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地质地形测量学讲义.doc

地质地形测量学讲义

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2017-10-22 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《地质地形测量学讲义doc》,可适用于战略管理领域

地质地形测量学讲义《地形地质测量学》讲义编写人:王彬西北大学地质学系年月第页共页第一章绪论第一节概述经典的测量学的含义是测量学是研究地球的形状和大小测定地面点的平均位置和高程将地球表面形状及其他信息测绘成地形图的科学。根据测量的目的不同和研究的手段方法的不同测量学包括:普通测量学、大地测量学、摄影测量学、地图制图学、工程测量学等应用测量学学科。普通测量学研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、技术、方法和应用的学科是测量学的基础。主要研究内容有:图根控制网的建立、地形图的测绘及一般工程的施工测量。具体内容有:距离测量、角度测量、定向测量、高程测量以及观测数据的处理和绘图等。大地测量学研究在广大地面上建立国家大地控制网测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的科学。包括精密三角测量、导线测量、水准测量、天文测量、重力测量、卫星大地测量、惯性测量、椭球面大地测量、地球形状理论和测量平差计算等内容。摄影测量学通过摄影的方法获取被研究对象的信息对其进行处理、测量、判识和研究以测得物体的形状、大小和位置的模拟形式或数字形式的成果以及关于环境的可靠信息的一门科学。摄影测量原先主要用于测绘地形图。随着科学技术特别是遥感技术的发展摄影方式和研究对象日趋多样摄影测量已在许多科学领域中得到应用。工程测量学研究工程建设在勘测设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作的科学。主要内容有:工程控制网建立、大比例尺地形图测绘、施工放样、设备安装测量、竣工测量、变形观测和维修养护测量的理论和技术方法。地图制图学研究地图及其制作的理论、工艺和应用的科学。一般包括地图制图、地图投影、地图整饰和地图制印等。现代地图制图学还包括利用空间遥感技术获取地球、月球、火星等天体信息编制各种地图和天体图以及制图自动化技术它与测量学、地理学、数学、印刷技术、电子技术和计算机技术有着密切的联系。近年来有的学者将信息论引入地图制图学将其定义为“空间信息图形转播学科”。第二节地球的形状和大小地球的形状与大小自古以来为人类所关注对它的研究从来没有停止过。因为人类对自身生存的环境只有深刻地认识和正确地反映才能有效地适应利用和改造它为生存创造物质条件。地球的表面极不规则有高山大川有江河湖诲。位于我国西藏与尼泊尔王国边界处的喜马拉雅山的主峰海拔(m位于太平洋西部的马利亚纳海沟低于平均海水面m。尽管如此从宏观上看这些高低滴稀盐酸不起泡(当刮成粉末后起泡者则为白云质。)铁质胶结物矿物成分主要为赤铁矿颜色常呈紫、红、褐等色胶结坚固紧密比重较大。风化后变为褐铁矿风化后颜色变浅呈褐黄色硬度也变小。)海绿石质绿色致密状或颗粒状。硬度小于小刀风化后变为褐铁矿褐色斑点或斑块。)粘土杂基以粘土矿物为主常含少量细粉砂。颜色常呈褐色或黄褐色含有机质时颜色较深岩石一般较疏松粗糙土状光泽硬度小于小刀易刻成粉末遇水常变软锤击岩石易破碎。(二)碎屑岩结构的野外划分碎屑岩的结构包括碎屑颗粒的特点(颗粒大小、圆度、球度、形状、分选性等)、填隙物的特点以及碎屑颗粒与填隙物之间的关系(胶结类型)三个方面的内容。野外观察时主要是确定碎屑颗粒的大小、分选性、磨圆度、球度和胶结类型等。(碎屑颗粒的大小及粒级划分碎屑颗粒的大小称为粒度一般用颗粒的视长径来计量*目前常用的粒级划分有两种:种是自然粒级标准另一种是Φ粒级标准(Φ,一lgdd为碎屑颗粒直径(表)。自然界单一粒级的碎屑岩很少见大部分是由几个不同粒级的碎屑组成各粒级的百分第页共页含量不同(岩石的粒级名称也不相同。粒度分类命名原则如下:()三级命名原则。以粒级含量,、,、,三个界线为依据确定岩石的粒级名称。含量大于,的粒级作为岩石的基本名称如中粒砂岩含量,一,的粒级以“××质”的形式写在基本名称之前(“质”字常省略)如粉砂质细砂岩含量,一,的粒级以“含××”写在岩石名称的最前面如含砾粗砂岩、含粗砂粉砂质细砂岩含量小于,的粒级不参加命名。该三级命名原则也适用于碳酸盐岩、泥质岩的成分分类。()若岩石中没有一个粒级的含量大于,但含量,一,的粒级有两个时则以这两个粒级的名称复合命名(以“××××岩”的形式表示含量多者在后少者在前其它含量更少的粒级仍按三级命名原则处理如含粗砂的中细粒砂岩。当岩石中有三种粒级均小于,且都大于时可命名为不等粒砂岩。()若岩石以两个粒级为主要组分且两者含量多少用肉服难以区分时(仍采用复合命名法但两粒度名称之间不加“”如砂砾岩等。()在使用上述原则时作为基本名称的主要粒级。可细分如砂可细分为粗砂、中砂、细砂等作为次要名称的粒级组分则只分为砾、砂、粉砂等不再进步细分。(圆度圆度是指碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化的程度。圆度的研究对象主要是中、粗碎屑岩在野外粗碎屑岩可划分成极圆状、圆状、次圆状、次棱角状和棱角状等五个圆度级别中碎屑岩只划分为好(圆状)、中(次圆状或次棱角状)、差(棱角状)等三个级别而粉砂岩一般不做圆度的划分和描述。(分选性分选性是指相同粒级的碎屑颗粒相对集中的程度一般用同一粒级碎屑含量占全部碎屑总量的百分比来衡量。野外观察对通常划分为三个等级即:当同粒级的碎屑占全部碎屑的,以上时称分选性好当同粒级的碎屑占全部碎屑的,一,时称分选性中等当没有个粒级的碎屑达到全部碎屑的,时称分选性差。(三)粗碎屑岩的野外观察描述主要由mm以上的碎屑颗粒组成的岩石称粗碎屑岩(又称砾岩。