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1、1,构 造 地 质 学,周征宇,同济大学海洋与地球科学学院,构造研究的基础沉积岩的原生构造及产状,第一部分,2,课程回顾,什么是沉积岩的原生构造?如何识别层理和层序？软沉积物变形有哪些表现？,3,第2章 沉积岩 沉积岩的原生构造,层面 上、下岩层的界面。上层面叫做顶面，下层面叫底面，两个岩层的接触面，既是上覆岩层的底面，又是下覆岩层的顶面。,厚度 两个层面之间的垂直距离。,原生构造 沉积岩在堆积过程中或成岩作用过程中产生的非构造变动的构造称为沉积岩层的原生构造。如层理、层面构造（泥裂、雨痕、印模等）、结核、叠锥以及生物遗迹等等。,岩层 由两个平行或近乎平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体
2、。由沉积作用形成的岩层称沉积岩层。,4,第2章 沉积岩 沉积岩的原生构造,如何识别岩层的层理？,5,利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面,第2章 沉积岩 沉积岩的原生构造,6,利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面,第2章 沉积岩 沉积岩的原生构造,7,软沉积物变形,第2章 沉积岩 沉积岩的原生构造,沉积物尚未固结成岩时发生的变形叫软沉积变形。软沉积变形是比较常见的，有些还具有一定的规模。,8,火山沉积岩的构造,第2章 沉积岩 火山沉积岩的原生构造,气孔和杏仁构造：岩浆冷却体中的气体逸出留下的空洞。被其它矿物质充填为杏仁。一般来讲空洞是顶大而多，底小而少。枕状构造：是水下喷出的基性岩的特征构
3、造。顶面上凸，底面平坦。因此可用此来判别岩层顶底关系。红顶、绿底：上部氧化呈红色，下部还原状态呈绿色。因此可以判断顶、底。烘烤边和冷凝边,9,岩层的原始产状,沉积盆地（海洋或大型湖泊）中心，形成的岩层是水平的或近水平的，而只有在沉积盆地的边缘、岛屿、水下隆起等周围的沉积物产状具有一定的倾角，称为原始倾斜。因此，将岩层的原始产状理解为水平的是认识和分析地质构造的一个前提。,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,10,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,几个概念,露头是指地层裸露地表，未被第四系松散堆积层覆盖的部分。,地层露头线是指地层露头与地表自然形态的交线。,露头线形态
4、是指岩层露头线在地面和地质图上弯曲的形态。,11,12,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,岩层上下两个面保持水平状态，即同一层面上各点海拔高度基本相同的岩层，称为水平岩层。,概念,1. 在层序没有倒转的前提下,地质时代较新的岩层叠置在较老的岩层之上。当地形剥蚀切割轻微的地面只出露最新岩层；如切割强烈，老岩层则出露于河谷，冲沟等低洼处，较新岩层分布于山顶或分水岭上,即岩层愈老出露愈低，岩层愈新其出露的位置愈高。,基本特征,13,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,基本特征露头形态,2、水平岩层的露头形态，完全受地形控制，其出露线（岩层层面与地面的交线）在地质
5、图上表现为与地形等高线平行或重合，而不会相交。,思考：在平面地质图上，水平岩层在山谷、山脊和山顶各是什么形状？,在山顶上往往呈不规则的同心圆状。,14,山谷中岩层的出露界线随等高线弯曲而弯曲，延伸成“V”字形， “V”字形尖端指向上游；在山坡上“V”字形尖端指向下游。,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,基本特征露头形态,15,水平岩层的厚度就是岩层顶面与底面标高之差。,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,基本特征岩层厚度,水平岩层的厚度就是该岩层顶面和底面之间的距离。,16,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,基本特征,思考：水平岩层的露
6、头宽度受哪些因素影响？,17,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,基本特征,水平岩层露头宽度，与岩层厚度和地形坡度的变化有关。,18,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,水平岩层,基本特征,思考：坡度直立则地质图上的岩层露头宽度如何？地形平坦岩层宽度又如何？,19,岩层的原始产状,原始水平的岩层，经构造变动后，可变为倾斜、直立、倒转以及各种褶皱形态，但也有仍保持近水平状态。,第2章 沉积岩 岩层的产状、厚度及出露特征,20,21,第2章 沉积岩 地质体的基本产状要素,面状构造的产状要素,任何面状构造或地质体界面的产状均以其走向、倾向（空间的延伸方位）和倾角（倾斜程度）
