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构造地质学的进展与学科发展特点_贾承造

构造地质学的进展与学科发展特点_贾承造
构造地质学的进展与学科发展特点_贾承造

第60卷第4期2014年7月

地质论评GEOLOGICAL REVIEW

Vol.60No.4July 2014

注:本文为国家重大专项课题(编号2011ZX05003-002)及中石油股份公司科技专项的成果。收稿日期:2014-02-25;改回日期:2014-04-02。责任编辑:章雨旭。作者简介:贾承造,男,1948年生。中国科学院院士,主要从事构造地质、石油地质综合研究与油气勘探管理。Email :Jiacz@petrochina.

com.cn 。

构造地质学的进展与学科发展特点

贾承造

1,2)

,雷永良2),陈竹新

2)

1)中国石油天然气股份有限公司,北京,100011;2)中国石油勘探开发研究院,北京,

100083内容提要:构造地质学堪称“地质学中的哲学”。可分为中小尺度的“狭义”构造地质学和大地构造学。近年来,中小尺度的“狭义”构造地质学研究已不局限于单个构造的几何学、运动学和动力学分析。而是表现为:①广度上,区域构造分析正在与年代学、三维反射地震、GPS 观测等技术相结合,实现构造事件和过程的定量化厘定、盆地构造的数字化描述、地壳形变的全空间长期实时监测;发展构造建模(物理模拟和数值模拟)技术;应用地球物理的成果丰富构造变形研究的实例;②深度上,探寻构造变形的流变学机理,并从若干研究点上认识深部地壳的构成、韧性变形带及相关构造作用的过程和效应。大地构造学研究正在新的知识体系和地球物理探测技术的推动下深入到地幔范围以及大陆构造领域。认识板块构造作用下壳幔物质的循环过程,追溯大陆构造分裂与拼合的演化历史,探索新的岩石圈—地幔动力学模式和“板块”运动模式。当前的构造地质学具有以技术、产业和社会需求、人才为导向的发展特点。学科的发展要求我们把握新技术、新资料,适应经济产业发展和国计民生的需求,加强年轻一代地质人才的培养,提升自主创新能力。

关键词:构造地质学;大地构造;学科发展;地球科学

构造地质学是地质学的基础学科和骨干学科,

它构建于地质学其它分支学科的技术和成果之上,知识体系具有高度集成性、综合性,并在发展之初已融入到地质学其它分支学科中,体现出纲领性的学

科特点,堪称“地质学中的哲学”。众所周知,构造

地质学可分为“狭义”构造地质学和大地构造学。前者以小到中等尺度的局部构造形变和区域地质构造为主要研究对象,岩石力学和岩石学、沉积地层学是其基础理论;而大地构造学研究是以全球和大陆空间尺度和长周期时间尺度为特点,其基础理论是行星学。构造地质学的发展不仅依赖于自身的学科特点,基础理论的进展、相关学科、观测技术的进步以及社会科学经济环境的影响也对构造地质学的学科发展有着重要的推动和制约。

近年来,随着全球地学研究发生重大的变化,气候环境和能源资源受到重视,构造地质学在新的地学知识体系、技术方法和研究领域的带动下已进入重要的发展时期,学科的发展正面临着新的机遇和挑战,学科的推进在项目经费、发表成果,乃至杰出科学家的产生中都有清晰的反映。自20世纪60年代以来,针对地球岩石圈和地幔动力学、大陆演化以

及大陆岩石圈结构构造、大洋岩石圈、大陆与大洋环

境、岩石圈构造与矿产、全球变化等提出了地球系统科学、地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、大陆流变学、洋底动力学等一系列分层次的研究命题,并分别开展了欧洲地学断面计划(EGT )、欧洲地球探测计划(EuroProbe )、加拿大岩石圈探测计划(LithoProbe )、美国大陆反射地震探测计划(COCORP )、美国地球透镜计划(EarthScope )、澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC )、澳大利亚玻璃

地球计划(Glass-Earth )、中国地球深部探测计划

(SinoProbe )、全球地学断面计划(GGT )、国际综合大洋钻探计划(IODP )、国际大陆科学钻探(ICDP )、国际岩石圈计划(ILP )等研究项目。这当中,构造地质学科的理论和知识体系在机遇与挑战并存的条件下正不断地发展和创新,并产生相应的影响,推动着固体地球科学和地球系统科学体系的新进展和新认识。

1

中小尺度“狭义”构造地质学的主要进展

中小尺度的构造地质学研究能够提供关于地壳

DOI:10.16509/j.georeview.2014.04.004

岩石的应变环境、各种岩石的力学行为、各种构造之间的内在联系、分布规律及其形成机制等方面的重要信息,是构造地质基础理论研究的重要方面(宋鸿林,2001)。近年来的进展非常醒目,研究已不局限于分析单个构造的几何学、运动学及动力学,与年代学、三维反射地震、GPS测量等技术相结合,定量化、数字化、多参数、多时空维度和多层次体系的区域构造地质研究,岩石与地质体形变分析和高温压条件下的流变学机理研究正在开展。

1.1区域构造地质研究

1.1.1与定年技术的结合

时间和空间是构造地质分析必不可少的两方面重要内容。对地质事件(时间)和地质过程的有效约束依赖于定年技术。随着古地磁年代学、同位素年代学、热年代学等定年技术的进步和质谱仪精度的提高,各级时间和热尺度的定年方法(如:Re-Os、U-Th-Pb、Ar-Ar、FT、U—Th/He、宇宙成因核素等)被广泛用于构造事件和构造过程的厘定。近20年来,大量定量年龄数据的获得,极大地丰富了古板块重建、古碰撞造山事件和旋回、盆地物源分析、构造地貌演化等研究内容。抬升速率、剥蚀速率、盆地沉降速率等构造参数也逐步精细化。

构造地质学与定年技术的广泛结合已使得盆山构造及盆山关系的研究进入半定量—定量化,使得研究者对构造事件、过程和动力学的认识从相对尺度逐步跨越到了绝对尺度。

1.1.2与三维反射地震技术的结合

20世纪90年代以来,随着勘探地震采集、处理、解释技术的发展,以及三维高分辨率地震、三维叠前深度偏移、三维可视化解释、高密度地震、多波地震、四维地震监测等一大批新技术在工业领域的涌现和应用,为构造地质学科的技术发展注入了新的活力。三维反射地震技术的进步和大面积使用使得含油气沉积盆地分析走向数字盆地,盆地构造沉积研究实现全盆地定量化、数字化描述和建模,从点参数描述进入场参数描述阶段。

三维反射地震技术是当前广泛应用于能源、环境、固体矿产等领域的主要勘探技术。具有大动态、多记录、多分量、全方位、小面元数据体、以及高覆盖、高精度、高密度采集的技术特点。与二维地震勘探相比,三维空间的体数据提高了地震剖面纵横向分辨率,可实现精细的地层构造形态、断层识别和刻画等。

目前,三维反射地震资料的应用已在断层系统几何学、运动学以及盐构造研究等中取得了巨大进展(Davies et al.,2004)。断面的三维成图可搭建起构造的空间格架,使得构造地质学家可以重新审视特定三维构造的应变问题。利用这一区域调查手段,可研究裂谷体系中的大型基底断裂,正断裂、逆冲断裂、扭性断裂系统以及盆地尺度构造层序的演化过程(Dawers et al.,2000;MacLeod et al.,2002)。除此之外,通过确定生长地层的几何学和三维恢复过程,可实现构造模型三维结构的应变分析,揭示次级应变的分布状况(Muron et al.,2005;管树巍等,2010,2011),厘定小的断层和裂缝。

1.1.3与GPS测量技术的结合

全球定位系统(GPS)观测结果能够提供高精度、大范围和准实时的定量地壳运动数据(张培震等,2002)。构造变形的速度场反映构造变形的现今和暂态的活动水平,是认识地壳运动和探索活动构造动力学驱动机制的重要依据之一。近年来,GPS正在成为观测地壳运动、大陆形变、研究地球动力学、地震预测与大气监测等一系列地球科学相关研究不可缺少、有发展前途的新技术。GPS系统应用于现代应力场、应变场研究,推动了现代活动断层及地壳形变描述,使现代区域构造研究从过去定性为主、少量点线地面地质观察为主的研究走向全空间、长期、实时的定量化描述和建模。基于GPS的研究,中国大陆的活动构造研究已进入定量化阶段(邓起东等,2002)。

中国大陆岩石圈新生代和现代构造变形的最显著特征之一是晚第四纪活动断裂十分发育。它将中国大陆切割成为不同级别的活动地块(邓起东等,2002),活动地块边界构造活动强烈,内部相对稳定,绝大多数强烈地震都发生在地块边界的活动构造带上。GPS揭示的运动场清晰地表现了现今中国大陆以活动地块为单元的分块运动特征(张培震等,2005)。中国大陆的现今构造变形既有刚性地块的运动,如塔里木、鄂尔多斯、华南等地块;又有非刚性的连续变形,如青藏高原和天山(张培震等,2005),可能与大陆岩石圈的结构和性质有关,可以用耦合的地块运动和连续变形模式来描述(张培震等,2005)。张培震等(2013)的研究表明,活动地块的运动和变形是“陆内变形”的重要方式之一。而受活动地块的运动和变形制约的地震活动表现为西强东弱、动静交替和分块成带的特征。

1.2岩石与地质体形变研究

017地质论评2014年

1.2.1构造建模技术的发展

构造建模是构造地质研究中的重要内容。建模主要依赖于两种方法:物理模拟和数值模拟。而地层的力学模型是物理模拟和数值模拟的基础(Nieuwland,2003)。力学模型的完善、计算机技术快速发展、物理模拟装置改进及先进三维监测技术的广泛采用,推动着物理模拟与数值模拟从简单构造到复杂构造,从层状均质到盐等流变物质,从二维到三维、四维的应用方向发展。模拟技术可通过现今测量到的地质信息和参数来推演和恢复构造变形的形成和发展过程,分析构造变形过程中的动力学和流变学特征,从而达到深入理解构造变形的机理。

物理模拟的力学模型基于相似性(Twiss et al.,2007)。它是在实验室条件下,利用满足相似强度比例的实验材料和动力参数,再现构造变形。近年来,国内外在构造物理模拟研究中已取得了长足的进步,地质模型已从简单的单层或双层模型发展到复杂的多层模型(Buiter et al.,2006;Graveleau et al.,2012),从二维剖面的构造分析发展到三维模型的盐构造、盐流动变形(Dooley et al.,2009;谢会文等,2012)以及盐下构造分析。并结合三维激光扫描、立体摄像、粒子图像速度场(PIV)、X射线断层扫描(CT)等技术的应用(Graveleau et al.,2012),朝动态的构造形变监测、构造应变分析和四维构造变形模拟的方向发展。

数值模拟的力学模型来自岩石和地层结构的力学参数(Buiter et al.,2006)。它基于数学关系模型和有限元、差分元、边界元、离散元等网格单元的计算,利用高性能计算机完成。理论上,它可以模拟各种背景条件下褶皱、断裂、裂缝形成过程中的应力应变场以及塑性变形过程中的微观扩散过程,但这需要严格的数学、地质、岩石力学、材料力学等边界参数限制。相较于物理模拟,它可实现从微尺度(矿物结构变形)到大构造尺度(岩石圈构造变形)的模拟,也在三维应力和应变结构的可视化分析中具有突出的优势。目前,国内对结合三维地震构造解释的数值建模和构造恢复(管树巍等,2010,2011)已在逐步开展。三维盆地动力的数值模拟(Nieuwland,2003)是一个发展方向。

1.2.2三维地震数据与地面雷达技术的应用随着三维反射地震数据品质的大幅度提高,对地震数据的解释已不再专属于地球物理学家和地震学家。在传统的野外构造变形研究的基础上,地震数据已成为构造地质学家开展构造分析的标准资料。三维反射地震与地面雷达等实际调查技术快速发展,极大地丰富了野外构造变形研究的实例。更多构造变形新认识的源泉从地表转到了地下、从浅构造层拓展到了深构造层、从陆上转向海洋。

在墨西哥湾,三维勘探已占陆上和海洋地震勘探的95%,同时也促进了该地区盐构造研究及相关油气圈闭的识别和发现,盐构造的油气勘探越来越受到重视(贾承造等,2003)。中国的油气勘探对象复杂,地下地质体识别难度大。针对中国中西部前陆盆地冲断带复杂的山地地貌和地下地质条件,高密度全三维地震技术、宽方位高覆盖三维地震技术、复杂山地三维地震技术等一系列技术的发展,使得塔里木库车、准噶尔南缘与西北缘、酒泉祁连山前、川西等前陆盆地冲断带获得了一批重要成果。塔里木盆地库车地区深部的断块结构可以得到清晰刻画,盐丘轮廓清楚;克拉苏地区盐下深层构造带识别出“鳞片状”冲断片组合结构(李本亮等,2013)。三维反射地震技术的提高带动了一批构造圈闭的发现,库车地区油气勘探继2000年发现克拉2大气田之后,又分别发现迪那、大北1、大北3三个储量规模在千亿方以上的大气田(贾承造等,2008),大北—克拉苏万亿方级大气区已形成。

此外,三维地面激光雷达的应用已在野外露头剖面上沉积体系三维储层建模、岩性分类、构造断裂精细解译等方面发挥作用(朱如凯等,2013)。可以实现露头地质剖面所有地质学信息的数字化记录。1.3高温压矿物学、高温压条件下流变机理研究大陆岩石圈具有流变学分层是其在垂向上区别于大洋岩石圈的主要特征。岩石圈的流变学特性与岩石圈的物质组分、结构、高温压物理化学行为、时间等因素密切相关。这使得构造地质学家们在关注构造变形的动力学问题时不仅要在宏观上关注岩石圈尺度的流变特征,也要深入到微观的岩石矿物世界来探寻构造变形的流变学机理。流变学研究在若干研究点上解释了韧性变形带的存在、深部地层的隆升历史、古老造山带和板块碰撞带的存在、及深部地壳的构成。

