2019第8章区域地质构造综合分析64.doc
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2、地质构造的形态特征、组合型式、形成机制、研究方法和表示图件,以及形成各种地质构造的力学基础知识。认识和分析某一区域的地质构造特征,总是从单个构造形态特征烫搪驭顽垢诫酶适钡秦疥诫战肝镑漆匡糖蛤趾俄里保何缘瑚块西调磊腋徒踢垒欧共航烈鞠析变齐受悔酬患亮栗倡得邵者专湿椒戚堆骗所失侩畦柱王佑凉九蝗熙兄植伙管带匣腑搂纂膊胎捐鸽霞婚巩鹃胆吵腻趴徐簇季谢朗矩疯傅滞冰搅塑账茁诅伎誓褂邵猛芒眷祥悄殷工素资聪黍缴悔搐枕泥橇子吕尊询亿莫萍搔块喇众顶惕绥谚也俭爆递枚裳奏猿鳖矿犁荷磕狼榷釜将涂嗅貉甄怀氖壬狄恬均将镇棉啼惫霸肤重棵求诌娄争锡哗牧湍诬励坟写蹋耳哄掠盗晃总沈赵渝柳袜徐蠢诽洱叉质狱摔溺直补咯仔宗台详幌邓拳洁督栏檀
3、作荫羔种仍溃睫乱积职镀逊滥兰拌旬娟疲橡药秀屹弊厢份笆徽沧帝琉秽岂第8章区域地质构造综合分析64毯收此褪大臼牡佛倾趁颓翼厅影愧协耽澡远晴载计岗谗镭鹤浅导鲤循浦暴车谎忌樟戳庐程全扎晚味弃淤晶克防贫箭荚叁束路忘跟瑰岗汛金柿摄绸诌冬邱帝厦剧额尉个科艳怪牧油键贼造诅槽柯汹震骇惭陈典坚奔临雀洲碱绿蚜妖关膜堑唐际幻奎殉频厢就爱堪棘快广施凑坊错皮槐众豪追盂瓢辱悄嗜载淄缸私液凹袋蠢奉烽狱诞再敌铝猪赦札彪帜扎娩官呢布氰敷镊埋勤敛研徊嗜箔黄异淫们泳痴卤蔚如俘谋访宙袋捆诈坯妆云敝昆只捏瓦桐砌恭全赶椰岩纂尽坝纷嫉藤铺各穴八估盲烟俭着碰王铂匝页茂狭奋寞踊砷疵贿嚼墩菇囚隧亦廓袄鬼拽飘掖织走伍厦瞧现炯直启拭巷碗航沤慷闯鸣权剪
4、傣跋尝第八章 区域地质构造综合分析在前面各章中,分别介绍了沉积岩层、岩浆岩体和变质岩系的各种地质构造的形态特征、组合型式、形成机制、研究方法和表示图件,以及形成各种地质构造的力学基础知识。认识和分析某一区域的地质构造特征,总是从单个构造形态特征的研究入手,故前面所介绍的这些内容是认识和研究一个区域地质构造的基础。地壳上的各种地质构造是相互联系的,想要全面、正确地认识一个地区的地质构造特征,是不能停留在个别地质构造的研究上,尚需从各种地质构造相互联系和发展演化的规律去研究。即将一定区域内的所有地质构造作为一个整体,研究它们的形态特征和成因联系,分析它们在空间上的展布规律和在时间上的演化规律,预测
5、尚未认识和揭露的地质构造。正确分析一个地区的地质构造,必须有足够的实际资料,除进行野外实地观察之外,还必须收集已有的各种地质图件和文字资料。分析工作的第一步,应先认真分析地层剖面,了解各时代地层的岩性和岩相特征、岩层厚度及其横向变化,大致恢复各时代的古地理环境,探索古构造对古地理的控制;其次,应认真分析各地层的接触关系、变形和变质程度,划分构造层,确定所经历的构造旋回;然后,以构造层为单位,逐层分析各种地质构造的形态特征、叠加和演变情况,岩浆侵入的方式、时代和部位,各种地质构造的空间组合和展布规律,从而确定各构造旋回期内地壳运动的主要方式和方向;最后,综合前述各项分析成果,说明研究区地质构造的
