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02 沉积原生构造及其产状_图文

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
2. 沉积岩层原生构造及其产状2. 沉积岩层原生构造及其产状分布最广泛的岩石 (75%)沉积岩层中发育有大量的地质构造沉积岩层的构造是研究地质构造基础工作为什么首先要研究沉积岩的构造沉积岩在沉积过程和成岩过程中产生的非构造变动的构造特征。2. 沉积岩层原生构造及其产状什么是沉积岩的原生构造岩石在成岩和形成过程中产生的非构造变动特征是岩石的原生构造,如岩浆岩的原生构造和沉积岩的原生构造。层的产状、层的接触关系2. 沉积岩层原生构造及其产状沉积岩层的概念岩层 : 由两个平行或近于平行的界面所限定的岩性基本一致的层状岩体。积岩层的原生构造岩层的厚度常发生变化,若向一个方向变薄并消失则称为尖灭。若向两个方向变薄并消失则形成透镜体。沉积岩层及其要素层面 : 分隔一个单一岩层的上下界面。按空间关系: 上层面、下层面按新老关系: 岩层顶面、岩层底面相邻两个岩层的接触界面,既是上覆岩层的底面,又是下伏岩层的顶面。岩层厚度 : 两相邻岩层面之间的垂直距离。沉积岩层的原生构造沉积岩的原生构造 : 层理构造 层面构造一、层理及其识别是通过岩石的成分、结构、构造和颜色在岩层垂直断面上的突变和渐变所显示出来的一种成层构造。积岩层的原生构造层理的组成:细层和层系细层( a) : 是组成层理的最小单位,同一细层多具有较均一的成分和结构,它们是在相同的水动力条件下同时形成的。细层可与层面平行或斜交, 细层可以是平直的也可是波状弯曲的,细层与细层之间可平行或不平行层系( b) : 是由成分、结构和产状上相同的许多细层组成,是在同一环境相同水动力条件下的,不同时间形成的细层组成。层理的组成:沉积岩层的原生构造二、层理的基本类型平行层理( Ⅰ )槽形层理( Ⅱ )斜层理( Ⅲ )平行层理斜层理斜层理识别层理识别层序识别构造层理及其识别岩层的层理主要是根据岩石的成分、结构和颜色的变化以及层间分界面等几个方面去识别层理的识别岩石成分的变化 : 在成分单一的巨厚岩层中,要注意寻找成分特殊的夹层,这些夹层的层理就代表了巨厚岩层的层理。岩石结构的变化 : 根据沉积原理,不同粒度或不同形状的颗粒总是分层堆积的,从而显示出层理,观察这些颗粒的变化有助于识别岩层的层理。岩石颜色的变化 :在成分单一、 层理隐蔽的岩石中,去找寻颜色不同的岩石夹层或条带,它们代表了岩层的层理。二、沉积岩的原生层面构造沉积岩层面上形成的原生构造:波痕、泥裂、底冲刷、雨痕、生物遗迹及其印模等,它们也可用来确定岩层层理。三、利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面根据沉积岩层的原生构造或某些次生构造去识别沉积岩层的顶面和底面,并确定其岩层的顶面和底面。可用于判断岩层顶、底面的原生构造有 : 斜层理、粒级层理、波痕、泥裂、底冲刷、雨痕、古生物化石的生长和埋藏状态等。沉积岩层的原生构造二、 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面( 1) 斜层理 : 其判断特征是 : 在一个层系中,每组细层的层理与层系底部的岩层面呈收敛变缓而相切的关系;而与层系顶部的岩层面呈较大角度截交关系;换句话说, 细层理呈向岩层顶面撒开,向岩层底面收敛。正常?倒转?正常?倒转?