7、来确定。,走向：倾斜平面与水平面的交线称作走向线，走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。任何一个平面都包含有无数条相互平行的不同高度的走向线；任何岩层的走向也都有两个方位角数值（思考：这两个方位角有何关系？）。,NE25,SW205,22,倾向倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上投影所指的沿平面向下倾斜的方位即倾向。倾角指平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角，即在垂直该平面走向的直立剖面上该平面与水平面间的夹角。,第2章 沉积岩 地质体的基本产状要素,23,真倾角与视倾角之间关系为：tan= tancos（式中为真倾角，为视倾角，真倾向线与视倾向线之间夹角）,第2章
8、 沉积岩 地质体的基本产状要素,24,直线的产状是直线在空间的方位和倾斜程度。直线的产状要素包括倾伏向、倾伏角，或用其所在平面上的侧伏向和侧伏角来表示。,第2章 沉积岩 地质体的基本产状要素,线状构造的产状要素,倾伏向（指向）：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，用方位角或象限角表示。倾伏角：指直线的倾斜角，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加之锐角即为此线在那个面上的侧伏角。侧伏向就是构成上述锐角的走向线的那一端的方位。,25,第2章 沉积岩 岩层产状的测定与表示方法,岩层产状
9、要素的测定与表示方法,通常用地质罗盘直接在岩层面上测得。有时也根据钻孔资料、地形地质图上的表现及视倾斜值用几何作图法或赤平投影等方法求出。,测定方法, 方位角表示法：一般只测记倾向和倾角。如SW20525 （也可书写为20525 ），前为倾向方位角，后为倾角。 象限角表示法：以北和南的方位作为0 ，一般测记走向、倾角和倾向象限。如N65 W 25 SW，即走向北偏西65 ，倾角25 ，向南西倾斜。,表示方法(两种罗盘，两种表示方法),26,岩层产状要素的测定与表示方法,表示方法,第2章 沉积岩 岩层产状的测定与表示方法,在地质图上，岩层产状要素是用符号来表示。常用符号如下：,方位角： NW31
10、570 ; 31570 象限角： N45 E 70 NW,NW,27,岩层产状要素的测定与表示方法,表示方法,第2章 沉积岩 岩层产状的测定与表示方法,在地质图上，岩层产状要素是用符号来表示。常用符号如下：,30,60,倾斜岩层,水平岩层,直立岩层,倒转岩层,28,岩层的露头形态,第2章 沉积岩 岩层露头形态,岩层产状、地形以及二者的相互关系。,决定条件,1. 水平岩层 露头线与等高线平行或重合；,如何在地质图上识别？最简单的方法莫过于岩岩层出露线追索，看是否与地形等高线相交（相切除外）。,29,30,岩层的露头形态,第2章 沉积岩 岩层露头形态,岩层产状、地形以及二者的相互关系。,决定条件,
11、1. 水平岩层 露头线与等高线平行或重合；,2.直立岩层 露头线不受地形影响，始终呈直线延伸。,3. 倾斜岩层露头界线复杂，表现为与地形等高线交切关系，并显示出一定的规律性，即在经过山脊和河谷时，均呈“V”字形态展布即“V”字形法则。,31,假设：ABC为地面（水平状态）AOC垂直于地面（悬崖）,32,假设：ABC为地面（水平状态）AOC垂直于地面,33,倾斜岩层的露头形态（V字形法则）,第2章 沉积岩 V字形法则, 岩层界线的弯曲度总是比等高线弯曲度小。,主要有下列三种情况：,岩层倾向与地面坡向相反：, 岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致；, 在山脊处“V”字形尖端指向山下，在沟谷处“V”字
12、形尖端指向上游；,34,倾斜岩层的露头形态（V字形法则）,第2章 沉积岩 V字形法则, 岩层界线与地形等高线成相反的方向弯曲； 在山脊处“V”字形尖端指向山顶，沟谷处“V”字形尖端指向下游。,岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角,35,倾斜岩层的露头形态（V字形法则）,第2章 沉积岩 V字形法则, 岩层界线与地形等高线的弯曲方向也是相同的； “V”字形尖端在山脊处指向山下，沟谷处指向上游； 露头界线的“V”字形弯曲度大于地形等高线的弯曲度。,岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角小于地面坡角,36,（1）、（3）两种情况相似，不同的是后者“V”字形弯曲大于等高线，而前者“V”字形弯曲度小
