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02沉积岩层的原生构造及产状

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02 沉积 岩层 原生 构造 产状
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第二章 沉积岩层的原生构造及产状 地质体的产状要素 沉积岩层的原生构造 沉积岩层的产状类型及特征 地层的接触关系地质体的产状要素1、地质体的概念地质体 是泛指任何成因的天然岩石体 , 包括沉积成因的岩层 、 喷出成因的层状火山岩 、侵位成因的岩浆岩体以及受力变形形成的构造 。地质体的规模可大可小 , 形态多种多样 , 结构复杂多变 。2、地质体的 产状要素不管地质体怎么复杂,从几何学上来看,它们 不 外乎都是由各种面和线组成的。产状要素 是用来规定面状构造或线状构造在三维空间的产出状态,用来表示其与水平参考面和地理方位之间的关系。(1) 面状构造的产状要素以其在空间上的延伸及其倾斜程度来确定 。主要用 走向 、 倾向 和 倾角 的数据来表示 。当观察剖面与岩层的走向斜交时 , 岩层 与该剖面的交迹线叫 视倾角 , 也叫 假倾角 。它与倾角的关系可用数学式表示:倾向偏离倾向越大,视倾角越小。(2) 线状构造的产状要素直线的产状是直线在空间的方位和倾斜程度 , 其产状要素包括 倾伏向 、 倾伏角 , 或者用其所在平面上的 侧伏向 和 侧伏角 来表示 。3、地质体产状要素的测定岩层的产状要素通常用 地质罗盘仪 直接在岩层面上测得。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。地质罗盘主要有两种:一种外形呈长方形,简称 长罗盘 ;一种外形呈近八角形、盒式,简称 圆罗盘 或盒式罗盘(又称盒式袖珍经纬仪 )。罗盘的构造 : 用罗盘测量岩层的产状要素 : ( 1)文字表示方法 :A、 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°B、 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° 岩层产状要素的表示方法N 0E 90W 270S 180北极南极E( 2) 符号表示方法在地质图上 , 岩层产状要素是用如下符号来表示:第二章 沉积岩层的原生构造及产状 地质体的产状要素 沉积岩层的原生构造 沉积岩层的产状类型及特征 地层的接触关系沉积岩层的原生构造一、相关概念二、层理及其识别三、利用原生沉积构造鉴定岩层的顶、. 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。一般来说 , 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。二、层理及其识别沉积岩是地球表面分布最广的岩层。沉积岩最重要的特征是成层性或层理,这种成层性或层理是反映构造变形的最基本的标志。1、层理是沉积岩最常见的一种原生构造,是由岩石成分、结构和颜色在剖面上突变或渐变所显现出来的一种成层构造。组成层理的要素: 细层 、 层系 、 层系组 。层理按其形态可分为三种基本类型: 平行层理 、 波状层理 、 斜层理 。按层系界面的形态可分为: 板状层理 、 楔状层理 及 槽状层理 。2、层理的识别主要根据岩石的成分、结构和颜色的变化以及层间面等几个方面去识别:( 1) 岩石成份 变化,系由两成分差异而显示出来的层理( 2) 岩石结构 变化,指岩石粒度和形状的变化显示出来( 3) 岩石颜色 变化,由于颜色的不同显示出的层理( 4) 岩层的原生层面构造 ,包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。三、利用原生沉积构造鉴定岩层的顶、底面确定沉积岩层新老关系是野外观察研究地质构造的一个重要方面。未经构造变动的岩层,其正常层序总是上顶下底,即上新下老,但经构造变动后岩层则可直立,甚至倒转,新老层序倒置的现象。1、斜层理是在一个单层中出现的与主层层理斜交的纹层构造。其特征为底面收敛,上层面被截切。2、递变层理又叫粒级层,是碎屑物质在沉积过程中由于流体(通常是浊流)逐渐衰减而形成的一种沉积结构。其特点是在一个单层中,从底面到顶面粒度由粗到细,利用这种关系可以确定新老关系。