地质构造第二、三节 .ppt

1、第一节第一节 地壳运动和地壳成层构造地壳运动和地壳成层构造第二节第二节 岩石变形分析的力学原理简介岩石变形分析的力学原理简介第三节第三节 褶皱构造褶皱构造第四节第四节 断裂构造断裂构造第五节第五节 地质图的判读地质图的判读第六节第六节 地震地震第二节第二节 岩石变形分析的力学原理简介岩石变形分析的力学原理简介一、外力、内力与应力一、外力、内力与应力二、岩石变形分析二、岩石变形分析1、概念、概念2、合应力、直应力与扭应力、合应力、直应力与扭应力3、应力的特点、应力的特点1、变形形式、变形形式2、变形阶段、变形阶段三、影响岩石变形的因素三、影响岩石变形的因素一、外力、内力与应力一、外力、内力与应力

2、1、概念、概念外部施加于物体的力称外力，而物体内部各部分之间外部施加于物体的力称外力，而物体内部各部分之间相互作用的力称内力。相互作用的力称内力。外力外力内力内力内力与外力是相对而言的。内力与外力是相对而言的。单位面积上的内力称应力单位面积上的内力称应力应力应力 内力内力面积面积单位：千克单位：千克/cm2一、外力、内力与应力一、外力、内力与应力2、合应力、直应力与扭应力、合应力、直应力与扭应力直应力直应力a切应力切应力b合应力合应力在受到外力在受到外力p作用的岩石上任选一个截面，使其与作用的岩石上任选一个截面，使其与作用力方向成任意角度时，可将岩石的应力分解作用力方向成任意角度时，可将岩石的

3、应力分解为：垂直于截面的直应力为：垂直于截面的直应力a、平行于截面的扭应力、平行于截面的扭应力b、两者的合力即为合应力两者的合力即为合应力。p一、外力、内力与应力一、外力、内力与应力3、应力的特点、应力的特点最大直应力（张、压）在与挤压力、张最大直应力（张、压）在与挤压力、张 力相垂直力相垂直 的断面上，其值等于合应力。的断面上，其值等于合应力。最大扭应力在与挤压力称最大扭应力在与挤压力称45的的 斜面上，且为最大直应力的斜面上，且为最大直应力的1/2.AACCTT、T1 T1 面上承受最大切应力变形面上承受最大切应力变形TTT1T1应力在应变椭球体中的分布：应力在应变椭球体中的分布：AA面面

4、承受最大压应力变形；承受最大压应力变形；CC面上承受最大张应力变形；面上承受最大张应力变形；二、岩石变形分析二、岩石变形分析1、变形形式、变形形式岩石受力后，引起内力变化，使其内部物质发生位移：岩石受力后，引起内力变化，使其内部物质发生位移：分离、聚集、错位分离、聚集、错位称岩石的变形称岩石的变形拉伸（引张）变形拉伸（引张）变形受到拉力作用，内部质点距离拉长，使岩石沿受到拉力作用，内部质点距离拉长，使岩石沿拉力方向变长。拉力方向变长。压缩（挤压）变形压缩（挤压）变形与拉伸变形相反，表现类岩石的压缩。与拉伸变形相反，表现类岩石的压缩。剪切变形剪切变形岩石受到一对大小相等、方向相反、岩石受到一对大

5、小相等、方向相反、且不共线的作用力作用，内部质点且不共线的作用力作用，内部质点沿作用力方向滑动位移引起的变形。沿作用力方向滑动位移引起的变形。弯曲变形弯曲变形力偶或水平挤压力造成，特点：力偶或水平挤压力造成，特点：最大弯曲面受张力作用；凹面最大弯曲面受张力作用；凹面受挤压力作用，中间不挤压、受挤压力作用，中间不挤压、不印张面为中和面。不印张面为中和面。引张引张挤压挤压中和中和扭曲变形扭曲变形岩石两端受扭力作用，发生岩石两端受扭力作用，发生扭转扭转二、岩石变形分析二、岩石变形分析2、变形阶段、变形阶段弹性变形弹性变形岩石受力发生变形后，若作用力消失，岩石受力发生变形后，若作用力消失，岩石可恢复原