砾岩的碎屑物质以岩屑为主(各种成分和结构的岩屑均可在砾岩中出现。在较细的砾岩中也可有较多的长石和石英碎屑。砾岩的孔隙多被砂质或杂基充填有时也可有化学胶结物充填。砾岩的粒度变化范围很大分选性常较差。砾岩的磨圆度通常较好只有在特殊环境条件下形成的砾岩才呈明显的角砾状。砾岩的层理般发育不好有时可出现厚度很大的交错层理和粒序层理。砾岩中的砾石常呈叠瓦状排列。(粗碎屑岩的分类命名目前对粗碎屑岩的分类还不够统和规范特别是对砾石量的下限有人规定为,也有人规定为,。由于粗碎屑岩在野外十分醒目又具有较特殊的地质意义和成因在沉积岩中的分布也较少因此可将粗碎屑岩的砾石含量下限定为比较合适。粗碎屑岩根据砾石的磨圆度可分为砾岩和角砾岩根据砾石成分的复杂程度可分为单成分砾岩(又可按所含砾石的成分进步命名)和复成分砾岩根据砾岩在地层剖面中的位置可分为底砾岩和层间砾岩此外还可按照砾岩的成因可分为河成砾岩、滨岸砾岩、岩溶角砾岩和滑塌角砾岩等等。粗碎屑岩的野外定名应综合考虑砾石的成分、结构、构造等多种因亲。各因素在岩石名称中的顺序依次为:颜色、岩层厚度、粒度、填隙物成分和主要砾石成分如灰白色中厚层细粒硅质石英岩质砾岩。(粗碎屑岩野外观察描述的内容第页共页()砾岩的颜色。()确定砾石的成分。注意砾石成分在平面和剖面上的变化规律描述各种砾石的鉴定特征统计各种砾石成分的百分含量。()观察并测量砾石的粒度可以无选择地测量个以上砾石的视长轴或测量一定范围内所有砾石的视长轴:求出平均粒径。确定砾岩的分选性或根据测量的砾石计算出分选系数。注意观察砾石粒度在剖面和平面上的变化规律。()观察并确定砾石的磨圆度、球度和形状。()确定填隙物的成分、含量、充填方式等。()观察砾岩层的沉积构造特征如有无层理和粒序性变化砾石的排列是否有方向性测量砾石长轴的延伸方向和砾石最大扁平面的倾斜方向。()测量砾岩层的厚度、产状注意观察砾岩层与下伏岩层的接触关系、底面特征等。()综合定名。(粗碎屑岩描述举例浅灰色厚层状中细粒砾状结构块状构造。砾石大小不分选性中到差砾石最大者达mm小者仅mm以,mm者居多。砾石形状呈近等轴状磨圆度中等多为次圆状。砾石含量约占,填隙物约占,孔隙式胶结。砾石成分以白云岩岩屑为主次为硅质岩岩屑并含少量喷出岩岩屑。白云岩岩屑为灰白色硬度小于小刀细晶结构(粉末滴稀盐酸起泡。硅质岩岩屑呈黑灰色到黑色(致密坚硬可见水平状纹层构造。喷出岩岩屑呈浅紫红色光泽暗淡断口粗糙具斑状结构可见少量角闪石斑晶属安山岩岩屑。填隙物呈灰白色局部带有绿色色调点酸剧烈起泡(说明以钙质为主此外含少量砂级碎屑物充填。综合定名:浅灰色厚层状中细粒钙质复成分砾岩。(四)中碎屑岩的野外观察描述主要由,mm的碎屑物质组成的岩石称中碎屑岩即砂岩(砂岩的一般特征砂岩的碎屑组分主要有石英、长石和各种岩屑。石英是砂岩的主要组分般含量较高长石和岩屑属不稳定组分般含量较少。由砂岩粒度较细所含的岩屑多为隐晶质或微晶质结构。砂岩的填隙物常为硅质、铁质或钙质等化学胶结物。在分选性差成分复杂的砂岩中则常以粘土杂基充填为主。砂岩的粒度、分选性和磨圆度变化较大层理构造和层面构造较为发育常见交错层理、粒序层理等。(砂岩的分类和命名)砂岩的分类目前普遍采用砂岩成分成因分类又称四端元分类(图、表)。这种分类方案将组成砂岩的成分归纳出以下四种具有成因意义的端元组分:M(杂基)端元指小于mm的粉砂质、粘土质机械混入物。Q(石英)竭元包括石英、燧石以及石英岩及其它硅质岩屑。F(长石)端元包括各种长石。R(岩屑)端元包括各种岩屑。首先根据杂基的含量将砂岩分为杂基含量小于,的净砂岩(简称砂岩)和杂基含量大于,的杂砂岩两大类型再按石英(Q)、长石(F)和岩屑(R)三者的相对含量各划分出七种类型。)砂岩的命名以成分成因分类名称作为砂岩的基本名称。详细命名采用:颜色岩层厚度粒度胶结物成分基本名称的方法命名如灰白色中厚层细粒钙质长石石英砂第页共页岩。(砂岩野外观察描述的内容()观察描述砂岩的颜色。()观察砂岩的结构特征确定结构类型目估碎屑颗粒的粒度大小及变化范围描述其分选性、磨圆度及胶结类型。()观察砂岩的岩层厚度宏观沉积构造类型如层理类型、波痕、底模、生物扰动构造、痕迹化石等详细描述其特征。()鉴定碎屑物质和填隙物成分目估百分含量并描述它们的肉眼鉴定特征。()观察岩石的纵横向变化及其与上、下岩层间的接触关系。()其它待征如风化特点、次生变化类型、地形地貌待征等。()综合定名。(砂岩描述举例新鲜面呈灰绿色风化后为黄绿色。绿色系含较多的海绿石所致故为自生色可见较清晰的平行层理层理因含海绿石多少不同而显现(细层厚度不一般为,mm。中粒砂状结构碎屑粒度多在,mm左右(大小均一分选好磨圆度高颗粒支撑孔隙式胶结。碎屑成分较简单石英约占碎屑的,灰白色因受氧化铁浸染而略呈灰黄色长石少量估计不足,灰白色粒度较石英略组磨圆亦较差可见解理略显玻璃光泽此外还含有极少量隧石岩屑黑色隐晶质结构。胶结物以硅质为主(次为海绿石海绿石沿层理分布部分因氧化而成褐铁矿斑点整个岩石固结紧密坚硬。第页共页综合定名:灰绿色中厚层中粒含海绿石硅质石英砂岩。(五)细碎屑岩的野外观察描述主要由一mm的碎屑物质组成的岩石称细碎屑岩即粉砂岩。粉砂岩的特点是:粒度细、碎屑物质成分较简单以石英为主(长石和岩屑较少见常有较多的白云母碎片沿层理面分布。碎屑颗粒磨圆差多为棱角状分选较好。填隙物以泥质较常见常见泥质岩过渡其次为钙质和铁质胶结物。粉砂岩中常发育纹层较细的水平层理或微波状层理岩层厚度一般较薄。粉砂岩野外观察描述的内容与砂岩基本相同。由于其粒度细、碎屑成分及粒度难以准确鉴定。因此对粉砂岩应注意观察颜色、混入物成分及含量以及白云母碎片的分布特征、岩石的断口及层理特征是否有生物碎片等。粉砂岩在野外一般不再划分详细类型可直接根据颜色、填隙物成分等单因素直接命名如紫红色粉砂岩、钙质粉砂岩等。此外也可综合各单因素特征进行命名命名采用:颜色填隙物成分碎屑成分粒度粉砂岩的顺序进行如紫红色钙质石英细粉砂岩。粉砂岩描述举例浅肉红色风化后颜色变浅并显的较为疏松肉眼大致可辨碎屑颗粒成分以石英为主沿层面分布较多的白云母碎片点酸烈起泡钙质胶结。岩石呈薄层状略显缓波状层理构造。