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1、构构 造造 地地 质质 学学主讲教师主讲教师:胡社荣胡社荣第一章：绪第一章：绪 论论构造地质学概念构造地质学概念研究意义研究意义学好构造地质学的方法学好构造地质学的方法构造分析的基本内容构造分析的基本内容一、基一、基 本本 概概 念念构造地质学构造地质学StructuralGeologyGeo-logyearthknowledgeGeologyOrigin and evolution,Materials,Processes,Changes of the Earth,Life evolutionScientific study of the planet Earth地质学地质学的基本研究内容就是
2、通过对地的基本研究内容就是通过对地球物质（矿物学、岩石学、岩石地球球物质（矿物学、岩石学、岩石地球化学）和结构状态（化学）和结构状态（构造地质学构造地质学）等）等的研究，揭示地球，特别是地壳的演的研究，揭示地球，特别是地壳的演化历史。化历史。板塊火山活動地震與造山運動地史與地層板塊火山活動地震與造山運動地史與地層构造：构造：地质构造地质构造的简称。地壳或的简称。地壳或岩石圈各个组成岩石圈各个组成部分的形态及其部分的形态及其相互结合的方式相互结合的方式和面貌特征的总和面貌特征的总称。称。构造成因分类：构造成因分类：原原生生构构造造(Primary Structure)：岩岩石石或或岩岩层层在在形
3、形成成过过程程中中产产生生的的原原始始构构造造，如如沉沉积积岩的层理和火山岩的流动构造等。岩的层理和火山岩的流动构造等。变形构造变形构造(Deformation;Deformational Structure)：地层或：地层或原生构造在地球动力原生构造在地球动力作用下发生位移或形态的改变而形成的作用下发生位移或形态的改变而形成的构造称为变形构造，如褶皱、断层等。构造称为变形构造，如褶皱、断层等。（构造地质学的主要研究内容）（构造地质学的主要研究内容）构造的规模及构造地质学研究方向划分构造的规模及构造地质学研究方向划分全球构造：全球构造：如板块如板块大型构造：大型构造：如造山带如造山带 航卫片或
4、填图航卫片或填图 范围内的构造范围内的构造 露头或手标本露头或手标本 规模的构造规模的构造 光学显微镜下光学显微镜下 观察到的构造观察到的构造 及其统计学上的及其统计学上的 构造构造 电子显微镜下电子显微镜下 观察到的构造观察到的构造大地构造学大地构造学构造地质学（狭义）构造地质学（狭义）显微构造学显微构造学中型构造：中型构造：小型构造：小型构造：显微构造：显微构造：超显微构造：超显微构造：灾后的印度尼西亚1960年智利瓦尔迪瓦地震陕西神木采煤后的裂缝构构造造地地质质学学（狭狭义义）：地地质质学学的的基基础础学学科科之之一一，主主要要研研究究组组成成地地壳壳的的岩岩石石单单元元在在地地球球动动
5、力力作作用用下下变变形形形形成成的的各各种种构构造造。研研究究这这些些构构造造的的几几何何形形态态、组组合合型型式式、运运动动特特征征、形形成成机机制制和和演演化化进进程程，探探讨讨产产生生这些构造的作用力的方向、方式和性质。这些构造的作用力的方向、方式和性质。构造地质学（广义，大地构造学）：地质学的一个构造地质学（广义，大地构造学）：地质学的一个重要分支。研究岩石圈内地质体的形态、形成、变重要分支。研究岩石圈内地质体的形态、形成、变形及其成因机制，以及其相互间的影响、时空分布形及其成因机制，以及其相互间的影响、时空分布和演化规律的学科。和演化规律的学科。构造作用构造作用或或构造运动构造运动常
