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第1章 沉积岩的原生构造及其产状

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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构造地质学 —郝建民主讲 12016/10/30第一章 沉积岩层的原生构造及其产状石家庄苍岩山构造地质学 —郝建民主讲 22016/10/30水平岩层(苍岩山)构造地质学 —郝建民主讲 32016/10/30河北省石家庄嶂石岩构造地质学 —郝建民主讲 42016/10/30丹霞山位于广东省韶关市东北郊仁化县,面积 290平方千米。其山石由红色砂砾岩构成,地赤壁丹崖为特色,看去似赤城层层,云霞片片,古人取 "色如渥丹,灿若明霞 "之意,称之为丹霞山。丹霞地貌构造地质学 —郝建民主讲 52016/10/30丹霞地貌最突出的物点是 “ 赤壁丹崖 ” 广泛发育,形成了顶平、身陡、麓缓的方山、石墙、石峰、石柱等奇险的地貌形态,各异的山石形成一种观赏价值很高的风景地貌。(湖南崀山 “ 八角寨 ” 丹霞地貌风光 )构造地质学 —郝建民主讲 62016/10/30贵州赤水丹霞地貌大红岩构造地质学 —郝建民主讲 72016/10/30甘肃张掖丹霞地貌构造地质学 —郝建民主讲 82016/10/30甘肃张掖丹霞地貌构造地质学 —郝建民主讲 92016/10/30郝建民主讲 102016/10/30北京延庆单面山构造地质学 —郝建民主讲 112016/10/30本章主要内容1、概述2、利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面3、倾斜岩层与直线的产状要素4、水平岩层与倾斜岩层在地形地质图上的特征5、地层的接触关系构造地质学 —郝建民主讲 122016/10/30一、概述1、研究沉积原生构造的原因( 1)、沉积岩原生构造是构造地质学研究的基本内容;( 2)、在地壳组成三大岩石中(沉积岩、火成岩和变质岩),沉积岩占的比例最大,75%以上。( 3)、最重要的是:我们研究的地质构造主要由沉积岩层原生构造的产出状态和空间关系表现出来。构造地质学 —郝建民主讲 132016/10/302、什么是沉积岩层的原生构造?简言之,指沉积物堆积过程和成岩作用过程中形成的各种构造,如层理、层面构造以及生物遗迹、结核、缝合线及叠锥等这些生物成因或化学成因的构造。构造地质学 —郝建民主讲 142016/10/303、岩层沉积岩层由两个平行或近于平行的界面所限制的由同一岩性的层状岩石,由沉积岩作用形成的岩层就叫做沉积岩体。特征:( 1)每一个岩层,由岩性相同或相似的沉积岩组成;( 2)被上下两个平行或近于平行的沉积界面所限制;岩层的上下界面叫 层面 ,以上的叫上层面(或 顶面 ),以下的叫下层面( 底面 ),岩层顶底面之间的垂直距离就是岩层的厚度。构造地质学 —郝建民主讲 152016/10/30二、利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面层理是沉积岩层常见的一种原生构造,它是通过岩石的成分、颜色和粒度在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层构造。层理的识别标志① 、岩石成分的变化;② 、岩石的结构变化;③ 、岩石颜色的变化;④ 、岩层层理的层面构造。构造地质学 —郝建民主讲 162016/10/30层系纹层 层系界面上部为水平层理,下部为斜层理。构造地质学 —郝建民主讲 172016/10/30沉积岩层顶面与底面的识别标志有 :1. 