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巖層在構(gòu)造運動作用下,因受力而發(fā)生彎曲,一個彎曲稱褶曲,如果發(fā)生的是一系列波狀的彎曲變形,就叫褶皺。褶皺的面向上彎曲,兩側(cè)相背傾斜,稱為背形;褶皺而向下彎曲,兩側(cè)相向傾斜,稱為向形。如組成褶皺的各巖層間的時代順序清楚,則較老巖層位于核心的褶皺稱為背斜;較新巖層位于核心的褶皺稱為向斜。正常情沉下,背斜呈背形,向斜呈向形,是褶皺的兩種基本形式。單個褶皺大者可延伸數(shù)十千米,小者可見于手標本或在顯微鏡下才能見到。
大連濱海國家地質(zhì)公園平臥褶皺景觀
褶皺要素
(1)核,褶皺的中心巖層;
(2)翼,泛指核部兩側(cè)比較平直的巖層;
(3)樞紐,同一褶皺面上最大彎曲點的連線;
(4)軸面和軸跡,軸面為各相鄰褶皺面的樞紐聯(lián)成的面,可以是平面,也可以是不規(guī)則的曲面,軸面與任何面的交線稱為該面上的軸跡。
褶皺的要素
分類
一般依據(jù)褶皺的位態(tài)或其在空間的產(chǎn)狀和褶皺的形態(tài)進行幾何分類。
1、位態(tài)分類或產(chǎn)狀分類根據(jù)單個褶皺的樞紐及軸面的產(chǎn)狀分為:
①直立水平褶皺,軸面近于直立(傾角80°~90°),樞紐近于水平(0°~10°);
②直立傾伏褶皺,軸面近于直立,樞紐傾伏角10°~70°;
③傾豎褶皺,軸面和樞紐均近于直立;
④斜歪水平褶皺,軸面傾斜(傾角20°~80°),樞紐近水平;
⑤斜歪傾伏褶皺,軸面傾斜,樞紐傾伏;
⑥平臥褶皺,軸面和樞紐均近于水平;
⑦斜臥褶皺,軸面和樞紐的傾向和傾角基本一致,軸面傾角20°~80°。
根據(jù)褶皺軸面和樞紐產(chǎn)狀的分類
2、根據(jù)形態(tài)分類
根據(jù)組成褶皺的巖層厚度變化或各層的曲率變化,利用層的等斜線型式來表示。
①等斜線在背形中成正扇形向內(nèi)弧收斂,即內(nèi)弧的曲率比外弧的大。
②等斜線互相平行,層的厚度在轉(zhuǎn)折端明顯大于翼部,但在平行軸面方向上測量的視厚度則各處相等。這類褶皺各層的曲率相同,各層形態(tài)相似,故稱相似褶皺。
③等斜線在背形中呈反扇形向外弧收斂,層的厚度在轉(zhuǎn)折端明顯大于翼部,也稱頂厚褶皺。
根據(jù)等斜線進行的褶皺分類
3、根據(jù)組成褶皺的各褶皺面之間的幾何關(guān)系分類
①協(xié)調(diào)褶皺,各褶皺面的彎曲形態(tài)一致或作有規(guī)律的變化,如平行褶皺和相似褶皺;
②不協(xié)調(diào)褶皺,各褶皺面的彎曲形態(tài)彼此有明顯的不同,層的厚度變化很不規(guī)則。
平行褶皺
辨別褶皺構(gòu)造
(一)地質(zhì)方法
1. 巖層觀察與測量
必須對一個地區(qū)的巖層順序、巖性、厚度、各露頭產(chǎn)狀等進行測量或基本搞清楚,才能正確地分析和判斷褶曲是否存在。然后根據(jù)新老巖層對稱重復出現(xiàn)的特點判斷是背斜還是向斜;再根據(jù)軸面產(chǎn)狀、兩翼產(chǎn)狀以及樞紐產(chǎn)狀等判斷褶曲的形態(tài)(包括橫剖面、縱剖面和水平面)。
昆侖山褶皺
2. 野外路線考察
