高构复习题 (2) - 副本.doc

高级构造地质学期末复习资料高级构造地质学复习参考题1.构造解析的基本原则2.应变测量在构造研究中的意义3.应变椭园与应变类型4.应变摩尔园及其应变测量方法(简单剪切、纯剪切、一般剪切)5.应变测量的主要方法6.岩石能干性差异的地质表现及其研究意义7.构造置换的识别及其在构造地质调查中的意义8.构造层次和变形相分析的基本原则9.伸展构造的基本特征10.简单剪切的韧性剪切带的基本构造特征11.构造序列分析的一般方法 构造地质学的研究对象和分科构造地质学主要研究组成地壳（岩石圈）的岩石和岩体由于地壳变形而造成的各种构造现象（构造形迹：形象和踪迹）研究构造的几何形态、空间分布规律、组合形式、其所反映的物质运动方式、形成机制和演化过程，探讨其形成时所处的地质条件（如温度和围压等），及形成构造的作用力的方向、方式和大小，即对构造进行几何学、运动学和动力学的分析影响岩石变形诸因素的相互关系地质构造变形(deformation)是指地球多种形式的运动在地壳中传播时，岩石发生扭曲和断裂作用的产物，它是天然岩石材料(material )，在特定的地质环境(environment)下，受到应力(stress)作用而发生质点间的相对位移(displacement)，经过一定的时间(time)，改变了原有的地质结构的形态和方位，而形成的新的构造和组构。

构构造变形分析的原则地质构造的研究特点：反序法几何学分析：实地识别和描述构造，用地质图和剖面图等来表达构造的三维形态;测量各类构造要素的空间方位，用统计和图解（如赤平投影）来分析和表达运动学分析：目的是再造岩石发生变形时的运动学图象；不仅要判定构造形迹所反映的地壳运动的方向及其空间变化，而且要定量的测定岩体各个部分位移量的大小定量方法要求更精确的思维动力学分析：在于解释引起构造变形的应力系，以及判定其变形时的环境和岩石变形行为，了解其所反映的地壳运动的特征要有运动学分析的基础利用实验岩石变形的参数（P T σ ε）几何学和运动学分析是基础，动力学分析要求通过严谨的实验和理论研究来探讨构造形成的规律，是更正确的了解构造几何学的内在规律和预测构造所必需的理论基础结合沉积、岩浆及变质作用的演化史，得出区域地质的演化史位移和变形的基本概念：天然岩石，在特定的地质环境下，受到应力作用而发生质点间的相对位移，经过一定的时间，改变了原有地质结构的形态和方位，而形成的新的构造和组构应变的度量：应变和应力的关系：应力状态 是指某一瞬间作用于物体上的应力分布情况，应力场是随时间而变化的应变 是指物体在变形前后状态的比较，是经过一段时间的变形后，两种状态的比较。

变形后单位长度的改变量 e=(l’-l)/l；Quadratic elongation 平方长度比， λ=( l’/l)2=(1+e)2，Natural strain 自然应变，ε=ΣΔl/l＝∫l’l dl/l =ln(l’/l)=ln (1+e)变形前相互垂直的两条直线，变形后其夹角偏离直角的量以逆时针为正 Shear strain 剪应变 γ =tan ψ，物体内各点的应变状态相同的变形称均匀变形变形前的直线在变形后仍是直线；变形前的平行线在变形后仍然平行;其中的单位圆变形后成为椭圆，称为应变椭圆其中任何一小单元的应变性质（大小和方向）可以代表整个物体的变形特征长度变化的地质意义：能干性差异是造成构造变形的重要条件1 香肠构造(boudinage)，布丁构造；不同能干性的岩石相间成层的岩系，受到平行层的拉伸（可能有或无垂直层面的压缩），而形成的构造易流动的非能干层（相对软弱层）可以通过内部的塑性流动而均匀伸长来调节应变能干层不易发生塑性流变，受到不断加强的平行层的拉伸，使其在某些初始的微小缺陷处产生应力集中，最终发生断裂，进一步伸展使断块分离，形成断面形态各异、三维上通常呈长而平行的柱状体，貌似平行排列的一排排放在橱窗里的法国香肠，故称为石香肠 boudins。

