构造地质学(5)

2019-01-03 16:08

倾斜岩层常常不是单独的构造形态,往往是某种构造的一部分,褶皱的一翼、断层的一盘、岩层受地壳差

异升降运动的影响以及岩浆活动引起上覆岩层的倾斜等。如果在一个地区一组岩层向同一方向倾斜、而且倾角大致相同,称为单斜构造。倾斜岩层产状用产状要素来表示。产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角(图2-2-6)。 走向:倾斜岩层的岩层面与任一水平面相交的线(或同一岩层面相同高度的两点连线)称为走向线。走向线所指的地理方位角称岩层的走向。岩层的走向表示该岩层空间延展的方向。

倾向:沿着岩层面倾斜方向向下引出垂直走向线的直线,称倾斜线。倾斜线在水平面的投影地理方位叫倾向。如果岩层面上所引的任一直线不与走向线垂直,则称假倾斜线或视倾斜线。视倾斜线在水平面上的投影叫视倾向。倾向只有一个而视倾向有无数个。

倾角:岩层面上的倾斜线与其在水平面上投影线之间夹角或层面与水平面最大锐角叫岩层倾角。视倾斜线与其水平投影线的夹角为视倾角或假倾角,视倾角小于真倾角,且有无数个。 产状要素不仅仅适用于岩层的产状,凡是面状构造,诸如节理面、断层面、不整合面、片理和劈理面、岩体与围岩的接触面等都可用产状要素表示它们的产状。

产状要素的测定有直接的和间接的测定方法。在野外可以用地质罗盘直接在面状构造上测得;也可以在地形地质图上用作图方法求得,或利用钻孔资料,用三点法求产状;还可以根据视倾斜用正投影法和赤平投影法求得。

产状要素的表示方法主要有两种,数字法和符号法。

数字法以罗盘的刻度指示的地理方位表示产状要素。可以用象限角或方位角表示。 象限角:以北(N,0°)或南(S,180°)为准,用三个基本要素表示,即走向、倾角和倾斜象限。如N25°E/30°NW表示走向北偏东25°,倾角30°,倾向NW。

方位角:只用倾向和倾角表示,如25°∠30°,倾向北偏东25°,倾角30°。

用符号表示产状要素,一般是在绘制地质图或构造图时表示面状构造的产状。不同性质的面状构造所采用的符号将有所不同。

倾斜岩层的出露特点及其在地形地质图上的表现与水平岩层明显不同:

倾斜岩层在野外出露和地质图上呈条带状分布。在地形地质图上,岩层地质界线切割地形等高线。 未倒转倾斜岩层,顺着岩层的倾向方向,由老到新依次排列。倾斜岩层出露的形态既受岩层产状影响,又与地形的起伏特点有关。

地形、岩层厚度和地形的坡度、坡向都直接影响着倾斜岩层在地表出露的宽度。

倾斜岩层与倾斜岩层之间界面的露头形态受岩层产状和地形两者关系的影响。水平岩层、倾斜岩层和直立岩层的露头形态同样有很大的差别。

水平岩层露头形态:在地形地质图上,水平岩层的露头形态完全受地形影响,地质界线与地形等高线平行或重合(图2-2-7I);

直立岩层的露头形态:地质界线则是直线分布,不受地形的影响(图2-2-7II)。

2-2-7 水平(I)、直立(Ⅱ)和倾斜(Ⅲ)岩层的露头形态

Fig. 2-2-7 The outcrop patterns of horizontal, vertical and inclined bedding

倾斜岩层露头形态:岩层界线与地形等高线相交,对于地形与岩层之间的不同产状关系表现出不同的“V”字形形态,称“V”字形法则(图2-2-7Ⅲ)。主要有三种基本情况(图2-2-8):

岩层倾向与地面坡向相反时,岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同,称“相反相同”,但是岩层界线的曲率比地形等高线的曲率要小。岩层界线表现出的“V”字形尖端在沟谷处指向上坡,而在山梁处指向下坡(图2-2-8a)。

岩层倾向与地面坡向相同时,岩层界线与地形等高线的弯曲方向有两种情况。

1)岩层的倾角大于地面坡度角,岩层露头界线与地形等高线呈相反方向弯曲,称“相同相反”。岩层界线表现出的“V”字形尖端在沟谷处指向下坡,而在山梁处则指向上坡(图2-2-8b);

2)岩层倾角小于地面坡度角,岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同,但是岩层界线的曲率比地形等高线的曲率要大。岩层界线出现的“V”字形尖端在沟谷处指向上坡,而在山梁处则指向下坡(图2-2-8c)。 岩层与地形的关系所表现出的地质界线与地形等高线的弯曲情况表现出的“V”字形法则,适于所有面状构造,包括倾斜岩层、断层面、不整和面和岩体与围岩接触面等。 四、岩层、岩体的接触关系

地壳的运动与演化是地球科学研究的一个重要课题。而地壳的运动与演化在岩层、岩体的接触关系上有着直接的反映。通过新老岩层之间或岩浆侵入体与围岩之间在空间上的接触形式和在时间上的演化过程,把地壳运动直接记录下来。地壳运动的复杂性,反映为岩层、岩体间不同类型的接触关系。

岩层的接触关系包括岩层间的整合接触、平行不整合接触和角度不整合接触;岩体与围岩间的侵入接触和沉积接触。

图2-2-8 倾斜岩层露头形态的“V”字形法则 Fig. 2-2-8 The “V” type outcrop patterns of inclined bedding

(一) 岩层的接触关系

整合接触关系 连续堆积的沉积物成岩后表现为新老岩层连续无间断、上下岩层彼此平行叠置(图2-2-9a),岩层的这种接触关系称为整合接触关系。它是在沉积盆地相对稳定下降或稳定上升时的无间断沉积,反映了地壳运动处于相对稳定上升或下降的过程。 岩层整合接触关系具有下列特征:

