构造地质学+教案

《构造地质学》教案地质学专业（基地班）适用编写人：于在平西北大学地质学系《构造地质学》教案第一章（1）绪论一、教学安排1、绪论；2、介绍课程特点、主要内容；3、介绍教学计划（包括教学方法），学时安排，考核方式；4、介绍多媒体教材、CAI课件、网络课程等二、授课内容（一）构造地质学的内涵和研究对象主要研究岩石／岩层／岩体在外力（岩石圈中）作用下变形产生的各种构造（现象），研究其几何形态、组合型式、形成机制和演化进程，探讨作用力的方向、方式和性质。E.g.各种褶皱的问题可包括：形态描述组合：线状、穹盆形成机制纵弯或剪滑力：水平或垂直重力区域上水平纯剪或单剪形成过程与断层的组合关系构造层次又如：断层性质活动性、地震、滑坡、渗透性、工程、大坝建设、级次、Scale－中小为主，涉及大尺度、全球及微观尺度（二）时、空演化的新构造观新构造观的要点：水平为主导渐进突变的旋回式发展层圈：各层不协调、横向不均一多因、多级、多时、多性挤压、伸展、平移均广泛存在，同具重要性新构造观的核心：――活动论。板块构造（三）构造地质学的基本研究方法野外、找出规律进行综合，构造配套，总体解释多学科知识相互映证，构造模拟（四）构造解析的思想和方法是一种思维方法把整体分解为部分、复杂物分解为要素进行分析研究包括几何、运动、动力学（五）学习构造地质学的意义理论（对地质构造自然过程的认知）和实践（应用）（六）课程特点：知识点较多；涉及的学科较多（沉积岩石学，火成岩岩石学，平面和立体几何，理论力学，材料力学，流变学等）；研究对象的空间尺度变化大，时间跨度长；许多构造现象无法在实验室中重现，对其成因和作用过程的解释往往根据经验分析和推断，容易引起疑问；构造分析要求有良好的时空想象能力，善于综合应用所学知识，善于抓住主要矛盾。课程内容的类型（按教学性质）：（1）知识和认识型，包括力学分析的基础知识；推覆构造，叠加褶皱等各类构造名词、术语和概念；各种构造现象的识别等；（2）技能型，例如地质图、剖面图、赤平投影图等各种图件的判读和绘制；（3）逻辑推理和综合分析，例如根据节理资料恢复古构造应力场，根据变形结果推断变形过程，根据构造样式推断变形环境，根据地质图和有关资料恢复构造发展史。（七）课程结构（八）教学方法课堂授课，学生利用CAI课件进行自学，课堂讨论，实习课。其中，课堂授课主要讲授重点和难点，有关专题的研究现状、发展趋势，提出思考和讨论问题，不对课程内容作全面讲解；学生自学要围绕课程内容和教学进度，在阅读参考资料扩大知识面的同时能够围绕教师讲授时提出进行思考，为课堂讨论作准备；课堂讨论除了综合实习后安排一次外，一般在授课过程中穿插进行。实习课是《构造地质学》课程教学的重要组成部分，是培养学员动手能力的重要环节。为此要求学员按质按量完成全部实习作业。实习过程中提倡学生之间的构造地质学基础知识技能训练综合应用绪论力学基础褶皱断层。。。。读图作图赤平投影。。。。野外实习综合实习互相交流，讨论。实习课成绩按比例（20%）记入最终成绩，并作为考察学生实际能力的重要参考。针对课程特点和面向21世纪教学体系、教学内容和教学方法改革的精神，为了培养学生的动手能力和创新精神，全面提高其综合素质，教学过程中要始终注重培养学生的动手能力，动脑能力，动口能力（提出和讨论问题以及辩论的能力），在学习过程中让学生自己不断发现问题，积累问题，最终达到提高分析问题和解决问题能力的目的。除了专题讨论课之外，原则上每次课堂授课都要布置思考题和讨论题，每次上课正式授课前或在课间要组织10-20分钟的课堂讨论，要求每个学生都发言。必要时指名不善于表达的学生作准备并在课堂发言。可根据情况（学生人数和普遍发言情况），组织主题发言，让学生参加评论和打分，并可记入总成绩（按5%记）。要提高外语和计算机水平。