2 地质构造及区域构造稳定性

思考题：
1. 什么是褶皱构造？什么是褶曲？褶曲的 基本形式有哪两种？ 2. 论述在野外怎样观察褶曲？ 3. 褶曲有哪些分类方法？是怎样分类的。
第三节 节理构造
一、概念 二、节理的分类 三、节理与褶皱构造的关系 四、节理统计
一、概念
有一定成因、形态和分布规律的裂隙，是没有 明显位移的断层。
节 理
一、概念
褶皱构造——岩层在构造运动中，受力形成的连 续弯曲的永久变形。
褶皱形成过程
褶曲——
褶皱构造中
的单独的弯曲。
褶曲
背斜
向斜
背斜
新 老 新
向斜
老
新
老
向斜和背斜剖面示意图
地形倒置：向斜成山，背斜成谷。
二、褶皱要素
核部——泛指褶皱弯曲的 核心部位 翼部——泛指褶皱核部两 侧的岩层。
轴 面 轴
枢纽水平时，地质界线在平面图上表现为互相近 似平行；
枢纽水平时，在实际地形图上的表现为互相近似平 行且呈直线延伸。
枢纽倾斜时，地质界线在平面图上表现为在一 端封闭弯曲。
在实际地形图上，倾伏背斜的地质界线表现为在倾 伏端封闭弯曲；倾伏向斜的地质界线表现为在仰起端封 闭弯曲。
直立水平背斜
直立倾伏背斜
246-68
六、褶皱构造的工程评价
褶皱构造很普遍，无论是对找矿、找地下水
及水利建设都有着相当重要的意义。根据褶皱两 翼对称重复的规律，在褶皱的一侧发现沉积型矿 石油常储存在背斜的顶部。除此以外，背斜核部
层时，可预测在另一侧也可能有相应的矿层存在； 的岩层常常较为破碎，如果水库位于此就易于漏
水，工程建设时必须注意到这一点。