6、状。岩石可恢复原状。塑性变形塑性变形外力取消后，岩石不能恢复原状。外力取消后，岩石不能恢复原状。（如：褶曲构造）（如：褶曲构造）断裂变形断裂变形作用力大，岩性脆，岩石发生了破裂。作用力大，岩性脆，岩石发生了破裂。关系：关系：弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形断裂变形断裂变形弹性变形弹性变形断裂变形断裂变形应变应变应力应力塑性岩石塑性岩石应力应力应变应变脆性岩石脆性岩石三、影响岩石变形的因素三、影响岩石变形的因素1、围压、围压2、温度、温度3、溶液、溶液4、作用时间、作用时间5、应力状态、应力状态岩石越深，围压越大：围压低，易发岩石越深，围压越大：围压低，易发生断裂变形；反之易发生塑性变形。生断裂

7、变形；反之易发生塑性变形。温度可大大提高岩石的塑性。温度可大大提高岩石的塑性。溶液可提高固体物质的塑性溶液可提高固体物质的塑性（溶解与重结晶作用）（溶解与重结晶作用）作用时间长，塑性变形可能性加大，作用时间长，塑性变形可能性加大，因为质点有充分的时间溶解与重结晶。因为质点有充分的时间溶解与重结晶。岩石受压力时塑性大，岩石受压力时塑性大，受张力时脆性大受张力时脆性大第三节第三节 褶皱构造褶皱构造一、褶皱的概念一、褶皱的概念二、褶曲要素二、褶曲要素三、褶曲的分类及组合类型三、褶曲的分类及组合类型四、褶皱构造的观察与分析方法四、褶皱构造的观察与分析方法一、褶皱的概念一、褶皱的概念岩层受到地壳构造运动

8、的影响，发生波状弯曲变形，由岩层受到地壳构造运动的影响，发生波状弯曲变形，由原来水平或近水平状态变成连续弯曲状态原来水平或近水平状态变成连续弯曲状态褶皱构造褶皱构造特点：连续弯曲，未丧失连续性，一个弯曲为一个褶曲。特点：连续弯曲，未丧失连续性，一个弯曲为一个褶曲。褶皱由交替出现的向斜与背斜褶曲组合成：向斜是向下褶皱由交替出现的向斜与背斜褶曲组合成：向斜是向下弯曲的褶曲，背斜是向上弯曲的褶曲。弯曲的褶曲，背斜是向上弯曲的褶曲。褶曲褶曲褶皱向斜向斜背斜一个背斜与相邻的向斜共用一翼一个背斜与相邻的向斜共用一翼背斜向斜背斜背斜向斜向斜核核翼翼翼翼水平面轴面轴面顶角顶角枢纽枢纽转折端转折端二、褶曲要素二

9、、褶曲要素1、核、核泛指褶曲的核心部位：背斜核最老、向斜核最新泛指褶曲的核心部位：背斜核最老、向斜核最新2、翼、翼泛指核部两侧的部位，翼与水平面的夹角反映泛指核部两侧的部位，翼与水平面的夹角反映 褶曲的紧闭程度褶曲的紧闭程度3、顶角、顶角两翼的交角，反映褶曲的紧闭程度两翼的交角，反映褶曲的紧闭程度4、轴面、轴面平分褶曲顶角的假象面平分褶曲顶角的假象面轴面轴面5、轴、轴轴面与水平面的交线，反映褶曲的延伸方向与规模轴面与水平面的交线，反映褶曲的延伸方向与规模6、转折端、转折端泛指从褶曲一翼转到另一翼的弯曲部分。泛指从褶曲一翼转到另一翼的弯曲部分。7、枢纽、枢纽褶曲的同一岩层面上各最大弯曲点的连线，