交错层理 : 顶面被截切,底面收敛层序正常 顶面在右侧 岩层倒转构造地质学 —郝建民主讲 182016/10/30交错层理也叫斜层理 ,是由一系列斜交于层面的纹层构成,彼此重叠、交错或切割,上部与主层理截交,下部与主层理相切( 图中那个地质学家正走在一个主层面上 )。据此特征,地质学家可以判别原始层面有无倒转( 图中岩层正常,没有发生倒转,说明该沉积岩形成之后还没有过强烈的构造变形 )以及此沉积物的来源方向( 图中沉积物来源方向从右到左 )。 原始主层理在形成的时候一般是近乎水平的,成岩后的构造变形(例如,褶皱)使得层理发生旋转,变成斜立甚至直立了。构造地质学 —郝建民主讲 192016/10/30交错层理构造地质学 —郝建民主讲 202016/10/30新疆柯坪音干村泥盆系砂岩中的交错层理顶面底面构造地质学 —郝建民主讲 212016/10/30秦皇岛斜层理顶面底面构造地质学 —郝建民主讲 222016/10/302. 粒级层理 (递变层理): 同一岩层内下粗上细•粒级层理或递变层理(普遍)•反向粒级层理(偶见)•区别 :前者顶面与上一层为突变关系,后者顶面与上一层为渐变关系构造地质学 —郝建民主讲 232016/10/303. 波痕 :波峰向上,波谷朝下现代海滩砂体表面的波纹岩石表面古老的波痕构造新疆乌恰县反修煤矿郝建民主讲 242016/10/30构造地质学 —郝建民主讲 252016/10/30在太行山中,发育良好的波痕石并不罕见,从照片中断裂的岩石层面中我们可以看到在波痕的表象下难以计数的细密沉积层理,这些层理就像树木的年轮一样,记录着岩石在亿万年间所经历的沧桑巨变。构造地质学 —郝建民主讲 262016/10/30因为太行山的石英砂岩属于海相沉积,因此很多岩石上都留有大海的“烙印”,比如波痕构造。在水流的冲刷下,砂岩很容易在表面形成波状起伏的痕迹,而这些隆起的波脊也成为判断水流方向的重要依据。从照片中接近对称的波痕构造来看,水流呈周期性有规律地改变流向,很可能是在潮汐涨落的过程中往复,因此这块岩石的沉积环境应该是滨海地区。而波脊上密密麻麻的雨痕坑则是降雨留下的印记。构造地质学 —郝建民主讲 272016/10/30河北省抚宁县潮水峪上寒武统凤山组砂岩中的波痕构造地质学 —郝建民主讲 282016/10/30天津蓟县中上元古界波痕由风,水流,波浪交互作用于沉积物表面而形成。地质年龄约为 16亿年。构造地质学 —郝建民主讲 292016/10/304. 泥裂 : “ V ”形尖端朝下现代泥裂5. 雨痕 、雹痕与冲刷槽凹向下层面6. 古生物 化石 的生长和埋藏状态:底栖生物基部指向下层面构造地质学 —郝建民主讲 302016/10/30与泥土干裂的原理一样,暴露在地表的沉积层表面也会在干旱的条件下产生龟裂,裂纹中往往会被填充进一些胶结物,这些胶结物与沉积层一起受到更新的沉积物覆盖和压实成岩作用,就会形成这种如植物根系脉络一样的构造景观。构造地质学 —郝建民主讲 312016/10/30太行山嶂石岩地区泥裂构造地质学 —郝建民主讲 322016/10/30这是一个非常特殊的泥裂构造景观 ——在风蚀、水蚀的强烈作用下,原本较“软弱”的沉积层被剥蚀殆尽,而填充到沉积层龟裂缝隙中的胶结物由于黏性强、质地也更为坚硬,最终保留了下来,形成了像窗棂一样的结构。(嶂石岩)构造地质学 —郝建民主讲 332016/10/30泥裂河北来源白石山的泥裂发育在碳酸盐岩中,干裂断面呈 “ V”字形。构造地质学 —郝建民主讲 342016/10/30东非火山灰上 360万年前人类祖先的足印澳大利亚满谷国家公园发现大批冰河时期的人类足迹距今 郝建民主讲 352016/10/30据新华社电 中国、美国的科学家2011年 10月 15日在中国地质学学术刊物 《 地质通报 》 上发表论文称,在中国重庆市綦江县老瀛山莲花保寨发现了中国古人与恐龙足迹共存的实证,这是世界上截至目前,唯一一例人类在恐龙遗迹上构建居住所并长期生活的例证。