44种地质构造 - 图文

构造地质复习资料 44整理版

《构造地质学》2008年复习重点

第一章：序论

构造：地壳或岩石圈各个组成部分的形态特征及其相互结合方式。 按构造的成因分类：原生构造和变形构造。

原生构造：岩石或岩层在形成过程中产生的原始构造，如沉积岩的层理和火山岩的流动构造等。 变形构造：原生构造在地质应力作用下发生位态或面貌的改变而形成的构造，如褶皱、断层等。变形构造还可以进一步变形，形成叠加的变形构造。是构造地质学的主要研究内容。

第二章： 原生构造

沉积岩和岩浆岩在成岩过程中形成的原始构造 第一节 沉积岩层的原生构造 一、层理

层理：沉积岩最常见的一种原生构造，岩石成分、结构和颜色在剖面上变化所呈现的一种成层构造，是沉积环境变化的反映。

层面：沉积过程的小间断面，经常发育层面构造。 岩层: 上、下层面限制的岩性大致相同的岩体。 岩层厚度：上、下层面的垂直距离。 层理的判别：

1.成分变化：同一岩层中沉积物成分的层状变化，如灰岩与泥灰岩互层；成分均一的巨厚岩层中特殊成分的薄夹层，如白云岩中的燧石条带。

2.结构变化：碎屑沉积岩层一般由不同粒度、不同形状的颗粒分层堆积而成，形成粒序层理，根据碎屑粒度和形状的变化可以识别层理。

3. 颜色变化：岩层中颜色不同的夹层或条带所指示层理。

4.层面原生构造: 一般层理和层面平行，所以波痕、底面印模、暴露标志等层面原生构造也可以作为确定和识别层理的标志。

二、 沉积岩层顶底面的判别

1、斜层理（交错层理）：风及流水等动力介质形成的，由主层面及与之斜交的层理组成的原生层理构造。

斜层理确定岩层顶、底面的判别特征是：每组斜层理与层系顶部主层面成截交关系，而与层系底部主层面呈收敛变缓而相 切的关系，弧形层理凹向顶面。

2、 粒序（递变）层理：沉积岩中由沉积碎屑粒度变化形成粒序层理。

特点：在单一岩层中，从底面到顶面粒度由粗到细，如由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂、粉砂以至泥质，递变层理的顶面与其上一层的底面常为突变界面。

3、 波痕：波痕是沉积物表面由于水和空气流动而形成的一种波状起伏不平的层面构造。

振荡式浪成波痕一般为对称型，流水作用形成的一般为不对称型。

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确定岩层顶、底面的主要标志是：尖脊指向顶面，圆弧状波谷则指向底面。

4、 层面暴露标志：当未固结的沉积物暴露在水面之上时，其表面会留下各种成因的暴露标志。常见的暴

露标志有泥裂、雨痕等。

1) 泥裂（干裂）：未固结沉积物露出水面，干固收缩形成楔状裂缝。平面上多呈网状，剖面上呈“V”

形。泥裂被上覆沉积物填充，使填充层的底面形成底面脊状印模。 泥裂和脊状印模的尖端均指向岩层底面。

2) 雨雹痕：是当雨点或冰雹落在含水未固结泥、粉砂质沉积物表面时，冲打出的圆形凹坑及其凸起

的边缘。雨痕被上覆沉积物填充掩埋并成岩后，岩层面上会留下凹坑，在上覆岩层底面形成凸起印模。

5、 生物标志：植物根系、贝壳类化石、叠层石等。

6、 冲刷槽和冲刷印模：水流的冲刷或水流携带物的刻划在松软细粒沉积物表面留下的沟槽称为冲刷槽。

冲刷槽被砂质沉积物充填，成岩后在上覆岩层底面形成凸起印迹称作底面印模。 7、 火山岩原生构造：枕状熔岩的形状；冷凝边及烘烤边；气孔的变化。

第二节 岩层间的原生接触关系

整合接触：上、下地层沉积层序无间断，产状一致，岩性及所含化石一致或递变。地壳相对稳定、缓慢下降接受连续沉积形成。

不整合接触：上、下地层层序间断，即先后沉积的地层之间存在地层缺失。

不整合面：不整合接触的上、下地层之间的沉积间断面。代表无沉积作用的沉积间断期，或已有沉积岩石被剥蚀的剥蚀期。 一、 不整合的类型:

1、平行不整合（假整合）：两套产状相互平行的沉积岩形成的不整合接触关系。上、下两套地层间存在地层缺失，但产状彼此平行。

形成过程：下降－沉积 上升－沉积间断、剥蚀 下降－再沉积。（地壳相对稳定、垂直升降）

2、 角度不整合（不整合）：年轻沉积岩层覆盖于被褶皱或掀斜的早期地层之上而形成的不整合接触关系。 形成过程：沉降－沉积 变形与隆升－剥蚀 沉降－沉积。（构造运动、造山运动）

上、下两套地层间不仅存在地层缺失，而且产状不同，上覆地层的底面切过下伏构造并与不同时代地层的界面接触。上、下地层间存在变形样式与强度、变质程度和岩浆活动的明显差异。在地质图和剖面图上，角度不整合表现为上覆地层底面的地质界线截切下伏不同时代地层的地质界线。

3、 非整合：层状沉积岩覆盖于侵入岩和深变质岩形成的剥蚀面上而形成的不整合关系。代表较深或时间

较长的剥蚀期。 二、 不整合的判别标志

a) b) c) d) e) f)

