地质学中什么是地质学时候用纪什么是地质学时候用系

资料来源于互联网敬请期待下┅期地质l力学~ ps:主页妞昨天忘记更了...TT...sorry了各位 by小管

【构造几何学】structural geometry研究各类各级构造的形状、产状、方位、大小,构造内部各要素之间和相關构造之间的几何特征和空间关系是构造地质学的重要分支学科之一。通过对它的研究可建立一个完整的、具有几何规律的构造系统或構造型式构造几何分析的依据是野外和室内对不同尺度构造的识别和观测;几何学分析得到的资料和数据是运动学和动力学分析的基础。

kinematics根据构造几何学分析资料解释或反演地质体在构造变形、变位时所发生的运动状态和运动过程,是构造地质学的重要分支学科之一變形地质体的运动状态可以分解为外部运动(相对于外部坐标参考系的刚体直移和旋转)和内部运动(相对于内部坐标参考系发生质点相对位移洏引起的形变和体变)两大部分。岩石变形的具体几何特征往往取决于变形时发生的直移、旋转、体变和形变等运动要素的组合情况运动學的分析应当是多尺度的系统分析,因为在某一尺度上观察到的刚体平移和旋转可以是其所在更大一级尺度地质体的体变或形变的一部汾。在近代构造分析中应变分析是一种重要的手段,它可以对地质标志体或地质体的原始大小和形状在变形后发生的改变进行定量评价

dynamics研究引起构造位移和变形的应力的相对大小、方位及其演变过程,重塑一个地区的构造应力场;进而推断产生构造的动力来源及动力学演变过程是构造地质学的重要分支学科之一。由于我们面对的构造是构造变动的终极结果因而反演、推断的动力学过程带有极大的推測性,这里涉及到变形时材料的强度和物理状态、变形速率及其边界条件尤其是变形持续时间更是不容忽视的因素。在动力学分析中進行动力学模拟实验是用来解释构造成因的动力学模式常用的重要手段。但对一个构造系统的解释应该选择哪一种模式取决于人们对这種构造的理解程度,并且往往涉及研究者所持的理论观点

tectonics马杏垣(1983)提出。用构造解析方法对地质构造进行多尺度、多层次、多体制、多因素、多世代、全方位动态综合分析的构造地质学分支学科是在高度活动的动力地球构造观指导下,用新的构造方法学进行地质构造分析嘚一项系统工程构造解析的八个基本方面:①构造变形场;②构造层次;③构造尺度;④构造的叠加、置换、序列、世代;⑤构造转化與再造;⑥岩性介质;⑦物质的得失、增减、改组与分异;⑧构造组合。对这些方面提出了若干重要的新概念;体现了构造现象内在联系囷相互制约规律性的矛盾对立统一思想和具体问题具体分析的辩证方法

【构造地层学】tectostratigraphy构造地质学与地层学之间的交叉学科。原生成层囿序的地层系统(包括沉积岩系、喷出岩系)在经受变形、变质作用后其物态、形态和位态都会发生不同程度的改造和变化,特别是其原生荿层特性或层序会遭受不同程度的破坏或置换使原生地层系统变为构造地层系统,这就决定了对它们的研究已经不能机械地套用常规的哋层工作方法和原则构造地层学的任务就是运用“以恢复原岩为基础、以构造解析为主导”的构造地层学准则,综合分析构造?热事件對原生地层改造和重建后的特征在查明变质地质体空间叠覆关系的基础上,划分构造地层单位进而探明其与原生地层系统的联系。

【構造】structure?又称构造形迹是地质体或岩石形成过程中产生的,或形成之后发生变形、变位所显现的中小型形迹如褶皱、断层、劈理、线理、节理和层理、波痕等。?泛指从全球构造到超显微领域的不同尺度地质体的结构特征及其内部组分或单元的相互配置关系和形貌特征?石油地质工作者常用以泛指石油和天然气的地下储集部位,包括构造变动成因和非构造变动成因的如背斜、断盘、埋丘等。

【原生构造】primary structure岩石在成岩过程中发育的构造如原生岩浆构造(流线、流面等)和原生沉积构造(层理、波痕等)。

【次生构造】secondary structure岩石在成岩以后由于构造变動和非构造变动形成的各种变形、变位现象。构造变动形成的次生构造如褶皱、断层、节理、劈理、构造岩以及隆起、坳陷等等;非构造變动形成的次生构造如滑塌构造和冰川擦痕等。

【构造变动】diastrophism又称地壳变动具有成因含义的一个通用术语,泛指导致地质体或岩石变形和变位的地壳构造运动

【非构造变动】nondiastrophism又称非地壳变动。导致岩石变形和变位的与构造运动无直接关系的作用常见的非构造变动主偠与地表重力作用、成岩作用、压实作用、冰川作用、吸水作用、化学作用和生物作用等有关,其基本形式是弯褶和破裂非构造变动大嘟规模不大,且常局限于地表一定地段之内无变质作用和热液活动伴生,故又称表生构造有些非构造变动和内力地质作用有一定联系,但在空间组合关系上常与区域构造变动不相协调并常使真正构造受到歪曲和掩盖。因此正确分辨非构造变动与构造变动在地质工作Φ有很大实际意义。

analysis又称构造分析是一种分析和解释构造要素的空间关系和形成规律的方法学。内容包括对构造的几何学、运动学和动仂学的分析这一概念首先由桑德尔(Sander,)提出,后不断发展;在中国马杏垣(1983)提出解析构造学把它作为一项分析构造的系统工程,强调了多尺喥、多层次、多体制、多因素、多世代构造的全方位动态综合分析的原则据此构造解析的具体内容和程序可见图。通过解析最终达到构慥综合以全面了解地质构造的演化过程和形成方式、发生条件和形成机制。

scale根据观察对象、研究任务和研究方法的不同而对构造级别和演化序列所进行的划分地质构造有空间尺度和时间尺度,是观察、识别、分析和处理地质构造现象的时空标准;每一尺度都强调某些不哃的方面有不同的研究任务和不同的解析方法。在构造的空间尺度上可划分为巨型、大型、中型、小型、微型和超微型6个等级也可分為全球、区域、大型、小型、显微和超显微6个级别,反映当代地质构造研究已扩展到108~10-8厘米的广阔范围不同空间尺度的构造多级组合相互依存,在地壳不同的构造区域内构成一定格式的构造系统在时间尺度上,可根据地壳变形的量变和质变关系划分出长短不一的构造旋囙、构造幕、世代和生成的先后顺序反映了构造过程的阶段性和展开的顺序性,以及不同阶段构造作用过程的持续时间和速率不同时間尺度的构造之间动静递进演化,构成一个递进变形和变形分阶段发展相结合的构造序列

【构造样式】tectonic style一群有特定风格的构造组合。犹洳一座建筑或一件艺术品可以由于自身特点或风格使它得以与其他时期的或传统的建筑或艺术品相区分开来一样。根据构造样式可对鈈同地区、不同体制和不同时代的构造群进行区分和比较。构造样式多用于概括褶皱构造故又为褶皱样式,但也涉及其他相关构造如媔理等。

【构造格架】tectonic framework?控制一个地区各种地质体空间布局的构造骨架它往往构成一定的构造型式。在发生多期构造变形的地区构成其基本构造格架的一般是主期构造。?在区域构造尺度上或在某一区域构造演化阶段,不同构造单元或构造带的空间排布格式

【构造体制】tectonic regime控制构造发育的岩石圈或地壳的运动方式或动力状态。例如与岩石圈板块间的相对运动状态(会聚、离散、走向滑动)相对应可分出三种基本构造体制:压缩构造体制、伸展构造体制和走滑构造体制。

【构造变形场】tectonic deformation field一种主导构造应力作用的空间分布范围及其形成的变形构慥不同构造变形场各有其代表性的构造或构造组合,它们在不同尺度上都有一定的排布规律反映出应变状态在岩石或地质体内的有序變化。不同学者对构造变形场做过不同的类型划分;马杏垣(1983)曾将地壳的构造变形场概括为8种即伸、缩、升、降、旋、滑、剪、斜。

mechanism又称構造形成机制、构造形成机理构造形成时的变形作用方式和作用过程。不同尺度、不同类型的构造要素各有其相应的变形机制。例如褶皱的形成机制有纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用;褶皱过程中岩层的物质运动方式可分为流动和滑动两种机制;褶皱的轴面劈理的形成机淛则有压溶作用、剪切?压溶分异作用等;更微观的变形机制如糜棱岩的丝带构造、核幔构造等均与矿物的晶质塑性和动态重结晶作用囿关。

homogeneity地质体中均匀的构造变形实际上,自然界中的构造变形大多数都是不均匀的即构造不均一性。由于对非均匀变形进行分析的数學理论非常复杂因此在构造研究中需要有条件地把局部构造变形看作是连续介质的均匀变形,以便应用均匀变形理论来解决实际地质问題但是,物质世界中不存在严格的均匀性所谓“均匀性”只能是在特定规模上统计意义上的均匀。例如某一地质体的构造总体上是不均匀的但可以把它统计性地划分为一些相对均匀的区段,即可以把总体的非均匀变形看成是相邻小区段均匀变形的结果

level构造变形过程Φ,由于地壳或岩石圈不同深度空间的物理化学条件变化所导致的构造垂向分带魏格曼(Wegman,1935)首先把同一构造旋回的构造层次分为表壳构造和內壳构造。马托埃(Mattauer,1980)将构造层次重新定义为地壳内主导变形机制不同的区段并相应划分为上、中、下(即浅、中、深)三个构造层次。各构造層次间的界面因受深度以外的其他因素的影响,往往不是水平面例如在造山带,因受核部高热梯度的控制而成为背斜形态从而表现絀构造层次的水平分带现象。

【表壳构造】suprastructure又称浅层次构造、浅部构造是造山带的上构造层,其变形习性以脆性为主导变形相对不强,不变质或轻微变质“表壳构造”是相对“内壳构造”而言的。

【内壳构造】infrastructure又称深层次构造、深部构造是在地壳深处高温高压环境Φ形成的构造层。以塑性流变褶皱作用以及混合岩化和岩浆侵位为特征多出露在造山带的中心部分。内壳构造这一术语只在与表壳构造楿对比的场合才使用

【流壳层】fluid crustal layer有人称为韧性流层。固态的上地壳和下地壳之间存在的一个柔软的圈层流壳层内的顺层固态流动对上哋壳的厚度变化起着重要的调节作用;上地壳强烈的局部加厚,可以通俄罗斯阿尔丹地盾的构造序列

D为变形幕次;F为褶皱幕次;S为面理构慥过这个流壳层的强烈变薄来补偿;而上地壳的伸展变薄可伴随着流壳层的总体加厚而不是通过莫霍面的起伏来调节。

sequence按各次构造事件發生的时间或相对的先后关系排列而成的构造演化顺序它反映了一定地区构造变形的发展过程。一个地区的构造序列中可包含几个前后楿继的构造旋回每个旋回中又可分为几个构造世代或变形幕(见图)。同一地质体演化的构造序列中不同世代的构造可以发生不同尺度的構造叠加和干扰,但其中有一期构造在本区构造格局的建立上起着主导和定型的作用并控制着后继构造的变形行为,称为主期构造对┅个地区的各种地质事件,如构造变形、岩浆活动、变质作用、沉积作用和成矿作用等进行综合解析所建立的地质事件演化表称为综合構造序列。

generation在一个构造变形旋回中前后相继的变形幕一个世代的构造一般都是同一变形幕的产物,具有相同的年代不同变形世代构造の间的关系是辈分关系,因而它们之间具有质的差别不同世代的构造常具有不同的构造样式,反映不同的变形方式和运动过程体现不哃的构造变形相。在同一世代的构造中递进变形过程也会产生构造现象的叠加复合关系,但它们是在变形环境和方式没有质变的持续运動条件下发生的这种构造的先后顺序只反映了一种递进演变的继承和发展上的“兄弟”关系,而不是辈分关系不能分为不同构造世代。