10、褶曲的同一岩层面上各最大弯曲点的连线，反反 映褶曲在延伸方向上产状的变化映褶曲在延伸方向上产状的变化 轴轴尖棱褶曲尖棱褶曲转折端尖锐转折端尖锐箱状褶曲箱状褶曲转折端呈长方形转折端呈长方形扇状褶曲，转折端呈扇形扇状褶曲，转折端呈扇形三、褶曲的分类及组合类型三、褶曲的分类及组合类型1、横剖面形态分类（主要按轴面分）、横剖面形态分类（主要按轴面分）翻卷褶曲翻卷褶曲2、平面形态分类、平面形态分类3、组合类型、组合类型直立褶曲直立褶曲倾斜褶曲倾斜褶曲倒转褶曲倒转褶曲平卧褶曲平卧褶曲2、平面形态分类、平面形态分类水平褶曲水平褶曲倾伏褶曲倾伏褶曲线形褶曲线形褶曲长圆形褶曲长圆形褶曲穹窿与构造盆地穹窿与构造盆

11、地2、平面形态分类、平面形态分类水平褶曲水平褶曲枢纽水平，地质图上两翼岩层对称、平行枢纽水平，地质图上两翼岩层对称、平行倾伏褶曲倾伏褶曲枢纽倾斜，平面上表现为：两翼岩层对称重复，但枢纽倾斜，平面上表现为：两翼岩层对称重复，但不平行，最终交于一点。不平行，最终交于一点。线形褶曲（长轴褶曲）线形褶曲（长轴褶曲）枢纽在一定距离内水平（水平褶曲的一种），枢纽在一定距离内水平（水平褶曲的一种），且长宽比在且长宽比在10倍以上的狭长形褶曲。倍以上的狭长形褶曲。反映挤压强烈反映挤压强烈长圆形褶曲（短轴褶曲）长圆形褶曲（短轴褶曲）枢纽两端倾伏或翘起，平面上呈椭圆形，枢纽两端倾伏或翘起，平面上呈椭圆形，长宽比为

12、长宽比为3 31010倍。倍。穹窿与构造盆地穹窿与构造盆地穹隆穹隆构造盆地构造盆地长宽比长宽比3：1背斜背斜穹隆穹隆向斜向斜构造盆地构造盆地3、组合类型、组合类型（1）复背斜与复向斜（复式褶皱）复背斜与复向斜（复式褶皱）指两翼被一系列指两翼被一系列次一级背斜与向次一级背斜与向斜复杂化的大背斜复杂化的大背斜和大向斜斜和大向斜（2）箱状与屉状褶皱）箱状与屉状褶皱顶、底平，两翼陡的顶、底平，两翼陡的褶皱，上翘者为箱形，褶皱，上翘者为箱形，下凹者为屉形下凹者为屉形箱形箱形屉形屉形3、隔档式与隔槽式褶皱、隔档式与隔槽式褶皱背斜紧密狭长，向斜平缓开阔为隔档式；反之为隔槽式背斜紧密狭长，向斜平缓开阔为隔档式

13、；反之为隔槽式隔档式褶皱隔档式褶皱隔槽式褶皱隔槽式褶皱四、褶皱构造的观察与分析方法四、褶皱构造的观察与分析方法通过野外观察、整理分析资料进行研究通过野外观察、整理分析资料进行研究1、地层层序的确定、地层层序的确定主要方法是收集分析主要方法是收集分析已有的地质资料已有的地质资料例如：丹霞盆地例如：丹霞盆地最新的是最新的是E，最老，最老的是的是D;关系为：关系为：D1、D2、D3、C1、C2、C3、P1、P2、J1、J2、K2、E2、褶皱形态的确定、褶皱形态的确定确定背斜与向斜确定背斜与向斜形态上本可鉴别，但由于地形倒置或地层倒转，形态上本可鉴别，但由于地形倒置或地层倒转，使形态特征失效。使形态特

