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9.3中国大地构造学派简介地质力学地洼构造学说断块构造学说波浪状镶嵌构造说9.3.1地质力学•地质力学是运用力学原理研究地壳构造和地壳运动规律的科学。它是我国地质学家李四光教授在本世纪二十年代初期开始创立的。它是用力学原理研究地质构造和地壳运动规律的一门边缘学科，也是一门具有多边联系的边缘科学。•地质力学根据构造体系和构造应力场分析，提出地壳运动以水平运动为主的观点，把地壳运动的方式归纳为径向的和纬向的水平运动，提出产生这种地壳运动方式的原因是在重力控制下的地球自转惯性离心力，惯性离心力又起源于地球自转速度的变化。而地壳运动是控制地球自转速度的自动机制。•地质力学运用力学原理，按照一定的逻辑步骤，从研究地质构造的力学本质出发，探索各种构造形迹的内在联系及其发生、发展的规律，建立构造体系，恢复区域构造应力场。并进一步探索地壳运动的方式、方向和动力来源，以达到认识地壳运动规律和解决生产实际问题的目的。一、地质力学的研究对象及其研究内容•地质力学的研究对象：•地质力学研究的基础理论是地壳运动。而地质构造是地壳运动的产物，因此地质力学研究的主要对象是地质构造。•地质力学的研究内容：•地质力学的研究内容包括研究各种构造形迹的力学性质；划分构造形迹的序次和等级；确立构造体系和构造型式；研究全球构造体系分布及其时空演化规律；研究典型构造型式的构造应力场；分析构造体系的复合和联合；根据全球构造体系的分布规律及其构造应力场分布特征推导地壳运动的方式和方向从而探讨地壳运动的起源和动力来源的问题。地质力学的工作方法•地质力学并不满足于对构造形迹的形态描述，而是强调辨别它们的力学性质，探求它们的力学成因。但是，这种研究方法与一般力学的研究程序相反，即由形变反推应力作用方式。地质力学根据反序研究的特点，总结出自己的工作方法。•在野外，首先鉴定每一种构造形迹的力学性质．然后辨别各种构造形迹的序次和等级，再确定构造体系的存在和它们的范围，划分巨型构造体系，鉴定构造型式，分析不同构造体系的联合与复合现象。•在室内，研究组成构造体系的岩石力学性质和各种类型的构造体系的应力活动方式．并通过模拟实验，验证构造体系的形成条件和过程。最后，根据各个区域的构造应力作用方式和方向，探索全球构造应力场问题，并对地壳运动的起源和动力来源提出自己的解释。地质力学的发展过程•1．地质力学思想的萌芽阶段•2．地质力学理论的建立阶段•3．地质力学的发展阶段二、构造形迹力学性质的鉴定•构造形迹：是指岩块或地块在地应力作用下形变的形象和相对位移的踪迹。如褶皱、断层、节理、劈理、片理、擦痕等，都属于构造形迹。虽然它们的表现形式不同，规模大小不一，但都是构造运动的产物。•结构要素：是指表征地壳各部分岩层、岩体的各种构成形象和变动踪迹的基本要素。•岩层岩体的构成形象，就是岩石原来的组成形象，如岩层的层理面、不整和面、岩浆岩体的流面、流线等。岩层、岩体的变动踪迹，是指岩块中由构造运动而造成的各种构造现象。由此可见，结构要素包括了原生构造和次生构造。构造形迹属于次生的结构要素，是地质力学研究的主要对象。•为了描述和制图的方便，各种结构要素在三度空间的方位，通常用一个平面或曲面来表示，这个面就称为结构面。从形态出发，结构面可分为连续性结构面和不连续性结构面两大类。连续性结构面又叫标志性结构面，它反映两侧岩块之间的几何关系，可以根据岩层和岩体各部分组成的排列方式来确定。标志性结构面（褶曲轴面）分划性结构面（断层面）（一）、结构面的力学性质分类•压性结构面：压性结构面又称挤压面。这类结构面都是岩层岩体遭受挤压的结果，它的走向垂直于压应力作用的方向。如单式或复式褶皱轴面，逆断层或逆掩断层面，片理面和流劈理面及一部分节理面等。•张性结构面：张性结构面又称张裂面。这类结构面都是破裂面，它的走向垂直于张应力作用方向，或平行下压应力作用方向。如一部分正断层面、张节理面等。•扭性结构面：扭性结构面又称扭裂面。