宏观尺度的岩石圈流变研究揭示了岩石圈结构和物质组成的横向非均质性和纵向分层性(王良书等,2004;刘绍文等,2007),岩石圈应变局部化和应变弱化是导致全球板块构造边界和大陆构造流变分层的主因(金振民等,2004;Platt et al.,2011),控制着大陆地震活动带的深度分布、地壳缩短、增厚、减薄、造山、下地壳及岩石圈地幔的拆沉、地壳物质横

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第4期贾承造等:构造地质学的进展与学科发展特点

向流动、重力失稳滑塌、大陆构造变形的弥散性等一系列相互关联的地球动力学过程(Meissner et al.,1998;Brown et al.,2000;Clark et al.,2000;Watts et al.,2003;Chen Wangping et al.,2004)。

微观尺度的岩石流变学以高温压变形岩石实验或超细粒构造岩的优选方位和组构分析(电子背散射法,EBSD)为条件,研究地球组成岩石和矿物的力学性质和变形行为(嵇少丞等,2008)。基础研究表明,岩石流变强度的变化存在多种影响因素,如:含水岩石的液化减弱、具不同能干组分岩石的构造层理流变弱化、因应变差异而造成的应变弱化、因剪切带矿物重结晶导致的重结晶弱化以及因晶体或晶格定向导致的几何流变弱化等(嵇少丞等,2008)。苏鲁高压超高压变质带的研究表明(许志琴等,2009),陆壳在深俯冲/折返过程中,岩体经历强烈高温条件下的塑性变形、流体参与、动态重结晶等复杂变质作用,并在超高压—高压的榴辉岩中形成尺度不一的应变局部化带,指示大陆的俯冲/折返是受一系列韧性透入性剪切变形制约的动力学过程。

应该指出,地球物理理论技术的发展极大地推动了构造地质学的发展,包括深部构造和中浅部构造,也包括“狭义”构造地质学和大地构造学领域。

未来“狭义”构造地质学将在精细地面地质研究、高分辨率三维反射地震和先进的数学物理模拟的基础上,逐步实现中—小尺度区域地质构造和局部构造“真实的”、全定量化、全数字化、多参数的三维描述和建模。

2大地构造学的进展

20世纪70年代兴起的板块构造学说,被誉为构造地质学的一次全新的革命。它从全球化的演化史观,首次提出并同时解释了大陆/大洋构造的全球模式,提出完整的深部/浅部统一的地球动力学模式,首先使用全球规模的地球物理资料,实现地质/地球物理模型的统一和资料的相互解释。由于其鲜明的先进性与完整性,至今仍在构造地质学科中占据统治地位。笔者之一贾承造曾经说过,作为构造地质学家,我们可能终生生活在板块构造学说的影子下,我们既是幸运的,又是不幸的。

尽管板块构造学说已经取得了巨大的成功,但它仍是一门发展中的学说。在对大陆演化以及大陆与岩石圈和地幔动力学的关系,大陆的生长过程、厚度及其与下伏地幔耦合的动力学等研究中仍有许多问题有待解决。20世纪90年代以前,国内李春昱等(1975)、郭令智等(1981,1983)、施央申等(1988)先后运用板块学说开始探索中国大地构造演化中的问题。20世纪90年代以来,随着大陆构造的多样性、复杂性、分层性和岩石圈的流变性等问题被提出,板块构造学说开始面临新的挑战。近年来,大地构造学科取得的进展主要表现在岩石圈地幔动力学以及大陆构造领域。随着大陆构造、大陆动力学、大陆流变学和大地构造物理学等研究的兴起(许志琴等,2008;张国伟等,2011;杨文采,2014),以及岩石圈地幔研究、深部地震反射、地震层析成像技术及大陆科学钻探工程等取得的一系列成果,一些研究正在成为构造地质学和固体地球科学发展的新起点(许志琴等,2008;张国伟等,2011)。

2.1岩石圈地幔动力学与壳幔物质循环研究2.1.1岩石圈板块的俯冲与地幔柱

板块构造描述了岩石圈块体在近球形的地球表面如何运动及相互作用。板块运动是指位于对流地幔圈层之上的岩石圈的水平运动,主要由岩石圈在俯冲带的下沉作用所致(Stern,2007)。传统的观点认为,板块运动的一种重要的驱动力是软流圈对流施加于板块底部的牵引力。但最近的研究认为,是板片俯冲的牵引力和吸引力驱动着的板块运动(Conrad et al.,2004;Stern,2007),岩石圈板片在俯冲带发生下沉进入地幔,并控制着地幔对流。地震层析图像指示,一些岩石圈板片可能俯冲至1100 1300km(Grand et al.,1997;Van der Hilst et al.,1997;Van der Voo et al.,1999),有些大洋板块可以俯冲到过去难以想象的核—幔边界(即2900km深度)(Grand et al.,1997)。地幔深度、洋脊推力的贡献约占板块运动总驱动力的10%,而俯冲带岩石圈的俯冲提供了总驱动力的90%(Stern,2007)。在超大陆的旋回中,板块构造过程,包括环超大陆的俯冲,驱动了超级地幔柱的形成,且反过来也影响超级大陆的裂解(Li Zhengxiang et al.,2009)。

目前,基于高分辨的全球地震层析资料已经证实,深部高热、低速异常体可以从核—幔边界上涌,并跨越660km的不连续面,直达地表热点(许志琴等,2008)。在相对运动的岩石圈之下,发现了相对固定,可能深入至下地幔的地幔柱。如非洲和太平洋超级地幔柱(Zhao Dapeng,2001;Romanowicz et al.,2002;Romanowicz,2008)。为此,有研究者在全球岩石圈超深俯冲和超地幔柱的新模型基础上,提出全球新构造观(Maruyama et al.,2007)。许志琴等(2010)提出研究板块运动必须考虑整个地幔的

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动力学背景。

近年来,随着地震建模技术和密集地震网的发展,对全球和区域尺度的地幔结构和变形的高精度(<100km)成图已成为可能。基于探测技术的实现,在欧洲中部已证实上地幔中存在一些小规模、近柱体和低速地幔物质的上涌体(直径约100 150 km)(Granet et al.,1995;Ritter et al.,2001),它们被称为“新生地幔柱(baby-plumes)”。但对于这类地幔柱的来源仍在探索中。

2.1.2地壳深俯冲和壳幔物质循环

近十年来,研究板块俯冲带的俯冲与折返动力学过程是比较热门且极具挑战性的课题,它对于认识板块构造作用下壳幔物质的循环过程,了解板块俯冲与碰撞造山过程、造山带的缩短与加厚等具有重要的意义。目前,大陆地壳的深俯冲/折返和洋壳的深俯冲/折返过程均得到了认识和重视。2.1.2.1大陆地壳深俯冲和折返

对于大陆地壳,传统的板块构造理论认为,由于其组成以长英质成分为主,密度较低,很难俯冲进入到深部地幔中,因而停留在地表,并被挤压褶皱形成一个复杂的拼贴构造带(许志琴等,2010)。然而,根据现今的地震层析资料揭示,大洋和大陆板片的深俯冲可以达到1000km以上,甚至核—幔边界的深度。当然,如果仅仅至此的话,大部分俯冲到地幔中的板片有可能被拆沉至更深的部位而难以再循环进入地幔(许志琴等,2010),也就难以被剥露出地表,无以形成板块构造作用下大陆深俯冲和壳幔物质循环过程的认识。

早在上世纪80年代,已有研究者在与大陆碰撞相关的高压/超高压变质岩石中发现10 80μm 的微金刚石和柯石英,认为它们可以指示大陆地壳物质曾被俯冲到大于150km的深度,并在构造剥露的过程中被纳入到造山带中。当前,随着技术的快速发展,对于微金刚石甚至可以实现更细微地探测,分析其内部纳米级的多相包裹体以及具有“地壳”指示意义的碳稳定同位素成分(Cloetingh et al.,2010)。

造山带中超高压矿物柯石英和金刚石的发现,被认为与碰撞带的岩片深俯冲(>100km)有关(杨经绥等,2009),这已开始激发大地构造学家修正对板块深部俯冲过程的一些认识,从而提出物质从地壳下沉至地幔,再折返的新模型,地壳物质循环扩大至下地幔。

目前,世界上已有二十多条大陆俯冲/碰撞带的变质表壳岩石中发现并确认存在柯石英和金刚石(杨经绥等,2009)。中国境内含榴辉岩的高压—超高压变质带有11条,先后在大别山超高压变质带、苏鲁超高压变质带、柴达木盆地北缘超高压变质带、秦岭超高压变质带、新疆西南天山超高压变质带等地发现了柯石英和金刚石(杨经绥等,2009)。

对于俯冲陆壳的折返机制的认识,有研究者认为,陆壳密度较低,即使俯冲到200km的深度其密度仍小于周围地幔,因而它可以由浮力作用自行折返到地壳(Ernst,2006)。许志琴等(2009)和杨经绥等(2009)的研究表明,大陆深俯冲的物质可以沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重、分片样式“挤出”折返,而扬子板片上部和下部的透入性韧性剪切是苏鲁—大别高压—超高压变质带俯冲岩片挤出的重要机制。

2.1.2.2洋壳深俯冲和折返

洋壳在俯冲过程中经历高压—超高压变质而转变为蓝片岩和榴辉岩。以往的研究者普遍认为,俯冲洋壳以大洋中脊玄武岩成分为主,密度较大,转变为榴辉岩后其密度大于周围地幔,从而可俯冲到过渡地幔、下地幔,甚至核—幔边界(Litasov et al.,2005;Perrillat et al.,2006),但很难由自身浮力而折返回地表。然而,在现今的一些大洋俯冲带中,出露的含柯石英的洋壳榴辉岩研究表明,它们俯冲到90 km以下的深部地幔并经历了超高压变质作用(Groppo et al.,2009;Angiboust et al.,2012)。

近30年来,众多研究学者提出了多种俯冲洋壳的折返模式,如:增生楔低密度变沉积岩携带折返(Shreve et al.,1986),陆壳岩石携带洋壳榴辉岩折返(Chopin,2003),蛇纹岩俯冲通道携带洋壳榴辉岩折返(Hermann et al.,2000)等。而分析表明,现今折返到地表的洋壳榴辉岩和变沉积岩的形成深度普遍小于120km(陈意等,2013)。

需要指出,当前对大陆深俯冲/折返的认识尚存争议。如:有研究者认为柯石英和金刚石的发现证明它们所赋存的岩石曾经俯冲到80 120km的大陆岩石圈地幔深度而发生了超高压变质作用和快速折返(Chopin,1984,2003;郑永飞,2003,2008;郑永飞等,2009)。对此,一些高压物理学研究者则持不同观点,认为这一认识回避了板块驱动的原动力问题(池顺良,2011),是以石英—柯石英的高压高温平衡态相变为条件,但在不均匀固体地球高压高温非平衡态体系中,地表柯石英超高压变质的非平衡态形成模式比平衡态具有更大的普遍性、多样性

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第4期贾承造等:构造地质学的进展与学科发展特点

(苏文辉,2011;苏文辉等,2012)。

争鸣是学术进步的动力,只有商榷、争鸣,才能将问题搞得更清楚,才能使科学得到发展(任纪舜等,2004)。科学研究不排斥“大胆假设,小心验证”。随着地球物理学、物理学、岩石学、地球化学等多学科研究者广泛参与到地球构造问题的讨论中,对一系列岩石圈结构、动力等问题的认识将会更深入、更清晰。

2.2大陆构造研究

大陆构造研究主要进展集中体现在古老陆壳的形成及大陆复杂历史的演化方面。已经形成了数种古陆演化的模型(Golonka et al.,2000;Powell et al.,2001;Stampfli et al.,2002;Scotese,2004;Zhao Guochun et al.,2004;Li Zhengxiang et al.,2008;Cocks et al.,2011;李江海等,2013a),古陆分裂与拼合演化历史被追溯至2.0Ga之前。

古老地壳和大陆再造的研究是以构造地质学的观点和思维对全球构造发展史进行追溯和高度地概括。板块构造的大陆漂移学说最早提出了存在联合古陆的思想,魏格纳将它称为“Pangea”超大陆(泛大陆)。但这一认识直到半个世纪以后才被接受,并认为300 250Ma是该大陆的主要拼合期(Rogers et al.,1995)。20世纪80年代以来,随着古地磁和年代学研究的深入,研究者们开始认识到在“Pangea”大陆形成之前存在更古老陆壳拼合的历史(Hoffman,1989),而大陆的拼合和裂解是板块会聚和分离的结果。随之提出一个命名为“Rodinia”的超大陆,而这一超大陆完成碰撞造山的拼合作用普遍认为大致发生在1.0Ga之前(Hoffman,1989;Powell et al.,1993,2001;Dalziel et al.,2000;Nast,2002)。然而,随着重建“Rodinia”超大陆研究的开展和一些古老陆壳演化数据的获得,大量证据表明,在“Rodinia”超大陆内存在更早的碰撞拼合事件记录,时间约为2.1 1.8Ga。随后,存在一个更古老的“Columbia”超大陆的认识被提出(Rogers et al.,2002;Zhao Guochun et al.,2002,2004)。这一认识将大陆构造分裂与拼合的演化历史追溯到了2.0 Ga之前。

中国大陆构造的发展史是一个微大陆(陆块)漂移、聚合和拼贴、裂解的历史。元古宙-早中生代时期,以华北、塔里木、扬子克拉通为核心,联合其它20多个微陆块经历了多期的大陆解体和拼合过程(贾承造等,2005;李江海等,2013b)。目前,在中国的北方,华北陆块发现的最古老的岩石年龄≥3.8Ga(Liu Dunyi et al.,1992),2.5Ga之前太古宙末期的小陆块构造拼贴事件奠定了稳定的华北克拉通,并在古元古代经历了裂谷—岛弧—碰撞构造事件和大氧化事件、在中—新元古代经历了裂谷事件,发展为具有地台属性的演化史(翟明国,2013)。塔里木盆地具有太古宙和古元古代变质岩系以及新元古代地层组成的基底,但由于其沉积覆盖较强,古老基底的演化历史研究较薄弱。在中国的南方,华南古陆是由扬子和华夏克拉通在新元古代拼接而成的,并曾为“Rodinia”超大陆的组成部分(翟明国,2013)。扬子克拉通经历了早前寒武纪的陆壳生长和1.0 0.9Ga、0.8 0.6Ga的两期变质与岩浆事件,华夏古陆存在1.8Ga的古老基底(翟明国,2013)。中国大陆的主体基本形成于三叠纪全球“Pangea”超大陆的造山期(翟明国,2013)。