13、于等高线。,倾斜岩层的露头形态（V字形法则）,第2章 沉积岩 V字形法则,37,38,V字形法则运用注意事项,第2章 沉积岩 V字形法则, 在地层没有倒转的情况下，在沟谷中岩层界线的“V”字形尖端指向新地层， “V”字形内弧开口处为相对老的地层；在山脊处则相反；,39,V字形法则运用注意事项,第2章 沉积岩 V字形法则, 在中、小比例尺地质图上，岩层露头界线形态主要受岩层走向变化的影响，地形的影响在这种图上反映不出来；, 当倾斜岩层或其它平直的地质界面的走向与沟谷或山脊延伸方向呈直交时，所产生的“V”字形大体上是对称的；如果二者呈斜交， “V”字形是不对称的；, 若岩层倾向与沟谷方向一致，倾角
14、与坡角也相等，则露头界线沿沟谷两侧成平行延伸，只是溯源而上，在上游沟谷坡度变陡处，岩层面或其它构造面横跨沟谷而出现“V”字形的露头形态。,40,岩层的露头宽度,第2章 沉积岩 岩层的露头宽度,概念,是指在垂直岩层走向线方向上，岩层顶、底露头线之间在地面或地图上的距离。,思考：露头宽度取决于哪些因素？,41,当岩层倾向与坡向相反时，一般是地面坡度缓，岩层露头就宽；坡度陡，露头就窄。若坡度直立，则岩层在平面图上呈“尖灭”的假象。,岩层的露头宽度,第2章 沉积岩 岩层的露头宽度,决定因素,固定岩层倾向，看随坡度变化岩层露头宽度的变化,坡度：ABC,露头宽度：ABC,42,主要取决于岩层的厚度和倾角，
15、还受地面坡度、坡向与岩层的倾角、倾向之间关系的影响。,当岩层面与倾斜地面直交时，这时露头宽度小于岩层厚度；若岩层倾角达90度时，露头宽度等于岩层厚度，且不受地形影响；当岩层面与地面之间的交角（指相交锐夹角）由大变小，则露头宽度由窄变宽。,岩层的露头宽度,第2章 沉积岩 岩层的露头宽度,决定因素,岩层真厚度,最小露头厚度,43,岩层的厚度,第2章 沉积岩 岩层的露头宽度,岩层厚度是指岩层顶面和底面的垂直距离,垂直地层,平面图上的水平距离,倾斜地层,通过钻井资料或地质图计算,44,第2章 沉积岩 岩层产状的测定与表示方法,方位角： NE5530 ; 象限角： N55 W 30 NE,NE,什么是沉
16、积岩的原生构造？地质构造研究的“初始面”层理 什么是层理 如何判断沉积层序,45,地层之间的接触关系,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,研究意义,一个地区上、下岩层之间在空间上的接触形态和时间上的发展状况，从一个侧面记录了该地区地壳运动的演化历史。,1、整合：连续沉积，岩层层序无间断、时代连续，产状一致，其中生物演化的是渐变的。2、不整合：沉积缺失，层序有间断、即部分地层无沉积或虽有沉积但却被剥蚀。 不整合面：在上、下地层之间的沉积间断面。 不整合线：不整合面在地面的出露线。,几个基本概念,46,不整合的类型,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,1. 平行不整合（也称假整合）,形成过程：下降
17、沉积上升、沉积间断、剥蚀再下降再沉积。,表现：平行不整合表现为上、下两套地层的产状彼此平行，但在两套地层之间缺失了一些时代的地层。不整合面上有下伏岩层组成的砾石、古风化壳、古土壤层。,识别标志：A. 上、下地层间缺失某些地层及化石带；B. 地层厚度，特别是与接触带相邻层的厚度在一定范围内有明显的横向变化，反映接触面起伏不平；C. 接触面有古风化壳的痕迹，或存在底砾岩、古土壤等。,D3,C3,47,不整合的类型,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,1. 角度不整合（即狭义的不整合）,表现：表现为上、下两套地层即缺失了一些时代的地层，产状又不相同。在不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等。上覆
18、的较新地层的底面通常与不整合面基本平行，而下伏的较老地层层面与不整合面则相截交。,48,形成过程：下降、接受沉积褶皱上升（常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等）、沉积间断、遭受剥蚀再次下降、再沉积。,地质意义：反映了在上覆地层沉积之前曾发生过褶皱等重要构造事件。,不整合的类型,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,1. 角度不整合（即狭义的不整合）,识别标志：A. 上、下地层产状有明显差异；若走向相近，则倾角不同；B. 上、下地层的褶皱、断裂、劈理等构造的类型、方位、期次、强度、类型及特征不同；C. 上、下地层经受的变质作用及岩浆活动的期次、强度、类型及特征不同。,49,南京汤山侯家塘剖面，泥盆
