第十二章构造运动及地质构造

　　第一节构造运动及其一般特征

　　一、构造运动的概念

　　地质学中一般将由内动力所引起的地壳岩石发生变形和变位的机械作用称为构造运动，有些学者则称之为地壳运动。

　　地质学中一般把新近纪和第四纪(前23Ma—现代) 时期内发生的构造运动称为新构造运动，把人类有文字记录史至现代发生的构造运动称为现代构造运动，新近纪之前发生的构造运动称为古构造运动。

　　二、构造运动的基本特征

　　(一) 构造运动的方向性

　　构造运动按其方向可以分为水平运动和升降运动两类。

　　1.水平运动

　　岩石圈板块或地壳岩块沿地球圈层切线方向移动称为水平运动。

　　2.升降运动

　　地壳岩块沿地球半径方向的运动称为升降运动或垂直运动。

　　(二) 构造运动的速度和幅度

　　(三) 构造运动的不均匀性和阶段性

　　第二节构造运动的证据

　　一、测量证据

　　二、地貌标志

　　三、地质证据

　　(一) 沉积厚度

　　浅海是地球上主要的沉积场所。浅海沉积以陆源碎屑沉积、碳酸钙粒屑沉积和氧化铝、铁的胶体沉积为特色。

　　(二) 沉积相变化

　　沉积相石的沉积特征、生物特征等综合来判别和划分的。按自然地理环境，沉积相可分为海相、陆相和海陆过渡相三大类。

　　(三) 褶皱和断层

　　(1) 某地区岩层中仅出现孤立的穹隆和高角度正断层，可判定该地区在褶

　　皱和断层形成阶段主要受上升运动的作用。

　　(2) 某地区岩层中形成连续的紧闭褶皱和逆掩断层、推覆构造时，表明该地区曾受到强烈的水平挤压应力作用， 是发生过水平方向构造运动的可靠证据。

　　(3) 大型引张断陷，如裂谷、地堑等，是水平引张作用产生的，洋中脊裂谷是岩石圈板块在软流圈上背向漂移产生的。

　　(四) 地层接触关系

　　地层是指具时代含义或一定层位 的一层或一组岩层。

　　常见的地层接触关系有整合、平行不整合与角度不整合三种。

　　1.整合

　　2.平行不整合

　　3.角度不整合

　　第三节地质构造

　　地质构造是地质体或地壳中的岩块受到应力作用造成永久变形的产物。地质体泛指天然的岩石块体，而不论其规模大小、形状、内部结构和成因。地质体在表上直接露出部分称为露头。

　　常见的地质构造有水平构造、倾斜构造、褶皱、断裂以及岩浆岩作用产生的构造等。

　　一、地质构造空间位置的测定

　　(一) 岩层的产状

　　岩层的产状即岩层在空间的位置，以其层面在三维空间中的延伸方向和与大地水准面(水平面) 的交角关系来确定，即用层面的走向、倾向和倾角三个变量来度量。这三个变量称为岩层产状三要素

　　1.走向 层面与水平面相交所得的直线称走向线，走向线两端指示的方向即是岩层

　　的走向。它有两个方向(二者相差180°)。走向表示岩层在空间的延长方向。

　　2.倾向 在层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线为真倾斜线，此线在水平面的投影线为真倾向线，真倾向线指示的方向是岩层的真倾向，简称倾向。倾向只有一个，表示岩层向下倾斜的方位。层面上与走向斜交的直线均为视倾斜线，其在水平面上的投影均为视倾向线，其方向为视倾向。

