
构造地质野外观察及调查要点
一、褶皱调查
(一)褶皱的分类和描述
1. 褶皱位态分类
褶皱在空间的产出位态主要取决于轴面和枢纽的产状,根据轴面倾角和枢纽倾角将褶皱分成七种类型。
(1)直立水平褶皱。轴面倾角90°~80°,枢纽倾伏角0°~10°。
(2)直立倾状褶皱。轴面倾角90°~80°,枢纽倾伏角10°~70°。
(3)倾坚褶皱。轴面倾角90°~80°,枢纽倾状角70°~90°。
(4)斜歪水平褶皱。轴面倾角80°~20°,枢纽倾伏角0°~10°。
(5)斜歪倾状褶皱。轴面倾角80°~20°,枢纽倾伏角10°~70°。
(6)平卧褶皱。轴面倾角0°~20°,枢纽倾伏角0°~20°。
(7)斜卧褶皱。轴面倾角20°~80°,枢纽在轴面上侧状角70°~90°,且两者倾向、倾角基本一致。
2. 褶皱的形态分类
主要根据各褶皱形态的相互关系和褶皱层的厚度变化对褶皱进行分类。
(1)根据褶皱的各褶皱层的厚度变化分类。
① 平行褶皱。
② 相似褶皱。
(2)J.G.Ramsay(1967)根据在褶皱横截面(即垂直于枢纽的褶皱剖面)上,褶皱层厚度变化和等倾斜线型式所反映出来的褶皱面曲率变化特征来划分褶皱类型。他依据褶皱层的等倾斜线型和变化参数所反映的相邻褶皱面曲率关系,将褶皱分为三类五型。
(3)除上述几种褶皱的主要分类外,为了便于对褶皱的描述,①可以根据褶皱两翼之间的夹角(翼间角)大小,将褶皱描述为:平缓(180°~120°),开阔(120°~70°)、中常(70°~30°)、紧闭(30°~5°)和等斜(5°~0°)褶皱;②也可以根据褶皱转折端的形态将褶皱描述为:圆弧(滑)、尖棱、箭状褶皱和挠曲。
(二)褶皱的调查内容及要求
1. 褶皱要素和几何形态的观测
(1)要注意测量:①褶皱两翼的产状;②褶皱枢纽的产状;③定量或定性地确定轴产状;④翼间角的大小。
(2)要注意观察描述;①转折端的形态;②各褶皱层的厚度变化(从翼部到转折端);③各褶皱面弯曲的协调性;④褶皱的对称性。
对一些典型的褶皱要进行素描和照相,用褶皱形态(兰姆赛几何形态分类)分析用的照片,必须要垂直拍摄。
2. 褶皱从属构造的调查
收集与大型褶皱有成因联系的从属小构造,是褶皱成因分析中必不可少的内容。所以,在调查过程,要注意观察、测量和描述以下构造现象。
① 从属褶皱:测量从属褶皱的两翼产状、轴面产状、枢纽产状;
② 测量节理、裂隙及小断裂的产状,描述与褶皱之间的关系;
③ 观测层间滑动擦痕产状、破碎的规模及运动方向;
④ 观测劈理及线理产状、分布型式及与褶皱的关系。
需要指出的是,中等尺度以上的褶皱通过填图才能在平面上反映出来,调查时,应在褶皱的倾伏(或扬起)部位设计路线或观察点,并标绘所测岩层产状(或枢纽产状)。
3. 叠加褶皱调查
构造复合:一般意义上的构造复合是指形成时间先后的构造形迹(或构造体系),它们的形态特征、规模大小、力学性质、生成序次可以各有所异,但构造变形时期不同,在共同涉及的地域内彼此的主干构造之间相互结合或干扰的关系。例如断层间的切割、褶皱间的叠加、节理的交织、劈理的置换等等,都是构造复合的表现。根据地质力学的观点,把构造形迹(或构造体系)间的复合现象归纳为四种基本方式,即归并、交接(包括重接、斜接、反接、截接、限制)、包容和重叠。
复合叠加褶皱的野外观察识别和鉴别主要标志如下:
(1)重褶现象:在褶皱的同一切面上不仅有先存褶皱轴面的重新弯曲,而且还有相应的双重转折,使褶皱呈钩状。在褶皱范围内
出现双重的褶皱要素。
(2)新生构造有规律的弯曲:新生面理或线理一般代表一期构