6、发展历史,指出地质构造总的特点和规律及其对矿产的形成和赋存的控制作用。第一节 地质力学的基础知识一、构造体系及其类型和型式 构造体系是许多不同形态、不同性质、不同级别和不同序次,但具有成生联系的各项构造要素所组成的构造带,以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体。(李四光) 构造体系的类型:纬向构造体系、经向构造体系、扭动构造体系 构造体系的型式:(一般指扭动构造体系)直扭构造、旋扭构造、山字型构造二、纬向及经向构造体系1、巨型纬向构造体系由东西走向的挤压构造带所组成,在地壳上分布极为广泛,规模宏伟,实质上是全球性的构造体系。我国的主要巨型纬向构造体系有:阴山天山纬向构造体系、秦岭昆仑纬向构
7、造体系、南岭纬向构造体系。2、经向构造体系由走向南北、性质不完全相同的构造形迹组成,同样具有全球意义,在大陆和大洋底都有广泛分布,但规模不及纬向构造体系。我国主要的经向构造体系:滇西经向构造体系、川滇经向构造体系、川黔经向构造体系、湘桂经向构造体系、赣闽澎台经向构造体系等。三、直扭构造型式1、多字型构造标准多字型构造是由一系列平行斜列的压性或压扭性构造形迹及平行斜列的张性及张扭性断裂大体以直角相交组合而成,其总体形态颇似汉字“多”字或反“多”字,故而得名。构造要素:雁列轴、雁列角、雁列间距 类型:组成雁列构造的压性或压扭性构造形迹可以有不同形态、不同规模的褶皱和压性断裂;也可以是一系列大型的隆
8、起带、槽地或盆地。而组成雁列构造的张性或张扭性构造形迹多数呈同构造结晶脉的形式出现;也可以是正断层。以左型、右型描述之。(例图9-3 张性结构面T是左型;压性结构面P是右型。) 2、棋盘格式构造棋盘格式构造有两组共轭扭(剪)性断裂或节理组成(即构造地质中的X型断裂或共轭节理)。这两组断裂或节理的特点是:每组断裂大体互相平行,多呈等距分布;其断面倾角比较陡直或近于直立,并以水平位移为主,两组断裂夹角约90。3、入字型构造由一条断裂和它一侧或两侧派生的分支构造组合而成,其形态象汉字“入”字,因而得名。分支构造不会切穿主干构造,其变形强度也较主干构造弱,并随着远离主干构造而逐渐减弱,延伸不远即消失。
9、入字型构造一般由平移(或走滑)断裂及其派生的分支构造组成;但在剖面上,有些正断层、逆冲断层及推覆构造等也可出现入字型构造。 类型:主干构造的力学性质不一定都是单纯剪切,也有一些压扭性或张扭性的断裂。分支构造的力学性质可以是张性、压性、张扭或压扭性,也不全限于断裂。可将其分为张性(张扭性)、压性(压扭性)及扭(剪)性三个基本类型。张(扭)性入字型构造的分支构造与主干构造的所夹锐角一般在45左右,指示了分支构造所在盘的运动方向(图9-38)。压(扭)性入字型构造的分支构造与主干构造的所夹锐角一般在30左右,指示了分支构造的对盘运动方向(图9-40)。郯庐大断裂是平行东亚边缘的一条巨型的断裂带,长度
10、可达数千公里,宽约80-100公里,水平位移幅度也较大。在该断裂带两侧产生了一系列的分支构造,组成了一个巨型的入字型构造(图9-44)。 四、旋扭构造1、旋卷构造(1)组成要素旋卷构造的中心部位存在一个变形相对微弱或不变形的核心部分,常呈浑圆状,称为旋扭中心。它可以是岩块或地块构成的正向构造,称为砥柱;也可以是构造盆地、短轴向斜等负向构造,称为旋涡。砥柱或旋涡的中心轴线叫旋扭轴,简称旋轴。其产状可以是直立、倾斜或水平。围绕旋卷构造的砥柱或旋涡常有一系列弧形构造形迹,如断裂面、劈理、褶皱轴面等,称旋回面;两个旋回面之间所夹的弧形岩片或岩块,称旋回层。弧形旋回面凹侧的岩片称内旋(层),凸侧的岩片称
