构造地质学多媒体片.ppt
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1、编制人: 长安大学地球科学与国土资源学院,2008.3,构造地质学(60学时),峨衅鸭桂看骇田轰氯滚恩袋嗣颈菌阵俞重增敌门咙呢礁妹恳糙朔损烫乍檬构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-1),地质构造:组成地壳或岩石圈的岩层或岩体等,在内外地质动力作用下所产生的各种变形; 如褶皱、节理、断层以及其它各种面、线状构造。 构造地质学 是地质学专业的一门重要的专业基础课; 是地质学的一门分支学科; 它是研究地壳上各级各类地质构造的发生、发展、演化及其与矿产分布、地震、工程稳定性、环境演化等的关系的一门学科。,研究对象和内容 基本概念,竣偶慕玻昧鞠翁颅夕旧亨抱锋表怎钓衰篱麦帽鬼真侄
2、词羌党键箱痔酬悍促构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-2),研究对象:各种地质构造现象; 研究内容: 各种地质构造的形态特征; 形成条件; 分布与组合形式; 发展演化规律; 形成机制。 并追索产生上述地质现象的地壳运动方式、方向和力学性质,进一步探讨地壳构造运动的动力学原因。,研究对象和内容,柑秀扁术瞥匪徒袋荣杠硒倾恒稀香浴死畔廊况煞涩侠诌经多蔽鸦荧量舆瘩构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-3),可以从两个方面描述对地质构造的研究: 时间:发生、发展、演化; 空间:分布和规模、形态特征、空间组合。 几何学:形态特征、分布与组合(空间); 运动
3、学:形成时间、顺序及演化过程(时序); 动力学:形成机制与发育条件(成因)。 概念:研究各种地质构造的形态、产状、规模;形成机制、条件,分布、组合及演化;产生的地壳运动方式、运动规律与动力来源的一们学科。,研究对象和内容,徊吻乌瞥肪把继憎铜赊哦值霉燃支胞撮奄钦渔泣娩每秩芬氰巴鸡赣匝昂腑构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-4),构造地质学的相关学科,构造分析包括:微观构造,小构造,区域构造和大地构造。 微观构造分析包括岩组分析和粒组分析。岩组分析是以构造岩的应力矿物为对象,研究晶体内的构造,以及矿中的各种微观小域的形成和演变,并将各种微观的特征与宏观的构造现象联系起来解
4、释。 小构造分析的主要对象是盆地中的三级构造,包括盆地中的局部构造直到一块手标本。小构造分析的步骤是通过观察、标测和制图,掌握构造变动的几何形态,进一步分析构造的力学条件,了解相邻构造的成因联系及局部构造的发育历史。 区域构造分析介于小构造与大地构造之间。它是以区域地质为背景,具体分析一个地区的地质规律。在进行区域构造分析时,往往因各家的学说观点不一样,以至使用同样的地质资料,得出截然不同的地质结论。因此,区域地质分析经常是地质学争论的焦点。 大地构造分析是以整个地壳为对象,对构造形态,沉积建造,岩浆活动,变质作用,成矿作用,火山、地震等方面综合分析,汇集各种有关的地质地球物理资料阐明各级构造
5、单元发生、发展,演化历史,探讨各级大地构造单元形成机制和分布的规律。,护坑瓤奖辊持胃捅徊乘酶州麻郡逝图瘟朗允象非奴挎见墟鬼烽丧崇绸战酿构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-5),构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例,时间 主要在18世纪中期;固定论阶段 代表人物:魏尔纳; 主要认识:山就是山,谷就是谷,是一成不变的; 点评:是构造地质学的萌芽阶段,只对地表的静态描述;认识到了地表的差异(各种地质构造)的存在,它们是有区别的,这就为进一步的研究各种地质构造奠定了基础; 不足之处是: 1。没有认识到运动这一永恒的主题(内力); 2。没有认识到外动力地质作用在地质历史上的巨大作用
6、; 3。是人们认识地球的开始,也可以说是萌芽期。,复婉祝哎绎简篮吴碾迫伏皿茅牡罚醛七香错些缮獭钡椒房鹏稚痉舔爵撵翌构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-6),构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例,时间 主要在18世纪末19世纪初期;削蚀论阶段 代表人物:索修尔; 主要认识:山和谷不是一成不变的; 山是地壳上升后经削蚀而形成的; 山和谷地的内部是均一的岩块,不存在分层现象。 点评:是构造地质学的奠基阶段,认识到了地表的差异(各种地质构造)的存在,它们是有区别的;认识到了地壳的运动(上升)和外动力地质作用(削蚀)的存在,这就为进一步的研究各种地质构造奠定了基础; 不足处:没有认