【构造叠加】tectonic superposition晚期构造叠加在早期构造之上的现象通常指同一岩层的重褶皱变形(叠加褶皱)和同一断裂面上不同方向、不同性质运动的複合等。作为一种几何现象构造叠加是多期变形的结果,也可以由不同类型的变形过程所引起构造叠加不单纯指不同构造几何特征的疊加干扰型式,也包括前后相继的不同构造变形相的叠加关系

structures在递进或相继的变形过程中岩石中的一种构造被另一种不同性质的构造所玳替的现象。最常见的和最重要的是面状构造的置换构造置换作用不仅可以使原来成层岩石中的面状构造置换为与褶皱轴面或韧性剪切帶平行的新面理,而且可以将原来块状岩体变形分解为具有新生平行面状构造的层状岩石各种地质体被置换的结果,都是岩石矿物的成汾、组构发生改组新生构造要素不断取代旧的要素,直到取得支配地位、产生全新的面貌为止构造置换过程也是岩石变质重建的过程,即构造物理?化学作用对岩石?构造的改造和重建过程体现了构造变形分解作用与岩石变质分异作用的综合。因此构造的置换总是哃岩石的劈理、片理或线理的形成和演化联系在一起。中国学者根据不同置换方式将构造置换分为纵向构造置换和横向构造置换两类

transposition在哋壳收缩构造体制下发生的纵向构造置换过程构造置换,是传统意义上的构造置换是传统意义上的构造置换。其机制一般与纵弯褶皱作鼡和压扁作用下轴面劈理的发育过程相联系其置换过程如图所示。区域性的大规模纵向构造置换作用经常与造山带的主期面理褶皱相聯系,形成大规模的陡倾片理带产生巨型假单斜构造。强烈的纵向构造置换作用将导致原生地层层序的严重破坏

【横向构造置换】transversal structural transposition中國学者提出的在地壳伸展构造体制下发生的构造置换,其主导机制一般与水平分层剪切、固态流变作用下的顺层掩卧褶皱和顺层韧性剪切帶的发育过程密切相关横向构造置换作用是产生区域性缓倾片理或大规模顺层面理的主要机制。

【构造反转】structural inversion构造发育过程中变形方式或运动方向发生反向变化的构造作用。如早期的构造沉降后期转为上隆早期的正断层后期转化为逆断层活动等。构造反转一般是由构慥演化过程中构造体制的变化引起的如造山期的收缩断层向造山期后的伸展断层反转。构造反转作用造成的构造即反转构造可视为一種特殊类型的叠加构造。

structure由区域构造应力场改变而使先期构造力学性质(如正断层与逆断层)或构造类型(如隆起和拗陷)向相反方向转化的现象;是一种特殊类型的叠加构造首先在研究含油气盆地时发现,起初被认为是板内盆地变形的机制随着反转构造在造山带和大陆边缘的夶量发现,学者们越来越多地把它们和板块之间的碰撞和裂解联系起来有人把反转构造分为两类:区域应力场从伸展转变为同方向挤压體制下所产生的构造,称为正反转构造;反之则是负反转构造对于走滑断层、热作用和均衡作用所引起的转变,是否属于“反转构造”尚有不同意见与反转构造相关的沉积建造可分为“前伸展层序”、“同伸展层序”和“后伸展层序”;层序和构造特征都是鉴别反转构慥的可靠依据。Copper和Williams(1989)提出衡量挤压运动和伸展运动相对强度的定量方法其公式为

式中:dh是同伸展层序平行断层面的长度;dc是同伸展层序在零点(null point)之上的长度;Ri即挤压运动或伸展运动的相对强度。或采用

式中:de是同伸展层序于零点之下、平行断面的长度从二式中可以看出,如果零点位于同伸展层序的顶面时

即没有挤压和反转事件如果零点位于同伸展层序的底面时,则

即表明同伸展层序发生了完全反转并已偅新达到了变形前的区域高程。在此之前中国许多学者在研究中国区域构造时早就发现“拉、张、开、合”和“拉压转换”规律的普遍性,并公认中国东部中生代以来经历了由挤压到拉伸的多次转变;反转构造的涵义与此实质上是相通的

【变形分解作用】 deformation partitioning毕尔(T.H.Bell,1981)提出昰指地壳岩石在递进变形过程中,由于地质体结构的不均一性导致岩石的变形被分变形分解作用

(据T.H.Bell1986)解为递进剪切变形和递进伸缩变形两種区段,从而使岩石呈现强应变带与弱应变域相间排列的构造格局(见图)构造变形分解作用是岩石发生构造置换的主导机制之一;在变形汾解作用机制下,常常伴随变质分异作用从而使原来同类的岩石分解为不同的构造岩性带,发生所谓“同岩异化”现象

blending毕尔(T.H.Bell,1981)提出①在较深构造层次的变形环境中,由于物理?化学活动性高度增强岩石变形时流变性加大,各类岩石的韧性差逐渐减小使整个地质体嘚变形习性趋于一致,这样各类原来具不同组分和组构的岩石将为一种具新生组分和组构的统一表象的岩石所代替。这就是所谓“异岩趨同”现象②是构造置换作用的高级表现,各种不同的变质地质体经历长期、多次变形?变质作用的反复改造原有复杂的组构和组分經过迭次的变形分解、置换和变质分异,最终反而成为组构和组分比较单一的新生岩类例如绿泥片岩、绢云片岩,或角闪斜长片麻岩等这就是构造均一化现象。

layering在高级变质岩石中最常见的透入性平行面状构造一般由片状或柱状矿物的深色条带与粒状矿物的浅色条带相間定向排列而成,貌似沉积层理如磁铁石英岩的面理、强直片麻岩的成层面理等。它们基本上是在中高级变质条件下岩石发生固态流变嘚基础上形成的其具体形成机制比较复杂,可能的机制有:韧性剪切过程中的变形分解和变质分异作用;在高温条件下韧性剪切流变过程中岩石某些组分粒间熔融,从而使岩石组分改组最终形成深(老组构残余)浅(新生熔出长英成分)组分的相间排列,并在递进剪切中扁平囮区分沉积层理与分异层理在实际工作中有重要意义。

facies岩石在地壳运动过程中一定变形环境的构造表现是由在一定物理化学条件范围內,各种岩层或岩体形成的、以某一变形机制为主导的变形构造的共生组合所体现出来的一个变形相可以包含多个不同成分、不同产状囷不同样式的变形地质体的构造组合,但这些不同构造及其组合之间却有着固定的、可以预测的对应关系共同组成一个能反映其构造生態环境的构造群落。

【构造相】tectonic facies在其应用沿革上曾有多种涵义一般常用作构造变形相的同义词。但鉴于它最早用于沉积岩的构造环境控淛因此相对于变形相而言,它应该是特定构造环境中全部地质的和变形的构造表现;构造相的划分应包括建造和改造两个方面

【构造群落】tectonic community中国学者(1983,1991)提出是同一变形条件下所产生的那些具有成生联系,属于同一构造变形相并组合成一个统一整体的各种构造形迹的總合。用以从构造共生的角度来阐明同一变形环境中产生的不同构造形迹之间的相互关系

association由具有密切成生联系的许多构造要素所组成的囿机整体。每个构造组合的内部各种构造要素具有一定的分布规律和秩序,反映了统一的、有规律的运动过程构造组合除包括各种构慥要素外,还包括构造?沉积、构造?岩浆和变质的组合岩浆和变质作用是更为深刻的构造活动过程。构造组合是在一定的构造环境中、在一定性质的构造?热事件中产生的因而它可以在条件类似的不同地区或岩石中重复出现。

simulation应用现代数学、物理学等基础学科的理论囷方法技术反演或再现天然地质构造的形成和发育过程,包括几何学、运动学和动力学的模拟和反演变形环境及各种控制因素或边界條件的定性、定量或半定量估计,以及其他相关规律性的研究构造模拟的方法主要有数学模拟和物理模拟两类。因电子计算机技术的飞速发展数学模拟已得到广泛应用,并能结合固体力学、流体力学和流变学的理论方法对构造的各种物理量和几何量的分布规律及相互關系进行定量的数学表达。物理模拟通常分为两类:一为利用天然岩石试件通过常温常压或高温高压装置进行岩石力学或流变学实验;叧一为利用模拟材料(如泥巴、塑胶等),根据相似理论调整试件的力学性况和边界条件构成比例模型对构造现象进行模拟。构造模拟不仅鈳以对构造变形过程的认识进行可能性检验;并且可从实验中得到启发提出一些新见解,进一步到野外实践中加以验证

model根据天然典型哋质构造现象所建立起来的构造模型。这些小尺度或显微尺度的构造与大型构造或区域构造具有密切的成生联系;因而对它们进行详细的構造解析可以获得认识和解释大型构造的许多有益信息,甚至可以直接进行类比经验证明,在复杂变形、变质构造区发现和确立天嘫模型,对于认识区域构造的几何学、运动学和动力学特征建立区域构造模式,往往会收到意想不到的效果;有时在一块或一组精心选擇的标本上就有可能见到一个地区变形史的各种细节

【层状地质体】stratified geologic body界面相互平行或大致平行、成层产出的地质体,变形时具有各向异性的特征层状地质体包括原生层状地质体(沉积岩、火山岩及部分顺层侵入岩)以及由它们经变形?变质作用改造后仍具有各向异性成层性嘚变质地质体。

【假层状地质体】pseudostratified geologic body由原生块状地质体(如花岗岩)在变形?变质作用下改造而成的具面状组构的变质地质体(如TTG岩系)它以其面狀构造作为变形面显示类似层状地质体的构造特征,因而常被误认为“地层”实际工作中需注意鉴别,认真加以区分

body岩石本身成分与結构相对均一、没有面状构造分划,而呈现各向同性的地质体可分为原生块状地质体与次生块状地质体两类:①原生块状地质体,主要指岩浆侵入体内部质地与结构比较均匀的各向同性体;②次生块状地质体,主要是块状变质杂岩由原生地质体(包括岩浆岩、沉积岩或先成变质岩)经受超变质作用或重熔以及构造均一化作用改造而成的,客观上已不具备明显的面状组构或成层构造大体上各向同性的变质哋质体。

unit原生地层系统经历构造变形、变质作用改造重建后新生成的地层单位;一般是在一定构造区内由不同岩性组合构成的地层单位構造地层单位的空间叠覆关系与原生地层系统层序的关系,取决于构造置换的方式和程度因此构造地层单位的时序关系可出现:有序、總体有序局部无序、总体无序局部有序、无序等多种情况。在无序的情况下在露头上看到的一套依次排列的岩性层已经不再代表原始的層序,已经失去了它的地层学含义

layers中国学者(1981,1984)提出在地壳较深构造层次中,在伸展构造体制的水平分层剪切流变机制下原生成层岩系发生变形?变质作用而形成的一套基本上能按时代新老划分大套层序,但在本质上它又是经过构造重建的、发育有以顺层韧性剪切带囷顺层掩卧褶皱为主体的固态流变构造群落,并经历强烈递进变形由新生的平行面状构造横向置换原生层理(或先期面理)而形成的崭新的構造地层单元。因此褶叠层是包容全部顺“层”固态流变构造群落的构造?岩层综合实体,其原始地层的本质和面貌已经在不同程度上發生了改变构成了不同形式的构造地层单元。

layers在地壳较深构造层次中在收缩挤压体制下,先存的成层岩系在韧性流层内发生近水平剪切流变和韧性推覆并在递进变形过程中,经强烈纵向构造置换而形成的一套杂序的变质构造地层单元这种变质岩层的构造实质,既不昰简单深埋变质也不是变形后的构造堆叠增厚,而是贯穿整个热动力变质过程重建的、发育有以等斜平卧褶皱和韧性冲断构造为主体的鋶变构造群落的构造滑断堆垛最终形成造山带巨厚的成层变质岩系或构造增生楔。

element组成和表征各种地质体的各种构造特征及内部组分排列规律的、物理的或几何的基本单元它们的成因和具体特征各有不同,但总的可以归结为面状结构要素和线状结构要素两类物理要素昰地质体中具体存在的面状和线状构造,如层理面、片理面、断层面、线理等等它们具有可直接测量的几何形态和方位;几何要素是虚擬的面和线,但可以根据具体构造的几何关系界定因而也有可供测量的几何形态和方位,如轴面、包络面、对称面等结构要素根据地質成因可分为原生的和次生的两类;根据发育程度可分为透入性结构要素和非透入性结构要素;根据构造演化关系可分为残余结构要素和噺生结构要素。

element按一定尺度把一个地区的岩层、岩体划分为不同区段或单元的分划性结构面通常在中、小尺度上把岩层分界面、不整合媔、断层面、岩体接触面等地质界面当作分划性的非透入性结构要素,它们的地表出露线(或在地质图上的投影线)泛称为地质界线所谓“汾划性”或“非透入性”与观察尺度密切相关,如露头尺度所见断层是公认的分划性的非透入性构造,但是在更大尺度(如在卫星图像上)仩看如果它们构成了均匀分布的断裂网络显然就是一种透入性构造。

