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第二节 地壳运动与地质构造
一、地壳运动
地球内部动力作用所引起的地壳结构改
变和地壳内部物质变位的运动,称为地壳运
动,也叫 “ 构造运动 ” 。
★构造运动按发生时间分为:
◆(古)构造运动
——晚第三纪末期以前(约3百万年前);
◆新构造运动
——晚第三纪末期和第四纪;
◆现代构造运动
——五六千年前至现在。
(一)地壳运动的基本形式
1、水平运动: 指地壳物质大致平
行地球表面, 沿着大地水准球面
切线方向进行的运动。
岩层在水平方向遭受挤压力或
张力,形成巨大而强烈的褶皱和断
裂。因此,水平运动又称为 “ 造山
运动 ” 。
——其速度为( 几 — 几十mm)/a 。
2、垂直运动
指地壳物质沿着地球半径方向进行
的缓慢升降运动。
常表现为大规模的隆起和凹陷,引
起地势高低的变化和海陆变迁。因此,
垂直运动又称为 “ 造陆运动 ” 。
◆垂直运动的特点:
交替性:时间上,空间上;
周期性:一个地区从下降到上升终止
称为一个旋回;
复杂性:不同规模的升降交错发生。
◆水平运动与垂直运动的关系
从地壳的发展历史看,地壳运
动的总体表现形式,无论在大陆还
是在海洋,越来越多的证据表明,
水平运动是主导的,而垂直运动是
派生的。
水平运动形成地壳的褶皱和断
裂,升降运动引起地壳的隆起、凹
陷和海陆变迁。
(二)确定地壳运动的方法
★地质历史时期地壳运动的确定
主要依据地壳运动过程中所遗留下来
的地质记录,包括地层剖面中的岩相变化、
岩层厚度、以及岩层的接触关系等等。
1、沉积岩相分析法:
岩相是岩层形成环境的物质表现,即
沉积物的特征及其生成环境的总和。
◆沉积相的分类
◆海侵(浸)层位与海退层位
▲当地壳下降时,海水侵漫陆地,陆地
面积相对缩小,海洋面积相对扩大,称
为 “ 海侵 ” ,这时所形成的岩层称 “ 海
侵层位 ” 。
海侵层位特点:在垂直剖面上,自下而
上沉积物颗粒由粗变细;由于海洋面积
扩大,新形成的岩层分布面积大于老岩
层面积,形成超覆现象。
▲海退层位
当地壳上升时,海水退出陆地,陆
地面积相对扩大,海洋面积相对缩小,
称为 “ 海退 ” 。这时所形成的岩层称为
“ 海退层位 ” 。
海退层位特点:在垂直剖面上,自
下而上沉积物颗粒由细变粗;由于海洋
面积越来越小,新形成的岩层分布面积
小于老岩层面积,形成退覆现象。
▲沉积旋回
海侵层位是在地壳下降条件下形成
的,而海退层位是在地壳上升条件下形
成的。一套海侵层位和一套海退层位,
在垂直剖面上构成沉积物颗粒由粗变细
又由细变粗的有规律变化,表明该地区
的地壳曾经历了一次下降和上升的完整
过程,称为一个沉积旋回。
一般海侵层位厚度大,保全较好;
而海退层位厚度较薄,不易保全,甚至
会出现沉积间断。
2、厚度分析法:
通过厚度分析法,可以获得
地壳升降幅度的定量结论。
沉积物的厚度主要决定于地壳的
下降幅度。如果海底稳定,则沉积物
厚度不会超过海水深度;如果海底不
断上升,则沉积物厚度必然小于海水
深度;当海底缓慢下降时,可形成巨
厚的沉积物,如天津蓟县一带震旦亚
界浅海相岩层厚度近10000米。
3、岩层接触关系分析法:
地壳下降引起沉积,上升则导致剥蚀,所
遗留在岩层中的各种接触关系,是分析和阐明
地壳运动的证据。
①整合接触:在地壳相对稳定的条件下,岩层
沉积连续,且下老上新,没有岩层缺失,这种
关系叫整合接触。
特点:岩层相互平行,时代连续,岩性和
古生物特征呈递变状态。
这种接触关系说明该地区未发生过显著的
升降运动,古地理环境没有显著的变化。
②不整合接触:
地壳运动使沉积中断,形成时代不连续
的岩层,这种关系称为不整合接触。
▲平行不整合:又称为 “ 假整合 ” ,不
整合面上下两套岩层的产状彼此平行,
但时代不连续,曾发生过沉积间断,故
两套岩层的岩性和其中的化石群也明显
不同。
这种接触关系说明该地区曾有过显
著的升降运动,古地理环境有过显著的
变化。
▲角度不整合:
不整合面上下两套岩层成角度相交,
上覆岩层覆盖在倾斜岩层或褶皱岩层之