剪裂面由羽状细微裂面组成，沿剪节理面抗剪强度低
张节理特征

节理面粗糙不平，产状不稳定，延伸短，不切穿砾石
张 节 理

多为张开裂隙

沿先期形成的X形剪节理发育而成，追踪张节理

张节理呈雁列状
沿张节理面的抗剪强度高于剪节理面
雁列脉
三、节理与褶皱构造的关系
剪节理
张节理
剪节理
纵张节理
横张节理
轴面——平分两翼的假想 面。
翼
核 翼
轴——轴面和水平面的交线
枢纽 脊线
枢纽
槽线
枢纽——褶皱中同一褶皱面上最大弯曲点的连线 转折端——从一翼向另一翼过渡的弯曲部分 两翼岩层的会合部分
三、褶皱的形态分类
（一）横剖面上褶皱形态
1、根据轴面产状、两翼产状，可将褶曲分为：
直立褶皱
斜歪褶皱
倒转褶皱
平卧褶皱
翻卷褶皱
二、节理的分类
1、节理产状与所在岩层产状的关系
走向节理: 节理走向与所在岩层的走向大致平行。
倾向节理: 节理走向与所在岩层的走向大致垂直 斜向节理: 节理走向与所在岩层的走向斜交
顺层节理: 节理面与所在岩层层面大致平行
2、节理面与褶皱面关系分类
纵节理:节理面与褶皱面的交线平行于褶皱轴向
横节理:节理面与褶皱面的交线直交于褶皱轴向 斜节理:节理面与褶皱面的交线斜交于褶皱轴向
圆弧褶皱
岩层圆弧形弯曲
尖棱褶皱
两翼平直相交，转折端呈尖角状
箱状褶皱
两翼陡而转折端平直，褶皱呈箱状，共轭轴面
挠曲褶皱
缓倾斜岩层中的一段突然变陡，形成台阶状弯曲
（二）纵剖面上褶皱形态
水平褶皱：枢纽水平，两翼岩层平行呈线状 倾伏褶皱：枢纽倾伏，平面上有连续过渡的转折端
水平褶皱
倾伏褶皱
倾竖褶皱：枢纽和轴面均直立的褶皱
（二）节理统计图 1. 节理玫瑰图
2. 节理极点图
3. 节理等密度图
节理玫瑰图
半圆图形上，圆周代表节理走向
半径代表节理的条数
第四节 断层构造
一、概念 二、断层的几何要素 三、断层的基本类型和特征 四、断层的野外识别标志
一、概念
岩层或岩体在构造应 力作用下顺破裂面发 生明显位移的构造， 与节理构造合称为断 裂构造。
断盘（下盘）
断盘（上盘）
断层线
断盘（下盘）
4．滑距
断层两盘实际的位移距离 两个对应点之间的真正位移距离称为总滑距
走向滑距-ac
倾斜滑距-cb
水平滑距-am
5．断距
被错断岩层在两盘上对应层之间的相对距离 d
ho-地层断距； hg-铅直地层断距；hf-水平断距
垂直于被错断岩层走向的剖面上
垂直于断层走向的剖面上
层间滑动形成的节理
四、节理统计
（一）节理统计方法 1、节理密度：垂直于节理走向方向上，单 位长度内节理条数 2、裂隙率：被统计的岩体面积上，裂隙面 积与被统计面积之比
节理裂隙发育程度及岩体完整程度划分表
发育程度分级 节理不发育 节理较发育 节理发育 节理很发育 岩体完整性 完整 较完整 较破碎 破碎 平均节理间距 （ m） ＞1 1-0.4 0.4-02 ≤0.2 节理线密度 （条/m） 0-1 1-3 3-5 ≥5
1 瞄准觇板 1 瞄准觇板
8 垂直/测斜 刻度盘
10 铜丝， 指示方向南 9 垂直/测斜水准器 和刻度指示器
测量走向
罗盘的长边紧贴层面，将罗盘放平，水准泡居中，读 指北针所示的方位角，——岩层的走向
测量倾向
罗盘的短边紧贴层面，水准泡居中，指北针所示的方 位角，——岩层的倾向
测量倾角
罗盘横着竖起来，使长边与岩层的走向垂直，紧贴层 面，等倾斜器上的长水准泡居中后，读悬锤所示的角
直立倾伏褶皱
倾竖褶皱
斜歪水平褶皱
平卧褶皱 斜歪倾伏褶皱 斜卧褶皱
直立水平褶皱
轴面近直立、枢纽近水平
直立倾伏褶皱
轴面近直立、枢纽倾伏
倾竖褶皱
轴面近直立、枢纽近直立
斜歪水平褶皱
轴面倾斜、枢纽近水平
平卧褶皱
轴面近水平、枢纽近水平
斜歪倾伏褶皱
轴面倾斜、枢纽倾伏
斜卧褶皱 轴面倾斜、枢纽倾伏
四、褶皱的组合及分布
推复构造
推移距离在10km以上
逆断层组合形式：叠瓦式、对冲式和背冲式
叠瓦状断层
对冲式断层
背冲式断层
台 中 地 区 叠 瓦 断 层 带
水平错动
平移断层：两盘沿断层走向相对移动的断层。
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例 1：
8
7
4
3 2 1 1
正断层
5
4
3
2
例 2：
8 7 4 3 2 1 3 4
50°
5
2
逆断层 冲断层
⑶ 岩层的露头宽度决定于岩层的厚度和地面 坡度；
⑷ 地质界线，在地质图上与地形等高线平行 或重合，而不相交。
倾斜岩层
倾斜岩层往往是某种构造形态的一部分。
单面山
倾斜岩层按倾角a的大小又可分为： 缓倾岩层，a＜30˚ 陡倾岩层，30˚≤a＜60˚ 陡立岩层，a≥60˚
直立岩层
直立岩层一般出现在构造强烈的地区。
枢纽
轴面
a. 纵节理；b. 斜节理；c. 横节理
3、根据节理力学性质分类
剪节理：由剪应力作用产生的破裂面
张节理：由拉应力作用产生的破裂面
剪节理特征