二、 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面( 2) 粒级层理 :粒级层理又叫递变层理,在一个单层内,从岩层的底部到岩层的顶部,矿物或碎屑的粒度是由粗逐渐变细。识别:粒度变化顶部有冲刷形成的起伏面( 2) 粒级层理 :粒级层理二、 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面( 3) 波痕 :波痕由流水形成或风形成波痕对称波痕不对称波痕波痕利用对称波痕判断岩层的顶和底波峰所指方向代表岩层的顶,波谷所指方向代表岩层的底。二、 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面( 4) 泥裂 :泥裂在剖面上呈上宽下窄的“V”字型或楔形,楔形的尖端都是指向岩层的底面的二、 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面( 4) 泥裂 :现代泥裂 岩层面上的泥裂( 5)底冲刷因流水的冲刷而在沉积岩层的层面上造成沟、槽和浅坑等凹凸不平的冲刷痕迹,之后,在其上覆沉积岩层的底面上可形成相应的印模。沟槽凹下方向是指向岩层的底面,据此可以用来确定岩层的顶面和底面。( 6) 用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面( 5) 雨痕、冰雹痕及其印模雨痕利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面三 软沉积变形软沉积变形是指沉积物尚未充分固结成岩时发生的变形。负荷引起的软沉积变形滑塌作用和滑移作用空隙压力效应和水体扰动作用( 1)负荷引起的软沉积变形当砂层沉积在塑性泥质层之上因差异压实会使沉积物发生垂向流动而形成软沉积变形。火焰构造重荷模砂岩球或砂岩枕砂岩球或砂岩枕的形成( 2)滑塌作用和滑移作用滑塌作用和滑移作用一般在水下斜坡上,由于重力、水流和震动等原因引起软沉积物顺坡下滑或顺层流动作用。 快速称滑塌作用,慢速称滑移作用。形成卷曲层理(包卷层理)顶面底面( 3)空隙压力效应和水体扰动作用当饱和水的砂岩层被不透水层封闭并受到重压作用时,砂层中的空隙水会产生异常高压, 即异常空隙压力 ,空隙压力可以诱砂层滑动,导致软沉积物出现各种滑塌构造,也可使砂层灌入,形成砂岩墙。软沉积物变形的鉴别把沉积作用、沉积环境和变形结合起来常限于一定层位软岩层中常限于一定地段、盆地边缘、隆起边缘重力作用,层的产状、厚度及出露特征一、岩层的产状的概念在某一点处沉积岩层的岩层面在三维空间的延伸方向和倾斜程度。层的产状、厚度及出露特征二、沉积岩层的原始产状沉积岩层的原始产状是水平的或近于水平的,只有在沉积盆地的边缘局部地带,岩层才会出现一定程度的倾斜,称为 原始倾斜。将沉积岩层的原始产状理解为水平的,是认识分析沉积岩区地质构造的一个基本前提。层的产状、厚度及出露特征三、 水平岩层及其特征水平岩层一般发育于构造运动影响较轻微的地区,如四川盆地中的侏罗系地层、白垩系地层的产状基本上是水平的;美国的科罗拉多大峡谷处的地层产状也是水平的。美国 科罗拉多大峡谷三、水平岩层及其特征水平岩层的特征 : 水平岩层老岩层在低处,新岩层在高处。 水平岩层在地质图上,岩层地质界线与地形等高线平行或重合。 岩层顶、底面之间的垂直距为岩层的厚度。 岩层出露宽度是其顶、底面出露线的水平距离。受地形及厚度影响。水平岩层的出露和分布状态完全受地形的控制,岩层出露线 (岩层面与地面的交线 )在地形地质图上表现为与地形等高线平行或重合,而不相交。