(一)地质构造和地层
1.地质构造
组成地壳的岩石,在长期的地质作用下,发生变形、变位的形迹,称为地质构造。例如:由地质作用在岩层中形成的背斜和向斜褶曲、断层、节理、劈理等断裂,以及其他的面状,线状构造等均匀地质构造,简称构造。其成因主要是由内力地质作用造成。
2.地层
地层是指沉积岩、火成岩以及由它们变质而成的变质岩在漫长的地质时期和一定环境下逐渐形成的层状岩石。概括地说,地层是一切层状岩石的总称。
地层与岩层是两个不同的概念。地层含有时代的概念;而岩层则不具有时代概念。所以地层是研究地壳历史的依据。对一个地区或不同地区的地层进行划分和对比,可确定地层的生成顺序和时代;还可进一步分析地层形成时的环境,从而就可了解到古代自然地理环境、演化规律以及地壳运动的规律等。
(二)岩层的接触关系
岩层的接触关系,是内、外力地质作用的综合产物。据其成因特征,可以分整合接触与不整合接触两大类型(图1-5)。
图1-5 整合、假整合、不整合形成过程示意剖面图
O—奥陶系;S—志留系;D—泥盆系;C—石炭系(箭头代表地壳运动的方向)
1.整合接触
同一地区的上下两套岩层,若其产状一致,在沉积上和生物演化上都是连续的,则这种关系就称整合接触。它说明这个地区的地壳运动以相对下降为主,所以发生在上下两套岩层之间沉积过程是连续的,其间没有发生过足以引起较长时间沉积间断的构造运动。如图1-5中的志留系(S)与奥陶系(O)之间的接触关系即为整合接触。
2.不整合接触
由于地壳运动的影响,使在同一地区的上下两套岩层间有一明显沉积间断,并且在古生物演化顺序上也不连续,岩层的这种关系称为不整合接触。不整合又可分为平行不整合(假整合)和角度不整合两种类型。
(1)平行不整合(假整合)
上下两套岩层间虽然产状一致,但有明显沉积间断、时代不连续(图1-6)。
(2)角度不整合
角度不整合是指上下两套岩层之间有明显沉积间断,并以一定角度相交的关系(图1-6)。
(三)单斜构造与岩层产状
1.单斜构造
通常把接近水平或倾斜角度小于5°的岩层,称为水平岩层。原来的水平岩层,由于受地壳运动的影响,使岩层产状发生变动,造成岩层层面与水平面呈一定角度相交故这类岩层称为倾斜岩层(图1-7)。如果在某一地区,出现一套岩层都朝一个方向倾斜,且倾斜的角度又大致相同时,称为单斜岩层。
图1-6 岩层的平行不整合(假整合)接触、岩层的角度不整合接触
图1-7 单斜岩层示意图
2.岩层产状
岩层的产状是指岩层的空间位置及其状态;它是以岩层的产状要素来确定的。
岩层的产状要素是指倾斜岩层的走向、倾向和倾角(图1-8)。只要测量倾斜岩层的产状要素,就可以确定岩层的空间的位置及其形态,它是研究各种构造特征及其相互关系的依据。
图1-8 岩层产状要素示意图
AB—岩层的走向;OD'—岩层的倾向;a—倾角
(1)岩层的走向
倾斜岩层的层面与水平面的交线称走向线(图1-8)。走向线是一条水平线,其两端延伸方向称岩层走向。走向线延伸的两个方向相差180°,如呈北东—南西方向、北西—南东方向等。
(2)岩层的倾向
层面上与走向线相垂直,且沿岩层倾斜面向下,所引的直线称为倾斜线,其在水平面上垂直投影所指的方向称岩层的倾向(图1-8)。倾向表示岩层倾斜的方向。
(3)岩层倾角
倾斜线与其在水平面上垂直投影的夹角称岩层倾角(图1-8)。倾斜范围在0°～90°之间。若倾角近于0°,为水平岩层;若倾角等于90°时,称为直立岩层;余者统称倾斜岩层。
(四)褶皱构造
在褶皱构造中,岩层的每一个向上或向下的弯曲称为褶曲。它是地壳运动所形成的一种常见的地质构造,是褶皱的基本单位。褶皱是由一系列褶曲组合而成的,即岩层受力发生变形,产生一系列连续完整的波状弯曲称为褶皱构造。
褶皱构造有背斜和向斜两种基本类型:①背斜在形态上是岩层向上拱起的褶曲;两翼岩层相背倾斜,核部为老地层,两翼为新地层。②向斜在形态上是岩层向下拗陷的褶曲。两翼岩层相向倾斜,核部为新岩层,两翼为老岩层。
为了研究和描述褶皱形态和空间展布特征,我们必须要了解褶皱要素。褶皱要素包括:核部、翼部、转折端、轴面、轴迹和槽线等(图1-9和表1-11)。
图1-9 背斜和向斜在剖面和平面上的特征、褶皱示意图
表1-11 褶皱要素
(五)断裂构造
当岩石受力达到或超过岩石的强度极限时,岩石便产生各种破裂或沿破裂面发生位移,形成断裂构造。其特点是破坏了岩层的连续性和完整性。按岩石破裂特点,破裂构造主要分节理和断层两大类。
1.节理
岩石破裂后,破裂面两侧岩石没有发生明显位移,这种破裂构造称节理(图1-10)。
图1-10 节理
A—纵节理;B—横节理;C—斜节理
节理是岩石中极为常见的一种构造现象。常成群出现,沿一定方向有规律的排列。节理因所处构造部位不同,其长度、宽度、规格、形状等差异悬殊,节理裂开情况也各不相同,有的张开、有的紧闭。节理分布密集程序也不相同,主要受岩石性质及受力情况所控制,脆性岩石中的节理要比柔性岩石中发育。
2.断层
断层是破裂面两侧岩层,沿着破裂面发生显著相对位移的断裂构造,它往往是节理进一步发展而成的,而且在岩层和岩体中广泛分布。
断层的基本组成部分称断层要素。如断层面、断层线、断盘、断距和破碎带(图1-11)。
图1-11 断层要素
断层面:岩层或岩体受力后发生相对位移的破裂面,称断层面。
破碎带:大断层的断层面往往是由一系列的破裂面组成,称为断层破碎带。
断层线:断层面与地面交线,称断层线;它可以是直线,也可以是曲线。
断盘:断层面两侧的岩盘,称为断盘。
断距:断层面两侧盘相对移动的距离,称断距。