第十章岩石圈的變形與變位

2022-12-06 00:36:06 字數 4973 閱讀 6616

本章重點:岩石圈變形與變位的型別及表現形式;地層接觸關係。

本章難點:板塊構造學說。

第一節地殼運動

一、概念

地殼運動:由於地球內部動力引起的地殼的機械運動。如陸地和海洋的公升降或海陸變遷、地區性的隆起與拗陷、岩層的變形與變位等。也稱構造運動。

構造運動在整個地球演化歷史中充當著重要角色,它不斷地改造原有的,建設新的地質構造和地表地貌,還控制著海陸分布、氣候狀況和生物演化的環境,同時也促進和影響著外動力地質作用的進行。

地殼運動包括公升降運動和水平運動兩個方面。

新構造運動:自新第三系以來的構造運動稱為新構造運動。

現代構造運動:發生在人類有文字以來最近時期的構造運動稱為現代構造運動。

二、地質歷史時期中地殼運動的表現

1 地殼公升降運動的主要標誌

⑴ 沉積相標誌

沉積相:一定的沉積環境產生一定的岩石型別和生物群的組合。根據一定的岩石型別和古生物化石群的組合關係,可推斷當時的古地理古氣候環境。

濱海碎屑岩相:磨圓度和分選性較好的砂、礫岩沉積,生物遺體多為厚殼底棲類生物。

河谷沖積相:具河流沉積的二元結構(下部為具斜層理的砂礫層,上部為粉砂—粘土層,可具水平層理),其中可能有陸生動、植物化石。

⑵ 超過沉積環境允許的沉積厚度

在地殼穩定的情況下,一定環境下形成的沉積物的厚度有一極大值。

如果某地出現巖相型別不變,而沉積物厚度卻大大超過相應沉積環境下的極大值,則是由於地殼緩慢下沉與沉積物不斷堆積,二者速度相適應的情況下所造成的。

⑶ 連續沉積與沉積間斷

連續沉積指示地殼的下降運動或緩慢上公升運動。

沉積間斷代表地殼的較長期的上公升運動,而沉積間斷後堆積沉積物的時期則代表新的下降運動時期。

⑷ 岩層的傾斜、褶皺和斷層

原始水平的岩層受到地殼差異公升降運動的影響變成傾斜狀態,形成褶皺(背斜或向斜)或斷裂。

2 地殼水平運動的標誌

⑴ 地殼水平運動形成的地質構造

原始水平岩層受到水平方向的地殼運動的作用,會產生側向擠壓或側向拉張或水平扭動的效應,形成一系列地質構造現象。

⑵ 岩石圈的水平運動—板塊運動

板塊運動體現了地殼甚至是岩石圈構成的若干板塊的水平運動。

三、地殼運動的基本特徵

1 地殼運動的方向性

以大地水準面為基準,有公升降運動和水平運動兩種基本型別。

2 地殼運動的普遍性和長期性

3 地殼運動的速度和幅度的不均一性

同一地區運動速度有快慢;不同地區運動幅度有大小。

第二節岩石的變形

一、水平岩層及其特徵

1.水平岩層:是同一層面上各點的海拔標高相同或基本相同的岩層。

未經變動的,保持原始狀態的沉積岩層一般都是水平的。傾角不超過5°。

2.水平岩層的特徵

⑴ 在地形地質圖上,岩層的地質界線與地形等高線平行或重合。在山頂或孤立山丘上的地質界線呈封閉的曲線,在溝谷中呈尖齒狀條帶,其尖端指向上游。(v字形法則)

⑵ 一套水平岩層,老岩層在下,新岩層在上。若地形切割輕微,地面只出露最新地層。如果地形切割強烈、溝谷發育,則在低窪處出露較老的地層,自低谷至山頂地層時代依次變新。

