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1、地质构造野外研究方法周志广2011年3月12日提 纲一、野外工作前的准备二、沉积岩的原生构造三、面理与褶皱的野外观察四、接触关系的野外观察五、线理及韧性剪切带的观察六、断层的识别与野外观察七、构造的叠加与置换一、野外工作前的准备一、野外工作前的准备构造地质学构造地质学是地质学一门分支学科，是地质学一门分支学科，主要主要研究组成地壳或岩石圈的岩石、岩层和岩研究组成地壳或岩石圈的岩石、岩层和岩体在构造作用力下形成的各种现象体在构造作用力下形成的各种现象(构造构造)。建立构造的时空观时空观是构造地质学的基础解析构造歌马杏垣理化热重，质量流展理化热重，质量流展升降开合，岩席运转升降开合，岩席运转垂平转
2、化，穹坳褶断垂平转化，穹坳褶断动静相间，掌握突变动静相间，掌握突变时空介质，调研格式时空介质，调研格式伸缩隆陷，剪换滑旋伸缩隆陷，剪换滑旋层次尺度，叠加置换层次尺度，叠加置换转化再造，得失增减转化再造，得失增减实验模拟，探索机制实验模拟，探索机制组合演化组合演化，利于预言利于预言1.明确研究区的区域构造问题A：认为索伦山和西拉木伦河蛇绿岩带相连，是华北板块和西伯利亚板块的缝合线，闭合于中-晚二叠世，板块活动是由北向南进行的。B：认为索伦山和贺根山蛇绿岩带相连，并是华北板块和西伯利亚板块的最终缝合线，古大洋板块向南俯冲，最终闭合于泥盆-石炭之交。C：认为华北板块北部地区同时存在不同地质时期的两条
3、甚至多条缝合线。华北板块和西伯利亚板块的结合带应在更北部的蒙古-鄂霍茨克带。洋壳向北俯冲，并具有复杂的演化过程。D：内蒙古中西部多岛海构造演化的模式。E：软碰撞、弱造山模式。2.明确研究区的大地构造位置3.确定解决地质问题的方法A、碰撞造山带的经典结构模型B、与俯冲相关的变质作用、与俯冲相关的变质作用高压低温变质带和高温低压变质带SUBDUCTION ZONES AND PAIRED METAMORPHIC BELTS:High P/Low T&Low P/High TC、与俯冲相关的岩浆活动、与俯冲相关的岩浆活动板块俯冲带的岩浆活动板块俯冲带的岩浆活动主要发生在岩浆弧范围主要发生在岩浆弧范围
4、内，距海沟轴部内，距海沟轴部150-300km，平行于海沟成，平行于海沟成弧形展布。弧形展布。岛弧与陆缘火山弧是强岛弧与陆缘火山弧是强烈的火山活动区，其火烈的火山活动区，其火山活动以中酸性，特别山活动以中酸性，特别是安山岩为主，因富含是安山岩为主，因富含气体，常表现出强烈喷气体，常表现出强烈喷发性质，火山喷发物中发性质，火山喷发物中常以火山碎屑物质占优常以火山碎屑物质占优势。势。岩石类型及地质特征岩石类型及地质特征发育成熟的岛弧中，三种火山岩系列都可能出现：发育成熟的岛弧中，三种火山岩系列都可能出现：（1）岛弧拉斑玄武岩系列）岛弧拉斑玄武岩系列：主要有岛弧拉斑玄武岩、：主要有岛弧拉斑玄武岩、岛