中国大陆显生宙以来的构造演化主体受制于古亚洲、古特提斯和环太平洋三大构造域(Ren Jishun et al.,2002)。在大陆演化过程中经历了长期、多期、复杂的构造过程,其中以华南古陆的大陆构造相对复杂(许志琴等,2013b)。张国伟等(2013)提出,华南的大陆构造经历了新元古代古板块的拼合和裂解、早古生代与中生代初两期陆内造山作用、克拉通的多期逐次迁移活化和陆内造山、中新生代的板块构造与陆内构造复合差异演化四个不同阶段。以行星地球系统科学观展现出中国大陆构造的特殊性和研究的重要地位。

综上所述,未来大地构造学的进展可能在两个方面对板块构造学说构成重大挑战或形成重大发展。一个是在建立新的岩石圈—地幔一体的深部动力学模式;一个是建立新太古—古生代“板块”运动模式,从而解释古陆的形成、运动、增生。但目前还有漫长的道路要走。因为大陆岩石圈不断增生、不断聚合、裂解的演化模式显然比大洋岩石圈演化模式要复杂得多(杨文采,2014)。区域大地构造作用从洋陆转换作用体制到大陆碰撞作用体制的转变也呈多阶段的演化(杨文采等,2014a,2014b)。而且,行星学的实际研究是极为困难的,地球至今是唯一的样本,而地球板块分裂、漂移、汇聚的动力和深部机制始终缺少一个完善的假说。

2.3青藏高原的相关构造研究

客观地说,近年来,国内大地构造学研究与20世纪70 80年代相比,进入低潮,但仍在古老大陆构造和青藏高原构造领域取得一批成果。

青藏高原丰富地质资料的获得离不开基础地质

417地质论评2014年

调查和多学科综合研究的贡献。1999 2003年先后开展的青藏高原空白区1?25万区域地质调查,共涉及1?25万图幅110幅(面积145?104km2)(潘桂棠等,2004)。发现数万件古生物化石、15条反映板块俯冲的构造蛇绿混杂岩带和3条高压超高压变质带、一大批重要的地质体及其接触关系,获得了大量的岩石年代学数据,重新厘定了高原地层和构造划分,并对阿尔金带、木孜塔格—玛沁带、金沙江带、龙木错—澜沧江带、班公湖—怒江带、冈底斯带、雅鲁藏布江带、喜马拉雅带提出了新认识(任纪舜等,2004;潘桂棠等,2004)。2003年以来,中国地质调查局在羌塘地区部署了30多个1?25万图幅和少量1?5万图幅的地质填图工作,进一步对羌塘地区的基底组成、时代和性质展开研究,认识到羌塘地区南、北分属不同的大陆边缘体系,龙木错—双湖—澜沧江缝合带在古陆边界的划分中具有重要地位(李才,2003,2008;李才等,2009)。

青藏高原是中国陆上最为壮观的构造现象。许志琴等(2006)将其称为“造山的高原”。它是东特提斯构造域长期演化的结果,具有多地体、多洋盆、多俯冲、多岛弧、多碰撞和多造山的总体地体构架(许志琴等,2013a)。地体的多期拼合、碰撞使得东特提斯体系最终终结于印度与亚洲板块的碰撞过程,导致青藏高原快速崛起、周缘造山带再活化以及大量物质侧向逃逸。

一些研究进展表明,高原在形成过程中,存在特提斯洋盆的俯冲增生造山作用,造成多期的造山系拼贴、叠置并总体向南扩展(Yin An et al.,2000;许志琴等,2006,2013a)。高原内的大型走滑断裂在地体间的多期斜向碰撞过程中形成,并伴随挤压/转换型褶皱造山、挤压转换型盆—山体系、物质逃逸和地体侧向挤出等构造的形成(许志琴等,2010)。

除关注高原自身的构造研究外,与高原隆升和构造向北、向东扩展的相关研究也取得了一定认识。高原的隆升和扩展作用导致了以小克拉通拼贴基底、复活造山带和前陆盆地(冲断带)群为主要构造单元的巨型环青藏高原盆山体系形成(贾承造等,2013),并在此集中体现了全球最显著的弥散型陆内变形。环青藏高原盆山体系内蕴藏着丰富的能源、矿产资源。由古生界克拉通古隆起和中—新生代前陆盆地(冲断带)构成的含油气盆地群决定了中国中西部天然气大气区的分布,蕴藏着我国60%以上的天然气资源;而多期复活的造山带则是多金属矿产资源的主要勘探领域。因此,环青藏高原盆山体系是构造地质学科应当重视的研究基地。

3构造地质学科发展特点

纵观构造地质学取得的进展,我们看到,构造地质学科的发展明显地依赖于观测技术进步和新观测手段的出现;依赖于经济产业发展与国计民生;依赖于坚实的地质基础,扎实的调查工作,勤奋和一个聪明的大脑。综合体现了地球科学以技术、产业需求和社会服务、人才培养为导向的战略发展方向。3.1学科发展依赖于观测技术的进步和新观测手段的出现

自20世纪60年代以来,随着观测技术的进步和新观测手段的不断涌现,以及全球和地区范围内地学相关计划(董树文等,2010)的开展,地学各学科之间的相互交叉和渗透呈现出明显的技术导向性。依赖于观测技术的进步和新观测手段的出现,包括地球物理、空间、地球化学、力学等领域的相关技术和数据已被广泛应用于构造地质学的研究成果中。技术与学科产生互动,卫星对地观测、地震观测、地下深部钻探观测等一系列新技术正逐渐成为新时代构造地质研究和认识的强有力支撑。

卫星对地观测技术(包括遥感卫星、重力卫星、GPS、InSAR等)具有全天候、全球性、周期短、效率高、动态性强等优点。这类技术从提供全球尺度、区域尺度、精细尺度的观测和构造制图数据,到构造形变场和物理特性场分析,大大丰富了构造地质学的研究内容。当前,卫星观测已被广泛应用于地震监测、灾害预测、地壳构造运动和形变、油气微渗漏和油膜监测等研究领域,推动着活动构造、构造地貌、大地测量、资源勘探等方向的数字化研究进程。

陆地地震观测具有从固定台站、流动台站向大动态、宽频带、数字化、可移动地震台网和台阵发展的趋势(滕吉文等,2009)。高精度地震宽角反射和折射、深地震反射、地震三维速度结构和高分辨层析成像等一系列新技术已成为研究地球内部圈层结构、耦合关系、物质和能量交换、深部过程和力源机制、盆—山结构等的强有力手段(滕吉文等,2009),对全球和区域尺度的岩石圈—地幔结构、地幔对流模型、壳—幔介质的非均匀性和各向异性、深部物质流变机制等认知水平的深化正在带动大陆动力学取得空前的突破。盆地尺度的三维高分辨率地震、反射地震、宽频地震、高密度地震、多波地震等勘探技术和盆地结构、构造的精细刻画及定量数字建模相结合,极大地丰富着构造变形研究的实例,并推动着

517

第4期贾承造等:构造地质学的进展与学科发展特点

能源、矿产工业部门的勘探认识和未来勘探方向;在海洋地震观测中,随着深水多缆地震、多方位角地震、广角反射地震等勘探技术和海底地震仪探测技术的日益成熟,深水盆地演化、资源分布、深海地壳和岩石圈结构、深部动力学过程等也为构造地质学提供了巨大的研究空间。

地下深部钻探观测是对地壳深部物质组分的直接取证及其结构、构造应力、地球物理状态等的直接探测。随着国内外相继开展的大洋科学钻探和大陆科学钻探计划取得成功(苏德辰等,2010),一些新的观测数据在检验和丰富板块构造学说的同时,也开始挑战板块构造和地质过程的一些传统认识。如:陆—陆碰撞过程地壳物质的高压—超高压深俯冲/折返和流变、壳—幔物质交换和岩石圈物质分异、深部矿液向下流动聚集(杨文采,2002)等。

当前,观测技术的进步和新观测手段的出现正以前所未有的力度推动着构造地质学多方位的发展进程和认知水平,因此我们需要学习掌握观测技术,特别是地球物理技术,主动与技术相结合。利用新技术、新资料,发现新的生长点和交叉点,敏锐地产生新概念、新理论。

3.2学科发展依赖于经济产业发展和国计民生科技的进步离不开经济社会发展的需求。建设创新型国家强调科技创新与产业相结合,经济产业是技术创新的主体,产业发展的客观需求是推动技术及其相关学科发展的核心动力。董树文等(2005)认为,进入21世纪,地质学的发展动力已由“供给驱动型”向“需求驱动型”转变。

地质学不是象牙塔的科学,经济产业发展最快的领域,可能是新技术、新资料最多,和构造地质学可能取得进展的领域。能源产业和矿业是保障我国国民经济持续增长的重要战略经济产业。据统计,2000 2008年,我国能源年消费增长率约为4% 8%,煤、石油、天然气等化石能源需求强劲(贾承造,2011);石油、铁、锰、铜、铝等重要资源和矿产的对外依存度为25% 70%,预计到2020年将提高到58% 91%(梅燕雄等,2008);此外,伴随着电子、电力和空间等高新科技产业的快速发展,对稀土、稀有金属、稀散元素的需求量也在持续增长(王登红等,2013)。面对消费增长快、对外依存度高、需求持续增长等现实问题,保障能源和矿产资源的安全供应和战略储备是地球科学发展战略的重点之一,需要拓展利用全球资源的空间、加强周边和全球可利用资源的调查研究(中国科学院地学部地球科学发展战略研究组,2009)。当前,能源和矿产资源的勘查、勘探已逐渐呈现出向深层、深部、深水、非常规、极地等新区、新领域转移的趋势(贾承造,2012;中国科学院地学部地球科学发展战略研究组,2009),构造地质学需要适应勘探新领域的战略需求,拓展学科发展空间和研究内容。

21世纪地球科学的发展战略强调可持续发展和学科的社会服务功能。资源的高效开发利用、环境变化、灾害预测等是关系人类社会发展和国计民生的重要研究课题。近年来,针对青藏高原隆升和环境效应的研究日益得到重视,重大构造变形及隆升序列的厘定、构造过程和环境的时空变迁、构造与气候及地表过程的相互作用等研究正在成为新构造研究的热点方向;针对我国大陆地震频繁以及地震灾害严重的基本国情,加强大陆形变和地震监测、大陆构造变形和强震驱动机制、大陆断裂带的滑移变形机制等活动构造的研究也刻不容缓。构造地质学只有紧密结合国计民生的重大需求才能创造社会效益、推动经济社会可持续发展的进程。

3.3学科发展依赖于年轻一代坚实的地质基础和扎实的工作

地球科学的发展离不开人才队伍的培养。建设地学强国以人才为本,科技人才是提高自主创新能力的关键(中国科学院地学部地球科学发展战略研究组,2009)。当前,我国地学人才的培养与地学强国相比仍有很大差距,构造地质学科人才队伍的建设更不容乐观。对地学多学科知识的综合掌握能力不足、与新技术新资料主动结合的能力不足、对经济产业和社会发展的需求认知不足、教育和科研的考核评价体制不完善、缺少广泛的国际交流和高层次师资力量等因素严重制约着创新意识的产生和创新人才的出现。学科的发展需要加强基础研究,鼓励科学家自由探索,从长远来看,需要依托基础研究平台、产业技术平台、实验测试平台、观测技术平台、信息数据平台、国际合作交流平台,营造学术研究环境,培养科技骨干。

地质学是一门实践的科学。构造地质认识的获得和创新离不开扎实的调查工作。在拥有先进设备和技术、海量数据和信息来源的今天,扎实的调查和科学的求证在研究中仍具有重要地位。扎实的调查是产生地质认识的前提,更是发展学科理论、提升创新认识的根本。

4结语

从中小尺度到大地构造尺度,当前的构造地质

617地质论评2014年

学已在研究手段、研究内容、研究领域等取得了长足的进展。学科的发展特点要求我们把握新技术、新资料,适应经济产业发展和国计民生的需求,加强年轻一代地质人才的培养,提升自主创新能力。推动构造地质学的发展,我们寄希望于年轻一代的构造地质学家。

致谢:感谢杨树锋教授和贾东教授的支持和建议!感谢董云鹏教授和章雨旭研究员审查和编辑稿件,并提出有益的修改建议。限于笔者的水平和认识,对大量资料的收集和分析并不全面,许多重要的研究进展未能一一反映。笔者期望能抛砖引玉,期望研究者们在关注构造地质学研究的同时,注重加强构造地质学的学科建设,推动学科的发展和进步。

参考文献/References

陈意,叶凯.2013.俯冲洋壳的折返及其相关问题讨论.岩石学报.29(5):1461 1478.

池顺良.2011.从柯石英和“大陆深俯冲”到全球构造运动原动力的思考.地质论评,57(4):473 479.

邓起东,张培震,冉勇康,杨晓平,阂伟,楚全芝.2002.中国活动构造基本特征.中国科学(D辑),32(12):1020 1030.

董树文,陈宣华,史静,刘素芳.2005.20世纪地质科学学科体系的发展与演变.地质论评,51(3):275 287.

董树文,李廷栋,高锐,吕庆田,吴珍汉,陈宣华,周琦,刘刚,刘志强,梅琳.2010.地球深部探测国际发展与我国现状综述.地质学报,84(6):743 770.

管树巍,Andreas P,李本亮,陈竹新,何登发.2010.基于地层力学结构的三维构造恢复及其地质意义.地学前缘,17(4):140 150.

管树巍,何登发.2011.复杂构造建模的理论与技术架构.石油学报,32(6):991 1000.

郭令智,施央申,马瑞士.1981.板块构造与成矿作用.地质与勘探,17(9):1 6.

郭令智,施央申,马瑞士.1983.西太平洋中、新生代活动大陆边缘和岛弧构造的形成与演化.地质学报,57(1):11 21.

嵇少丞,钟大赉,许志琴,夏斌.2008.流变学:构造地质学和地球动力学的支柱学科.大地构造与成矿学,32(3):257 26.