14、征失效。唯一确定向、背斜的方法是利用地层的新老关系唯一确定向、背斜的方法是利用地层的新老关系（地层层序率）：（地层层序率）：核部老，往两翼变新的为背斜核部老，往两翼变新的为背斜核部新，往两翼变老的为向斜核部新，往两翼变老的为向斜地形倒置图解地层倒转背斜和向斜形成初期，背斜成山、向斜成谷，背斜和向斜形成初期，背斜成山、向斜成谷，但经但经剥蚀作用，可造成背斜是谷，向斜是山，剥蚀作用，可造成背斜是谷，向斜是山，初期地形，一般是背斜为初期地形，一般是背斜为山，向斜为谷山，向斜为谷正地形正地形后期，由于背后期，由于背斜顶部易侵斜顶部易侵蚀，使其下切蚀，使其下切速度大于向速度大于向斜，最终导致斜，最终导致

15、出现向斜为出现向斜为山、背斜为山、背斜为谷谷地形倒置地形倒置OOOOSDSSDCP这是扇状背斜，由于两翼的倾向与与一般的背斜相反，这是扇状背斜，由于两翼的倾向与与一般的背斜相反，所以图所以图A发生判段错误发生判段错误误将背斜部分当作向斜误将背斜部分当作向斜 OSSDDDDCCP核部核部翼翼翼翼老老新新新新新新老老老老背斜背斜向斜向斜以核部为中心，地层向两侧对称重复分布；以核部为中心，地层向两侧对称重复分布；核部老两翼新核部老两翼新背斜背斜两翼老核部新两翼老核部新向斜向斜确定轴面产状确定轴面产状确定轴面产状以确定褶曲类型，一般先实地系统测出确定轴面产状以确定褶曲类型，一般先实地系统测出褶曲两翼岩

16、层的产状，填在地质图上，再用几何作图褶曲两翼岩层的产状，填在地质图上，再用几何作图法恢复。法恢复。TJJ4040TJ4040TTJJ4070直立褶曲直立褶曲背斜背斜直立褶曲直立褶曲 向斜向斜倾斜褶曲倾斜褶曲背斜背斜确定枢纽产状确定枢纽产状枢纽产状确定了褶曲平面形态，分水平、倾伏两种。枢纽产状确定了褶曲平面形态，分水平、倾伏两种。一般需系统测量两翼岩层走向变化而定。一般需系统测量两翼岩层走向变化而定。水平褶曲水平褶曲枢纽水平，两翼同一枢纽水平，两翼同一岩层走向基本平行，岩层走向基本平行，并与枢纽平行。并与枢纽平行。倾伏褶曲倾伏褶曲枢纽倾伏，两翼同一枢纽倾伏，两翼同一岩层走向不平行，且岩层走向不平

17、行，且与枢纽相交。与枢纽相交。3、褶皱构造形成时代的确定、褶皱构造形成时代的确定确定褶皱构造时代需要确定引起褶皱的地壳运动时期。确定褶皱构造时代需要确定引起褶皱的地壳运动时期。利用角度不整合来确定：利用角度不整合来确定：先确定不整合面的存在，先确定不整合面的存在，然后观察不整合面上下的构造形态是否连续一致，然后观察不整合面上下的构造形态是否连续一致，从而推断褶皱时期的上限与下限；从而推断褶皱时期的上限与下限；最后观察卷入褶皱的岩层的时代，特别是褶皱构造最后观察卷入褶皱的岩层的时代，特别是褶皱构造 形态中连续一致的最新岩层的时代。形态中连续一致的最新岩层的时代。AABBMZPtPZ有有AA、B

18、B两个角度不整合面存在；两个角度不整合面存在；MZ中生界基本水平，中生界基本水平，PZ古生界与古生界与Pt元古界都经过褶皱，元古界都经过褶皱，但两者的形态不连续一致；所以可推断：但两者的形态不连续一致；所以可推断：元古界褶皱形成在元古界褶皱形成在PZ古生前；古生前；PZ古生代褶皱在古生代褶皱在MZ中生代前；中生代前；本地发生过两次大地壳运动：第一次在元古代末，本地发生过两次大地壳运动：第一次在元古代末，造成元古界普遍褶皱，并与古生界不整合接触；第二造成元古界普遍褶皱，并与古生界不整合接触；第二次在古生代末，同样使古生界地层褶皱，并使次在古生代末，同样使古生界地层褶皱，并使Pt元古元古界地层褶皱复杂化。界地层褶皱复杂化。