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第一章绪论
构造地质学是一门实践性很强的地质学分支学科,具有重要的理论意义和实践意义。本讲主要介绍构造地质学的研究对象和内容、构造规模,构造地质学的研究方法及意义,课程特点、分析方法及学习收获。
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●1.1构造地质学的内涵、构造规模
本节主要介绍构造地质学的研究对象、研究内容,构造的规模。
构造地质学的研究对象是地质构造,主要研究地质构造的形态、组合、发育演化和形成时间,探讨其形成机制,即研究以时间为线索的地质构造的几何学、运动学、动力学。构造的规模分为六级 -
●1.2构造地质学的研究方法及意义
本节主要介绍构造地质学的研究方法和研究意义。研究方法主要有野外地质调查、航空技术3S(GPS、GIS、RS)技术、重磁电震、构造物理模拟、构造应力场数值模拟、构造地球化学、同位素地质年代学等。研究意义主要是理论意义和矿床勘探开发、工程建筑、地震预报防灾减灾等实际意义。
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●1.3课程特点、分析方法及学习收获
本节主要介绍构造地质学课程的特点、分析思路和学习收获。
课程特点主要是:尺度时间跨度大,发育过程不可逆,涉及的学科较多。分析方法主要是反演法或演绎法,即,几何学解析→运动学解析→动力学解释→构造历史分析。
学了构造地质学,可以培养地质思维能力和地质时空分析能力。
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第二章地质构造产状要素和地层接触关系
本章主要介绍地质构造产状要素和地层接触关系,主要包括面状构造和线状构造的产状要素,水平岩层和直立岩层的出露特征倾斜岩层处露特征和“V”字形法则,地层接触关系,不整合的识别标志,不整合形成时代的确定。
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●2.1面状构造和线状构造的产状要素
本节主要介绍面状构造和线状构造的产状要素,面状构造的产状要素包括走向、倾向和倾角。线状构造的产状要素包括倾伏向、倾伏角和侧伏向、侧伏角。
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●2.2水平岩层和直立岩层的出露特征
本节主要介绍水平岩层和直立岩层的出露特征,水平岩层和直立岩层在地形地质图上的形态。
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●2.3倾斜岩层出露特征和“V”字形法则
本节主要介绍倾斜岩层出露特征和“V”字形法则,包括倾斜岩层出露特点、“V”字形法则:相反相同,相同相同,相同相反。
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●2.4地层接触关系
北街主要介绍地层接触关系,包括沉积接触与侵入接触、整合与不整合接触,不整合接触的三种类型和平行不整合与角度不整合特点。
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●2.5不整合的识别标志
本节主要介绍不整合的识别标志,不整合的识别标志包括沉积标志、构造标志、地层古生物标志和岩浆活动及变质作用方面的标志。
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●2.6不整合形成时代的确定
本节主要介绍不整合形成时代的确定,确定不整合时代时要注意,不整合形成在其下伏最新地层之后,在其上覆最老地层之前;注意不整合的横向穿时性;注意区分缺与失。
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第三章 构造研究中的应力分析基础
本讲主要介绍构造研究中的应力分析基础。包括外力、内力及应力、应力分量、应力状态,以及平面主应力状态和应力莫尔圆,详细介绍了相关的基本概念及应用,为地质构造的分析打下基础。
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●3.1 外力、内力及应力
本节主要介绍外力、内力及应力的基本概念,同时介绍了正应力和剪应力区别。
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●3.2应力状态
本节主要介绍应力状态的基本概念,重点介绍应力的性质,方向及作用面的关系。
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●3.3平面应力状态
本节主要介绍平面应力状态、平面主应力状态、平面纯剪应力状态及平面一般主应力状态。
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●3.4平面应力莫尔圆