【透入性结构要素】penetrative textural element在一定尺度范围内均匀而又连续分布于地质体Φ的结构要素各种面状构造或线状构造按一定方式有序地排列,充满于地质体整体例如在露透入性与尺度的关系

L.E.Weiss)头和标本尺度所见的各种劈理、线理等。透入性概念是相对于观察尺度而言的在某一尺度观察的透入性构造,但在更小的尺度观察则为非透入性结构要素即分划性结构要素。图示面状构造在同一岩体不同尺度中的表现表示透入性与尺度的关系。其中:可见图c中的分异层理S2和图e中的膝折带S3茬各自所在的观察尺度上均为透入性结构要素;但在更小一级观察尺度上如图b和图d中S2和S3又可分别看成是非透入性的。

【残余结构要素】relict textural element叒称残余构造原生的或前期的结构要素,虽经变形、变质作用的改造但仍能识别其原本构造特征的结构要素。例如层理是浅变质岩区朂常见和最重要的残余原生结构要素在多期变形的地质体中,在后期变形地质体中仍然显见的前期结构要素相对于后期新生结构要素洏言概称残余结构要素。

【新生结构要素】neogenic textural element又称新生构造地质体在变形、变质作用中因内部组构和组分的变化而产生的结构要素,它们往往不同程度地破坏或置换了原生的或前期的构造在同一地质体中,新生结构要素决定岩石的外貌和结构并截切或包容残余结构要素。

【组合结构要素】multiple textural elements或称复合结构要素由残余结构要素和新生结构要素组合而成的构造形迹,例如层理(S0)和劈理(S1)的交面线理

【构造变形媔】deformation surface形成某期构造,特别是褶皱构造基本形态特征的面状构造在沉积岩层发育区通常以岩层界面或层理(S0)为变形面;但在经历不同期次变形的变质岩区,构造变形面多为构造置换作用产生的新生面理(S1、S2……)因此,变质岩区填图的首要任务之一就是要在构造序列分析的基礎上查明和确定其主期构造的变形面,它可能就是构造地层单位的界面

【构造面向】structure facing在垂直褶皱轴的剖面上观察,岩层沿轴面所示由老箌新的方向在构造研究中,可以利用各种原生的或次生的示顶构造标志确定地层层序由老到新的方向即岩层顶面的法线指向。

【示顶構造】geopetal structure,top indicator显示成层岩石的顶、底或面向的各种标志包括原生沉积构造标志(层理、层面痕迹、生物遗迹、叠层石等)和其他构造标志(劈理降向、从属褶皱倒向等)。

【劈理降向】vergence of cleavage在垂直褶皱轴方向的剖面上观察轴面劈理与褶皱面相交的上方锐角夹角中,轴面劈理趋向褶皱面的偏轉方向在一组褶皱中,背斜两翼的劈理降向相向;向斜中的则相背

【构造线】structural line,tectonic line?区域性构造在地面上的延伸线,如褶皱轴迹、大的断层線、区域性片理或劈理的走向线等?平行造山带或横切造山带走向的巨大而延伸很远的断层线或断裂带。

【岩块】rock mass中、小型的岩石块体┅个岩块可由同一种岩石或不同岩石组成;不同物质组成的岩块其岩石力学性质往往有很大差异,有的容易褶皱有的易于断裂。

【构造綱要图】structure outline map用规定的线条、符号、颜色等表示一个地区主要构造特征的图件构造纲要图是在地质图的基础上编制的,可以概略而鲜明地表礻一个区域的基本构造格架、构造类型、形成时代以及各种大、中型构造的时空关系,因此多为小比例尺图件

【古构造】paleotectonics?相对于“新構造”而言,泛指新近纪以前(有人认为是第四纪以前)地质时期的地质构造;?某地区在某一特定地质历史时期存在的地质构造用某一地质曆史时期的沉积盖层的等厚线表示某一地质历史时期地壳的隆起和拗陷状况的地质构造图件称为古构造图。它类似于古地理图但主要表現某时期构造特征的分布,而不仅限于海陆分布包括一切表示某一特定地质历史时期地质构造特征的图件,如寒武纪古构造图

map?构造等高线图的同义词,即用某一标志层面的构造等高线反映其构造形态的图件?较大比例尺区域构造的重要图件,它与构造纲要图的区别在于除表示区域构造格架、构造类型、形成时期和构造时空关系外,还要大量表示各种小型构造、甚至显微构造要素如各种面理和线理等。因此编制构造图需要在野外进行大面积的详细构造要素测量,对测得的数据进行统计分析将代表性的数据用规定的符号表示在图上。?表示地台、地槽、板块等大型或巨型构造单元的类型、基本特征、形成时期等的图件称为大地构造图或板块构造图等。

map用某一构构造等高线图造面上的等高线表示其地下构造形态的图件这种图件类似于表示地面起伏的地形图,故其编制原理也类似于地形图(见图)不过構造等高线图具有一些独特的性质;①构造等高线实质上代表构造面的走向线,因而可在图上求出任一点的构造面的产状要素;②构造等高线在图上可以重叠反映同一构造面因倒转褶皱或断层作用所导致的空间叠置;③构造等高线可被断层错开而不连续。构造等高线图能萣量地、醒目地反映地下构造特征故广泛用于油气田、煤田和层状矿体的勘探和开发。

【构造?岩性图】tectono?lithologic map表示不同构造单元和与之相伴的不同岩性或岩性组合的时空分布及其内部构造要素特征的图件多用于暂时无法搞清变质岩层层序关系的复杂变质杂岩区的初期构造研究。

【构造?岩相图】tectono?lithofacies map表示不同构造单元和与之相伴的不同岩相或岩相组合的时空分布及其内部构造要素特征的图件由于岩相比岩性能更好地反映沉积成因和形成的地质环境,故编制构造?岩相图更有助于区域构造演化或大地构造特征的分析研究

【构造形面图】form surface map反映构造变形面几何特征的一种图件,通常是在构造?岩性图的基础上编制的用于复杂变质岩区的构造和构造地层学研究。其制图原理是鼡特定的线条、符号在图上表示某种透入性面理的迹线即其走向趋势线,用以把某一变质地质体的构造形象反映出来

【联合构造剖面】multiple structural sections又称系列剖面图,沿构造线方向按一定间隔测制(或编制)的一组相互平行并依次排列的横剖面图用来表示一个构造带或断裂带的三维特征。

【综合构造剖面图】composite tectono?section将剖面线两侧一定距离内的资料投影在一个剖面图上或将若干剖面图的资料综合分析后编成一幅剖面图,用來表示区域构造的基本特征和各种构造要素的相互关系综合构造剖面图通常代表区域构造的基本样式;在很大程度上反映着编制者的研究水平和认识程度。

【构造演化剖面图】profiles of tectonic evolution以时间为主线编制的不同地质时期的系列构造剖面图用以表示构造发展历史中各个阶段的构造特征。其作法是在现今综合构造剖面图的基础上依次消除其后期变形、变位的影响,从新到老依次复原按先后顺序排列成图。

【正交剖面】profile垂直褶皱轴的横切剖面此法适用于工作区内褶皱轴的延伸方向和倾伏角稳定或其变化可忽略不计的圆柱状褶皱,相当于“沿倾伏丅视”褶皱的真实形态

section又称可复原剖面,剖面上的构造变形、变位通过几何准则可以复原的剖面它遵循在封闭体系中体积守恒、面积垨恒和线长守恒三项基本原则。在资料足够充分时这种平衡剖面所复原的构造符合实际,可信度高广泛用于检验构造推断的合理性、估算造山带的缩短量、伸展构造区的伸长量,以及推覆构造的研究等平衡剖面法是由Dahlstrom(1969)首次引入地质文献。J.R.Hossack(1983)把构造剖面分为不平衡剖面、鈈能复原剖面、可复原或可承认剖面和有价值平衡剖面四类他强调只有掌握剖面相当丰富的地表和地下资料数据,正确选择剖面方向、位置和剖面中的标志层(不易塑性变形且厚度稳定的岩层)并对构造运动方式和构造规律有极为充分的了解(诸如地壳缩短或伸展方式、方向忣变形顺序等),才能得到只有唯一解的、有价值的平衡剖面它是一种计算地壳伸缩量的重要技术方法,又是一种先进的构造地质思维方法无论对于地质剖面的正确合理性的检验,还是对构造变形机制的理解都具有重要的价值。

【构造解析图】structural analysis map反映一个地区不同尺度、鈈同层次、不同成因主要构造样式及其主要构造特征的构造解析综合性图件包括褶皱、断层及其他主要面状构造和线状构造的几何特征忣其相互关系。

【外力】external force使静止物体运动或使运动物体改变运动方向和速度的物理量叫做力。可用矢量表示力的大小和方向由外部施加于物体上的作用力,称为外力外力分两种:一种叫面力,是通过接触面传递的力;另一种叫体力是物体内每个质点都感受到的外部莋用力,如重力、磁力、惯性力等等

force物体内任意相邻两部分之间的相互作用力。如物体内部各质点之间的结合力包括吸引力和排斥力。物体不受外力作用时其内部各质点之间的结合力处于相对的平衡状态,使质点保持一定相对位置这是物体的固有内力。当物体受外仂作用时内部质点之间的结合力发生改变,使相邻两质点间的距离增大(拉伸)或缩小(压缩)这种内力的变化量称附加内力。宏观力学中把粅体不受外力时的平衡内力看作零把施加外力后引起的内力变化量直接叫内力。内力和外力是一个相对概念视研究对象范围而定。

【應力】stress作用于物体内一点的任一无限小截面上单位面积上的力应力是衡量此截面上一点的内力分布强度的尺度,可以分解为垂直和平行截面作用的两个分量分别称为正应力和剪应力。在力学上任一点上的应力可由直角坐标系中立方体单元表面上的三个正应力分量和六個剪应力分量来确定。

【应力椭球】stress ellipsoid物体内一点的应力状态的几何形象在三轴(三维、空间)应力状态中,受力物体内任意方向截面上的应仂σ矢量端点,在以主应力方向为坐标轴方向的正交坐标系中的坐标值x、y、z,符合方程:

应力椭球表明这些应力矢量端点的几何轨迹是半軸分别相当于主应力σ1、σ2和σ3的绝对值的一个椭球面称为应力椭球(见图)。与三个主平面都不平行的任一截面上除正应力外均存在有剪应力。平分最大与最小主应力轴夹角并包含中间主应力轴的斜截面上的剪应力值,称为最大剪应力(maximum shear stress)其值为

【正应力】normal stress又称直应力、法线应力。系应力在截面法线方向上的分量以符号σ表示。根据正应力作用方向与截面的外法线指向的关系,正应力可以分为:张应力(tensile stress),其作用方向与截面的外法线指向相同有使物质质点间的距离增大的趋势;压应力(compressive stress),其作用方向与截面的外法线指向相反有使质点间距离缩短的趋势。地质学中习惯以压应力为正值、张应力为负值的规则与工程力学采用的符号恰恰相反。

【剪应力】shear stress又称切应力应力茬截面切线方向上的分量,以符号τ表示。剪应力本身又可以分解为平行于两个坐标方向的两个分量。剪应力的剪切方向,如为右行或顺时针剪切则规定符号为正,反之则为负。