地层标志：时代、岩性、古生物 地层产状的不同

古风化面（古土壤、古铁帽等表生地质现象） 变形特征

变质和岩浆岩特征

底砾岩：位于不整合面之上地层底部，代表长期沉积间断以后，一个新的沉积时期开始的产物。底砾岩的判别：①位于侵蚀面上，层位相当稳定。②砾石的成分比较简单，源于下伏各岩层。以石英质的砾石最多。③砾石的磨圆度良好，分选也好。④同一底砾岩层中的砾石及砂粒，自下而上变细，磨圆度变好。

三、 不整合时代的确定

形成时代指不整合面上下地层间缺失地层的时代，即下伏最年轻地层到上覆最老地层的时代。 四、 不整合的意义：反映地壳变动时期，同时反映古地理特征。

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第三节、 岩浆岩的原生构造

岩浆岩原生构造：岩浆向上运移，侵入围岩或喷溢地面并逐渐冷凝固结过程中所产生的构造。

1）液态岩浆流动阶段，形成原生流动构造； 2）岩浆冷凝固化阶段，形成原生破裂构造。

3）两个阶段之间－ 岩浆塑性阶段，形成原生塑变构造。 一、流动构造

在岩浆流动过程中，岩浆内先期结晶的矿物颗粒、析离体或围岩捕虏体等，受岩浆流动的影响而发生定向排列，形成原生流动构造。

1、 线状流动构造（流线构造）：矿物、包裹体等因岩浆流动而平行排列形成的线状定向构造。

2、 面状流动构造（流面构造）：矿物及扁平包裹体在岩浆流动过程中顺流动方向平行排列形成的面状构造。 3、火山岩的流纹构造：熔岩流动形成的由不同颜色矿物或火山玻璃组成的层状色带。 4、火山岩的绳状构造：熔岩表面呈绳索状扭曲的构造。 5、气孔构造和杏仁构造、枕状构造。 二、侵入岩体的原生塑性变形构造

也可称为同侵位变形构造，是岩浆侵位冷却过程中受构造应力影响形成的构造，其特征介于流动构造与韧性剪切带变形构造之间。 三、原生破裂构造

火成岩的节理主要与冷缩及出露卸载相关。火山岩的柱状节理主要与冷凝收缩相关。

第三章：基本构造要素及其产状测定

第一节、基本构造要素及其产状测定 构造地质学：主要研究对象是变形构造。

构造：地壳或岩石圈各个组成部分的形态及其相互结合的方式和面貌特征的总称 产状：构造的空间表示，构造的空间产出状态，包括形态和方位。

基本构造要素：用于描述构造产状的基本几何要素。可分为面状要素和线状要素。 面状构造:可以用平面表示产状的构造。如岩层、断层等。

线状构造：可以用直线表示产状的构造，如线理、褶皱的枢纽和断层面擦痕。 面状构造的产状要素（表示方法）

1、 走向：面状构造与水平面的交线所指方向。

2、 倾向：倾斜平面上与 走向线垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的沿平面向下倾斜

的方位。

3、 倾角：倾斜线与其在水平面投影的夹角。

面状构造产状在地质图上的表示：

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构造地质复习资料 44整理版 线状构造的产状要素:

可以用直线表示产状的构造，如线理、褶皱的枢纽和断层面擦痕。

线状构造产状要素表示方法： 1. 独立的产状要素：

倾伏向：倾斜直线在水平面的投影线所指示的该直线向下倾斜的方向。 倾伏角: 倾斜直线与其水平投影线间所夹之锐角。 2. 与面状要素共同表示的线状要素：

侧伏角：当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在该面上的侧

伏角。

侧伏向：面状构造走向线上，与线状构造构成侧伏锐角开口的那一端的方位。

第二节、构造要素的极射投影

第三节、岩层产状及地质界线的平面投影特征

地质界线：不同岩层界面（或断层面）与地面的交线，是地质图表示的基本内容，其形态决定于岩层（断层）的产状与地形的关系。

一、水平岩层：层面近水平的岩层，倾角0～5度。

水平岩层在地形图中的表现特征为其层面界线与等高线平行。 二、直立岩层：层面近直立的岩层，倾角85～90度。

地质界线不受地形影响，宽度等于厚度；地质界线一般为直线，弯曲反映岩层走向的变化，宽度的变化反映厚度的变化。 三、倾斜岩层

倾斜岩层的水平投影特征：V字形法则

相反相同：地层倾向与地形坡度方向相反，地质界线与等高线弯曲方向相同，但曲率较小。 相同相同：地层倾向与地形坡度方向相同，倾角小于地形坡度，地质界线与等高线弯曲方向相同，但曲率较大