这类结构面是剪切破裂面，它的走向与压应力或与张应力作用方向斜交。如一部分平移断层面、x节理面、破劈理面等。•压性兼扭性结构面：简称压扭面。这类结构面是张应力和扭应力同时作用的结果，它既具有挤压面的特征又有扭裂面的特征。如斜冲断层面、某些旋扭断层面和褶皱轴面等。•张性兼扭性结构面：简称张扭面。这类结构面是张应力与扭应力同时作用的结果，它既具有张裂面的特征又有扭裂面的特征。如正一平移断层面和某些旋扭断裂面等。•复合性结构面：简称复性面。这类结构面是两种或两种以上不同方式的应力先后作用形成的。结构面的形态比较复杂，力学性质叠加，如先张后压、或先压后扭再张等破裂结构面。（二）、结构面力学性质的鉴定•鉴定结构面的力学性质，是为了追溯结构面的力学成因及其发生、发展的历史，进而将有内在联系的结构面组合在一起，建立构造体系，然后再追溯其构造应力场。由局部到区域，由区域再到全球，为解决地壳运动问题提供依据。因此，结构面力学性质的鉴定是一项基础性的工作，对于地质力学研究工作的开展极为重要。•结构面力学性质的鉴定，主要在野外进行。连续性结构面力学性质的鉴定•压性褶曲的主要特征是：•褶曲的轴线大多呈直线状，轴面较为平直，两翼岩层走向大体平行轴线；枢纽是水平的或者高低起伏的。当枢纽起伏时，其高点呈串珠状排列；褶曲两翼岩层面上的檫痕与枢纽近于垂直；层间滑动引起的拖曳褶曲的枢纽，与大褶曲的枢纽近于平行•压扭性褶曲的主要特征是：•褶曲轴线常呈弧形弯曲，轴面和两翼岩层的走向相应发生弧形弯曲；枢纽经常是起伏不平的，高点斜鞍相接，呈雁行排列；褶曲两翼岩层面上的擦痕及派生构造线都与枢纽斜交。褶曲的层面檫痕（a）—压性褶曲；(b)—压扭性褶曲不连续性结构面力学性质的鉴定不连续性结构面又叫破裂面。包括各种断层、节理、劈理、片理和挤压破碎带等。它们分布广泛，规模大小悬殊，形态变化多样，而且力学性质也不尽相同。压性结构面的主要特征•在平面或剖面上，断裂面一般均呈舒缓波状，沿走向更为明显。因而，断裂面的产状不稳定；主要断裂面上常出现大片擦痕、阶步。擦痕与断裂面的走向垂直，阶步与断裂面的走向平行；断裂面附近常形成一个挤压破碎带；断层面两侧的岩层产状较陡，有时直立甚至倒转，有时出现牵引褶皱、分支断裂等。•断裂面常成群出现，大体平行，构成挤压带或冲断带；断裂内经常出现断层角砾岩、断层泥和糜棱岩；断层带内，往往有次生的云母滑石绿泥石等鳞片状矿物，以及角闪石、绿帘石等柱状矿物，这些矿物沿挤压面平行排列，构成片理和页理。呈舒缓波状的压性结构面（左）呈波状的压性结构面（右）张性结构面的主要特征张裂面的形态不规则，粗糙不平，它往往追踪先已存在的两组扭裂面而成。呈锯齿状，不切穿砾石和结核；张裂面上很少出现檫痕；张裂带内常含有角砾岩；张性断裂面常成群出现，大致平行，组成张裂带；张裂隙多为矿脉所充填，脉体形态复杂，常急剧膨大或尖灭张性断裂内的角砾岩张性裂隙控制的树枝状矿脉扭性结构面的主要特征扭裂面一般较平整光滑，尤如刀切，倾角较陡，产状稳定，延伸远而直。可切割早期构造及沉积体；扭裂面上常见磨光镜面及檫痕；扭裂带内产生角砾岩，棱角常被搓碎磨圆，砾石大小均匀，成分同原岩，胶结物复杂；在扭性断裂附近往往出现扭性节理、牵引褶曲和旋扭构造；扭裂面经常成群出现，彼此平行，间距稳定，常呈两组，互相交切，将岩块切成菱形块或方块状；沿扭裂面充填的矿体，形态简单，厚度小而均匀。压扭性结构面的主要特征断裂面形态在局部地段比较平直，产状在大范围内稳定，组合形态常呈雁行排列，断裂面上的檫痕和阶步十分发育，其旁侧有时出现牵引褶曲和分支断裂。断裂面在平面上或在剖面上均与主干断裂相交。断裂带内出现劈理、片理和构造透镜体，它们在平面和剖面上均与主干断裂面以小角度相交。沿压扭性断裂充填的矿脉多呈斜列式展布。N123（）bN67鲜水河断裂地裂隙所显示的应力活动方式示意图云南水仁县平地锡矿石英脉张扭性结构面的主要特征这类结构面具有张性和扭性结构面综合特征。此外，断裂面常呈不对称的锯齿状，齿形较圆滑，连续性较差，产状不稳定，显示出追踪的张性断裂特点。