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02沉积岩层的产状---岩石学_图文

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02 沉积 岩层 产状 岩石 图文
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地质体包括哪些?出成因的层状火山岩和侵入岩)— 片岩构造岩 —— 断层角砾岩第二章第一节 沉积岩层的基本产状一、 面状构造和线状构造的产状二、 水平岩层三、 倾斜岩层四、 地层的接触关第任何地质体的构造都可归纳为面状构造和线状构造,为了确定和表示面、线的空间关系,建立了产状要素产状要素 是用来规定面、线构造在三维空间的产出状态岩层是由两个平行或近于平行的界面所限制岩性基本一致的层状岩体由沉积作用形成的岩层为沉积岩层。(一)有关的基本概念 地球岩石圈岩石在岩石成岩和形成过程中产生的非构造变动特征 2. 沉积岩层的原生构造 沉积岩在沉积过程中和成岩过程中产生的非构造变动的构造特征 3. 沉积岩层及其要素 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 沉积岩层 : 由沉积作用形成的岩层 层面 : 分隔一个单一岩层的上下界面 , 位于上面的称为 上层面 或岩层 顶面 ; 位于下面的称为 下层面 或岩层 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4. 岩层层序 沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的,它们存在着下伏沉积一定早于上覆沉积的相对新老关系。般来说 , 岩层在较大的范围内形成厚度稳定的板状 , 但由于沉积环境和条件的变化 , 有的岩层在延伸方向上厚度不稳定 , 有的向一侧变薄甚至尖灭 , 形成楔形 , 有的则向两侧变薄尖灭 , 形成透镜状。一、面状构造和线状构造的产状(一)面状构造的产状要素1. 基本要素走向倾向倾角面状构造产状要素( 1/ 3) 走向 ( 倾斜面状构造与水平面之间的交线叫做 走向线 ,走向线两端在空间所指的方向即为该倾斜面的走向。在地理方位中有两个参数 (相差180° )可以用来表示同一个面状构造的走向 2/ 3) 倾向 ( 在倾斜面上与走向线垂直的线叫做该倾斜面的倾斜线 ,倾斜线在水平面上的投影所指的沿平面向下倾斜的方位即为该倾斜平面的 倾向 。 在岩层面上 , 凡是与该点走向线 不直交的任一直线均为视倾斜线 , 其在水平面上的投影线所指的倾斜方向叫 视倾向 或假倾向面状构造产状要素( 3/ 3) 倾角 (of 倾斜线与其在水平面上的投影之间的夹角 点上可有许多视倾斜线 , 因而也就有许多视倾角 , 这些 视倾角都比该点的真倾角小真倾角 : 真倾斜线 (倾斜平面上与走向线垂直的那一条线 )与其在水平面上投影之间的夹角视倾角 : 视倾斜线 (倾斜平面上与走向线斜交的任何一条线 )与其在水平面上投影之间的夹角真倾角与视倾角的关系同一倾斜平面的视倾角小于其真倾角真倾角与视倾角之间的换算关系可用以下数学式表示 :G=C=C= H/H/ 2) 岩层产状要素的测定★ 岩层的产状要素通常是用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★视倾斜值用几何作图法或赤平投影方法求解这其中最常用的方法是用罗盘直接测量岩层的产状要素地质罗盘又叫袖珍经纬仪 , 地质工作者用它来测量目标的方位角 , 查寻位置 , 测量地质体的面状和线状构造的产状要素 , 它是地质工作者在野外工作时必不可少的工具罗盘的原理 : 地球是一个大的磁场 , 有两个磁极 , 磁北极和磁南极 , 如果将一根磁针水平地悬挂起来 , 受地磁场作用地影响 , 磁针的一端会指向磁北极 , 另一端则指向磁南极 , 也就是说 , 磁针的指向是磁北极和磁南极的连线方向 . 