《地質(zhì)構(gòu)造斷裂構(gòu)造》課件

地質(zhì)構(gòu)造斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造是地殼中巖石破裂并發(fā)生相對位移的構(gòu)造。它是地殼運動的重要表現(xiàn)形式之一，對地表形態(tài)、資源分布和地震活動都有著重要的影響。課程內(nèi)容介紹11.斷層斷層的概念、分類、幾何特征、運動特征和構(gòu)造應(yīng)力場。22.褶皺褶皺的基本特征、成因、分類和構(gòu)造應(yīng)力場。33.節(jié)理節(jié)理的概念、特征和構(gòu)造應(yīng)力場的關(guān)系。44.斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造的成因、分類、幾何特征、運動特征和變形模式。地質(zhì)構(gòu)造的基本概念地殼運動地殼運動是地球內(nèi)部能量釋放的結(jié)果，表現(xiàn)為地殼的上升、下降、水平運動等。地殼運動是形成地質(zhì)構(gòu)造的主要原因，包括褶皺、斷層、節(jié)理等。構(gòu)造運動構(gòu)造運動是指由于地球內(nèi)部力量作用而引起的地殼變形和位移運動。構(gòu)造運動可以分為水平運動和垂直運動，它們共同形成了地球表面的各種地貌特征。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為地殼、地幔和地核三個主要部分。地殼是地球最外層，主要由巖石組成。地幔位于地殼之下，是地球內(nèi)部最厚的層，主要由硅酸鹽組成。地核位于地幔之下，是地球內(nèi)部最熱的部分，主要由鐵和鎳組成。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)是地質(zhì)構(gòu)造形成的基礎(chǔ)。地殼的運動、地幔的熱對流和地核的磁場都影響著地表的地質(zhì)現(xiàn)象。了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以幫助我們更好地理解地球的演化和地質(zhì)構(gòu)造的形成。巖石變形的基本類型彎曲變形巖石在受力后發(fā)生彎曲，形成褶皺。斷裂變形巖石在受力后發(fā)生斷裂，形成斷層。韌性變形巖石在受力后發(fā)生塑性變形，表現(xiàn)為流動或彎曲。脆性變形巖石在受力后發(fā)生斷裂，表現(xiàn)為破裂和碎裂。斷層的基本特征位移斷層是指地殼巖石受到地質(zhì)力作用而發(fā)生破裂，并且兩側(cè)巖塊沿破裂面發(fā)生相對位移的構(gòu)造現(xiàn)象。斷層面斷層面的形狀可以是平直的、彎曲的或不規(guī)則的，通常具有擦痕、鏡面等特征。斷層線斷層面與地面的交線稱為斷層線，它在地形圖上可以顯示為一條線。斷層帶斷層帶是指斷裂帶兩側(cè)巖塊發(fā)生明顯位移的地帶，它可能包含多個斷層。斷層的分類正斷層張性斷裂，上盤相對下降，下盤相對上升，形成陡峭的斷崖。逆斷層壓性斷裂，上盤相對上升，下盤相對下降，斷層面傾角較陡，常形成山脊。平移斷層剪切斷裂，斷層兩盤沿斷層面相對水平移動，形成平直的斷層線?；旌蠑鄬影龜鄬雍湍鏀鄬拥幕旌蠑鄬?，反映更復(fù)雜的構(gòu)造運動。斷層的幾何特征斷層面的產(chǎn)狀要素包括走向、傾向和傾角。斷層面走向是指斷層面的水平延伸方向。斷層面傾向是指斷層面與水平面交線的方位角。斷層面傾角是指斷層面與水平面的夾角。斷層線是指斷層面上兩側(cè)巖塊發(fā)生相對位移的線。斷層線走向是指斷層線在水平面上的投影方向。斷層的運動特征1滑動方向斷層運動方向取決于斷層面的走向和傾斜方向，以及地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場的作用。