一是采取穿越法,即垂直巖層走向進行觀察,以便穿越所有巖層并了解巖層的順序、產(chǎn)狀、出露寬度及新老巖層的分布特征。二是在穿越法的基礎(chǔ)上,采取追索法,即沿著某一標志層的延伸方向進行觀察,以便了解兩翼是平行延伸還是逐漸匯合等情況。這兩種方法可以交叉使用,或以穿越法為主,追索法為輔,以便獲知褶曲構(gòu)造在三維空間的形態(tài)輪廓。
天山褶皺
(二)地貌方法
軟硬薄厚不同、構(gòu)造不同,在地貌上常有明顯的反映。例如,堅硬巖層常形成高山、陡崖或山脊,柔軟地層常形成緩坡或低谷等等。與褶皺構(gòu)造有關(guān)的地貌形態(tài)有:水平巖層、單斜巖層、穹窿構(gòu)造、短背斜和構(gòu)造盆地、水平褶皺及傾伏褶皺、背斜和向斜等。
喜馬拉雅山褶皺
節(jié)理,指巖石在自然條件下形成的裂紋或裂縫。由于巖石受力而出現(xiàn)的裂隙,但裂開面的兩側(cè)沒有發(fā)生明顯的(眼睛能看清楚的)位移,地質(zhì)學上將這類裂縫稱為節(jié)理,在巖石露頭上,到處都能見到節(jié)理。
騰沖火山遺址柱狀節(jié)理
分類
1、按節(jié)理的成因分類
①原生節(jié)理是指成巖過程中形成的節(jié)理。例如沉積巖中的泥裂,火花熔巖冷凝收縮形成的柱狀節(jié)理,巖漿入侵過程中由于流動作用及冷凝收縮產(chǎn)生的各種原生節(jié)理等。
②次生節(jié)理是指巖石成巖后形成的節(jié)理,包括非構(gòu)造節(jié)理(風化節(jié)理)和構(gòu)造節(jié)理。
2、節(jié)理與構(gòu)造的幾何關(guān)系分類
(1)以節(jié)理與巖層的產(chǎn)狀要素的關(guān)系分類
①走向節(jié)理:節(jié)理的走向與巖層的走向一致或大體一致。
②傾向節(jié)理:節(jié)理的走向大致與巖層的走向垂直,即與巖層的傾向一致。
③斜向節(jié)理:節(jié)理的走向與巖層的走向既非平行,亦非垂直,而是斜交。
④順層節(jié)理:節(jié)理面大致平行于巖層層面。
1.走向節(jié)理;2.傾向節(jié)理;3.斜向節(jié)理;4.順層節(jié)理
(2)以節(jié)理的走向與區(qū)域褶皺主要方向、斷層的主要走向或其他線形構(gòu)造的延伸方向等關(guān)系分類
①縱節(jié)理:兩者的關(guān)系大致平行。
②橫節(jié)理:二者大致垂直。
③斜節(jié)理:二者大致斜交。
3、根據(jù)節(jié)理的力學性質(zhì)分類
根據(jù)形成節(jié)理時的力學性質(zhì)可以把節(jié)理分為剪節(jié)理和張節(jié)理,這是相對重要的分類方案。
(1)剪節(jié)理
剪節(jié)理是由剪應力產(chǎn)生的破裂面,具有以下主要特征:
(a)節(jié)理面產(chǎn)狀穩(wěn)定,沿走向和傾向延伸較遠。
(b)剪節(jié)理平直光滑,有時具有因剪切滑動而留下的擦痕。
(c)發(fā)育于礫巖和砂巖等巖石中的剪節(jié)理,一般穿切礫石和膠結(jié)物。
(d)典型的剪節(jié)理常發(fā)育成共軛“X”型節(jié)理系。
(e)主剪裂面由羽狀微裂面組成,羽狀微裂面與主剪裂面的交角一般為10°~15°,相當于巖石內(nèi)摩擦角的一半,其銳角指示本盤錯動方向。
雁列張節(jié)理
