入门实习的先行知识

授课专业：2014级地理科学入门实习先行知识1.1沉积岩的原生构造1.2岩层的产状要素1.3地质构造1.4岩石力学概念沉积岩的形成原始物质沉积物的搬运沉积后作用阶段形成阶段和沉积作用阶段原始物质沉积物沉积岩搬运沉积后作用沉积沉积岩的原始物质陆源物质生物源/生源物质深源物质宇宙源物质↑↑↑↑母岩风化产物生物残骸及有机质火山碎屑+深层卤水陨石★★★★★★★★★★沉积岩原始物质的形成1.1沉积岩的原生构造一、层理及其识别层理是沉积岩中最普遍的一种原生构造，其包括层面以及岩层内部的成分、粒度、结构、胶结物结构和颜色等特征在剖面上的突变和渐变所显示出来的一种成层性。（一）层理的分类根据层理形态及其结构（几何分类）可将层理分为两类，即水平层理和交错层理（波状层理和斜层理，有的教科书上将其分为三类，即水平层理、波状层理和斜层理。（二）、层理的识别标志1、岩石的成分变化2、岩石的结构变化3、岩石的颜色变化4、岩层层面上的原生构造（如波痕、底面印模、暴露标志等均可作为层理的识别标志）。二、利用沉积岩的原生构造来鉴定岩层的顶、底面1、斜层理斜层理是由一组或多组与主层面斜交的细层组成。利用斜层理来判别岩层的顶、底板时，其判别特征是：每组细层理与层系顶部主层面成截交关系，而与层系底部主层面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。2、粒级层理粒级层理又称递变层理，其特点是在一单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细，如底部是砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂，以至泥岩。3、波痕波痕有很多种，能用来指示岩层顶底板的主要是对称型的浪成波痕。浪成波痕有尖棱状的波峰和园弧状的波谷组成，利用波痕来判别岩层的顶底板时，其判别标志是：尖棱状的波峰指示岩层的顶板，而园弧状的波谷则指示岩层的底板。4、层面上的暴露标志①、泥裂②、雨痕5、冲刷面6、生物标志10如何识别岩层的层理？成分由成分差异显示出层理块状砂岩中的砾岩层巨厚层石灰岩中的薄层页岩结构岩石粒度和形状变化显示出的层理颜色颜色不同显示出的层理需要注意区分胶体溶液冲注以及解理、裂隙风化形成的颜色分带现象与层理层面原生构造系波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等1.2岩层的产状、厚度及出露特征（一）、几个相关概念的介绍1、地质体—各种成因的自然岩石体或土质体。2、面状构造—指地质体中几何的或物理的呈面状的结构面—如岩层层面、断层面、褶皱轴面等。3、线状构造—指地质体中几何的或物理的具一定方向延长的构造—如断层线、矿物定向排列而成的生长线、擦痕线等。（二）、面状构造的产状要素产状三要素走向—倾斜面与水平面的交线叫走向线（图中AB），走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。倾向—倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线（OD），倾斜线在水平面上的投影所指的（沿平面向下倾斜的）方位即倾向（OD′）。倾角—指倾斜面与水平面之间的夹角（α）。真倾角与视倾角之间关系为：tanβ=tanα×cosω（式中α为真倾角，β为视倾角，ω真倾向线与视倾向线之间夹角）（三）、线状构造的产状要素倾伏向（指向）—某一线段在空间的沿倾斜方向的延伸方向，即某一倾斜直线在向下倾斜方位上的水平投影线所指示的方向，用方位角或象限角表示。倾伏角—指直线的倾斜角度，即直线与其水平投影线间所夹之锐角。侧伏角—当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在那个面上的侧伏角（用量角器现场测量）。侧伏向—就是构成上述侧伏角的走向线的那一端的方位。产状要素的表示方法图示法——长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角方位角SE15060或15060(倾向倾角)象限角S30E60NW(走向倾角/倾向)注意其习惯用法！！倾伏SE12030侧伏45NE或直接书写为“侧伏向NE,侧伏角45”。NWSE地质图上表示方法在地质图上，岩层产状要素是用符号来表示。