5、弧安山岩和少量英安岩。岛弧安山岩和少量英安岩。（2）钙钙碱碱系系列列：主主要要有有安安山山岩岩、英英安安岩岩、高高铝铝玄玄武武岩、流纹岩等。岩、流纹岩等。（3）岛岛弧弧碱碱性性系系列列：以以玄玄武武岩岩、安安山山岩岩为为主主，包包括括碱性橄榄玄武岩、粗面岩、碱流岩、安粗岩等。碱性橄榄玄武岩、粗面岩、碱流岩、安粗岩等。D、增生楔与混杂岩、增生楔与混杂岩Accretionary Prism（wedges)and Melange(1)(1)、增生楔的几何特征与形成过程、增生楔的几何特征与形成过程(2)(2)、增生楔的物质组成、增生楔的物质组成(3)(3)、增生楔的变形、增生楔的变形(1)(1)增生楔
6、的几何特征与形成过程增生楔的几何特征与形成过程单极性向洋增生楔单极性向洋增生楔单极性向洋增生楔单极性向洋增生楔双极性增生楔双极性增生楔双极性增生楔双极性增生楔(2)(2)增生楔的物质组成增生楔的物质组成俯冲板片成分俯冲板片成分仰冲板片成分仰冲板片成分远洋成分：硅质岩远洋成分：硅质岩残余洋壳（蛇绿岩套）残余洋壳（蛇绿岩套）在增生楔中，时常会看到剥露出来的在增生楔中，时常会看到剥露出来的板岩板岩、砂岩砂岩（来源于海沟填充物的浊流沉积）、（来源于海沟填充物的浊流沉积）、层状的燧石层状的燧石（由远洋的硅质软泥形成）、（由远洋的硅质软泥形成）、微晶灰岩微晶灰岩（由远洋（由远洋的碳质软泥形成）、的碳质软泥
7、形成）、细碧岩细碧岩（海底玄武岩转变而（海底玄武岩转变而来）以及来）以及蓝片岩蓝片岩。(3)(3)增生楔的变形增生楔的变形二、沉积岩的原生构造二、沉积岩的原生构造1、层理的识别：、层理的识别：层理是沉积岩最常见的一种原生构造。它层理是沉积岩最常见的一种原生构造。它是通过岩石成分、结构和颜色在剖面上的是通过岩石成分、结构和颜色在剖面上的突变或渐变所显示出来的一种成层构造突变或渐变所显示出来的一种成层构造1 岩石成分：岩石成分：不同成分的夹层是区别巨厚不同成分的夹层是区别巨厚层的重要标志。层的重要标志。2 岩石结构变化岩石结构变化：不同粒度、不同形状的不同粒度、不同形状的颗粒可区别层理。颗粒可区别
8、层理。3 岩石颜色：岩石颜色：细粒度层理可通过颜色区别细粒度层理可通过颜色区别4 岩石的原生构造：岩石的原生构造：波痕、雨痕、底面印波痕、雨痕、底面印模、暴露标志等模、暴露标志等2、软沉积变形软沉积变形的准则（软沉积变形的准则（1）1 1、软沉积变形常局限于一定层位或一定岩、软沉积变形常局限于一定层位或一定岩层之中；层之中；2 2、软沉积变形常局限于沉积盆地中一定地、软沉积变形常局限于沉积盆地中一定地段；段；3 3、软沉积变形主要是重力作用的结果，一、软沉积变形主要是重力作用的结果，一般不显示构造应力造成的构造定向性。般不显示构造应力造成的构造定向性。软软沉积变形的准则（沉积变形的准则（2）4
9、 4、在变形物质中有未变形的生物洞穴存在、在变形物质中有未变形的生物洞穴存在时，是软沉积变形时，是软沉积变形5 5、在褶皱闭合端的周围有弯曲的变质面理、在褶皱闭合端的周围有弯曲的变质面理或弯曲的矿物颗粒时，表明褶皱形成在坚或弯曲的矿物颗粒时，表明褶皱形成在坚硬的岩石中硬的岩石中6 6、变形的化石是坚硬褶皱的指示（里特格，、变形的化石是坚硬褶皱的指示（里特格，19351935）三、面理与褶皱的野外观察三、面理与褶皱的野外观察1、与褶皱有关的多期面理的叠加和置换大理岩中片理对层理的置换北京西山鲕状灰岩中的构造置换 无根勾状褶皱板岩的构造置换板岩中的构造置换2、纵向和横向构造置换A、纵弯褶皱过程中的