贾承造,赵文智,魏国齐,刘德来,张君峰.2003.盐构造与油气勘探.石油勘探与开发,30(2):17 19.

贾承造,魏国齐,李本亮.2005.中国小型克拉通盆地群的叠合复合性质及其含油气系统.高校地质学报,11(4):479 492.

贾承造,杨树锋,魏国齐,王良书,刘绍文.2008.中国环青藏高原新生代巨型盆山体系构造特征与含油气前景.天然气工业,28(8):1 11.

贾承造.2011.我国能源前景与能源科技前沿.高校地质学报,17(2):151 160.

贾承造.2012.关于中国当前油气勘探的几个重要问题.石油学报(增刊1),33(S1):6 13.

贾承造,李本亮,雷永良,陈竹新.2013,环青藏高原盆山体系构造与中国中西部天然气大气区.中国科学(D辑),43(10):1621 1631.

金振民,姚玉鹏.2004.超越板块构造———我国构造地质学要做些什么?地球科学,29(6):644 650.

李本亮,陈竹新,谢会文,雷刚林,张朝军,边海光.2013.冲断构造带

深层变形的空间分布规律———以库车坳陷克拉苏构造带为例.地质科学,48(1):167 175.

李才.2003.羌塘基底质疑.地质论评,49(1):4 9.

李才.2008.青藏高原龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带研究二十年.地质论评,54(1):105 119.

李才,翟刚毅,王立全,尹福光,毛晓长.2009.认识青藏高原的重要窗口———羌塘地区近年来研究进展评述(代序).地质通报,28(9):1169 1177.

李春昱.1975.用板块构造学说对中国部分地区构造发展的初步分析.地球物理学报,18(1):52 76.

李江海,姜洪福.2013a.全球古板块再造、岩相古地理及古环境图集.北京:地质出版社,1 123.

李江海,李维波,王洪浩,张华添,毛翔.2013b.晚古生代泛大陆聚合过程中板块碰撞的运动学分析.地质论评,59(6):1047 1059.

刘绍文,王良书,李成.2007.大陆岩石圈流变学研究进展.地球物理学进展,22(4):1209 1214.

梅燕雄,杨德凤,叶锦华,龚羽飞,李进文,瞿泓滢.2008.中国矿产资源战略问题.中国矿业,17(6):11 13.

潘桂棠,王立全,朱弟成.2004.区域地质调查中几个重大科学问题的思考.地质通报,23(1):12 19.

任纪舜,章雨旭.2004.爱国———地质学家的责任,争鸣———学术进步的动力———庆祝《地质论评》刊行50卷.地质论评,50(6):592,597.

任纪舜,肖黎薇.2004.1:25万地质填图进一步揭开了青藏高原大地构造的神秘面纱.地质通报,23(1):1 11.

施央申,杨树锋.1988.地体构造:板块构造研究最新发展.地球科学进展,3:33 36.

宋鸿林.2001.五十年来中国小型构造研究的回顾与展望.地质论评,48(2):158 166.

苏德辰,杨经绥.2010.国际大陆科学钻探(ICDP)进展.地质学报,84(6):873 886.

苏文辉.2011.远离平衡相边界的柯石英形成机制及板块折返假说的物理基础.地质论评,57(4):457 472.

苏文辉,许大鹏.2012.一种非板块深俯冲快折返的柯石英形成新机制———评析“石英—柯石英相变研究中若干问题讨论”一文.地质论评,58(2):224 236.

滕吉文,白武明,张中杰,杨顶辉,杨辉,刘财,韩立国,张雪梅.2009.中国大陆动力学研究导向和思考.地球物理学进展,24(6):1913 1936.

王良书,刘绍文,李成,李华,徐鸣洁,钟锴,韩用兵.2004.岩石圈热—流变结构与大陆动力学.地球科学进展,19(3):382 386.

谢会文,雷永良,能源,李勇,张朝军,雷刚林,徐振平,吴超.2012.挤压作用下盐岩流动的三维物理模拟分析.地质科学,47(3):824 835.

许志琴,杨经绥,李海兵,张建新,曾令森,姜枚.2006.青藏高原与大陆动力学—地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力.中国地质,33(2):221 238.

许志琴,李廷栋,杨经绥,嵇少丞,王宗起,张泽明.2008.大陆动力学的过去、现在和未来———理论与应用.岩石学报,24(7):1433 1444.

许志琴,梁凤华,杨经绥,张泽明,唐哲民.2009.再论“大陆深俯冲和折返动力学”:来自中国大陆科学群钻及苏鲁超高压变质带的制约.岩石学报,25(7):1561 1574.

许志琴,杨经绥,嵇少丞,张泽明,李海兵,刘福来,张建新,吴才来,李忠海,梁凤华.2010.中国大陆构造及动力学若干问题的认识.地质学报,84(1):1 29.

许志琴,杨经绥,李文昌,李化启,蔡志慧,闫臻,马昌前.2013a.青藏高原中的古特提斯体制与增生造山作用.岩石学报,29(6):

717

第4期贾承造等:构造地质学的进展与学科发展特点

1847 1860.

许志琴,张国伟.2013b.中国(东亚)大陆构造与动力学———科学与技术前沿论坛“中国(东亚)大陆构造与动力学”专题进展.中国科学:地球科学,43(10):1527 1538.

杨经绥,许志琴,张建新,张泽明,刘福来,吴才来.2009.中国主要高压—超高压变质带的大地构造背景及俯冲/折返机制的探讨.岩石学报,25(7):1529 1560.

杨文采.2002.大陆科学钻探与中国科学深钻工程.石油地球物理勘探,37(2):196 199.

杨文采.2014.固体地球物理学与板块大地构造学的交汇.地学前缘,21(1):89 99.

杨文采,宋海斌.2014a.从地壳上地幔构造看洋陆转换作用.地质论评,60(1):1 21.

杨文采,于常青.2014b.从地壳上地幔构造看大陆碰撞作用(上).地质论评,60(2):237 259.

翟明国.2013.中国主要古陆与联合大陆的形成———综述与展望.中国科学(D辑),43(10):1583 1606.

张国伟,郭安林,董云鹏,姚安平.2011.大陆地质与大陆构造和大陆动力学.地学前缘,18(3):1 12.

张国伟,郭安林,王岳军,李三忠,董云鹏,刘少峰,何登发,程顺有,鲁如魁,姚安平.2013.中国华南大陆构造与问题.中国科学(D 辑),43(10):1553 1582.

张培震,王琪,马宗晋.2002.中国大陆现今构造运动的GPS速度场与活动地块.地学前缘,9(2):431 441.

张培震,甘卫军,沈正康,王敏.2005.中国大陆现今构造作用的地块运动和连续变形耦合模型.地质学报,79(6):748 756.

张培震,邓起东,张竹琪,李海兵.2013.中国大陆的活动断裂、地震灾害及其动力过程.中国科学(D辑),43(10):1607 1620.

郑永飞.2003.大陆深俯冲的矿物学证据.科学通报,48(10):991 992.

郑永飞.2008.超高压变质与大陆碰撞研究进展:以大别—苏鲁造山带为例.科学通报,53(18):2129 2152.

郑永飞,叶凯,张立飞.2009.发展板块构造:从洋壳俯冲到大陆碰撞.科学通报,54(13):1799 1803.

中国科学院地学部地球科学发展战略研究组.2009.21世纪中国地球科学发展战略报告.北京:科学出版社,1 552.

朱如凯,白斌,袁选俊,罗忠,汪沛,高志勇,苏玲,李婷婷.2013.利用数字露头模型技术对曲流河三角洲沉积储层特征的研究.沉积学报,31(5):867 877.

Angiboust S,LangdonR,Agard P,Waters D,Chopin C.2012.Eclogitization of the Monviso ophiolite(W.Alps)and implications on subduction dynamics.Journal of Metamorphic Geology,30(1):37 61.

Brown C D,PhillipsRJ.2000.Crust—mantle decoupling by flexure of continental lithosphere.Journal of GeophysicalResearch,105(B6):13221 13237.

Buiter S J H,Schreurs G.2006.Analogue and numerical modelling of crustal-scale processes.London:Geological Society Special Publications,253:1 440.

Chen Wangping,Yang Zhaohui.2004.Earthquakes beneath the Himalayas and Tibet:evidence for strong lithospheric mantle.Science,304(5679):1949 1952.

Chopin C.2003.Ultrahigh-pressure metamorphism:Tracing continental crust into the mantle.Earth Planet Science Letters,212:1 14.Clark M K,Royden L H.2000.Topographic ooze:Building the eastern margin of Tibet by lower crustal flow.Geology,28:703 706.Cloetingh S A P L,Negendank J F W.2010.New frontiers in integrated solid earth sciences.New York:Springer,1 414.Cocks LRM,Torsvik T H.2011.The Palaeozoic geography of Laurentia and western Laurussia:a stable craton with mobile margins.Earth-ScienceReviews,106(1):1 51.

Conrad C P,Lithgow-Bertelloni C.2004.The temporal evolution of plate driving forces:Importance of“slab suction”versus“slab pull”

during the Cenozoic.Journal of GeophysicalResearch,109(B10407):1 14.

Dalziel I W D,Mosher S,Gahagan L M.2000.Laurentia—Kalahari collision and the assembly ofRodinia.The Journal of Geology,108(5):499 513.

DaviesRJ,Cartwright J A,Stewart S A,Lappin M,Underhill JR.2004.3D seismic technology:application to the exploration of sedimentary basins.London:Geological Society Memoirs,29:1 355.

Dawers N H,Underhill JR.2000.The role of fault interaction and linkage in controlling synrift stratigraphic sequences:Statfjord East area,northern North Sea.AAPG Bulletin,84(1):45 64.

Dooley T P,Jackson M P A,Hudec MR.2009.Inflation and deflation of deeply buried salt stocks during lateral shortening.Journal of Structural Geology,31:5820 600.

Ernst W G.2006.Preservation/exhumation of ultrahigh-pressure subduction complexes.Lithos,92(3 4):321 335.

Golonka J,Ford D.2000.Pangean(Late Carboniferous—Middle Jurassic)paleoenvironment and lithofacies.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,161(1 2):1 34.

Grand SR,Van der HilstRD,Widiyantoro S.1997.Global seismic tomography:a snapshot of convection in the Earth.GSA Today,7(4):1 7.

Granet M,Wilson M,Achauer U.1995.Imaging a mantle plume beneath the French Massif Central.Earth and Planetary Science Letters,136(3 4):281 296.

Graveleau F,Malavieille J,Dominguez S.2012.Experimental modelling of orogenic wedges:a review.Tectonophysics,538 540:1 66.Groppo C,Beltrando M,CompagnoniR.2009.The P—T path of the ultra-high pressure Lago di Cignana and adjoining high pressure meta-ophiolitic units:insights into the evolution of subducting Tethyan slab.Journal of Metamorphic Geology,27(3):207 231.Hermann J,Muntener O,Scambelluri M.2000.The importance of serpentinite mylonites for subduction and exhumation of oceanic crust.Tectonophysics,327(3 4):225 238.

Hoffman F P.1989.Speculations on Laurentia’s first gigayear(2.0to1.0 Ga).Geology,17(2):135 138.

Li Zhengxiang,Bogdanova S V,Collins A S,Davidson A,De Waele B,ErnstRE,Fitzsimons I C W,FuckRA,Gladkochub D P,Jacobs J,Karlstrom K E,Lu S,Natapov L M,Pease V,Pisarevsky S A,Thrane K,Vernikovsky V.2008.Assembly,configuration,and break-up history ofRodinia:a synthesis.PrecambrianResearch,160(1):179 210.

Li Zhengxiang,Zhong Shijie.2009.Supercontinent—superplume coupling,true polar wander and plume mobility:Plate dominance in whole-mantle tectonics.Physics of the Earth and Planetary Interiors,176:143 156.

Litasov K D,Ohtani E.2005.Phase relations in hydrous MORB at18 28 GPa:implications for heterogeneity of the lower mantle.Physics of the Earth and Planetary Interiors,150(4):239 263.

Liu Dunyi,Nutman A P W,Compston W,Wu J S,Shen Q H.1992.Remmants of≥3800Ma crust in the Chinese part of the Sino—Korean Craton.Geology,20:339 342.

MacLeod A E,Underhill JR,Davies S J,Dawers N H.2002.The

817地质论评2014年

Influence of fault array evolution on synrift sedimentation patterns :Controls on deposition in Strathspey —Brent —Statfjord half graben ,northern North Sea.AAPG Bulletin ,86(6):1061 1093.

Maruyama S ,Santosh M ,Zhao D.2007.Superplume ,supercontinent ,and

postperovskite :mantle dynamics and anti-plate tectonics on the core —mantle boundary.Gondwana Research ,11(1 2):7 37.Meissner R,Mooney W.1998.Weakness of the lower continental crust :a

condition for delamination ,uplift ,and escape.Tectonophysics ,296(1 2):47 60.

Muron P ,Mallet J L ,Medwedeff D A.2005.3D sequential structural

restoration :Geometry and kinematics.AAPG Annual Meeting Program ,14:A98.

Nast N.2002.Mid-Proterozoic supercontinent Rodinia :its basis and

extent.Gondwana Research ,5(1):205 205.

Nieuwland D A.2003.New Insights into Structural Interpretation and

Modelling.London :Geological Society Special Publications ,212:1 328.

Perrillat J P ,Ricolleau A ,Daniel I ,Fiquet G ,Mezouar M ,Guignot N ,

Cardon H.2006.Phase transformations of subducted basaltic crust in the upmost lower mantle.Physics of the Earth and Planetary Interiors ,157(1 2):139 149.

Platt J P ,Behr W M.2011.Lithospheric shear zones as constant stress

experiments.Geology ,39(2):127 130.

Powell C M ,Li Z X ,McElhinny M W ,Meert J G ,Park J K.1993.

Paleomagnetic constraints on the Neoproterozoic breakup of Rodinia and the mid-Cambrian formation of Gondwanaland.Geology ,21(10):889 892.

Powell C M ,Pisarevsky S ,Wingate M T D.2001.A new shape for

Rodinia.Gondwana Research ,4(4):736 737.