具体措施是：指导和督促学生使用CAI课件和上网浏览，介绍计算机技术在构造地质学中的应用，提出可以或可能用数字技术解决的构造地质问题，尽可能提供专业外语词汇，有机会请外专讲课等。（九）学习方法基本知识，应用，时间-空间想象，综合理解为主，记忆为辅，应用是关键(包括后续部分对前面内容的应用)（十）课程总体要求1、了解构造地质学的内涵、主要研究内容和基本研究方法；了解现代构造地质学的进展和发展趋势。2、了解变形岩石力学分析的基本原理和影响岩石变形的物理化学控制因素，并用于对不同构造现象的解释。3、了解并掌握不同类型构造的几何特征、构造组合和有关成因机制。4、具备地质图件的判读能力，掌握基本的作图方法。5、掌握分析和解决区域构造问题的基本工作方法，初步具备综合分析区域构造的能力；6、了解构造地质学研究的前沿领域及其新进展，了解其存在问题和发展方向，为进一步的学习和研究奠定基础。（十一）课程考核方式包括：考试（占总成绩70%），实习（占总成绩的30%，其中综合实习成绩占实习成绩的50%，平时表现，包括课堂发言，阅读参考文献，野外实习，使用CAI课件情况等酌情作为平时成绩的参考）。要体现“改变应试教育为素质教育”的精神，不单纯以考试卷面成绩作为评价学业成绩的唯一依据，同时尽量减轻学生应试的压力。考核方式对学生学习方式有着直接导向作用，要不断进行探索。（十二）学时分配《构造地质学》教学计划总学时共54学时，其中授课17次（34学时，包括1次课堂讨论），实习课10次（20学时）。其中，“极射赤平投影在构造地质中的应用”的作图原理部分安排课堂讲授，其余内容在相关实习课中讲授。另在课程进行过程中，安排一次野外教学实习，以增加学生对各种不同构造现象，诸如褶皱、断层、面理、线理、韧性剪切带等的感性认识，培养学生认识、鉴别构造现象的能力和分析不同构造之间相互关系的能力。野外教学实习学时不记入总学时。内容学时数教学方式第一章绪论2讲授第二章原生构造2讲授+讨论第三章力学分析基础8讲授+讨论第四章面状和线状构造2讲授+讨论第五章褶皱6讲授+讨论第六章节理2讲授+讨论第七章断层8讲授+讨论第八章构造解析2讲授+讨论实习1学习使用CAI课件2实习实习2简单剪切的卡片模拟2实习实习3极射赤平投影原理2实习实习4读水平岩层、倾斜岩层地质图并作剖面图2实习实习5读褶皱地区地质图作剖面图2实习实习6编制构造等高线图2实习实习7编制节理等密度图2实习实习8分析断层发育地区地质图并作剖面图2实习实习9分析岩浆岩发育地区地质图并作剖面图2实习实习10综合实习2实习综合专题讨论2专题讨论渭河地堑北缘变形特征（断层、褶皱、节理等）1天野外实习三、要求熟练掌握的概念和要点构造地质学的内涵；构造时、空演化的概念；学习构造地质学的意义和学习方法四、思考、讨论题何为“构造演化”？如何了解一个地区乃至全球的构造演化？为什么要学习《构造地质学》？你打算怎样学习《构造地质学》？你对《构造地质学》CAI课件的印象如何？利用课件学习，是否会对你的学习有所帮助？你打算如何利用它？《构造地质学》教案第二章接触关系和原生构造一、课堂安排讨论上一节布置的讨论题主要内容介绍布置本章思考讨论题二、本章主要内容、要点1、主要内容地层接触关系的基本类型沉积岩层顶、底面的识别标志及其构造意义：交错层，粒级层，波痕，层面暴露标志，生物标志，底面印膜，冲刷面。软沉积物变形：负荷作用//滑塌作用和滑移作用//孔隙压力效应引起的软沉积变形岩浆岩体的原生构造：侵入岩//喷出岩2、本章要点“V”字形法则及其应用不整合的识别和研究沉积岩层顶底面的识别及其应用：软沉积物变形的类型及其形成机理。