相同相反：岩层倾向与地形坡度方向相同，倾角大于地形坡度。地质界线与等高线弯曲方向相反。 第四节、岩层产状及厚度的测定 第五节、地质图制图

第四章：变形力学分析及变形机制

第一节、应力和应力摩尔圆

a) 应力：受力物体表面或内部单位面积的附加内力。

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??lim?T?A?A?0b) 任一截面上的应力均可用正应力和剪应力表示

i. 正应力（σn）：与截面垂直的应力分量。 ii. 剪应力（τ）： 与截面平行的应力分量。

c) 物体内某点的应力状态：以点为中心取无限小正方体，每个截面上正应力和剪应力为该点的应力分量，

各截面应力分量的集合为该点的应力状态。一般以三个相互垂直截面上的应力分量的张量形式表示。 d) 主应力：无剪切应力切面上的正应力。

二维上记做 σ1和σ2 σ1 >σ2 。三维时则为σ1>σ2 >σ3 e) 应力椭圆：二维情况下，平面某点各方向应力矢量形成

的椭圆，其长短轴分别为该点的最大和最小应力（主应 力）。

???1cos2???2sin2?f) 应力椭球：三维情况下，某点各方向应力矢量形成的椭

球，其三轴代表该点的主应力。 g) 应力主方向：主应力的方向。

h) 应力主平面：三维情况下，与主应力方向垂直的切面，

或是任意两个应力主方向确定的平面。

i) 应力摩尔圆：利用摩尔圆表示点应力状态的应力分析图解法。

? ??1cos2???2sin2? ??1/2(?1??2)sin2?221???1?2??????????????? 12?2???212????

从应力摩尔圆中可以看出：应力主平面上的正应力为最大和最小，剪应力等于零；±45°方向上剪应力最大，大小等于τ= 1/2(σ1 –σ2)；相互垂直的切面上，剪应力大小相等，方向相反 。

应力摩尔圆的应用：

1.已知主应力，求某方向的应力（前图）

2.已知两个方向的应力，求主应力和主方向（下图）

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j) 应力场：受力物体内每点都有其点应力状态，物体内各点的应力状态在物体占据空间内组成的总体。

第二节、岩石变形分析

一、 变形：当物体受力时发生的形态和位态的变化。

物体受外力作用，内部质点间距离发生变化，导致物体形状或体积的变化。

变形的形式：拉伸，挤压，剪切，弯曲，扭转。

二、 应变：岩石变形的度量，即岩石形变和体变程度的定量表示。物体变形时内部各质点的相对位置发生

变化，这种变化的两种方式： 1）线段长度的变化，称为线应变。

2）线段方位的变化，用两线间角度变化表示，称为剪应变。 通过线应变和剪应变定量说明物体的变形程度。 1. 线应变

伸长度：单位长度的改变量 平方长度比：

e?(l?lo)/lo长度比：变形后的长度与原长之比 S ? l / l o ? 1 ? e

??(1?e)2倒数平方长度比： ???1/?2. 剪应变：物体变形时，任意两条直线间的夹角一般会发生变化。初始相互垂直的线，变形后一般不再

垂直，这种直角的改变量ψ[sai] 称为角剪应变。

剪应变：角剪应变的正切 。 tg ? ? ?三、应变椭圆与应变椭球 1、应变椭圆：

1）定义：二维变形中初始单位圆经变形形成的椭圆。

2）应变主轴：应变椭圆的长、短轴方向，该方向上只有线应变而无剪切应变。

3）最大应变与最小应变：应变主轴方向上的线应变，即应变椭圆长、短轴半径的长度，其值分别为

1/2?12/2和 ? 1 。

/24）应变椭圆轴比：应变椭圆的长、短轴比 R S ? ? 1 1 /21/?22、应变椭球：

1）定义：三维变形中，初始的单位球体经变形形成的椭球体。

2）应变主轴：应变椭球的三个主轴方向。分别称为最大、中间和最小应变主轴，记做

?1(X), Y ), ? 3 ( Z ) ，长度分别为 X ? 2 (/2??11,/2Y??12,/2Z??133）应变主平面：应变椭球内包含任意两个应变主轴的切面。XY面，XZ面， YZ面。

4） 圆切面：应变椭球中过中间轴形成的圆形切面，其半径为中间轴长度（ ? 1 / 2 ）。如果为平面应变，

2如简单剪切，其半径为1，此时为无线应变或无伸缩面。

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四、递进变形 ? ? ? ? ?

有限应变：物体发生变形时，最终状态与初始状态对比，发生的变化。

递进变形：物体由初始状态变化到最终状态是一个由许多次微量应变逐渐叠加的过程，这一过程叫递进应变

增量应变：递进应变的某一瞬间发生的小应变。

共轴递进变形（无旋转变形）：递进变形中，增量应变椭球体主轴与有限应变椭球体主轴一致，变形过程中有限应变主轴方向保持不变。

非共轴递进变形（旋转变形）：递进变形中，增量应变椭球体主轴与有限应变椭球体主轴不一致，变形过程中有限应变主轴方向发生变化。

A. 共轴变形中，组成应变主轴的物质（质点）线不变。 B. 非共轴变形中，组成应变主轴的质点线是不断变化的。 ? ?

纯剪切：一种均匀共轴变形，应变椭球体中主轴 质点线在变形前后保持不变且具有同一方位。 简单剪切：一种无体应变的均匀非共轴变形，由 物体质点沿彼此平行的方向相对滑动形成。 在简单剪切中：

1）与剪切方向平行的方向上无线应变；

2）三维上剪切面上无应变，所以Y轴为无应变轴， 故此简单剪切属于平面应变。 3）剪切带的厚度也保持不变。

● 应变历史及应变椭圆分区

I1 持续压缩区

I2 持续拉伸 I3 先压缩后拉伸

(1) 持续拉伸区;

(2) 先压缩后拉伸，变形后长度超过原长

(3) 先压缩后拉伸，变形后长度未达到原长;

(4) 持续压缩区.

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第三节、 岩石力学性质

一、基本概念 1. 2.

