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1、第3 章-地质作用与地质构造电子课件 第三章 地质作用与地质构造一、地质作用n 概念：在漫长的地球历史中，组成地球的物质不断在变化和重新组合，地球内部构造和地表形态也不断在改造和演变。地球的这种不断的变化是和作用于地球的自然力密切相关的。地球上由自然力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化的各种作用，统称为地质作用。n（一）地质作用的能源来源n 引起地质作用的自然力称为地质营力，产生地质作用的能量主要是内能和外能，内能是来源于地球本身的能源系统，主要有地内热能、重力能、地球旋转能、化学能和结晶能；外能则是指来源于地球以外的能源，主要有太阳辐射热、位能、潮汐能和生物能等。按照能的来源不同
2、，地质作用分为内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用是由地球内部的能（简称内能）引起的，外力地质作用是由地球以外的能（简称外能）引起的。一、地质作用n 1.地内热能n 放射性热能是地球内部的放射性元素蜕变而产生的。是地球热能的主要来源。n 冲击、压缩产生的热能是地球在由星际物质聚积而成的过程中，微星体以高速冲击地球时巨大动能转变而来的。n 原始地球在自身重力作用下压缩，体积逐渐收缩而产生压缩热。n 地球内部物质发生化学变化，结晶时会释放热，构造运动的机械能也可以转为热能。一、地质作用n 2.重力能：地心引力给予物体的位能。n 在地球形成和发展过程中，地内物质在地心引力作用下，按不同比重发生分
3、异，即轻者上升、重者下沉，导致物质的总位能释放而转化为热能，这种热能称为重力分异产生的热能，成为地球热能来源之一。一、地质作用一、地质作用n 3.地球旋转能：地球自转对地球表层物质产生离心力和离极力。离心力的大小随纬度而变化，两极为零，赤道最大，故离心力自两极向赤道是逐渐增加的。n 离心力又可分解为两个分力，一是垂直地面的垂直分力；一是过地表相应点沿经向的水平分力（切向分力），这是使地壳表层物质产生由高纬度向低纬度沿水平方向移动的有效分力。一、地质作用n 4.太阳辐射能：太阳不断向地球输送热能，其中60%为大气、大陆和海洋吸收，成为大气圈、水圈和生物圈赖以活动、发育，并相互进行物质、能量交换的
4、主要能源。由此产生了一系列外营力，如风、流水、冰川、波浪等。一、地质作用n 5.潮汐能：地球在日、月引力作用下使海水产生潮汐现象。潮汐具有强大的机械能，是导致海洋地质作用的重要营力之一。n 6.生物能：由生命活动所产生的能量，无论是植物的生长、动物的活动以及人类大规模的改造自然活动，都会产生改变地球物质和面貌的作用。但归根结底，任何生物能都源于太阳辐射能。一、地质作用n（二）地质作用过程n 按地质作用应力的来源不同，分外应力地质作用和内应力地质作用两种。前者来自地球外部（太阳能等），主要作用于地壳表层，包括风化、剥蚀、搬运、沉积作用等；后者来自地球内部（温度、压力等），作用于整个地壳内部，包括
5、地壳运动、岩浆活动和岩石的变质作用等。n 1.内营力地质作用n 岩浆作用n 变质作用n 深熔作用一、地质作用一、地质年代n 2.外营力地质作用n 风化作用。在温度、水分、大气和生物等因素的影响下，使地壳表面坚硬岩石在原地发生破碎分解的作用。可以分为物理风化（如球形风化、差异风化）、化学风化和生物风化。n 侵蚀作用。在风、流水、海浪、冰川等外动力的作用下，使地壳表面岩石、矿物、风化产物发生破坏的作用。侵蚀作用主要是流水侵蚀、波浪侵蚀（浪力冲蚀）、海流侵蚀、冰川侵蚀、风力侵蚀。一、地质年代n 2.外营力地质作用n 搬运作用：在风、流水、海浪、冰川等外动力的作用下，将风化与侵蚀的产物搬迁离开原地的作
6、用。n 沉积作用：被搬运的物质在移动的过程中，由于流速或风速等动力作用的减弱，致使被搬运物质在新的环境下，逐渐沉积下来，形成松散沉积物的作用。n 成岩作用：堆积下来的松散沉积物，经过压缩、胶结、再结晶等一系列的物理化学的过程，逐渐变成坚硬岩石的作用。一、地质年代n（三）地质作用造景机理n 1.内力地质作用的造景机理n 内力地质作用的动力来自地球本身，并主要发生在地球内部，按其作用方式可分为地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用四种。一、地质年代n 地壳运动：由内营力引起地壳结构改变、地壳内部物质变位的构造运动。按运动方向可分为水平运动和垂直运动。水平运动一、地质年代垂直运动一、地质年代n 岩浆