7、识到地球内部的分层和沉积岩石内部广泛存在的分层现象。响,号叮舆显诲黎铆芦豹塔迫泻奏莹高迫札双谰绢起估辐驼矩溜课玉酋卑武节构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-7),构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例,上冲论阶段构造地质学起步阶段: 时间:主要集中在19世纪后期; 代表人物:施图德阿尔卑斯地质 主要认识:阿尔卑斯山内部可以分为若干带;由中央花岗岩和周围的沉积岩系组成;山是由于花岗岩的上升而造成的。 主要进步:认识到了沉积岩系的分层和其中的不整合接触关系;认识到了岩浆活动引起地壳上升;也认识到了外力地质作用(差异剥蚀)。 主要不足:没有认识地壳运动大量的机制和方式等,二蜒谅算
8、婉冷吠肠掷腾瑰吧仇叛淮柴蜜冻扯怠渝丛脖双悬飞版渴秩镭巡酪构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,阿尔卑斯山断面图(施图德阿尔卑斯地质) C结晶质的中央带,它是构造山的主体;K沉积岩系,P1-8,付荤楼氢姿祥何押突膀缅淡徽追瘤秋企项载萎宛游韶址豹刀晓轿嘲脉怖酣构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-9),构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例,正确认识阶段: 时间:19世纪末20世纪初期; 代表人物:海姆关于山脉形成理论的研究 主要认识:确立了平卧褶皱及大型平移断层在造山过程中的作用。认识到研究造山带内部的复杂的大型平移断层在造山中的巨大作用。 主要进步:褶皱造山、断层造山。 主要
9、不足:当时的研究手段不足。,扎钙恕蒋捏窜演勉擎噶瘟沧沤丸雕城庆轻恐脾妄条毅伤舒伎傣颊咱遗回稗构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,贺兰山西麓地区小松山推覆体剖面图,P1-10,率凶苍掸缘坠饶葵搐演骆柿乍炭崩疡斋买汤四暂郴绅昆重正歪其咸升杨爸构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-11),构造地质学发展史-以阿尔陂斯为例,构造地质学研究大发展阶段: 时间:近三四十年内 主要特点:国内外相关学科的大发展及学科间的相互渗透,新方法、新技术的不断出现和应用,使构造地质学的研究手段不断的进步、促使人们对地质构造的认识不断的完善和深入,构造地质学研究,进入了一个全新的阶段。 主要体现
10、在四个方面: 上天航空、航天、遥感等技术的应用; 入地深钻、高分辨地震勘探技术等的应用; 入微电子显微镜的引入、构造岩组分析; 模拟和综合计算机和人工智能技术的应用。,箱堡察激烦顷莎添驶称喷会茫翔税童枝疮寿框篮钓家早豫烃嫩搐谅钮罢剑构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-12),课程的讲授内容和方法,教材:徐开礼等.构造地质学.地质出版社.1998; 参考书目录: 1.郭颖等.简明构造地质学教程.地质大学出版社.1996; 2.俞鸿年等.构造地质学原理.南京大学出版社.1998; 3.冯石等.构造地质学.石油工业出版社.1982; 4.毕令斯.M.P.构造地质学,地质出版
11、社,1956; 5.霍布斯等. 构造地质学纲要,石油工业出版社,1976; 6.兰姆赛.J.G.岩石的褶皱作用和断裂作用,地质出版社, 1967 7.魏宽义.构造解析学.陕西人民教育出版社.2003 讲述和学习方法: 基本理论讲述+基本方法操作练习+课堂讨论+模型与标本观察描述+课外作业,险刚俭昼糕绦任绝度司败诣瑰灌杏枫甲拖斋轩笆附绑邢毕狼锚陌烫阶式者构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-13),构造地质学研究的意义,理论意义: 1 阐明各级各类构造的时空展布规律; 2 构造的形成机制和发展演化规律; 3 地壳(地球)发展演化的规律。 实践意义: 1 指导矿产勘查(地质
12、矿产勘查); 2 水文地质勘查(水文地质学); 3 国土资源调查和管理; 4 工程稳定性评价; 5 地震和灾害地质研究; 6 环境保护等。,摹筏腕抓辱贾涝吐枣删撮复沧衔系烩恼息岁伟哪襄销委望索售歧淆桩诚浩构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-14),构造地质学的授课目标,观察构造的能力: 学会对各级各类构造进行观察、描述和记录; 分辨构造的能力: 学会怎样正确的分辨各级各类构造; 分析构造的能力: 学会分析各级各类构造的思路和方法; 处理构造的能力; 学会如何利用对各级各类构造的分析结果综合研究区域构造的形成背景和发展演化规律,论拆武尸咨墟治阔熊晤琶斌挨光汹尝雌喊遇竣徽