造变形。它们有规律地弯曲,一般意味着新生褶皱变形面在新的构造应力场的又一次变形。
(3)两组不同类型的不同方位的面理或线理有规律地交切以及陡倾或倾坚褶皱的广泛发育,也是判别叠加褶皱的标志之一。此外,研究大型褶皱的转折端具有重要意义,因为褶皱叠加现象在这里显示最为明显。
二、断层调查
断层包括逆断层、正断层、平移断层。逆断层有高角度逆断层、低角度逆断层、逆冲断层;平移断层分为右旋平移断层、左旋平移断层。
(一)断层分类和有关术语
平移-逆断层:以逆断层为主,兼平移性质。
平移-正断层:以正断层为主,兼平移性质。
逆-平移断层:以平移为主,兼逆断层性质。
正-平移断层:以平移为主,兼正断层性质。
枢纽断层:断层的一侧以垂直于断层面的轴为枢纽而发生过旋转运动的断层。
高角度逆断层:是指倾斜陡峻、倾角一般大于45°的逆断层;
低角度逆断层:是指断层倾角一般小于45°(一般认为在30°左右)的逆断层;
逆冲断层:是指位移显著、角度低缓的逆断层,一般在30°左右或更小,位移量一般在数公里(通常指5km)。
推覆体:在角度十分低缓的逆冲断层上推移距离在数公里(意指5km)以上的平板状外来岩体(系)。
逆冲推覆构造(推覆构造):即包括逆冲断层又包括外来岩体在内的整个构造。
剥离断层:是伸展构造区一种平缓产出的铲状大型正断层,并且往往伴生以变质核杂岩体,剥离断层之上为剥离上盘,其下为剥离下盘;上剥离盘是一套浅层次的正断层组合,下剥离盘为变质核杂岩。
变质核杂岩;是由古老片麻岩等组成的穹状隆起,外形近圆形(或椭圆形、卵形),以剥离断层为界与沉积盖层分开,顶部与剥离断层接触带是一条由糜棱岩组成的韧性剪切带。
滑脱构造:是指顺一条相对原生面(如不整合面、重要岩系或岩性界面等)发生剪切滑动,滑动面上下盘的岩系各自独立变形,或造成地层的缺失的构造,它是伸展(或重力)体制下形成的低角度断层。
走向滑动断层(走滑断层):指大型平移断层,两盘顺直立断层面相对水平滑动。
(二)断层调查方法及内容
1. 调查方法
采用大、中、小构造相结合,遥感解译与实地观察相结合的方法,首先确定断层是否存在,然后进一步收集有关资料。断层证据主要有:
(1)地貌标志(断层崖、断层三角面、错断的山脊、水系、泉水的带状分布等);
(2)构造标志(线状或面状地质体的突然中断和错开、构造线不连续、岩层产状急变、节理化和劈理化窄带的突然出现、小褶皱剧增以及挤压破碎、擦痕等);
(3)地层标志(地层的缺失或不对称重复);
(4)岩浆活动和矿化作用(岩矿、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布);
(5)岩相厚度标志(岩相和厚度的显著差异)。
2. 调查内容
(1)断层两盘的地层及其产状变化;
(2)断层面产状(直接测量、根据断层“V”字形法判定,借助于伴生构造判定);
(3)断层两盘的相对运动方向(主要根据两盘地层的新老关系、牵引褶皱、擦痕、阶步、羽状节理、两侧小褶皱、断层角砾岩等);
(4)断层破碎带的宽度;
(5)断层岩类型;
(6)断层的组合形式(如正断层的地堑和地垒、阶梯状断层、箕状构造、逆断层的单冲型、背冲型、对冲型、楔冲型、双冲构造)。
对一些裸露好的断层面及指向性构造要进行素描和照相。在野外,可根据手标本观察,初步进行分类定名,并采集定向标本,必要时可采集包体测温和透射电镜等样品。
对多期活动的断层,要注意观察各期活动的力学性质、相互关系和形成时代。
(三)断层岩分类
断层岩是断层两盘岩石在断层作用中被改造形成的具有特征性结构构造和矿物成分的岩石。断层(剪切带)从产出的构造层次上分为脆性断层和韧性断层,断层岩也相应分为碎裂岩系列和糜棱岩系列(表3-1)。
