01
褶皺
作為地殼中廣泛發(fā)育的
地質構造形態(tài)之一,
褶皺是巖層在構造運動作用下
所產(chǎn)生的一系列彎曲。
褶皺中的單個彎曲稱為褶曲。
褶皺的形成
褶皺的形態(tài)多種多樣,
規(guī)模有大有小。
小的在手標本中可見,
大的寬達幾十公里、
延伸長達幾百公里。
褶皺(圖源@EGU)
褶皺的要素(組成部分)
主要包括核、翼、
轉折端、樞紐、軸面等。
組成褶皺中心部分的巖層
被稱為核( core),
其范圍是相對的。
一般將位于褶皺內(nèi)部的
某一地層定為核。
若是剝蝕后
出露于地面的褶皺核,
通常指最中心的地層。
褶皺核部兩側平弧狀的
巖層稱為翼(limb),
相鄰的兩個褶曲之間的翼
是共有的。
從褶皺一翼向另一翼過渡的
彎曲部分稱為轉折端
( hinge zone of fold)
其形態(tài)多為圓滑弧形,
有時也呈尖棱狀、箱狀或扇狀。
褶皺形態(tài)(圖源@geologylearn.blogspot.com)
曲巖層的層面與軸面交線
稱樞紐( hinge of fold)。
樞紐可以是水平的、
傾斜的、 直立的或
波狀起伏的。
它表示褶曲在其延長方向上
產(chǎn)狀的變化。
(圖源@geologylearn.blogspot.com)
連接同一褶皺各巖層樞紐
所構成的面被稱為軸面
( axial plane)。
軸面可以是平面,
也可以是曲面。
軸面產(chǎn)狀可以是直立、
傾斜或 水平的。
褶皺(圖源@eartheclipse.com)
褶皺的基本類型有兩種,
即背斜( anticline)和
向斜( syncline)。
背斜可成山嶺,亦可成低地;
向斜可成低地,亦可構成山嶺。
因此,地形上的高低并不是
判別背斜與向斜的標志。
(圖源@geologylearn.blogspot.com)
褶皺的基本類型雖然只有兩種,
但褶皺的具體形態(tài)卻多種多樣。
以軸面傾角為橫坐標,
樞紐傾伏角為縱坐標,
褶皺可包括7種主要類型。
褶皺形成時期都和
某時期地殼運動有關。
確定褶皺形成時期,
也是觀察、 研究
褶皺的重要工作,
常應用角度不整合分析法。
露頭和景觀上褶皺的特征(圖源@geologylearn.blogspot.com)
基本原則是,
褶皺的形成年代為組成褶皺的
最新巖層年代之后與
覆于褶皺之上的
最老巖層年代之前。
褶皺(圖源@maps.unomaha.edu)
如角度不整合面
上下地層都已褶皺,
但它們的延伸方向和
形態(tài)各自不同,
這說明至少發(fā)生過兩次褶皺。
隨著褶皺次數(shù)增多,
早期褶皺逐漸強烈、 復雜。
褶皺(圖源@Geology Science)
確定褶皺形成時期
還有其他方法,
如根據(jù)與褶皺巖層相接觸的
巖漿巖體中或巖層中
礦物同位素年齡的測定等。
玄武巖褶皺(圖源@Tyler Knudsen)
02
節(jié)理
節(jié)理是指巖石中的破裂,
這種破裂以兩側巖石未發(fā)生
明顯的相對位移為特征,
分布極為廣泛。
節(jié)理(圖源@wilson44691)
在不同地區(qū)、
不同的地質構造部位
以及不同類型的巖石中,
節(jié)理的發(fā)育程度是不同的,
其長度、 密度
往往相差懸殊。
節(jié)理(圖源@google.com)
它們在堅硬的巖石中
往往成群出現(xiàn),
長度從幾厘米到幾十米。
在同一地段, 同一露頭上
也可以看到許多產(chǎn)狀不同,
性質不同的節(jié)理。
各種節(jié)理(圖源@文獻[3])
節(jié)理根據(jù)形成的力學性質,
可分為剪節(jié)理和張節(jié)理。
張節(jié)理是張應力超過
巖石抗張強度所形成,
節(jié)理面垂直張應力方向;
剪節(jié)理是剪切應力超過
巖石抗剪強度所形成。
剪節(jié)理產(chǎn)狀較穩(wěn)定,
沿走向和傾向延伸較遠。
剪節(jié)理面較平直光滑,
有時具有因剪切滑動
而留下的擦痕。
剪節(jié)理(圖源@google.com)
發(fā)育于礫巖和
砂巖等巖石中的剪節(jié)理,
一般切割礫石和膠結物。
典型的剪節(jié)理常常組成
共軛 X 型節(jié)理系。
共軛 X 型節(jié)理(圖源@facstaff.wwu.edu)
張節(jié)理產(chǎn)狀穩(wěn)定性較差,
延伸不遠。
張節(jié)理面粗糙不平,
無擦痕。
張節(jié)理多開口,
常常被礦脈充填成楔形、
扁豆形及其他不規(guī)則形狀。
張節(jié)理(圖源@facstaff.wwu.edu)
在礫巖或砂巖中的張節(jié)理
常常繞礫石或粗砂粒而過。
張節(jié)理有時成不規(guī)則的
樹枝狀、各種網(wǎng)絡狀,
有時也具一定幾何形態(tài)等。
節(jié)理與斷層、 褶皺往往伴生。
在巖層受彎曲形成褶皺或
活動形成斷層的過程中,
褶皺和斷層周圍可能會在