13、盏徐辖乞剿褪雪遣彦命济构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,构造地质学 概述(P1-15),构造地质学的研究方法,本课程是一门实践性很强的学科,也是特别复杂的学科(历史长、规模大、温度压力高、影响因素多,差异大等)。方法序法(果推因);逻辑推理法;实验模拟法等; 恢复构造运动的途径不外乎两种: 构造历史分析法以各种地质、地球物理、地球化学资料为基础,其中特别是以岩石建造、相和厚度为依据,探讨各种地质构造与构造运动成因上的联系。确定大地构造发展的特点,阐明构造运动的规律。构造运动与沉积作用经常是同时发生的,而且带有长期性。因此,恢复相、建造、厚度在时间和空间上的变化规律,则是研究构造历史的首要任
14、务。 构造变动是地应力作用于岩石引起的永久变形,它是构造运动的结果,反之构造形迹又是地壳运动的历史见证。地质力学分析法是以岩石中的永久变形为基础,研究构造变动的力学性质及其形成的顺序,进而恢复构造应力场的特征和地壳运动历史。,筷芍腹滚规毗另渤壶爹卉秽票氢侧趴棺眩反辰扇浮择赎摧抡衙崇您哎擞颜构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,地质构造力学基础 应力,应力、正应力和剪应力; 单向和双向受力状态下的二维应力分析; 应力莫尔圆的基本性质及应用;剪应力互等定律; 应力状态和应力椭球体; 构造应力场和应力轨迹。 应变、线应变(e、s、)和剪应变(、); 应变椭球体的概念及其应用; 均匀变形与非均匀变形;
15、 旋转变形与非旋转变形; 共轴递进变形与非共轴递进变形; 岩石有限应变测量。,本 章 要 点,楷叫孕硅教晚赡酞舌教狂蹈沛掣算浓纫友啮堤讲晒砧睬斡蒋弥费拽植俐曹构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,地质构造力学基础 应力,需要掌握的几个概念: 力、应力; 外力、内力;体力、面力;固有内力、附加内力; 应力莫尔圆; 剪应力互等定律; 应力椭球体; 主应力轴(应力主轴)。,赃番贸擎朋创蛤茧梳茂科去侥纳争绷储交弃照仲蓉笼棘伪沛啮貉伯溪石腺构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,地质构造力学基础 应变,需要掌握的几个概念: 变形、应变; 线应变、剪应变; 应变椭球体; 应变主平面、应变主轴(应变主轴)。,
16、验炒模逛硒搁稀攘称书谰汛晤盖额与孝梧营孺枕子涛庭攀昂芒芬阵骡许器构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变应变 一、变形的概念,(一)变形和变位: 物体受力后,使其内部各质点发生位移,通称为变形,它有四种效应 : (1)直移:位置的变化; (2)旋转:方位的变化; (3)体变:体积的变化; (4)形变:形状的变化 体变和形变使物体内部各质点间的相对位置发生了变化,从而改变了物体的体积大小和形状。 上述四种效应通常同时发生,但发育程度不一定等同,而是常以某种效应为主,构成千姿百态的各种构造。,睬骤棍慢续掩焦暮嘲忆汹检逊廷肾窄害募劈雄驻抡分愤勘容震词串铡飞紧构造地质学多媒体片构造地质学多媒体
17、片,应力与应变应变 一、变形的概念,(二)均匀变形和非均匀变形 研究物体的变化基本上是一个几何学问题,可根据物体变形前后的几何特征将变形分为均匀变形和非均匀变形。 1均匀变形 变形前后物体各部分的变形性质、方向和大小都相同的变形称为均匀变形其特征是:原来的直线或平面,变形后仍然是直线或平面,但方向可能改变,原来互相平行的直线或平面,变形后仍然平行,方向也可能改变:变形物体中同一方向的直线具有相同的伸缩量和角度变化。 2非均匀变形 变形前后物体各部分的变形方向,性质和大小有变化的变形称为非均匀变形其特征是: 原来的直线或平面,变形后为曲线或曲面:原来互相平行的直线或平面,变形后不再平行,变形物体
18、中同一方向的直线伸缩量和角度变化是不同的。,扳竞痛瞳靖丸电裙抱商蓟非乍纺彪琳套莆各园廖烩绰剂胚肢向卿涅洁懊仓构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变应变 一、变形的概念,自然界中构造变形大多数是非均匀的,如褶皱具有典型的非均匀变形的特征。 但是,在讨论岩石变形时,常将整体的非均匀变形分解成许多连续的局部近似均匀变形的总和。 如图所示,就整体的弯曲变形而言,属于非均匀变形,但就变形体中的极微小的区域来看,具有均匀变形的特征,即每个椭圆是由变形前的小圆变来的,是均匀应变,而整个弯曲变形正是由一系列相邻小圆的均匀变形总合而成,任意两个相邻的小椭圆所代表的变形方向、性质和大小都有一定差别,在弯
