构造地质学讲稿 - 图文

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一、大地构造说简述

地质构造有不同的级次,全球性的、大区域的级别最高,称做大地构造。大地构造学就是专门研究这些大型构造的形态特征,发生、发展过程,组合规律,演化模式,分析产生这些大型构造的地壳运动方式及动力机制。

大地构造学理论对地质学各个分支的研究方向有着深远的影响,因此,在地质学领域有着十分重要的地位。

油气勘探、开发研究的主要是与油气密切相关的盆地及盆地内的次级构造,属于小型的区域性局部构造。但小型区域构造是受大地构造背景控制的,因此,我们在研究区域构造之前必须对大地构造的主要观点有所了解。

大地构造学有多种学派,他们都试图客观准确地揭示、解释全球大地构造的现象和本质。目前主流学派有三种,其观点在科研及生产实践中被广泛地运用。

1、地槽――地台说

该学说认为地壳以垂直运动为主,且有相对的活动期和稳定期。处于活动期的地壳称为地槽,处于相对稳定期的地壳称为地台。

地槽发展的前期,地壳以强烈的下降为主,形成巨大窄长的沉积盆地,接受巨厚的沉积,并伴有强烈的海底火山喷发活动。地槽发展后期,以强烈的上升为主,巨厚的岩层遭受褶皱变形和断裂,并伴有大规模的岩浆侵入和变质作用,最后形成巨大山脉的褶皱带,地壳趋于稳定,转入地台期。剥蚀作用又使其最后达到准平原化。 地台是地壳上相对稳定的地带,升降幅度小、沉积物厚度及厚度变化也不大,岩浆活动和变质作用比较弱。

当地台重新活化时,地洼说者又划分出一种新的活动区——地洼区。地洼区与地槽区不同,地壳以水平运动为主,由于拱曲、褶皱、断裂作用强烈,形成升降速度及幅度大的短带状隆起,称做地穹,其间相对下陷的短带状盆地,称做地洼。

如现今的华北地洼区,前震旦期属地槽阶段,地壳强烈下降接受了巨厚的沉积,前震旦末经历了被称做吕梁运动的强烈上升、褶皱变动、形成了太古界的结晶变质岩基底。吕梁运动以后进入地台期,其间虽有小的抬升、下降,但没有剧烈的褶皱变动,其间先被剥蚀夷平,后又接受了上元古界、古生界以海相灰岩为主的沉积。晚二迭末,本区开始经历燕山运动,侏罗纪末又一次强化,地台被活化,进入地洼期。现今的渤海湾地区进入地洼期后,断裂、火山活动强烈,东部的郯庐断裂、南部黄河断裂、西部的右行断裂、北部燕山南缘的北唐至乐亭的断裂带先后形成并进一步发展,控制并形成了渤海湾盆地。

2、地质力学说

地质力学说是我国地质学家李四光先生创立的,他认为引起地壳变动的动力来自地球自转速度的变更,运动方向以径向和纬向的水平运动为主,而垂直运动是由水平运动派生的,不是主要的。由于地球是一个球体,径向水平运动导致地壳上层物质由高纬度向低纬度推动,形成东西向构造带;纬向水平运动导致地壳上层物质由东向西推动,形成南北向构造带;由于地壳物质组成的不均一性,使纬向或径向的作用力发生变化,导致局部地区的地壳发生扭动,形成各种型式的扭动构造体系。

巨型纬向构造体系在我国有三条,即阴山――天山构造带,秦岒――昆仑构造带和南岺构造带。

巨型径向构造在我国为南北向的由强烈褶皱和规模巨大的冲断层组成的横断山脉。但其规模稍逊于前者,也没有那样鲜明的分带性。

扭动构造体系根据形态可分多字型、山字型、人字型、棋盘格式型、旋转型5种,其中多字型最常见。如我国东部濒太平洋地区,走向北北东(NE18。-25。)三条隆起

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带和三条沉降带组成的多字型构造体系,被称做新华夏构造体系。根据上述观点,我国在该体系的第三沉降带上找到了大庆、大港、胜利、江汉等大油田。 3、板块构造说

板块构造说是在大地漂移说和海底扩张说的基础上建立起来的一种新的全球性大地构造学说。它认为地球的表层是由为数不多(10-25块)、大小不等的岩石圈块体拼合起来的。这些块体厚度很大,一般既包括大陆地壳、也包括大洋地壳。由于地幔热对流(放射性物质释放的热量积聚),引起海底扩张,推动板块缓慢分离、会合或平错。该学说认为大洋中脊和世界裂谷系统是地幔物质对流上拱的出口,新的海底地壳从这里产生,并向两侧移动,到达海沟(地热值较低的深渊,有向下的引张力)、板块俯冲进入地幔。