石香肠的断面形态反映了岩层间能干性的差异矩形：最能干的层在内部应变很小时就出现脆性破裂，形成垂直层面的张裂菱形：能干层发生剪切破裂透镜状或藕节形：能干性差异较小，强岩层先与弱的基质一起发生一定程度的变薄并细颈化，进而被张裂或剪裂而拉断香肠的应变量计算：矩形或菱形石香肠e= Δl/l透镜状石香肠及肿缩构造 l=A/h 1+e=l’/l ；2 褶皱构造；夹在软弱基质中的强硬层受到平行的挤压时，也会产生力学上的失稳：软弱基质 均匀的顺层压扁和层的加厚强硬层 失稳而形成纵弯褶强硬层在变形初期基本未发生层内变形而褶皱，初始波长与厚度比Wi / d大，形成肠状构造当能干性差异大，μ1/μ2 >50，强硬层在变形初期基本未发生层内变形而褶皱，Wi /d大，形成肠状构造（当能干性差异小，μ1/μ2<10变形初期褶皱生长缓慢，强硬层与基质一起发生明显的顺层缩短，使其层厚加大为d’，其Wi /d 小褶皱成同心状，外弧宽缓而内弧紧闭，形成尖圆型褶皱其最大缩短量为：（4 t - 2 πt ）/ 2πt =-36%五类应变椭球的地质意义k＝0　S构造岩，只发育面理，不发育线理；1＞k＞0　S＞L；k=1 SL构造岩，面理和线理都发育；∞＞k＞1　Ｌ＞S；k＝∞　L构造岩，面理不发育，只发育线理。

最早期变形阶段，铅笔状构造: 单轴旋转长球体 L构造岩，雏形劈理阶段，劈理阶段：单轴旋转扁球体S构造岩具有拉伸线理的强劈理化阶段SL构造岩应变测量的标志体：1 初始为圆球形的标志体：鲕粒、球粒、退色斑；2 初始为椭球形或不规则椭球形的标志体：砾石、包体；3 已知初始角度关系的标志体： 变形化石；4 反映线的长度变化的标志体：香肠构造、褶皱；5 初始随机排列的颗粒的空间排列变化： 如砂岩或花岗岩中的石英粒的空间排列应变测量的一般程序： 先二维后合成三维，野外直接测定三个应变主轴和主平面（XY,XZ,YZ)的方向利用面理（XY）和拉伸线理（X），在主平面上直接测定主应变的大小或轴比或取定向标本，室内切定向薄片或选取三个大致垂直的切面进行测量同构造脉的形成机制与递进变形1 作为伸展方向标志的张裂隙，裂隙方向的变化指示增量应变方向的变化，当增量应变方向改变时：1）沿早期裂隙末端改变方向；2）早期裂隙的斜向张开；3）新生裂隙切过早期裂隙2 同构造脉的充填，为什么石英、方解石、绿泥石等成纤维状结晶？ 与晶洞中自形晶体之差别，硅质灰岩中的石英方解石脉，中部浅色者为块状砂质层横过脉的错开与纤维的关系，纤维长度方向与结晶方向无关，弯曲的方解石纤维仍保持结晶方向的不变，不是变形的结果岩石变形的裂开－愈合机制 ：应力积累－张裂－充填成脉（45－12mm）－愈合－应力积累－再一次张裂－再一次愈合，7.5mm的脉有500次的裂合(平均每次15 mm ）。

纤维的方向代表了增量应变的伸展方向，纤维的长度反映了伸展的长度应变纤维状脉的类型：对向生长脉；背向生长脉；复合脉；拉长的结晶纤维脉压力影与递进应变测量压力影：刚性颗粒的两侧对称地分布的低应变区，为纤维状结晶物质所充填压力影的类型：1黄铁矿型A. 位移控制型的纤维：刚性颗粒与基质成分明显差异，纤维从围岩颗粒生长，纤维向接触面变宽，压力影外形与颗粒形态相似B.晶面控制型的纤维：2)海百合型：刚性体与周围的成分相同，纤维从刚性体向外生长3)复合型在变形过程中刚性体的旋转问题剪切脉系：由于剪切面的不平而形成的平行运动方向的纤维岩石的变形行为不均一性和应力集中－构造形变分析的关键：1 构造介质成分的不均一性(据张文佑）各类岩石力学性质的不同，在不同的围压和温度条件下不同岩石的反应不同，岩石是矿物集合体，矿物的结晶度、粒度、组合方式等不同，矿物的变形机制不同，原子半径不同；2 构造介质结构的不均一性，地球垂向不均一性，大陆地壳的分层特征，圈层在横向上的不均一性：地球表面的构造单元的划分，温度分布在横向上的不均一性应力作用主要由介质变形表现出来，而形变又集中于介质的不均一处发生因而分析变形时首先要从介质的不均一性着手。