7、活动：指岩浆产生、上升和岩浆冷凝固结成岩的全过程。火山口一、地质年代火山锥一、地质年代n 变质作用：指原先已存在的岩石受到物理、化学（主要是高压、高温）条件变化的影响，改变其结构、构造和矿物成分，成为一种新的岩石的转变过程。变质作用为地貌景观造景提供物质基础 变质岩一、地质年代n（三）地质作用造景机理n 2.外力地质作用的造景机理 外力地质作用是指由地球外部的能源（太阳能、日月引力能等）通过大气、水、生物三大圈层等因素相互作用对岩石圈产生影响而引起的地质作用。一、地质年代n 2.外营力地质作用n 风化作用。在温度、水分、大气和生物等因素的影响下，使地壳表面坚硬岩石在原地发生破碎分解的作用。可以
8、分为物理风化（如球形风化、差异风化）、化学风化和生物风化。一、地质年代物理风化：花岗岩石蛋景观、层裂、软质岩石的破裂、盐类结晶和潮解作用、冰劈（冰楔）作用。一、地质年代化学风化：主要有溶解、水化、水解、氧化和碳酸化等，溶蚀也是化学风化。一、地质年代生物风化：根劈作用，以及地衣、菌类、蕨类和高等植物对岩石的侵害。一、地质年代n 2.外营力地质作用n 流水作用：流水对地表岩石和土壤进行侵蚀，对地表松散物质和它侵蚀的物质以及水溶解的物质进行搬运，最后由于流水动能的减弱又使其搬运物质沉积下来，这些作用统称为流水作用。一、地质年代n 流水侵蚀地貌。一、地质年代n 2.外营力地质作用n 剥蚀作用：河水、海
9、水、湖水、冰川及风等在其运动过程中对地表岩石造成破坏，破坏产物随其运动而搬走。例如，海岸、河岸因受海浪和流水的撞击、冲刷而发生后退。一、地质年代n 波浪侵蚀地貌一、地质年代n 2.外营力地质作用n 侵蚀作用：侵蚀作用主要是流水侵蚀、波浪侵蚀（浪力冲蚀）、海流侵蚀、冰川侵蚀、风力侵蚀。一、地质年代n 冰川侵蚀地貌一、地质年代n 风力侵蚀地貌一、地质年代n 2.外营力地质作用n 堆积作用：形成的景观主要是河漫滩、心滩、江心洲、沙洲、沙坡、河口三角洲等。一、地质年代一、地质年代n 2.外营力地质作用n 岩溶作用：水对可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸盐岩、石膏、卤素岩等）的化学溶蚀作用为主，以风化作用、流水
10、冲蚀潜蚀和机械崩塌作用为辅的地质过程。岩溶作用主要与自然环境条件有关，包括岩石性质、地质构造、气候条件和动植物等因素。一、地质年代二、构造运动 n(一)构造运动的的概念n 由内力地质作用引起岩石圈物质产生变形变位的机械运动，称构造运动。n（1）属内力作用，即不包括由滑坡、重力崩塌及冰川等外力作用引起的变形和变位。n（2）单指使地壳岩层变形、变位的机械作用。但构造运动可导致或控制其它各种地质作用。二、构造运动 n(二)构造运动的分类n 1.按发生时间分n 老构造运动（古构造运动）：发生于早第三纪(古近纪）及其以前（2500 万年或2300 万年）的构造运动。n 新构造运动：发生于晚第三纪（新近纪
11、）以来的构造运动。其中，人类历史时期以来的构造运动称现代构造运动。二、构造运动 n(二)构造运动的分类n 2.按运动方向n（1）水平运动：沿地球表面切线方向的挤压、拉张及剪切运动。n（2）垂直运动：沿地球半径方向的上升和下降运动。二、构造运动 n(三)构造运动基本形式（方式）n 1.水平运动:岩石圈物质大致平行地球表面，即沿大地水准面的切线方向进行的运动叫水平运动。n 水平位移包括两方面的含义：即岩石质点的水平位移和岩石圈块体的水平位移。前者常表现为岩石小规模弯曲变形和断裂破碎；后者常表现厚大褶皱山系的形成。因此水平运动又称造山运动，或者表现厚大地堑和裂谷的产生。此时水平运动又称裂谷作用和地裂
12、运动。二、构造运动 水平运动表现为岩石圈的挤压或扩张、剪切。因而引起强烈的褶皱、断层，形成巨大的褶皱山系，巨大的地堑、沟谷等。挤压剪切扩张二、构造运动 n 现代水平运动的典型例子 美国西部的圣安德列斯断层二、构造运动 n(三)构造运动基本形式（方式）n.垂直运动:地壳物质垂直于地表即沿地球半径方向进行的缓慢升降运动叫垂直运动。n 垂直运动常表现为大面积的隆起和拗陷，并引起地势高低的变化和海陆变迁。因此垂直运动又称造陆运动。n 交替性、周期性、复杂性 n 升降运动常表现地壳大规模的隆升和下降，并引起地势高低的变化和海陆变迁，上升可成陆，下降可成海。二、构造运动 n 意大利那不勒斯湾海岸古罗马时代
