第二章第二章 地质构造地质构造基本概念基本概念 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。第一节第一节 地壳运动的类型地壳运动的类型l 地壳运动是地质构造的主导因素，其基本类型有二种：垂直运动和水平运动。一、垂直运动（升降运动）一、垂直运动（升降运动）l 是地壳物质沿着地球半径方向移动。它表现为地壳的上拱和下拗，并形成大型的构造隆起和拗陷。l 地壳垂直的上下升降运动，造成陆地上升（海退）与下降（海侵）的现象。从现代海岸线的变迁可以得到证实，例如现今我国广东省防城、合蒲、中山等县沿海都有狭长的海滨平原，伸展得非常平坦，并向海面缓缓倾斜，它的沉积物都是海相的物质，其中有海生介壳，这说明了地壳发生了相对上升，海底新近隆起所造成的。 又如河北昌黎县附近有一路碑，上面刻有：高昌黎县五里，离海边五里的标记。但现近路碑已离海边很近，已不到4里了，这说明了地壳在下降，海水朝向大陆推进。（）海侵（超覆）海侵（超覆）l 海侵时陆地不断下降，海岸线不断向大陆内部移动（图21）。按照浅海区的海水（浪）的破坏、搬运、沉积的分布规律，依次沉积了砾岩一砂岩一页岩一石灰岩。由于地壳下降，形成海侵，粗颗粒的沉积物就不断地向陆地方向移动，结果沿着任一浅海垂直剖面内（例如AA）从时间上自早到晚，反映在剖面上是自下至上看到砾岩一砂岩一页岩一灰岩，即由粗到细的变化过程。 平面分布的特点，则是新的沉积物分布面积比老的较广，称谓超覆超覆。所以超覆地层是海侵的产物，也是海侵分析之一。（二）海退（退覆）（二）海退（退覆） 海退是地壳上升，海水向海洋中心退却的过程（图22）所示。图上II水平线表示原始海平面位置，当海岸退至、时，沉积相发生了变化，在垂直剖面AA中，自下而上看到的是由石灰岩一页岩一砂岩一砾岩，即由细到粗的粒度变化过程，平面分布的特点，则是新的沉积物分布面积比老的较小，称谓退退覆覆，退覆地层是海退的产物。二、水平运动二、水平运动 是地壳物质沿着大地水准球面的切线方向运动，它表现为地壳岩层的水平移动，使岩层产生不同程度的褶皱等构造形态。 当地壳沿水平方向运动时，各地区物质移动的速度和方向具有差异性，产生了地壳上各个移动部分间处于相互挤压或引张的状态，造成各种形态的褶皱和断裂，所以有时把水平运动称为褶皱运动或断裂运动。 当然，地壳的褶皱和断裂，也可以是水平运动和升降运动共同引起地层发生形态和位移而造成的。 构造运动可分为古代构造运动和现代（新）构造运动，前者是指晚第三纪以前各地质时期所发生和进行的一切地壳运动，而新构造运动是指晚第三纪到现代还在进行着的地壳运动。 它对于现代地形，地表水系的改造，海陆分布和沉积物的性质起着主导作用，对工程建筑（如水工构筑物等）尤要注意。第二节第二节 地层的接触关系地层的接触关系l 沉积岩层之间的接触关系是地壳运动的反映，受地壳运动的性质、强弱所制约的。岩层的接触关系，是内外力地质作用的综合产物。岩层的接触关系记录了这些变化，反映了地壳运动的规模和稳定程度。根据岩层接触关系的成因特征，可分为整合接触及不整合接触两种基本类型（图23）。一、整合接触一、整合接触 l 指上下两套地层是连续沉积，未经中断和间断风化的过程。它反映了地壳运动的连续性和运动方式的单一性，一般反映了该区地壳作总体缓慢的升降运动，但始终未露出水平面以上。 柱状图（图24）中3和O12岩性均为灰岩，说明在晚寒武世及早中奥陶世这地史时期华北地区是一个海盆地、为浅海环境，也表明了晚寒武世，早中奥陶世是连续沉积、地层未经中断和间断风化的过程，它们之间是整合接触。二、不整合接触二、不整合接触l（一）平行不整合（假整合）接触（一）平行不整合（假整合）接触 l（二）角度不整合接触（二）角度不整合接触 （一）平行不整合（假整合）接触（一）平行不整合（假整合）接触 l 指上下两套地层是不连续沉积，因沉积间断而缺失地层，但产状又无明显变化的接触关系。它反映了地壳在相当大范围内均匀上升，使已经形成的沉积物大面积地露出水面，遭受风化剥蚀，而后再下降继续接受沉积。因此，它们之间有一风化壳及地层缺失，这是平行不整合的主要特征。 