吉林大学构造地质学作业.pdf

一、地质体的产状 1. 面状构造产状的表示 1）向限角法：走向+倾角+倾向，如（N55°W，60 °NE) 2) 方位角法：倾向+倾角，如(35°∠ 60 °) 2. 线状构造的产状及表示方法 1）倾伏：倾伏角+倾伏向，如如：20°，S45° 2）侧伏：侧伏角+侧伏向/构造面产状，如 40°S ，N90°E，30 °SE 二、地质构造分析的力学基础 1.应力：在面力或体力作用下，物体表面或物体内部单位面积的内力截面与应力方向不垂 直时，全应力可分解为垂直于作用面的正应力和平行于作用面的剪应力 1）正应力：以σ或σn表示正应力可以是压应力，也可以是张应力正应力符号规定：压 应力为正，张应力为负 2）剪应力：以τ表示符号规定：使物体沿逆时针方向旋转的剪应力为正；使物体沿顺时 针方向旋转的剪应力为负 3）主应力：六面体三个互相垂直的面上只有正应力，而没有剪应力这种面称主平面（或 主应力面） ，其上的正应力称主应力 ①主应力的应力状态：  单轴应力状态：σ1＞σ2=σ3=0，单轴压缩；σ1=σ2=0＞σ3，单轴拉伸  双轴应力状态：σ1＞σ2 ＞ σ3=0，双轴压缩；σ1＞σ2 =0 ＞ σ3，压缩-拉伸（平面应力状 态） ；σ1 =0 ＞σ2 ＞ σ3，双轴拉伸。

4）差应力：一点的应力状态可以用三个主应力的大小和方向表示，σ1≥σ2≥σ3 ，最大主应力与 最小主应力之差最大主应力与最小主应力之差 2.应力椭球体:一点 P 的应力状态可以用以一个椭球体表示， 椭球体的球心为 P,半径分别为三 个主应力: σ1,σ2,σ3. 3.应力分析 1)单轴应力状态: ①在 s1垂直的截面上正应力的绝对值最大；与 s1平行的截面上，正应力的绝对值最小 ②在与挤压或拉伸方向呈 45°交角的截面上剪应力最大，称为最大剪切面与挤压或拉伸 方向垂直的截面上无剪应力 ③在平行于作用力的截面上，既无正应力，也无剪应力 2）双轴应力状态 ①当 a=0°时，截面垂直于 1平行于 3； n = 1， 取极大值； =0 ②当 a=90°时，截面垂直于 3平行于 1； n = 3， 取极小值；  =0 ③a=45°时，  =（ 1-3 ）/2 ④最大剪应力作用面有两个， 互相垂直， 1和 3分别位于二最大剪应力作用面的角平分线 上 4.应变：线应变、剪应变、体积应变 5.应变椭球体：变形物体内一点上变形前的一个单位圆球体在变形后变成一个椭球体，应变 椭球体内有三个互相垂直的主轴， 沿主轴方向只有线应变而没有剪应变， 称之为应变主轴 （应 变主方向） 。

分别以 1，2，3（或 X, Y, Z）表示 1）1代表最大延伸方向（物质运动方向） ，平行于构造岩中的拉伸线理方向和擦痕方向 2）褶皱枢纽及共轭 剪切破裂面的交线平行于 2 3）与 1（最大拉伸方向）垂直的面为一个张性面（YZ 面=23应变椭球面） ，即 1与张性 裂隙、节理和断层面垂直 4）与 3（最大缩短方向）垂直的面是一个挤压面（XY 面=  12应变椭球面）,即 3与褶皱 轴面和轴面叶理垂直 6. 岩石的力学性质 1）变形特性即岩石受力后发生变形的性质：脆性（如断层）和韧性（如褶皱） 2）常温常压下岩石的力学性质：弹性变形阶段——塑性变形阶段——破裂变形阶段 3）影响岩石力学行为的主要因素 ①围压 ②温度：温度升高，降低岩石的强度；增加岩石的韧性 ③孔隙流体压力：由于孔隙压力的存在，抵消了围压的作用 ④时间  应变速率降低，岩石的强度降低，韧性增加，易发生韧性变形  蠕变与松弛 7.岩石的破坏 1）张裂：垂直最大张应力方向（1）形成的破裂面，延伸距离短，通常形成于地壳浅部或 表部 2）剪裂：沿最大剪应力作用面（在与挤压或拉伸方向呈 45交角的截面上剪应力最大）发 生的破裂，共轭产生，理论上与主应力σ1 之间的夹角为 45° ①剪裂角（θ） ：剪切破裂面与最大主应力之间的夹角。