莲花保寨除存在大量多样化的恐龙足迹之外,还有保存完好的要塞结构和历代题刻,构成了中国古人在恐龙足迹化石点上长时间生活的直接证据,这一时段可能长达 700多年。而莲花保寨的泥裂、鸭嘴龙类足迹和波痕被引申为荷叶叶脉、莲花和水环境, “ 莲花保寨 ” 因而得名。构造地质学 —郝建民主讲 362016/10/30三、倾斜岩层与直线的产状要素1. 岩层的产状要素岩层在三维空间的产出状态就是产状,有三个要素:走向、倾向和倾角。走向 :岩层与水平面的交线称走向线 (图中直线 走向线在水平坐标系中所指的方位就是该岩层的走向,有两个数值。O 平面层面上与走向线垂直的直线称(真)倾斜线,倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩层的倾向。倾角 :岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的(真)倾角。倾斜岩层的产状要素示意图构造地质学 —郝建民主讲 372016/10/30N 0E 90W 270S 180北极南极字表示方法 :★ 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★ 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° , 岩层向南西倾斜构造地质学 —郝建民主讲 382016/10/30倾斜岩层产状的测定与表示1. 倾向方位角∠倾角 125 ∠ 452. 走向象限角∠倾角倾向象限 W ∠ 45 角 W N E ∠ 4525 66倾斜岩层 直立岩层 水平岩层 倒转岩层仅用于地质平面图b 符号表示方法 :在地质图上 , 岩层产状要素是用符号来表示的构造地质学 —郝建民主讲 392016/10/30倾斜岩层产状的测定与表示1. 倾向方位角∠倾角 125 ∠ 452. 走向象限角∠倾角倾向象限 W ∠ 45 角 W N E ∠ 4525 66倾斜岩层 直立岩层 水平岩层 倒转岩层仅用于地质平面图(长线 )岩层走向(短线)岩层倾向(数值 )岩层倾角值构造地质学 —郝建民主讲 402016/10/30倾斜岩层产状的测定与表示1. 倾向方位角∠倾角 125 ∠ 452. 走向象限角∠倾角倾向象限 W ∠ 45 角 W N E ∠ 4525 66倾斜岩层 直立岩层 水平岩层 倒转岩层仅用于地质平面图(长线)岩层走向(箭头 )岩层变新方向岩层产状要素符号表示法构造地质学 —郝建民主讲 412016/10/30倾斜岩层产状的测定与表示1. 倾向方位角∠倾角 125 ∠ 452. 走向象限角∠倾角倾向象限 W ∠ 45 角 W N E ∠ 4525 66倾斜岩层 直立岩层 水平岩层 倒转岩层仅用于地质平面图(箭头 )岩层岩层倒转后的倾向倒转岩层的倾角岩层产状要素符号表示法构造地质学 —郝建民主讲 422016/10/30(河南嵩山石英岩)直立岩层构造地质学 —郝建民主讲 432016/10/303. 直线的产状要素直线的产状要素与倾斜平面的产状要素类似,也有 倾(伏)向 和 倾(伏)角 。直线产状的表示方法与平面产状的表示方法类似,也是 “ 倾向 倾角 ” 。如 213°  54 °水平线 侧伏向倾伏向为倾伏角,为侧伏角直线的产状要素图示也可以把直线所作倾斜平面作参照面,用 侧伏向和侧伏角 表示直线的产状。构造地质学 —郝建民主讲 442016/10/30四、水平岩层与倾斜岩层在地形地质图上的特征1. 水平岩层在地形地质图上的特征水平岩层立体图 地形地质图( 1)地层出露线与地形等高线平行,一般不相交;( 2)顶面的海拔与底面海拔之差就是岩层的真厚度。