命名浅肉红色薄层钙质石英粉砂岩。三、泥质岩的野外观察与描述泥质岩主要是由粘土矿物和粒径小于mm的极细粒碎屑物质组成的岩石。(一)泥质岩的分类命名泥质岩的分类般是首先根据岩石的固结程度和页理发育情况等特征分为粘土(泥)、泥岩和页岩三类然后进步划分主要考虑粘土矿物成分、混入物成分和结构(表)泥质岩的野外定名般综合颜色、混入物成分、结构和页理发育情况进行如黑色含粉砂质炭质页岩。(二)泥质岩野外观察描述的内容()颜色。泥质岩的颜色变化很大常有灰白、灰绿、褐黄、紫红、黑等色。影响泥质岩颜色的主要因素是粘土矿物的含量和混入物成分因此可根据其颜色特征判断粘土矿物的含量和主要混入物的成分。例如不含混入物的纯粘土岩常呈白色或灰白色含铁质氧化物者呈红色、紫红色含细分散黄铁矿或有机质者多呈黑色或黑灰色等等。()矿物成分。泥质岩矿物成分复杂颗粒极细肉眼条件下要准确鉴定粘土矿物几乎不可能。因此在野外一般不鉴定泥质岩的粘土矿物成分主要是根据颜色、硬度、点酸起第页共页泡情况等判别混入物的成分。()结构。泥质岩的常见结构有泥状结构、粉砂泥状结构、鲕状或豆状结构、生物泥状结构等。野外主要是依据手感、断口、刀切面特征等判别泥质岩的结构类型。例如具泥状结构的岩石几乎全由粘土物质组成岩石致密细腻常见贝壳状断口用手捻有滑感刀切面光滑平整具粉砂泥状结构的泥质岩断口粗糙手捻有粗糙感刀切面不光滑具砂泥状结构的岩石则能分辨出碎屑颗粒。()构造。泥质岩的常见构造除水平层理、干裂、雨痕外页理是最常见的构造类型。页理构造是泥质岩经成岩后生作用后因粘土矿物定向排列面沿层理方向易剥型成页片的性质。页理的发育程度与粘土矿物、有机质含量和压实作用强度成正比与碎屑物、化学混入物含量和生物扰动作用强度成反比。页理发育的泥质岩称页岩页理不发育的泥质岩称泥岩。()生物化石。泥质岩中常含较多的生物化石特别是在页理发育的泥质岩中生物化石或化石碎片常沿页理分布。在描述时要注意生物化石的种类、数量以及保存的完整情况和分布状况。()物理性质。泥质岩常具某些特殊的物理性质这些性质使泥质岩在工业上具有广泛的应用价值同时也是判别泥质岩矿物成分的依据。因此要注意观察描述泥质岩的断口、硬度、光泽、粘舌性、可塑性以及吸水膨胀性等物理性质。()其它特征。如岩层厚度、产状、与上下岩层的接触关系。()综合定名。(三)泥质岩描述举例例蒙脱石粘土岩(浅肉红色泥状结构块状构造。硬度小固结程度低较硫松断口粗糙略具滑感。在水中易泡软并剧烈膨胀膨胀后体积增大约倍。含少量次生碳酸盐矿物和碎屑物质点酸起泡。例黄绿色粉砂质页岩黄绿色风化后呈褐黄色粉砂泥状结构页理发育手捻有粗糙感易破碎成碎片状沿页理面有少量白云母分布其它碎屑肉眼难以分辨。四、碳酸盐岩的野外观察与描述碳酸盐岩是钙镁碳酸盐矿物(方解石、白云石)含量大于,的沉积岩。主要岩石类型为石灰岩和白云岩。(一)碳酸盐岩的一般特征组成碳酸盐岩的矿物,除碳酸盐矿物外还有陆源碎屑物质和非碳酸盐自生矿物(如石英、长石、粘土矿物、蛋白石、玉髓、石膏等。碳酸盐岩的结构类型多样基本类型有粒屑结构、泥晶结构、生物骨架结构、晶粒结构和残余结构等。碳酸盐岩的构造除常见的波浪、层理外还常有缝合线叠层石鸟眼等特殊成因的构造。碳酸盐岩常发生明显的成岩后生作用如重结晶作用、压溶作用、交代作用等。(二)碳酸盐岩的分类与命名(碳酸盐岩的分类)碳酸盐岩的成分分类碳酸盐岩除了以方解石为主的石灰岩和以白云石为主的白云岩两大基本类型外还常有方解石与泥质、白云石与泥质两种成分的混合类型以及方解石、白云石与泥质等三种成分的混合类型。对于两种或两种以上成分的混合类型应采用前述三级分类命名原则进行详细分类。)碳酸盐岩的结构成因分类为目前最流行的分类方法本文参照国内外已有的结构第页共页成因分类方案结合野外填图工作实际提出下面的碳酸盐岩分类(表)供野外工作参考。(碳酸盐岩的命名野外对碳酸盐岩命名时以表中的名称作为岩石的基本名称并根据结构特征进一步细分。例如内碎屑灰岩(白云岩)可按内碎屑的粒度大小细分为砾屑(,mm)、砂屑(mm)、粉屑(mm)和微屑(,mm)等灰岩(白云岩)骨屑灰岩(白示岩)可按骨粒(屑)类型划分为介壳(屑)、虫(屑)、棘皮(屑)等灰岩(白云岩)结晶(白云岩)可按晶粒大小细分为巨晶(,mm)、粗晶((mm)、中晶(mm)、细晶(mm)、粉晶(一mm)、微晶(,mm)等灰岩(白云岩)。两种颗粒为主的命名时多者在后少者在前三种和三种以上颗粒为主时颗粒类型不参加命名称为颗粒灰岩(粒屑灰岩)。碳酸盐岩的详细名称应包括:颜色、层厚、特殊构造等内容如灰黑色中厚层虫屑泥晶灰岩、褐黄色薄层鸟眼状微晶白云岩。(三)碳酸盐岩野外观察描述的内容()颜色。碳酸盐岩的颜色多为各种色调的灰色色调的深浅主要与有机质含量有关。有机质含量高时岩石可呈黑灰色或黑色含铁质时可呈红或黄色含泥质时多呈褐黄色。()矿物成分。方解石、白云石及粘土物质仅凭肉眼很难准确区分因此在野外对碳酸盐岩进行鉴定需借助稀盐酸进行以下检验井结合岩石的其它特征加以区分。滴盐酸剧烈起泡伴有嘶嘶的响声并有小水珠飞溅反应后无残余物者般以方解石为主属石灰岩类。滴盐酸起泡较剧烈但响声微弱无小水珠飞溅者仍以方解石为主但可能含有少量白云石属白云质灰岩类。滴酸反应不明显起泡微弱少量气泡滞留于岩石表面不动无响声者一般以白云石为主含方解石较少属灰质白云岩类。滴酸不起泡或起泡极弱仅在放大镜下才能见到极细小的气泡缓慢出现将岩石研成粉末后滴酸则起泡岩石常呈浅黄灰色断口较粗糙多呈瓷状或砂糖状(风化面有纵横交错的刀砍状溶沟刀砍纹者般以白云石为主属白云岩类。滴酸起泡剧烈(但泡沫浑浊反应后在岩石表面留有泥质薄膜岩石新鲜面褐黄色且较疏松者般含有较多的泥质属泥灰岩类。()结构。碳酸盐岩结构类型较多在野外观察时应首先确定是否有颗粒(粒屑)存在。一般来说颗粒多因颜色略与基质不同而显示出来在风化后会更明显对于颗粒(粒屑)结构的岩石要注意观察颗粒的大小、形态、分选性、磨圆度、排列方第页共页式等待征并确定颗粒的类型和百分含量。此外(还要尽可能鉴别填隙物是亮晶还是泥晶。一般来说泥晶颜色较深光泽暗淡结构致密并常含杂质。