正是利用这个原理 , 中国古代的人民发明了罗盘的前身 , 即指南针 , 罗盘就是利用磁针总是指向磁北极和磁南极的原理而设计制造出来的 . 地质罗盘仪罗盘的构造 : 底盘 : 它是一个磁性物质的金属体 , 形如一个中间是空的金属盒子罗盘盖 : 由磁性金属制作而成 , 由一个活页与罗盘的底盘相连 , 可盖在罗盘底盘之上 , 中间是空的 , 里面镶嵌有一面圆形玻璃镜子磁针 : 为一黑色的长条形磁性金属针 , 两端是尖的 , 磁针的中心位置放在底盘中央轴的一根顶针之上 , 以便磁针能够灵活地摆动 . 磁针的一端上缠绕有若干圈铜丝 , 这一端为磁南针 , 简称南针 , 磁针的另一端未缠绕铜丝 , 是磁北针 ., 简称北针 . 转动底盘 , 磁针会发生摆动磁针制动器 : 在支撑磁针的轴的下方套着一个自由环 , 这个环与位于底盘边缘的磁针制动小螺丝以杠杆相连 , 可以使磁针离开中央轴上的顶针并固定起来 , 以便保护顶针和部受磨损 , 保持磁针的灵活性 , 延长罗盘的使用寿命底盘罗盘盖磁针磁针制动器罗盘的构造 : 刻度盘 : 位于底盘内 , 包括外圈刻度盘和内圈刻度盘 . 外圈刻度盘 : 位于底盘的外圈 , 是一个水平刻度盘 , 手持底盘 , 罗盘盖朝向自己 , 则可见 0度朝向正前方 , 逆时针方向 , 每隔 10度有一个记数 , 每 10度之间又十等分 , 每等分代表 1度 , 这样一直到 360度 , 这代表地理方位 360度方向 , 外圈刻度盘是用来测量地理方位和岩层走向及倾斜方向的内圈刻度盘 : 位于底盘盒的底面 , 以中心点为 0度 , 向两侧每隔 10度作一记数 , 直到 90度 , 每 10度之间又十等分 , 每等分为 1度 . 内圈刻度盘是用来测量坡度角和岩层的倾角的水准器 : 位于底盘内 , 包括圆形水准器和管状水准器圆形水准器 : 固定在底盘上 , 为圆形 , 其内部有一圆形气泡 , 当气泡居中时 , 表明罗盘的底盘处于水平状态 , 在测量某物的方位时或测量岩层的走向和倾向时 , 就需要将圆形水准器气泡居中管状水准器 : 固定在底盘的测斜仪上 , 其内部有一圆形气泡 , 当气泡居中时 , 表明罗盘的长边处于水平状态 , 在测量坡度角和岩层的倾角时 , 就需要将管状水准器气泡居中测斜指针 : 固定在底盘上 , 是测量坡度角和岩层面倾角的指针 , 在底盘的背面有一个黑色的金属片 , 移动该金属片 , 可以转动测斜指针 , 指针所指的内刻度盘上的度数就是坡度角或倾角 照准器 : 包括前方照准器和后方照准器前方照准器 : 以一个活页固定在底盘的前方 , 是一黑色的金属觇板 , 可折叠 , 前方有一尖端 , 如枪上的准星 , 是用来瞄准前方目标物的 以一个活页固定在罗盘盖上 , 较短 , 是一黑色的金属觇板 , 可折叠 , 前方有一尖端 , 如枪上的准星 , 是用来瞄准后方目标物的 位于罗盘盖的内部 , 中间有一条直线 , 该直线与前照准器和后照准器的尖端位于一条直线上 . 反光镜及镜中直线都是用来辅助瞄准所要测量的目标物的 . 