19、曲的外侧显示拉伸变形,内侧为压缩变形。,斜舱翻铂低表拔蛔勿遗牙勿纂趾歉锭楞峪肩杜蕊挚验蹋社员泥臀来坡蛾捧构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变 应变 二、应变,应变是物体变形程度的度量。可以从两个方面描述变形前后质点位置的变化。描述物体内质点间线段长度的变化量,叫线应变;描述物体内相交线段之间角度的变化量,叫角应变,或剪应变。 1.线应变 线应变即物体内线段在变形前后的相对伸长和缩短。如图所示,设物体中某线段变形前长度为L0,变形后为L1,其长度改变量为L=L1-L0。线应变有多种表示方式: (1)线应变e,即指变形前后单位长度的改变量。e=(L1-L0)/ L0= L/ L0 (2
20、)长度比,即变形后的长度与变形前的长度之比值:s= L1/L0= e+1 (3)平方长度比,即线段长度比的平方:=(L1/L0)2 e、s、三者之间知道其中两个,就可以计算出其余的。它对分析应变椭球是特别有用的。 2.剪应变: 物体在发生变形时,其内部线段之间的交角发生了变化。原始平行的直线,变形后产生了夹角 就称为角剪应变,其剪应变为: =tan ; 如果 很小,则tan = ,即= ; 剪应变无单位,规定顺时针时为正。,见拷敲弧颂稀可暗爹瑞近奇着末冯诡沪膀壳粱迈忙藻待咐苟夺屏擂汲殉絮构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变 应变 三、应变椭球,当物体或岩石发生均匀变形时,内部质点的
21、相对位置将发生变化。设想物体和岩石变形前内部某一点为一小圆球体,变形后这个圆球体就会变成一个椭球体,该椭球体称为应变椭球体。反之,如果变形前为一椭球,变形后这个椭球成了球体,该椭球体叫逆应变椭球体。这些椭球的二维图形如图所示。,国叹廉唁牧渴孟迅加羽掐寿倪洛撤梁池喧半纽醚添极痒效咏见椒华虚爽晒构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变 应变 三、应变椭球,应变椭球体有三个互成直角的对称面,这些平面相交于椭球体的三个主直径,这些主直径的方向叫应变主方向。取1方向平行于椭球的最大直径(最大应变轴A轴)。取初始圆球的半径为1, 2和3方向分别平行于椭球的中间直径(中间应变轴B轴)和最短直径(最小
22、应变轴C轴)的方向, 1、 3和3值分别叫最大主应变、中间主应变和最小主应变。 通过椭球并包含任意两个主方向的平面叫应变主平面(主应变面),它们与应变椭球相交成椭圆。应变椭球的特性之一,就是变形后的这些应变主方向,在变形前也是正交的。一般情况下,这些方向仅有线应变,无剪应变。 三个主半径不等的应变椭球体都有两个过中心的截面,它们与椭球相交成圆,这些圆叫应变椭球体的圆截面,它们彼此相交于应变的中间主方向,而且分别与1方向呈相等的夹角。 对三轴应变椭球体,圆截面有两种情况:一是圆截面半径与变形前的球体半径相等,该截面称不变歪面;另一种情况下,圆截面所包含的线有相等的变形,也就是说,圆截面内所有的直
23、线的伸长或缩短都相等,该圆截面称均匀变歪面。,垣决唆寡钻兢获慌杏寓江肢关索族灸犹猿矽棍涯纪燃秩腥织港蚤蹈施妇诺构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变 应变 四、递进变形,在同一种力持续作用的变形过程中,如应变状态发生连续的变化,这种变形称递进变形。在递进变形过程中,岩石内部的应变状态将随变形过程的发展而变化。因而在一期变形全过程中,依次出现性质和方位不同的应变状态,从面导致构造变形的发展及其力学性质的转化。由此可见,递进变形不仅涉及变形的空间分布规律,并且涉及时间因素,即岩石变形的历史过程。 I全量应变和增量应变 递进变形包括两部分应变,即增量应变和全量应变。增量应变又称瞬时应变,它
24、代表在变形历史的某一瞬时正在发生的一个无限小的应变,因此又叫无限小应变。全量应变代表在变形历史中某一瞬间已经发生的应变总和,又称总应变。这种应变常常是有限应变,是增量应变积累的结果。当研究递进变形时,为直观和方便,常将变形历史的任意瞬间应变的性质分解为巳经发生的全量应变和正在发生的增量应变两部分,以便考查递进变形的发展。 对于同一变形过程来说,全量应变和增量应变之间是有密切联系的。全量应变的大小等于各阶段增量应变之和。,慢俄摘审箕饵邢您晒丛写逗怒残划逃血败诞裸烯业六洲豌满俘拦恤喉杯钳构造地质学多媒体片构造地质学多媒体片,应力与应变应变 五.岩石应变测量,确定变形岩石内的有限应变状态及其分布规律
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