本节主要介绍应力莫尔圆的基本概念、单元体上体任一α截面上的应力以及莫尔圆的物理意义。
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第四章岩石变形的应变分析基础
本讲主要介绍岩石变形的应变分析,主要为变形和应变以及对应变莫尔圆、变形方式的介绍。
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●4.1岩石变形的应变分析基础
本节主要介绍岩石变形的分析,主要为变形和应变以及对应变莫尔圆、变形方式的介绍。
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第五章岩石变形及其力学基础
本讲介绍岩石的变形及其力学基础,主要介绍弹性变形、塑性变形和断裂变形以及岩石的断裂方式和影响岩石变形的因素。
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●5.1岩石变形阶段
本节主要介绍岩石的变形及其力学基础,主要介绍弹性变形、塑性变形和断裂变形以及岩石的断裂方式,主要介绍应力-应变曲线示意图
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●5.2影响岩石变形的因素
本讲主要介绍影响岩石变形的因素以及构造应力场的分类,主要包括岩石的成分、结构和构造、围压、温度、溶液以及孔隙压力和时间对岩石变形的影响。
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第六章褶皱
褶皱是地壳中最重要的地质构造之一,本讲主要介绍褶皱构造的基本概念及类型、组合类型、形成机制,讨论影响褶皱作用的主要因素,完成对褶皱构造的研究。
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●6.1褶皱及其基本要素
褶皱是地壳中广泛发育的一种构造变动,也是岩石塑性变形的表现形式。褶皱规模大小不等,形成褶皱的面绝大多数是层理面,但也可以是变质岩中的劈理面、片理面甚至是节理面或断层面等。
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●6.2褶皱的分类
褶皱的分类方式多样,首先根据产状可以分为直立褶皱、斜歪褶皱、直立水平褶皱等多种褶皱类型,根据形态可以分为平缓褶皱、圆弧褶皱、相似褶皱、线性褶皱等多种类型。
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●6.3褶皱的组合类型
褶皱在剖面上具有复式褶皱、隔档式褶皱、隔槽式褶皱等组合形态;在平面上具有雁行状、S形和反S形、长垣等组合形态。
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●6.4褶皱的形成机制
根据褶皱形态及其伴生构造所反映的褶皱形成过程、物质运动规律和应变的分布规律,可将褶皱形成机制分为多种类型。
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●6.5影响褶皱作用的主要因素
褶皱构造的规模大小、形态以及分布规律,受到褶皱形成机制、岩层层理、厚度等在物理环境下的力学性质、层间粘结等因素的影响与制约。
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●6.6褶皱构造的研究
研究褶皱构造首先应进行野外观测和地质填图,并结合各种地质勘探手段来确定褶皱的形态、位置、产状、规模及其圈闭等特征,探讨其形成机制及与油气运聚的关系等。
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第七章节理
本讲主要介绍节理构造。包括节理的概念及其基本特征,以及节理的分类与组合、张节理与剪节理的特征,了解构造节理分布规律及其影响因素,学会通过节理的分期配套等,以及节理在构造应力场研究中的意义。
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●7.1节理的概念与基本特征
节理既是油气运移的通道,又是油气聚集的空间,因而在石油地质勘探中,对节理的研究是一个重要的课题,本节主要介绍节理的概念及其基本特征。
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●7.2节理的分类
节理形成的原因很多,按节理形成与岩石形成的时间先后关系,可将节理分为原生节理和次生节理两个基本类型。
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●7.3张节理与剪节理的特征
构造节理都是在一定条件下受力的作用而产生,按力学成因分类可将节理分为剪节理和张节理,本节主要介绍这两种节理的主要特征。