构造地质学 —郝建民主讲 452016/10/30新地层老地层 12354( 3)在层序未倒转的前提下:岩层的面向——岩层由老变新的方向 ——箭头所指构造地质学 —郝建民主讲 462016/10/30下新上;沟谷老,山脊新构造地质学 —郝建民主讲 472016/10/302. 倾斜岩层在地形地质图上的特征 —“V”字形法则倾斜岩层的露头界线在地形地质图上与地形等高线之间有一定的关系,这种关系就是 “ V”字形法则 。( 1) “ 相反相同宽 ”如果岩层倾向与地面坡向相反,在地形地质图上岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致,且弯曲幅度小于地形等高线。800等 高线岩层界线地形地质图的特征构造地质学 —郝建民主讲 482016/10/30(相反相同宽)岩层倾向与坡向相反,沟谷处形成 “ V”字且尖端向上,山脊处尖端向下。但 岩层界线的弯曲总是比等高线弯曲度小。 ( 相反相同 宽 )构造地质学 —郝建民主讲 492016/10/308 00 “相同陡倾反 ”如果岩层倾向与地面坡向相同,且岩层倾角大于地面坡角,则在地形地质图上岩层界线与地形等高线的弯曲方向相反。地形地质图的特征构造地质学 —郝建民主讲 502016/10/30( 相同陡倾反 )岩层倾向与坡向一致,岩层倾角大于坡角,沟谷尖端向下,山脊处尖端向上。( 相同陡倾反 )构造地质学 —郝建民主讲 512016/10/303. “相同缓倾尖 ”如果岩层倾向与地面坡向相同,且岩层倾角小于地面坡角,则在地形地质图上岩层界线的弯曲方向与地形等高线相同且弯曲幅大于地形等高线。800郝建民主讲 522016/10/30(相同缓倾尖)岩层倾向与坡向一致,岩层倾角小于坡角,则沟谷中 “ V”尖端向上,山脊处尖端向下,地质界限弯曲,紧闭程度大于等高线弯曲紧闭程度。( 相同缓倾尖 )构造地质学 —郝建民主讲 532016/10/30倾斜岩层—“V”形法则1. 岩层倾向与地面坡向相反:露头线与等高线同向弯曲露头线曲率<等高线曲率相反相同宽构造地质学 —郝建民主讲 542016/10/302. 岩层倾向与地面坡向一致:(1)岩层倾角<地面坡角:露头线与等高线同向弯曲露头线曲率>等高线曲率相同缓倾尖构造地质学 —郝建民主讲 552016/10/30(2)岩层倾角>地面坡角:露头线与等高线反向弯曲 相同陡倾反构造地质学 —郝建民主讲 562016/10/30—背会下面九个字,填图不用教科书。反倾宽;缓倾尖;陡倾反 。三句话表示三种状态,就是平面图上地质界线的三种状态。三种状态都是相对于 “ 山坡 ” 而言的,山坡是参照物构造地质学 —郝建民主讲 572016/10/30• 倾斜岩层的厚度岩层的厚度(真厚度)、铅直厚度和视厚度五、倾斜岩层的厚度与埋深构造地质学 —郝建民主讲 582016/10/30• 倾斜岩层的厚度真厚度( h) =铅直厚度( H)× 真厚度永远小于或等于铅直厚度视厚度( h’) =铅直厚度( H)× 真厚度永远小于视厚度构造地质学 —郝建民主讲 592016/10/30倾斜岩层的埋藏深度构造地质学 —郝建民主讲 602016/10/30六、倾斜岩层的露头宽度在垂直岩层走向的剖面上,岩层出露地表的水平投影宽度,称为露头宽度。构造地质学 —郝建民主讲 612016/10/30• 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;岩层出露在陡崖峭壁上,则岩层顶、底面的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。岩层的露头宽度特征构造地质学 —郝建民主讲 622016/10/30当岩层面与倾斜地面直交时这时露头宽度小于岩层厚度构造地质学 —郝建民主讲 632016/10/30当岩层面与地面之间的交角由大变小,则露头宽度由窄变宽。