13、的著名大理石柱是升降运动的最好例子。柱子下部一段是在1533 年火山喷发时被火山灰掩埋部分，柱面光滑；其上2.7 米一段在地壳下降时淹没在海水中，被海水和牡蜊侵蚀了许多小孔。18 世纪中期，全柱升出海面。19 世纪，地面又开始下沉，柱脚已被淹在海水里了。海水侵蚀部分二、构造运动 n(四)构造运动的研究方法n 1.岩层接触关系分析法n 整合接触n 不整合接触n A 平行不整合n B 角度不整合平行不整合角度不整合二、构造运动 平行不整合二、构造运动 角度不整合三、地质构造n（一）岩石的变形n 1.变形的形式和类型n 根据施力的特点和变形形态的特征，可将变形分为下列几种基本形式：拉伸、压缩、切变、
14、弯曲、扭转等五种，可归纳为两种类型：n 均匀变形n 非均匀变形三、地质构造n（一）岩石的变形n 2.岩石变形的三个阶段n 岩石受到外力作用时，一般都经历三个变形阶段：弹性变形；塑性变形；断裂变形三、地质构造n（二）岩石的产状n 岩层在地壳中的空间方位就是岩层产状。n 1.岩层产状的类型 n 水平岩层:05 n 倾斜岩层:585n 直立岩层:8590n 倒转岩层三、地质构造n（二）岩石的产状n 2.岩层的产状要素 n 走向 n 倾向 n 倾角水平面b cd ab-走向线 ce-倾斜线 cd-倾向-倾角 三、地质构造n（三）影响岩石变形的因素n 1.围压（静压力）n 2.温度n 3.时间n 4.溶
15、液n 5.应力状态三、地质构造岩层产状变形前下层面上层面上层面下层面岩层厚度上层面下层面三、地质构造挤压三、地质构造剪切三、地质构造拉伸三、地质构造拉伸三、地质构造n 概念：构造运动引起地壳的岩层或岩体发生变形、变位留下的形迹，称为地质构造。地质构造在层状岩石中表现最为明显，基本类型有：水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造等。三、地质构造n 1.水平构造：原始岩层一般是水平的，它在地壳垂直运动影响下未经褶皱变动而仍保持水平或近似水平的产状者，称为水平构造。三、地质构造n 2.倾斜构造：倾斜构造是指岩层经构造运动后岩层层面与水平面间具有一定的夹角。倾斜岩层常是褶曲的一翼，断层的一盘，或者由不均
16、匀的升降运动引起的。三、地质构造n 褶皱：岩层因在构造运动的作用下而变形，形成的一系列连续弯曲，褶曲是岩层的一个弯曲。三、地质构造褶皱的形成过程三、地质构造褶曲的形成过程三、地质构造三、地质构造n 断裂构造：岩石受应力作用而发生变形，当作用力超过岩石本身的抗压强度时就会在岩石的薄弱地带发生破裂，甚至沿破裂面发生错动，使岩层的连续性完整性遭到破坏的现象，称为断裂构造。三、地质构造n A 节理。指两侧的岩块没有发生显著位移的破裂面，可分为张节理和剪切节理两类。三、地质构造n 张节理由张应力产生的破裂面三、地质构造n 剪节理由剪应力产生的破裂面三、地质构造n B 劈理：岩石沿最大剪切应力作用方向，即
17、平行于应变椭球体最大剪切面发育成一组细而密集的剪切裂隙，称为劈理。三、地质构造n C 断层：岩石受力达到一定强度，破坏了它的连续完整性，发生断裂，并且沿着断裂面（带）两侧的岩层发生显著位移，称为断层。三、地质构造1.下盘 2.上盘 3.断层面断层要素：断盘和断层面 断层面:岩层发生相对位移时，总是沿着一个破裂面进行的这个岩层断裂错开的面，称断层面。断盘:断层面两侧沿断层面发生相对位移的岩块称断盘。三、地质构造n 断层分类：正断层和逆断层 n 正断层：一般特点。上盘相对下降，下盘相对上升的断层。正断层产状一般较陡，大多在45 以上而以6070 者最为常见。n 组合方式。n A，地堑n B，地垒n C，阶梯状断层三、地质构造地垒地堑阶梯状断层叠瓦状断层三、地质构造n 逆断层：一般特征。上盘相对上升，下盘相对下降的断层根据断层倾角大小，分为高角度断层（冲断层）和低角度逆断层逆掩断层。n 冲断层：断层面倾角大于45 断层线较平直。n 逆掩断层：断层面平缓，一般倾角小于45，以30 左右最为常见。n 组合型式：叠瓦式逆掩断层（叠瓦式构造）是逆掩断层中最主要最常见的组合形式。三、地质构造台中地区叠瓦断层带三、地质构造断裂构造地貌