产状稳定，延伸远
节理面平直光滑，节理面有擦痕

切穿砾石和胶结物
张 节 理
剪 节 理

典型的剪节理常常组成X形节理系
1-走向节理；2-倾向节理；3、4-斜向节理 3、4构成X形剪节理系
直立褶皱
轴面直立，两 翼倾向相反，倾 角近于相等（差 值小于5˚）
直立褶皱
倾斜褶皱
轴面倾斜，两翼岩层 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，有一翼地层 层序倒转。
平卧褶皱
轴面近于水平， 一翼地层正常， 另一翼地层层序 倒转。
翻卷褶皱
轴面弯曲的平 卧褶皱
2、根据褶皱面弯曲形态描述：
——长线代表走向，短线代表倾向，数 字是倾角。（长短线必须按实际方 位标绘在图上）； —— 岩层水平（0˚～5˚）； —— 岩层直立（箭头指向较新岩层）；
——岩层倒转（箭头指向倒转后的倾向， 30° 即指向老岩层，数字是倾角)
第二节 褶皱构造
一、概念 二、褶皱要素 三、褶皱形态分类 四、褶皱的组合与分布 五、褶皱构造的识别 六、褶皱的工程评价
根据断层力学成因性质分类：
压应力 张应力 剪应力 压性断层 张性断层 剪切断层
根据断层两盘相对运动方向分类：
正断层
逆断层
平移断层
上盘下降
正断层：上盘相对下降或下盘相对上升的断层。
正断层组合形式：地堑、地垒和阶梯状断层
阶梯状断层
地堑
地垒
上盘上升
逆断层：上盘相对上升或下盘相对下降的断层。
逆断层按照断层面的倾角又可分为： 冲断层 逆掩断层 断层面倾角＞45° 断层面倾角在25～45°
第一节 水平岩层和倾斜岩层
一、岩层产状要素
二、测定和表示方法
分类
水平岩层 按产状可分为 倾斜岩层 直立岩层 倾角＜5˚ 倾角5˚～85˚ 倾角≥85˚
一系列的岩层向同一方向倾斜，倾角大致相同，为 单斜构造
水平岩层
水平岩层一般出现在地壳运动影响轻微的地区
水平岩层特征
前提：岩层没有发生倒转 ⑴ 新岩层在上，老岩层在下； ⑵ 岩层的厚度等于岩层顶、底面标高之差；
第二章 地质构造及区域构造稳定性
地质构造：指组成地壳Hale Waihona Puke Baidu岩层或岩体在力的作用 下变形的产物，褶皱、断裂、节理
原生地质构造：成岩过程中
次生地质构造：成岩后
主要内容
第一节 水平岩层和倾斜岩层 第二节 褶皱构造 第三节 节理构造 第四节 断层构造 第五节 地质图
第六节 地活断层和地震
第七节 区域构造稳定性的评价方法
度，——岩层的走向
产状要素的表示方法
象限角法 方位角法
文字表示法
野外记录和文字 报告
符号表示法
地质图件
文字表示法
象限角法
N
0°
45 °
90W °
E
90°
N45˚E∠30˚SE
（走向、倾角、倾向象限）
30 °
S
0°
文字表示法
方位角法
N0
˚
135˚∠30˚
135°
（倾向、倾角）
30°
符号表示法
30°
四、断层的野外识别标志
各类标志： 地貌标志 地层的重复或缺失
岩层中断
断层构造岩 伴生构造和派生构造
（一）地貌标志
1、断层崖和断层三角面
倾角 岩层倾斜线与水平面投影线的夹角α
注意！
真倾角—真倾斜线HG与其在水平面上投影线OG的夹角
视倾角—视倾斜线HD、HC与其在水平面上投影线OD、
OC的夹角。
tg b 真倾角a和视倾角b之间的换算公式： tg a sin q
其中：q ——视倾向与走向线的夹角。 【推导】从图上的三角关系可知：
（美）圣安德烈亚斯断层
断 层
明显的相对位移
二、断层的几何要素
1．断层面
岩发生错动位移的破裂面
1.断层面 2.断层线 3.上盘
4．下盘
2．断层线
断层面与地面的交线
1.断层面 2.断层线 3.上盘
4．下盘
3．断盘
断层面两侧相对位移的岩体称为断盘
1.断层面 2.断层线 3.上盘
4．下盘
断盘（上盘） 断层线
6．断层带
较大的断层错动形成一个带，包括破碎带和影响带
三、断层的基本类型和特征
一、根据断层与有关构造的几何关系分类 二、根据断层力学成因性质分类 三、按断层两盘相对运动方向分类
根据断层面与褶曲轴的几何关系分类：
平行 垂直 斜交 纵断层； 横断层； 斜断层。
根据断层与切割地层的关系分类：
F1-走向断层；F2-倾向断层； F3-斜向断层
（三）根据褶皱在地面出露形态 穹窿构造
构造盆地
短轴褶曲
线状褶曲
穹窿构造
长宽比小于 3 ∶ 1
的背斜构造；
构造盆地 长宽比小于 3 ∶ 1 的 向斜构造。
A——穹窿构造 B——构造盆地
短轴褶皱：长宽比为3∶1～10∶1的褶曲；
线状褶曲：长宽比超过10∶1的狭长型褶皱
（四）褶皱在三维空间的形态描述 直立水平褶皱
（一）雁行褶皱
斜列式褶皱，一系列短轴背斜或向斜呈平行斜列如雁行状
向斜
背斜
（二）隔挡式褶皱和隔槽式褶皱
隔挡式褶皱——背斜窄而紧闭，向斜开阔平缓
隔挡式褶皱
隔槽式褶皱——背斜开阔平缓呈箱状
向斜紧闭且形态完整
隔槽式褶皱
（三）复背斜和复向斜
复背斜
复向斜
褶皱分叉、合并现象
图 4-40 平行状褶皱（据 Escher）
五、褶皱构造的识别
向斜成山、背斜成谷
褶曲的野外观察法
1. 通过横向、纵向的观察，找地层界线、 断层线、化石等，观察岩层是否有对称 重复出现的现象； 2. 比较核部与两翼岩层的新老关系，比较 两翼岩层的走向和倾斜； 3. 研究两翼相当层的平面形态。
垂直于岩层走向进行观察
走向 走向 倾向
倾向
倾 角 倾角
一、岩层产状要素
产状三要素 走向、倾向、倾角 任何面状构造或地质体界面，也可以通 过测定这三个要素来确定其产状 。
c b
a
水平面
a
d e
ab-走向线 ce-倾斜线 cd-倾向 α-倾角
走向 岩层面与水平面的交线-走向线ab 走向线两端所指的方向-走向 产 状 要 素 倾向 垂直于走向线沿层面向下的直线ce 在水平面上的投影cd所指方向。 走向 = 倾向 ± 90°
∵ tga = HO/GO，tgb = HO/OC，sinq = GO/OC
∴ tg b HO OC HO tg a sin q OC GO GO
∴ tga = tgb/ sinq
二、测定和表示方法
产状要素的测定
5 水平刻度盘 4 固定磁针螺 旋
2 反光镜
3 透视孔
6 底盘水准器 7 磁针