倾斜岩层的露头宽度主要取决于岩层的厚度和倾角,还受地面坡角、坡向与岩层的倾角、倾向之间关系的影响。构造地质学 —郝建民主讲 642016/10/30岩层倾角达 90° 时,且不受地形影响,露头宽度等于岩层厚度构造地质学 —郝建民主讲 652016/10/30七、地层的接触关系(一 )、整合和不整合1. 整合接触:( 1)特点:两套地层产状一致,沉积连续,生物连续,无构造运动( 2)过程:下降、沉积 —再下降、再沉积2. 假整合(平行不整合)接触:( 1)特点:两套地层产状一致,地层缺失,生物间断,有升降运动,但不强烈缺:无沉积,因地壳上升;失:有沉积,被剥蚀( 2)过程:下降、沉积 —上升、沉积间断、剥蚀 —下降、沉积构造地质学 —郝建民主讲 662016/10/30整合接触关系构造地质学 —郝建民主讲 672016/10/30假整合,平行不整合构造地质学 —郝建民主讲 682016/10/303. 不整合(角度不整合)接触:( 1)特点: 两套地层产状不一致,地层缺失,生物间断,有强烈构造运动(褶皱、断层、变质、 岩浆活动)( 2)过程:下降、沉积 —强烈构造运动 —下降、再沉积构造地质学 —郝建民主讲 692016/10/301788年 郝建民主讲 702016/10/30角度不整合构造地质学 —郝建民主讲 712016/10/30角度不整合构造地质学 —郝建民主讲 722016/10/30角度不整合构造地质学 —郝建民主讲 732016/10/30(二 )、不整合的观察和研究1. 研究意义:( 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、热液性矿床和石油、天然气田构造地质学 —郝建民主讲 742016/10/302. 研究内容:( 1)确定不整合:(其标志)①古生物:上下两套地层中化石代表的时代有大的间断②沉积侵蚀:有古侵蚀面、古风化壳、古土壤、底砾岩、残积矿床(铁帽、铝土矿、磷矿、沙金)等③构造变形:上下两套地层产状不同,构造线变化,褶皱样式、断层类型、变形程度差异,下部地层中的断层被上覆地层截切④岩浆活动:上下两套地层中岩浆岩系列的成分、产状、规模、强度及热液矿床差异⑤变质程度:上下两套地层变质程度差异构造地质学 —郝建民主讲 752016/10/30( 2)不整合时代的确定:①缺失地层的年代②下伏最新地层之后;上覆最老地层之前③侵入的岩浆时代之前;剥蚀的岩浆时代之后④被截切断层之后;贯穿上下两套地层的断层之前⑤古风化壳的年代( 3)不整合的空间展布和变化不同地段、不同部位强度、性质均有变化,综合考虑区域多种因素构造地质学 —郝建民主讲 762016/10/30塔里木盆地东阿塘北部由地震剖面揭示的角度不整合郝建民主讲 772016/10/30请注意:不要将一些交错层理误认为是角度不整合角度不整合产状变化相对不太频繁,同一产状的层理(或片理)延伸规模较大美国犹他州 错层理产状变化比较频繁,同一产状的层理延伸规模较小构造地质学 —郝建民主讲 782016/10/30练习题一、填空:1、 、 、沉积岩最基本的原生构造是 、水平岩层是 、地层接触关系可分 不整合又可分为 造地质学 —郝建民主讲 792016/10/30练习题二、思考题1、岩层、地层、层理的含义?2、层理如何识别?3、如何利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面?4、岩层产状、岩层产状要素的内涵?5、水平岩层、倾斜岩层、直立岩层的含义及露头形态、露头宽度、厚度的特征?6、地层接触关系有哪几种类型?它们分别有何特征?
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