Ren Jishun ,Xiao Liwei.2002.Tectonic settings of petroliferous basins in

continental China.Episodes ,25(4):227 235.

Ritter J RR,Jordan M ,Christensen U R,Achauer U.2001.A mantle

plume below the Eifel volcanic fields ,Germany.Earth and Planetary Science Letters ,186(1):7 14.

Rogers J J W ,Unrug R,Sultan M.1995.Tectonic assembly of Gondwana.

Journal of Geodynamics ,19(1):1 34.

Rogers J J W ,Santosh M.2002.Configuration of Columbia ,a

Mesoproterozoic Supercontinent.Gondwana Research ,5(1):5 22.

Romanowicz B ,Gung Yuancheng.2002.Superplumes from the core —

mantle boundary to the lithosphere :Implications for heat flux.Science ,296(5567):513 516.

Romanowicz B.2008.Using seismic waves to image Earth ’s internal

structure.Nature ,451(7176):266 268.

Scotese C R.2004.A continental drift flipbook.The Journal of Geology ,

112:729 741.

Shreve RL ,Cloos M.1986.Dynamics of sediment subduction ,melange

formation ,and prism accretion.Journal of Geophysical Research ,91(B10):10229 10245.

Stampfli G M ,Borel G D.2002.A plate tectonic model for the Paleozoic

and Mesozoic constrained by dynamic plate boundaries and restored synthetic oceanic isochrones.Earth and Planetary Science Letters ,196(1 2):17 33.

Stern RJ.2007.When and how did plate tectonics begin ?Theoretical

and empirical considerations.Chinese Science Bulletin ,52(5):578 591.

Twiss RJ ,Moores E M.2007.Structural Geology.New York :W H

Freeman and Company ,543 578.

Van der Hilst RD ,Widiyantoro S ,Engdahl E R.1997.Evidence for deep

mantle circulation from global tomography.Nature ,386:578 584.Van der Voo R,Spakman W ,Bijwaard H.1999.Tethyan subducted slabs

under India.Earth and Planetary Science Letters ,171(1):7 20.Watts A B ,Burov E B.2003.Lithospheric strength and its relationship to

the elastic and seismogenic layer thickness.Earth and Planetary Science Letters ,213(1 2):113 131.

Yin An ,Harrison T M.2000.Geologic evolution of the Himalayan —

Tibetan Orogen.Annual Review of Earth and Planetary Sciences ,28:211 280.

Zhao Dapeng.2001.Seismic structure and origin of hotspots and mantle

plumes.Earth and Planetary Science Letters ,192(3):251 265.Zhao Guochum ,Cawood P A ,Wilde S A and Sun Min.2002.Review of

global 2.1 1.8Ga orogens :implications for a pre-Rodinia supercontinent.Earth-Science Reviews ,59:125 162.

Zhao Guochun ,Sun Min ,Wilde S A ,Li Sanzhong.2004.A Paleo —

Mesoproterozoic supercontinent :assembly ,growth and breakup.Earth-Science Reviews ,67:91 123.

Progress and Development Features of Structural Geology and Tectonics

JIA Chengzao 1,2)

,LEI Yongliang 2),CHEN Zhuxin 2)

1)PetroChina Company Limited ,Beijing ,100011;

2)Research Institute of Petroleum Exploration and Development ,Beijing ,100083

Abstract :Structural geology and tectonics are geology sub-disciplines with philosophical thinking in nature and concern about different research directions and reference scales.For the last few years ,small-scale structural geology has not limited to the analyses of geometry ,kinematics and dynamics.Research in breadth shows that the regional structure analysis has widely combined with geochronology ,3D seismic reflection and GPS observation techniques ,pushing ahead quantitative determination of tectonic events and processes ,digital description of basin structures ,long-term and real-time space monitoring of crustal deformations.Analogue and numerical modeling are developing.Rich deformations are recognized by case studies with geophysical results.Research in depth shows studies of rheological mechanisms have been carried out to understand deep crustal configuration ,ductile deformation and related tectonic processes and effects.Based on new knowledge systems and geophysical surveys ,

9

17第4期贾承造等:构造地质学的进展与学科发展特点

large-scale tectonic research has gone deep into the realm of mantle and continental tectonics,in order to understand the crust—mantle cycling under plate tectonics,to trace the history of continental breakup and assembly,and to explore new models of lithosphere—mantle dynamics and plate motions.At present,the development of structural geology and tectonics are obviously driven by technical progress,industrial and social demands,human resources in science and technology.It is necessary to take advantage of new technologies and data,to adapt to the demands of industries and national economies,to strengthen the training of young geologists,to enhance the capabilities for independent innovation.

Key words:structural geology;tectonics;disciplinary development;earth science

推介孙建中教授等的黄土学系列新著

谭周地

吉林大学,长春,130026

近年陆续出版的黄土学新著包括上、中、下三篇。(上篇)为《黄土地质学》,2005年由香港考古学会出版,长安大学教授孙建中编著,也是其从事黄土研究半个多世纪的总结。中篇《黄土岩土工程学》,下篇《黄土环境学》由孙建中教授与多位合作者共同编著,分别于2013、2011年由西安地图出版社出版。该黄土学系列专著的出版是继上世纪60年代以来,我国地学界出版的黄土研究重要著作,如刘东生院士等的《黄河中游黄土》(1964)、《中国的黄土堆积》(1965)、《黄土的物质成分和结构》(1966)和《黄土与环境》(1985)。张宗祜院士等的《中国黄土》(1989)、《黄土高原区域环境地质问题及治理》(1996)。王永焱教授等的《中国黄土研究的新进展》(1985)、《中国黄土的结构特征及物理力学性质》(1990)等之后的又一套总结性新书。全面展示了黄土地质学、黄土岩土工程学和黄土环境问题三大领域研究的现状。

上篇,《黄土地质学》,全面阐述了黄土的定义、黄土的分布;我国黄土的厚度和产状的变化、黄土的地貌类型及其发育历史;黄土的岩石地层学、生物地层学和年代地层学研究;黄土高原河谷区及盆地区黄土与相关沉积的关系,从而制定了合理的地层表;黄土的粒度成分、矿物成分化学成分特征;黄土的结构构造及节理;黄土地层中的古土壤和土壤的主要类型;黄土形成时的植被与环境;黄土地层的古气候环境记录;国外黄土研究概况等。最后一章论述黄土的形成学说和成因类型。

中篇,《黄土岩土工程学》,全面总结了这一领域的研究成果。论述了黄土的本构关系;黄土的物理、水理、力学性质;黄土的湿陷性,湿陷性黄土地层;黄土湿陷的原因、机理与湿陷性的形成;湿陷系数与湿陷变形;湿陷起始压力和起始含水率;湿陷性黄土地基的承载力;湿陷性黄土地基评价与处理。黄土区地震灾害特征、黄土的震陷与液化;非饱和黄土的工程性能;黄土建筑、黄土边坡、黄土硐室的稳定性;黄土材料的应用,天然黄土材料及改良、复合黄土材料的种类及性能。

下篇,《黄土环境学》,总结了近年黄土区的地裂缝、滑坡、崩塌、泥流、黄土喀斯特、土地沙化、水土流失、沼泽化、盐渍化、地方病等生态环境问题发展的规律及防治措施。此外,还在稍后出版的中篇之后设立了一个附录,补充了黄土对污染物净化作用的最新研究成果。介绍了黄土对Cr3+、Cr4+和As5+及垃圾渗出液净化作用的机制。

黄土学系列新著三部,共约220万字,全面总结了国内外半个多世纪以来黄土研究的主要成果。系统地论述了黄土的地质特征与工程性质及黄土地区的地质灾害与环境问题。是最新的,最全面,最深入的研究黄土的总结性专著,是集大成的鸿篇巨著。黄土学系列书的出版,也可以说是“黄土学”真正诞生的标志。无疑是对地质科学发展的重大贡献。

上世纪后半期是我国黄土研究蓬勃发展的时期,50至60年代用大量理化分析的方法得出了大量黄土物质成分的资料为黄土成因提供了可靠的依据。70至80年代作了大量的年代学工作给出了黄土与古土壤年代的数字化成果。80年代得出了黄土气候曲线可与深海岩芯与极地冰芯氧同位素曲线对比,从而证明黄土与深海沉积和极地冰雪沉积可以并驾齐驱,成为三大气候记录。90年代又发展了季风学说,将我国黄土研究推向了世界的前列。本书总结了这些情况,反映了这些成果。

同时还要指出,《黄土地质学》的可贵之处是孙建中先生也总结了本人半个多世纪教学与科研实践相接合,对我国西北、东北、华北及华南广大地区的实地调查,也包括对国外部分地区黄土研究资料的分析及实地考察,而进行的综合研究。并且在刘东生院士、张宗祜院士、王永焱教授等专家学者和研究人员的主要成果基础上,提出了许多新认识、新见解和新论点。这无疑对推进黄土深入研究,具有重大意义和重要价值。

孙建中先生提出的新认识新见解和新论点主要有:

(1)黄土风成与水成之争已逾百年。孙建中教授给出一个明确的黄土的定义,即,“黄土就是风尘堆积”。同时在强调风成学说时也指出黄土成因的复杂性。风成黄土经流水搬运再堆积后可形成坡积、洪积、冲积黄土等。因而正确地提出以风成为主的多成因学说。并以郑州地区黄土为例论述了黄土成因的复杂性。(下转第892页)

027地质论评2014年

构造地质学试题

三、填空 1. 构造地质学研究的对象是____或____中的______。(地壳,岩石圈,地质构造) 3. 沉积岩中可以用来确定岩层顶底面的原生构造主要有_____、_____、_____、______、______等。(斜层理,粒级层序,波痕,泥裂,古生物化石的生长和埋藏状态) 5. 岩层的产状类型包括____、____、____、_____。(水平,倾斜,直立,倒转) 6. 当岩层的倾向与地面坡向相反时,岩层露头线与地形等高线呈____方向弯曲,但岩层露头线的弯曲度___等高线的弯曲度。(相同,小于;) 7. 当岩层的倾向与地面坡向相同且岩层倾角小于坡度角时,岩层露头线与地形等高线呈____方向弯曲,但岩层露头线的弯曲度___等高线的弯曲度。(相同,大于) 8. 当岩层的倾向与地面坡向相同且岩层倾角大于坡度角时,岩层露头线与地形等高线呈____方向弯曲。(相反) 9. 岩层的露头界线形态,决定于_____、____以及二者的相互关系。(岩层产状,地形) 10. 倾斜岩层的露头宽度取决于____、_____、____以及三者之间的关系。(厚度,产状,地面产状) 11. 地层的接触关系按成因可分为_____、_____两种基本类型。(整合接触,不整合接触) 13. 平行不整合的形成过程________→______再下降接受沉积。(下降接受沉积,上升、沉积间断和遭受剥蚀) 14. 角度不整合的形成过程________→______再下降接受沉积。(下降接受沉积,褶皱上升(常伴有断裂、岩浆活动和区域变质等) 15. 确定不整合存在的标志主要有_______、______、______、______等。(地层古生物,沉积,构造,岩浆活动和变质作用) 17. 岩石变形的五种方式为____、____、____、____、____。(拉伸,挤压,剪切,弯曲,扭转) 18. 按变形后的形状可归纳为两种基本类型:_____和______。(均匀变形,非均匀变形) 19. 岩石在外力作用下,一般要经历______、_____和_____三个变形阶段。(弹性变形,塑性变形,破裂变形) 20. 当岩石发生剪切破裂时,包含最大主应力轴σ1象限的共轭剪切破裂面之间的夹角称为_____________。(共轭剪切破裂角) 21. 剪裂角是指_____与_____夹角。(最大主应力轴σ1,剪切破裂面) 22. 最大主应力轴σ1方向与剪切破裂面之间的夹角称为_______。(剪裂角) 25. 在同一动力持续作用的变形过程中,如果应变状态发生连续的变化,这种变形称为_______。(递进变形) 26. 影响岩石力学性质与岩石变形的因素有____、____、____、____。(围压,温度,溶液,孔隙压力,时间) 27. 褶皱形态多种多样,但基本形式有两种:____和____。(背斜,向斜) 28. 褶皱要素主要有____、_____、_____、_____、___

构造地质学总复习自编解析

第一章 1.(1)构造叠加:已变形的构造又再次变形而产生的复合现象。 (2)构造置换:岩石中的一种构造在后期变形中或通过递进变形过程被另一种构造所代替的现象。 2.构造变形的六种基本类型。 (1)伸展构造:水平拉伸应力或垂向隆升导致的水平拉伸应力下形成的构造。(裂谷、地堑-地垒、盆-岭构造、变质核杂岩等) (2)压缩构造:水平挤压形成的构造(褶皱、逆冲断层) (3)升降构造:岩石圈地幔物质垂向运动,导致地壳的上升和下降,区域性的隆起和拗陷(山系、高原;盆地) (4)走滑构造:顺直立剪切面水平方向(走向)滑动或位移形成的构造 (5)滑动构造:重力失稳引起的重力滑动构造(大型的平缓断层) (6)旋转构造:陆块绕轴转动形成的构造 各有特性,存在交叉和过渡 第二章 1.(1)真倾角与视倾角:倾斜平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角为倾角,即在垂直倾斜平面走向的直立剖面上该平面与水平面间的夹角。视倾线与其在水平面上的投影线间的夹角称视倾角(假倾角)。 (2)倾伏向与倾伏角:某一直线在空间的延伸方向,即某一直线在水平面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位,即倾伏向。直线的倾斜角,即直线与其水平投影线间所夹之锐角。 (3)岩层的面向:面向是指成层岩层顶面法线所指的方向,是成层岩系中岩层由老变新(由底面至顶面)的方向。 (4)砂岩墙:是碎屑岩墙的一种,是穿插贯入于沉积岩等岩石中的板状和脉状砂岩体。(5)平行不整合:又称假整合,主要表现是不整合面上下两套地层的产状彼此平行一致,但因时代间断而地层缺失。 (6)角度不整合:主要表现为不整合面上下两套地层间不仅有地层缺失,而且产状不同,褶皱形式和变形强弱程度不同,断裂构造发育程度和性质不同,上下两套地层的构造方位不同,上下两套地层的变质程度和岩浆活动也常有明显差异,上覆地层的底面切过下伏构造和不同时代地层的界面。 2.简答。 (1)确定岩层面向的原生沉积构造的标志。 交错层理:前积纹层的顶部多被截切,与层系面呈高角度相交,下部常逐渐变缓收敛,与地面小角度相交或相切 递变层理:单层中,从底面到顶面粒度由粗变细。递变层理的顶面与其上一层的底面常是突变的,没有明显的界面。 波痕:沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的形态。(粉砂岩、砂岩、碳酸盐岩) 层面暴露标志:未固结的沉积物暴露在水面之上时,其表面会留下各种成因的暴露标志。(泥裂、雨痕) 生物标志 底面印模 p14 (2)“V”字形法则。