19、系与志留系分界面，升隆侵蚀不整合,升隆侵蚀不整合/暴露不整合是以区域构造活动或海平面下降为原因的暴露侵蚀。,根据野外踏勘，其具有以下特征：1 发育古风化壳；2 发育古岩溶；3 界面形态呈波状弯曲,50,南京汤山建新村剖面仑山组,51,南京汤山镇孔山剖面 暴露侵蚀不整合型层序边界特征,52,南京句容佴池村委会采石场剖面水下侵蚀不整合型层序边界特征（奥陶系红花园组层序界面之上发育的滑塌变形砾屑灰岩）,水下侵蚀不整合主要出现于台地前缘斜坡盆地沉积相区，代表了水下冲刷、侵蚀和特殊的低水位体系域。,53,安徽乌泥关村剖面，上寒武统西阳山组，水下侵蚀不整合层序界面标志，发育斜坡相滑塌变形灰岩及砾屑灰岩,5
20、4,不整合的区域特征,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,55,不整合的类型,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,56,不整合的类型,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,57,58,不整合的类型,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,59,60,不整合在剖面图和地质图上的表现特征,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,61,（1）研究地质发展历史； （2）鉴定地壳运动特征； （3）确定构造变形时期； （4）划分地层、构造单元； （5）了解古地理特征和古构造状态； （6）寻找沉积、热液型矿床和石油、天然气田,不整合的观察和研究,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,1. 研究意义：,62,不整合的观察
21、和研究,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,2. 确定不整合的存在（重点）：,A. 地层古生物方面的证据：,化石反映出生物演化的不连续性（种、属的突变），生物群落迥然差异。,B. 沉积方面的标志：,存在侵蚀面、古风化壳、古土壤以及Fe 、Mn、 P、 Ni，稀土或铝土矿等，底砾岩。,C. 构造方面的标志：,上、下两套岩层产状不一致；变形变质程度不同；下伏老地层构造变形通常相对更复杂；某些断裂、节理为不整合面截断。,D. 岩浆活动和变质作用方面的标志：,上、下两套地层及其构造是在不同时期形成的，因此具有不同时期和不同特点的岩浆活动和变质活动。,63,不整合的观察和研究,第2章 沉积岩 地层之间的
22、接触关系,3.观察研究不整合面及其上、下地层的产状，岩性及时代：,1、详细测制剖面（不整合面不一定为平面，也可能褶皱或断裂），研究岩性，岩相和化石，确定时代，观察构造形态，变质情况，岩浆活动等。2、确定砾石来源、粒度、圆度、分选性、排列方向等。3、对出露良好的地点绘制剖面图、素描图、照相等；同时沿露头进行适当追索。,64,不整合的观察和研究,第2章 沉积岩 地层之间的接触关系,4.研究不整合的空间分布和类型变化：,不整合在广大空间常是变化的，会由一地区的角度不整合过渡到另一地区的平行不整合、甚至转化为整合；即使同一角度不整合，在不同区域上、下两套地层的变形强度也存在差异(区域构造运动差异)，而
23、且地层缺矢的时代也可以不同(不整合时代区域差异)。所以，在研究大区域角度不整合时, 应该综合对比不同小区域不整合特点，分析其空间展布以及类型变化规律，以便对于某期构造作用全貌加以剖析。,65,不整合的研究,第2章 沉积岩 不整合的研究,（三）确定不整合的形成时代,形成时代：不整合面之下相对最新的地层时代为其下限，不整合面之上相对最老的地层时代为其上限，缺失地层时代为其形成时代。,66,（1）取下覆最新时代为下限，两者之间相隔最近的时代为不整合形成时代；（2）同一次构造运动周期不同，地区有先有后，时间可长可短，缺失地层并不一致，这是褶皱幕的穿时性的反映。（3）大范围内，可发生多次构造变动，形成多个角度不整合和平行不整合，在接近大陆的地方，几个不整合面往往逐渐归并为一个角度不整合，其向缺失地层很多，实际上是包含了多次地壳运动所经历的构造事情。（4）注意“缺”与“失”的关系，如我国华北O2/C2，是缺失O3、S、D、C1，还是原先有沉积，后来剥蚀掉即“失”去了。,确定不整合的形成时代应注意,不整合的研究,第2章 沉积岩 不整合的研究,67,68,