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●7.4构造节理发育规律
构造节理往往与褶皱或断层相伴生,或者由它们派生。认识构造节理与褶皱、断裂的关系,了解构造节理分布规律及其影响因素,以便寻找孔渗条件好的节理发育带,这在油气勘探开发中具有十分重要的意义。
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●7.5节理组合
构造节理的分布往往表现为成因联系的许多节理具有一定的排列型式,对它们的分布作有规律的组合,可有助于节理的描述及节理的研究
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●7.6节理的分期配套
节理研究的目的在于配合褶皱与断层的研究,分析构造应力场。因此,需要进行单个节理的研究、节理组系的研究,并与褶皱和断层联系起来,通过综合分析,寻找节理的分布规律。
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第八章断层
断层是最重要的地质构造之一,它控制着区域构造格局和演化、矿产的形成和分布,研究断层的形态、分类、组合和成因等是各类地质工作必不可少的任务。
本讲对断层的几何要素和位移、断层的分类、断层的组合、断层的形成机制、断层形成的构造背景、断层的识别标志、断层两盘相对位移方向的确定、断层效应、断层的活动时代等方面进行的详细讲解。 -
●8.1断层的概念
断层是岩石沿断裂面有显著位移的破裂构造,地壳中最主要的变形构造之一。
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●8.2断层的几何要素和位移
本节课介绍断层形态的描述,以及断层位移的大小。
断层的形态用几何要素描述,包括断层面(带)、断层线和断盘。
断层的位移通过相当点和相当层的滑移来实现,常采用滑距和断距来表示。 -
●8.3断层的分类
断层有多种分类方式,本节介绍断层的几何学形态分类和按照按断层两盘相对运动分类,后者是目前最常用的,分为正断层、逆断层和平移断层。
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●8.4断层的组合
断层不是孤立存在的,通常是多条断层组合在一起,并反映了不同的受力机制。本节介绍断层的组合类型,包括平面组合和剖面组合。
平面组合类型包括平行式、雁列式、帚状断层、环状断层、放射状断层、斜交式断层;剖面组合类型包括正断层剖面组合类型、逆断层剖面组合类型和走滑断层剖面组合类型。 -
●8.5断层的形成机制
自然界中,正断层往往较陡,60°左右,逆断层较缓,倾角30°左右,平移断层则近于直立。为什么会这样呢?
安德生断层模式对此作了解释,并适用于均匀介质下断层的形成机制,断层性质与所受的三轴应力状态有关,不同的应力状态形成不同运动性质的断层。 -
●8.6断层的形成的构造背景
不同的构造背景形成不同性质的断层,一般来说,区域性拉伸作用往往形成正断层;侧向挤压作用往往低角度逆断层,平移断层受侧向挤压作用形成。从成因上都符合安德生模式。
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●8.7断层的识别标志
断层将两盘地层错开,必然在断层面(带)或两盘中留下地层、构造、地貌等标志,是为断层标志。本节主要介绍断层面(带)和两盘中各种断层标志,如构造线不连续、擦痕、阶步和纤维状晶体、断层岩、牵引构造和逆牵引构造、派生构造等断层的识别标志的特征,成因。
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●8.8断层两盘相对位移方向的确定
断层两盘相对位移方向可以根据断层两盘相对位移方向的确定,如地层学特征、褶皱核部的宽窄变化、断层旁侧的牵引和逆牵引构造、断层面上的擦痕、阶步、反阶步及断层两侧的派生构造。
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●8.9断层效应
断层效应指断层活动引起的岩层视错动,它受断层面产状、断层真位移,地层产状,观察剖面的控制。这种视错动给断层的活动性质和位移大小研究带来一定的迷惑性。本节主要介绍走向断层和倾向断层在剖面和平面引起的断层效应,以及倾向断层的断层效应对断层性质的判断。
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●8.10断层的活动时代
一条断层,人们在研究中期望得到其活动时代,最好是精确定年,或是定性研究。本节主要介绍根据断层带物质进行K-Ar、39Ar/40Ar等各种测年方法、断层切割地层-切割律、断层与不整合的关系-与不整合同期、断层与岩浆岩体的关系-切割律、测年两盘地层厚度-生长断层的断层活动时代的确定方法,并介绍了最新的利用方解石脉定年方法。
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第九章生长构造