颗粒含量少且分选磨磨圆差的灰岩多以泥晶为主亮晶颜色较浅并呈灰白色较透明方解石晶体亦粗大有时可见解理颗粒含量高且分选磨圆好的灰岩多以亮晶胶结为主。准确鉴别泥晶与亮晶需在显做镜下进行对不含或少含颗粒(粒屑)的碳酸盐岩应注意观察岩石的断口光泽等特征以区别泥晶结构与晶粒结构。一般泥晶结构常呈致密块状、光泽暗淡、贝壳状断口等待征晶粒结构则断口粗糙或参差不平可见较好的晶体或菱形解理等特征。对具晶粒结构的岩石应注意观察矿物晶体的大小、形态等特征。()构造。观察有无层理、波痕、干裂以及叠层石、缝合线、叠锥、鸟眼等构造详细描述各种沉积构造的特征及发育程度。()观察岩层的厚度以及与上、下岩层的接触关系等特征。()观察岩石的次生变化如压溶、溶蚀、重结晶、交代等现象。()综合定名。(四)碳酸盐岩描述举例暗紫色中厚层状块状构造鲕粒结构。滴盐酸剧烈起泡主要矿物成分为方解石并含少量氧化铁混入物因此岩石呈暗紫色。颗粒类型主要为鲕粒合少量生物碎片。鲕粒多呈球形、椭球形个别呈长条形大小较均一一般在mm左右(肉眼隐约可见鲕粒内部的同心层状构造含量约,生物碎片多呈长条形约,mm生物种属难以确定约含,填隙物灰白色(较鲕粒颜色略浅局部可见较粗大的方解石晶体为亮晶方解石胶结含量约,。综合定名:暗紫色中厚层亮晶鲕粒灰岩第三节变质岩的野外观察与描述变质岩是原先已经存在的岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)经变质作用改造形成的岩石。一、变质岩的一般分类命名原则(一)变质岩的分类变质岩种类繁多成因复杂。根据变质作用的类型可分为五大类:接触变质岩类、气化热液变质岩类、动力变质岩类、区域变质岩类、混合岩类。各类变质岩产出的地质环境、变质作用特征见表。各类变质岩的进一步分类以原岩成分和变质条件为依据。(二)变质岩的一般命名原则(变质岩的基本名称变质岩的基本名称主要依据结构、构造和主要矿物成分具体命名方法如下:()具变余结构、构造的岩石在原岩名称之前加“变质”二字如变质砂岩。()具变晶结构或(和)变成构造的岩石如:具定向构造直接根据变成构造特征确定基本名称如板状构造板岩、千枚状构造千枚岩、片状构造片岩、片麻状构造片麻岩等不具定向构造的粒状岩一般根据含量最多的矿物确定基本名称如角闪岩、石英岩、大理岩(碳酸盐矿物为主)等个别岩石类型是根据外貌特征和结构、构造而使用习惯名称(如角岩、麻粒岩、变粒岩等。()具碎裂结构、构造的岩石依据碎裂特征确定基本名称如构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、千糜岩等。(变质岩的详细命名变质岩的详细命名是采用颜色特征的结构、构造矿物成分基本名称的方法。矿物成分参加命名时含量大于,的直接参加命名含量,的在矿物名称之前第页共页加“含”字含量小于,的矿物一般不参加命名但特征变质矿物应参加命名在矿物名称前加“含”字如银灰色石榴石白云母片岩。当参加命名的矿物较多时矿物名称可略写如含硅线十字石榴斜长片麻岩。二、主要变质岩类型的肉眼签定特征()热接触变质岩的肉眼鉴定特征见表所示。()气化热液变质岩的鉴定特征见表所示。()动力变质岩的肉眼鉴定特征见表所示。()区域变质岩的肉眼鉴定特征见表所示。()混合岩的肉眼鉴定特征见表所示。三、变质岩野外观察描述的内容()颜色。()矿物成分。在对变质岩进行观察描述时除了注意观察含量较多的主要矿物外要特别注意特征变质矿物的观察和鉴定以便为恢复原岩、分析变质作用的物理化学条件和变质作用强度提供依据。对岩石中含有的所有矿物都要注意观察描述其颜色、光泽、解理、硬度、形态、大小等鉴定特征目估各种矿物的百分含量。描述的顺序是:具斑状变晶结构的先描述变班晶后描述变基质不具斑状变晶结构时按照矿物的含量由多到少依次描述。()结构。首先比较矿物的相对大小看其是否具斑状变晶结构再观察和度量矿物的绝对大小然后观察变晶矿物的形态特征最后对岩石的结构进行综合描述定出岩石的结构类型。当岩石具等粒变晶结构时描述方法为:粒度次要矿物形态主要矿物形态如中粒鳞片粒状变晶结构当岩石具斑状变晶结构时描述方法为:具××变晶基质的斑状变晶结构或者描述为具斑状变晶结构基质具××变晶结构。()构造。要注意对片状矿物、柱状矿物和纤维状矿物排列方式的观察有无定向排列是连续的定向排列还是断续的定向排列(最后定出岩石的构造类型。第页共页()其它特征如岩石的断口、光泽、次生变化、破碎情况等。()综合定名。四、变质岩描述举例例红柱石角岩深灰色块状构造具微粒变晶基质的斑状变晶结构。变斑晶为红柱石浅灰色长柱状横断面正方形(大小近等长约mm由于风化使光泽暗淡含量约,变基质深灰色粒度细小除黑云母因其鳞片状晶形和珍珠光泽易于识别外其它矿物均难以分辨。例石榴石白云母片岩银灰色片状构造变基质具鳞片变晶结构的斑状变晶结构。变斑晶石榴石暗紫红色等轴粒状粒度mm大小近等略突出于岩石表面含量约,变基质主要由白云母和石英组成白云母为银白色鳞片状平行连续定向排列具较强的丝绢光泽含量约,石英为灰白色(颗粒细小它形粒状(夹于平行排列的白云母之间(含量约,。第页共页第页共页第页共页第页共页第七章主要构造形态的野外观察、描述与研究褶皱、节理、断层、不整合等基本构造类型的野外观察、描述与研究是地质填图工作中一项十分重要的工作。特别是当地质构造比较复杂的情况下构造问题的解决往往是能否顺利地进行地质填图的关键。因此强调在地质填图工作中对构造的观察、描述与研究就显得十分必要。第一节褶皱地质填图工作中必须在野外识别褶皱查明褶皱的几何特征、成因类型及形成时代并作好编录工作。一、褶皱的野外识别小型褶皱可在野外露头或定向手标本上直接观察确定较大型褶皱特别是被剥蚀后的褶皱的确定常常需要在一定范围内查明地层的层序、分布及其产状变化后才能确定。一般可从以下两方面进行研究确定:(地层剖面的研究地层剖面的研究般选择在垂直地层走向、露头良好、产状清楚的地段并常在相隔一定距离的几条剖面上进行。首先要利用岩石地层学、生物地层学及年代地层学等方法确定地层层序、地层单位。有时因构造复杂、化石保存极差的情况下则需要认真观察沉积岩层的原生构造以及层间褶皱、层间劈理等研究它们与层面的关系借以判识岩层的顶、底面和相对顺序。