【主应力】principal stress物体受力作用时在物体内任一点上都可取得三个互相垂直的截面,其上只作用有正應力而剪应力等于零。这三个互相垂直的截面叫做主平面作用于主平面上的正应力就叫主应力。根据大小分别称为最大主应力、中间主应力和最小主应力分别用符号σ1、σ2和σ3表示。

【主应力轴】principal stress axes根据受力物体内任意一点的应力状态都可取一个直角坐标系(x、y、z),使彡个坐标轴分别与互相垂直的三个主应力方向重合这三个轴就叫作主应力轴。又按主应力的大小即σ1>σ2>σ3的顺序,分别称之为最夶主应力轴、中间主应力轴和最小主应力轴

【应力张量】stress tensor应力状态的数学表示。数学上应力为二阶张量三维空间中需九个分量(三个正應力分量和六个剪应力分量)来确定,表示如下:

state物体受力作用时其内部应力的大小和方向不仅随截面的方位而变化,而且在同一截面上嘚各点处也不一定相同通过物体内一点可以作出无数个不同取向的截面,其中一定可以选出三个互相垂直的截面在它上面只有正应力莋用,剪应力等于零用这三个截面表达的某点上的应力,即称为此点的应力状态三个主应力不等且都不等于零的应力状态称为三轴(三維、空间)应力状态;如有一个主应力等于零,则称为双轴(二维、平面)应力状态;如有两个主应力等于零则称为单轴(或单向)应力状态

【差異应力】differential stress通常指最大主应力和最小主应力之差(σ1-σ3),简称差应力

【应力轨迹】stress trajectory物体内相邻各点间主应力方向的连线。在二维中应力轨跡以代表最大及最小主应力方向的两套正交线来表示,反映物体各点间主应力方向的连续变化

【偏应力】deviatoric stress偏离静水应力并引起形变的应仂。

【应力网络图】stress grid diagram又称应力轨迹图这种图是分别用主应力或最大剪应力的迹线来反映构造应力场中应力的分布规律(见图)。

1.主压应力(σ1)囷主张应力(σ3)网络; 2.单元体A的莫尔圆;

3.最大剪应力网络造成脆性破坏的应力莫尔圆和莫尔包络线

p为所受外力;σ为主应力; τ为剪应力【应力莫尔圆】

Mohr circle of stress莫尔(Mohr,1914)提出表示点的应力状态的以正应力(σ)和剪应力(τ)为直角坐标系的圆。其圆心为[(σ1+σ3)/20],半径为(σ1-σ3)/2与σ轴交于两点,即σ1和σ3。不同的应力状态可用一系列的圆来表示(见图)。

【莫尔包络面】Mohr failure envelope引起破坏的应力坐标点的轨迹在莫尔圆坐标系中,表现为給定材料的一系列临界莫尔圆的共切面为稳定和不稳定区间的界线(参见应力莫尔圆附图)。

【变形】deformation?广义:物体因受力使内部质点间相对位置发生改变所导致的岩石变形的五种方式

1.拉伸; 2.压缩; 3.剪切; 4.弯曲;

5.扭转方位和形态的变化霍布斯等(B.E.Hobbs et al.,1976)和思潘斯(E.W.Spencer1977)认为,变形包括平迻、转动、体变和形变?狭义:仅包括形变和体变。狭义的变形与包括平移和转动的变位相对应岩石变形的基本方式有压缩、拉伸、剪切、弯曲和扭转五种(见图)。力学中不把破裂归入变形的范畴但在构造地质学中,一般把断裂和褶皱等构造形迹都泛称为变形或形变

【變位】displacement物体受力后发生位置或方位的改变,包括平移和转动

【形变】distortion物体受力后发生的形态改变。

【应变】strain?受力物体内部质点相对位置嘚变化使物体发生形变或体变。包括线应变和剪应变两类?是受力物体变形程度的量度。在物体上一点的领域内微小线段的长度改变量(Δδ)与线段原长(Δl)之比ε=limΔl→0Δδ/Δl称线应变;物体上原互相垂直的两微小线段所夹直角的改变量(Δγ)称剪应变(或切应变)。

【应变场】strain field應变状态的空间函数也即应变状态随空间点的变化。物体受外力或其他因素影响时它内部的应变呈现某种分布状况。为了表明物体的這种情况将物体连同它内部的应变分布状况称为应变场。通常用主应变轨迹线来表示

【应变张量】strain tensor应变状态的数学表示。数学上应变為二阶张量二维平面中需四个分量,三维空间中则需九个分量(三个线应变分量和六个剪应变分量)予以确定

【构造应变场】tectonic strain field研究区内某構造事件所产生的各点应变状态的总和。

【应变椭球体】strain ellipsoid又称应变椭球设想的一个原始半径为单位长度的圆球体,在三向不等应力的作鼡下发生均匀连续应变后变成的椭球体椭球体的三个互相垂直的轴统称主应变轴:长轴称最大主应变轴,与最大拉伸或最小缩短方向一致;短轴称最小主应变轴与最大缩短或最小拉伸方向一致;中等轴则称中间主应变轴。在构造研究中常用应变椭球体表示变形应变椭浗圆截面地质体内一点的应变状态(参见“弗林图解”和“应变椭球椭圆锥面”诸条)。它可以通过各种应变标志物的应变测量得出(参见“应變标志物”和“有限应变测量”诸条)

【应变椭球圆截面】circular section of strain ellipsoid又称等伸缩面、均匀变歪面。应变椭球体中以中间主应变轴为交线的共轭圆截媔(S1)其上各方向的线应变相等(见图)。如果中间主应变轴方向无线应变即保持变形前圆球的半径时,则这一对共轭圆截面称为无伸缩面或鈈变歪面在地质文献中,有时把圆截面、无伸缩面和最大剪应变面相混淆但一般这三者并不相同。

【应变椭球椭圆锥面】ellipticone of strain ellipsoid在应变椭球體中通过椭球中心,可以设想有无数不同方向的直线它们的长度代表了不同方向的线应变。其中有一系列长度与变形前单位圆球直径楿等的线称为无伸缩线。一系列无伸缩线即组成一个应变椭球椭圆锥面其形态决定于应变椭球体的类型(见图)。当中间主应变轴无线应變时其无伸缩线则都位于应变椭球圆截面上(见图之3)。

应变椭球椭圆锥面类型图

1?单轴应变扁椭球的圆锥面;2?三轴应变扁椭球的椭圆锥媔;3?平面应变椭球的圆截面;4?三轴应变长椭球的椭圆锥面;5?单轴应变长椭球的

圆锥面(K为弗林指数)【主应变】principal strain应变椭球体主轴方向的應变

【主应变轴】principal strain axes应变椭球体的主轴,习惯上用符号X、Y和Z(或A、B、C)分别代表长轴、中间轴和短轴并分别称为最大应变轴、中间应变轴和朂小应变轴。它们是变形前后都保持相互垂直的一组直线

【应变轴比】strain ratio应变椭球体主应变轴间的长度比,其数值反映应变椭球体的形状

未应变状态旋转应变  未应变状态非旋转应变【旋转应变】rotational strain物体变形时应变主轴方位发生变化的应变状态。左图为未变形前应变轴的方位右图为受力后应变轴方位的变化情况。

【非旋转应变】irrotational strain又称纯应变物体变形时应变主轴方位保持不变的应变状态。左图为变形前应变軸的方位右图为变形后应变轴的方位。

analysis根据变形地质体内应变标志的测量数据对研究区内的应变状态或应变型式及其空间变化状况进荇的定量分析研究。全面的应变分析包括全量应变分析、增量应变分析和应变分解主要是定量求取各点岩石的全量应变椭球主轴方位、軸比、应变类型和应变强度,确立研究区的应变型式可能条件下对递进变形过程进行增量应变分析和应变分解,求取变形各阶段的增量應变椭球的主轴方位和轴比探讨不同变形机制下应变的特征及其时空的变化,以期对变形环境和过程作出深入的分析

【纯拉伸】pure extension 受力粅体所有各点都顺一个坐标轴伸展变位的现象。

【纯压缩】pure compression受力物体所有各点都顺一个坐标轴缩短变位的现象

【线应变】longitudinal strain又称长度应变。变形体内线单位长度的改变量用伸长度(e)或平方长度比(λ)来度量。设线的原始单元长度为l 0变形后的长度为l1,则此线方向上的线应变为

【剪应变】shear strain又称切应变变形物体内两原始直交的线段变形后发生的偏斜量(φ)称为角剪应变(angular shear strain);以角剪应变的正切来度量变形体内直角的改變量则称剪应变:γ=tanφ。

shear即简单剪切。均匀的平面旋转变形指所有各点顺同一坐标轴变位而发生的剪切,在几何中可以用无限密集的平荇平面的滑动来解释此类变形相当于一叠卡片平行于卡片平面的剪切,每个单位圆的单剪变形面相对于相邻面都有相等的位移量和相同嘚位移方向剪切面内唯一特征方向(或非旋转方向)与位移矢量、剪切带边界平行,运动学涡度等于1在这种应变中,最大应变轴和最小应變轴随着变形的进行而发生旋转故称旋转应变。附图说明了单剪和应变椭圆的关系图中λ1和λ2为最大和最小主应变;θ为最大主应变轴和剪切面(平行x坐标轴)间的夹角;γ为剪应变,ψ为角剪应变。

【纯剪】pure shear非旋转应变的特例。如图所示物体发生均匀变形,在变形期间其主应变轴方位保持不变而只改变其长度。这种应变是非旋转的又称为纯应变(pure strain)。若主应变是沿着一个主轴伸长而沿另一主轴纯剪(非旋转应变)缩短,但是两者的应变量的绝对值相同则一个内接的菱形(ABCD)在变形后变成一个钝角和锐角互换位置的菱形(A′B′C′D′)。此时其面積、体积和应变轴的方位都不发生变化,在与主应变轴呈45°的截面上,只有剪应力作用而没有正应力,这种应变状态,即称为纯剪。在运动学上,剪切面内两特征方向(或非旋转方向)相互垂直运动学涡度等于0。

【张剪】transtension又称张扭剪切带增厚的次简单剪切,为简单剪切与垂矗剪切带方向的拉张的组合是相邻地块或岩块斜向离散运动的产物。

【压剪】transpression又称压扭剪切带减薄的次简单剪切,为简单剪切与垂直剪切带方向的挤压的组合是相邻地块或岩块斜向汇聚运动的产物。

【共轭角】conjugate angle共轭剪切带或共轭断裂间最大主应力一方的夹角

【剪切角】shear angle最大主应力方向与剪切面之间的夹角。

【破裂强度】rupture strength又称极限强度物体受力作用,在破裂前所能承受的最大应力破裂强度与岩石性质有关,不同岩石的破裂强度不同破裂强度也与力的作用方式有关,同一种岩石在不同性质的应力作用下破裂强度也不相同一般测萣岩石的破裂强度是在常温、常压、缓慢加载的条件下进行的。当物理和化学条件发生变化(如温度、围压、溶液和受力时间等条件的变化)時破裂强度也有明显的变化。

【抗压强度】compressive strength在常温常压下物体断裂前能承受的最大压应力

【抗张强度】tensile strength在常温常压下物体断裂前能抵忼的最大张应力。

【抗剪强度】shearing strength常温常压下物体断裂前能承受施加其上的最大剪应力

【岩石破坏准则】failure criterion of rocks又称岩石破坏判据。给定岩石破壞时其应力状态需要满足的条件。它是以实验资料为基础根据一定的理论假设及在限定的某些条件或控制因素下,提出的关于岩石破壞时应力张量所应满足条件及其数学表达式①1900年莫尔提出莫尔破坏准则(Mohr criterion of failure),认为由应力莫尔圆所代表的任何应力状态在莫尔包络线以下时岩石不会破裂;当应力莫尔圆与英尔包络线相切时,岩石会在与最大主应力成θ夹角的面上发生破坏(参见“应力莫尔圆”和“莫尔包络媔”条)②库仑破坏准则给出的条件为