⑶ 岩層頂、底面之間的垂直距離是岩層的厚度,水平岩層的厚度即其頂、底面的標高差。

⑷ 岩層出露寬度是其頂、底面出露線之間的水平距,水平距的大小取決於岩層厚度和地面坡度。

厚度一致的岩層出露寬度決定於坡度,坡度大出露寬度小,坡度小則出露寬度大。坡度一致時,出露寬度決定於厚度,厚度大出露寬度大,厚度小則出露寬度小。

二、傾斜岩層

1.傾斜岩層:岩層面與水平面呈一定交角的岩層。

在一定區域內出現的一系列岩層大致向同一方向傾斜,其傾斜程度大體相同的,又叫單斜岩層。

2.岩層的產狀

研究岩石變形應了解岩層空間位置(產狀)的測定。岩層的產狀即岩層在空間上的產出狀態,包括岩層的走向、傾向和傾角三要素。

走向:岩層層面與任一水平面的交線叫走向線,走向線的延伸方向即為岩層的走向。表示岩層在空間水平延伸的方向。

傾向:岩層面上與走向線相垂直並沿斜面向下所引的一條直線叫傾斜線。它在水平面上的投影線所指岩層向下傾斜的方向,叫岩層的(真)傾向。

傾角:真傾向線與其在水平面上的投影線的夾角叫(真)傾角。

表示方法:文字和符號兩種。

1 方位角(0-360°) :120°∠45°

2 象限角(0-90°) :s60 ° e

3.傾斜岩層的厚度

岩層的厚度指岩層的頂面到底面的垂直距離,稱真厚度(h)。

對傾斜岩層來說,岩層頂面與底面間沿重力方向或鉛直方向的距離稱鉛直距離(h)。 h= h cosα。

4.傾斜岩層的出露特徵

決定於岩層的厚度、產狀、地形特徵以及岩層產狀(傾向、傾角)和地形(即坡向、坡度角)二者間的相互關係。

v字形法則。

⑴ 相反相同:若傾向相反,則彎曲方向相同,彎曲度小;

⑵ 相同相反 :若傾向相同,且岩層傾角大於坡度角時,則彎曲方向相反;

⑶ 相同相同:若傾向相同,且岩層傾角小於坡度角時,則彎曲方向相同,彎曲度大。

5.傾斜岩層的出露寬度

受岩層厚度、地面坡度、岩層傾角大小影響。

⑴ 岩層厚度、傾角不變時,坡度越緩,岩層出露越寬;

⑵ 當地形坡度和岩層厚度不變時,岩層傾角越陡,岩層出露越窄;

⑶ 當地面坡度與岩層傾角不變時,岩層越厚,出露越寬。

三、 岩石變形

1.應力的概念

外力(面力;體力);內力(固有內力;附加內力)。

作用於物體內單位面積上的附加內力叫應力。

在物體中任意取乙個與外力作用方向不相垂直的小塊面積df, 作用於其上的內力為fp,其可分解為垂直於截面df的分力dn和平行於截面df的分力dt,則

作用於這個截面df上的合應力σf=dp/df;

垂直於截面df上的應力叫正應力σ=dn/df;

平行於截面df上的應力叫剪應力或扭應力τ=dn/df。

正應力可以是壓應力(使物體經受擠壓),也可以是張應力(使物體經受拉伸或引張)。

剪應力的作用是使截面 df兩側物質沿截面發生剪下滑動。

2 岩石的變形的型別

岩石受到外力作用時,岩石內部物質粒子的位置將發生變化,從而使它的形狀或體積發生變化,叫岩石的變形。

五種基本型別:均勻變形(拉伸、壓縮、剪下)、非均勻變形(彎曲、扭轉)。

1 拉伸;2 壓縮;3 剪下;4 彎曲;5 扭轉

3.岩石變形的階段:

彈性變形:外力消失後,形變恢復。

塑性變形:應力超過岩石的彈性極限,外力消失後,一部分變形保留下來。褶皺;礦物晶體在受壓方向上的溶解,在拉伸方向上產生的定向的重結晶作用。

斷裂變形:應力達到或超過岩石的強度極限時,岩石內部結合力遭到破壞,產生破裂面,失去了連續完整性。分為張裂和剪裂兩種方式。

4.影響岩石變形的因素

受力的大小、方向和性質(壓力、張力、扭力)的控制;

與岩體本身的力學特徵(成分、結構和構造等)有關;

與岩石所處的地質環境各種外界因素(圍壓、溫度、溶液、時間等)有關。

⑴ 內在因素:

①組成岩石的礦物成分:如石英砂巖多具脆性;粘土巖多具塑性;白雲岩多為脆性變形;灰岩多為塑性變形。

②岩石的結構:顆粒圓而膠結不緊的岩石強度較低;顆粒細、膠結緊的岩石強度較大;具礦物定向排列的岩石則易順乙個方向滑動。

③岩石的構造:成層岩石較不成層岩石易於變形;薄層岩石較厚層易於變形。

⑵外界因素:

