续)。
岩层在形成时，成层叠覆，新岩层总是叠覆在老

岩层之上。因此，未经构造变动的岩层顺序总
是“上新下老”。
向斜----经历构造变动发生褶皱的岩层
细
粗
粒序层理Graded bedding
受地球重力影响，一次沉积事件中的碎屑物质会以颗粒的粗细和比重的大小依次沉积下来，形成下粗上细的韵律变化
泥裂mud crack
泥裂在垂向上呈“V”字型，开口向上