上。时代不连续,岩性和古生物特征突
变;不整合面上往往保存有古侵蚀面。
这种接触关系说明该地区地壳有过
显著的升降运动和褶皱运动,古地理环
境发生过极大的变化。
二、地质构造
台湾清水断层崖
★地质构造
——地壳运动所造成的岩层产状和构造
形态的改变称为地质构造。
地壳运动是地质构造的原因,而地
质构造则是地壳运动的结果。
引起地质构造的力主要有压应力、
张应力和扭应力等三类,可分别形成压
性、张性和扭性构造。
◆ 4 种主要地质构造类型:
水平构造、倾斜构造、
褶皱构造、断裂构造。
★岩层的产状
◆岩层 —— 具有层状结构、由两个平行或
近乎平行的界面所限制的、岩性近似的岩石。
岩层的上下界面称为层面;
岩层包括了沉积岩、以及由沉积岩经过
轻度变质作用而成的变质岩;
同一岩性的岩层中夹有其它岩性的薄层
称为夹层;
两种或两种以上不同岩性的岩层在垂直
方向上多次重复交互,而且厚度相近的称为
互层。
◆岩层的产状要素
岩层产状:即岩层的产出状态,是指岩层在
空间的方位。由其走向、倾向和倾角来表示。
走向
300°
210°
倾向
o
120°
35°
倾角
S E 120
可标记为:
,SW210°,∠35°
o
NW 300
(一)水平构造
◆是指层面水平或基本水平
( 倾角 < 5°)的岩层。
典型的水平岩层没有
走向和倾向,倾角为 0°。
水平构造常见于构造
运动相对微弱的地区, 沉
积岩层得以保持水平状态。
(二)倾斜构造
◆指经构造运动后,层面与水平面形成
一定夹角( 5°~ 85°)的岩层。
倾斜方向一致、倾角相当的一系列
岩层称为单斜岩层(单斜构造)。单斜
岩层可以是褶皱或断层构造的一部分。
顺向坡
单面山
岩层倾角 < 40°
逆
向
坡
顺向坡
逆
向
坡
猪背岭
岩层倾角> 40°
(三)褶皱构造
◆指岩层在侧向压应力作用下发生弯曲
的现象,但仍基本保持其连续完整性。
◆褶皱构造的基本单位是褶曲。褶曲是
岩层的一个弯曲,两个或两个以上的
褶曲的组合称为褶皱。
1 . 褶曲形态要素
◆核:B
◆翼:EF、EG
◆轴:BC
◆轴面:ABCD
◆枢纽:EC
◆倾伏端:C
A
C
E
F
D
B
G
2、常见褶曲类型
◆褶曲的基本类型是背斜褶曲(背斜构造)
与向斜褶曲(向斜构造)。
◇顺地貌:
背斜成山,向斜为谷
◇逆地貌:
背斜为谷,向斜成山
新
新
老
老
老
新
◆按轴面及两翼产状,褶曲可分为四类
①直立褶曲(对称褶曲):轴面直立,两翼
倾向相反、对称 ,翼角大致相等;
②倾斜褶曲(不对称褶曲):轴面倾斜,两
翼倾向相反 ,翼角不等;
③倒转褶曲:轴面倾斜,两翼倾向相同,其
中一翼岩层形成倒转(老岩层在上,新岩层
在下),两翼相等或不等;
④平卧褶曲(横卧褶曲):轴面水平或近乎
水平,两翼岩层也近乎水平。一翼岩层正常,
另一翼发生倒转。
◆按平面形态,褶曲可分为三类
①短轴褶曲:其平面呈长圆状,长/宽
约 3/1 ~ 10/1 之间;
②线状褶曲
其平面呈长条状,长/宽一般>10/1 ;
B
A
B C
BA
B
C
B
A
③浑圆形褶曲(穹隆构造、构造盆地):
其平面形态呈圆形或椭圆形,长/宽<3/1 。
◆若核部为老岩层,翼部为较新岩层,岩层
自中心向四周倾斜的浑圆形构造,就称之为
穹隆构造;
老
新
◆构造盆地;
指核部为新岩层,翼部为较老岩层,岩层
自四周向中心倾斜的浑圆形构造。
老
新
(四)断裂构造
岩石所受应力超过其
自身强度的极限而发生破
裂,导致岩层丧失其连续
性的现象,称为断裂。
岩块沿断裂面发生明
显位移的断裂构造,称为
断层。
岩块沿断裂面没有发
生明显位移的断裂构造,
称为节理。
1、断层要素
①下盘;②上盘;③断层线;
④断层面;⑤断层破碎带;
③
④
①
②
⑤
2、断层的主要类型
①垂直断层:两盘相对垂直位移,断层面垂直;
②平移断层(平推断层):断层两盘沿断层面走向
作水平相对位移,断层面陡直,为较强烈的水平挤
压作用形成;
A
B
①
D
C
②
③
E
F G
④ ⑤
3、断层的组合
◆阶(梯)状断层
两条或两条以上倾向
相同而又相互平行的
正断层组合,其上盘
依次下降呈阶梯状。
例如:断块山地。
◆地堑