柱状图（图24）中可看到O12地层与C2地层直接接触，反映了华北广大地区由于受到中奥陶世末期宜昌运动（上升运动）的影响，整体上升隆起，海水全部退出华北地区，到中石炭世初期才重新下降接受沉积，因此缺失了O3、S、D、C1的沉积岩层，O2本溪群底部的“山西式铁矿层和“C层铝土矿”层直接覆盖在O2灰岩之上。同时，还发现C2与O2二组地层的产状基本一致，呈平行不整合的接触关系。（二）角度不整合接触（二）角度不整合接触 l 指上下两组地层间有沉积间断，而且岩性突变，产状呈角度接触。这一过程我们可以简单地这样来理解，首先是下降形成水平岩层（下组），之后发生了水平方向的运动，使岩层挤压褶皱，同时不断向上隆起，并遭受风化剥蚀，造成准平原，形成侵蚀面，然后地壳重新下降，在侵蚀面上又开始沉积了新的水平岩层，（上组），这样上下岩层之间成角度不整合（图2-5）。第三节第三节 岩层产状岩层产状l主要对象为沉积岩层、岩层产状、岩层产状l（一）、岩层、岩层l（二）、岩层产状（二）、岩层产状（一）、岩层、岩层l 岩层是指岩性相同的岩石，由两个平行或近于平行的界面所控制的层状岩石的基本组成单位。岩层的上下界面叫层面，上层面称为顶面，下层面称为底面。岩层顶底面之间的垂直距离，就是岩层的厚度。岩层厚度大小或稳定程度，主要受内力和外力地质作用控制。（二）、岩层产状岩层产状l 所谓岩层产状，是指岩层在空间的位置及其状态。l1、水平岩层l 原始沉积岩层，一般产状是水平或近似水平产状。把这种岩层接近水平或一般倾斜角度小于5的岩层，称为水平岩层。 水平岩层的基本特征：l 层状岩石通常的沉积顺序，新岩层叠置在老岩层之上，地表只露出新岩层，如地形遭受剥蚀地面被割成深沟时，则老岩层出露于冲沟和河谷中，新岩层分布于山顶或山脊处（图26）。 2、倾斜岩层l 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，称为单倾岩层（图2-8）。倾斜岩层的特征l 倾斜岩层，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（图29）。 l 正常倾斜岩层，它的排列顺序，是沿着倾斜方向由老到新，即老岩层在下，新岩层在上。在地壳运动强烈地区，有的岩层可能发生倒转现象，即呈现相反的地层顺序，老岩层在上，新岩层在下（图210）。二、岩层产状要素l（）走向线走向线 l（二）倾向线倾向线 l（三）倾角倾角 （）走向线走向线 l 岩层面与水平面的交线，也就是岩层面上任何一条水平线或等高两点的连线（AB）。代表了岩层在空间的水平延伸方向。 （二）倾向线倾向线 l 是指岩层倾斜的方向的直线（OC）。它的方位与走向方位相差90，倾向线水平投影的方位角为倾向，它表明岩层向深部的延伸方向。 （三）倾角倾角 l 是倾向线与其水平投影之间的夹角。因倾向线与走向线垂直。故此角最大称真倾角。此外，任一斜交走向线的倾向线，它与其水平投影之阃的夹角均小于真倾角称假（视）倾角。（图212）三、岩层产状要素测定方法三、岩层产状要素测定方法l 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：l（一）测走向测走向 l（二）测倾向测倾向 l（三）测倾角测倾角 l （一）测走向测走向 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。l（二）测倾向测倾向 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。 在测量岩层产状要素之前，首先要选择正确的层面（层面通常是伸延很长的完整平面，并可借助岩层中矿物的定向排列、微层理、碎屑颗粒韵律变更，灰岩地区还可借助缝合线与层面通常大致平行的一般规律来识别）。节理面、滚石当真正岩层露头。四、在地质图上求岩层产状四、在地质图上求岩层产状l 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）中即为该岩层400米高的走向线。II即为该岩层300米高的走向线。作II及二走向线的垂线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=为真倾角。