2滑動量斷層滑動量是指斷層兩側(cè)巖塊沿斷層面發(fā)生相對位移的距離，通常以米或公里表示。3滑動速率斷層滑動速率是指斷層運動的速度，通常以每年或每年幾毫米表示，受地質(zhì)構(gòu)造活動強(qiáng)度影響。4滑動類型斷層運動類型包括正斷層、逆斷層和走滑斷層，它們反映了不同地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場條件下的運動模式。構(gòu)造應(yīng)力場與斷層構(gòu)造應(yīng)力場地殼中存在著各種應(yīng)力，導(dǎo)致巖石發(fā)生變形，形成斷層、褶皺等構(gòu)造地質(zhì)現(xiàn)象。拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力會導(dǎo)致巖石發(fā)生拉伸變形，形成張性斷層，例如地塹。壓縮應(yīng)力壓縮應(yīng)力會導(dǎo)致巖石發(fā)生壓縮變形，形成逆斷層或褶皺，例如山脈的形成。剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力會導(dǎo)致巖石發(fā)生剪切變形，形成走滑斷層，例如地表的錯位。褶皺的基本特征褶曲形態(tài)褶皺是一種巖石層因受力彎曲而形成的波狀構(gòu)造形態(tài)。這種構(gòu)造形態(tài)通常呈現(xiàn)為一系列彎曲的巖層，其中包括背斜和向斜。褶皺軸褶皺軸是指褶皺中心部位的軸線，它通常代表著褶皺的幾何中心。褶皺軸可以是直線，也可以是曲線。褶皺翼褶皺翼是指褶皺軸兩側(cè)傾斜的巖層，它們通常呈現(xiàn)為對稱或不對稱的形狀。褶皺頂點褶皺頂點是指褶皺最高點或最低點，通常位于褶皺軸附近。褶皺的成因與分類褶皺形成地殼受到地應(yīng)力作用發(fā)生彎曲，導(dǎo)致巖層發(fā)生褶曲變形，形成褶皺。背斜褶皺巖層向上拱起，中心部位巖層較老，兩翼巖層較新。向斜褶皺巖層向下凹陷，中心部位巖層較新，兩翼巖層較老。單斜褶皺巖層傾斜，沒有明顯的彎曲，通常是背斜或向斜的一部分。褶皺與構(gòu)造應(yīng)力場1水平壓應(yīng)力巖石層發(fā)生彎曲2垂直壓應(yīng)力巖層受壓下沉3剪切應(yīng)力巖層發(fā)生錯動褶皺的形成主要受構(gòu)造應(yīng)力場的影響，不同方向的應(yīng)力會導(dǎo)致不同的褶皺形態(tài)。水平壓應(yīng)力會導(dǎo)致巖層發(fā)生彎曲，形成背斜和向斜。垂直壓應(yīng)力會導(dǎo)致巖層受壓下沉，形成盆地。剪切應(yīng)力會導(dǎo)致巖層發(fā)生錯動，形成斷層。節(jié)理的概念與特征節(jié)理定義節(jié)理是指巖石中的一種裂隙，斷裂面兩側(cè)巖石沒有發(fā)生明顯的位移。巖石在受到地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用時，巖石發(fā)生斷裂，但斷裂面兩側(cè)巖石沒有發(fā)生明顯位移，這就是節(jié)理。節(jié)理特征節(jié)理一般呈線狀或面狀分布，具有以下特征：斷裂面平直，兩側(cè)巖石沒有明顯的位移，斷裂面常有擦痕或鏡面等特征。節(jié)理與構(gòu)造應(yīng)力場節(jié)理是巖石中的一種常見構(gòu)造，由構(gòu)造應(yīng)力場作用形成。巖石的節(jié)理可以反映構(gòu)造應(yīng)力的方向和大小，以及地質(zhì)構(gòu)造的演化過程。1張性應(yīng)力場節(jié)理相互垂直，形成網(wǎng)狀2壓性應(yīng)力場節(jié)理平行于主壓應(yīng)力方向3剪切應(yīng)力場節(jié)理與主應(yīng)力方向呈一定角度構(gòu)造應(yīng)力場是形成節(jié)理的重要因素，不同類型的構(gòu)造應(yīng)力場會形成不同的節(jié)理特征。