在河谷、冲沟中的岩层出露界线随着地形等高线的弯曲而弯曲,形成 “ V” 字型 , “V”字型的尖端指向上游 ; 在山坡和山顶上 , 岩层的露头的分布呈孤岛状、不规则的同心状或条带状。岩层出露线的曲率与地形等高线曲率完全一致。水平岩层的的露头宽度是随岩层的厚度(h)和地面坡度 (β )的变化而变化的。当地面坡度相等时,地面坡度缓,露头宽度就宽 , 地面坡度陡,岩层露头宽度就窄。在陡崖处 , 岩层上、下层面界线的投影线就重合成一条线,即岩层露头宽度为零,在地形地质图上表现为岩层尖灭。四、倾斜岩层沉积岩中最常见的一种产状形态。层的产状、厚度及出露特征四、 倾斜岩层一个地区的沉积岩层向一个方向倾斜,而且倾斜角度也大致相同,则称为 单斜层或单斜构造。单斜构造(一) 岩层的产状要素及其测定( 1)岩层的产状要素岩层的产状是以岩层面在三度空间的延伸方位及其倾斜程度来确定的。产状要素 :走向倾向(真倾向、视倾向)倾角(真倾角、视倾角)走向: 走向线: 走向: 倾斜线 倾向(倾向) 箭头方向。视倾斜线 倾向 箭头方向角: 真倾角 α 视倾角 ββ真倾角与视倾角之间的关系可用以下数学式表示 :G=C=C= H/H/ 视倾角永远小于真倾角;视倾向越接近真倾向时,其倾角值越来越大视倾向偏离真倾向越远,越靠近岩层走向, 则其视倾角越小,甚至趋近于零。(一)岩层的产状要素及其测定( 2) 岩层产状要素的测定★ 野外:地质罗盘仪直接在岩层面上测得★根据钻孔资料、地形地质图上岩层出露线与地形的关系作图求解★用几何作图法或赤平投影方法求得(一) 岩层的产状要素及其测定( 3) 岩层产状要素的表示方法文字表示方法 :★ 方位角表示方法 : 一般只测量和记录岩层的倾向和倾角 , 例如 :205° ∠ 27°前一读数为岩层的倾向 , 后一读数为岩层的倾角N 0E 90W 270S 180北极南极(一)岩层的产状要素及其测定( 3)岩层产状要素的表示方法文字表示方法 :★ 象限角表示方法 : 以北和南的方向作为 0 度 , 一般测量和记录岩层的走向 , 倾向和倾角 , 例如 : W/25° 5° , 倾角为 25° , 岩层向南西倾斜N 0E 90W 270S 180北极南极E( 3) 岩层产状要素的表示方法符号表示方法 :在平面地质图上 , 层的产状、厚度及出露特征(二)倾斜岩层的厚度岩层的厚度:(真厚度、铅直厚度、视厚度)真厚度 h: 是指平行岩层两个界面之间的垂直距离。铅直厚度 H: 是指岩层顶面和底面之间沿铅直方向的距离。视厚度 h`: 在与岩层走向斜交的直立剖面上或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上所测得的岩层顶面与底面之间的垂直距离。(二)倾斜岩层的厚度铅直厚度 >视厚度 >层的产状、厚度及出露特征(三)倾斜岩层的露头界线形态露头指岩层裸露地表,未被第四系松散堆积层覆盖的部分;岩层露头线指岩层面与地表面的交线;露头线形态是指岩层露头线在地面和地图上弯曲的形态。层的产状、厚度及出露特征(三)倾斜岩层的露头界线形态沉积岩层的露头界线形态取决于岩层的产状、地形、以及二者之间的关系( 1) 水平岩层的露头界线在平面地质图上,岩层的露头界线表现为与地形等高线平行和重合( 2) 直立岩层的露头界线在平面地质图上,直立岩层的露头界线是沿走向直线延伸的,不随地形等高线的弯曲而弯曲直立岩层的露头线特征垂直岩层( 3)倾斜岩层的露头界线 :露头线形态比较复杂,表现为地质界限(露头界线)与等高线呈相交的曲线延伸,但有一定规律,即 “ V”字型法则。根据岩层产状、地面坡向、坡度的不同 , “V”字型形态有所不同。