6、是其它常是其它地质作用的起始或触发的主要因素，因此，构造地地质作用的起始或触发的主要因素，因此，构造地质学说通常也就成为地质学的基本学说。质学说通常也就成为地质学的基本学说。Structural Geology-TectonicsA branch of geology.Deformation and resultant structures of rocks,natural forces causing deformations.Geometry,kinematics,mechanism,conditions,Process,acting force.Structural Geology:fo
7、ldfaultTectonics:A branch of geology.Deformation and resultant structures.Emphasizing on large-scale structures,the geological evolution and the dynamic process for the evolution of a region.二、构造地质学的研究意义二、构造地质学的研究意义1.理论意义理论意义物质物质结构结构构造地质构造地质b 地质演化地质演化物质分析物质分析演化的环境演化的环境构造分析构造分析形成演化的几何学、形成演化的几何学、运动学与动
8、力过程与特征运动学与动力过程与特征a 地球组成地球组成2.实际意义实际意义 固体矿产、油、气、地下水等的固体矿产、油、气、地下水等的 勘测和开发勘测和开发 水库、大型建筑及国防设施的选水库、大型建筑及国防设施的选 址和铁道选线的基础址和铁道选线的基础 地震、海啸等的成因主要是构造地震、海啸等的成因主要是构造 地震，特别是断层的活动引起的。地震，特别是断层的活动引起的。因此对断层的检测是地震与海啸因此对断层的检测是地震与海啸 等预测预报的基础。等预测预报的基础。对于其它自然灾害，如泥石流滑对于其它自然灾害，如泥石流滑 坡的诊断与防治坡的诊断与防治a 资源开发资源开发b 工程建筑工程建筑地震、海啸
9、地震、海啸预报防灾预报防灾减灾减灾c地质灾害l l全球的海嘯發生區大致與地震帶一致。全球有記載的破壞全球的海嘯發生區大致與地震帶一致。全球有記載的破壞性海嘯大約有性海嘯大約有260260次左右，平均大約六、七年發生一次。次左右，平均大約六、七年發生一次。發生在發生在環太平洋環太平洋地區的地震海嘯就佔了約地區的地震海嘯就佔了約80%80%。而。而日本日本列列島及附近海域的地震又佔太平洋地震海嘯的島及附近海域的地震又佔太平洋地震海嘯的60%60%左右，日左右，日本是全球發生地震海嘯並且受害最深的國家。本是全球發生地震海嘯並且受害最深的國家。最近造成較最近造成較大規模的海嘯有：大規模的海嘯有：l l
10、20042004年年1212月月2626日於日於印尼印尼的的蘇門達臘蘇門達臘外海發生外海發生芮氏芮氏地震地震9 9級級海底地震。海嘯造成海底地震。海嘯造成斯里蘭卡斯里蘭卡、印度印度、泰國泰國、印尼印尼及及馬來馬來西亞西亞1515萬多人喪生。參見萬多人喪生。參見20042004年印度洋大地震年印度洋大地震。l l19981998年年7 7月兩個月兩個7.07.0級的海底地震，造成級的海底地震，造成巴布亞紐幾內亞巴布亞紐幾內亞約約21002100人喪生。人喪生。l l19921992年年9 9月月尼加拉瓜尼加拉瓜發生海嘯。發生海嘯。据新加坡联合早报网报道，日本海洋研究开发机构21日在东京都举行的报
11、告会上公布了有关照片。该机构的研究人员今年2月至3月乘坐调查船“夏岛”号对靠近震源的印尼亚齐省近海进行调查时，利用安装在无人探测机上的高精度录像机对海底进行了拍照。研究人员最终确认，在从被称为巽他海沟的海底凹陷地区到稍微靠近陆地的水深2300米的地点，出现了绵延45公里的断层，断层落差达10米，巨大的裂缝最大幅度达到40米。研究人员认为，从数十公里处开始的断层撕裂了地壳，巨大的能量一下子释放到海面，导致大量海水上下运动，从而出现了巨大海啸。加州泥石流1 1理论联系实际：掌握概念，认知现象。理论联系实际：掌握概念，认知现象。2 2掌握构造地质学分析工具：读图编图，掌握构造地质学分析工具：读图编图