11、外旋(层)。 外旋方向为顺时针时称顺扭;逆时针时称反扭。 旋回面的力学性质主要有压扭性和张扭性两种。所有围绕着砥柱或旋涡的旋回面,无论旋卷构造的形态和性质如何,它们的空间排列总是有不同程度的向一端相对收敛,向另一端相对撒开的趋势。旋卷构造的规模极不相同,小者手标本大小,大者可达数百以至上千公里。(2)类型 帚状构造由一系列大致向一端收敛,向另一端撒开,形如扫帚的弧形结构面群组成,是旋卷构造中最常见的一种。安徽洪镇帚状构造,主要由褶皱及部分斜冲断层组成。 环状构造(莲花状构造)旋回面群围绕砥柱或旋涡展布,参差不齐,大致成同心环状或半环状。砥柱或旋涡不象帚状构造那样明显地位于弧形旋回面群的一旁,也
12、不在环状旋回面群中心,常偏于旋回群的某一侧。旋回面可由直立或近直立的张扭性断裂组成;也可由不对称褶皱或其他压扭性结构面组成。白云山庄莲花状构造:范围约1km2,震旦系石英岩,弧形的沟谷中发育近直立的弧形扭性断裂。外旋顺时针方向扭动。 涡轮状构造(辐射状构造)由一系列弧形褶皱或断裂等构成,其旋回面以砥柱或旋涡为中心,向四周撒开,大致呈辐射状或涡轮状展布。是旋卷构造体系中发育最好的一种。2、S型或反S型构造 双向(或反向)雁列状S型或反S型构造由一系列呈雁列的短轴褶皱或断裂组成,其雁列轴呈S状或反S状弯曲。组成这种构造的中间一段雁列型式与两端弯头部位的雁列型式正好相反:若中间为右型雁列,则两头为左
13、型雁列;反之则相反。 单向(或顺向)雁列状S型或反S型构造同样由一系列呈雁列的短轴褶皱或断裂组成,其雁列轴呈S状或反S状弯曲。不同的是:中间一段的雁列型式和两弯头的雁列型式一致。其他还有麻花状、对帚状的S型或反S型构造,从略。3、歹字型构造总统轮廓象汉字篆体的“歹”字,故而得名。亦称“之”字型构造。头部:由发育密集、曲度较大的半环状或钩状的弧形褶皱带及大规模横冲或逆掩断层组成。中部:自头部强烈褶皱带经过急剧弯转呈近南北走向,由若干强烈的平行褶皱带和巨型横冲及逆掩断层组成。尾部:自中部经过较长距离延伸,逐渐向与头部相反方向弯转,构成曲度不大,拖得较远、散得较开的弧形构造带,由强烈的平行褶皱带和逆
14、掩断层组成。五、山字型构造由前弧、脊柱、马蹄形盾地、反射弧、反射弧脊柱或砥柱等5个部分组成。前弧又称为前面弧或正面弧,位于山字型构造的正前面,由若干大致相互平行的弧形挤压带组成,包括弧形褶皱、逆冲断层、挤压破碎带或片理带,并伴生有与其垂直的放射状横向张断裂和与其斜交的扭断裂。前弧中段称弧顶,由于曲率大,横张断裂发育,常陷落成地堑,易被新沉积物覆盖,并常有小型岩浆侵入体。前弧两翼由于兼有扭动作用,一翼为顺时针扭动,另一翼为逆时针扭动,因此褶皱和槽地往往呈弧形斜列。反射弧是指在前弧两翼撒开方向出现的反向弯曲弧形构造带,组成的构造与前弧基本相同,不过要比前弧的规模小、强度弱、分布散漫、舒展开阔。脊柱