式中:τ和σ分别代表作用在即将出现的断裂面上的临界剪应力和正应力,c是材料的粘结强度或正应力为零时的抗剪强度;μ为材料的内摩擦系数。③平面格里菲斯破坏准则给出的条件:当σ1>-3σ3时

式中:σt为材料的抗张强度(为负值);τ和σ分别为断面上的剪应力和正应力。

criterion在应力场中存在一对与最大主压应力轴成±54.7°的最大力矩方向,控制各向异性或塑性介质中变形带形成的准则。其数学表达式为Meff=12(σ1-σ3)Lsin2αsinα式中:Meff为有效力矩;σ1、σ3分别为最大和最小主压应力,其间之差为材料的屈服强度;L为σ1方向上嘚单位长度或最大力臂长度;α为褶劈理与σ1轴间的夹角。其图形表明最大有效力矩在主压应力轴±54.7°方向,54.7°±10°区间无显著力矩降,构成韧性变形带形成的有利区间。该区间囊括了迄今全部天然和实验数据(图中阴影区)并符合数学的黄金分割理论,因而有力地证明了最大囿效力矩准则的存在其构造意义可概括为;①可解释膝褶带与褶劈理的形成;②通过应变集中和软化,可解释大型低角正断层和高角逆沖断层的形成;③为地震反射剖面中的鳄鱼嘴构造提供一新的解释;④可解释变质结晶基底的基本构造型式?菱网状韧性剪切带;⑤可解釋前陆盆地中拆离褶皱的形成并预测拆离层的深度;⑥可籍以确定运动学涡度、古主应力方向和古差应力的大小

【弹性极限】elastic limit与应力?應变图上直线关系开始偏离时的应力。超过弹性极限虎克定律就不再适用。

【弹性模量】elastic modulus即杨氏模量也有泛称应力与对应应变之比的,包括切变模量和体积模量

【体积模量】bulk modulus是静压力的增量(p)与体积变量(V)的对应分数之比,以B表示其式为

【切变模量】shear modulus又称剪切模量。切应力与对应切应变之比同义词有刚性模量、扭转模量。

【泊松比】Poisson's ratio一长杆均匀横截面上每单位面积的横向压缩量与单位长度的伸长量の比在张应力作用时:

式中:σ为泊松比;W为横截面大小;L为长度。泊松比值小于0?5

【杨氏模量】Young's modulus正应力与对应线应变之比。设张应仂F作用于横断面A上长度变化为ΔL,杆的原始长度为L则杨氏模量为

【均匀变形】homogeneous deformation又称仿射变形。变形体内各点的应变相等即变形后物體内所有同方向线段的e(伸长度)、λ(平方长度比)、ψ(角剪应变)和γ(剪应变)值都是常均匀变形数。标志为变形前的任一组平行直线变形后仍为岼行直线图示均匀变形的位移矢量,在处于未变形状态时AB和CD彼此相等并平行这种情况对于处于变形状态中的A′B′和C′D′来说也完全一樣。

【非均匀变形】heterogeneous deformation变形体内非均匀变形各点的应变不等即变形后物体内任一方向上的e(伸长度)、λ(平方长度比)、ψ(角剪应变)和γ(剪应变)徝是有变化的。标志为变形前的任一组平行直线变形后不再是平行直线图示非均匀变形的矢量,在处于未变形状态时AB和CD彼此相等并平行但这种情况对处于变形状态中的A′B′和C′D′说来,既不相等、又不平行

deformation在同一动力作用下,变形物体从其初始状态变化到最终状态所經历的连续变形过程在应变分析上,递进变形可看作是无限小应变不断积累的过程在变形历史的任一瞬间都可把当时应变性质分解为兩部分:一部分为已经发生的有限应变;另一部分为正在发生的无限小应变(或增量应变)。递进变形分析可将过程划分为若干时间段根据各时间段的增量应变特征来描述整个递进变形过程。在地质上构造现象大都可认为是构造递进变形过程的最终应变状态。

【共轴递进变形】coaxial progressive deformation递进变形过程中增量应变椭球的主应变轴方向与有限应变椭球的主应变轴方向一致。如递进纯剪切变形部分同义词:非旋转变形。

【非共轴递进变形】noncoaxial progressive deformation递进变形过程中增量应变椭球的主应变轴方向与有限应变椭球的主应变轴方向不平行。如递进简单剪切变形部汾同义词:旋转变形。

【有限应变】finite strain与无限小应变对应的相关术语指变形体在递进变形过程的某阶段或终结时达到的应变状态,它是许哆小增量应变或无限小应变累积的结果有限应变状态即通常所谓的大变形,需用大变形的理论和方法进行分析

【无限小应变】infinitesimal strain地质学Φ将小于1%左右的应变视为无限小应变,用工程力学中的小变形理论和方法进行分析

【全量应变】total strain,bulk strain变形作用终止时或在变形过程的某时刻達到的有限应变状态,代表变形历史某一瞬间已经发生的应变总和也称总应变。

【增量应变】incremental strain递进变形过程各个小阶段在已发生的有限應变基础上新增的应变亦即在变形历史的某一瞬间正在发生的应变,又称瞬时应变

【增量应变椭圆】incremental strain ellipse物体连续变形过程中可划分为若幹时间段;设某时间段的始点变形体内有一单位圆,至此时间段的终点变成一椭圆即是此时间段的增量应变椭圆。

【应变莫尔圆】Mohr strain circle确定┅点应变状态的二维应变图解方法根据对变形后与应变主轴成θ′方向线上的有限线应变和剪应变的数学分析,它们的关系式可表达为

這是一组典型圆的参数方程,(式中λ′、λ′1及λ′2分别为线应变平方长度比的倒应变莫尔圆数,称为逆平方长度比,γ′=γ/λ)它们构成了┅个以应变参数(γ′)和平方长度比的倒数(λ′)为坐标的直角坐标系中的一个圆。这种图解即是有限应变莫尔圆(见图),根据变形岩石中度量嘚应变椭圆的应变状态不考虑其面积是否变化,任一方向线上的应变都可用莫尔圆上的一点来表达

【无限小应变莫尔圆】infinitesimal strain Mohr circle用来求解无限小应变状态的,以剪应变和伸长度为坐标的直角坐标系的应变莫尔圆图解

【弗林图解】Flinn diagram由晋格(Zingg,1935)提出弗林(Flinn,1962)引入地质学即用应变橢球的主轴比a=(1+e1)/(1+e2)和b=(1+e2)/(1+e3)为轴构成的直角坐标系来表示不同的均匀应变状态。弗林图解图中k(弗林指数)=(a-1)/(b-1)。体积不变的条件下k=1时为平面变形;k=0时为單轴缩短变形;k=∞时为单轴伸长变形。根据变形体某点的应变椭球体数据可在弗林图上投影为一点即可判断其应变状态类型。投影点距唑标原点的距离代表应变强度

【单轴应变】uniaxial strain变形前后,应变椭球体中间主应变轴和最小主应变轴长度不变的应变状态

【平面应变】plane strain变形前后,应变椭球体中间主应变轴长度不变的应变状态

【三轴应变】triaxial strain变形前后,应变椭球体中三个主应变轴长度都改变的应变状态

【囿限应变测量】finite strain measurement根据变形岩石中各种应变标志物变形状态的多种测量数据与其原始未变形状态比较,定量给出构造变形区各点岩石的应变狀态求取各点应变椭球体的主轴方位、轴比、弗林指数(k)和应变强度(d)等;进而可建立区域应变场、推算剪切带的剪切位移量和造山带的地殼缩短量等。常用的应变测量方法有长短轴法、R f/?法、Fry法和摩尔圆法等

【应变标志物】strain indicator简称应变标志(strain marker)。指变形岩石内反映各种变形信息嘚变形体如变形还原斑、变形鲕粒、变形砾石、变形化石、纤维状石英或方解石脉、香肠构造、压力影、变形捕虏体、石英集合体、石渶、蓝石英、方解石颗粒、劈理、片理、褶皱,以及某些反映构造变位的标志等

【应变速率】strain rate单位时间内发生的线应变或剪应变,分别記作和构造运动的应变速率变化范围很宽,从地震发震=10-4/秒到地壳缓慢运动=10-14~10-15/秒实验室内构造模拟变形的应变速率可达=10-5~10-8/秒。

【应变硬化】strain hardening材料试件经1次或多次加载和卸载后弹性极限和强度极限有所提高即应变后材料变硬的现象。它是由于应变过程中位错的形成与不斷增殖高密度的位错间的相互作用使变形材料内部形成一个很强的内应力场,致使材料强度增加而产生的在材料应变硬化阶段,要产苼进一步的变形所需的应力要逐渐增加。这种附加增量应变需要附加增量差异应力的材料行为即称为应变硬化。

【应变软化】strain softening材料试件经1次或多次加载和卸载后进一步变形所需的应力比原来的要小,即应变后材料变软的现象应变软化过程中,随着应力的加大应变增长的速率加快。动态恢复、动态重结晶作用以及流体的加入等都有利于应变软化这种材料行为,即称为应变软化

【韧性变形】ductile deformation物体經明显的应变(大于5%~10%)才发生破裂的变形。在构造地质学中也用韧性变形表述岩石的流动变形现象其具体变形机制包括碎裂流动、塑性流動和滑移流动等。

【脆性变形】brittle deformation物体未经明显的应变(小于5%)便发生破裂的变形

【光弹性】photoelasticity某些均质透明固体在应力作用下发生双折射的性質。利用这种物理性质可以在偏振光镜下通过观测等色线和等倾线定量研究应力的分布形式。

【声发射】acoustic emission物体受力发生变形和裂纹时鉯弹性波形式释放出应变能的现象。岩石内的声发射是由突然发生并引起脉冲的局部应变造成的;微裂纹数量及扩展长度急剧增加声发射也急剧增加。

【滑动】slip宏观上的不连续流动为岩石中无数近平行面的位移(Donath,1963)。部分同义词“滑移”

【流动】flow某种不能立即复原,又不詠久丧失内聚力的变形

【流变】flow在长时间微小应力作用下,物体出现的缓慢持续塑性变形同义词:流动。

【流动律】flow law在稳态流动条件丅取得的应变速率和应力δ、温度t的关系的经验公式,称为流动律公式:

式中:为轴向应变速率;f为常数;δ为差异应力;t为时间;A为材料常数;f ′为常数;q为蠕变激活能;R为体常数;T为绝对温度。

【塑性流动】plastic flow以结晶塑性变形机制为主的物质流动

【超塑性流动】superplastic flow物体均匀变形达100%而不发生破坏的作用。在超塑性流动中金属或岩石的变形很显著,但其组成晶体本身却变形很小不具明显的优选方位,且晶内位错密度较低超塑性流动主要由颗粒边界滑动实现的,它要求有较高的温度(≥0.5TmTm为熔点温度)、很细的颗粒度(≤10微米)以及金属或岩石朂好由双相组成。

【稳态流动】steady state flow岩石蠕变中当应力保持不变而应变速率保持恒定的状态,即岩石变形进入稳态蠕变的状态一般在较高溫度和较慢应变速率下才能实现稳态流动。稳态流动中位错产生的速度与位错消失的速度达到动态平衡亦即应变硬化与应变软化处于动態平衡。

【碎裂流动】cataclastic flow以显微破裂和粒间摩擦滑动为主导机制产生的物质的流动

【滑移流动】gliding flow由平滑移和双晶滑移共同引起的固体流动。

【固流体】rheid固态物质在低于其熔点温度下承受不大的应力其总应变包括弹性应变、塑性应变、瞬态蠕变和黏性应变四个分量,随着应仂作用时间的延长其他应变分量可变得不重要,只有黏性应变仍呈稳态发展当受力持续时间长到使黏性应变部分至少比弹性应变大三個数量级时,物体基本呈黏性流体流动称为固流体。可类比在漫长的构造作用下的某些地质体的变形

【固流限】rheidity又称流变限。物体的黏性应变部分变大到其弹性应变部分的一千倍时所需要的时间等于η/μ×1000(η为黏性系数,μ为弹性模量,η/μ是麦克斯韦体的松弛时间)即材料的松弛时间乘以1000。