三、授课内容（一）沉积岩——基本产状地层接触关系整合不整合：平行，角度；剖面，平面嵌入不整合超覆－“尖灭假象”，“不整合”假象不整合的研究意义：平行不整合――沉降→降升→沉降角度－沉积→褶被－造山→下降→方法确定不整合的存在地层古生物沉积－侵蚀古侵蚀面、古土壤、残积矿、底砾变形产状、构造线褶被型式、变形强度断层类型、产状和强度、截切岩浆岩成分：产状、规模、强度、性质变质程度*以不整合的形成过程、机理为主线记忆确定不整合时代可借助于区域地层对比、地层构造发展研究空间展布和类型变化（二）沉积岩层——原生构造层理可示顶底的原生沉积构造（图示+讲解）面向（facing）交错层理递变层波痕层面暴露标志泥裂雨痕生物叠层石古植物根系异地埋藏的贝壳虫迹印模（砂岩底面）冲刷面（三）沉积岩层——软沉积物变形（简介，图示）Spencer（1977）：巨大的逆冲断层：褶被系、甚至某些板状劈理都可能是岩石处于未固化状态中发生的。形成作用：负荐作用可指示面向负荷构造底面印痕（负荷铸型）、砂岩底面不规则瘤体火焰状构造砂岩球／枕：凹面向上滑塌／滑移作用卷曲层理――与上下不协调，多为上切下割关系孔隙压力效应引起的软沉积物变形诱发地表砂层滑坡诱发柔软沉积物滑塌诱发大规模冲断――加积楔砂岩墙－液化作用贯入碟状构造－水的向上送出软沉积物变形的鉴别常限于一定层位软岩层中常限于一定地段、盆地边缘、隆起边缘重力作用的，一般无构造定向性应把沉积作用、沉积环境和变形结合起来（四）火成岩原生构造侵入岩流面、流线，边缘片麻岩喷出岩绳状构造、枕状构造、气孔、杏仁四、要求熟练掌握的概念和要点不整合的形成过程和构造意义利用沉积岩原生构造确定岩层顶底，并据此进行构造恢复。五、思考、讨论题确定二套岩层是否为不整合关系，研究区是否需要一定的面积？为什么？能否用计算机可视化技术实现“V”字形法则的数字模拟？如果可以，实现的途径是什么？《构造地质学》教案第三章地质构造分析的力学基础（本章课序No.3-5，共6学时）一、课堂安排讨论主要内容介绍本章思考讨论题二、本章主要内容、要点1、主要内容应力：概念//应力分析（二维应力分析//三维应力分析）//应力场，应力轨迹和应力集中应变：应变椭球体、形态类型及其几何表示法递进变形：共轴/非共轴递进变形岩石有限应变测量岩石变形行为：一般实验条件下的岩石变形行为//岩石变形阶段（弹性、塑性、断裂变形）；库伦剪破裂准则：剪破裂的实验，经验公式，剪裂角，内磨擦角摩尔剪破裂准则//格里菲斯破裂准则塑性变形及变形机制影响岩石变形的因素2、本章要点应力的概念；应力与（矢量）力的区别，与作用面的关系应力分析的思路和方法，重点为二维分析；应力圆的性质；应力状态的应力圆表示应力集中：概念及其地质-物理意义应变与变形的区别；应变椭球体：主应变轴，主应变面，圆切面（圆截面，无应变面），线伸长/线缩短区域（共轴和非共轴）递进变形：概念及其对变形现象的解释。应变测量：方法及其设计思路库伦剪破裂准则影响岩石变形的因素各类变形实验曲线（应力-应变、应变-时间曲线等）的含义三、授课内容（一）力学基础1、应力的概念面力与体力力外力面力体力内力固有内力－自然状态粒结合力附加内力－由外力（面、体力）作用引起的作用于物体内部（设想的面）或表面（实质的面）应力——作用于物体内部或表面单位位积上的一对大小相等方向相反的力)()()(均匀受力时面积作用力AP)(不均匀受力时的表达dAdP应力的分解正应力σ、剪应力τ（切应力）normalstress,shearstress应力符号σ，挤压为正，张应力为负τ，逆时针为正，顺时针为负应力单位一点的应力状态平衡力系，无限小立方体（单元体）力系合成为作用于立方体（中心）的一对力，立方体置于空间座标系，则每个面上的应力可分解为共９个分量。脚标表示的含义σxy——应力方向面法线方向应力性质σxx，σyy，σzz－σn（两脚标相同）σxy，σyz，…－τ（两脚标不同）σxxσxyσxzσyyσyzσyxσzzσzxσzy(又可写成)σxτxyτxzσyτyzτyxσzτzxτzy在平衡力系中τyx＝－τxyτz