岩石力学性质：所谓岩石力学性质，主要指其屈服应力和破坏强度，也就是岩石在一定物理条件下发生形变的性质。（指塑性还是弹性变形）。

屈服应力：当应力超过某一极限值时，岩石应力-应变曲线斜率明显减小，且除去应力后，岩石不能完全恢复原状。这一极限值称屈服应力。

3. 弹性变形：应力－应变曲线为直线，应力与应变量成正比，除去应力，岩石立即恢复原状。遵从虎克

定律：

4. 破裂：应力超过某一极限值时，岩石质点间失去结合力而产生不连续面的过程。 5. 岩石强度：即岩石发生破裂时的极限应力值。

地表情况下抗拉<抗剪<抗压

6. 永久变形：应力超过屈服应力，除去应力后岩石不能完全恢复原状，不能恢复的变形称为永久变形。 7. 塑性变形：未失连续性的永久变形。是物体内部质点化学键重新排列的结果。如：动态重结晶。 8. 强化：继续变形需要更大的应力，应力－应变曲线正斜率。 9. 蠕变: 斜率为零。

10. 弱化：继续变形需要更大的应力，应力－应变曲线正斜率。

11. 脆性变形：岩石在弹性变形域发生破裂的变形。与弹性有关。 12. 韧性变形：岩石破裂前发生的永久变形，与塑性有关。 二、流变学

流变学是力学一个分支，研究材料在应力、应变、温度、压力、流体等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。其实质就是建立材料（岩石）的本构方程。

● 流变学研究内容是各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材料的流变模型和本构方程。

蠕变：在恒定应力作用下，应变随时间持续增长的变形 松弛：在恒定变形情况下，岩石中应力随时间的减小

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构造地质复习资料 44整理版 ●材料的连续介质模型－本构方程

■ ■ ■ ■

弹性材料：符合虎克定律，可恢复变形。 粘性材料：不可恢复变形。最典型的是牛顿流体。

塑性材料：具有屈服应力的材料，超过屈服应力后发生流动变形。 幂律材料：应变速率与差应力间成幂指数正比关系。高分子材料、岩石等。

??A(?dif)n?关；岩石一般为3～5

其他的连续介质模型

A是取决于温度等条件的常数；n除与岩石性质、温压条件等相关外，也与应力大小等条件相

■

第四节、岩石力学性质的影响因素

所谓岩石力学性质主要指其屈服应力和破坏强度，也就是岩石在一定物理条件下发生变形的性质（指脆性还是韧性变形）。 一． 岩石的内部影响因素

? 因素：岩石的成分，结构，构造，晶体结构性质。 ? 原因：化学键性质和颗粒间的胶结情况。 二． 外部因素

? 围压：岩石所受的围限压力，一般指处于地壳中的岩石所受上覆岩石产生的压力。

?z??gh ??x??y??gh1?? ?

增大围压：

1. 岩石由应变弱化转化为应变强化。 2. 岩石的破裂强度增强。 3. 岩石由脆性转化为韧性。

原因： 高围压下使物体内质点彼此接近，同时排 除流体和空穴，使质点间凝聚力增大，不易破坏，即 不易发生断裂，只能滑移，表现为塑性变形。

? 温度：

升高温度： 1.降低屈服应力，使其易于发生塑性变形。

2.降低岩石的强度。

原因： 温度增高，岩石质点热运动增强，减弱其之间结合力，使质点更容易位移。故当温度升高到适当程度时，较小的应力也能使岩石发生较大的塑性变形（蠕变）。

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构造地质复习资料 44整理版 ? 岩石所受应力状态：

同等温度和围压条件下，挤压状态下岩石更易于韧性变形；但岩石强度会更大。 岩石强度：压裂强度是张裂强度的20-25倍.

? 时间：作用时间增长（应变速率降低），降低岩石的屈服应力，增强岩石的韧性。

岩石受缓慢（长时间）外力作用时，质点有充分时间通过移动而重新定向，从而产生了永久变形。快速变形时，质点来不及重新排列就发生破裂，所以呈现脆性变形。

? 流体:降低岩石破裂强度，使其易于发生破裂；降低岩石屈服应力，使其易于发生韧性变形。 1、溶液作用

■ 弱化化学键结合力：矿物分子活动增强，降低分子间的内聚力，降低岩石的强度。 ■ 弱化颗粒边界胶结力：溶解颗粒间的胶结。

■ 促进矿物在应力作用的溶解迁移和重结晶作用，增强岩石的韧性变形。 ■ 润滑作用

2、孔隙流体压力作用：降低岩石破坏强度。

岩石孔隙中的流体在接受压力后会产生一个向外的压力，降低有效正应力，产生张裂隙（水压致裂和水库诱发地震等）。

第五节、构造层次

地壳中存在地温梯度，随地壳深度增加温度压力升高，引起岩石力学性质变化而产生的变形性质的垂向分带性。(Mattauer, 1980)

总体上为上部为脆性破裂变形，向下逐渐出现韧性变形，最深处为塑性流动变形。 上构造层次：

位于地表上部，主要表现为断层、断块等脆性变形 中构造层次：

相当于0～5km的深度范围，以断层和纵弯褶皱为主导变形作用。

下构造层次(上亚层)：5~15km：

塑性压扁和韧性剪切变形为主，发育劈理和面理，顶面以板劈理出现为界，即板劈理前锋面。 下构造层次（下亚层）：15km以下：

主导变形作用是流变作用和深熔作用。代表性构造是柔流褶皱和韧性剪切带，深部发生混合岩化，甚至形成深熔花岗岩。

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构造地质复习资料 44整理版 Sibson 断层双层结构模式 1.