①圍壓:花崗岩在常溫常壓下表現為脆性,圍壓增大到235大氣壓以上時表現為塑性。

②溫度:溫度增高使固體的塑性增高。

③溶液:一般起著軟化作用、加大岩石的可塑性。

④時間:受力時間的長短。短而強大的力引起脆性變形、斷裂;較小而作用時間長的力易引起蠕變現象,形成永久變形。

四、褶皺

1.基本概念

褶皺:成層岩石在地殼運動所產生的地應力作用下發生彎曲,但未喪失岩層的連續完整性的構造,稱為褶皺。

褶皺的規模大小不一,基本形態有背斜和向斜兩種。

背斜:核部岩層較老,兩側岩層較新的褶皺形態。

向斜:核部岩層較新,兩側岩層較老的褶皺形態。

背形和向形:地層層序不清時,將岩層向上拱曲的構造稱背形,岩層向下彎曲的構造稱向形。

2、褶皺要素

1.核:指褶皺彎曲的核心部位。

2.翼部:指褶皺核部兩側的岩層。

3.轉折端:指從一翼向另一翼過渡的彎曲部分,即兩翼的匯合部分。

4.軸面:乙個假想的將褶皺分為大致對稱的兩部分的平分面,它可以是直立的、傾斜的、平直的或彎曲的。(由許多相鄰褶皺面上的樞紐聯成的面。)

5.軸:軸面與任一平面(如地面)的交線。

6.樞紐:軸面同岩層面的交線,也就是褶皺的任一層面上最大彎曲點的連線。它可以是直線、曲線,水平的或傾俯的。

當樞紐傾伏時,褶皺稱作傾伏褶皺。樞紐與水平面的夾角,稱作傾俯角。

7.脊、脊線和槽、槽線:背斜或背形的同一褶皺面的各橫剖面上的最高點稱為脊,它們的聯線稱為脊線;向斜或向形的同一褶皺面上的最低點稱為槽,它們的聯線稱為槽線。

3、褶皺的型別

根據軸面的產狀可把褶皺分為以下常見型別:直立褶皺、歪斜褶皺、倒轉褶皺、穹隆和構造盆地及其組合型別。

直立褶皺:表現為兩翼岩層傾角相等而成對稱狀態,又叫對稱褶皺。

傾斜褶皺:軸面傾斜,表現在兩翼傾角不等而成不對稱狀態,又叫不對稱褶皺。

倒轉褶皺:當變形加劇,軸面的一翼岩層倒轉,使兩翼岩層向同一方向傾斜,稱倒轉褶皺。

變形進一步加劇,一翼岩層倒轉,軸面歪倒呈水平或近水平狀,稱作平臥褶皺。

復褶皺:褶皺帶中的大型褶皺兩翼常被次一級的褶皺複雜化而構成復背斜和復向斜之類的組合型別。

穹隆和構造盆地:當樞紐很短時,可形成短軸狀褶皺或近圓形褶皺,如穹隆和構造盆地。

五、斷裂

1.基本概念

斷裂:受力作用,當應力達到在一定條件下的破裂強度時,岩石的內部或表面就會產生裂隙或斷開,岩石的連續性遭到破壞。其中兩側岩石未發生顯著相對位移的稱作節理,發生顯著相對位移的叫做斷層。

2.節理 ⑴分類

原生節理

節理非構造節理走向節理、縱節理

次生節理張節理傾向節理、橫節理

構造節理

剪節理斜向節理

順層節理

10 第十章彎曲變形

在外力作用下,受彎後梁的軸線變為一條連續光滑的曲線。1.撓度 轉角 撓度 梁橫截面的形心在垂直於軸線方向的位移。轉角 梁橫截面繞其中性軸所轉的角位移。2.撓度 轉角正負規定 撓度正負規定 撓度與座標軸正向一致取正,反之取負。轉角正負規定 轉角順時針轉向為正,逆時針轉向為負。1.撓曲線方程 撓曲軸是撓...

第十章小結與思考

大豐市初級中學八年級數學 下 教學案 課題 小結與思考 一 學習目標 1 回顧 思考本章所學的知識及思想方法,並能用自己喜歡的方式進行梳理,使所學知識系統化 2 進一步豐富對相似圖形的認識,能有條理地 清晰地闡明自己的觀點 重點和難點 進一步豐富對相似圖形的認識,能有條理地 清晰地闡明自己的觀點 教...

第十章小結與思考

3.梯形的上底長為1.2cm,下底為1.8cm,高為1cm,延長兩腰後與下底所成的三角形的高為cm.4.如圖,已知ab cd ef,則圖中的相似三角形共有 a 1對 b 2對 c 3對 d 4對 三 合作 例1.如圖,在 abc中,ad bc於d,de ab於e,df ac於f,求證 ae ab a...