3、波痕对称型的浪成波痕(或震荡波痕),是由尖棱的波峰和圆弧波谷组成,这种波痕,无论是原波痕,还是印模,都是波峰尖端指向岩层顶面,波谷的圆弧则指向底面,这在砂岩,粉沙岩和泥岩中十分常见。4、泥裂又称干裂。当沉积岩层还未固结就露出水面,经太阳一晒就会干涸并发生收缩和裂开。其特征是干裂与层理大致垂直,往往是上宽下窄的楔状。雨痕和冰雹痕是雨点和冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物上打击出圆形或椭圆形的边缘略高出沉积物表面凹坑 , 凹坑形成之后又被上覆沉积物填充掩埋 , 成岩后 , 便在岩层的顶面上留下凹坑 , 而在上覆岩层的底面形成圆形或椭圆形的瘤状突起。根据这种层面原生构造特征 , 可以确定岩层的顶面和底面。5、雨痕、冰雹痕及其印模固结或未固结的沉积岩层,当出露水面或在水下遭到流水冲刷时,就会形成凹凸不平的冲刷面,被破碎的岩石就会以砾岩的形式在低凹处沉积下来,很明显,后形成的岩层具有先形成的岩层的残块。6、冲刷痕迹及其印模7、生物标志古生物化石的生长和埋藏状态 保存在岩层中的古动物化石、古植物化石的保存状态可用以确定岩层的顶面和底面。第二章 沉积岩层的原生构造及产状 地质体的产状要素沉积岩层的原生构造 沉积岩层的产状类型及特征 地层的接触关系沉积岩层的产状类型及特征一、水平岩层二、倾斜岩层三、直立岩层一、水平岩层1、 水平岩层水平岩层 是同一层面上各点的海拔标高相同或基本相同的岩层。未经变动的即仍保持原始状态的沉积岩层一般都是水平的。变形极其轻微的地台盖层(如北美地台、俄罗斯地台等)以及大盆地中的沉积盖层(如我国四川盆地中部某些地区的侏罗系和白垩系地层),其岩层往往呈水平或近水平产出。2、水平岩层的特征( 1)在地形地质图上,岩层的地质界线与地形等高线 平行 或 重合 。在山顶或孤立山丘上的地质界线呈封闭的曲线,在沟谷中呈尖齿状条带,其尖端指向上游;( 2)一套水平岩层,老岩层在下,新岩层在上。若地形切割轻微,地面只出露最新地层。如果地形切割强烈、沟谷发育,则在低洼处出露较老的地层,自低谷至山顶地层时代依次变新;新老( 3)岩层顶、底面之间的垂直距离是岩层的厚度,水平岩层的厚度即其顶、底面的标高差;h( 4)岩层 出露宽度 是其顶、底面出露线之间的水平距离,水平距的大小取决于岩层厚度和地面坡度。厚度一致的岩层出露宽度决定于坡度,坡度大出露宽度小,坡度小出露宽度大。坡度一致时,出露宽度决定于厚度,厚度大出露宽度大,厚度小则出露宽度小。二、倾斜岩层1、什么是倾斜岩层倾斜岩层 是指倾向和倾角基本一致的一套岩层,是变形岩层和构造中最基本的一种。倾斜岩层往往是大褶皱的一翼或断层的一盘。2、倾斜岩层的厚度真厚度 : 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。 真厚度、铅直厚度与视厚度直厚度 >视厚度 >真厚度3、 “ V”字形法则倾斜岩层穿越沟谷和山脊的地质界线在平面的投影均呈 “ V”字形,这种规律叫 “ V”字形法则 。“ V”字形法则对野外地质填图工作有很重要的指导意义。“ V”字型法则在地形地质图上的特征可概括为以下三点:( 1)当岩层倾向与地面坡向 相反 时,穿越沟谷的地质界线,“ V”字形尖端指向沟谷上游, “ V”字形尖端指向与岩层倾向一致;穿越山脊处 “ V”字形尖端指向下坡,即与岩层倾向相反的方向;地质界线的“ V”字形弯曲较等高线开阔。( 2)当岩层倾向与地面坡向 一致 ,岩层倾角大于 地面坡角时,穿越沟谷的地质界线 “ V”字形尖端指向沟谷下游,即岩层的倾向;山脊处的地质界线 “ V”字形尖端指向山脊上坡,即岩层倾向相反的方向(图 A);岩层的倾角越陡, “ V”字形越开阔。( 3)当岩层倾向与地面坡向 一致 ,岩层倾角 小于 地面坡角时,地质界线 “ V”字形尖端在沟谷处指向上游;在山脊处指向下坡,且其 “ V”字形的弯曲较等高线紧闭。4、倾斜岩层的露头宽度倾斜岩层的出露宽度比较复杂,主要取决于岩层的厚度 , 另外还受倾向、倾角和地面坡角、坡向之间关系的影响。露头宽度与地层厚度、倾角的关系露头宽度与地面坡度的关系受构造运动的影响,岩层原始水平状态发生剧烈变化,岩层面与水平面垂直,称为 直立岩层 。三、直立岩层特征:( 1)岩层面直立,在地质图上表现为一条直线;( 2)其厚度直接表现为平面图上的水平距离;( 3)直立岩层的出露宽度只与岩层的厚度有关。第二章 沉积岩层的原生构造及产状 地质体的产状要素沉积岩层的原生构造 沉积岩层的产状类型及特征 地层的接触关系地层的接触关系地层间的接触关系,是构造运动和地质发展历史的记录。