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定义:板劈理(slaty cleavage)又称板状构造,是板岩或其他均质沉积岩在变形作用和低级变质作用下形成的面理。其特征表现为岩石中片状矿物(如绿泥石、绢云母)沿垂直于压缩方向平行排列,形成密集且光滑的劈理面,使岩石能沿此方向裂成薄板状。
典型特征:
1、结构特征:
劈理域与微劈石相间排列,劈理域宽约0.005mm,含大量片状矿物;微劈石宽约1mm,由石英、长石等粒状矿物组成。
劈理面光滑平整,常与原岩层理平行或斜交,可能呈现微弱绢丝光泽。
2、矿物组成:以绿泥石、绢云母等片状矿物为主,粒径通常小于0.2mm。
定义:地质构造中一种特殊的劈理现象,指劈理面在穿过不同岩性的岩层时,其与层理面的夹角发生规律性变化的现象。这种折射现象通常由岩层间力学性质(即“能干性”)的差异引起,是构造变形过程中应力分布和岩石流变状态差异的重要表现。
典型特征与实例:
1、结构表现:在互层岩石(如砂岩与页岩互层)中,劈理面从能干层进入非能干层时,劈理方向发生明显转折,形成类似光线的折射现象。例如,砂岩层中劈理陡倾,页岩层中劈理缓倾。
2、显微特征:劈理域在能干层中较窄且间隔大,微劈石保留粒状矿物(如石英);非能干层中劈理域密集,含大量片状矿物(如云母)定向排列。
三、层间间隔劈理 Interlayer spaced cleavage
图解:间隔劈理局限于石英砂岩中相对软弱的灰岩夹层内。(采集人:中国地质大学教工 采集时间:1982年)
四、矩形石香肠 Rectangular boudin
图解:白云岩中的硅质条带拉断形成矩形石香肠,反映硅质能干层(强硬层)与白云岩软弱层之间的高粘性差。(采集人:中国地质大学博物馆杜岳鸿、李富强 采集时间:1988年 采集地点:湖北大冶)
定义:矩形石香肠是指强硬岩层(如硅质层、白云岩)在垂直或近垂直的挤压应力作用下,因脆性破裂被拉断成直角棱角的长条状块段,形似规则的长方形或矩形“香肠”,周围被软弱岩层(如白云岩、泥岩)塑性流动充填形成的构造。其名称源于形似香肠串的排列形态。
典型特征:
1、几何形态
横断面呈直角棱角,边界平直,宽度(a)与厚度(c)比值较大(如8~14),断口间隔(T)与块段长度(L)比约为1:24。
三维空间上可能呈“巧克力糖方盘”状,横纵间隔发育,常见方解石脉充填。
2、矿物与结构
强硬层内部可能保留原岩的薄层理,断口处可见层理被切断,断面与层理呈30°~40°夹角。
周围软弱层中常发育共轭剪节理或楔形张裂隙,充填物(如方解石)晶体排列方向与层理垂直。
3、应变分析
矩形石香肠的宽度(a)指示拉伸方向(X轴),厚度(c)指示压缩方向(Z轴),长度(B)平行于中间应变轴(Y轴)。
图解:硅质条带大理岩中相对刚性的硅质层形成矩形石香肠构造。注意在左侧褶皱转折端部位出现的矩形石香肠构造,示石香肠构造形成于褶皱之前。(采集人:中国地质大学博物馆杜岳鸿、李富强)
五、透镜状石香肠Lenticular boudin
图解:灰岩中相对强硬的白云岩形成的透镜状石香肠构造。香肠体的两端有分泌的方解石充填,示压溶作用的存在。(采集人:中国地质大学教工 采集时间:1982年)
定义:透镜状石香肠是石香肠构造的一种类型,主要发育于互层岩系中,其特征是强硬岩层(如白云岩、硅质岩)被拉断后形成两端尖锐、中部膨大的透镜状块段,形似地质“香肠”。其典型表现为:
1、形态特征:横断面呈菱形或透镜状,两端常被剪裂拉断并细颈化,中部保留原岩的薄层理或矿物结构。
2、充填物:被拉断的间隔中常由软弱岩层塑性流动充填(如页岩、泥岩),或由变形过程中分泌的方解石、白云石等矿物充填。