研究節(jié)理的特征可以幫助我們了解構(gòu)造應(yīng)力場的作用方向和強(qiáng)度。斷裂構(gòu)造成因概述地殼運動地殼運動是造成斷裂構(gòu)造的主要原因。地球內(nèi)部的熱對流和板塊運動會產(chǎn)生巨大的構(gòu)造應(yīng)力，導(dǎo)致地殼變形和斷裂。地震活動地震釋放巨大的能量，會造成地殼斷裂、錯位和變形。地震斷層是斷裂構(gòu)造的重要組成部分。巖漿活動巖漿活動會對地殼產(chǎn)生壓力，造成地殼變形和斷裂。巖漿入侵和火山噴發(fā)都會導(dǎo)致斷裂構(gòu)造的形成。張性斷裂構(gòu)造張性斷裂特征巖體受拉伸應(yīng)力作用，發(fā)生拉張斷裂。地質(zhì)構(gòu)造常形成地塹、地壘等構(gòu)造形態(tài)。斷層崖斷層崖是張性斷裂構(gòu)造的典型特征。斷層線斷層線可以反映斷裂的走向和傾斜方向。壓性斷裂構(gòu)造地殼縮短壓性斷裂構(gòu)造形成于地殼受到水平擠壓力的作用下，導(dǎo)致巖石層發(fā)生縮短變形。逆斷層逆斷層是壓性斷裂構(gòu)造的典型特征，上盤巖石相對下盤巖石向上移動，形成陡峭的斷層崖。褶皺壓性斷裂構(gòu)造通常伴隨著褶皺的形成，地層發(fā)生彎曲，形成褶皺山脈和盆地。剪性斷裂構(gòu)造剪切運動剪性斷裂構(gòu)造是由于巖石受到剪切應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的斷裂構(gòu)造。剪切應(yīng)力會使巖石發(fā)生相對滑動，形成錯動斷層。主要特征剪性斷裂構(gòu)造通常表現(xiàn)為一系列平行或近似平行的斷層，斷層帶內(nèi)常伴隨有糜棱巖、斷層泥等構(gòu)造現(xiàn)象。斷裂構(gòu)造的幾何特征斷裂構(gòu)造的幾何特征包括斷層面的產(chǎn)狀要素、斷層走向、斷層傾角、斷層線方向等。斷層面的產(chǎn)狀要素指斷層面的走向和傾角，斷層走向是指斷層面與水平面的交線方向，斷層傾角是指斷層面與水平面的夾角。斷層線方向是指斷層兩側(cè)地塊相對運動的方向，一般與斷層面走向平行或垂直。斷層線方向是判斷斷層性質(zhì)的重要依據(jù)，例如，正斷層線方向一般與斷層面走向垂直，逆斷層線方向一般與斷層面走向平行。斷裂構(gòu)造的運動特征1位移斷裂構(gòu)造的運動特征主要表現(xiàn)為斷層兩側(cè)巖塊的相對位移。位移方向可以是水平的、垂直的或傾斜的。2滑動斷裂構(gòu)造的運動過程中，巖塊會沿著斷層面發(fā)生滑動?；瑒拥姆较蚝退俾嗜Q于構(gòu)造應(yīng)力場的方向和大小。3旋轉(zhuǎn)斷裂構(gòu)造的運動會導(dǎo)致巖塊發(fā)生旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的方向和角度取決于斷層面與構(gòu)造應(yīng)力場之間的相對位置。4變形斷裂構(gòu)造的運動也會導(dǎo)致巖塊發(fā)生變形。變形可以是彈性的，也可以是塑性的。斷裂構(gòu)造的變形模式張性斷裂構(gòu)造巖塊發(fā)生拉伸，斷裂面呈張開狀，斷層兩側(cè)巖石發(fā)生分離。壓性斷裂構(gòu)造巖塊發(fā)生擠壓，斷裂面呈閉合狀，斷層兩側(cè)巖石發(fā)生相互錯動。剪性斷裂構(gòu)造巖塊發(fā)生水平方向的剪切，斷裂面呈斜交狀，斷層兩側(cè)巖石發(fā)生相對位移。綜合變形模式實際地質(zhì)構(gòu)造中，往往是多種變形模式的組合，形成復(fù)雜的斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造的三維特征斷裂構(gòu)造的三維特征揭示了斷裂的立體空間形態(tài)和運動方式。通過三維地質(zhì)模型，可以更全面地理解斷裂構(gòu)造的形成機(jī)制、演化過程以及對地質(zhì)環(huán)境的影響。