两条或两组正断层组合而成,断层面之间
的岩块相对下降,两侧的岩块相对上升。
——地堑常常形成狭长的凹陷谷地。
◆地垒
与地堑相反,地垒是断层面之间的岩块
相对上升,两侧的岩块相对下降。
——地垒常常形成块状山地。
结束
喜马拉雅山
珠穆朗玛峰
阿尔卑斯山
安第斯山
亚马孙三角洲平原
青藏高原
四川盆地
◆沉积相分类
陆
相
海 陆
过渡相
海相
河流相、湖沼相
冰川相、沙漠相
三角洲相、泻
湖相、港湾相
滨海相、浅海相、
次深海相、深海相
海侵
海岸
A 砂质
海 侵 层 位
石灰岩
页 岩
砂 岩
滨海
浅海
泥质
Ca质
细
A点环境的变化:
海岸→滨海→浅海
粗
层
位
图
示
海退
海岸
滨海
浅海
砂质
泥质
海 退 层 位
砂 岩
页 岩
石灰岩
A
Ca质
粗
A点环境的变化:
浅海→滨海→海岸
细
层
位
图
示
沉 积 旋 回
沉 积 旋 回
砂 岩
页 岩
石灰岩
页 岩
砂 岩
粗
细
海退
粗 海侵
天津蓟县一带震旦亚界
浅海相岩层厚度近10000米
天津蓟县
经受变质作用
科罗拉多大峡谷
大峡谷的水平岩层
▲平行不整合
砂岩
不整合面
石灰岩
澳洲 Uluru 岩
原名:Ayers 艾尔斯岩
海拔 348m,长 3km,周长 8.5km
号称世界第一大石
Uluru岩
角度不整合
◆岩层特征的变化
夹
层
尖灭
互
层
透镜体
武夷山
丹霞地貌
赤壁
湖北
五彩湾
卧虎藏龙
火焰山
新疆吐鲁番,地表温度可达42℃
西游记
大峡谷
方山
桌山
南非开普敦
单斜岩层
中
岳
﹃
河
南
嵩
山
﹄
单面山,台湾东海岸
五老峰
顺向坡
含鄱口
逆
向
坡
五老峰实习
直立岩层
澳洲 Uluru 岩,在四亿年前发生褶皱和
断裂,一亿年前出露,倾角最大 > 85°
褶皱1
褶皱2
顺地貌——背斜山
巫峡
背斜构造
顺地貌——向斜谷
庐山王家坡
逆地貌
向斜山
背
斜
谷
直
立
褶
曲
罗布泊
仙人洞
倾伏褶曲
庐
山
倒转褶曲
台湾
穹
隆
山
地
海拔1296m
粤东平行岭谷地形
东
江
九
罗
连
浮
山
白云山
莲
花
山
山
番禺
玄
武
岩
柱
状
节
理
浙江
猴子观海
花岗岩节理
张
家
界
砂岩节理
石
灰
岩
节
理
云南路南石林
阿诗玛的传说
美
国
圣
安
德
烈
斯
断
层
三藩市
●
洛杉矶
●
圣
安
德
烈
斯
平
移
断
层
断层谷——重庆天坑地缝
南京
阳山正断层
天下第一碑,重达 8800t,
51×14×4.5m,
阳山碑材
华山正断层
华
山
长
空
栈
道
太
行
绝
壁
壁挂公路
庐
山
三
叠
泉
庐山瀑布
地堑裂谷
坦
噶
尼
喀
湖
东非大裂谷
( 6500km )中段
死海
东非大裂谷的北端,
低于海平面约416米。
贝加尔湖
深达 1620m,
世界第一深。
莱茵河
★庐山
位于江西九江市以南 13km ,飞峙长江
南岸,兀立鄱阳湖西北。庐山又名匡山、匡
庐,相传因周时匡姓七兄弟结庐隐居于此处
修道而得名,为 “ 三山五岳 ” 之一。
◆三山:江西庐山、浙江罗浮山和天台山;
◆五岳:山东泰山、陕西华山、山西恒山、
湖南衡山、河南嵩山。
庐山为地垒式断块山,属中山。山体呈
肾形,沿NE —— SW向延伸,长约 25km,
宽 10多km,面积约 300km2 ;山势以中部最
高,最高峰为大汉阳峰,海拔 1474m,高出
附近平原约 1400m 。
庐山北部地质地貌剖面示意图
虎
背
岭
背
斜
山
1300m
王家坡
倒 转
背 斜
中
谷
向
斜
谷
牯 岭 向 斜
大
月
山
背
斜
山
1453m
大月山
背 斜
青
莲
寺
向
斜
谷
三叠泉
向 斜
五
老
峰
单
面
山
1358m
五老峰
背 斜
北 翼
庐山立体图
市九
江
鄱
阳
湖
天山
天山天池
太行山
太行山麓
贺兰山
岳飞 · 满江红
怒发冲冠,凭栏处,潇潇雨歇。
抬望眼,仰天长啸,壮怀激烈。
三十功名尘与土,八千里路云和月。
莫等闲,白了少年头,空悲切!
靖康耻,犹未雪。 臣子恨,何时灭?
驾长车,踏破贺兰山缺!
壮志饥餐胡虏肉,笑谈渴饮匈奴血。
待从头,收拾旧山河,朝天阙!
东方金字塔
党项人的西夏王陵