倾斜岩层的露头界线 :① 当岩层倾向与地面坡向相反时 :岩层界线与地形等高线的 弯曲方向一致 , 即在沟谷处 , 岩层界线的 “ V”字型尖端指向沟谷的上游 , 而穿越山脊时 , “V ” 字型的尖端则指向山脊的下坡 ; 但是 , 岩层界线的 弯曲度总是比地形等高线弯曲度小 。即: 相反 ———宽② 岩层倾向与地面坡向相同且岩层倾角大于地面坡角 :岩层界线与地形等高线呈相反的方向弯曲 , 在沟谷处 , 岩层界线的 “ V”字型尖端指向沟谷的下游 , 而穿越山脊时 , “V ” 字型的尖端则指向山脊的上坡。 即:相同(倾角大) —— 当岩层倾向与地面坡向相同且岩层倾角小于地面坡角时 : 岩层界线与地形等高线的弯曲方向也是相同的 , 在沟谷处 , 岩层界线的 “ V” 字型尖端指向沟谷的上游 , 而穿越山脊时 , “V ” 字型的尖端则指向山脊的下坡 , 但是其露头界线的 “ V ”字型弯曲度大于地形等高线的弯曲度。 即:相同(倾角小) —— —窄( 1)、( 3)两种情况相似,不同的是后者 “ V”字形弯曲大于等高线(窄),而前者 “ V”字形弯曲度小于等高线(宽)。( 1)( 3)注意:( 1)岩层的走向与沟谷延伸方向向平行时,上述规则不适用,举例;( 2)适用于大比例,中小比例反映不明显,因此很少用 “ V”字型法则来分析。( 3) “ V”字型法则适用于一切较为平整的面状构造要素 , 如岩层面、断层面、不整合面等等 。各种岩层的露头界线形态岩层类型 岩层倾向与坡 向 岩层倾角与 坡角 等高线与露 头线 等高线曲率与 露头线曲率水平岩层 一致 相等直立岩层 不受任何条件影响,按岩层走向延伸切割等高线倾斜岩层相反 高线曲率 ﹥ 露头线曲率相同岩层倾角﹥ 坡角 角 层的产状、厚度及出露特征(四)倾斜岩层的露头宽度倾斜岩层的露头宽度取决于岩层的厚度 (h)倾角大小 (α) 地面坡角 (β) 坡向与岩层的倾角、倾向之间的关系(四)倾斜岩层的露头宽度当岩层倾向与坡向相反时 , 地面坡度缓 , 岩层露头就宽 , 坡度陡 , 岩层露头就窄 , 在陡崖处 , 岩层的顶、底界线在平面上的投影重合成一条线 , 造成在平面图上岩层 “ 尖灭 ” 的假象。(四)倾斜岩层的露头宽度(a)当岩层面与倾斜地面直交时 这时露头宽度小于岩层厚度 ;(b)当岩层倾角达到 90 度时 , 岩层露头宽度等于岩层厚度 , 且不受地形影响 ; (c)倾向与坡向相同 ,两者之间的夹角越小露头越宽(d)倾向与坡向相反 ,倾角越小越宽,层的产状、层的接触关系地层与地层之间的接触关系记录了 地壳运动的演化历史, 通过地层接触关系的研究,可以追索地壳运动的性质 、特点和演化历史,确定地质构造的形成时期和岩浆 活动时期 ,同时对研究 古地理 演化 , 寻找某些 矿床 以及解决其它有关地质问题等都有很重要的意义。地层之间的接触关系包括整合接触和不整合接触两种基本类型。层的接触关系一、 整合和不整合的概念 :(1) 整合接触 :上、下地层在沉积层序上没有间断,岩性和所含化石都是递变的,上、下岩层的产状平行一致,它们是连续沉积形成的,这种上、下岩层的接触关系叫整合接触。(2) 不整合接触 :上、下地层之间的层序有沉积间断 , 即先后沉积的地层之间缺失了部分地层 , 这种上、下地层之间的接触关系叫不整合。(3) 不整合面 : 上、下地层之间的沉积间断接触面叫不整合面(4) 不整合线 : 不整合面在地表的出露线叫不整合线美国——三叠系红色砂岩倾斜岩层整合接触二、不整合的类型 :根据不整合面上、下地层的产状以及所反映的构造运动的类型和特征 , 不整合可以分为平行不整合和角度不整合两种主要类型。