在反光镜靠近底盘一侧 , 有一椭圆形的小孔 , 反光镜中的直线从小孔的中间通过 , 并平分椭圆 , 这是用来测量坡度角时瞄准目标用的前方照准器后方照准器反光镜( 2) 岩层产状要素的测定用罗盘测量岩层的产状要素 : 测量岩层走向 :打开罗盘盖 , 打开前方照准器 , 松开磁针制动器 , 用罗盘底盘和盖的同一侧靠紧岩层面 , 移动罗盘直至圆形水准器气泡居中 , 此时北针所指外刻度盘上的度数 , 即为罗盘前方照准器所指岩层的走向 , 而南针所指度数则为后方照准器所指岩层的走向 , 二走向之间相差 180度测量岩层倾向 :打开罗盘盖 , 打开前方照准器 , 松开磁针制动器 , 用罗盘底盖贴在岩层面上 , 前方照准器对准岩层倾斜方向 , 移动罗盘的底盘使之处于水平状态 , 直至圆水准器中气泡居中 , 此时 , 磁北针所指外圈刻度盘上的度数即为岩层面的倾向 打开罗盘盖 , 打开前方照准器 ,,用罗盘底盘和罗盘盖相同的一侧贴在倾斜岩层面上 , 并使之平行倾斜岩层面的倾斜线 , 用手指拨动底盘背后的黑色金属手柄 , 直至管状水准器中气泡居中 , 此时 , 测斜仪指针所指的内圈刻度盘上的度数就是倾斜岩层面的倾角 面状构造产状要素的特征走向 同一倾斜平面上,任意海拔标高相同的两个点的连线就是该平面的一条走向线,走向线是直线 一个倾斜平面上有无数条相互平行的走向线倾向 垂直于走向线由高指向低的方向,倾向线是一条射线,只有一个延伸方向4. 面状产状的图面表示方法及其含义5. 产状的表示方法体系 方位角表示方法 以北为 0并作为唯一参照点坐标 , 顺时针一周为 360,东为 90,南为 180,西为 270 ,北为 360. 用 1据直接表示走向、倾向、倾伏向等 象限角表示方法 分别以北( N)南( S)为参照点 0,向东向西分别控制 90范围;将圆周分为 4个象限, 第一象限为 E, 第二象限为 E, 第三象限为  第四象限为 在中国目前主要采用方位角的表示方法典型线理 —— 窗棱构造断层面上擦痕(二) 线状构造的产状要素倾伏向倾伏角 ( 或者侧伏向侧伏角 ( 1 线理的倾伏向和倾伏角2 线理的侧伏向和侧伏角倾伏向、倾伏角;侧伏向、侧伏角的差异总是让人感到困惑!二、 水平岩层地质界线与地形等高线平行或重合2. 老地层在低洼处,新地层在高处3. 地层厚度等于顶底面标高之差4. 出露宽度与地层厚度和地面坡度有关水平岩层的特征美国——三叠系红色砂岩倾斜岩层三、倾斜岩层1、地面坡向与地层倾向相反时岩层弯曲的趋势与地形等高线相同 ,但是地质界线更加开阔宽缓 (曲率小 )(一)倾斜岩层与地形等高线的关系 (“V”字型法则)2 岩层倾向与地面坡向相同,岩层坡角大于地面坡角地质界线的弯曲趋势与地形等高线相反3 岩层倾向与地面坡向相同,岩层坡角小于地面坡角地质界线的弯曲趋势与地形等高线相同 ,地质界线更加紧闭 (曲率大 )4 直立岩层地面坡向与地层倾向相同 ,而且地层倾角与地面坡角相同1 当岩层倾向与地面坡向相反时,穿越沟谷的地质界线 越山脊处 当岩层倾向与地面坡向一致时,岩层倾角大于地面坡角时,穿越沟谷的地质界线 越山脊处 当岩层倾向与地面坡向相同时,岩层倾角小于地面坡角时,穿越沟谷的地质界线 越山脊处 越沟谷时 ,地层弯曲趋势的总体规律(二)倾斜岩层出露宽度的影响因素 1 地面坡度以及坡向与 倾向之间的关系 倾向与坡向相同 倾向与坡向相反倾斜岩层出露宽度的影响因素2 地层倾角3 是指岩层的两个平行界面之间的垂直距离铅直厚度 : 是指岩层顶面和底面之间沿铅直方向的距离视厚度 : 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注意 :铅直厚度 >视厚度 >真厚度“V”字形法则与地层出露宽度小结四、 地层的接触关系地层的接触关系有哪些?(一)整合和不整合不整合又分为:平行不整合和角度不整合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( 1)整合接触( 2)不整合接触及特征a) 平行不整合平行不整合又称假整合,其特点是上、下两套地层的 产状基本保持平行 ,但 时代不连续 ,其间有反映长期沉积间断和风化剥蚀的剥蚀面存在, 其上可能 有底砾岩 。风化壳冲刷面底砾岩根据不整合面上、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 :(1) 概念 : 上、下两套地层的岩层产状平行一致 , 但上、下两套地层之间发生过沉积间断 , 缺失了部分时代的地层。