构造地质学考题及答案汇总

一、名词解释 1、地堑和地垒 地堑:是指由两组走向基本一致的相向倾斜的正断层构成,两组正断层之间为共同下降盘。地垒:是指由两组走向基本一致的相背倾斜的正断层构成,两组正断层之间为共同上升盘。 2、断层三角面 当断层崖受到与崖面垂直方向的水流的侵蚀切割,会形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖,即断层三角面。是现代活动断层的标志,常见于山区或山地与盆地、平原的分界处。 3、拉分盆地 是走滑断层拉伸中形成的断陷构造盆地,是一种张剪性盆地。其发育快、沉降快、沉积速率大、沉积厚度大、沉积相变化迅速。拉分盆地一般分为“S”型和“Z”型,左行左阶雁列式走滑断层控制下形成的拉分盆地为“S”型,右行右阶雁列式走滑断层控制下形成的拉分盆地为“Z”型。 4、纯剪切与简单剪切 产生均匀变形的剪切作用有两种:纯剪切(pure shear)和简单剪切(simple shear)。 纯剪切变形的主应变方向不随变形的递进而转动,所以又称非旋转变形或共轴变形,但两条主应变线的长度却分别持续伸长或持续缩短。纯剪切变形过程中,除主应变线以外的所有方向线的方向和长度都随变形的递进作有规律的变化。拉伸与压缩作用产生纯剪切变形。 简单剪切变形的两个主应变线的方向和长度随变形的递进而改变,所以又称旋转变形或非共轴变形。简单剪切过程中除了平行剪切面方向线的方向和长度不随变形的递进而改变以外,其他所有方向线的方向和长度都随变形的递进而改变。简单剪切变形由一系列平行的滑动层受剪切滑动而形成。 5、动态重结晶 在初始变形晶粒边界或局部的高位错密度处,储存了较高的应变能,在温度足够高的条件下,形成新的重结晶颗粒,使初始变形的大晶粒分解为许多无位错的细小的新晶粒。 6、底辟构造 底辟构造是地下高韧性岩体如岩盐、石膏、粘土或煤层等,在构造应力的作用下,或者由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下,向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一种构造。 7、平衡剖面 指将剖面中的变形构造通过几何原则和方法全部复原的剖面,是全面准确表现构造的剖面。平衡剖面技术目前主要用于检验地震解释结果的正确性、构造变形的定量研究和进行盆地构造演化分析。 平衡剖面基本原理为:如果变形前后物质的体积不变,则在垂直构造走向的剖面上体现为“面积不变”;如果变形前后岩层厚度保持不变,则转化为“层长不变”。所以,平衡剖面技术可以理解为是一种遵循岩层层长或面积在几何学上的守恒原则,将已变形的剖面恢复到未变形状态或从未变形地层剖面依据变形原理得到变形剖面的方法。 8. 构造窗和飞来峰 当逆冲断层和推覆构造发育地区遭受强烈侵蚀切割,将部分外来岩块剥掉而露出下伏原地岩块时,表现为在一片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的较年青地层,这种现象称为构造窗。如果剥蚀强烈,外来岩块被大片剥蚀,只在大片被剥蚀出来的原地岩块上残留小片孤零零的外来岩块,称为飞来峰。飞来峰表现为原地岩块中残留一小片由断层圈闭的外来岩块,常常表现为在较年青的地层中残留一小片由断层圈闭的较老地层。

构造地质学期末考试复习 ()

构造地质学考试复习重点 一、名称解析(20分) 视倾角:视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角。 真倾角:指倾斜平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角。 侧伏向:线状构造所在平面指示线下倾的走向。 侧伏角:当线状构造包含在某一倾斜平面内,此线与该平面走向线间所夹之锐角为此线在那个面上的侧伏角。 倾伏向:倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线下倾斜的方位,通常用方位角表示。 倾伏角:倾斜直线与其水平投影线间所夹之锐角。 线应变:物体内部一点,在一定方向上的相邻指点排列成质线,质线上的相邻质点方向的相对位移造成线变形,对线变形的度量称为线应变。 剪应变:两条相互垂直的直线在变形后其夹角偏离直角的量称之为角剪切应变,其正切称为剪应变γ。剪裂角:剪裂面与最大主应力σ1的夹角。 共轭剪裂角:两组共轭剪节理的夹角。 均匀应变:变形前后各质点的应变特征相同。 非均匀应变:变形前后各质点的变形特征不同。非均匀变形分连续变形与不连续变形两种。 应变椭球体:设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体,均匀变形后成为一椭球体,以这个椭球体来表示岩石的应变特点即应变椭球体。 共轴递进变形:在递进变形过程中,如果各增量应变椭球的主轴始终与有限应变椭球的主轴一致,这种变形叫共轴递进变形。 旋转变形:变形过程中平行于应变椭球体主应变轴方向的物质线方位发生了改变的变形:应变,称为旋转变形。 非旋转变形:变形过程中平行于应变椭球体主应变轴方向的物质线方位始终保持不变的变形,称为非旋转变形。 有限应变:物体变形的最终形状与初始状态对比发生的变化,称为有限应变。 劈理:劈理是一种潜伏在分裂面将岩石按一定的方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。 劈理域:劈理域通常指由层状硅酸盐或不容残余物质福集成的平行或交织状的薄条带或薄膜。 透入性构造:指一个地质体中均匀连续弥漫整体的构造现象,反应地质体的整体发生了变形或变质作用。非透入性构造:指那些仅仅产出于地质体局部或只影响其个别区段的构造,如节理断层之类 连续劈理:凡岩石中矿物均匀分布,全部定向,或劈理域宽度极小,只能借助偏光显微镜和电子显微镜才能分辩劈理域和微劈理,均称为连续劈理。 不连续劈理:劈理域在岩石中具有明显的间隔,用肉眼就能鉴别劈理域和微劈石的劈理,称为不连续劈理。 拉伸线理:拉伸线理是拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体等平行排列而显示的现状构造A型线理。 交面线理:交面线理是两组面理相交或层理相交的线理,长平行于同期褶皱的枢纽方向,B型线理。 窗棂构造:窗棂构造是强硬层组成的形似一排棂柱的半圆柱状大型线状构造,棂柱表面有时被磨光,并蒙上一层云母等矿物薄膜,其上常有与其延伸方向一致的沟槽或突起并常被与之直交的横节理所切割。枢纽:单一褶皱面上最大弯曲点的连线。 褶皱脊线:同一褶皱面上的沿着背形的最高点的连线为脊线; 翼间角:正交剖面上两翼间的内夹角; 轴迹:轴面与地面或其他任何面的交线称为轴迹;

自然地理学教案

《自然地理学》教案 绪论 一、章节教案 1.教学目的和要求:阐明‘综合自然地理学’的研究对象、在地理学中的位置及其任务。 2.讲授课时数2 3.重点和难点:重点在于阐明自然地理环境的概念和综合自然地理学与地理学三分支、三层次、三重性的关系。 4.主要内容提示:自然地理环境也称为自然综合体或景观,是一个物质整体,它与外界环境保持着不断的物质和能量的交换,使其内部维持着有序的结构和稳定的功能,是为具有耗散结构的开放系统。综合自然地理学研究自然地理环境的综合特征,即把自然地理环境作为一个整体来研究。着重研究其整体的各组成要素及各组成部分的相互联系和相互作用的规律,阐明其结构特点、功能效应、发展动态等基本问题。 5.教学方式:讲授法,讨论法 6.复习题、思考题及作业题: A.自然地理环境是否包括人为环境? B.谈谈你对地球表层尺度的认识, 为什么? 二、每课时单元教案 1.教学时数 2学时 2.教学方式(手段) 讲授法 3.师生活动设计 提问和探讨 4.讲课提纲、板书设计 5.教学内容 一、自然地理学的研究对象和分科 (一)地理学 地理学是研究地理环境(自然环境、经济环境和社会文化环境)的科学。

地理学的“三分法”——自然地理学、经济地理学、人文地理学 地理学的“三层次”——统一、综合、部门 地理学的“三重性”——理论地理学、应用地理学、区域地理学 (二)自然地理学的研究对象 自然地理环境(包括天然环境和人为环境)的组成、结构、功能、动态及其地域分异规律。 (三)自然地理学的分科 综合自然地理学、部门自然地理学 二、自然地理学的任务 三、自然地理学与其他学科的关系 四、本书的内容和结构 第一章地球 一、章节教案 主要章节 第一节地球在宇宙中的位置 第二节地球的形状和大小 第三节地球的运动 第四节地理坐标 第五节地球的圈层结构 第六节地球表面的基本形态和特征 教学重点认识地球的宇宙环境及其形状、大小、圈层结构及表面形态结构特征,掌握地球运动规律及其地理意义。 教学难点地球运动规律及其地理意义。 教学活动

《构造地质学》作图题例题

作图题十四例 一.读图题(共24分) 读下面的地质图并回答问题。 1、什么地层之间存在什么类型的不整合 2、K1、K2属岩层。T1、T2组成的构造是。 ∈2—O3组成的构造是。 3、F倾向性质为断层,与其相关的构造一是,另一是。 4、本区地质事件的形成顺序是 二、读图题,读下列地质图并回答问题。(共24分) 1、什么地层之间存在什么类型的不整合 。2、J—K2属岩层。 D—C3组成的构造为,轴面倾向,枢纽倾伏方向为依里卡德分类为褶皱。 O—S2组成的构造为,轴面倾向。 3、F1性质为断层,F2性质为断层。 4、花岗岩体的产状为形成时代为。 5.本图地质事件的形成序列是

三、读图题(共24分) 分析下面的地质图并回答问题: 1、J1-J3属岩层。 C 1-P2属岩层,其倾向。 O1-S3组成的构造为。 2、什么地层之间存在什么类型的不整合 。 3、依里卡德分类,图中向斜为褶皱,其轴面倾向枢纽向倾伏,形成时代为。 4、F1断层形成时代,性质为断层,F2断层倾向性质为断层。 5、岩体的产状为,其形成时代为。 6、本区地质事件的形成顺序是

四、读图题(共24分) 分析下面的地质图并回答问题。 1、什么地层之间存在什么类型的不整合 。 2、K1-E属岩层;T31-T32组成的构造是;D3-P2组成的构造是,其中背斜轴面倾向为,枢纽倾伏 方向为,依里卡德分类为褶皱,其形成时代为。 3、F1断层性质为断层,其形成时代为,F2断层性质为,F3断层性质为,其组合型 式是。 4、花岗岩体的产状有和,其中γ的形成时代为。 5、本区地质事件的形成序列是

分析下列地质图并回答问题。 1、什么地层之间存在什么类型的不整合 。 2、依里卡德分类,图中背斜为褶皱,轴面倾向为,枢纽倾伏方向为。 3、F1性质为断层,F2性质为断层。 4、岩体的产状为,其形成时代为。 1、本区地质事件的形成顺序是 六、读图并回答下列各题。

构造地质学看图题及答案

1、看图题(共40道) 序 号 内容图形 001Quest:分析下图各地层间的接触关系Ans: D2/D1——整合 P1/D2——平行不整合 T1/P1——平行不整合 T2/T1——整合 K1/T2——角度不整合 002Quest:分析下面地形地质图,指出J-K、O -P地层的产出状态 Ans: J-K:水平产状 O-P:SW 003Quest:分析下面地形地质图,指出地层是正常层序还是倒转层序 Ans: 倒转层序 004Quest:下图为一次构造变形之产物,请根据原生沉积构造恢复褶皱的转折端(用虚线

绘出) Ans: 005 Quest:下图为一次构造变形之产物,请根 据沉积构造、层间小褶皱、劈理判断地层层 序,恢复褶皱的转折端(用虚线绘出) Ans: 006 Quest:根据劈理与层理关系判断下列剖面 图中的同一岩层的正常、倒转,恢复褶皱转 折端(条件:图中只发生了一次构造变形)Ans: 007 Quest:下面剖面图中,两种岩层(1、2层)中都发育有劈理,试根据劈理发育特征判断 哪种岩性韧性小(较强硬)?背形转折端发 育在哪一侧? Ans: (1)1-大,2-小 (2)东侧 008 Quest:指出下列图中线理的名称类型 Ans: A——皱纹 B——拉伸

009Quest:下图AB为一线性构造,请指出其产状要素名称 Ans: 010Quest:写出下图褶皱各部分名称Ans: 1)转折端2)翼 3)核4)轴面 5)枢纽6)背斜最高点 7)脊8)拐点 011Quest:根据小褶皱、劈理特征,分析判断岩层层序并恢复背、向斜形态。 Ans: 012Quest:下图为S形雁列脉,请用箭头标出形成时剪切力偶作用方向 Ans: 013Quest:分析判断下列两个平面地质图上走向断层的运动学类型? Ans: 014Quest:根据断层的伴生构造分析判断下图中断层两盘相对运动方向,并确定断层运动学类型。(用箭头标出两盘相对运动方向)

构造地质学复习——小抄版

1、沉积岩在沉积和成岩过程中产生的非构造变动的构造特征称为沉积岩层得原生构造. 2、由两个平行或近于平行的界面所限制的、岩性基本一致的层状岩体称为岩层 3、层理是沉积岩中最普遍的原生构造,是通过岩石成分、结构和颜色等特征在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层构造。 4、确定岩层面向:变异层理标志:交错层理、递变层理、层面原生构造标志:波痕、泥裂、雨痕、冲刷面、地面印模生物标志 5、整合接触:地层的连续接触 平行不整合:上、下地层的产状基本一致,但二者之间缺失一些时代的、地层的接触关系。 角度不整合:上、下地层之间不仅缺失部分地层,而且上、下地层的产状也不同。 6、不整合存在的标志:沉积方面(底砾岩、古风化壳、剥蚀面、重矿物 组合突变、岩性岩相突变)地层古生物方面;构造方面;岩浆活动和变质作用 7、不整合形成的时代:以不整合下伏地层中最新一层的时代为下限,以上覆地层中最老一层的时代为上限,其间缺失的那部分地层所代表的时代就是不整合的形成时代。 8、岩石的变形方式:岩石变形的基本形式是线变形和角变形,由它们组成了五种基本的变形方式:拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转9、均匀变形:岩石的各个部分和变形性质、方向和大小都相同的变形称为均匀变形(拉、压、剪),均匀变形又分为非旋转变形(拉、压)和旋转变形(剪)。10、非均匀变形:岩石各点变形的方向、大小和性质是变化的,这种变形为非均匀变形(弯曲、扭转)。11、张裂和剪裂是岩石破坏的两种形式12、岩石的变形阶段:弹性变形阶段;塑性变形阶段;断裂变形阶段。 13、影响岩石力学性质和岩石变形的因素:1、岩石的成分、结构和构造,颗粒硬度越大,岩石硬度越大,碎屑岩中颗粒细棱角不明显,基底式胶结的岩石强度高,具有层里则易滑形成褶皱,不具层理易断层,空隙裂隙发育降低强度。2、围压:增强韧性提高强度、弹性极限;3、温度:随温度升高强度弹性降低,韧性增加;4、溶液:韧性提高,强度降低;5、空隙压力:压力大,强度低;6:时间:施力速度与重复受力、蠕变与松弛。14、构造应力场:地壳内某一瞬时一定范围内的应力状态。按其研究对象的规模可分为局部、区域和全球构造应力场。构造应力场的表示:定时、定向、定量15、古构造应力场的研究:利用褶

构造地质学期末复习重点总结(完整版).