Sibson 断层双层结构模式：岩石的力学性质随地壳深度的不同而变化。同一断层的变形行为在不同深度表现不同，浅部以产生破裂岩的脆性变形为主，深部以产生糜棱岩的韧性变形为主。

2. 3.

Brittle-ductile transitioned zone（BDT ）：浅部脆性和深部韧性变形域间的转化带。 转换带深度由变形主导矿物决定：

石英的转换温度为250～350℃ ，深度大约为10～15km。 长石的转换温度大约为450～500℃，深度约20km。

第六节、岩石变形机制

一、脆性破裂变形：在浅层低温或高应变速率条件下，岩石矿物或矿物间首先根据某种破裂准则产生微破

裂，然后通过微破裂扩展、连接而失去内聚力，最终形成断层或裂隙。 1、定义：脆性破裂是岩石所受应力达到或超过其强度而产生不连续面的变形。

2、摩尔圆

临界应力摩尔圆：岩石破裂时瞬间的应力摩尔圆称为临界摩尔圆。

3、摩尔包络线：各临界摩尔圆的共切线，代表岩石的破坏条件。

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构造地质复习资料 44整理版 4、库仑准则：岩石应力摩尔圆与摩尔包络线相切，岩石发生破裂。

a)

直线型摩尔包络线——库仑(－纳维叶)准则

???o???n ???o?tg???n μ、φ分别为岩石的内摩擦系数和内摩擦角，取决于岩石的性质及温压等环境条件 临界应力摩尔圆与包络线有两个切点，形成共轭剪裂面，其所夹锐角指向最大主应力。

b)

格里菲斯破裂准则-抛物线型摩尔包络线

τ 2-4Toσn-4To2 = 0

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构造地质复习资料 44整理版 二、脆性破裂－其他破裂准则（拉伸环境下） 已有的四类经典破裂准则：最大正应力准则 屈特加（Tresca）准则

摩尔－库仑（Mohr-Coulomb）准则 范·米塞斯（von Mises）准则 三、塑性变形

晶内机制： 1. 位错运动 √ 2. 双晶滑动 3. 扭折滑动 4. 动态重结晶 √ 5. 扩散蠕变 √

● 晶内塑性变形

晶间机制： 1. 相 变 2. 压溶作用 3. 粒间滑动 4. 边界迁移 5. 微破裂

1. 位错运动－位错蠕变

a) ? ?

晶格缺陷

点缺陷：由于间隔原子、空位或不同半径原子使晶格产生的不完整性。 线缺陷－位错：线状排列的晶格缺陷。

? 棱（刃）位错：与滑动方向即布格向量垂直的位错。 ? 螺位错：与滑动方向即布格向量平行的位错。 ?

面缺陷：堆垛断层、位错壁，亚颗粒边界乃至颗粒边界等。 b) 位错移动：应力作用下位错的运动。

位错是晶格内一个滑动面的边界。位错运动是晶内变形主要方式。所以，位错是影响岩石力学性质和变形行为的重要因素。同时在变形中，应力作用是晶体内产生位错的一种主要因，位错是储存变形能的一种方式。位错运动是晶内变形主要方式。 ?

滑移：位错的滑动平行于位错布格向量 ——滑移面

? ?

棱位错攀移：垂直于棱位错但平行于半原子面的滑动，导致半原子面的伸缩。 螺位错的交滑：螺位错从一个滑移面转向另一个滑移面的过程。

2. 双晶滑移

在变形过程中，通过晶格扭曲现场双晶的过程。多出现在对称性较低或粒内滑移系统较少的矿物中，

如方解石、白云石等。在较低温度及较快应变速率条件下。

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构造地质复习资料 44整理版 双晶滑移与位错滑移

双晶滑移：晶体结构对称性差、滑移系少，需要更大的应力。

3.

?

扭折滑移

当晶体受到围限较强时，晶内滑移的滑移面会发生突然扭曲，这种扭曲成为扭折，这种扭曲通常发

生在一个带内，称为扭折带。实际上通过扭折接受缩短。 扭折：一般是位错壁，堆垛断层或晶格不连续。 4.

动态重结晶 定义

成新晶体的过程，重结晶使晶体的形态、粒度甚至成分发生变化。

? 动态重结晶：变形过程中形成的重结晶作用。变形过程中，应变晶体通过位错移动、边界迁移等

形成无位错新晶体的过程。

? 动态重结晶一般使颗粒粒度减小－细粒化

? 静态重结晶：应力作用结束后在静压力作用下发生的重结晶。 ?

动态重结晶的原因：受应力作用而发生应变的晶体内部储存很高的应变能（表现为高的位错密度），高内能不是稳定状态，所以要通过位错的运动而消除位错、降低内能。

恢复： 通过位错迁移、新的无位错颗粒（重结晶）的形成消除位错，以及通过边界迁移生长而降低表面能等而降低变形产生的应变能的过程。 ?

重结晶过程

a.成核作用：包括亚颗粒化和亚颗粒旋转形成高角度颗粒边界、以及膨突和边界迁移成核作用。 ?