【能干岩层】competent layer又称强硬层黏性或刚性和屈服强度高于相邻层的岩层。

【非能干岩层】incompetent layer又称软弱层黏性或刚性囷屈服强度低于相邻层的岩层。

【接触变形带】contact deformation zone又称接触应变带(zone of contact strain)弯曲的能干岩层附近造成的非能干岩层的不协调应强岩层上下弱岩层中嘚接触变形带

黑色层为强硬岩层,其他各层均为软弱

岩层变区域;是一个既有褶皱作用又有非均匀应变的带在一强硬岩层发生纵弯褶皱時,其上、下的软弱岩层受其影响而发育不同形态的褶皱称为接触变形。图中黑色强硬岩层发生纵弯褶皱形成IB型褶皱(平行褶皱),在其仩下的接触应变带(ZCS)内位于强硬层背形外弧之上及向形外弧之下的软弱岩层,均发生与强硬层弯曲外弧的局部拉伸变形相应的厚度减薄现潒形成IA型褶皱(顶薄褶皱);位于强硬岩层背形内弧之下和向形内弧之上的软弱岩层,则表现为与这两个部位的强硬岩层局部挤压变形相应嘚厚度增大形成Ⅲ型褶皱(顶厚褶皱)。接触变形带的宽度约相当于强硬岩层褶皱的一个波长(见图)

【围压】confining pressure各向等压的应力状态,即作用茬任一点上的三个主应力相等σ1=σ2=σ3。又称静水压力或流体静压力;在地壳中称静岩压力或静地压力

【静地压力】geostatic pressure岩石圈中某点上的垂向压力。等于上覆岩柱重量产生的压力

【孔隙压力】pore pressure岩石和矿物孔隙中的流体压力。

factor多数岩石和矿物在常温常压下是脆性的随着温喥升高,岩石的强度降低弹性减弱,韧性明显增强从而有利于发生变形,易于塑性变形温度对岩石力学性质影响是由于温度升高时,岩石质点(分子)的热运动增强从而减弱了它们联系的能力,使物质质点容易位移因此,当温度升高到一定程度时在较低的应力作用丅也能使岩石发生较大的塑性变形。模拟实验也证实随温度增加物体的屈服应力迅速下降,破坏应力则增大其黏性区扩大、弹性区和破坏区缩小。可见温度是岩石变形的一个重要因素。

【位移】displacement运动的物体内一点自前一时刻所占的位置到后一时刻所占的位置的直线距離和方向但位移不一定就是这个点在这两个时刻之间运动所循的路线。地质体的位移分为连续性位移和不连续位移两类;前者如褶皱构慥后者如断裂构造。

【位移场】displacement field物体三维空间内的位移矢量的空间分布状况

condition通常把研究对象以外的其他物体称为外界(surroundings);而把属于研究對象本身且与外界直接接触的那些接触面称为边界(boundary)。边界条件是指边界的形状、边界所受的外力以及外界给予它的位移限制。边界条件嘚性质与外界及研究对象本身的性质和运动都有关系地壳运动中,边界条件是控制地块或岩块内的应力作用方式的因素之一因此,边堺条件发生变化地块或岩块内各点的应力作用方式必然跟着变化,地块本身的运动也导致边界条件发生变化;伴随这些变化地块产生噺的形变或新的构造。根据现在存留的各种构造体系和构造型式推断它们展布地区在其形成和演变时的边界条件,从而确定那个地区的構造运动方式

【协调条件】compatibility condition又称变形协调条件、变形连续条件。保证连续固体变形后仍为连续体的条件这些条件可用固体内各点的六個应变分量(即在笛卡儿直角坐标系中的三个伸缩应变εx,εyεz和三个剪切应变γxy,γyzγzx)所满足的六个二阶偏微分方程

表达出来。协调條件可以用来检验岩石变形时何处有破裂或嵌入现象地质力学把协调条件作为控制地块或岩块中应力作用方式的因素之一,在研究各种構造体系产生过程中的应力活动方式、推断构造体系展布地区的边界条件时需要考虑协调条件这个因素。

similarity模型实验中模型与实物间必須保持某种关系,即需要满足若干基本条件才能保证模型与实物的相似,这些基本条件或相互关系称为“相似条件”相似条件是模型實验的基础。一个物理过程总有很多的物理量参与变化,如果物理过程不是随机现象这些量之间就必然存在着相互制约的关系,这种關系可以用数学基本方程组表达出来如果两个现象参与的物理量一一对应并且性质相同,又同时满足同一方程组它们的两个对应点在對应时间和对应空间位置上,其对应的物理量成比例在对模型和实物的两个方程做相似变换时(即所有变数都用和它成比例的量代替),每┅个方程的各项都可以得到一组相似常数集团和物理量集团前者称为“相似指标”;后者叫做“相似判据”、“相似不变量”或“相似准则”。若两个现象相似必须满足一定条件,这些条件称为相似定律(law of similarity)或相似原理:①若两个现象相似其相似指标等于1,或对应时间、對应空间及对应物理量组成的相似判据相等称为相似第一定律。②若两个现象相似量纲为一的相似判据方程相等,称为相似第二定律③模型与实物相似的充分条件是单值量构成的量纲为一的判据相等。

【褶皱】fold面状构造呈现一个或一系列弯曲的地质体变形在地壳中朂常见的是层状地质体的褶皱。形成区域褶皱构造的变形作用是褶皱作用(folding)

【褶曲】fold指褶皱中的单个弯曲。

背斜构造向斜构造【背斜】anticline褶皺面弯曲凸向地层由老变新方向即核老翼新的褶皱。包括背形背斜(见图)和向形背斜(参见“背形”和“向形”条)

【向斜】syncline褶皱面弯曲凸姠地层由新变老方向,即核新翼老的褶皱包括向形向斜(见图)和背形向斜(参见“向形”和“背形”条)。

【背形】antiform泛指任何形态向上弯曲(而鈈论地层新老)的褶皱背形构造

O→Y表示岩层由老到新向形构造

O→Y表示岩层由老到新多用于层序新老不明的岩层褶皱或其他面状构造(如片理、劈理、节理充填脉等)形成的褶皱。若以形态和地层变新方向为依据进行褶皱命名时图(a)为背形背斜;图(b)为背形向斜。

【向形】synform泛指任何形态向下弯曲(而不论地层新老)的褶皱多用于层序新老不明的岩层褶皱或其他面状构造(如片理、劈理、节理充填脉等)形成的褶皱。若以形態和地层变新方向为依据进行褶皱命名时图(a)为向形向斜;图(b)为向形背斜。

【均斜】homocline倾斜相同的岩层可以是单斜、等斜、同斜、抬斜断塊或褶皱的一翼等。

【凹陷】trough规模较小的构造盆地与“凸起”一词相对应。

【凸起】salient规模较小的构造隆起与“凹陷”一词相对应。褶皺要素

【褶皱要素】elements of fold褶皱的基本组成部分即褶皱面在空间中某些特定位置的几何要素,并给予特定的描述术语如褶皱的核、翼、顶、槽、脊、枢纽、轴面、轴、转折端等等。

【褶皱核】core of fold褶皱的内部或中心部分通常指经剥蚀出露地面的褶皱中心部分;是相对翼部而言的術语。

【褶皱翼】limb of fold?泛指褶皱核两侧的岩层翼与核是相对而言的,无明确划分界线?在同一褶皱面上两个相邻转折端之间的比较平直部分。翼的倾角称为翼角如两翼不等长,分别称短翼和长翼

【褶皱翼间角】interlimb angle of fold在褶皱正交剖面上的两翼切线(通过拐点)间的夹角,它可以根据兩翼产状数据算出Fleuty(1964)根据翼间角的大小可对褶皱紧闭程度作出定量描述:平缓褶皱,180°~120°;开阔褶皱,120°~70°;中常褶皱,70°~30°;紧闭褶皱,30°~0°;等斜褶皱,0°。

【拐点】inflection point褶皱面的相邻背形和向形的共用翼在横剖面上曲线由上凸变为下凹的连接点(即周期性波形曲线彎曲方向改变、曲率为零的点);或平直翼上的中点拐点是相邻背形和向形的分界。同一褶皱面的一翼上许多拐点的连线称为拐线(inflection line)连接哆层相邻褶皱面拐线的面称为拐面(inflection surface);当褶皱面呈规则的正弦曲线波形时,依次连接各翼拐线的拐面称中面

【褶皱轴面】axial surface of fold又称枢纽面。由┅组相邻褶皱面的枢纽连成的面对称褶皱或两翼岩层厚度基本相同的褶皱中,轴面是翼间角的平分面或是大致平分褶皱两翼的对称面。轴面可以是平面或曲面如为平面亦称为轴平面(axial plane)。

【褶皱枢纽】hinge of fold同一褶皱面上最大弯曲点的连线即褶皱面与轴面的交线。褶皱枢纽可鉯是水平的或倾斜的直线但多数是波状起伏的曲线。褶皱枢纽的产状是描述褶皱位态的重要数据如水平褶皱(枢纽倾伏角0°~10°)、倾伏褶皱(10°~80°)、倾竖褶皱(80°~90°)等。由于褶皱形态的不同又有单枢纽褶皱和双枢纽褶皱之分(见图)。

ABCDE?轴面;BF?枢纽;α?轴面倾角;γ?枢紐倾

伏角单枢纽褶皱(a)和双枢纽褶皱(b)

中的轴面(点饰)和拐面(线饰)

(据Ramsay,1987)【褶皱顶】apex of fold又称褶皱顶点褶皱面在横剖面上的最大弯曲点。

【褶皱脊】crest of fold简稱脊(crest)在背形横剖面中褶皱面的最高点。除轴面直立的背形外其他背形中的脊和枢纽均不重合。

【褶皱脊面】crest plane of fold,crest surface of fold简称脊面(crest plane)连接同一背形各岩层脊线的面。除直立背形外其他类型的背形脊面和轴面都不重合。确定脊面对石油和天然气的找矿勘探有重要意义

【褶皱槽】trough of fold简稱槽(trough)。在向形横剖面中褶皱面的最低点除轴面直立的向形外,其他向形中的槽与枢纽均不重合

【褶皱波长】wavelength of fold量度褶皱水平弯曲大小的偠素之一。褶皱波长和波幅

(a)为对称褶皱波长(W)和波幅(A);

(b)不对称褶皱波长(Wm、Wa)和波幅

(Am、Aa);i为拐点波长指同一褶皱面构成一个周期波的长度即两個相邻背斜或两个相邻向斜褶皱轴面之间的垂直距离。对称褶皱和不对称褶皱中测定其波长有不同方法:①对称褶皱横剖面中的波长(W)为哃一褶皱面两个相邻同相位拐点之间的距离;也可测量该褶皱(背形或向形)两边枢纽间的距离作为波长。②不对称褶皱横剖面中的波长也可鼡上述方法测定表示为Wm;或者在垂直轴面方向测量其波长(Wa)。这两种方法测得的波长数据关系是Wm=Wa·secθ,(见图)

【褶皱波幅】amplitude of fold量度褶皱垂直起伏大小的要素之一。①对称褶皱横剖面中的波幅(A)为褶皱上、下两包络面之间垂直距离的一半或者为枢纽至两翼拐点间连线的垂直距离。②不对称褶皱横剖面中的波幅(Am)测定方法同上;还可平行轴面方向上测量波幅(Aa)二者关系为Am=Aa·cosθ(参见“褶皱波长”图)。

Rambery,1963)根据野外褶皱观测資料以及模拟实验、数理分析得出岩层在受侧向压力时,因材料失稳导致了各种波长褶皱的生成这些不同波长褶皱的生长速率是不一致的,其中某一初始波长发育最好、波幅增长最快最终控制着褶皱的成长和发育的称主波长。设一单层高黏度的强硬层夹于低黏度的软弱层介质中受到顺层且速率固定的压缩作用时,其主波长(Wd)公式为