1、地质构造:组成地壳或岩石圈的岩层或岩体等,在内外地质动力作用下所产生的各种变形 2、构造地质学:研究地壳上各级各类地质构造的发生、发展、演化及其与矿产分布、地震、工程稳定性、环境演化等的关系的一门学科。 3、面状构造产状要素:走向、倾向、倾角。 走向:某一倾斜构造面和任意水平面的交线。倾向:在构造面上,沿倾斜面引出垂直走向线的直线,称倾斜线,倾斜现在水平面上的投影线向下倾斜一段的方位角 倾角:构造面上的倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角 4、方位角法:倾向+倾角(45 °∠ 30 ° 5、象限角法:走向+倾角+倾向(N30°E, 45 ° SE 6、线状构造产状要素:倾伏、侧伏。 7、倾伏:倾伏向+倾伏角,如:330 °∠ 20 °或 N30°W,20° 8、侧伏:侧伏角+侧伏向/构造面产状,如: 20°S/N30°E,45 °SE 。 注意:学会将方位角换成象限角 9、水平岩层与倾斜岩层的区别:①水平岩层:老下新上,沟谷老,山脊新。倾斜岩层:在没有发生倒转的前提下,顺着岩层的倾向,岩层的时代由老到新排列;②水平岩层:地质界限随着地形等高线的弯曲而弯曲。倾斜岩层在野外和地形地质图上呈条带状分布,切割地形等高线;③水平岩层的厚度等于岩层顶面和底面的标高差;④水平岩层露头宽度的变化受岩层厚度和地面坡度的影响。(地缓而宽大,地陡而窄小。倾斜岩层:横穿沟谷的岩层倾角越大,岩层的条带越接近条带状,若岩层的倾角越小,则岩层越弯曲。

10、倾斜岩层的厚度:真厚度(h=铅直厚度(H×cosα(真厚度永远小于或等于铅直厚度 11视厚度(h’=铅直厚度(H×cosβ(真厚度永远小于视厚度 12、V字形法则:①岩层的倾向与地面的坡向相反时,岩层的界限与地形等高线的弯曲方向相同,即“相反相同”,但岩层界限弯曲的曲率小于地形等高线的曲率;②当岩层的倾向与地面的坡向相同时,岩层的倾角大于地面坡度角时,岩层的露头界限与地向等高线成相反方向,即“相同相反”;③当岩层的倾向与地面的坡向相同时,岩层倾角小于地面坡度角时,岩层界限与地形等高线的弯曲方向相同,即“相同相同”,岩层界限弯曲的曲率大于地形等高线的曲率。 13、平行不整合接触特征:1假整合面上下两套岩层的产状,在大范围内彼此平行排列;2缺失部分地层有两种情况:一是缺失地层没有沉积,二是缺失地层沉积了,后经地壳上升被剥蚀掉了;3不整合面上、下地层之间有古生物间断;4在不整合面之上地层的底部常存在有由下部老地层组成的底砾岩;5在起伏不平的风化壳上,往往有特殊的风化残余矿产。 14、平行不整合接触形成过程:下降接受沉寂-----上升遭受剥蚀-------在下降接受新的沉积。 15、角度不整合形成过程:沉积盆地下降接受沉寂-----在地壳运动的影响下发生褶皱、断裂,往往有岩浆作用和变质作用相伴生,同时隆起上升遭受风化剥蚀-----在下降接受新的沉积。 角度不整合接触特征:1不整合面上下新老岩层之间的产状明显不同,两者呈角度接触;2不整合面上线新老岩层之间缺失某一时代的地层,存在明显的沉积间断;3在不整合面上常发育有底砾岩和古风化残余矿产;4由于长期的沉积间断,不整合面上线新老岩层的沉积条件发生变化,造成两套岩层的岩性和岩相明显差异;5不整合面以下的老岩层的变形要比上覆的年轻地层相对强烈复杂,两套岩层中的岩浆活动和变质作用往往明显不同。

大地构造学知识点总结

《大地构造学》知识点总结 第一章绪论 一、大地构造学的研究对象、内容、方法、意义 研究对象:大地构造学,是研究地球过程的综合学科。 研究内容:①区域或全球尺度的地壳与岩石圈构造变形特征及圈层相互作用,如:大洋-大陆相互作用、地球内部圈层相互作用、造山带与盆地的形成过程等;②构造变形与岩浆作用-沉积作用-变质作用的相互关系;③地壳与岩石圈的形成与演化过程;④地球表面海-陆的形成与演变方式及过程;⑤地球深部作用过程及其机制。 研究方法:大地构造学研究方法需要综合利用地质学其他学科以及地球物理探测、地球化学的研究手段与研究成果。 研究意义:大地构造学研究可以为认识和分析构造地质学的研究背景和形成机制提供宏观的上成因解释。 二、固体地球构造的主要研究方法 主要包括固体构造几何学与构造运动学的研究。 固体地球的构造几何学:主要研究地球的组成成分及结构。方法有:①研究暴露在地表的中、下层地壳乃至地幔顶部剖面,通过地质、地物、地化综合研究,揭示地壳深部物质组成、结构构造、物理性质、岩石矿物及元素的物化行为、温压条件、地热增温率、有关元素及矿物成分的聚散规律;②研究火山喷发携带到地表的深源包裹体,揭示深部物质与构造特征;③人工超深钻探直接取样(目前为止涉及最深深度12km);④地震探测:分为天然地震探测和人工地震探测,利用地震波的折射与反射可揭示地球深部构造特征。 固体地球构造运动学:主要研究地质历史时期的大地构造运动学与现今固体地球表面的构造运动。地质历史时期的大地构造运动学可以利用古地理学(岩相、生物、构造)、古气候分区、地球物理学与古地磁学进行研究;现今固体地球表面的构造运动可以利用空间对地的观测与分析技术。 三、大地构造学研究意义 理论意义:可以为认识和分析构造地质学的研究背景和形成机制提供宏观的上成因解释; 实际应用意义:①大型成矿集中区(矿集区)等成矿构造背景、资源规划;②大规模破坏性地震产生于形成的地质构造背景与稳定性评价;③绝大对数大型、灾难性地震都发生在活动板块边缘带(区)上,或与板块相互作用有关的次级活动构造单元边界区域。 第二章固体地球主要构造特征 一、地球表面基本面貌:海陆分布、高程分布及其意义 海陆分布特征:陆地面积占%;海水覆盖面积%; 高程分布特征:陆地主要分布在海平面以上数百米高程范围,大洋的主体分布在海平面以下5km的高程上;

11-070900地质学

中国石油大学(北京) 博士研究生培养方案 一级学科代码0709 一级学科名称地质学 二级学科代码 二级学科名称 中国石油大学(北京)研究生院 2007年 12月 12 日

一、学科简介 地质学是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。地质学一级学科涵盖矿物学-岩石学-矿床学、地球化学、构造地质学、古生物学与地层学、第四纪地质学5个二级学科。我校地质学科以研究盆地结构和性质、沉积充填作用、资源地球化学等沉积盆地内部发生的一系列物理作用、化学作用甚至生物作用以及这些地质作用对化石燃料矿床形成聚集的控制为特色。本学科1950年代在前苏联专家帮助下开始招收研究生,1980年代初获得国家首批硕士学位授权,1993年设立矿物学、岩石学、矿床学博士点;2003年设立地球化学博士点;2005年设立构造地质学博士点,并获得博士学位一级学科授权。2003年被国家人事部批准设立地质学博士后流动站。 矿物学、岩石学、矿床学博士点主要研究领域涉及沉积盆地地质学、储层地质学、层序地层学、测井地质学、矿物岩石学等学科。本学科点已形成了特色鲜明的四个主要研究方向,即沉积(岩石)学及岩相古地理学、储层地质学和沉积盆地流体矿产、层序地层学及测井地质学、应用矿物岩石学及测试技术等。在沉积学和层序地层学、储层地质学、岩相古地理和岩性油气藏预测等方面具有鲜明特色并密切中国石油工业勘探开发研究,在塔里木油田、鄂尔多斯大气田、济阳坳陷地层岩性油气藏的勘探开发过程中发挥了重要作用,取得了整体处于国内领先水平、部分处于国际先进水平的科研成果。 地球化学博士点的科学研究以多种实验方法手段研究地壳中有机质的行为为特色,涉及远至地球生命的化学起源、地球各圈层系统中的碳循环,近至化石燃料成因理论及资源评价、化石燃料形成和聚集的分子化合物标识等一系列地球化学问题。主要研究领域有:石油天然气形成与分布、油气成藏过程定量描述、油藏流体的历史分析、油藏地球化学、地质事件的地球化学记录、气体及同位素地球化学、环境地球化学等。主要培养方向有油气成因机理与分布预测、有机地球化学、环境地球化学。学科所属实验室是经国家计量认证的实验机构,现已形成以岩石、土壤、水、大气样品的分子化合物分析为主,以沉积有机物的岩石学、稳定同位素分析和固体样品的微量元素检测为辅的较完整的分析测试技术体系,拥有大型分析仪器设备20余台(套),是“油气资源与探

构造地质学复习试题形式含答案

《构造地质学》复习资料 一、名词解释: 1、构造应力场:地壳一定范围内某一瞬间的应力状态。(4分) 2、盐丘:由于盐岩和石膏向上流动并挤入围岩,使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造。(4分) 3、底劈构造:由变形复杂的高塑性层(如岩盐、石膏和泥质岩类等)为核心,刺穿变形较弱的上覆脆性岩层的一种构造。一般分为底劈核、核上构造、核下构造三个部分。(4分) 4、飞来峰:当逆冲断层和推覆构造发育区遭受强烈侵蚀切割,将四周外来岩体剥掉,在原地岩块上残留小片孤零零的外来岩体,称为飞来峰。(4分) 5、构造窗:当逆冲断层和推覆构造发育区遭受强烈侵蚀切割,将部分外来岩体剥掉而露出下伏原地岩块,表现为在一片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的原地岩块,称为构造窗。(4分) 6、窗棂构造:是强硬岩层组成的形似一排棂柱的半园柱状大型线理构造。(4分) 7、石香肠构造:不同力学性质互层的岩系受到垂直或近于垂直岩层的挤压时,软弱层被压向两侧塑性流动,夹在其中的硬岩层不易塑性变形而被拉伸,以致拉断,形成剖面上形态各异、平面上呈平行排列的长条形岩块,即为石香肠。(4分) 8、破劈理:指岩石中一组密集的剪破裂面,裂面定向与岩石中矿物的定向排列无关。间距一般为数毫米至数厘米。(4分) 9、流劈理:为变质岩和强烈变形岩石中最常见的一种次生透入性面状构造,它是由片状、板状或扁园状矿物或几何体平行排列构成,具有使岩石分裂成无数薄片的性能。(4分) 10、递进变形:在变形过程中,物体从初始状态变化到最终状态的过程是一个由许许多多次微量应变的逐次叠加过程,这种变形的发展过程称为递进变形。(4分) 11、柱状节理:为玄武岩中常见的一种原生破裂构造,总是垂直于溶岩的流动层面,在平缓的玄武岩内,若干走向不同的这种节理将岩石切割成无数个竖立的多边柱状体;其形成与熔岩流冷凝收缩有关,横断面为六边形、四边形、五边形及七边形等多种形态。(4分) 12、枕状构造:枕状构造是水下基性熔岩表面具有的一种原生构造。单个岩枕的底面较平坦,顶面呈圆形或椭圆形凸形曲面,表面浑圆。枕状构造分为外壳和内核两部分,外壳多为玻璃质,内核则为显晶质。(4分) 13、阿尔卑斯式褶皱:又称全形褶皱。其基本特点是:(1)一系列线状褶皱呈带状展布,所有褶皱的走向基本与构造带的延伸方向一致;(2)整个带内的背斜和向斜呈连续波状,基本同等发育,布满全区;(3)不同级别的褶皱往往组合成巨大的复背斜和复向斜,并伴有叠