亚颗粒旋转成核或直接成为新颗粒。

位错移动→缠结→位错壁→亚边界→亚颗粒→新晶体

亚边界：由密集位错形成的矿物晶体内面状边界，其两侧晶格方位发生小于10度的变化。 亚颗粒：由亚边界围绕形成的晶格方位小于10度的微颗粒

亚边界位错集中定向形成新不连续边界，并通过旋转使两侧晶格间方位角大于10度，从而形成新的晶体边界，形成新的晶体。 ? ?

膨突成核 边界迁移成核

? 重结晶：固态下，由于温压条件变化和应力作用使原有晶体通过晶格调整、粒内变形等过程而形

b.晶体生长：新晶体生长、初试成核颗粒粒径小，表面能大，通过边界迁移生长来降低表面能。

5.

重结晶总是先从晶体边界和裂缝处开始 扩散蠕变

矿物晶体在非零差应力作用下通过质点或缺陷扩散迁移产生变形的过程。根据质点的扩散途径，可分

为：

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颗粒内部扩散 颗粒边界扩散

颗粒内部扩散：在晶体内部，空穴向高压应力方向迁移；质点则是反方向迁移。 颗粒边界扩散：质点和空穴只在颗粒边界迁移。 ? 晶间塑性变形机制

1. 相变：由于围压、温度和流体作用，而使矿物的体积和形态发生变化，甚至影响矿物力学性质。 ? 石膏的脱水。 ? 方解石的白云石化。

? 地幔岩中橄榄石向尖晶石的转变。 ? 柯石英向普通石英的转变。 2. 压溶作用 3. 边界迁移

4. 粒间滑动：应力作用下，矿物颗粒间沿颗粒边界发生相对运动。 5. 微破裂作用

第五章：面理

第一节、基本概念

面理：在变质、变形过程中形成的具有透入性的面状构造。 透入性：某种构造或构造组合在研究区域内均匀重复出现的现象。

第二节、面理的分类

面理：变质变形岩石中由片、板状和压扁变形矿物及集合体平行 排列(c、d),矿物或集合体的定向排列(e、f)或成分分异

层及粒度层(a、b)构成的透入性面状构造。 属连续面理。

劈理：由于剪切或压溶作用在岩石中形成的一组平行的密集破裂面。 属不连续面理。（g）

一、面理（流劈理）

1. 变质岩面理：变质或变质变形过程中通过矿物的定向生长、 定向排列和定向压扁拉伸形成的面理。

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构造地质复习资料 44整理版 根据发育面理的岩石的变质程度和矿物颗粒的大小可分为：1）板劈理；2）片理；3）片麻理 板劈理：多发育于板岩中，故名。脆性剪裂与矿物韧性排列共存，脆－韧性转换带。

片理：见于片岩中，故名。由明显的变质矿物如云母、石英等定向排列和定向拉伸形成连续性很强的面理。 片麻理：由粗大变质矿物定向排列形成的连续性较差的面理。见于片麻岩，故名。 2. 褶（纹）劈理：先存面理发生微小褶皱，褶皱的一翼强烈变形甚至断裂形成的面理。 3. 分异面理（一种片麻理）：变形变质过程中成分分异形成的条带状面理。 4. 糜棱面理

糜棱岩：岩石受剪切作用发生韧性变形形成的一种构造岩。是韧性剪切带中特有的一种构造岩。 糜棱面理：糜棱岩中矿物通过各种塑性变形机制而定向排列形成的面理。

主要有S、C和C’面理，C’－伸展褶劈理，最大有效力矩准则

二、劈理（破劈理）

劈理：剪切或压溶作用在岩石中形成的一组平行的密集破裂面。

轴面劈理：平行于褶皱轴面或呈轴面扇形的劈理。褶皱作用中晚期压扁或压溶作用形成。 劈理折射：粘性不同的岩层，劈理类型、密度、产状各不相同，形成类似光线折射的现象。

? 强硬岩石劈理密度小、与层面夹角较大；软弱岩层劈理密度大，与层面夹角较小。 ? 劈理密度不同是因为岩石的粘性； ? 劈理方向不同是因为褶皱是软弱层的流动。

断层破劈理：断裂带及两盘相邻岩石中发育的各种劈理，它们是在断层形成及两盘相对运动过程中产生的。其产状与断层面斜交或近于平行。劈理常与断层面交成锐角，其尖端指向本盘岩块相对运动的方向。

第三节、面理的形成机制 一、剪裂作用：破劈理，褶劈理 二、压溶作用：破劈理，褶劈理，面理 三、机械旋转：褶劈理，面理

四、矿物塑性变形：矿物颗粒通过位错滑动、动态重结晶、扩散蠕变、压溶作用、粒间滑动、边界迁移等

塑性变形机制形成的面理。 五、矿物的定向生长（c、d） 六、层流作用－分异面理(a、b)

第四节、面理的研究意义

一、面理与应变椭球的关系（应变测量）：面理一般代表XY面线理代表X轴。

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构造地质复习资料 44整理版 二、运动方向的判别：断层劈理，S-C夹角。 三、判别地层层序

