构造地质学笔记-lj.doc
32页
《构造地质学》第一章 绪论一、地质构造与构造地质学地质构造 ：组成地壳的岩层和岩体在内、外 动力地质作用下发生变形时所形成的各种面状和线状构造构造地质学 ：是研究地壳或岩石圈地质构造的一门学科，主要研究地质构造的几何学、运 动学和动力学二、构造尺度与构造层次的概念构造尺度 ：地质构造在不同的观察规模上具有不同的几何形态特征，这种观察规模就是构造尺度构造层次 ：地壳或岩石圈不同深度的物理化学条件所导致的地质构造在垂向上的分带性 不同的构造层次分别显示不同的主导变形机制三、构造解析的思想1.对不同岩石类型地区和不同尺度的地质构造采取不同的研究方法野外观察和地质填图始终是研究地质构造的基本方法2.构造解析构造解析 ：分析和解释地质构造要素的空间关系和形成规律的方法学，内容包括对构造的几何学、运 动学和动力学的分析目的：了解地质构造的发生条件、形成机制和演化过程四、学习构造地质学的意义1. 理论意义阐明地壳构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动规模及其动力来源2. 实践意义应用地质构造的客观规律指导生产实践，解决 矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。
原生构造 ：在岩石形成时就形成的构造构造组合 ：去识别具有内部组合和秩序的许多密切相联系的构造要素的集合体构造叠加 ：已变形的构造又再次变形而产生的复合现象构造置换 ：岩石中的一种构造在后期变形中或通过递进变形过程被另一种构造所代替的现象构造继承 ：前期构造控制或影响了后期构造的形成和发展，后期构造保留了前期构造的某些主要特点构造层 ：一定构造发展阶段中形成的一套地层组合及其组成的构造，它在地层组合、沉积建造、岩浆活动等方面具有一定的内在联系，常由角度不整合限定新构造 ：第四纪以来地壳构造运动产生的地质构造思考题1. 构造尺度与构造层次的概念2. 对地质构造主要从哪几个方面进行研究？各有什么主要内容？3. 学习构造地质学有什么意义？第二章 沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状一、倾斜岩层与直线的产状要素1. 岩层的产状要素岩层在三维空间的产出状态就是 产状 ，有三个要素： 走向、 倾 向和倾角走向 ：倾斜平面与水平面的交线称走向线(图中直线 MON)，走向线两端延伸的方向即为该岩层的走向，有 两个数值倾向 ：层面上与走向线垂直的直线称（真）倾斜线，倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩层的倾向。
倾角 ：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的（真）倾角注意：规定：水平岩层的倾角为 0°；直立岩层的倾角为 90°，走向有两个数值当观察剖面与岩层的走向斜交时，岩层与该剖面的交迹线叫 视倾斜线 ，视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称 视倾角 ，也叫假倾角视倾角的值比倾角值小，两者之间的关系为： tanβ=tanα·cosω2. 倾斜岩层产状表示法（1）方位角表示法：“倾向倾角”如：213 54、0 25、60 60地质学上一般采用方位角表示法以正北为 0°，正东 90°，正南 180°，正西 270°2）象限角表示法：如 N65 W/24 SW，表示走向为北偏西 65 ，倾角为 24 ，向南西倾斜3. 直线的产状要素倾伏向 ：某一直线在空间的延伸方向，即某一 倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位倾伏角 ：直线的倾斜角，即直线 与其水平投影线间所夹之锐角侧伏角 ：当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角侧伏向 ：构成侧伏锐角的走向线的那一端的方位直线产状的表示方法与平面产状的表示方法类似，也是“倾向倾角” 。