不均一性的存在导致应力的高度集中，因而一个微小的应力也可引起明显的形变从介质的不均一性和应力的不均一性出发，去分析、研究、解释地质构造现象，这是构造分析的基本出发点从小到晶内滑动，大到全球规模的地球动力学的探讨位错的传播和晶体塑性变形：晶内缺陷的存在是位错产生和传播的基础，晶体塑性变形的位错模型，节理和断层形成的位错模型，平均应力和实际的变形所需的应力？古断裂的复活在板内造山作用中的意义1.构造薄弱部位，2.应力作用方向与古断裂的方向关系：斜向作用的可能几率，3.斜张和斜压的构造表现：斜向盆地和花状构造岩体各向异性对构造变形的影响1）块状岩体：均匀的 透入性的面理化； 不均匀 共轭剪切带；2）层状岩系：顺层剪切， 褶叠层，被动标志－韧性剪切带，不均一的夹层：香肠构造和褶皱二、岩石能干性差异与相关的构造• 岩石变形行为• 脆性• 韧性• 材料破裂前的永久变形• <5%• >10%• 构造性质• 应变集中于窄带• 有明显不连续面• 两侧岩石不变形• 不见不连续面• 两盘位移由带内岩石的塑性流动来完成岩石的相对易流变性，与岩石变形时的粘度有关强硬材料比软弱材料的刚性强，粘度大，不易流动或容易破碎。

确定能干性差异的地质办法：1 有限应变状态的对比，同构造部位不同岩石的变形量的对比，复成分砾岩中不同砾石的对比，同一薄片中不同矿物变形行为的对比2 劈理的折射，劈理平行于XY面，在变形岩层中劈理的方向的变化反映岩石的能干性劈理的发育强度与X/Z成正比劈理的密度：条/cm3 香肠构造：石香肠断面的形态与岩石的能干性差异：矩形—菱形—藕结形—肿缩构造影响岩石能干性的因素：1 矿物组成：橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、钾长石、白云石、石英、方解石、云母、绢云母和绿泥石、粘土矿物2 粒度：3复矿物岩中的弱矿物4构造研究意义：构造置换是岩石的一种构造在经过递进变形过程后，被另一种构造所代替的现象最常见的是面状构造的置换不仅可将原有的平行层理构造转换到与褶皱轴面或韧性剪切带相平行的位置；而且可将原来块状的岩石经变形分解作用成为具有新生面理的层状岩石研究意义：对构造置换作用的认识在变质岩区构造研究的重要性变形面的性质：S0、S1、S2…层理被面理的置换1)层理（S0）发生相似褶皱，小褶皱的包络面代表层理的总方位2）褶皱的不对称性加强，陡翼变薄，弱岩层轴面劈理化，新生面理（S1）局部置换原生面理3）变薄的褶皱翼的硬岩层明显香肠化。

新生面理逐渐透入整个褶皱岩层寄生褶皱向片内无根褶皱过渡原生岩层已丧失连续完整性4）片内褶皱被进一步压扁，或成平行片理的压扁透镜体 S0完全被S1所置换强岩层的残余透镜体与基质的岩性界面（假S0 ）与新生面理S1平行纵向和横向构造置换：1）在紧闭褶皱翼部，强岩层与λ3夹角大岩层一直处于顺层拉伸状态 形成从斜列到平行的香肠构造或透镜体，逐渐旋转到与轴面劈理平行2）在褶皱转折端，强岩层与λ3夹角很小，岩层一直处于顺层挤压状态形成对称的M型小褶皱，随着变形量的逐渐增加，M型褶皱的波幅越来越大，褶皱越来越紧闭，新生轴面面理也越来越发育,并透入全部岩层强岩层在翼部被拉断，形成对称的无根褶皱或并列的透镜体3）在褶皱翼部向转折端过渡区段岩层先被压缩，强岩层形成不对称的S或Z型的小褶皱，弱岩层发育劈理 随着递进的缩短，岩层总体被动旋转，使褶皱的包络面与λ3夹角增大，岩层总体受到顺层的伸展，褶皱被去褶皱或香肠化，形成不对称的无根勾状褶皱或片内褶皱。