其次还应随时观测和记录岩层的产状尤其是标志层的产状变化趋势并在此基础上根据地层分布是否具有对称重复出露的规律结合产状的改变确定褶皱的存在与否。这里需要指出两点:一是褶皱所造成的地层重复大致是以轴面为对称面的对称重复这种对称重复的出现与地层的产状改变有关据此可与某些断层所造成的顺序重复(断层面两侧地层按相同层序不对称重复出露)及由地形因素所造成的单斜岩层或水平岩层的对称重复出露相区别二是在断层特别是一些较大的纵向断层与褶皱并存时常需进一步扩大观察范围并作地质剖面图然后将断层所引起的地层重复(或缺失)恢复到原来的位态使断层破坏对地层分布的影响基本上消除后再进行综合分析以确定褶皱的存在。(地层在平面上分布特征的研究为查明褶皱的存在进一步了解褶皱的全貌地质填图是一种重要手段。在地质图上主要是研究同一地层界线的分布状况即当地层界线作有规律的封闭或半封闭时如果不是地形因素所造成的则说明有褶皱构造存在。核部地层较两翼地层老的是背斜反之则是向斜。在个别地区如果地层层序尚未查清的情况卞可暂时按产状来区分为背形或向形。二、褶皱的几何分析自然界中褶皱的几何形态各式各样。要研究褶皱的几何特征就必须研究褶皱要素、褶皱层的产状和厚度变化等并通过地质制图进一步研究褶皱在横剖面上、纵剖面上、平面上的特征以揭示褶皱在三维空间的几何特征确定褶皱的形态类型。(一)测定褶皱枢纽和轴面产状小型褶皱或露头完好的褶皱可在野外直接测定。较大的或露头不完好的圆柱状褶皱或者视为圆柱状褶皱的段落可根据同褶皱层上两翼的若干产状用赤乎投影法求褶皱枢纽的产状。如图所示根据同一岩层在圆柱状褶皱两翼的个产状求枢纽倾伏的β图解和π图解。由此再进一步可利用横截面上的轴迹与枢纽共面的关系等求轴面产状。第页共页(二)确定褶皱的主要形态类型(褶皱的几何类型根据同一褶皱层两翼不同部位产状作成的β或π图中大圆弧是否交会于一点或密集在很小范围内或者其极点是否大致沿曾大圆弧分布从而分为圆柱状褶皱和非圆柱状褶皱。(褶皱的产状类型对于圆柱状褶皱或可视为圆柱状褶皱的段落可根据轴面和枢纽产状将褶皱分为七种产状类型:宜立水干褶皱、直立倾伏褶皱、倾竖褶皱、斜歪水平褶皱、斜歪倾伏褶皱、平卧褶皱、斜卧褶皱。(褶皱在横剖面上的形态类型()查明轴面和两翼产状将褶皱分为直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱。()查明岩层厚度在褶皱转折端和两翼的原生变化及次生变化将褶皱分为顶薄褶皱、顶厚褶皱、平行褶皱。()查明褶皱层的弯曲形态将褶皱分为圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇形褶皱、挠曲。()查明同一褶皱中各褶皱层形态变化的相互关系将褶皱分为协调褶皱(如平行褶皱与相似褶皱)和不协调褶皱(如层间褶皱)(褶皱横截面的几何类型作褶皱横截面图查明褶皱层厚度变化和等倾斜线型式所反映的褶皱面的曲率变化特征将褶皱区分为型顶薄褶皱平行招皱型压扁型平行褶皱(平行ABC褶皱向相似褶皱过渡的类型)型相似褶皱型顶厚褶皱。(褶皱的组合型式一个范围较大的地区需要查明一系列褶皱的成生联系和空间分布关系划分组合型式。如将褶皱系列划分为隔档式褶皱、隔槽式褶皱、复背斜、复向斜纬向构造带、经向构造带、多字型构造、山字型构造、歹字型构造等。三、确定褶皱的成因类型确定褶皱成因类型的方法主要是查明褶皱的形态及其内部构造特征进而反推褶皱生成的作用力方式是水平作用力还是垂直作用力以及褶皱生成的物质运动方式是层间滑动还是沿剪裂面或次生劈理面穿层滑动:是切层流动、顺层流动还是粘滞性流动从而区分为纵弯第页共页褶皱、横弯褶皱、剪切褶皱和流褶皱。(一)纵弯褶皱纵弯褶皱的主要识别标志如下()各个褶皱单层具有中和面特征。如在背斜岩层的中和面以上常发育有扇形排列的纵张节理或小型正断层在背斜岩层中和面以下常发育有揉皱或小型逆断层等。()常发育有层间破劈理、层间破碎带、旋转剪节理或层间拖曳褶皱等。在正常产状的岩层中层间破劈理或层间拖曳褶皱的轴面与其相邻上、下层面间的锐夹角指示上覆新岩层逆倾向上滑、下伏老岩层顺倾向下滑的运动方向。()在垂直枢纽的方向上可有层面擦痕发育。()在转折端可出现虚脱现象从而可形成鞍状矿体或岩鞍。()较为软弱的岩层会出现受层面控制的物质流动其流动的方向一般自翼部流向转折端表现为翼部变薄轴部加厚形成相似褶皱或顶厚褶皱并可能产生线理、流劈理、构造透镜体等。(二)横弯褶皱横弯褶皱的主要识别标志如下:()各个岩层均表现为伸张状态无中和面。()褶皱顶部张节理及正断层发育。正断层常组合成地堑。()伴生的层间拖曳褶皱的轴面与相邻上、下层面间的锐夹角指示上覆新岩层顺倾向下滑、下伏老岩层逆倾向上滑的运动方向。()较软弱岩层可出现物质自顶部向两翼的流动形成顶薄褶皱。()常形成弯窿构造并伴生放射状或环状断裂系统。(三)剪切褶皱剪切褶皱的主要识别标志如下:()滑动面是穿层的不受层面控制。()滑动面是一系列密集的劈理面或剪裂面。()多发育在变质岩区。每个滑片所限制的岩层“厚度”大致相等但滑动结果表现为翼部变薄、轴部加厚常构成相似褶皱。(四)流褶皱流褶皱的主要识别标志是:组成岩石为高塑性的(如盐岩或煤层等)、或岩石在变形过程中处于高温高压环境下具有高塑性岩石的特性并有与粘稠流体相似的流动特征故常形成复杂多变的肠状褶皱。需要强调指出(一个褶皱可以归属于一个以上的褶皱成因类型此时应查明成因的主次关系。这里只就单个褶皱形成的力学方式来说的并未涉及区域性的地壳运动方式也未涉及二次或二次以上构造运动的多期变形问题。四、褶皱的形成时代确定褶皱形成时代除同沉积褶皱可采用岩性厚度分析法外一般均采用角度不整合分析法。(角度不整合分析法角度不整合分析法主要是根据反映区域构造运动幕(褶皱幕)的区域性角度不整合(来判断褶皱的形成时代。一般来说褶皱是在掩盖它的不整合面下伏最新的褶皱岩层时代之后在上覆最老地层时代之前形成的。这个时差即是一次区域性角度不整合形成时代它反映一次与之相对应的区域性褶皱形成时代。此时差愈小所确定的褶皱形成时代愈确切。(岩性厚度分析法岩性厚度分析法主要是根据组成同沉积褶皱的地层在剖面中的岩性厚度变化结合两翼第页共页产状变化来判断褶皱的形成时代。