如 213° 54 °二、利用沉积岩层原生构造确定岩 层的顶面与底面层理 是沉积岩层常见的一种原生构造，它是通 过岩石的成分、结构和颜色在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层构造沉积岩层顶面与底面的识别标志有：1、交 错层理：顶面被截切，底面收敛2、递变层理：（粒级层理） 同一岩 层内下粗上细 层 序 正 常 顶 面 在 右 侧 岩 层 倒 转80m地 形 等 高 线岩 层 界 线80m地 形 等 高 线岩 层 界 线3、波痕 ：波峰（尖脊状）向上，波谷（圆弧状）朝下4、层 面暴露标志（1）泥裂：“ V ”形尖端朝下（2）雨痕、雹痕及印模：凹向下层 面5、生物 标志：底栖生物基部指向下 层面三、水平岩层与倾斜岩层在地形地 质图上的特征1.水平岩层在地形地质图上的特征（1）地层出露线与地形等高线平行，一般不相交；（2）顶面的海拔与底面海拔之差就是岩层的真厚度2.倾斜岩层在地形地质图上的特征—“V”字形法则倾斜岩层的露头界线在地形地质图上与地形等高线之间有一定的关系，这种关系就是 “V”字形法则 1）“相反相同”如果岩层倾向与地面坡向相反，在地形地 质图上岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致，且弯曲幅度小于地形等高线。
2）“相同> 相反”如果岩层倾向与地面坡向相同，且岩 层倾角大于地面坡角， 则 在地形地质图上岩层界线与地形等高线的弯曲方向相反3）“相同=0123>0123>0231>=0123>0123=－ ,0静 水 压 力 三 轴 压 应 力双 轴 压 应 力 平 面 应 力 (拉 压 应 力 )纯 剪 应 力 (等 值 拉 压 应 力 )3、应 力扰动 又称 应力集中 ，是由于岩块或地块内部的局部不均匀性和不 连续性，在岩体内部造成应力场局部变化的现象无圆孔的均匀应力场 圆孔造成的主应力迹线扰动 圆孔孔壁上切向正应力的分布 四个特殊点的切向正应力思考题1. 面力、体力、外力、内力、正应力和剪应力的含义是什么？2. 单轴、双轴和三轴应力状态的应力莫尔圆各有何特点？3. 哪些因素可以在岩石中引起应力扰动？（圆孔附近的应力扰动、断裂尖端的应力扰动、能干层褶皱的应力扰动）第四章 应变分析基础一、变形和位移1．变 形 ：岩石的初始状态、方位和位置的改变就是变形岩石变形的五种方式：2．位移 ：变形岩石内部质点初始位置到 终止位置之间的移动距离就是位移岩石发生位移的四种方式：平移、旋 转、形 变和体变。
二、变形的度量－－应变物体的变形程度用应变来度量，物体在某一 时刻的形态与早先的形态（一般指初始状态或未变形的状态）之间的差别就是物体在该时刻的 应变 1．线应变线应变 是物体内某方向单位长度的改变量设一原始长度为 l0 的杆件变形后长度为 l，则其线应变 e 为： 0l孔 0p35应 力 矢 量 比 例 尺p23孔圆 孔圆 孔拉 伸 挤 压剪 切 弯 曲 扭 转中 和 面一般把伸长时的线应变取正值，缩短时的线应变取负值实际上，杆件在纵向被拉长 的同时， 还有横向变形，其横向线应变 e0 为：在弹性变形内，一种材料的横向 线应变与纵向线应变之比的绝对值为一常数， 该常数就是该材料的泊松比（），即材料具有泊松比这一性质，表明在 单向拉伸或压缩条件下，既有平行于作用力方向的变形，又有垂直于作用力方向上的变形，这种现象叫做 泊松效 应 2．剪应变变形前相互垂直的两条直线变形后直角的改变量（）称为角剪切应变，或 简称角剪应变，其正切值 称为 剪应变 ，即 ＝tg. （图示）边长为单位长度的正方形，相邻两边发生的剪应变3．主应变和应变主方向在均匀变形条件下，通过变形物体内部任意点 总是可以截取一个体积微小的立方体，其三 对相互垂直的表面上都只有线应变而无剪应变，这三 对相互垂直的截面就是该点的 主应变面，其上的 线应变称为主应变，其方向称为应变主方向或主应变轴，平行于最大伸 长方向者称为最大应变 主方向 1 或最大主应变轴 A ， 平行于最大压缩方向者称为最小应变主方向 3 或最小主应变轴 C ， 介于其间的 为中间应变主方向 2 或中间主应变轴 B 。