3、力学标志:香肠体两端可能因剪切作用形成鱼嘴状形态,周围软弱层中常见共轭剪节理或楔形张裂隙。
典型实例与地质意义:
实例分析:
北京大灰厂地区:灰岩中的白云岩层被拉断为透镜状石香肠,断口充填方解石脉,周围灰岩层发育共轭剪节理,反映压溶作用和差异应变。
新疆井井子沟剖面:下二叠统塔什库拉组中发育透镜状石香肠,与粒序层、底面印模等构造共同指示古构造事件。
地质意义:
应变指示:透镜状石香肠的宽度(拉伸方向)和厚度(压缩方向)可反演局部主应力方向,其形态反映岩层间中等黏度差。
构造重建:通过香肠体的排列方向和充填物特征,可推断褶皱轴面或断层滑动方向。
工程风险:石香肠构造带常为岩体薄弱区,需在隧道开挖或边坡治理中评估其渗透性和稳定性
六、膝状褶皱 Kink fold
图解:以早期板劈理为变形面发生褶皱,由左到右褶皱形式发生变化,既由膝状-箱状-圆弧状渐变过度。(采集人:单文琅 采集地点:北京西山地区 中国地质大学博物馆1982年收藏)
定义:岩层在变形过程中形成单侧平直、另一侧急剧转折的尖棱状弯曲,形似膝关节的弯曲形态。这类褶皱通常发育于板劈理或面理化岩石中,是岩层在特定应力条件下差异滑动的结果,常见于浅变质岩区或构造活动带。
形态特征:
1、几何标志
单侧陡倾:一翼岩层保持平直或缓倾斜,另一翼发生突然转折(转折端呈尖棱状),两翼间夹角常小于30°。
变形面控制:以早期发育的板劈理或层理面为变形面,褶皱形态从膝状逐渐过渡为箱状或圆弧状。
不对称性:常表现为非对称形态,短翼(陡倾侧)可能发育剪切带,长翼(缓倾侧)相对稳定。
2、规模与分布
规模差异显著,小至手标本尺度(如显微膝折带),大至区域性褶皱(如北京大灰厂地区的膝状褶皱)
地质意义:
1、应变指示
膝状褶皱的翼间角和转折端形态可反映局部应变强度,夹角越小表明剪切作用越强烈。
2、构造重建
通过膝状褶皱的排列方向和共轭膝折带组合(如箱状褶皱),可推断区域主应力方向及褶皱轴面产状。
例如,北京大灰厂地区的膝状褶皱与共轭剪节理组合,指示了古构造运动的挤压方向。
3、工程风险
膝状褶皱带常为岩体薄弱区,可能引发边坡滑移或隧道塌方,需在工程中评估其渗透性和稳定性。
与其他褶皱的区别:
膝折 kinking 两翼平直,转折端尖棱。(采集人:中国地质大学教工 中国地质大学博物馆1982年收藏)
七、平缓褶皱 Gentle fold
平缓褶皱是褶皱构造的一种类型,其核心特征是翼间角较大(介于120°至180°之间),形态相对开阔,两翼岩层倾斜平缓,转折端呈圆弧状弯曲。这类褶皱常见于构造变形较弱的沉积岩区,是岩层在低应变强度下形成的典型构造形态。
主要特点:
1、翼间角大
两翼岩层夹角大于120°,整体形态开阔,无明显紧闭或尖棱状转折端,反映变形过程中应力作用较为均匀。
2、几何形态
横剖面上岩层呈连续弧形弯曲,属于同心褶皱(等厚褶皱),同一岩层厚度在褶皱各部位保持基本不变。例如,在未受剥蚀的水平褶皱中,岩层呈对称分布,背斜核部为老地层,向斜核部为新地层。
3、构造环境
多发育于未变质或浅变质的沉积岩中,如砂岩、页岩互层,常见于构造活动较弱的稳定地块或盆地边缘。
地质意义:
1、应变强度指示
翼间角越大,表明岩层在变形过程中经历的挤压力越小,应变强度较低。
2、构造演化分析
平缓褶皱常与未受强烈变形的沉积地层伴生,可用于推断区域构造活动的阶段性。例如,北京大灰厂地区的平缓褶皱与共轭剪节理组合,揭示了古构造运动的挤压方向。
3、工程地质应用
平缓褶皱带通常岩体完整性较好,但若发育层间滑动面或软弱夹层,仍可能成为地下水渗透通道或边坡滑移面,需在工程中评估其稳定性。
八、开阔褶皱 Broad fold
基本特征:
1、形态与结构
翼间角较大:两翼岩层夹角明显大于紧闭褶皱(<30°),但小于平缓褶皱(120°~180°),整体呈现舒展的弧形弯曲。