1. 一套岩层,各岩层之间在空间排列是相互平行的,新老岩层的产状是一致的。 2. 新老岩层在沉积层序上是连续的,没有间断面。

3. 由于沉积层序上是连续的,所以反映在沉积岩性和岩相变化是递变的,岩层中所含化石也是逐渐变化的。

平行不整合接触关系 平行不整合或称假整合(图2-2-9b)。上下两套岩层之间在空间上是平行排列的,产状一致,但它们之间缺失一些时代的岩层,说明经历过一定时间的沉积间断,或经受过一定时期的风化剥蚀作用后,再下降接受沉积的过程。

这样两套岩层的接触面称为平行不整合面。不整合面以上的地层称“上覆地层”,以下的地层称“下伏地层”。平行不整合的存在说明地壳运动是一种总体沉降—抬升—沉降的演化过程。

图2-2-9 岩层接触关系

Fig. 2-2-9 The contact relationships between different rock units

a-整合;b-平行不整合;c-角度不整合

平行不整合接触的特征:

1. 不整合面上下的岩层彼此平行排列,岩层产状一致。

2. 底砾岩、古风化壳以及风化残余型矿床,如褐铁矿、铝土矿或磷矿等是不整合存在的直接标志。不整合面上的沉积物成分常常与下伏地层的成分有关。

3. 不整合面上下的两套岩层在岩性和岩相以及所含化石的演化上都是截然不同的、是突变的,反映了因长时间的沉积间断而造成的部分地层缺失与上下两套岩层之间沉积环境的变化。

角度不整和接触关系 角度不整合接触关系简称不整合(图2-2-9c)。时代较新的岩层以一定的角度覆盖在不同时代或同一时代不同层位的老岩层之上,上覆岩层与下伏岩层之间具有明显的沉积间断与生物演化不连续性,不整合面上下两套岩层的接触关系称角度不整合。角度不整合是区域性造山运动的结果,基本演化过程包括:沉积盆地下降接受沉积,成岩后发生地壳变形,出现褶皱、断裂,甚至有岩浆活动或变质作用并隆起上升,原水平岩层多数变形为倾斜岩层,同时,隆起的倾斜岩层遭受风化剥蚀,之后再下降接受沉积。地壳运动发生的时间基本上可以用上下两套地层之间的地质时代为基本判别准则。 角度不整合具有以下特征:

1. 不整合面上下新老岩层之间产状明显不同,两者呈一定交角接触,在地形地质图上,不整合面以上新岩层的地质界线与下伏不同时代层位地质界线相交截;

2. 不整合面上下的新老岩层之间缺少一定时期的地层,存在沉积间断。不整合面上常发育有底砾岩和风化残余矿产。

3. 由于新老两套岩层之间存在长时期的风化剥蚀和沉积间断,在不整合面上、下的新老岩层的岩性、岩相及古生物演化上都截然不同。

4. 不整合面以下老岩层的构造(褶皱、断裂等)常常比上覆新岩层相对强烈且复杂,岩浆活动和变质作用也具有类似的特点。 造山运动、造陆运动以及岩层接触关系的地质意义

大规模强烈褶皱运动(实际上还包括和那些强烈褶皱密切联系的各种断裂)属造山运动。造山运动常常形成褶皱山系,是短期的剧烈运动,它的各个组成序幕活动时期比较短促;广大区域的隆起运动为造陆运动。造陆运动常常构成大规模的陆台,是长期缓慢运动,它大都发生在两场强烈造山运动之间,但也可能和一场强烈造山运动同时发生,后者有时称为准造山运动或等同造山运动。

在造山运动过程中,造山作用之前形成的地层系统往往经历了强烈变形作用(褶皱作用、断裂作用)、岩浆作用和变质作用改造,同时经历了区域性或局部性构造抬升作用,从而产生了具有不同产状的大规模倾斜岩层系统。造山作用之后的进一步沉降与堆积作用形成了典型的角度不整合。相应地,在造陆运动过程中,地壳主要经历了区域性抬升和沉降作用,造陆运动前与后形成的地层之间,并未表现出很大的地层产状变化,为此而形成了平行不整合或者整合地层系统。由此可见,角度不整合可以说是造山运动的具体表现,而整合与平行不整合则反应了区域造陆运动的特点。因此可以利用角度不整合与平行不整合构造的存在分析区域地壳运动的性质、特点、形成时间与演化规律。 (二) 岩体与围岩的接触关系

深成侵入岩体与围岩之间的接触关系是构造地质学研究的一个重要方面。根据岩体与围岩形成的先后顺序可以识别出两种基本类型:侵入接触关系和沉积接触关系。

图2-2-10 侵入岩与围岩间侵入接触关系(据孙德育等,1986)

Fig. 2-2-10 Intrusive contact between intrusions and their country rocks (from Sun et al., 1986)

1- 大理岩;2-白云质大理岩;3-花岗闪长岩;4-硅化花岗长岩;5-花岗岩;6-矿体

侵入接触关系 岩浆岩体形成晚于围岩,表现出典型的侵入接触现象。岩体与围岩接触的部位称为接触带,接触带靠近岩体一侧为内接触带,靠近围岩一侧为外接触带。在内、外接触带上,侵入接触关系表现出(图2-2-10):

1)块状岩体切穿围岩岩层,包括岩层层理、层面和各种围岩构造,当然,某些顺层侵入岩体也常常表现出顺层性;

2)从岩体中心向接触带,岩体内表现出显著相带分布,岩体岩石成分、结构和构造等有规律地变化。在岩体内接触带发育有冷凝边,是岩体快速冷凝结晶的结果;


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