斷層--美國大峽谷地質(zhì)公園斷層
斷層是構(gòu)造運動中廣泛發(fā)育的構(gòu)造形態(tài)。它大小不一、規(guī)模不等,小的不足一米,大到數(shù)百、上千千米,但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往巖石破碎,易被風化侵蝕。沿斷層線常常發(fā)育為溝谷,有時出現(xiàn)泉或湖泊。
泰山
形成原因
地殼運動時會產(chǎn)生強大的壓力和張力,這些力量超過巖層本身的強度,因而會對巖石產(chǎn)生破壞作用,形成斷層。
走滑斷層
組成要素
幾何要素斷層由斷層面和斷盤構(gòu)成。斷層面是巖塊沿之發(fā)生相對位移的破裂面。斷盤指斷層面兩側(cè)的巖塊,位于斷層面之上的稱為上盤,斷層面之下的稱為下盤,如斷層面直立,則按巖塊相對于斷層走向的方位來描述。斷層兩側(cè)錯開的距離統(tǒng)稱位移。
斷層組成要素
識別方法
①地層、巖脈、礦脈等地質(zhì)體在平面或剖面上突然中斷或錯開。
②地層的重復或缺失,這是斷層走向與地層走向大致平行的正斷層或逆斷層常見的一種現(xiàn)象,在斷層傾向與地層傾向相反,或二者傾向相同但斷層傾角小于地層傾角的情況下,地層重復表明為正斷層,地層缺失則為逆斷層。
斷層使山體錯位
③擦痕,斷層面上兩盤巖石相互摩擦留下的痕跡,可用來鑒別兩盤運動方向進而確定斷層性質(zhì)
④牽引構(gòu)造。斷層運動時斷層近旁巖層受到拖曳造成的局部弧形彎曲,其凸出的方向大體指示了所在盤的相對運動方向。
⑤由斷層兩盤巖石碎塊構(gòu)成的斷層角礫巖、斷層運動碾磨成粉末狀斷層泥等的出現(xiàn)表明該處存在斷層。此外還可根據(jù)地貌特征(如錯斷山脊、斷層陡崖、水系突然改向)來識別斷層的存在。
圣安地列斯斷層圖片
類型
根據(jù)斷層面(即巖石的裂縫和兩塊巖石運動過程中產(chǎn)生的裂縫)的位置,斷層大致可以分為三種類型:正斷層、逆斷層和平移斷層。
斷層示意圖
正斷層:在正斷層中,斷層面幾乎是垂直的。上盤(位于平面上方的巖石塊)推動下盤(位于平面下方的巖石塊),使之向上移動。反過來,下盤推動上盤使之向下移動。由于分離板塊邊界的拉力,地殼被分成兩半,從而產(chǎn)生斷層。
正斷層
逆斷層:逆斷層的斷層面也幾乎垂直,但上盤向上移動,而下盤向下移動。這種類型的斷層是由于板塊擠壓形成的。
逆斷層
平移斷層:在平移斷層中,巖石塊沿相反的水平方向移動。正如轉(zhuǎn)換板塊邊界中所述,地殼塊相互滑動時形成這些斷層。
平移斷層
意義
沿斷裂面往往發(fā)育成泉水湖泊。斷層處不宜興建大壩等大型工程,易誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災害。
地震是地球內(nèi)部物質(zhì)運動的結(jié)果。這種運動反映在地殼上,使得地殼產(chǎn)生破裂,促成了斷層的生成、發(fā)育和活動?!?有地震必有斷層,有斷層必有地震”,斷層活動誘發(fā)了地震,地震發(fā)生又促成了斷層的生成與發(fā)育,因此地震與斷層有密切聯(lián)系??茖W家們相信:他們對斷層機制研究越深入,就能越準確地預報地震,甚至控制地震。
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