第四节第四节 岩层的褶皱构造岩层的褶皱构造l 当岩层受地壳运动的影响，被挤成弯弯曲曲，但仍然保持着连续完整性的永久形变，这种岩层呈一系列的波状弯曲而保持连续完整性的构造形变，称为褶皱构造褶皱构造。、褶曲的概念褶曲的概念l 在褶皱构造中，岩层的每一个向上或向下的弯曲，都称为褶曲。显然，褶曲是褶皱构造的一个基本单位。而褶皱则是若干个褶曲的组合形式。因此，研究褶曲是分析褶皱形态特征的基本内容。二、褶曲要素褶曲要素l褶曲要素是指褶曲的各主要组成部分（图214），l（）核部核部l褶曲构造的中褶曲构造的中心部分，称褶心部分，称褶曲的核部。曲的核部。 (二)翼和翼角翼和翼角l翼：是指褶曲核部两侧岩层。向上弯曲的两翼岩层的时代依次比核部岩层新，而且通常是相背倾斜的；向下弯曲的两翼岩层的时代，依次比核部岩层老，而且通常是相向倾斜的。l翼角：两翼岩层的倾角，称为翼角。翼角的大小说明了岩层弯曲程度。在横剖面上，两翼岩层各有一个翼角。有的褶曲其两翼的翼角是相等的，有的则不相等。 （三）轴面和轴轴面和轴l轴面：把褶曲平分成两个相对应部分的假想面，称为褶曲轴面。轴面的产状可以是直立的、倾斜的、或者是水平的。轴面的产状和形态，反映了褶曲的空间位置和剖面形态。l轴：是指轴面的水平面的交线。轴的方位，叫轴向，也就是褶曲在平面上的延伸方向，其长度反映褶曲的规模。（四）枢纽枢纽l 轴面与岩层层面的交线叫做枢纽。可以是水平的，倾伏的，也可以是波状起伏的。三、褶皱构造的基本类型三、褶皱构造的基本类型l背斜 在垂直褶皱岩层走向的剖面上，它的特点是核心部位为老岩层，自核心部位向两侧（称翼部）依次对称出露新岩层，形态上表现为向上拱的弯曲；l向斜 在垂直褶皱岩层走向的剖面上，它的特点是核心部位为新岩层，自核心部位向两翼依次出露老岩层，形态上一般表现为向下拗的弯曲（图4中21）。它们共同的特点都是岩层自核部至翼部呈对称式的重复出现。四、褶曲的形态分类四、褶曲的形态分类l1、根据轴面的位置将褶曲分为直立褶曲、倾斜褶曲和倒转褶曲等（图215）。 l2、根据枢纽的位置分为水平褶曲（枢纽水平），倾状褶曲（枢纽与水平面相交，图216）。 l3、根据沿褶轴方向的褶曲长度和横过褶轴方向的褶曲宽度的比率，可划分为：线状褶曲（长轴：短轴大于10：1）、短轴褶曲（10：11）穹窿及构造盆地（小于3：1）。 穹窿穹窿是近于圆形的背斜、长短轴常不能明显地区分，翼部倾角较平缓，是相对较稳定的地区，有利于工程建筑场地的稳定。 构造盆地构造盆地长短轴常不易明显区分，翼部倾角较平缓的向斜，从水文地质条件来看，是富水的储水构造。 第五节第五节 断裂构造断裂构造l 岩石受力后发生破裂，破坏了岩石的连续完整性，统称为断裂构造断裂构造。l 根据断裂两侧岩石沿着断裂面有无明显的相对位移，把它分成两种：节理；断层。一、节理一、节理 l 节理是岩石中的一种破裂现象，其破裂面两侧的岩石没有发生显著位移，这种断裂构造称为节理。节理的产状与岩层的产状一样，有水平的、直立的和倾斜的几种。节理的产状也是以节理的走向、倾向和倾角来确定和表示的。l 节理经常成群出现，排列有一定规律性。我们把具有成因联系的、互相平行的节理称为节理节理组组。如果由两个或两个以上的节理组，彼此有规律的组合在一起，就称为节理系节理系。节理的成因很多，根据节理的生成与岩石的形成关系，可分为 l（）原生节理原生节理 指在岩石形成过程中所指在岩石形成过程中所产生的节理。如沉积岩在成岩过程中，由产生的节理。如沉积岩在成岩过程中，由于压固或失水关系，使岩石体积收缩而产于压固或失水关系，使岩石体积收缩而产生的节理，就是原生节理；岩浆冷凝过程生的节理，就是原生节理；岩浆冷凝过程中形成的节理中形成的节理l（二）次生节理（二）次生节理 指岩石形成以后，受后指岩石形成以后，受后期地质作用的改造所产生的节理，为次生期地质作用的改造所产生的节理，为次生节理。根据地质作用的动力来源，次生节节理。根据地质作用的动力来源，次生节理又可分为构造节理和非构造节理。理又可分为构造节理和非构造节理。 l1、非构造节理 是由于外动力地质作用而形成的，例如由于风化、滑坡、崩塌、陷落而形成的节理。