(2) 特征 : 不整合面代表沉积间断和侵蚀时期 , 是一个古剥蚀面 , 在这个面上常有含下伏地层岩石碎块的底砾岩 , 有时还保存了古风化壳和古土壤 , 平行不整合面有起伏 , 也有平整的 , 它反映了上覆新地层沉积之前的古地貌形态它的形成是由于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、接受剥蚀 ,沉积间断 → 再下降 , 再沉积平行 不整合的 形成过程1 在地壳稳定下降或升降运动不显著的情况下,在一定的沉积环境中沉积了一套或多套沉积岩层;2 地壳发生显著上升 ,原沉积环境变为陆上剥蚀环境 ,经长期风化剥蚀 ,地面上形成凹凸不平的剥蚀面 ,剥蚀面上分布有古风化壳及铝土矿、褐铁矿等风化残积矿产 ;3 地壳重新下降到水面以下接受沉积,形成新的上覆沉积岩层(其底部由于开始沉积的地形差异较大而常形成底砾岩),由于地壳基本上整体上升和下降,故上、下两套地层的产状基本保持平行。平行不整合的形成过程( b) 角度不整合角度不整合的平面和立体图解 上覆最老的岩层 ,覆盖在 下伏不同时代的地层之上 (1) 上、下两套地层之间有沉积间断 , 缺失部分地层 (2) 上、下两套地层的岩层产状不一致 (3) 在不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等 (4) 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。其特点是上、下两套地层 产状不一致 ,以一定角度相交;两套地层 时代不连续 ,其间有代表长期风化剥蚀与沉积间断的 剥蚀面 存在, 其上可能 有底砾岩 。。角度不整合形成过程示意图解角度不整合的形成过程1 地壳发生水平挤压运动,使岩层产生褶皱、断裂等变形,岩层伴随着水平方向上缩短的同时,在垂直方向上不断上升,并到达陆上的一定高度或成为山地,还可能伴有岩浆作用与变质作用发生;2 变形的地层遭受长期风化剥蚀,形成凹凸不平的剥蚀面,在剥蚀面上形成古风化壳、残积矿产等;3 地壳重新下降到水下沉积环境,在剥蚀面上又形成新的原始水平沉积岩层(其底部常有底砾岩),新形成的地层与不整合面大致平行,但与不整合面以下的地层以一定的角度相交。角度不整合反映显著的水平挤压运动及伴随的升降运动 。(二)不整合的研究方法1) 地层古生物方面的标志:如果两套地层中化石所代表的时代有较大的间隔,反映了生物演化过程的中断,说明可能存在不整合。2) 沉积侵蚀方面的标志:两套地层之间如果存在各种沉积 古侵蚀面、古土壤以及有关残积矿床、底砾岩等,说明上覆地层形成前,曾一度隆起、侵蚀和风化等作用,表明存在不整合。3) 构造方面标志:如果上、下两套地层的变形有明显差异,如产状不同、构造线不同,褶皱型式和变形强度各异,说明存在不整合。4) 岩浆活动和变质作用方面标志1 确定不整合的存在不整合形成时代通常相当于不整合接触的上下两套地层之间所缺失的那部分地层的时代,或下伏地层中最新地层以后与上覆地层最老以前之间的时期。缺:没有沉积失:沉积后剥蚀2 确定不整合的时代3 研究不整合的意义① 理论意义: 地壳运动的记录、确定构造变形时间、地层单位划分的依据②现实意义: 残积型矿产(铁、锰、磷及铝土矿)、热液型矿产、流体矿产(水、石油及天然气)沉积岩层产状( 小结 )1 面状、线状构造产状要素2 水平岩层3 倾斜岩层与 “V”字形法则4 岩层接触关系5 不整合接触的类型 、 识别标志及 其构造意义请预习“沉积岩的原生构造”第二章 \第二、三节
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