12、，产状分析工具（如岩组学、投影网、航、产状分析工具（如岩组学、投影网、航、卫片解译）卫片解译）3.3.掌握构造地质学分析方法：掌握构造地质学分析方法：一般思路为：一般思路为：几何学解析几何学解析运动学解运动学解 析析动力学解释动力学解释构造历史分析构造历史分析4 4注意力学基础的学习。注意力学基础的学习。三、学好构造地质学的基本方法三、学好构造地质学的基本方法挪威画家爱德华蒙克的著名作品呼喊历来被视为现代人类精神极度苦闷的象征。但是12月9日美国天空与望远挪威画家爱德华蒙克的著名作品呼喊历来被视为现代人类精神极度苦闷的象征。但是12月9日美国天空与望远镜的一篇文章从另一角度对画中血红的天空给出
13、了全新的解释。天文学家分析说，这得归于当时地球另一边、今印度尼西亚境内的喀拉喀托火山。文章指出，蒙克1893年创作这幅绘画时把天空描绘成红色，是由于他与朋友在这里散步时目睹到被爆发的火山染红的天空。书上讲的、权威讲的未必是真理，所以，人们应该：如孟子云：“尽信书不如无书”如韩愈云：“行成于思毁于随”瓦因马修斯模型古地磁研究表明，在整个地球历史中，地球磁场的指向发生过多次倒转，即磁北极变为磁南极，磁南极变为磁北极。1963年，瓦因和马修斯根据地球磁场的极性反转历史和海底扩张说，提出了条带状磁异常的形成模型。瓦因-马修斯模型认为,洋脊轴部或中央裂谷处，地幔物质上涌冷凝成新洋壳，新生玄武岩在温度下降
14、到约500C（居里点）时,开始受到当时地磁场的磁化，当温度降到约450C时，磁性矿物的颗粒完全顺地磁场方向排列。磁化了的先成熔岩随着新熔岩的涌出，不断向两侧推移；同样地，地球磁场的极性反转使新熔岩在相反的方向上被磁化。这样，就在洋脊轴的两侧形成相互对称的正、反向磁化交替的地块。由于洋壳不断产生并向两侧扩张，地球磁场极性反转的顺序就像磁带记录器一样在洋壳上依次记录下来(图2)。瓦因-马修斯模型反映出如下的磁异常特征：正、反向磁化交替的洋壳块体产生对称于洋脊扩张轴的条带状磁异常。正向磁化的地块加强了那里的磁场强度，产生正异常；反向磁化的地块则抵消了一部分磁场强度，产生负异常。单个磁异常的形态和大小
15、与地壳中相应磁化块体的宽度有关。而宽度又取决于地磁场某极性期的持续时间和海底扩张速率。在大洋盆地的不同地区，同一时期海底扩张所产生的条带状磁异常具有相似性，因此可以鉴别在不同的地区发生于同一时期的磁异常。为了便于对比，J.R.海茨勒等把具有特征性而容易鉴别的条带状磁异常进行了编号。从新生代至晚白垩世有34个异常，而早白垩世至晚侏罗世有25个异常（见地磁极性转向年表）。每一磁异常条带都有其相对应的年龄，海底磁异常图也就相当于海底年龄图（见海底扩张说）。四、构造分析的基本内容四、构造分析的基本内容1.构造几何、运动学及动力学分析构造几何、运动学及动力学分析2.构造历史（演化）分析构造历史（演化）分
16、析同沉积构造分析：沉积构造、地层厚度、同沉积构造分析：沉积构造、地层厚度、不整合不整合构造分析：几何学、运动学与动力学构造分析：几何学、运动学与动力学变质构造分析：叠加、置换、构造世代与变质构造分析：叠加、置换、构造世代与期次、构造年代学期次、构造年代学综合分析：构造活动史与岩浆活动综合分析：构造活动史与岩浆活动几何学分析运动学分析动力学分析几何学分析运动学分析动力学分析构造样式和构造组合构造样式和构造组合 主要授课内容主要授课内容一、原生构造一、原生构造二、产状几何分析二、产状几何分析三、岩石力学三、岩石力学 应力应变、变形机制、岩石力学性质应力应变、变形机制、岩石力学性质四、变形构造四、变形构造 面理、线理面理、线理 褶皱褶皱 断裂与裂隙断裂与裂隙 原理、分类原理、分类 逆冲、走滑和伸展断层逆冲、走滑和伸展断层 韧性剪切带韧性剪切带五、实习五、实习