②共轭剪裂角（2 θ） ：共轭剪切破裂面之间的锐夹角 内摩擦角 φ：2θ=90°-φ 三、褶皱 1.褶皱要素 2.铅直剖面上褶皱的形态描述：直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱 3.纵剖面上，依据褶皱枢纽的倾伏（位态） ：倾竖褶皱、倾伏褶皱、水平褶皱 4.横截面上褶皱的形态（变形程度） ：平缓褶皱、开阔褶皱、闭合褶皱、紧闭褶皱、同斜褶 皱 5.褶皱平面轮廓： 等轴 （同一褶皱岩层在平面上纵向上出露的的纵向长度和宽度比10：1 ）褶皱 6.褶皱在剖面上的组合型式： 1）复背斜、复向斜 2）隔档式褶皱（梳状褶皱） ：由一系列紧闭而窄的背斜和宽缓向斜构成以欧洲侏罗山最为 典型 3）隔槽式褶皱（箱状褶皱） ：由一系列平行排列的紧闭向斜及其间平缓开阔的背斜组成的褶皱组合以侏罗山式褶皱为典型 4）不连续褶皱：由等轴或短轴褶皱（背斜为主）组成的构造组合，断续发育于构造变形十 分轻微的地台盖层中，独立发育以日耳曼式褶皱为典型 7.褶皱分类 1）Richard 褶皱位态（产状）分类 2）褶皱横截面形态与等倾斜线分类（兰姆赛划分褶皱类型——三类五型） 四、节 理 1.节理：无明显位移的裂隙，成群成组发育。

1）剪节理:平行剪切面形成的的破裂面,与最大或最小主应力有一定的夹角（45°-φ/2）或 （45°＋φ/2） 例如共轭剪切节理 2）张节理：垂直最小主应力形成的破裂面 2.节理组:是指在一次构造作用的统一应力场中形成的、 产状基本一致和力学性质相同的一群 节理 3.节理系：在一次构造作用的统一应力场中形成的两个或两个以上的节理组称为节理系 4.共轭节理：沿着两组共轭剪切面发育的剪切节理组 五、断层 1. 断层：地壳内的岩层或岩体在应力作用下产生的面状破坏或面状流变带，两侧岩石发生 了明显位移的构造分为脆性断层（面装破裂） 、韧性断层（面状流变带） 2.断层分类: 1）断层与相关构造的几何关系分类 ①断层与岩层走向关系走向断层、倾向断层、斜向断层、顺层断层 ②断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向 ：纵断层、横断层、斜断层 2）根据两盘相对运动 ①正断层：受拉张力和重力作用形成，倾角常 45°以上 ②逆断层：由水平挤压作用形成，高角度>45，低角度（逆冲）钠原岩是泥质岩石（泥岩、页岩）或火山凝灰 岩特征变质矿物为硬绿泥石、十字石、堇青石、铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石。

2)长英质系列：富硅、贫钙；铁、镁、铝含量也较低.原岩是含长石的各种砂岩、粉砂岩和 酸性—中酸性火山岩、花岗岩极少出现富铝系列特征变质矿物 3)碳酸盐系列：富钙、镁；铝、铁、硅含量较低且变化范围大原岩是石灰岩和白云岩常 见矿物 有方解石、白云石、滑石、蛇纹石、透辉石、透闪石、硅灰石、金云母、镁橄榄石、 钙铝榴石 4)铁镁质系列：贫硅、富铁、镁、钙；钠>钾；含一定量的铝原岩是基性火山岩、火山碎 屑岩、辉长-辉绿岩、铁质白云质泥灰岩、基性岩屑砂岩等出现辉石、角闪石、绿泥石、 阳起石、绿帘石等大量铁镁矿物 5)超铁镁质系列：富铁、镁；贫钙、铝、硅原岩是超基性侵入岩、超基性火山岩和极富镁 的沉积岩常见矿物有滑石、蛇纹石、透闪石、橄榄石、镁铝榴石、尖晶石、镁铁闪石等 二、变质岩的矿物成分 一般特征、 特征变质矿物和贯通矿物的概念： 注意特征变质矿物的一般特征及标 定的条件 1)、常见的主要造岩矿物长石类、石英、云母类、角闪石类、辉石类等（三大岩类都具有）. 2)、变质岩中特有矿物：硬绿泥石、十字石、堇青石、 铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线 石、硅灰石等. 3)、与岩浆岩中的矿物相比, 变质岩中的矿物在内部结构和结晶习性等方面, 有如下特点: 层状和链状晶格的矿物较普遍,其延展性也较大.出现一些分子排列紧密，分子体积小,密度大 的高压矿物.出现红柱石,蓝晶石,矽线石等同质异相矿物.矿物的变形现象发育.斜长石的环带 结构在变质岩中少见. * 等物理系列的概念、类型、主要特点 指具同一变质条件下形成的所有变质岩，其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的。