转折端形态:褶皱转折端呈圆弧状,岩层厚度在褶皱各部位基本保持等厚,属于同心褶皱(即平行褶皱)。
对称性:通常为对称褶皱,轴面近直立或轻微倾斜,两翼长度相近。
2、岩性与变形环境
多发育于未变质或浅变质沉积岩中,如砂岩、页岩互层,常见于构造活动较弱的稳定地块或盆地边缘。
形成于低应变速率和中等围压条件,岩层通过纵弯褶皱作用发生塑性弯曲,未出现明显剪切破裂或压溶作用
地质意义:
1、构造环境指示
开阔褶皱反映区域构造应力强度较低,常见于稳定地块或盆地盖层,如四川盆地的侏罗系砂岩盖层褶皱。
2、工程地质应用
开阔褶皱带岩体完整性较好,但若发育层间滑动面或软弱夹层(如页岩),仍可能成为地下水渗透通道,需在工程中评估其稳定性。
3、资源勘探
大型开阔背斜常作为油气储集构造,因其拱形结构利于油气聚集,例如鄂尔多斯盆地部分背斜构造。
图解:注意不同褶皱层的褶皱形态的变化,强硬的硅质层(石英岩)具典型的相似褶皱的特点,较软弱的铁质层(富磁铁矿层)为顶厚褶皱。(采集人:杜岳鸿 采集时间:1987年 采集地点:河北迁安)
定义与特征:不对称N型褶皱是褶皱构造的一种特殊类型,其核心特征是不同岩层因力学性质差异表现出非对称的褶皱形态。具体表现为:
1、岩层差异变形:强硬的硅质层(如石英岩)形成相似褶皱(各层曲率相同,转折端加厚),而软弱的铁质层(如富磁铁矿层)则形成顶厚褶皱(翼部减薄,转折端显著增厚)。
2、形态不对称:褶皱两翼长度不等,轴面与褶皱中面不垂直,整体呈现非镜像对称的几何形态。在顺褶皱枢纽倾伏方向观察时,褶皱形态从长翼到短翼的变化可描述为S型(左行逆时针倒向)或Z型(右行顺时针倒向)。
地质意义:
1、应变环境指示:强硬层的相似褶皱反映高应变环境,而软弱层的顶厚褶皱表明塑性流动主导变形。
2、构造应力分析:通过褶皱倒向(S型或Z型)可推断古构造应力方向,例如顺枢纽倾伏方向判断区域性挤压或剪切运动。
3、岩层力学差异记录:褶皱形态的差异为研究岩层黏度差、埋藏深度及变质条件提供关键证据。
与其他褶皱的区别:
十、斜歪水平褶皱 Inclined level fold
横断面为相似褶皱,三维形态为斜歪水平褶皱。(采集人:中国地质大学教工 中国地质大学博物馆1982年收藏)
定义与特征:斜歪水平褶皱是褶皱构造的一种特殊类型,其核心特征是轴面倾斜(倾角介于20°至80°之间),而枢纽近水平(倾伏角为0°~10°)。这种褶皱在形态上表现为两翼岩层倾向相反但倾角不等,整体呈现非对称的几何特征,常见于构造活动带或基底断裂影响的区域。
形态与结构:
1、轴面产状:
轴面呈倾斜状态,倾角范围为20°~80°,与直立褶皱(轴面近直立)形成鲜明对比。轴面倾斜导致两翼岩层不对称,一翼陡倾,另一翼缓倾。
2、枢纽产状:
枢纽(褶皱面最大弯曲点的连线)近水平延伸,倾伏角通常小于10°,表明褶皱沿水平方向延伸较远。
3、翼部特征:
两翼岩层倾向相反但倾角不同,缓倾翼与陡倾翼的夹角(翼间角)通常较大,反映变形过程中应力分布不均。
形成机制:
1、应力条件:
在侧向挤压应力或差异升降运动作用下,岩层发生非对称弯曲。轴面倾斜可能由基底断裂活动或局部应力场偏转引起。
2、岩性差异:
强硬层(如砂岩)与软弱层(如页岩)的黏度差导致变形差异。强硬层形成陡倾翼,软弱层通过塑性流动适应变形。
3、变形环境:
多发育于浅变质或未变质沉积岩中,常见于褶皱翼部或断层活动带,反映中低应变条件下的构造响应。
与其他褶皱的区别:
地质意义:
构造应力场分析:通过轴面倾斜方向和枢纽延伸方位,可推断区域主应力方向及基底断裂活动特征。
工程地质风险:斜歪水平褶皱带可能发育层间滑动面或破碎带,需在隧道工程或边坡治理中评估其稳定性。