10、面状构造置换、纵弯褶皱过程中的面状构造置换共轴递进变形共轴递进变形B、横向面状构造置换非共轴递进变形1）顺层剪切和顺层面理的发育2）不均匀剪切造成的褶叠层和顺层的轴面面理3）强岩层的香肠化4）强岩层的片内无根褶皱李各庄大理岩中的顺层韧性剪切带斜长角闪岩的韧性剪切带C、纵向和横向构造置换的比较纵向构造置换纵向构造置换横向构造置换横向构造置换构造体制构造体制形成机制形成机制面理产状特征面理产状特征与原生层理关系与原生层理关系对原生层理的改造对原生层理的改造对岩层厚度的改造对岩层厚度的改造收缩构造收缩构造纵弯褶皱和压扁纵弯褶皱和压扁陡倾面理带陡倾面理带切层的轴面面理，在紧切层的轴面面理，在紧闭褶皱两
11、翼两者平行闭褶皱两翼两者平行新生成层构造破坏原有新生成层构造破坏原有层序层序岩层水平缩短，垂向加岩层水平缩短，垂向加厚，垂直劈理测量的视厚，垂直劈理测量的视厚度极大地增大，相似厚度极大地增大，相似的岩性组合多次重复的岩性组合多次重复伸展构造伸展构造近水平分层剪切近水平分层剪切缓倾面理带缓倾面理带总体近顺层面理，为顺层总体近顺层面理，为顺层掩卧褶皱的轴面面理掩卧褶皱的轴面面理新生成层构造局部使原生新生成层构造局部使原生层序多次重复，但原有大层序多次重复，但原有大套层序基本不变。套层序基本不变。岩层厚度总体减薄，单层岩层厚度总体减薄，单层厚度变化可很大，在水平厚度变化可很大，在水平方向上可局部增大
12、方向上可局部增大D、面理置换的识别标志层的分布透镜体的分布无根勾状褶皱转折端的层理与面理3、地层面向的判断面面面面向向向向4、褶皱的野外观察A、褶皱的产状要素：两翼岩层的产状及其对称性、褶皱轴面的产状、枢纽的倾伏角。B、褶皱的形态：褶皱的长短轴之比，一系列褶皱在平面上的排列关系。C、褶皱的规模及分布情况。D、不同性质的岩层在褶皱中的变形特征。E、各种褶皱的复合与叠加关系。F、与褶皱有关的伴生构造。5、褶皱性质的判断研究伴生构造的特征与分布：小褶皱、劈理、断层、节理和线理整合和不整合整合：上、下地层产状一致，没有沉积间断；整合：上、下地层产状一致，没有沉积间断；不整合：上、下地层间存在明显的地层
13、缺失不整合：上、下地层间存在明显的地层缺失。不整合又分为：平行不整合和角度不整合四、接触关系的野外观察四、接触关系的野外观察1、平行不整合接触及特征、平行不整合接触及特征QbxJxtQbQf f2、角度不整合Middle AustraliaCambrianProterozoicProterozoic3、不整合的识别1地层古生物方面的标志：如果两套地层中化石所代表的时代有较大的间隔，反映了生物演化过程的中断，说明可能存在不整合。2 沉积侵蚀方面的标志：两套地层之间如果存在各种沉积-侵蚀面、如古侵蚀面、古土壤以及有关残积矿床、底砾岩等，说明上覆地层形成前，曾一度隆起、侵蚀和风化等作用，表明存在不整合。3 构造方面标志：如果上、下两套地层的变形有明显差异，如产状不同、构造线不同，褶皱型式和变形强度各异，说明存在不整合。4 岩浆活动和变质作用方面标志1 确定不整合的存在剥蚀面风化壳底砾岩