如一个同沉积背斜的顶部岩层粒度较粗层厚较小甚至缺层向两翼和向斜部位粒度逐渐变细层厚逐渐增大甚至层数增多且这种褶皱常较宽缓顶部和核部的岩层倾角较小向两翼倾角逐渐增大等。上述特征表明岩层在沉积过程中地壳发生过长期不均衡的升降运动褶皱是在岩层沉积的同时逐渐形成的(同沉积褶皱)。所以同沉积褶皱的形成时代(可根据所在地层剖面中具有上述特征的地层时代进行确定即组成同沉积褶皱的地层中其最老地层至最新地层的时代为该同沉积褶皱的形成时代。五、褶皱的观测与记录对褶皱的观察结果应随时记录、素描和照相以便在综合分析时做到实际资料充分。其记录方式因具体内容或个人习惯不同而不同。本节所述内容都是应观测记录的内容。对于初学者来说一般可参考表进行观察记录。第二节节理节理在自然界中分布极广。在野外鉴别构造节理时应从其力学性质、分期、配套、频度测定以及野外观测与制图等实际内容进行分析。一、节理力学性质的鉴定在野外应根据保存较好的节理特征区分张节理和剪节理。主要特征对比见表所示此外还应注意识别节理力学性质的复合现象。二、节理的分期与配套节理的分期与配套应在野外与节理力学性质的鉴别同时进行。这里主要是介绍共轭剪节理的分期与配套。(一)节理分期的主要依据第页共页(交切关系交切关系包括互切(同期节理相互切错)、错开(晚期节理错断开早期节理)和限制(早期节理限制晚期节理的延伸范围)等三种关系。(追踪关系后期节理是利用和改造早期节理而形成的。如追踪张节理它晚于被追踪的剪节理而形成。(节理中充填物的特征及其相互关系不同期的节理中充填物的特征常不相同而同期节理往往具有相同的充填物据此可将不同期的节理加以区别。当充填物被错断时其充填物被错断的节理先形成。(二)节理配套的主要依据共轭组合关系()两组剪节理互切或根据剪节理面上的擦痕方向所反映的两组剪节理剪切旋向相反表明具有统一的力学关系应视为共轭组合关系。()按追踪张节理的锯齿边或剪节理尾端变化(如折尾、菱形结环)所显示的共轭组合关系配套。()按共轭剪切带中的两组雁列式节理所显示的共轭组合关系配套。(综合分析对节理的配套研究除注意它们的共轭组合关系外尚应研究节理所在的岩石性质和构造部位这是因为节理的分布往往与岩性或所处的构造部位有着一定的关系。当从区域上进行分析时常常发现有穿层性、延深性较强且间距大、范围广的节理存在这时则应考虑是否存在局部性的和区域性的两套节理共存。如果是这样将会避免因局部性和区域性两套节理在同地区交织难辨的困境。节理的配套主要是指共轭剪节理的配套。有的利用张节理与共轭剪节理的方位关系进行研究往往会收到较好的效果。当在大致平分一对共轭剪节理的方位上发育着组张节理这就更加证明确定的共轭剪节理是正确的。根据张节理的存在又可对剪节理进行配套。必须指出节理的配套只在确认节理是同期的才能配套节理的分期、配套(都必须在野外同时进行。在野外观测的基础上可进步作统计分斩有时还需要将室内统计分析的结果再带到野外验证。三、测定节理的频度测定节理频度或节理密度应在垂直节理面走向的方向上进行测量每米距离内的节理条数(条米)。在实际工作中般是选取较平整的表面在垂直大多数节理走向的方位上来测量每米距离内的节理条数。四、节理的野外观测与制图(节理观测点的布置节理观测点的布置主要根据研究目的、地质特征和节理发育状况布点不要求定均匀布置但点要疏密适度。在布点时应尽量满足下列条件:()露头良好最好选择便于从不同剖面上观测节理的露头。()构造特征清楚节理发育。()露头面积极不小于m以便于大量测量节理产状。()观测点应选在构造上的重要部位并考虑在不同构造层、不同岩系和不同岩性层中布点。(观测内容从观测点对节理进行观测的内容般按表登录但具体观测内容如下:()观测点的地质背景如构造部位、地层、岩性、岩层产状等。第页共页()鉴别节理类型划分节理组、系测量露头上所有节理产状。()测定节理频度、规模。()对节理进行分期、配套。()观察节理面、节理中充填物的特征。(节理观测资料的室内整理与制图每个观测点的节理产状均应按倾向(方位角)由小到大的顺序系统整理用统计方法编制各种节理统计图。基本节理图有:节理玫瑰花图(包括节理走向玫瑰花图、节理倾向玫瑰花图、倾角玫瑰花图)、节理极点图、节理等密图、节理构造图等。有关作图方法、优缺点及应用条件参见《构造地质学》教材这里不再赘述。但需指出通过作节理统计图特别是节理等密图能较准确地反映出节理发育程度及各组节理产状的优势方位。由此再结合各节理观测点的地质背景应用各个观测点的共轭剪节理产状优势方位作出相应的赤平投影图(如表示主应力轴的赤平投影图)进而为恢复构造应力场和认识其它地质构造问题提供基础地质依据。第三节断层断层是地壳中重要构造类型之一常常也是争议最多的构造疑难问题之一。对断层的观测研究首先必须在野外识别断层而后查明断层的几何特征测定断距确定断层的活动时代等并同时作好观测记录工作。一、断层的野外识别(构造标志断层在形成过程中总是要遗留下许多构造现象这些现象是识别断层存在的重要依据概括起来有以下几点:()发现断层面(带)的存在。()发现地层、矿层(煤层)、岩脉、侵入体与围岩接触面或构造面(断层面、不整合面)等地质体在平面上或剖面上突然中断或错开说明有断层存在。()发现成狭长带状的构造强化现象。如节理、劈理或片理沿某狭长条带迥然密集出现狭长的挤压揉皱带、破碎带、构造透镜体带以及岩层产状的急剧变化等。()发现断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、构造片岩等构造岩。地层标志发现地层的顺序重复或突然缺失以及地层厦度的突然加厚或变薄的现象是识别断层存在的重要标志。但需注意与沉积原因所造成的厚度变化及区域性地层缺失相区别。(岩浆作用标志第页共页发现岩浆岩体以及硅化、矿化或其它围岩蚀变等带呈狭长带状延伸现象。(岩相、厚度标志发现岩相和沉积岩厚度沿某一狭长条带两侧截然剧变。(地貌标志发现断层崖或断层三角面、错断山脊或错断河谷、河流流向突变、串珠状分布的湖泊或洼地、带状分布的泉水、横切山岭走向的山前平原所显示的截接关系等常可提供断层存在的重要线索。