正常层序， 倒转层序。

判断原则：褶皱轴面劈理与层面形成的锐夹角总是指示向上的层序。

第六章、线状构造

A型线状构造：线状构造方向与运动a轴一致。代表运动方向。 B型线状构造：线状构造方向与运动b轴一致。与运动方向垂直。

第一节、小型线状构造：手标本或小规模露头规模的线状构造

一、擦痕：断层活动在断层面上形成的摩擦成因的线状构造。（A型线状构造。） 冷擦痕：机械摩擦刻划形成的擦痕。

热擦痕：摩擦热形成的新生矿物定向排列（纤维矿物）。 意义：判别断层运动方向。

二、线理：岩石中在变形变质过程中由矿物等定向拉伸、生长和排列等形成的具有透入性的小型线状构造。 1、矿物线理:

由矿物定向拉伸或生长形成的透入性线理。

? 拉伸线理： 拉长的矿物或矿物集合体等平行排列而形成 的透入性线状构造。（A型线理。）--a

意义：应变的X轴方向，韧性变形中的运动轨迹。 ? 矿物生长线理：由针、柱状矿物顺其长轴方向定向生长排 列形成的透入性线状构造，是岩石变形变质过程中矿物在 拉张方向生长或重结晶的结果。（A型线理。）--b 意义：应变的X轴方向，韧性变形中的运动方。 ? 压力影构造：生长线理的一种表现，由刚性矿物及两侧纤 维状结晶矿物（影区）组成。刚性物体包括黄铁矿、磁铁 矿、石榴石等。结晶纤维（影区）是在变形中生长形成的， 常由石英、方解石、云母或绿泥石等矿物组成。（A形线理。） 意义：指示应变状态剪切运动方向。 ? 碎斑系尾部：重结晶生长和拉伸共同作用。

2、 褶纹线理：先存面理微细褶皱枢纽平行排列形成的线理。一

般为B型线理，强变形时有时会成为A型线理。--d 3、面交线理：两组面理或面理与层理相交形成的线理，一般为B

.型线理。--e

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构造地质复习资料 44整理版 第二节、 大型线状构造:

变形岩石中形成的粗大线状构造

－、褶皱的枢纽：一般为B型线状构造，在韧性剪切带有时为A型褶皱。 二、布丁（石香肠）构造，B线理

软硬岩石互层、受垂直或近垂直岩层挤压，软层向两侧塑性流动，硬层被拉伸，以致拉断，形成平行排列的长条状断块，即布丁（石香肠）。

被拉断的硬层间隔中，或由软弱层呈褶皱楔入，或由变形过程中分泌出的物质所充填。 三、窗棂构造：软、硬互层岩石受顺层挤压，厚的强硬层形成一排棂柱状大型线状构造。B型线理。

显示：强硬层面呈圆拱状的背形外凸，铸成一系列圆柱形的肿缩式窗棂构造。实际上为短波长褶皱。 四、杆状构造：由拉长的矿物集合体形成的细长杆状体。先存的或在变质变形过程新生的长英质矿物集合

体，在韧性变形过程中因拉伸或辗滚而形成。多为A型线理。

五、铅笔构造（笔杆构造）：由两组劈理或一组劈理和层理，切割形成的长条状线状构造。多为B线理。

是轻微变质泥质或粉砂质岩石中常见的一种线状构造。

第七章：褶皱

第一节、褶皱和褶皱要素

褶皱：岩石中各种面状构造（层理、层面、面理等）发生弯曲形成的变形构造。褶皱的规模有大有小，数

十公里～显微尺度。 一、褶皱构造要素

? 核部：褶皱的中心部分。

? 翼部：褶皱中心两侧平滑弧状部分。 ? 枢纽: 单一褶皱面上曲率最大点的连线。 ? 轴面：各相邻褶皱面的枢纽连成的面。 ? 转折端：褶皱从一翼到另一翼的弯曲部分。 ? 翼间角：两翼夹角。

? 拐点：相邻向、背形共用翼上曲率等于零的部分。

? 脊线和槽线：同一褶皱面上背形最高点连线为脊线，向形最低点连线为槽线。 ? 轴迹：褶皱轴面在地表的出露痕迹，即各褶皱面最大弯曲点在地表出露点的连线。 二、褶皱的基本类型 1. 背形与向形（形态定义）

背形指褶皱面上凸式弯曲，向形指褶皱面下凹式弯曲。 背斜与向斜（地层定义）anticline, syncline 根据组成褶皱的地层层序，分为两种基本类型：

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构造地质复习资料 44整理版 背斜：核部由老地层、翼部由新地层组成的褶皱。 向斜：核部由新地层、翼部由老地层组成的褶皱。

向斜 背斜 向形背斜 背形向斜

（正常层序） （倒转层序）

第二节、褶皱的描述及分类 一、正交剖面形态描述及分类 正交剖面：剖面与褶皱枢纽垂直 1. 转折端形态

a. 圆弧褶皱：转折端呈圆弧状弯曲的褶皱。

b. 尖棱褶皱：转折端为尖顶状，常由平直的两翼相交而成。

c. 箱状褶皱：转折端宽阔平直，两翼产状较陡，形如箱状。如果由两个共轭的轴面组成，则称共轭褶皱。 d. 挠曲（膝折）：较平直岩层的一段截然转折而形成的膝状弯曲。 2. 翼间角大小

a. 平缓褶皱：180 °>翼间角>120° b. 开阔褶皱：120 °>翼间角> 70°（开启） c. 闭合褶皱：70 ° >翼间角> 30°（中常） d. 紧闭褶皱：30 ° >翼间角> 5°