构造地质学复习资料

名词解释 1. 拉分盆地:走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地,其短边为正断层,长边为走滑断层。 2. 断弯褶皱:逆冲岩层在爬升断坡过程中引起的褶皱作用。 3. 应变椭球体:为了形象的描述岩石的应变形态,常设想在变形前后岩石中有一个半径为1的单位球体,均匀变形后成为一个托球,以这个椭球体的形态和方位来表示岩石的应变状态,这个椭球体即应变椭球体。 4. 应力场:物体内各点的应力状态在物体占据的空间内组成的总体。 构造应力场:由构造作用造成的应力场。 5. 应力莫尔圆:在应力分析中,一种重要的图解方法,能完整的代表一点的应力状态。 6. 窗棂构造:强硬层组成的形似一排棂柱的半圆柱状大型浅状构造。 7. 拉伸线理:拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体近于平行排列而显示的线状构造。 矿物生长线理:由针状、柱状或板状矿物顺其长轴定向排列而成。 8. 构造序列:不同时期的构造群按其发育的顺序构成一个完整的体系。 9. 构造置换:岩石中的一种构造在后期变形中或通过递进变形过程被另一种构造所代替的想象。 10. 剪节理:由剪应力产生的破裂面。 11. 均匀变形:物体内各点的应变特征相同的变形。 12. 劈理的域构造:岩石中劈理域和微劈石相间的平行排列构造。 13. S-C组构:韧性剪切带内常发育两种面理: a. 剪切带内面理(s) b. 糜棱岩面理(c) 随着剪应变加大,剪切带内面理(s)逐渐接近以致平行于糜棱岩面理(c)。 14. 花状构造:剖面上一条走滑断层自下而上成花状撒开。 15. 石香肠构造:不同力学性质互层的岩系受到垂直或近垂直岩层挤压时形成的。 16. 褶皱枢纽:同一褶皱面上最大弯曲点的连线。 脊线:同一褶皱面上沿着脊形最高点的连线。 17. 断展褶皱作用:与下伏逆冲的断坡密切相关,不过褶皱形成于逆冲断层终端,是在断坡形成同时或近于同时发生的。 18. 位错蠕变:高温下的变形机制,当温度T>0.3Tm(Tm为熔融温度)时,恢复作用显得重要起来,位错可以比较自由的扩展且从一个滑移面攀移到另一个滑移面。 19. 节理系:在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个或两个以上的节理组,则构成节理系。 20. 递进变形:在变形过程中,物体从初始状态变化到最终状态的过程是一个由许许多多微量应变的逐次叠加过程,这种变形的发展过程称为递进变形。 21. 变质核杂岩:被构造上拆离及伸展的未变质沉积盖层所覆盖的,呈孤立的平缓穹形或拱形,强烈变形的变质岩和侵入岩构成的隆起。 22. 应变椭球:见3题。 23. 糜棱岩:塑性变形的产物,并由塑性变形导致明显重结晶及强烈优选方位,具有流动构造。 24. 褶皱轴:从几何学观点来看,转折端浑圆的褶皱面,可看作一条直线通过自身移动而构成的一个曲面,这种褶皱称为圆柱状褶皱,这条直线称为褶皱轴。 25. 逆冲双重构造:由顶板逆冲断层与底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断夹块组合而成。 26. 稳态蠕变:应变速率近于常量的蠕变称为稳态蠕变。

中国地质大学(武汉)构造地质学 考研试题 作图必备

四.作图题 1.已知岩层产状,勾绘地质界线(注:图中岩层倾角均小于山坡坡角)。 2.已知某岩层产状为SE120°∠45°,某线理产状为NW300°∠45°,求作赤平投影图解。 270 360° 180° 90° 270 360° 180° 90° 岩层产状赤平投影 线理产状赤平投影 3. 示意画出直立倾伏背斜、斜歪倾伏背斜的立体图形。 4. 示意画出阶梯状正断层组合、叠瓦式逆断层组合的剖面图形。 5.用剖面图表示出以下不同褶皱的形态

A B相似褶皱 C 隔槽式褶皱 6.用形成三类断层的三种不同应力状态(安德森模式),分析解释不同断层的形成原因。 A 正断层B、逆断层C、平移断层 答案:A、正断层:σ1直立,σ2、σ3水平,水平拉伸和铅直上隆是形成正断层的有利条件。(剖面上看) B、逆断层:σ1和σ2水平,σ3直立。水平挤压有利于形成逆断层。 (剖面上看) C、平移断层:σ1和σ3水平,σ2直立(平面上看)

7.画出图示共扼节理的应力椭圆和应变椭圆(5分): 8指出图示擦线的侧伏方向(5分): 9.下图A层为一煤层,求其产状,并在图中画出可以采煤的区域(10分) 10.已知某岩层产状为S180∠45,求作赤平投影图解(5分)

11. 下图为一简易的地质图(平面图),画出图切剖面图(10分) 12.分析判别下图,指出断层两旁相对运动方向及断层类型(正、逆或平移) 答案:左图:断层上盘(图中左上角)上移,下盘(图中断层线右下方)下移,故为逆断层右图:依据断层效应,可以判断该断层为逆断层 13.根据小褶皱或劈理分析判断地层层序并恢复背、向斜的转折端(用虚线画出) 14.指出A、B图所示为何种类型从属褶皱,并利用从属褶皱确定C图高一级褶皱的转折端(用虚线画出)(计10分) A图为“Z”型,B图为“S”型,C图高一级褶皱为背斜(图略)

构造地质学复习整理版

第一章 1、构造地质学:构造地质学是地质学的一门分支学科,研究地壳或岩石圈的地质构造的一门科学。 2、地质构造:组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生的变形,从而形成诸如褶皱、节理、断层、劈理以及其它各种面状和线状构造等 3、研究对象:地壳(或岩石圈)在构造应力作用下的各种变形现象—地质构造。 4、研究内容:主要研究由内动力地质作用所形成的各种地质构造的形态、产状、规模、分布和组合规律,形成机制及演化历史,并进而探讨产生地质构造的地壳运动方式、规律及动力来源。 5、构造尺度:按地质构造规模的大小划分的级别 构造尺度的划分是相对的,本教材分六级:巨型构造、大型构造、中型构造、小型构造、微型构造、超显微构造 6、主要研究方法:构造解析法、比较构造学方法、地质构造模拟实验、地球动力学方法。 第二章 1、岩层:由两个近于平行的界面所限定的岩性基本一致的层状岩体(沉积岩层) 2、岩层面:岩层的上、下界面。顶面—上层面。底面—下层面 3、岩层厚度:顶、底界面之间的垂直距离 4、沉积岩层的原生构造:指成岩过程中形成的非构造变动的构造特征 5、层理:通过岩石成分、结构、和颜色在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层构造 6、层理的要素:纹层(细层)、层系。层系组 7、层理的基本类型:平行层理、斜层理、波状层理 8、层理的识别标志:成分、结构、颜色、原生层面构造 9、层内原生构造: 斜层理、递变层理、古生物化石标志 10、层面原生构造:波痕、泥裂、雨、冰雹痕及其印模、流水冲刷痕迹 11、软沉积变形:是指沉积物尚未充分固结成岩时发生的变形。 12、软沉积变形形成原因:负荷引起的软沉积变形、滑塌作用和滑移作用 13、岩层的产状:指在产出地点的岩层面在三维空间的方位。 14、水平岩层:岩层层面保持近水平状态(各点海拔高度基本相同),未经变动或变动较小的沉积地层 15、水平岩层主要特征: (1)老岩层在下(谷底),新岩层在上(山顶)。 (2)在地形地质图上岩层出露界线与等高线平行或重合(“V”); (3)岩层顶、底间的高差即为岩层的厚度; (4)出露宽度是顶、底面露头线的水平距离,取决于岩层厚度、地面坡度 16、倾斜岩层:由于地壳运动,使原始水平产状的岩层发生构造变动形成倾斜岩层 17、岩层产状要素的表示方法:方位角表示方法、象限角表示方法、岩层产状在地质图上的符号表示 18、倾斜岩层露头界限形态:“V”字形法则: a.岩层倾向与地面坡向相反:露头线与等高线同向弯曲,露头线曲率<等高线曲率 b.岩层倾向与地面坡向一致,但岩层倾角小于地面坡角,露头线与等高线同向弯曲,露头线曲率>等高线曲率

构造地质学试题库答案

1.名词解释(共73道) 001 视倾角 Ans:当剖面与岩层的走向斜交时,岩层与该剖面的交迹线叫视倾斜线,视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称为视倾角,也叫假倾角。 002 真倾角 Ans:当剖面与岩层的走向垂直时,岩层与该剖面的交迹线叫倾斜线,倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角称为真倾角。 003 侧伏向与侧伏角 Ans:当线状构造包含在某一倾斜平面内时,此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在那个平面上的侧伏角,构成侧伏锐角的走向线的那一端的方位叫侧伏向。004 倾伏向与倾伏角 Ans:某一直线在空间的延伸方向,即某一倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位,叫倾伏向;倾斜直线与其水平投影之间所夹锐角叫倾伏角。005 应力 Ans:单位面积的附加应力 006 差异应力 Ans:σ1、σ3的差值 007 应力轨迹 Ans:各个应力状态的连线 008 线应变 Ans:变形的结果引起物体内质点之间的线段的变化,常用单位长度的改变量来表示。009 剪应变 Ans:变形的结果引起两条线段之间的夹角的变化叫做剪 应变。 010 剪裂角 Ans:剪裂面与最大主应力的夹角 011 共轭剪裂角 Ans:两组共轭剪节理的夹角为共轭剪裂角。 012 均匀应变 Ans:物体内各质点的应变特征相同的变形。 013 非均匀应变 Ans:物体内各质点的应变特征发生变化的变形。 014 应变椭球体 Ans:应变椭球体:为了形象地描述岩石的应变状态,常 设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体,均匀 变形后形成为一个椭球,以这个椭球体的形态来表示岩 石的应变状态,这个椭球体便是应变椭球体。 015 旋转变形 Ans:应变椭球体主轴方向的物质线在变形前后方向发生 改变的变形叫旋转变形。 016 非旋转变形 Ans:应变椭球体主轴方向的物质线在变形前后方向未发 生改变的变形叫非旋转变形。 017 共轴递进变形 Ans:在递进变形过程中,如果各增量应变椭球体的主轴 始终与有限应变椭球体的主轴一致,叫做共轴递进变形。 018 非共轴递进变形 Ans:在递进变形过程中,如果各增量应变椭球体的主轴 与有限应变椭球体的主轴不一致,叫做非共轴递进变形。 019 增量应变 Ans:变形期中某一瞬间正在发生的小应变叫增量应变。 020 有限应变 Ans:物体变形的最终状态与初始状态对比发生的变化称 为有限应变 021 蠕变 Ans:在恒定应力作用下,应变随时间持续增长的变形称 为蠕变。 022 劈理 Ans:将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的 此生面状构造。 023 劈理域 Ans:劈理域:由层状硅酸盐或不溶残余物质富集成的平 行或交织状的薄条状或薄膜。 024 微劈石 Ans:夹与劈理域之间的窄的平板状或透镜状的岩片。 025 透入性构造 Ans:在一个地质体中均匀连续弥漫整体的构造叫透入性 构造。 026 非透入性构造 Ans:指仅仅产生于地质体局部或只影响某个别区段的构 造叫非透入性构造 027 连续劈理 Ans:凡岩石中矿物均匀分布,全部定向,或劈理域宽度

构造地质学期末考试复习资料(367)

构造地质学考试复习重点 一、名称解析(分) 视倾角:视倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角。 真倾角:指倾斜平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角。 侧伏向:线状构造所在平面指示线下倾的走向。 侧伏角:当线状构造包含在某一倾斜平面内,此线与该平面走向线间所夹之锐角为此线在那个面上的侧伏角。 倾伏向:倾斜直线在水平面上的投影线所指示的该直线下倾斜的方位,通常用方位角表示。倾伏角:倾斜直线与其水平投影线间所夹之锐角。 线应变:物体内部一点,在一定方向上的相邻指点排列成质线,质线上的相邻质点方向的相对位移造成线变形,对线变形的度量称为线应变。 剪应变:两条相互垂直的直线在变形后其夹角偏离直角的量称之为角剪切应变,其正切称为剪应变γ。 剪裂角:剪裂面与最大主应力σ的夹角。 共轭剪裂角:两组共轭剪节理的夹角。 均匀应变:变形前后各质点的应变特征相同。 非均匀应变:变形前后各质点的变形特征不同。非均匀变形分连续变形与不连续变形两种。应变椭球体:设想在变形前岩石中有一个半径为的单位球体,均匀变形后成为一椭球体,以这个椭球体来表示岩石的应变特点即应变椭球体。 共轴递进变形:在递进变形过程中,如果各增量应变椭球的主轴始终与有限应变椭球的主轴一致,这种变形叫共轴递进变形。 旋转变形:变形过程中平行于应变椭球体主应变轴方向的物质线方位发生了改变的变形:应变,称为旋转变形。 非旋转变形:变形过程中平行于应变椭球体主应变轴方向的物质线方位始终保持不变的变形,称为非旋转变形。 有限应变:物体变形的最终形状与初始状态对比发生的变化,称为有限应变。 劈理:劈理是一种潜伏在分裂面将岩石按一定的方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。 劈理域:劈理域通常指由层状硅酸盐或不容残余物质福集成的平行或交织状的薄条带或薄膜。 透入性构造:指一个地质体中均匀连续弥漫整体的构造现象,反应地质体的整体发生了变形或变质作用。 非透入性构造:指那些仅仅产出于地质体局部或只影响其个别区段的构造,如节理断层之类连续劈理:凡岩石中矿物均匀分布,全部定向,或劈理域宽度极小,只能借助偏光显微镜和电子显微镜才能分辩劈理域和微劈理,均称为连续劈理。 不连续劈理:劈理域在岩石中具有明显的间隔,用肉眼就能鉴别劈理域和微劈石的劈理,称为不连续劈理。 拉伸线理:拉伸线理是拉长的岩石碎屑、砾石、鲕粒、矿物颗粒或集合体等平行排列而显示的现状构造型线理。 交面线理:交面线理是两组面理相交或层理相交的线理,长平行于同期褶皱的枢纽方向,型线理。 窗棂构造:窗棂构造是强硬层组成的形似一排棂柱的半圆柱状大型线状构造,棂柱表面有时被磨光,并蒙上一层云母等矿物薄膜,其上常有与其延伸方向一致的沟槽或突起并常被与之直交的横节理所切割。

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