生长构造是一种特殊的构造类型。本讲节主要介绍底辟构造、生长背斜和生长断层等三种典型的生长构造,分别从基本特征、构造样式以及形成机制,及其实践意义等方面进行讲解。
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●9.1底辟构造
底辟构造可以形成重要的油气圈闭类型,在我国中、新生代沉积盆地中广泛发育。本节主要介绍底辟的基本构造,以及底辟的类型与构造样式,,了解底辟构造与油气聚集关系。
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●9.2生长背斜
地壳中发育的多数褶皱是岩层形成后受力变形而形成的。但是,也有一些褶曲是在沉积层沉积的同时逐渐变形而形成的,即生长背斜。本节主要介绍生长背斜概念及其基本特征以及生长背斜的研究分析。
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●9.3生长断层
生长断层是在沉积过程中长期发育,逐渐“生长”起来的断层,也称为同生断层。本节主要介绍生长断层的概念及其基本特征、成因,以及生长断层基本研究方法。
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第十章劈理
劈理是变形变质作用中一种常见的次生面状构造,具有应变意义和运动学指向。本讲详细介绍劈理的类型、劈理的劈理的露头和微观特征、劈理的产出背景、劈理的形成机制及劈理的研究意义。
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●10.1引言
面理是在变质变形过程中,由岩石的矿物成分分层、粒度变化、破裂不连续面以及矿物颗粒平行定向排列形成的透入性面状构造。
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●10.2劈理的基本特征
劈理的基本特征:
①露头裂开成层状和扁平特性;
②露头上岩石呈鳞片状;
③劈理与层理间通常不协调;
④形成中不存在凝聚力的丧失 (与节理的区别)。 -
●10.3劈理的分类
劈理的分类:
(1)连续劈理:劈理域和微劈石无法直接观察。
(2)不连续劈理:劈理域具明显间隔,肉眼可直接鉴别劈理域和微劈石。 -
●10.4劈理的产出背景
劈理的形成机制:
(1)剪裂作用;
(2)压溶作用;
(3)机械旋转;
(4) 定向结晶;
(5)矿物塑性变形;
(6)矿物的定向生长。 -
●10.5劈理的研究意义
劈理的研究意义:应变测量;运动方向;判别层序。
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第十一章线理
线理是岩石中发育的一般具有透入性的线状构造,分为小型线理和大型线理。本讲介绍它们的类型和特征,以及其研究意义。
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●11.1线理
小型线理的概念:手标本或小规模露头上的一般具有透入性的线理。
小型线理的类型: 擦痕: A型线理;矿物线理:A型线理;皱纹线理:B型线理,强变形为A型线理;交面线理: B型线理 -
●11.2大型线理
大型线理包括褶皱枢纽、布丁构造、窗棂构造、铅笔构造。
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●11.3线理的观察与研究
本节介绍线理的观察、次生线理的研究、线理的测量、线理的研究意义。
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第十二章韧性剪切带
韧性剪切带是单剪作用下的塑性变形,具有显著的特征和应变意义。本讲主要介绍韧性剪切带构造,包括韧性剪切带的概念和分类,韧性剪切带的识别以及韧性剪切带运动方向的确定。
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●12.1韧性剪切带的概念和分类
本节主要介绍韧性剪切带的概念和分类,韧性剪切带是由简单剪切作用形成,具有带状发育特征的高剪切应变带;剪切带主要分为脆性剪切带、脆-韧性过渡型剪切带和韧性剪切带。
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●12.2韧性剪切带的识别
本节主要介绍韧性剪切带的识别标志,包括岩石标志:糜棱岩,构造标志:鞘褶皱、S-C组构,地质作用:变质作用、流体作用。
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●12.3韧性剪切带运动方向的确定
本节主要介绍韧性剪切带运动方向的确定,韧性剪切带运动方向的确定依据包括:位移明显的岩脉、不对称褶皱、鞘褶皱、S-C组构、旋转碎斑系、不对称压力影、曲颈状构造、破裂、错位的颗粒、书斜式构造、云母鱼和晶体的优势方位。