沉积接触关系基本上可分为 整合接触 和 不整合接触 两大类型。1、整合和不整合(1)整合接触当一个地区长期处于地壳运动相对稳定的条件下,即沉积盆地缓慢下降,或虽上升但未超过沉积基准面以上,或地壳升降与沉积处于相对平衡状态,沉积物则一层层地连续堆积而没有沉积间断。这样一套相互平行或近于平行的新老地层之间的接触关系,称为 整合接触 。(2)不整合接触沉积接触的上下两套地层之间有沉积间断,代表地质历史中一定的时间间隔,在此期间,或者是由于区域上升而没有接受沉积,或者是已沉积的地层又遭到剥蚀。不整合的类型有两种 , 即 平行不整合 和 角度不整合 。平行不整合 ( 假整合 ) :主要表现是不整合面上下两套地层的产状彼此平行 。其形成过程如下:角度不整合 :主要表现为不整合面上下两套地层产状不同 , 变形强弱 、 变质程度以及岩浆活动也常有明显差异 。其形成过程如下:2、不整合在地质图和剖面图上的表现( 1)平行不整合由于不整合面上下两套地层产状彼此平行,不整合面因长期受风化剥蚀而被夷平为较平坦的面,所以在地质图和剖面图上不整合面与其上下两层产状一致,即倾向、倾角相同。其地质界线与整合的地质界线相似。( 2)角度不整合在地质图和剖面图上,角度不整合表现为上覆的较新地层的底面地质界线,即上覆地层中最老的一层截切下伏的时代较老的不同地层的地质界线。通常以上覆地层的底面代表不整合面。3、不整合的观察与研究( 1) 确定不整合的存在:地层古生物标志 : 如果两套地层中的化石所代表的时代有大的间隔 , 反映了生物演化过程的中断 , 说明可能存在不整合;沉积侵蚀标志 : 两套地层之间如果存在古侵蚀面、古土壤以及与其有关的残积矿床(铁矿、铝土矿、磷矿、金矿等)、底砾岩等,说明上覆地层形成前曾一度发生隆起、侵蚀和风化等作用,表面存在不整合;构造标志 :如果上 、 下两套地层的变形差异明显 , 如产状不同 , 构造线不同 , 褶皱型式和变形强度各异 , 断层类型 、 产状和强度明显不同 ,而且下伏地层中的断层被上覆地层所截切 , 说明存在角度不整合;岩浆活动和变质作用标志 :由于不整合面上 , 下两套地层及其地质构造是在不同时期的地壳运动中形成的 , 因此各自发育有不同时期 , 不同特点的岩浆活动和变质作用 , 一般来说 , 下伏老地层中的变质程度要比上覆新地层中的变质程度要强。 观察研究不整合面的形态 (平整?起伏不平? ), 它反映了地质历史时期的大陆侵蚀程度和地貌特征。( 2)对不整合面的研究:同一期构造运动在不同的地区的变形强弱有所不同 。 在不同地区同一时代的地层与下伏地层之间可能存在不同的接触关系 (整合 ? 不整合 ? ) 。a b c d e f详细观察描述不整合面上 , 下地层的的岩性 , 岩相和化石 , 尽可能搞清楚其时代 。系统测量不整合面上下地层的产状。仔细收集有关底砾岩的的资料 , 了解其中砾石的成分 , 粒度 , 圆度 , 分选性 , 排列方向。( 3)对不整合面上下地层的岩性、产状和时代进行系统的研究:( 4) 确定不整合的时代:不整合形成的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 , 即下伏地层中最新地层以后与上覆地层中最老地层以前的时期 。角度不整合的时代是构造强烈活动的时期( 即 构造幕 ) 。 当缺失地层较少时 , 确定不整合形成的时代较为准确;若上下两套地层时代间隔很大 , 不整合形成的时代就不易准确判定 。这期间也可能发生过多次运动 。 要正确理解地层的 “ 缺 ” 与 “ 失 ” 。4、不整合研究的意义( 1) 不整合从沉积的方面记录了地壳运动的演化历史 , 不仅体现了地质体空间上的相互关系 ,也反映了时间上的发生顺序 , 是研究地质发展历史 、 鉴定地壳运动特征和确定构造变形时期的重要依据;( 2) 在岩石地层学上 , 不整合也是划分地层单位的依据之一 。 不整合线是地质填图的重要地质界线 。 对不整合在空间上的分布及其类型变化的研究有助于了解古地理环境和古构造状况及其变化;( 3)不整合面上及其邻近的岩层常可形成铁、锰、磷及铝土矿等沉积矿产。不整合面也是一个构造软弱带,宜于岩浆和含矿溶液活动,故常常形成各种热液型矿床;不整合面也有利于石油、天然气等的储聚。( 4)在岩石力学性质上,不整合面是一个构造软弱面,控制着岩层或岩体的稳定性。
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