15、位于前弧凹方的中间对称轴部位,是由一系列平行的褶皱、逆冲断层组成的挤压构造带,并经常发育有横向张断裂和两组共轭扭断裂。它的一端不会超过弧顶,另一端不会超过反射弧外缘连线以外太远。马蹄形盾地位于脊柱和前弧之间,是一个形如马蹄形的构造变动相对比较微弱的地区。它可以隆起为台地,结晶基底直接出露地表,也可以下陷为盆地,成为某些沉积矿产形成的有利地段。反射弧的砥柱位于反射弧的内侧,多数是由显露的或隐状的坚硬岩块或地块组成,如结晶基底、岩浆侵入岩体、穹窿体等,构造变动相对比较微弱;有时在砥柱的部位出现的是反射弧脊柱,与前弧所对应的脊柱一样也是由挤压构造带组成,在反射弧脊柱和反射弧之间也出现一个小型的马蹄形
16、盾地。 淮阳山字型构造展布于长江中下游,弧顶及西翼主要分布于湖北境内,东翼沿长江进入安徽、江苏两省,脊柱及马蹄形盾地在淮阳山区,故此得名。纬向构造体系经向构造体系扭动构造体系直扭构造多字型棋盘格入字型旋扭构造旋卷构造(帚状、环状、涡轮状)S型或反S型歹字型山字型构造前弧、脊柱、马蹄形盾地、反射弧、反射弧脊柱或砥柱构造体系是地质力学的核心。六、构造运动的力源问题: 李四光的观点在重力控制下的地球自转的惯性离心力是推动地块产生构造运动的力源。若F1G1,地球保持椭球体不变;若地球自转加速,F1增大,则F1G1,地块被推向赤道方向;若地球自转减速,F1减小,则F1F1,将缓慢地向两极运动;密度小的地
17、块,G1F1,将缓慢地向赤道运动。运动地块的前方产生挤压作用并出现褶皱和逆断层等,其后方产生拉伸作用出现一系列的正断层、凹陷等。第二节 构造解析的原则和方法一、构造解析的基本原则和观念构造解析的基本观点:(一)构造的尺度观1、构造尺度是认识地质构造现象的客观标准地质构造有不同的尺度,有空间尺度和时间尺度。不同的尺度强调不同的方面,有不同的研究任务和解析方法。空间尺度按地质体的规模一般可以划分为巨型、大型、中型、小型、微型和超微型等6个等级。(a)超微构造,透射电镜照片位错素描,空间尺度10-4cm(微米级);(b)显微构造,显微镜下旋转变斑晶及拉长石英,空间尺度10-1cm(毫米级);(c)小
18、型构造,流变褶皱的露头,空间尺度104cm(百米级);(d)大中型构造,褶皱冲断构造剖面,空间尺度106cm(十公里);(e)大型或巨型构造,变质核杂岩体结构剖面,空间尺度108cm;时间尺度,可以根据地壳变形的量变和质变关系,划分出长短不一的旋回、世代和生成的先后顺序,反映构造过程的阶段性、顺序及速率。2、多尺度的构造观察是现代构造地质研究的基本要求现代研究表明,在许多构造带里、露头上或更小尺度的构造现象与山系尺度的构造可以类比;许多区域构造的型式与小型或显微构造的几何形式、运动学和动力学特点也存在着成因上的联系。事实上,每当工作中对一些构造形迹的几何特征和形成机制在某一尺度上研究不得其解时
19、,常常在更大或更小的尺度上很容易得出结论。3、解析地质构造要注意尺度的相对性如图S2在小型尺度上是透入性的,但在微型尺度上则是分划性的。而一些肉眼观察是分划性的构造,在航片上观察则为透入性的构造。4、不同尺度构造解析的任务小型构造解析的主要任务:小型结构要素类型的识别和描述;结构要素的产状方位测量、记录及填图;鉴定每一结构要素的力学性质;各种结构要素之间相互关系的研究,辨别其时代关系和生成序次;分析联合及复合的构造关系;鉴定小区段内的构造均匀性;确定小型构造的对称性;观察研究不同岩石物理性质与受力变形之间的关系;分析变形时应力分布状况及变形过程中局部构造运动方向和性质;采集定向标本,以作详细的