(1) 平行不整合平行不整合的特征 :上、下两套地层的岩层产状一致 , 发生过沉积间断 , 缺失了部分时代的地层。不整合面一个古剥蚀面,在这个面上保存了古风化壳和古土壤,平行不整合面有起伏,它反映了上覆新地层沉积之前的古地貌形态。平行不整合剖面图二、不整合的类型 :(1) 平行不整合 : 平行不整合的形成 : 地壳在一段时期处于上升,而在上升的过程中地层又未发生褶皱和明显倾斜,只是露出水面接受剥蚀而发生沉积间断;经过一段时期后 , 又再次下降接受新的沉积 , 从而使上、下两套地层之间缺失一部分地层 , 但彼此的岩层产状是基本平行一致的。下降沉积 → 上升、沉积间断,接受剥蚀 → 再下降,再沉积。( 2) 角度不整合 :角度不整合的特征 :上、下两套地层之间有沉积间断 , 缺失部分地层上、下两套地层的岩层产状不一致在不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等‘ 上覆较新地层的底面与不整合面基本平行 , 而下伏较老地层的岩层面与不整合面相截交。角度不整合角度不整合( 2) 角度不整合 :角度不整合的形成过程 :下降,接受沉积 → 上升、沉积间断,地层褶皱断裂、岩浆活动、岩石变质,接受剥蚀 →再次下降,接受沉积。角度不整合的存在反映了在上覆地层沉积之前,下伏地层曾发生过构造变形运动。角度不整合的形成过程嵌入不整合是由于不整合面的凹凸不平,致使不整合面与上下地层均呈截交关系,其包括平行嵌入不整合和斜交嵌入不整合。除平行不整合与角度不整合外,还有嵌入不整合、超覆不整合 等嵌入不整合超覆不整合超覆不整合又叫海侵不整合或地理不整合,是由于水侵作用,在海 (湖 )盆地的边缘地带,使越来越新的地层直接覆于剥蚀面之上而形成的新老地层之间的接触关系。其在近岸处表现为角度不整合,向盆地内部常常为平行不整合或整合接触所代替。超覆不整合海侵层位 (K)与下伏层位 (J)间的不整合由于海侵或湖侵扩大,会导致 超覆现象 。上侏罗统超覆于中侏罗统之上。角度不整合在剖面图上的表现平面图角度不整合在平面图和剖面图上的表现平面图剖面图角度不整合面在剖面图和地质图上的表现特征角度不整合在平面图上的表现 :不整合面上、下两套地层的产状有较明显的差异 , 其间又缺失一部分地层 , 上覆较新地层的底面界线 (即不整合线 )与下伏较老地层的不同层位相交截。 重要地质界线 ( 填图 ) 地壳运动证据 岩石地层单位划分的依据成矿有利场所三、不整合的地质意义四、不整合的观察和研究方法1. 不整合标志底砾岩古风化壳地层缺失上下层系的构造特点 ( 尤其样式 )2. 不整合形成时代上限:不整合面之上最老地层形成时代下限:不整合面之下最新地层形成时代不整合的类型和空间变化 不整合的类型从右向左逐渐由角度不整合过渡为平行不整合 上覆岩层的沉积范围由老到新逐渐扩大,表现为 “ 超覆 ”确定不整合的形成时代+ ++ ++++ ++ ++++ +++ ++V V V J N 要 走向、倾向、倾角 )真厚度、视厚度、铅直厚度 )水平、直立、倾斜 )厚度、倾 角、坡度、坡向 )点及认别7. (平行、角度 )不整合形成过程及其构造意义思考题1、 在 “ V”字型法则中,假设岩层以位于层面上的水平轴作 360度的顺时针或反时针旋转,那么,当岩层由水平旋转至倾斜,再旋转至直立,岩层的出露界线将会发生怎样的变化?2、确定二套岩层是否为不整合关系,研究区是否需要一定的面积?为什么?不整合类型的变化反映下伏岩层可能经历了怎样的地质过程?
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