l2、构造节理 由于地壳的构造运动形成的节理，称构造节理。它的分布有一定的规律，分布范圃也比较广泛，延展较长较深，并与褶皱、断层有比较紧密的联系。（三）构造节理的分类构造节理的分类l1、张节理 张节理是岩石受引张应力发生破裂、它二壁张开，具有明显的可见空隙，节理面粗糙，裂隙延长不远，但是在间隔后仍能再次出现，垂直张裂隙的方向往往有轻微的位移。这种节理能大量地吸收地表径流，是地下水的良好通道，也是地下水的储藏场所。但它破坏了岩石的完整性，使建筑场地的稳定性受到一定的影响。l2、剪节理 剪节理是岩石受力后，沿二个最大切应力面方向，形成的二组呈“x”形交角的节理。它一般是闭合，节理线平直并延长较远，裂面平滑，有时（不是经常）在平行裂隙方向上有极其轻微的滑动（图446）。l 节理的分布是有一定规律，特别是张节理，在岩层形变时，曲率越大的地方，张应力越集中，张裂缝也较发育，所以在背斜的核部较密集。同样，在断层二侧附近也发育有羽毛状的张节理及剪节理。（四）节理的整理和表示方法节理的整理和表示方法l 常用的图件有：节理玫瑰花图、节理极点图、节理等密图及赤平极射投影等，表示出一个地区节理发育的程度、方向和性质，提供原始地应力方向的方法之一。二、断层二、断层l 断层是岩层在力的作用上发生破裂，破裂面两侧的岩石沿着破裂面发生显著相对位移的一种断裂构造。 （一）断层要素断层要素 断层要素指断层面、断层线、断层的两盘、断距等（图220）。 （二）断层的分类断层的分类 （三）断层的组合形式（三）断层的组合形式l1、断层面是岩层的破裂面。它与地面的交线叫断层线。断层面可以是直立的、或倾斜的平面或曲面，所以断层线可以是直线，也可以是曲线，它的产状可以在野外用罗盘直接测量，也可在地质图中求出，但以野外观察测绘为主。l2、断层线l断层面与地面的交线称为断层线。大断层在地表的出露是一个条带，而不是一根简单的线。断层线的曲直与断层面的形状、产状等特征有关。断层线可以是直线，也可以是曲线，甚至成为封闭的曲线。断层线的长短说明了断层的规模。l3、上盘和下盘l在断层面的两侧，位于断层面上方的断块叫上盘；位于断层面下方的断块叫下盘。l4、断距l是断层两盘相对移动的距离。断距的分类很多，而在生产实践中使用较广泛的是铅直断距（落差）和水平断距（图221）。（二）断层的分类断层的分类l1、根据断层两盘相对运动的方向可分为正断层、逆断层和平移断层（图222）l正断层是上盘相对下降，下盘相对上升，断层面较陡。l逆断层是上盘相对上升，下盘相对下降。断层面倾角大于45的称冲断层，在4525之间的称逆掩断层，小于25的称辗掩断层。l平移断层的两盘只是沿着水平方向相对移动，这种断层面较陡。也称平推断层。 l2、根据断层面走向与岩层产状来分有：走向断层、倾向断层和斜交断层。l走向断层是断层面走向和岩层走向基本一致的即平行的。l倾向断层是断层面走向和岩层走向大致垂直的。l斜交断层是断层面走向和岩层走向斜交。（三）断层的组合形式l 断层的出现不是孤立的，而是成组成群地分布，每一次地壳运动中，在统一的地应力作用下，它们具有成生的联系，因此，分布是有一定规律的。如阶梯式、地堑式、叠瓦式、地垒式等组合形式。第六节第六节 地质图地质图l一、什么叫地质图 地质图是用统一规定的符号、颜色和各种花纹、线条将某一地区地质组成表示在地形图上的一种图件。包括了下列内容：地形特征；岩层的性质，地质年代及其分布规律；岩层的接触关系；地质构造形态特征（虫口向斜或背斜、断层及其性质等）；有关专业地质内容（如矿点或矿体、滑坡或斜坡边帮的边界等）等。 l 在地质图的右边应有图幅内全部内容的图例，先沉积岩、岩浆岩、变质岩，接下为断层及其他有关的图例，地层按地质年代由新到老，从上而下依序排列。l 图的正上方，应有图名，在图名之下有数字比例尺，图下方亦应有线条比例尺。l 图切剖面是放在图的下方（在线条比例尺的下方），以帮助揭示该区的地质构造。见（图223）二、地质图的一般分析方法二、地质图的一般分析方法l1、地质图的比例尺l2、阅读图例l3、地形分析l4、地质构造形态的分析 （1）褶曲的分析 （2）断层的分析 以明山寨地质图为例：明山寨地质图比例是1：50000，即1厘米500米。