目前板块说收集到的有力证据有三点:

⑴大西洋两岸的大陆地层、构造遥相对应,可以拼接。两岸古生物及古气候在古生代末和中生代初很相似。

⑵地球上同一地质时代形成的岩石古地磁指向应该是相同的,但实测结果,现今同一时代,不同板块岩石的古地磁指向不相同,显然是古块体位置发生了大的漂移。

⑶现今为止,发现洋壳地层最老的是三叠、侏罗系,未发现前中生界地层。显然是地壳板块不断离散、俯冲进入地幔,老地层已被消融、同化而消失。

根据板块学说,中国被划为欧亚大板块东部的一个小板块。其东界为日本海沟、琉球海沟和菲律宾海沟;南界为印度俯冲带,向西延伸至喜马拉雅山;而西界和北界为印度洋卡尔斯堡海岸北端的转换断层向北东、东北延伸径西伯利亚阿尔丹地盾达鄂霍次克海的一条推断线。

板块构造说可以认为是地球科学的一场革命,它对以前地质学、古生物学和地球物理学各领域中观测到的似乎毫无联系的成果作出了初步的统一解释,它不限于宏观的大地构造分析,而且已深入到盆地和盆地内次级构造单元的研究。

二、地质构造

地质构造是岩层在地质作用下发生的弯曲变形和断裂,由地球内力的地质作用形成的构造在分布范围、规模及数量方面都占绝对优势,是构造地质学的主要研究对象。本节根据油气勘探现场工作的需要,主要介绍与含油气盆地密切相关的中小型构造,内容包括褶皱、断裂和面理。

㈠岩层

1.岩层的概念

由两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性组成的层状岩石叫做岩层。岩层的上、下界面叫层面,上层面称顶面,下层面称底面。岩层顶底面间的垂直距离是岩层的厚度。同一岩层的厚度基本一致,但厚度发生变化时,岩层面就不平行了。当岩层向某一方向变薄,最后厚度为零时,叫岩层尖灭。

2.岩层的产状要素

岩层的产状是指岩层面在三维空间的方位,由走向、倾向和倾角确定。(图1)

走向:岩层面与水平面的交线称为走向线。走向线两端指示的方向就是岩层的走

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向。岩层的走向用走向线的方位角表示。走向线与地理子午线间所夹的角就是走向方位角。

倾向:在层面上垂直走向线沿岩层倾斜面向下延伸的垂线叫做倾斜线,倾斜线的水平投影叫倾向线。倾向线下倾方向的指向叫倾向。岩层的倾向用倾向方位角表示。由于倾向线与走向线正交,所以走向的方位角加或减90o,即得倾向的方位角。倾斜线与其在水平面上的投影线(即倾向线)间的夹角,叫真倾角,简称倾角。它是岩层面与水平面的最大夹角。

3.岩层的原始产状及产状类型 ⑴岩层的原始产状

沉积岩层的原始产状大多数呈水平的或大致水平的,但在沉积盆地边缘和水下原始隆起附近,由于地形的影响,沉积岩层具有不同程度的倾斜,即原始倾斜。

⑵产状类型 A水平岩层

岩层产状近于水平,倾角小于5°的岩层叫水平岩层。水平岩层只有在构造活动特别弱,或升降运动十分均匀的地区才能看到。

水平岩层在野外及地质图上的特征是:露头宽度(岩层顶底面之间的水平距离)取决于岩层的厚度及地面坡度,其地质界限线与地形等高线平行或重合。地层顺序下老上新(图2)。

B倾斜岩层

岩层面与水平面之间夹角在5°-85°的岩层叫倾斜岩层。主要是原始水平岩层受构造运动、岩浆活动的影响,不均匀升降的结果。当岩层顺序正常时,地层出露的顺序是顺倾斜方向由老变新,反倾向方向地层出露顺序与上述情况正好相反。

倾斜岩层的露头宽度除了与岩层厚度、地形坡度有关外,还取决于岩层倾角。倾

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斜岩层在地质图上的地质界线与等高线的关系遵守“V”形法则,即岩层倾向与地形坡向相反时,地质界线和等高线同向弯曲,但其弯度小于等高线,沟谷处“V”字形出露线指向上游(图3);当两者坡向相同时,分两种情况,岩层倾角>坡角,反向弯曲,“V”字形出露线尖端指向沟谷下游(图4),岩层倾角<坡角,同向弯曲,其弯度大于等高线,“V”字形出露线尖端指向沟谷上游(图5)。

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