　　3.倾角 层面上真倾斜线与真倾向线的夹角为岩层的真倾角，简称倾角。视倾斜线与其在水平面上投影线的夹角为视倾角。所有的视倾角均小于真倾角。

　　(二) 岩层厚度的测定

　　岩层是具有三维空间的板状地质体。

　　岩层的厚度是指同一岩层从顶面到底面的距离。测量线必须同时垂直于顶面和底面， 才能量得岩层的真厚度。

　　(三)“V” 字形法则

　　“V” 字形法则是指当不同产状的岩层分布于不同坡度及坡向的地形区时，如何根据地层出露线有规律弯曲的现象判断地层产状的法则。

　　二、水平构造

　　水平构造在地貌上表现为，沟谷底部出露老的岩层;顺坡向上岩层逐渐变新;山峰顶为较新的岩层;在不同的沟谷坡上，只要高程相同，出露的岩层必定是同一时代的相当岩层。

　　三、倾斜构造

　　四、褶皱

　　(一) 褶皱的基本形态

　　褶皱是岩层在应力作用下产生连续弯曲的塑性变形产物，岩层的连续完整性没有破坏。褶皱的基本类型有两种：背斜和向斜。

　　背斜　岩层向上弯曲、中心部位岩层较老，两侧岩层依次变新。

　　向斜　岩层向下弯曲，中心部位岩层较新，两侧岩层依次变老。

　　(二) 褶皱要素

　　褶皱的基本要素有核、翼、转折端、枢纽和轴面

　　核 　或称核部，指褶皱中心部位的岩石。

　　翼　或称翼部，指核部之外的两侧岩石。

　　转折端 指褶皱从一翼向另一翼过渡的弯曲部分。

　　枢纽 　指同一褶皱面上曲率最大点的连线。

　　轴面 　指平分褶皱的一个假想面。

　　(三) 褶皱的分类

　　1.根据轴面和两翼产状的分类

　　根据褶皱轴面和两翼产状可将褶皱分为直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱和翻卷褶皱其中倒转褶皱是其一翼地层的层序已发生了倒转;平卧褶皱的轴面近于水平;翻卷褶皱是早期褶皱的轴面再发生弯曲

　　的褶皱。

　　2.根据转折端形态的分类

　　圆弧褶皱的转折端成圆弧状;尖棱褶皱两翼较平直，转折端呈尖角状;箱状褶皱的转折端宽阔平直，两翼陡立;扇形褶皱的两翼均向核部倾斜，因而两翼岩层新老层序倒置。挠曲出现在褶皱不发育的缓倾斜岩层中，其局部地段出现台阶式弯曲，有些学者称其为膝折。

　　3.根据褶皱平面形态的分类

　　根据褶皱在水平面上展布的长度与宽度之比， 可划分为线状褶皱，其长宽比大于10∶1;短轴褶皱，其长宽比在10∶1至3∶1之间;等轴褶皱，其长宽比小于3∶1。背斜式等轴褶皱常称为穹隆，向斜式等轴褶皱常称为构造盆地。