三維特征包括斷裂的走向、傾角、長度、寬度、深度和空間展布等。這些信息可以幫助我們了解斷裂的規(guī)模、形態(tài)和相互關(guān)系，進(jìn)而推斷地殼運動的力學(xué)機(jī)制和應(yīng)力場特征。構(gòu)造樣式與構(gòu)造應(yīng)力場的關(guān)系1張性構(gòu)造應(yīng)力場巖石受到拉伸力，形成張性斷裂，通常表現(xiàn)為斷層線較長且平行排列，地層呈塊狀或棱柱狀。2壓性構(gòu)造應(yīng)力場巖石受到擠壓，形成壓性斷裂，常表現(xiàn)為斷層線較短且密集排列，地層呈褶皺狀或倒轉(zhuǎn)狀。3剪性構(gòu)造應(yīng)力場巖石受到剪切力，形成剪性斷裂，通常表現(xiàn)為斷層線呈弧形或彎曲狀，地層呈剪切帶或糜棱巖帶。構(gòu)造樣式的地質(zhì)應(yīng)用油氣勘探斷裂構(gòu)造控制油氣運移、聚集，尋找油氣藏。礦產(chǎn)勘探斷裂構(gòu)造控制礦體的形成和分布，尋找礦產(chǎn)資源。工程建設(shè)斷裂構(gòu)造影響工程穩(wěn)定性，選擇合適地質(zhì)構(gòu)造。地震預(yù)測斷裂構(gòu)造是地震發(fā)生的控制因素，預(yù)測地震風(fēng)險。地殼變形的基本理論11.彈性變形巖石在受到外力作用時發(fā)生變形，當(dāng)外力解除后，巖石恢復(fù)原狀的變形方式。22.塑性變形巖石在受到外力作用時發(fā)生變形，當(dāng)外力解除后，巖石不能恢復(fù)原狀的變形方式。33.斷裂變形巖石在外力作用下，超過其強(qiáng)度極限而發(fā)生斷裂的變形方式。44.地殼均衡理論地殼的物質(zhì)密度和厚度變化導(dǎo)致地殼局部隆起或下降的理論。板塊構(gòu)造理論概述地球板塊地球的巖石圈是由多個巨大的板塊組成，板塊之間相互運動，形成地球表面的各種地質(zhì)構(gòu)造。海底擴(kuò)張板塊之間的分離運動，導(dǎo)致地幔物質(zhì)涌出，形成新的洋殼，進(jìn)而推動板塊運動。板塊碰撞板塊之間的匯聚運動，導(dǎo)致板塊發(fā)生碰撞、俯沖，形成山脈、火山、地震等地質(zhì)現(xiàn)象。板塊運動板塊之間的相對運動，包括分離、匯聚和錯動三種類型，這些運動塑造了地球表面的景觀。地質(zhì)斷裂構(gòu)造的勘探識別地表地質(zhì)調(diào)查野外地質(zhì)考察，觀察斷裂構(gòu)造地貌特征，如斷層崖、斷層三角面等。尋找斷裂構(gòu)造的直接證據(jù)，例如斷層線、斷層擦痕、斷層角礫巖等。地球物理勘探利用地球物理方法識別斷裂構(gòu)造，如地震勘探、重力勘探、磁力勘探等。這些方法可以探測地下巖層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而識別斷裂構(gòu)造的位置和規(guī)模。實踐應(yīng)用案例分析1斷裂構(gòu)造與油氣勘探斷層可以形成油氣儲集層，也可以成為油氣運移的通道?？碧饺藛T可以利用斷裂構(gòu)造的特征來尋找油氣藏。2斷裂構(gòu)造與礦產(chǎn)勘探斷裂構(gòu)造可以控制礦體的形成和分布。一些礦產(chǎn)，例如金、銀、銅、鉛、鋅等，與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。3斷裂構(gòu)造與地震預(yù)測斷裂構(gòu)造是地震發(fā)生的誘發(fā)因素之一。研究斷裂構(gòu)造的特征，可以幫助預(yù)測地震的發(fā)生地點和強(qiáng)度。本課程小結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)對斷裂構(gòu)造的形成、特征、識別、應(yīng)用等知識有了初步的了解。學(xué)習(xí)要點斷裂構(gòu)造的分類、幾何特征和運動特征斷裂構(gòu)