上述断层识别标志的一个共同特征是:地质、地貌均在一定方向上呈现异常现象。一旦发现此种异常即应注意进一步寻找各种断层识别标志以便确定断层的存在。如果证据不足则应推测为断层可能不存在。二、断层的几何分析发现断层时(应随即观测研究断层的几何形态特征主要是断层的几何要素、断层两盘的相对运动方向并根据这些要素划分断层类型。(一)观测断层的几何要素(观测断层面(带)的产状和规模)直接观测在出露的断层面(带)上直接观测断层产状及其沿走向、倾向上的变化迫索断层的延展范围。)间接观测包括以下四点:()追索断层线与地形等高线的关系应用“v”字形法则反推断层面产状。()在断层面(带)上根据不在直线上的已知三点的位置及高程推算其产状。()当主要断层面产状不易直接确定时可选取大致平行主要断层面的一系列次级断层面的优势产状代表主断层面的产状。()根据派生的且大致平行断层面的揉皱带、构造片岩带、构造透镜体带的产状来推断断层产状。为了较客观地确定断层产状及其变化在间接观测时应尽量选取两种以上方法综合确定并查明断层沿走向的延伸长度对于沿倾向的变化及延伸深度常常因受地形条件限制需借助于区域构造综合分析或地球物理方法确定。(确定断盘名称()按断盘在倾斜断层面以上或以下命名为上盘、下盘。()按两盘相对升、降关系胡为上升盘、下降盘。()断层面近于直立的平移断层或性质不明的断层按两盘所在的相对方位命名为东盘、西盘等。(观测断层擦痕的倾伏与侧伏当一个断层面上有几组擦痕叠置时其中保存最完好的一组擦痕一般是最后一次滑动造成的其倾伏指示最后一次相对滑向。对可辨认的每一组断层擦痕都应分别测量其倾伏和侧伏注意它们之间的先后关系并作好记录、素描或照相。(观测断层位移的距离断层位移的距离被划分为滑距和断距两大类。由于滑距常常难于测定实用意义也不大故生产中主要是测定断距。有关断距的测定和命名目前尚不够统一因此另作介绍。(二)观测断层两盘的相对运动方向(根据两盆地层新老关系及褶皱核部宽度变化推测对于走向断层或纵断层一般断层两侧较老地层所在盘为上升盘。但当地层倒转或断层倾角小于地层倾角且倾向相同时则较老地层所在盘为下降盘。对于切割褶皱的横断层当褶皱的轴迹或核部地层界线同向错开时可指示为平移运动当褶皱核部同一岩层宽度或第页共页核部地层新、老有变化时指示有相对升降运动。一般是背斜在上升盘部分核部变宽或变老向斜在上升盘部分核部变窄或变老。如果横断层两盘沿断层面斜向滑动则不仅轴迹或核部错开而且核部宽度或核部地层新、老也有变化。(根据两盘派生的小构造推测()利用牵引构造或逆牵引构造。对比牵引构造的弯曲方向可以确定断层的两盘相对滑向。逆牵引构造与牵引构造(反映了相反的断层两盘相对滑向。()利用断层面上的擦痕、阶步或反阶步尤其用手沿擦痕轻轻抚摸感觉光滑的方向或擦沟由宽变窄、由探变浅的方向即指示对盘滑向。()两盘派生的小褶皱轴面与断层面的锐夹角或雁列式构造透镜体的AB面与断层面的锐夹角(般指示对盘滑向。()羽状张节理与断层面成小角度相交的一组剪节理它们与断层面所夹锐角均指示本盘滑向。(其它()根据断层角砾岩中特殊成分的角砾分布状况与其母岩的关系运动方向。()根据二共轭断层的产状应用赤平投影求解断层与主应力轴的关系分析推断断层两盆的相对滑向。在确定断层两盘相对运动时要注意断层效应的观察分析特别对于横断层或斜断层在切过单斜岩层的部分正断层或逆断层的上升盘会在平面上表现为顺断层倾向平移的效应平移断层沿着岩层倾向平移的盘会在切过断层的剖面上表现为上升的效应。因此必须注意切不可将断盘沿一个方向滑动所导致的在另一个方向上的断层效应误认为是该断盘的相对滑向。所以在确定断盘相对滑向时最好采用多种方法综合确定。有时利用研究区构造规律类比同性质的已知断层断盘的滑向也可作为推断断层断盘滑向的一种方法。(三)观测断层的几何形态类型(查明断层产状与有关构造的几何关系()查明断层走向与褶皱枢纽或区域构造线方向之间的关系将断层区分为纵断层、横断层、斜断层。()查明断层产状与所在倾斜岩层产状之间的关系将断层区分为走向断层、倾向断层、斜向断层和顺层断层。(查明断层产状、两盘相对运动方向及断层滑动线的侧伏角应查明断层产状、两盘相对运动方向及断层擦痕的侧伏方向将断层区分为正断层、逆断层(或逆掩断层)、左行平移断层、右行平移断层以及正平移断层、逆平移断层、平移正断层、平移逆断层、枢纽断层等。查明断层的规模断层规模包括断距、断层带宽度、断层沿走向的延伸长度顺倾斜方向的延长深度。研究断层的规模对于研究一个地区构造间的相互关系和构造发展史以及对地层、矿产的控制等都具有重要的意义。当断层规模巨大其延伸长达数百公里或上千公里向下切割深度可达硅镁层甚至切穿地壳或岩石圈这种断层则应命名为区域性大断裂或深断裂。三、测定断距断距是指断层两盘被错开的同一岩层顶面或底面之间的相对距离。由于沿不同方向的走向的剖面上的断距值常不同因此它是一种视断距生产中一般实在垂直与地层走向或断层走向的剖面图上或者根据工程需要(在探、采工程线上(不一定垂直于地层走向或断层走向)来量取断层两盘同一岩层之间的距离来确定断距。(在垂立于被错断地层走向的剖面图上测定断距如图b所示按选取的煤层K测定hg(铅直地层断距)、ho(地层断距)、hf(水平地第页共页层断距或水平断距)xy(落差)及yz(平错)。上述断距之间有如下几何关系:hg=hftgα()ho=hgcosα=hfsinα(),hgcosasin'xy=xzsinγ’=()sin(a,,'),hgcosacos'xyyz==()sin(a,,')tg,'式中为地层倾角γ’为断层视倾角(γ’)项当地层倾向与断层倾向相反时取“”aa号相同时取“”号相减得负数时取绝对值。在垂直于断层走向的剖面图上测定如图c所示按选取的煤层K测定h’g’(铅直地层断距)、h’o’(视地层断距)、h’f’(视水平地层断距或视水平断距)e’y’(视落差)及y’e(视平错)。它们之间的几何关系如下:h’g’=hg=h’f’tgα’()h’o’=hgcosα’=h’f’sinα’(),,hgcos'sine’y’=e’esinγ=()sin(,',,),,hgcos'cose'y'y’e==()sin(,',,)tg,式中α’为地层视倾角γ为断层倾角(α’γ)项其正负号及绝对值的确定方法与式()和式()相同。