　　五、断裂

　　断裂是地质体受力发生破裂的变形。

　　(一) 节理

　　节理是一种没有明显位移的脆性断裂，它是地壳表层的岩石中发育最广泛的断裂构造。

　　构造节理按其力学性质分为剪节理和张节理。

　　节理的发育程度是工程地基强度的重要影响因素。

　　(二) 断层

　　断层是具有显著位移的断裂。

　　地球上最大的断层是作为板块边界的断层

　　1.断层要素

　　断层要素

　　(1)断层面 　断层面是指把地质体断开成两部分(两盘) 并沿之滑动的破裂面。断层面一般为稍有起伏的

　　不规则面。断层面的产状同岩层层面一样用走向、倾向和倾角来测定。

　　(2) 断层线 　断层面和断层带在地面的出露线称为断层线。

　　(3) 断盘 　指断层面两侧相互错开的岩块。

　　(4)断距 断层两盘相对滑移的距离称为断距。

　　2.断层的主要类型

　　(1) 按断盘相对运动方向分为正断层、逆断层和平移断层。

　　正断层　指上盘相对下降、下盘相对上升的断层。正断层的断层面通常大于45°。正断层主要是由于引张力和重力作用形成的。

　　逆断层　指上盘沿断层面向上移动的断层。断层面倾角大于45°的逆断层称为高角度逆断层。

　　平移断层　指断层面直立、断盘沿断层面作水平滑移的断层，也称为走向平移断层。

　　(2) 断层的组合类型　地堑与地垒、阶梯状断层、叠瓦式断层、推覆构造。

　　地堑 　一般由两条以上相向倾斜的正断层组成，其公共盘为下降盘。

　　地垒 　由两条以上相背倾斜的正断层组成，其公共盘为上升盘。地堑和地垒在一个地区相邻伴生，常组成盆岭构造

　　阶梯状断层　指在一个地区内产状大致相同的几条正断层相邻发展，其上盘依次下降而呈阶梯状排列。

　　叠瓦式断层 　指一系列产状相近的以低角度为主的逆断层相伴出现，各断层上盘朝同一个方向逆冲上升，在剖面上呈房顶盖瓦状。

　　推覆构造 　指逆掩断层的上盘岩块沿缓倾斜的波状断层面远距离滑移所形成的构造，断层上盘称为推覆体 或逆冲岩系或外来岩席，断层下盘称为原地岩系。

　　第四节地震构造

　　一、概述

　　地震 是由自然原因引起岩石圈的快速颤动， 是一种常见的地质现象。

　　地震波的发源地称为震源。震源在地面的投影区称为震中， 震中与震源之间的距离称为震源深度。

　　二、地震的震级和烈度

　　地震震级 是表示震源释放能量大小的级别， 释放的能量越大，震级越大。

　　地震的烈度是地震造成地面及建筑物破坏的尺度。

　　三、地震的成因类型

　　地震按其发生原因可以分为以下四种类型：

　　(一) 构造地震

　　由岩石圈及上地幔物质的机械运动使刚性岩块突然断裂而引起的地震，称为构造地震。

　　(二) 火山地震

　　与火山喷发有明显成因联系的地震称为火山地震。

　　(三) 陷落地震

　　地下洞穴的顶板突然严重崩塌和陡峭山崖大量岩块突然崩坠而引发的地震，称为陷落地震。陷落地震震级较小，其波及的范围也较小。

　　(四) 诱发地震

　　由于人为因素诱使地下岩块中积蓄的应力突然释放而形成的地震称为诱发地震。

　　四、地震发生的断层弹性回跳模型

　　20世纪初Reid(1911) 提出，由断层活动诱发地震发生的具体过程可以用

　　断层的弹性回跳模型来解释。其要点如下：

　　(1) 引起构造地震的岩石破裂是由于周围地壳的相对位移产生了大于岩石强度的弹性应变的结果。

　　(2) 断层的相对位移一般是在一个比较长的时期内逐渐达到其最大值的。

　　(3) 地震时发生的惟一物质运动是破裂面两边的物质向没有弹性应变的地方突然发生弹性回跳。这种移动随着离破裂面的距离增大而逐渐变小，延伸距离可以达到几到十几千米。

　　(4) 地震引起的地振动源于断层破裂面。破裂的初始表面很小，但一旦断层发生滑动，破裂面将迅速地变得很大。

　　(5) 地震时释放的能量在岩石破裂前以弹性应变能的形式储存在岩石中。

　　五、地震效应

　　地震前后在地下和地面上由于地震而形成的直接的和间接的影响统称为地震效应。

　　六、地震的地理分布

　　(一) 全球的地震分布

　　1.环太平洋地震带

　　此地震带主要沿太平洋板块的岛弧-海沟带分布，在太平洋东北侧沿北美板块与太平洋板块间走向滑动断裂带分布。世界上80% 的浅源地震、90% 的中源地震和95%的深源地震都发生在这个地震带内。

　　2.地中海—喜马拉雅—印尼地震带

　　此地震带沿非洲板块、印度洋板块与亚欧板块的接合部位分布。其地震约占地震总量的15%，主要为浅源地震，有少量中源和深源地震。

　　3.大洋中脊和大陆裂谷地震带

　　较多的地震出现在大洋中脊上，大陆裂谷上有少量地震发生，且均为浅源地震。

　　4.大陆内部活动断裂地震带

　　地震集中于近代活动的大断裂附近，全部是浅源地震，其地震不到全球地震总量的2%，但因这些地带靠近大、中城市和居民较集中的农村，发生强震对人类社会造成的危害很大。

　　七、地震的预防和预报

　　(一) 地震的预防

　　(1) 在深入研究现代活动断裂与地震活动性等地震地质环境基础上， 编制全国性和地区性地震区划图，为我国县级以上城市和居民集中的乡镇提供可靠的基本烈度， 以指导各地区和重要工程建设的防震抗震工作。

　　(2) 严格按基本烈度进行设计和施工。实践证明，增强建筑物的抗震能力是减少人员伤亡和财物损失的最有效措施。

　　(3) 做好可能发生中强震地区的地震活动性监测和研究工作，力争能准确预报强震发生的地点、时间和震级。

　　(4) 对居民经常进行预防地震、震时自救和震后救灾的科学知识教育。

　　(5) 政府应建立地震救灾领导机构，平时经常检查各单位防震措施的完善情况，震后能及时组织起抢险救灾队伍，防止灾情扩大化。

　　(二) 地震预报

　　地震预报要求回答三个问题：什么地点将要发生地震?什么时间发生?该地震强度(震级) 有多大?这叫做地震预报三要素。