1. 碎裂岩类岩石的命名
(1)压碎角砾岩的命名按:角砾(原岩)成分+压碎角砾岩基本名称。例如:安山质压碎角砾岩。
(2)碎裂岩的命名,当原岩性质可以确定时,命名按:次生结构+原岩名称。例如:碎裂花岗岩。
(3)当原岩性质不能确定时,命名按:主要矿物成分(或原岩成分)+碎裂岩基本名称。例如:花岗质碎斑岩、长英质碎粒岩。
2. 糜棱岩类岩石的命名
(1)糜棱岩化岩石的命名:次生结构+原岩名称。例如:糜棱岩化花岗岩。
(2)糜棱岩的命名:主要矿物或矿物组合(或原岩性质)+糜棱岩基本名称。例如:花岗质初糜棱岩、长英质糜棱岩。
(3)千糜岩的命名:新生矿物或矿物组合+千糜岩。例如:绢云千糜岩。
三、节理、劈理和线理调查
(一)节理调查
节理是岩石中没有明显位移的断裂,对节理研究有助于分析大一级构造成因机制和恢复古构造应力场。在调查过程中应注意观测和描述以下主要内容。
1. 节理的产状;
2. 节理的性质及节理的特征;
3. 节理的分期配套;
4. 节理的充填情况(注意含矿性);
5. 节理与层理及大构造和关系;
6. 节理组合形式。
必要时作节理统计,为应力场分析提供资料。
除节理调查外,还要注意观测缝合线构造。缝合线可分为与层面平行和层面斜交两种,后者可能与区域最大主应力方向垂直,在一定程度上有助于分析区域构造应力场。
表3-1 断 层 岩 分 类
岩石系列
|
岩石类型
|
碎块粒径
mm
|
基质含量
(×10-2)
|
结构
|
构造
|
原岩类型
|
|
碎
裂
岩
系
列
|
压碎角砾岩类
|
压碎角砾岩
|
>2
|
|
压碎角砾结构。角砾呈尖棱角状,大小悬殊,杂乱排列。胶结物常为铁质、硅质、碳酸盐等。
|
无定向
|
|
圆化角砾岩
|
>2
|
|
圆化角砾结构。角砾呈次棱角状、次圆状,胶结构物为碾碎得更细的碎屑和碎粒物质。
|
有时略显定向
|
|
||
碎裂岩类
|
碎裂岩化岩石
|
>2
|
<10
|
碎裂化结构。轻微破碎,裂纹较多,但裂隙中充填物较少。原岩结构尚能辨认。
|
无定向
|
|
|
碎裂
岩
|
>2
|
10-50
|
碎裂结构。碎块间没有明显相对位移,外形相互适应。裂隙常为磨细物质或次生铁质、硅质、碳酸盐充填。
|
无定向
|
|
||
碎斑岩
|
2-0.5
|
>50
-90
|
碎斑结构。残留的较大矿物碎斑常弧立地被碎粒物质包围。
|
无定向
|
|
||
碎粒
岩
|
<0.5
-0.02
|
>90
-100
|
碎粒结构。岩石中矿物几乎全部被碾碎成碎粒级(0.1-0.02mm)物质。
|
无定向
|
|
||
超碎
裂岩
|
<0.02
|
>90
-100
|
碎粉结构。岩石几乎全被碾碎成碎粉级(<0.02mm)物质。
|
无定向
|
|
||
糜
棱
岩
系
列
|
糜棱岩类
|
糜棱岩化岩石
|
|
<10
|
糜棱岩化结构,残留原岩结构。糜棱岩化碎细物质沿碎斑透镜体之间分布。
|
定向
构造
|
|
初糜
棱岩
|
|
10-50
|
糜棱结构,残留原岩结构。碎斑不同程度圆化,常弧立地分布在由碎细物质组成的条纹或条带中。
|
定向构造(条带状、眼球状构造)
|
|
||
糜棱
岩
|
|
>50-90
|
糜棱结构,碎斑结构。碎斑圆化程度增高,呈眼球状、透镜状、矿物的各种变形结构构造发育。碎细基质常形成不同颜色、粒度和矿物成分的条纹、条带或透镜条带,显示特征的流动构造。
|
定向构造(眼球状、片麻状构造)
|
|
||