1)很低级变质：特征是变质基性岩中出现浊沸石、硬柱石、葡萄石、绿纤石等矿物的出现为 标志 温度区间 为 200-350℃. 2)低级变质：以变质基性岩中硬柱石、葡萄石、绿纤石等矿物反应形成黝帘石和阳起石为标 志温度区间为 350-550 ℃ 3)中级变质：标志是泥质岩石中十字石(堇青石)出现和绿泥石消失在变质基性岩中 以普通角闪石+斜长石(An17)为特征.温度区间为 550-650 ℃. 4)高级变质：标志是泥质岩石中白云母和石英反应形成矽线石和钾长石组合(变质成因的紫 苏辉石代表高级变质条件),温度区间 > 650 ℃ 4.有关术语解释 1. 稳定矿物: 在特定变质条件下新形成的矿物或虽是原岩中的矿物,但在新的 P-T 条件下仍然保持稳定 的矿物. 2. 不稳定矿物: 指对某一变质作用的 P-T 条件来说是不平衡的原岩中的矿物,因变质反应不彻底而保留下 来. 3. 特征变质矿物: 有些矿物稳定存在的温度和压力范围较窄,因而能较好地反映特定的温度和压力条件. 4. 贯通矿物： 大部分矿物稳定存在的温度和压力范围较宽, 对温度和压力不敏感, 三. 变质岩的结构 按成因分四类：变余结构、变晶结构、变形结构和交代结构。

重点为： 1、变晶结构的概念：由变质重结晶和变质结晶作用所形成的结构称为变晶结构 2、类型/命名 (1)变晶结构的分类依据：相对大小、绝对大小、形态、交生关系 (2)变晶结构的三级命名原则： 整体结构?基质结构?局部交生结构 2、变形结构的概念/类型及特点 (1)脆性变形结构和韧性变形结构的含义 (2)脆性变形结构和韧性变形结构的区别： 脆性变形结构：碎裂结构,碎斑结构,碎粒结构. 韧性变形结构: 波形消光,变形纹,变形带,亚颗粒,核幔 结构,拔丝组构，S-C 组构等. 四.变质岩的构造（概念、常见类型及主要特征） 变质岩构造：是指岩石中各种矿物的空间分布和排列方式. 按成因可以分两大类: 1.变余构造：变质作用不彻底而保留下来的原岩的构造变余层理构造、变余气孔构造、变余 杏仁构造等. 2.变成构造 ：变质作用过程中形成的构造 常见类型有板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、条带状构造、块状构造、碎裂 构造、糜棱构造等 第三章 变质岩的分类命名 一、以构造命名的变质岩系列: 板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩、碎裂岩 二、以矿物组合及含量命名的变质岩系列 石英岩、大理岩、斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、超铁镁质岩、混合岩。

掌握以上各类变质岩的矿物组合特征、结构构造特征；岩石进一步分类命名方法；常见岩石 类型；所属等化学系列和变质条件 第四章 变质岩的原岩研究 一、地质产状和岩石共生组合 二、岩相学标志 三、岩石化学及地球化学 四、副矿物 第五章 变质岩的形成作用 变质重结晶作用： 概念、类型（静态、动态重结晶） 、影响因素、产物特点 概念: 指在变质条件下, 同种矿物间的溶解, 组分迁移, 再沉淀结晶的改造作用. 这此过程 中, 没有新的矿物相出现 特点:原岩中某些矿物的个体形态, 大小, 空 间位置等发生变化, 即造成岩石结构构造方 面的变化. 一般发生于组成矿物单一的岩石中如灰岩和石英净砂岩 类型：1.静态重结晶 一般发生在低应变区或应力消失以后, 是在没有应力或应力较弱的条件下发生的重结晶 作用. 产物特点: 形成的矿物近等轴粒状, 无定向组构, 同种矿物之间往往发育三边平衡结构. 2.动态重结晶 一般发生在强应变区, 是在有较。