在不垂直被错断地层走向而垂直于断层走向的剖面方向上测定各种断距是为了统一和第页共页类比所选取的一个共同测定基准。至于在探、采等实际工程中剖面既可能不垂直于地层走向也可能不垂直于断层走向在这类工程剖面上所遇到的各种断距其测定值与在垂直断层走向剖面上测定的常不相等但各种断距的几何关系、方程式的形式均不变。显然式(),式()只要将地层倾角改为地层视倾角将断层视倾角改为断层倾角即得式(),式()而将方程中的地层倾角及断层倾角均改换为所在工程剖面上的地层视倾角、断层视倾角即可求出所在工程剖面上的各种断距。此外由于断层两盘同一岩层产状常常不同即是在同剖面上由同一岩层上不同位置的对应两点分次测定的各种断距也并不相等。所以严格地说一定的断距总是对一定剖面同岩层上某定位置的测定点来说的。断距的几何关系式表明无论在何种剖而上测定断距只要当剖面中地层产状不变厚度稳定、铅直地层断距(hg或h’g’)是个与剖面方向和被测定岩层上的测定位置无关的常量而其它断距是随剖面方向的改变而改变。从剖面方向与地层走向的关系方面来说式(),式()与式(),式()比较后说明前四个公式与地层真倾角α有关后四个公式与地层视倾角α’有关。因此在后四个公式中除铅直地层断距外应在各种断距前附加“视”宇表示之。对于落差和平错除与地层倾角(为真倾角或视倾角)有关外还与断层倾角(为真倾角或视倾角)有关。所以在落差或平错前所附加的“视”字不是仅决定于地层视倾角。需要强调指出许多地质文献中所述的断层断距应该理解为是在垂直地层走向方向上的断距。严格来说一切断距数值都必须说明是何种断距才有意义。如果断距是在垂直断层走向的剖而划定的除铅直地层断距外在各种断距前均应附加“视”字表示。如果所描述的断距是在某不垂直地层走向或断层走向的剖面上测定的还应进一步说明是在哪个工程剖面上的何种断距如F断层在勘探线剖面上的视地层断距为m。四、断层活动时代的确定角度不整合分析法被角度不整合面直接覆盖的断层一般认为断层活动时代的下限是在被错断的一套地层中最新地层形成之后上限是在覆盖断层的角度不整合面上最老地层时代之前。上、下限之间的时差(称为断层活动时代。所以断层是形成于不整合面下伏地层强烈变形的构造运动期。但对于一些较大的且长期多次活动的断层其活动时代的下限不能这样简单的予以认定。(切割充填关系如发现断层切割侵入体时说明侵入体形成在前断层形成在后如侵入体充填于断层中则说明断层形成在前侵入体形成在后或者两者同期形成。(断层与褶皱的成生关系断层切过褶皱使褶皱的完整性遭受破坏一般应视为褶皱形成在前断层形成在后。当褶皱与断层之间没有切割关系但在断层展布与褶皱轴向之间确定有一定几何关系并能做统一的力学解释可认为断层与褶皱形成于同一构造运动期。(长期活动断层的分析较大规模且长期活动的断层主要是利用断层两侧的地层对比来判断。般是在下降盘一侧地层沉积连续完整厚度较大断层一侧具边缘相沉积在上升盘一侧地层沉积不连续厚度较小或缺失部分地层。(多期活动断层的分析多期活动的断层可利用各个活动期次断层位移的方向不同、断距及伴生构造的差异以及断层两盘的地层对比及其它构造特征等来解释推断断层活动的期次。五、断层的观测与记录断层研究是以野外观测为基础的所有的观测内容都应如实的加以记录观测的内容和记录的内容应致必要时还应进行索描或照相。这项工作对于一位有经验的地质人员来说第页共页是熟知的初学者可按表所列内容进行观测和记录。但需指出表中所列各项并不是全部的观测内容。如“断层证据”栏它包括地层的重复或构造岩、擦痕、阶步等内容而这些内容又包括其它内容。如擦痕不仅要观测描述擦痕的发育程度、方向、组数而且还要测量它的倾伏方向和倾伏角。第四节不整合地层接触关系分整合、不整合两种基本类型。不整合的研究是反推构造运动期次、强度、性质和地质发展史的重要依据。一、不整合的野外识别发现沉积间断面(不整合面)是野外确定不整合存在的根本证据。而识别沉积间断面的标志主要有以下三种:(地层古生物标志上、下两套地层之间缺失了某些地层或化石带(至少缺失一个化石带)它们是确定不整合面存在的重要证据。(沉积标志在不整合面上常发育有底砾岩、古风化壳、古土壤层或保存有古风化剥蚀遗迹等。(构造标志()不整合面上、下地层的产状明显不同(或走向斜交或倾角不等。()不整合面上、下两套地层的构造类型、方位、期次以及强度等截然不同。()不整合面上、下两套地层所经受的变质作用和岩浆作用的强度、期次、类型等截然不同。二、确定不整台类型确定不整合类型主要是区分:平行不整合、角度不整合两种基本类型。(平行不整合(假整合)在沉积间断面上、下两套地层之间如仅有区域性地层缺失或化石带缺失且地层产状基本一致时可确定为平行不整合。它反映了该区在下伏一套地层沉积之后上升剥蚀但未发生褶皱之后下降接受再沉积。(角度不整合在不整合面上、下两套地层之间不仅有区域性地层缺失而且地层产状明显不同在平面上表现为两套地层走向呈角度相交在剖面上表现为两套地层倾向或倾角不同不整合面上覆新地层界线可截割下伏不同老地层界线。无论是平面上或剖面上哪一种表现只要上、下两套地层为沉积接触即可确定为角度不整合。反映该区在不整合面下伏地层沉积后发第页共页生了次区域性褶皱运动或者还伴随有岩浆作用、变质作用。经褶皱上升剥蚀以后再下降沉积。三、不整合的观测与记录不整合的观测与记录要点可概括为以下几点:()不整合面上、下两套地层时代根据缺失的地层或化石带可确定不整合形成时代()不整合面的形态、古风化壳及底砾岩的特征不整合面的含矿情况等。()不整合面上、下两套地层的产状、构造特征、变质程度等。()不整合的空间分布及其类型变化情况等。为使观测记录的内容较齐全建议按表进行登记。需要说明观测研究的详尽程度是与研究区内可供观测的现象多少有关。因此记录的内容、格式也可有着一定的差异。为了准确确定不整合的存在及其类型需超出研究区一定范围做更多的观测研究在某些情况下(如研究区内证据不足时)尤其显得必要。第页共
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