相應的作用力下產(chǎn)生
張節(jié)理和剪節(jié)理。
(圖源@SlideShare)
節(jié)理在野外常成群成組出現(xiàn),
根據(jù)巖石露頭上節(jié)理組的
交叉切割和限制關系,
可以劃分出節(jié)理
形成時間上的相對先后。
(圖源@文獻[4])
一般來說,被切割的節(jié)理組
比切割它的節(jié)理組形成早;
若一組節(jié)理被
另一組節(jié)理限制發(fā)育,
則被限制發(fā)育的節(jié)理
形成時間相對晚。
(圖源@文獻[3])
03
斷層
巖石受力達到一定強度,
破壞了它的連續(xù)完整性,
發(fā)生斷裂并且沿著
斷裂面(帶)兩側的巖層
發(fā)生顯著的位移,
即形成斷層。
04
劈理和線理
劈理和線理是地殼上
特別是變質巖區(qū)和
強烈構造變形地帶最常見的
構造形態(tài)之一,
是構造地質研究的重要對象。
劈理(圖源@wikipedia.org)
劈理是巖石沿著一定方向
平行排列的、 密集的,
能劈開成薄板或
薄片的一種構造形態(tài)。
劈理在強烈褶皺巖層、
斷層兩側和變質巖中
分布較多。
劈理的壓實
劈理發(fā)育在巖石變形過程中
的塑性變形到斷
裂變形的過渡階段。
通常未破壞巖石連續(xù)完整性,
因此劈理不能簡單理解為
巖石的破裂變形。
純剪切形成的劈理(上)和簡單剪切形成的劈理(下)
劈理面之間
的巖石窄片稱為微劈石,
劈理面之間的距離叫間距。
大多數(shù)劈理分布較為密集,
間距多為1~2毫米至幾厘米,
不足1毫米的也很常見。
劈理域(深色)和微劈石(淺色)(圖源@文獻[1])
破劈理是一種剪烈現(xiàn)象,
表現(xiàn)為一組密集的破裂面,
多發(fā)育在強巖層
所夾的弱巖層中,
巖石中的礦物通常
無定向排列現(xiàn)象。
破劈理(圖源@google.com.hk)
流劈理是一種穿層劈理。
此種劈理沿劈理面方向
礦物定向排列和重結晶明顯,
常使巖石原始成層構造
( 如層面)消失或
僅留下輕微痕跡。
線理是巖層中的
小型和微型的
相互平行的線狀構造形態(tài)。
例如巖石中的角閃石、
藍晶石或紅柱石晶體的長柱
作平行定向排列,
就構成了線理。
正片麻巖中的角閃石線理(圖源@facstaff.wwu.edu)
廣義的線理包括沉積巖、
巖漿巖和變質巖中
所有的線狀構造。
從成因上,可將線理分為
原生線理、 次生線理和
礦物生長線理。
石英巖上的線理(圖源@facstaff.wwu.edu)
原生線理最典型的例子
就是流線。
流線是侵入巖巖體中
針狀、 柱狀等礦物
作定向平行排列而成的,
也可以由
暗色礦物透鏡狀析離體和
長條形捕虜體順長軸方向
定向排列而成。
侵入巖(圖源@facstaff.wwu.edu)
次生線理是巖石在變形時
產(chǎn)生的一類線狀構造,
如香腸構造、 窗欞構造和
桿狀構造等。
香腸構造是強硬巖層
( 如石灰?guī)r、 砂巖)
與軟弱巖層( 各種泥質巖石)
互層的巖系, 在垂直于層面
的擠壓力作用下
所形成的一種構造。
香腸構造(圖源@PePeEfe)
在橫剖面上,
強硬巖層不易塑性變形
而被拉斷成各不連續(xù)的塊體,
樣子很像一串香腸,
故稱香腸構造。
香腸構造的形成(圖源@Britannica)
窗欞構造(圖源@文獻[5])
巖石強烈變形和
變質作用過程中,
沿垂直壓應力方向所產(chǎn)生的
針狀礦物、 柱狀礦物或
礦物集合體的平行定向排列,
常構成很好的線狀構造,
這種線狀構造稱為
礦物生長線理。
[1] 徐開禮, 朱志澄. 構造地質學-第二版[M]. 地質出版社, 1989.
[2] 柴登榜. 礦井地質工作手冊.2[M]. 煤炭工業(yè)出版社, 1986.
[3] Classification systems and use of geological data. Arild Palmstr?m, PhD
[4] Ziegler M , Loew S , Moore J R . Distribution and inferred age of exfoliation joints in the Aar Granite of the central Swiss Alps and relationship to Quaternary landscape evolution[J]. Geomorphology, 2013, 201(nov.1):344-362.
[5] Urai J L , Spaeth G , Zee W , et al. Evolution of mullion (formerly boudin) structures in the Variscan of the Ardennes and Eifel[M]. 2001.
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