常用符号如下：70°30°方位角：NW315°∠70°;315°∠70°象限角：N45°E∠70°NWNW岩层产状要素的测定与表示方法地质图上表示方法在地质图上，岩层产状要素是用符号来表示。常用符号如下：60º30º倾斜岩层水平岩层直立岩层倒转岩层1.3地质构造概念地质构造：是指组成地壳的岩石、岩层或岩体在动力地质作用下发生变形的产物。研究对象：地壳或岩石圈的地质构造。主要内容：（1）构造几何学研究：包括形态、方位、产状、规模、级次、分布及组合规律。（2）形成条件和形成机制研究：主要是研究地质构造的形成环境，以及地质构造形成的运动学与动力学。主要类型：褶皱和断裂191.3.1褶皱和褶皱要素（一）褶皱的概念褶皱是地壳上一种最常见的地质构造，是地壳上最基本的构造型式，是地质构造中最引人注目的地质现象。褶皱：是岩石中各种面受力发生的弯曲变形；褶皱形象地反映了地壳岩石、岩层发生了塑性变形。褶皱的规模：差别极大，小至手标本或显微镜下的微型褶皱，大到卫星相片上的区域性褶皱。褶皱的形态：多种多样的，但从单一褶皱面的弯曲来看，基本形态有两种：背斜、向斜。单个褶皱叫褶曲。2021背斜：岩层向上弯曲，其核心部位的岩层时代较老，外侧岩层较新，称为背斜。由于风化剥蚀的破坏，造成背斜在地面的出露特征是：从中心向两侧从老到新对称重复出露岩层。向斜：岩层向下弯曲，其核心部位的岩层时代较新，外侧岩层较老，称为向斜。因后来风化剥蚀的破坏，造成向斜在地面上的出露特征是：从中心向两侧从新到老对称重复出露岩层。221.3.2节理（JOINTS）(一)节理的概念及其研究意义岩石沿断裂面没有发生明显位移的断裂，称为节理，俗称裂缝。节理是岩石中的裂隙，是地壳上部岩石中发育最广的一种小型构造。若节理是在成岩过程中形成的，如玄武岩中的柱状节理、细粒沉积物中的泥裂，可以称之为原生节理。23根据节理形成的地质原因，可将节理分为构造节理与非构造节理。构造节理：是在内动力地质作用下形成的节理。特点：产状和方位比较稳定，与区域构造或局部构造存在一定关系，发育的范围和深度均较大，既有剪节理，又有张节理。非构造节理：是在外动力地质作用形成的节理，如风化作用形成的节理。特点：产状和方位极不稳定，与区域构造或局部构造存没有规律性关系，发育的范围和深度有限，以张节理为主。241.3.3断层（FAULTS）岩石沿断裂面发生了明显位移的断裂，称为断层。断层和节理都属于断裂构造，而且一些断层往往是由节理进一步发育而成的，就其力学成因来说，它们并无本质性差别。它们差别在于：断层规模较大，沿断裂面发生了明显的位移；节理规模很小，沿断裂面没有发生明显的位移。另一方面是它们的地质意义不同。2526（一）断层的几何要素1、断层面：断层是一种面状构造，断层面是一个将岩块或岩层断开成两部分，两部分岩块或岩层顺着它滑动的破裂面。断层面与地面的交线，就是断层线，即断层在地面的出露线。282、断盘：是断层面两侧沿断层面发生位移的岩块。断盘可以进一步划分，根据断盘与断层面的关系划分，如果断层面是倾斜的，位于断层面上侧的一盘为上盘，位于断层面下侧的一盘为下盘。如果断层面是直立的，则按断盘相对断层走向线的方位描述：如东盘、西盘或北盘、南盘。根据两盘的相对滑动，相对上升的一盘叫上升盘，相对下降的一盘叫下降盘。上盘、下盘.上升盘、下降盘.断层简单分类：1）正断层.2）逆断层.3）平移断层.4）枢纽断层.1.4岩石力学概念1.4.1应力概念1.外力—另一物体所施加的力1)面力.2)体力：重力、磁力.2.内力：物体内部质点之间的相互作用力1)固有内力.2)附加内力.3.应力：σ＝P／A(orσ＝dP／dA)P―附加内力,A―截面积1)正应力：σ＝dN／dA(压为“+”，拉为“－”)2)剪应力：τ＝dT／dA(逆时针为“+”，顺时针为“－”)dPMdAdNdTdTdT-+4.弹性力学证明：任何受力物体内部总是能够找到三个相互垂直的面，其上只有正应力而无剪应力.1)主平面：S1,S2,S32)主应力：σ1(最大)，σ2(中间)，σ3(最小).σ2σ1σ3σ1σ2σ31.4.2变形和应变的概念1.变形：物体受力后内部质点之间相互位置发生变化（形态、体积改变）五种方式：拉伸、挤压、剪切、弯曲、扭转.2.均匀变形：各部分的变形性质、方向、大小均相同：1)变形前的平面、直线变形后仍保持平面和直线.2)变形前相互平行的平面和直线变形后仍保持平行.变形和应变的概念3.非均匀变形：物体内部各部分变形的方向、大小和性质不一致.非均匀连续变形可以分解成若干部分，按均匀变形的方法加以研究.断裂变形.张裂剪裂