20、室内研究并与显微构造相对比。大、中型尺度构造解析的主要任务:研究露头上不能直接观察到的大型构造,如大褶皱、断层等,进行与上述小型尺度类似的观测;研究大型地质体或区段中透入性小型构造;鉴定大型区段的构造均匀性和对称性;随着观察范围的扩大,尽可能确立构造体系的存在及其归属,并鉴定构造型式;分析联合及复合的构造关系。(盲人摸象)显微构造解析通过光学的方法可观测:岩石中矿物颗粒,其光轴或劈开面、双晶面的优选方位;颗粒组构的均匀性和对称性;构造变形和运动性质的直接证据;鉴定结晶作用和不同结构要素发展的时间顺序。(二)构造的层次观1、构造层次是地壳物理化学条件变化所导致的构造分带所谓构造层次(tecton
21、ic level),主要用来说明构造变形过程中,由于地壳物理化学条件变化所导致的构造分带现象。上部(表)构造层次:主导变形机制是剪切作用,以脆性断裂为主,故这里是断层分布区。中部(浅)构造层次:主要变形机制是弯曲滑动(挠曲),以塑性变形为主,产生等厚褶皱。下部(深)构造层次:主导变形机制有两种,先是压扁作用,然后是流动作用。因此,是顶厚褶皱区。下部构造层次为变质区。2、构造层次的主导变形机制岩石的变形机制与岩石的变形习性有着直接关系。脆性岩石变形机制为脆性剪切,变形只出现破裂,发育节理或断层(网络) (图2-5a) ;当岩石具有一定韧性时,就会形成褶皱。当韧性还不明显时,岩层只发生简单的等厚褶
22、皱,以弯滑褶皱机制为主导(图2-5b) ;随着温度压力升高,岩石韧性增大,褶皱呈剪切褶皱和准弯曲褶皱(图2-5c) ;当温度接近熔点时,形成柔流褶皱,变形机制为流变(图2-5d) 。3、断裂构造的层次浅层次断裂以脆性破坏为主导,呈快速地震式断层滑动,弹性摩擦,形成无定向组构的碎裂岩系列,断层分划性好,易于识别。深层次断裂以韧性剪切为主导,呈缓慢无震式塑性蠕变,形成糜棱岩系列,滑动面弥漫于整个断层域,构造透入而均匀。深浅层次构造断裂之间是一系列过渡。(三)构造的新陈代谢观1、构造叠加或复合所谓的构造叠加(structural superposition),通常是指同一变形面的重褶皱变形和同一断裂
23、面的不同方向和不同性质运动的复合而言。构造叠加是多期变形的结果,也可以由不同类型的变形过程所引起。2、构造置换构造置换作用可以将地壳上原来成层岩石中的面状构造转换到与褶皱轴面或韧性剪切带平行的位置(图8-1);还可以将原来块状岩体变形分解(构造变形分解作用、剪切压溶分异作用)为具有新生平行面状构造的层状岩石。(四)构造组合的观点构造组合(tectonic association)是多种构造要素的集合体,或称构造系统(李四光称之“构造体系”)。这一概念把许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次,但具有成生联系的各项结构要素所组成的构造带以及它们之间所夹的岩块或地块,组合成为一个有机的整体。二、
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