续表3-1 断 层 岩 分 类
岩石系列
|
岩石类型
|
碎块粒径
mm
|
基质含量
(×10-2)
|
结构
|
构造
|
原岩类型
|
||
糜
棱
岩
系
列
|
糜棱岩类
|
超糜
棱岩
|
|
>90
-100
|
超糜棱结构。无或很少碎斑。碎细物质粒度多小于0.02mm,呈霏细状,具不同颜色和成分的条纹或条带,显示强烈流动构造。
|
定向构造(流动构造)
|
|
|
千糜
岩
|
|
重
结
晶
程
度
|
<50
|
显微鳞片粒状变晶结构,千糜结构。新生成较多的绢云母、绿泥石、透闪石、阳起石、绿帘石等含水矿物。碎细的粒状矿物常聚集成条带或透镜体分布。
|
千枚状构造
|
|
||
变晶
糜棱
岩
|
<100
|
变余糜棱结构。新生成较多的绢云母、绿泥石,石英已重结晶成粗大晶粒。
|
定向构造(流动构造)
|
|
||||
构造片岩类
|
构造
片岩
|
<100
|
粒状鳞片变晶结构。新生矿物主要为绢云母、绿泥石;石英发生动态重结晶与片状矿物相间定向排列。
|
片状构造
|
|
|||
构造
片麻
岩
|
<100
|
鳞片粒状变晶结构。粒状矿物变形明显,发生动态重结晶,并与片状矿物相间定向排列。
|
片麻状构造
|
|
||||
(二)劈理调查
1. 劈理分类
根据肉眼是否可以鉴别出劈理域和微劈石,把劈理分成不连续劈理和连续劈理两大类型。再根据矿物粒径的大小、劈理域的形态及劈理和微劈石的关系再进行细分。其分类如下:
劈理:连续劈理、不连续劈理
连续劈理:板劈理、千枚理、片理。
不连续劈理:褶皱理、间隔劈理。
褶皱理:带状褶劈理、分隔褶劈理。
2. 劈理观测内容
(1)描述劈理的性质,区分劈理的类型;
(2)测量劈理与层理的产状及其夹角;
(3)注意应变测理标志;
(4)观测描述劈理与劈理之间的先后顺序,为便于描述可S1、S2标示;
(5)描述劈理与其它构造之间的关系;
(6)描述劈理域和劈石的特征。
(三)线理调查
1. 线理分类
线理:小型线理、大型线理。
小型线理:拉伸线理、矿物生长线理、皱纹线理、交面线理。前两者为A型线理,后两者为B型线理。
大型线理:石香肠构造、窗棂构造、杆状构造、铅笔构造、压力影构造(A型线理),前三者为B型线理。
石香肠构造:矩形、梯形、藕节状、不规则状等。
2. 线理观测内容
(1)确定线理类型,特别注意其与运动面之间的关系,研究线理所在的构造面的性质。
(2)测量线理的空间产状及所在的构造面的产状关系。
(3)分析确定线理产出的构造部位,与所属大构造的几何关系,为研究分析大构造的运动、力学性质及成因机制提供依据。劈理和线理的观测常需配合室内显微或超显微尺度的研究,因而需采集适当的定向样品。
四、构造变形相与变形相序列
在岩石变形过程中,同一构造事件所产生的构造变形群落具明显的分带性,并与深、中、浅三个构造层次相对应。例如岩石的宏观变形机制- 脆性剪切、弯曲滑动、固态流变和深熔重结晶流动,就分别对应着从浅表到深部构造层次的变形环境。构造变形相是岩石在地壳运动过程中一定变形环境的构造表现,是一定物理化学条件范围内形成的各种岩层和岩体以某一变形机制的变形为主导的变形构造的共生组合。构造群落代表地质体在同一变形条件下所产生的那些具有生成联系、并组合成一个统一整体的各种构造形迹的总合。用以从构造生态的角度来阐明同一变形环境中产生的构造形迹之间的相互关系。变形相序列指前后相继的变形转换在同一变形地质体中构成的不同构造群落的叠加顺序。
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