断裂带内常出现大小不一次棱角状的构造角砾岩；成群出现的张扭性断裂多呈弧形或斜列式展布，组成旋扭构造或多字型构造；张扭性断裂内充填岩脉或矿脉，脉体形态很复杂。锯齿状张节理和张扭性裂面（a）—锯齿状张节理；（b）、（c）、（d）—张扭性裂面；AB—引张分量；AC—扭动分量；AAˊ—两壁位移距离三、关于构造形迹的序次和等级划分•构造形迹的序次是指具有生成联系的构造形迹依次出现的先后次序。例如，在同一外力作用下的某一岩块中，依次控制出现的一连串的构造形迹形成的先后次序。出现序次的原因在于局部边界条件的变化。因此，局部边界条件的变化是划分序次的主要依据。•构造形迹的等级是指这些构造形迹的相对大小。同一构造体系中有各项构造形迹，可根据其规模大小，划分为不同的等级。某一个构造体系中，占主导地位的构造形迹列为一级构造，规模较小的列为二级构造，规模更小的列为三级构造，依次类推。构造形迹级别的划分与研究范围的大小有关，因而只有相对的意义。四、构造体系•构造体系是由许多不同形态、不同性质、不同等级和不同序次，但具有成生联系的各项结构要素所组成的构造带，以及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的总体。•根据构造体系的规模大小，可分为巨型、大型、中型、小型等不同等级。一般来讲，中小型构造体系是一次性局部构造运动的产物，只涉及有限的范围；大型构造体系是区域构造运动的产物；巨型构造体系是全球构造运动的结果，占据广阔的空间，往往具有全球意义。1．构造体系的概念•构造体系形成时期的确定，主要是根据地层不整合关系、构造形迹之间的关系、沉积建造、岩浆活动以及同位素年龄测定等方面的资料综台分折。目前，把燕山运动以前形成的构造体系，称为古构造体系；把第四纪以来仍在活动的构造体系，称为活动性构造体系。•构造体系也存在一个序次问题。分清构造体系的序次，对于恢复该体系的构造应力场是极为重要的。2．构造型式及其确定原则•构造型式是由于地壳各部分的岩块或地块力学性质的差异，以及应力作用的方式、方向的不同，从而产生各种不同类型的具有独自形态特征的构造体系的具体表象。•每一种构造型式都是一幅应变图象，每一幅应变图象都对应着一定的构造应力场。•在一个地区一个构造体系的各种构造形迹，可以相互穿插、相互连接、或者彼此分离。甚至相距很远，排列方式和空间展布形态也可以不一致。确定构造体系的构造型式的原则•（1）构造形迹经常按一定的方式排列组合成一定的型式，在地壳上的不同地区多次出现。如山字型、多字型、帚状构造等等，都是地壳上普遍存在的构造型式。•(2)构造形迹的这种有规律的组合形式，能用统一的构造应力场来加以解释。因为一个构造体系是某一种方式的地应力作用的结果。所以具有统一的构造应力场。•(3)构造形迹的组合形式可以用适当的材料，用实验的方法做出与自然界的构造型式相似的构造模型。3．构造体系的主要类型•构造体系的类型很多。根据目前的认识范围和程度，构造体系可分为以下三大类：•纬向构造体系；经向构造体系；扭动构造体系。•而扭动构造体系又可分为以下两种类型：•直扭构造体系类型：多字型构造；入字型构造；棋盘格式构造；山字型构造•旋扭构造体系类型：帚状构造；莲花状构造；涡轮状构造；“S”状构造和反“S”状构造；歹字型构造阴山—天山纬向构造带川滇地区南北向构造带（1—压性断层；2—背斜轴和向斜轴）多字型构造的组合特征和力学分析012厘米由张裂组成的小型多字型构造（标本）新华夏构造体系•新华夏系发育在亚洲东部至太平洋地区，是一个巨型的多字型构造体系。它的主体是由走向北北东的三条隆起带和三条沉降带构成的．控制着我国东部的构造轮廓•第一隆起带：又称岛弧隆起带。是由堪察加半岛、千岛群岛、日本群岛、琉球群岛、台湾岛、吕宋岛等弧形列岛及褶皱山脉组成。•第一沉降带：又称浅海沉降带。是由颚霍茨克海、日本海、黄海、东海、南海等组成。•第二隆起带：又称陆缘隆起带。是由锡霍达阿岭、长白山、斜贯朝鲜半岛的紧密褶皱带、辽东半岛、山东半岛以及东南沿海的武夷山、戴云山