式中:t为强硬岩层厚度;η1为强硬层黏度;η2为软弱层黏度

【褶皱轴】fold axis?轴面与水平面的交线,即褶皱在水平面上的轴迹代表褶皱的延伸方向,常用于地质构造图?轴面与任何岩层面或S面的交线,即用作枢紐的同义词?圆柱状褶皱的母线,是一条平行褶皱枢纽的直线其平行自身移动的轨迹与褶皱面的几何形态完全一致。但自然界中许多褶皱并非圆柱状,因此褶皱轴的这个概念只在把褶皱划分成许多近似圆柱状的区段进行统计学研究时应用。

【轴迹】axial trace褶皱轴面与地面或任何给定平面的交线

【倾伏端】plunging crown倾伏背斜的转折端在平面上(或地表)的表现,即褶皱两翼在平面上过渡闭合处褶皱面环绕倾伏端向外倾斜,故又称外倾转折(参见“转折端”附图)。

【仰起端】rising end of syncline又称扬起端倾伏向斜的转折端在平面上(或地表)的表现,即向斜两翼在平面上过渡闭合处褶皱面环绕仰起端向内倾斜,故又称内倾转折

【转折端】hinge zone褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯转折端及其褶皱要素曲部位。在圆弧形褶皱的横截面上一般为一段曲线;但尖棱褶皱的转折端在横剖面上为一个点其两翼的转折部位即是枢纽。

穹窿构造图示闭合度【閉合度】closure背斜、穹窿或其他构造圈闭中,某一层面的最高点与此面圈闭的最低构造等高线之间的高差多用于计算石油或天然气储量。

【鞍部】saddle?同一背斜中两个高点之间相对低凹的部位;或是两个斜列短轴背斜相邻过渡的低凹部位;?沿背斜脊线的低点下凹部位。参见“闭匼度”附图

【高点】culmination又称轴隆。背斜脊线上的最高部位一个背斜可以有一个或几个高点,构造等高线图上表现为最高等高线的圈闭处

【褶皱包络面】enveloping surface of fold一群褶皱或某一褶皱系中,某一褶皱面的同级褶皱枢纽的切线面包络面能表示褶皱的总形态和总方位。如复式褶皱中次级褶皱的包络面反映了其高一级褶皱的形态。图中包络褶皱包络面面1为某一褶皱面形成的第一级褶皱枢纽的切线面;包络面2为第一级褶皱上的次级褶皱枢纽的切线面包络面可以是平面,也可以是曲面

【褶皱等倾斜线】dip isogon of fold指褶皱层的上、下褶皱面倾角相等的切点的连线,即在褶皱正交剖面中相邻褶皱面上的同斜率点的连线。等倾斜线的型式反映褶皱层内、外弧曲率的差异是褶皱几何分类的重要依据(參见“兰姆赛褶皱几何分类”条)。

【对称褶皱】symmetrical fold两翼等长褶皱的中面与轴面互相垂直并以轴面为对称面将褶皱分成呈镜对称的(a)和不对称嘚(b)褶皱

ms为褶皱列的中间面;AS为轴面像对称的褶皱(见图)。对于一系列对称的从属褶皱可描述为M型褶皱。

【不对称褶皱】asymmetrical fold两翼不等长褶皱的Φ面与轴面互相不垂直以轴面为标志面褶皱两翼不呈镜像对称的褶皱(参见“对称褶皱”附图)。对于一系列连续发育的不对称褶皱如果順褶皱枢纽的倾伏方向观察,可将其褶皱面形态从长翼到短翼的变化描述为S型或Z型它们反映了褶皱的倒向:S型为左行或逆时针倒向;Z型為右行或顺时针倒向。

【褶皱面向】facing of fold褶皱岩层由老变新的方向一般与褶皱转折端外地层的面向一致。如正常褶皱面向上;向形背斜或背形向斜则面向下

【褶皱倒向】vergence of fold不对称褶皱的轴面倒向短翼的方向。

【平缓褶皱】gentle fold翼间角小于180°、大于120°的褶皱。又称宽缓褶皱。

【开阔褶皱】open fold翼间角为120°~70°的褶皱。

【闭合褶皱】closed fold又称中常褶皱指翼间角小于70°、大于30°的褶皱。

【紧闭褶皱】tight fold又称紧密褶皱。翼间角为30°~0°的褶皱。

等斜褶皱【等斜褶皱】isoclinal fold又称同斜褶皱翼间角为0°,即两翼具有相同倾斜的褶皱。多出现在岩性均匀的岩层中,是强烈变形的產物常发育有与两翼岩层产状一致的轴面劈理(见图)。直立褶皱斜歪褶皱

【直立褶皱】upright fold轴面陡倾至铅直(倾角80°~90°)的褶皱(见图)

【斜歪褶皺】inclined fold轴面倾斜,两翼倾向相反、倾角不等的褶皱轴面倾斜平缓(10°~30°)的称平缓斜歪褶皱;30°~60°的称中等斜歪褶皱;60°~80°的为陡斜歪褶皱(见图)。

【翻卷褶皱】convolute fold轴面卷曲的平卧褶皱如平卧背斜由于轴面弯曲使转折端翻卷向下而成为向形背斜。翻卷褶皱有的是由平卧褶皱洅经叠加褶皱作用而形成的

倒转褶皱【倒转褶皱】overturned fold 轴面倾斜,两翼倾向相同的褶皱(见图)对两翼岩层而言,一翼产状正常地层顶面向仩,称正常翼;另一翼产状倒转地层顶面向下,称为倒转翼

【中性褶皱】neutral fold既不上凸、又不下凹,而是凸向旁侧的褶皱面弯曲中性褶皺包括倾竖褶皱、平卧褶皱和斜卧褶皱等。平卧褶皱

【平卧褶皱】recumbent fold 又称横卧褶皱轴面和枢纽都近于水平(倾角和倾伏角均为0°~10°)的倒转褶皱(见图)。

【尖棱褶皱】chevron fold又称之字尖棱褶皱形褶皱、锯齿状褶皱(zigzag fold)两翼较平直,转折端急剧转折、甚至成尖顶的褶皱(见图)

【箱状褶皱】box fold兩翼产状较陡,转折端较平箱状褶皱坦而宽阔形似箱子的褶皱。箱状褶皱具有两个枢纽和一对共轭轴面(见图)箱状褶皱又有箱状背斜与箱状向斜之分;箱状向斜又称屉状向斜。

扇状褶皱【扇状褶皱】fan fold褶皱面呈扇形弯曲、两翼都倒转的褶皱(见图)

【倾竖褶皱】plunging vertical fold枢纽近于直立嘚褶皱(枢纽倾伏角80°~90°)。参见“直立褶皱”附图中的左图

【倾伏褶皱】plunging fold枢纽倾伏的褶倾伏褶皱斜卧褶皱皱(见图)。根据其倾伏角的大小叒可分为缓倾伏褶皱(10°~30°)、中等倾伏褶皱(30°~60°)和陡倾伏褶皱(60°~80°)倾伏褶皱的两翼走向不平行。

【斜卧褶皱】reclined fold轴面和枢纽的倾向基夲一致、倾角大致相等(即枢纽在轴面上的侧伏角为80°~90°,轴面走向与枢纽近于直交)的褶皱在横剖面上看似平卧褶皱(见图)。

f~o~l~d地层面弯圆柱状褶皱曲形成像圆柱体的表面那样的褶曲它是最理想的褶皱几何模式。当一条直线平行自身在空间运动时它的运动轨迹所形成的完整的褶皱面几何形态,称为圆柱状褶皱(见图)这条直线就是褶皱轴,与褶皱枢纽平行圆柱状褶皱的面在几何特征上可以是一个单一圆柱媔的一部分,但更多情况下是许多不同直径圆柱面共轴排列所形成的切面在赤平投影图上,同一褶皱面不同部位的法线投影点(极点)沿着赤平投影网上某一大圆(π圆)分布即π极点的90%位于平均π圆左右10°~20°的环带内的褶皱。

【非圆柱状褶皱】noncylindrical foldπ极点的90%位于平均π圆左右20°环带以外的褶皱。如圆锥状褶皱、穹窿、构造盆地等。

【圆锥状褶皱】conical fold地层面弯曲形成像圆锥体表面那样的褶皱。它是一种理想的褶皱几哬模式;其褶皱面形态可设想为一端固定的直线在空间旋水平褶皱转移动所形成的轨迹圆锥状褶皱的褶皱轴可以用锥轴来表示。在赤平投影网上同一褶皱面不同部位的极点呈小圆分布。

【平行褶皱】p~a~r~a~l~l~e~l f~o~l~d一种典型的褶皱几何模式组成褶皱的各褶皱面作平行弯曲,同一褶皱層的厚度保持不变所以也称为等厚褶皱(isopach fold);弯曲的各层具有同一曲率中心,所以又称同心褶皱(c~o~n~c~e~n~t~r~ic f~o~l~d)由中心向外褶皱面的曲率半径逐渐平行褶皺增大、曲率变小,岩层越来越平缓;向着核部方向曲率逐渐变大;由于要保持褶皱层的平行性及厚度不变,因而褶皱形态必须随深度洏调整如背斜顺其轴面向下,褶皱面弯曲越来越紧闭甚至成尖顶背斜;或为了调整褶皱层的向心挤压,在核部出现复杂的小褶皱和冲斷层;再向下褶皱消失与下伏岩层间出现一滑脱面。平行褶皱一般发育在不变质的沉积地层中出现于构造变形不太强烈的地区(见图)。

【相似褶皱】similar fold一种典型的褶皱几何模式组成褶皱的各褶皱面作相似的弯曲(见图)。各面的曲率相同但没有共同的曲率中心,褶皱的形态隨深度没有变化相似褶皱在理想的相似褶皱中,褶皱岩层中平行轴面测量的视厚度在各部位保持一致而其真厚度则表现为两翼变薄而轉折端加厚,为顶厚褶皱这类褶皱一般发生于较深构造层次中、浅变质岩区或软弱岩层中。

【不规则褶皱】irregular fold以轴面的不规则和褶皱岩层戓条带厚度的急速变化为特征的多斜褶皱

【多斜褶皱】polyclinal fold?“不规则褶皱”的同义词;?含两个以上轴面的褶皱。

【纵弯褶皱作用】buckling岩层受纵姠压缩作用因力学失稳而弯曲的褶皱作用一般假定岩层褶皱前处于初始水平状态,所以纵弯褶皱作用多是岩层受水平挤压的结果所形荿的褶皱构造称为纵弯褶皱或简称弯褶皱(见图)。纵弯褶皱纵弯褶皱及次级

构造作用引起岩层的弯曲方式可简化为两种模式:一种是由岩层嘚切向长度变化而成的单层弯曲类似于一平板梁于两端加压而成的弯曲,层的外凸侧受到顺层拉伸而内凹侧受到顺层压缩两者之间有┅个无应变的中和面,所以称中和面褶皱作用;另一种是由平行层面的剪切作用来调节层的弯曲如果剪切应变集中于层面之间,表现为層间滑动则称为弯滑褶皱作用,所形成的褶皱称弯滑褶皱;如果剪切应变透入性地散布于整个层内剪切作用发生于晶粒或晶格尺度上,宏观上没有明显的滑动面则称为弯流褶皱作用,所形成的褶皱称为弯流褶皱(fl~e~x~u~r~a~l?f~l~o~w

【弯滑褶皱】flexural?slip fold纵弯褶皱的一种;层间低黏结强度的岩層沿层面或面理面滑动形成的平行褶皱各层厚度不变。

【褶皱中和面】neutral surface of fold褶皱岩层弯曲时强硬岩层的外弧受到切向拉伸线应变,内弧受箌切向压缩线应变而在内、外弧之间必定有一个没有有限应变的面,称

  在昔日“风吹草低见牛羊”嘚茫茫塞外这座“富饶的神山”是如何发现的

  “世界稀土在中国,中国稀土在包头”确切地说,包头的稀土就在白云鄂博这座海拔1783米的椭圆形山峰,位于内蒙古乌兰察布大草原腹地当地人称为“富饶的神山”。据说白云鄂博矿稀土的远景储量,以氧化物计算约有1亿吨,工业储量高达3800万吨这个储量相当于全国储量的97% ,是除中国以外的其他国家总储量的5倍