与应力恰好相反） 4．均匀应变和非均匀应变（1）均匀变形物体内各点的应变特征相同的变形称为 均匀变形 特征：变形前的直线变形后仍是直线；变形前的平行线变形后仍是平行线拉伸、挤压、剪切是均匀变形2）非均匀变形 物体内各点的应变特征发生变化的变形称为 非均匀变形 特征：直线变形后不再成为直线，而成了曲 线或折线；平行线变形后不再保持平行， 圆变形后亦不再成为圆或椭圆 如果物体内从一点到另一点的应变状态是逐渐改变的，则称为连续变形；如果是突然改变的， 则应变是不连续的，称为 不连续变形 弯曲、 扭转是非均匀变形00be0 b lPP0三、应变椭球体1、应变椭球体设想在变形前岩石中有一个半径为 1 的单位球体， 该球体变形而成的椭球体可以用来描述岩石的应变状态， 这个椭球就是 应变椭球体 应变椭球体在地质构造中的应用：应变椭球体的三个主轴方向可形象地表示变形造成的地质构造的空间方位垂直 3 的平面是受压的面，代表褶皱的轴面或者片理面的方位垂直 1 的平面为张性面，代表 张 性构造（如张节理）的方位平行 1 的方向为最大拉伸方向，常可反映矿物的定向排列2、旋 转应变与非旋转应变根据应变主轴方向的物质线在变形前后方向是否改变，可把应变分为旋转应变与非旋转应变。
非旋转变形 又称无旋转变形， 1 和 3质点线方向在变形前后保持不变如果体积不变而且 2=0，则称为纯剪应变旋转应变 的 1 和 3质点线方向将会改变最典型的情况是单剪应变，是由物质中质点沿着彼此平行的方向相对滑动而成变形体力学中定义的纯剪切和简单剪切：纯剪切的力学条件是： 1=-2，张应力与压应力大小相等，符号相反，在与主应力呈 45º 夹角的斜截面上，仅作用有纯粹的剪切应力，因而称为纯剪切如果从与边界上剪切力方向相平行的截面上仅作用有剪应力的意义上来说，纯剪切与简单剪切并无实质上的区别四、递进变形在变形过程中，物体从初始状态变 化到最终状态的过程是一个由许许多多次微量应变逐次叠加的过程， 这种变形发展过程称为 递进变形 1．全量应变与增量应变全量应变 又叫有限应变、总应变 ，是 变形历史中某一瞬间已经发 生的应变总和增量应变 又叫瞬时应变、无限小 应变，是 变形历史中某一瞬时 正在发生的无限小的应变122．共轴递进变形与非共轴递进变 形在递进变形过程中，各增量应变椭 球体的主轴与全量应变椭球体的主轴始终保持一致， 这种变形叫 共轴递进变形 递进纯剪变形是共轴递进变形的典型实例。
图示）共轴递进变形中变形椭圆内射线的应变历史在递进变形过程中，各增量应变椭 球体的主轴与全量应变椭球体的主轴不一致， 这种变形叫 非共轴递进变形 递进的简单剪切是非共轴递进变形的典型实例五、岩石的变形阶段脆性和韧性岩石的变形一般都经历弹性变形、塑性变形和破裂变形三个阶段由于受到岩石自身的力学性质、边界条件、物理化学条件、外力的性质等因素的影响，不同岩石的这三个阶段各不相同岩石变形的应力－应变曲线（1）弹性变形岩石在外力作用下发生变形，当外力取消后，又恢复到变形前的状态，岩石的这种力学性质称为弹性，这种变形称为弹性变形 弹性变形的主要特点是应力与应变之间成正比关系，符合 胡克定律2）塑性变形当应力超过岩石的弹性极限，即使外力去掉后，岩石也不能完全恢复到原来的形状，从而使一部分变形保留下来，岩石的这种性质称为塑性，这种变形称为 塑性变形 根据材料在破裂前塑性变形的应变量可以把材料分为脆性材料（10%) 、韧－脆性材料（5-7.5%）和脆－韧性材料（7.5-10%) 3）破裂变形当应力超过一定值时，岩石就会以某种方式而破坏，发生 破裂变形 这时的应力值称为岩石的 极限强度 或 强度 同一岩石的强度，在不同方式的作用下差 别很大，在常温常 压 下，抗压强度＞抗剪强度＞抗张强度。
六、影响岩石力学性质的因素内在因素：岩石的成分。