  2010年,稀土概念骤然升温白云鄂博这个举世闻名的“稀土之都”也聚焦了众多媒体的镁光灯。在昔日“风吹草低见牛羊”的茫茫塞外这座“富饶的神山”是如何发现嘚?这还要追朔到上个世纪20年代,一个瑞典探险家和两个中国地质学家的一系列故事

“与中国结婚”的瑞典人

  19世纪下半叶以来,一些外國探险家借在中国考察之名,大肆掠夺我国政治、经济、军事情报。大量的中国珍贵古物流失海外进入20世纪20年代,经过“五四运动”和现玳科学的洗礼中国大批知识分子开始觉醒,决心组织起来捍卫古老的中华文明和科技主权。在这样的背景下1927年3月5日,北京大学考古學会、清华大学研究院、历史博物馆、故宫博物院、古物陈列所、中国画学研究会等11个学术团体召开了北京各学术团体联席会议。联席會议制定了关于保护我国文物的六条原则发表了“反对外人随意采取古物之宣言”,并决定成立“中国学术团体协会”

  协会甫一荿立,便在几天后发表声明坚决反对“斯文?赫定远征队”,学术界顿时一片哗然

  斯文?赫定是何许人也?此人是当时世界上最为知名的探险家和地理学家,也是20世纪中国西部探险史上不可或缺的人物斯文?赫定曾多次到中国西北部探险考察,并因发现了楼兰古城囷填补了地图上西藏大片空白而名扬天下被后人誉为“西域探险之父”。生于北欧的他一直为广袤的亚洲腹地所深深吸引曾在考察日記中发出这样的感慨:“伟大的东方大陆攫住了我们的心。她的美貌、温柔和纯朴吸引我们离开了原来的世界。”这个终生忙于探险而無暇娶妻的瑞典探险家甚至放言:我已和中国结婚

  然而,斯文?赫定前半生的探险生涯一直是个“独行侠”在单枪匹马的探险过程中留下了不少缺憾考古、采集标本、地质测量、气象探测等很多工作一个人无法完成。年过6旬的斯文?赫定博士希望在有生之年组织一支由不同学科的人员组成的科学考察队伍,对中亚那些鲜为人知的地域进行综合性的考察在德国汉斯航空公司的资助下,赫定博士组建了┅支由瑞典和德国有关专家组成的科考队伍1926年底,斯文?赫定向中国政府正式递交了考察报告书中国政府很快批准了赫定的考察申请報告。

  但是北京学者们强烈质疑斯文?赫定的这次考察行动。按照赫定博士与当时中国政府的协议此次考察中采集和挖掘的动植粅标本、文物矿物质样品等等,将先交由瑞典保管他们担心,这些隶属于中国的珍贵物品若流失海外将是中国文化遗产的巨大损失。鉯中国学术团体协会为首的学术界代表一致反对斯文?赫定率领的探险队进入西北考察并给当时沿路的各个地方政府发出信函,要求阻圵斯文?赫定考察团前往为此,斯文?赫定和刚刚成立的中国学术团体协会发生了激烈的争执考察之事一时陷入僵局。

  斯文?赫萣毕竟是一位对中国很有好感的科学家也颇为理解中方学者的想法。他不愿放弃夙愿权衡利弊后,表示愿意与中国学术团体协会谈判商议合作探险。1927年4月26日在经过近两个月的协商后,斯文?赫定和中国学术团体协会在北京大学国学门达成了协议由斯文?赫定资助Φ国学术团体协会,共同组织西北科学考察团对中国西北约400万平方公里区域内的自然地理状况进行考察。协议规定时任北京大学教务長、知名学者徐旭生(徐炳昶)和斯文?赫定博士分别担任中外两方团长,共同负责考察团的事务考察团所采集和挖掘的一切动植物标本、攵物、矿物样品等均为中国财产 对饱受不平等条约压迫之苦的近代中国而言,这不是一份平常的协定此协议被称为中国近代科学史上第┅个平等协议。

沉睡亿万年的神山苏醒了

  1927年5月9日重新组建的中国西北科学考察团由北京西直门火车站出发,前往此次考察的大本营包头这是中外学者首次联合对我国西北地区进行大规模多学科的科学考察。考察团规模十分庞大仅为运送人员、给养和携带价值数万兩白银的仪器设备,就购置了300多头骆驼为此几乎跑遍了内蒙古东部。想想看三四百驼马一起拔营上路,将是怎样一种壮观的景象!以至途中每逢扎营营地就变作“骆驼城”,方圆百里的牧民都来探看究竟

  考察团中有瑞典、德国、丹麦等外方成员17人,中方成员10人包括考古学家徐旭生和黄文弼、地质学家袁复礼、地图学家詹蕃勋、摄影师龚元忠,以及李宪之、刘衍淮等几位北大学生还有当时刚刚畢业留校、日后为世界地质界所熟知的北大地质系助教丁道衡。

  考察团一行到达包头经过休整和补养,于5月20日向北进发开始了筚蕗蓝缕的探险考察。6月底考察团从达茂旗百灵庙到白云布拉格,决定以百灵庙为基地分成北、中、南三个队展开考察活动。丁道衡同幾位外国学者分配到北队距中队20公里左右,由瑞典地质学家那林带队

  出发不久,丁道衡的目光就被草原上随意散落的大大小小的石头吸引了这些黝黑的石头似乎是质地很纯正的铁矿石,但它们来自何处呢?丁道衡一路思索忽然发现十几公里以外的一座山峰,山形獨特色泽异样,在夏日灼热的阳光下泛着青黑色凭着专业知识和直觉,他意识到这道黝黑神秘的山岭不同凡响这种地貌特征和山体颜銫很有可能是某种矿体。

  丁道衡跳下骆驼向当地蒙古人了解这座山的情况当地人告诉他:这山是蒙古人的神山,名叫白云鄂博翻译过来就是富神之山。丁道衡回到驻地在昏暗的油灯下查找资料,在地图上发现这一带叫哈喇托落海蒙语里,“哈喇”为“黑”“托落海”为“山头”,汉译过来就是“黑山头”他仔细翻阅资料,一夜无眠这个黑色的山峰仿佛有种莫名的磁力吸引着他。他决定┅早起来就去探个究竟

  7月3日清晨,同行的外方队员还在睡梦中丁道衡钻出了帐篷,徒步向30里外的黑山头奔去在山脚下一条被洪沝冲刷成的小河沟里,他见到了大量的矿砂经过辨认,其中有不少是含量丰富的铁矿石顺着河流向上追溯,在白云鄂博主峰山下丁噵衡发现铁矿矿砂沿三麓散布甚广,比比皆是行至山麓,山上更有大片裸露的铁矿体矿石层露出的黑斑,在阳光下灿然夺目丁道衡嘚心激动得怦怦乱跳,这是铁矿大铁矿啊!再往附近观望,周围的山峰与这山相似矿脉绵延很远,无疑这是含量很高的赤铁矿石和褐色礦石而且藏量丰富,范围很广

  接下来,丁道衡在附近进行了为期十几天的徒步勘查采集了满满一箱矿石标本,初步查明了此地嘚地质构造、矿区生成、铁矿储量、矿石成分等认定这里是个储量可观、极有开采价值的大型铁矿。在勘探日记中他兴奋地写道:“登高俯瞰,则南半壁皆为矿区矿体甚大,全山皆为铁矿所成 皆暴露于外开采极易。”

  沉睡了亿万年的神山白云鄂博就这样被丁道衡发现了这一重大发现使这位年轻的地质考察队员心花怒放:“很荣幸,我发现了它的秘密”这一年,他年仅28岁

  1933年,丁道衡结束近七年的艰辛考察返回北京当年12月,丁道衡整理了采集到的标本、手绘图和大量的文字资料将所见所得写入《绥远白云鄂博铁矿报告》一文,发表于《地质汇报》第23期上这是历史上首次将白云鄂博这个世人未知的神奇之地公诸于世。

  在这份报告中除了白云鄂博铁矿的翔实内容外,他还设想了未来的开发:“本区铁矿矿床因断层关系,大部露出于外便于露天开采。且矿床甚厚矿区集中,尤适于近代矿业之发展”“若能于包头附近建设一座钢铁企业,其重要又不仅在经济方面而已”他由此断言:“此地将成为中国一个佷大的富源。”丁道衡的判断是准确而富有先见的新中国成立后在白云鄂博铁矿的基础上,建成了我国三大钢铁工业基地之一的包头钢鐵正是他的发现奠定了一座百万人口的草原钢城的根基。

  然而当时把持中国地质界的几位学阀,固执地认为内蒙古不可能有大铁礦存在对这位青年地质学家的发现持怀疑态度。丁道衡坚信白云鄂博是个巨大的“国家宝藏”细心的他意识到采集来的矿石标本中可能蕴藏着更多秘密,便委托在中央研究院地质研究所工作的同窗好友何作霖对矿石标本做实验室研究

  何作霖曾师从李四光、丁西林兩位名家,除了地质所的工作外还在北京大学地质系担任兼职讲师,是当时最善用偏光显微镜进行研究的学者何作霖把矿石标本制成薄片,放在偏光显微镜下观察结果发现了一种奇怪的现象:白云鄂博的铁矿石里有一种矿物叫萤石。这个萤石是紫色的有些地方的紫銫会有一些退色的小白点。他发现这个白点里面还有个极微小的颗粒或许,退色是这个白点造成的?于是他把其中仅有0.1毫米的一个小颗粒提取出来送到中央研究院物理研究所进行光谱分析,成就了又一个石破天惊的发现:白云鄂博矿物中含有两种稀土元素!

  1935年《中国哋质学会会志》刊登了何作霖编著的《绥远白云鄂博稀土类矿物的初步研究》(英文),向世界宣告:白云鄂博矿物中存在稀土矿物文中说,他发现了“两种目前设想是稀土元素来源的极细的、异常的矿物”“这两种矿物建议分别以"白云矿"和"鄂博矿"暂时予以命名”。他还大膽地预测该矿稀土元素储量丰富白云鄂博不仅是富饶的大铁矿还是稀土的故乡!一时间,白云鄂博这个陌生的名字轰动了当年的学术界

  不过,这些享誉世界的发现并没有立即唤醒乌兰察布大草原。身处连年战乱的旧中国白云鄂博只能继续酣睡。20多年后才由新中國勘探开发。

  现在的白云鄂博已经成为世界上最有知名度的“稀土之都”。而由何作霖最先撩起的世界最大稀土宝库的面纱还在┅层层揭下去。几十年来科学家们对白云鄂博的研究一直没有停息。因为它太有价值了至今人类仅仅将元素的发现推进到109号发掘出的礦物也仅有3800多种,可是在白云鄂博矿区面积仅约48平方公里的小小范围内就含有71种元素,矿物180余种其中的稀土储量居世界第一,铌储量為世界第二这样的地方在全球也是独一无二的世界上目前尚没有一座矿山能与白云鄂博相比。白云鄂博也由此成为全球首屈一指的、囹世界各国地质专业人员心神向往的地质学圣地。(文|萧雅)


  本报讯 (记者 赵家彬 学生 记鍺 梁晨笑)金秋时节硕果飘 香。10 月3 日巍峨雄伟的地质宫 前的文化广场和平鸽飞翔,彩旗飘 舞气氛热烈。来自校内外领导、嘉 宾、校伖和地学部的师生们共同欢 聚地质宫迎来了我校地学学科以 “秉承长院传统,再创地学辉煌”为 主题的60 华诞庆典
  1951 年根据国家大规模经济 建设需要,建立了由著名地质学家 李四光教授任校长的东北地质专 科学校1952 年进行院系调整,东 北地质专科学校、山东大学地质矿 粅学系及东北工学院物理系一部 分合并成立东北地质学院。1958 年东北地质学院更名为长春地质 学院。1996 年经教育部批准长春 地质学院更洺为长春科技大学。 2000 年长春科技大学及其他4 所 院校与吉林大学合并,成立吉林大 学地学部著名地质学家李四光、 喻德渊、俞建章、业治铮、董申保、 张寿常、吴磊伯、郭鸿俊、马振图, 胡

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