e. 等斜褶皱：5° >翼间角> 0 （平行） 3. 褶皱的对称性

a. 对称褶皱：两翼长度基本相等，相对于轴面呈对称形态。 褶皱的轴面与褶皱包络面垂直。

b. 不对称褶皱：两翼长度不相等，相对轴面呈不对称形态。

轴面与褶皱的包络面斜交。

褶皱的倒向：不对称褶皱轴面倾倒的方向

不对称褶皱的倒向及意义：指向剪切方向。

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二、枢纽、轴面产状描述及分类

1. 枢纽产状

a. 水平褶皱：枢纽的倾伏角近于水平（0 o） b. 倾伏褶皱：枢纽倾斜（0～90 o） c. 倾竖褶皱：枢纽直立（90 o）

2. 轴面产状

a. 直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角近相等。 b. 斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等。 c. 倒转褶皱：轴面倾斜，两翼向同方向倾斜，一翼地层倒转。 d. 平卧褶皱：轴面近水平，一翼地层正常，另一翼地层倒转。 e. 翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱。

三、褶皱面形态及分类

1、圆柱状褶皱

? 褶皱面为一直线通过平行自身移动而构成的曲面，这种褶皱称为圆柱状褶皱。 ? 该直线称为褶轴。

? 几何性质：1）枢纽为直线；2）褶皱面每一部分都包含一条与枢纽线平行的直线，即褶轴。 2.非圆柱状褶皱：褶皱面不是由一直线平动形成的曲面。枢纽或为曲线或为直线，为直线时褶皱面非该直线平动的曲面。

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构造地质复习资料 44整理版 第四节、 韧性剪切带运动方向的判别

用于判别剪切带运动方向的标志称为运动学标志或运动指向标志。 一、被错开的标志体（如岩脉等）及其拖曳现象 二、不对称褶皱 三、鞘褶皱 四、S－C面理

S－C糜棱岩：同时发育S和C两组面理的糜棱岩。 五、矿物条带斜交面理

六、伸展褶劈理—适用用于伸展型剪切带 七、云母鱼构造

八、不对称旋转碎斑系：韧性剪切过程中，旋转的残斑（核）和重结晶形成的幔以及尾部形成的不对称构

造。

σ型碎斑：尾部不穿越参考面 δ型碎斑：尾部穿越参考面

σ型碎斑：结晶速率/旋转速率大，长短轴比大 δ型碎斑：结晶速率/旋转速率小，长短轴比小 δ-σ复合型碎斑：结晶速率/旋转速率发生变化 九、曲颈状构造：相当于宏观不对称碎斑系 十、不对称压力影构造：

剪切过程中，刚性矿物周围主压应变方向矿物发生压溶，并在刚性矿物形成的应力屏蔽区发生沉淀形成的不对称构造多见于石榴石和黄铁矿等刚性矿物。

十一、多米诺构造：剪切过程中，刚性岩石或矿物沿一组近平行面破裂，并发生掀斜旋转形成的构造。

41

构造地质复习资料 44整理版 十二、旋转雪球构造：剪切过程中，新生变质矿物在生长过程发生旋转形成的构造，一般由其内的包体显

示其旋转方向。多见于石榴石。

十三、脆韧性剪切带中的雁列脉

十四、岩组分析

组构：岩石中出现的具有优选方位的透入性构造，即岩石中由变形产生的定向构造。

岩组：岩石组构。一般特指光学显微镜下矿物光轴的优选方位 ，即定向排列情况。用施密特网将测量所得的光轴产状表示出来的统计图称为岩组图。(LPO) 测量方法：1）野外定向标本 2）磨制定向薄片 3）费氏台测量 4）投图－统计

LPO的形成：

1) 机械旋转 2) 重结晶及颗粒生长

3) 晶格滑移，在韧性变形中，滑移系的滑移面趋向与最大压缩方向垂直（单轴挤压）、

45度角（共轴平面应变），或是趋向与剪切面平行（非共轴变形）.

LPO的应用：

1. 2. 3. 4. 5.

鉴定滑移系－温压条件。 应变大小及应变形态 运动学涡度

判别其他变形机制的存在 运动学特征。

第五节、韧性剪切带应变测量

第十四章：变质岩区构造分析

变质岩区是指区域变质岩地区，即大面积范围内岩石普遍变质，而不是局部的接触变质或动力变质。 变质岩区主要构造特征：

1. 发育透入性构造，即岩石一般具有面理和线理，原生构造被改造、层理不易辨认。 2. 韧性变形，韧性剪切带发育。

3. 多期次变形，出现构造叠加和置换以及复杂的叠加褶皱。

构造叠加：指已有变形构造再次变形而产生的复合现象。既可是两期完全不同的构造事件叠加，也可是同一构造过程递进变形的叠加。

构造置换：岩石中一种构造在后期变形中或通过递进变形过程被另一种构造所代替的现象。

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一个地区可能经历多期变形，其中每一次变形事件称为一个构造（变形）期次；不同期次的构造变形按其发育顺序构成一个序列，称为构造（变形）序列。通过几何、运动学和变形条件和机制分析判明变形期次，确定构造序列。

4. 变质岩上升出露过程中，经历不同层次和不同时期的变形，后期的脆性变形叠加在韧性变形之上。 构造解析：对一个露头或一个区域内所有构造现象的描述和解释。

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构造地质复习资料 44整理版 四、褶皱的平面形态分类

1. 等轴褶皱：长宽比近于1：1；

构造穹窿：等轴或短轴背斜。 构造盆地：等轴或短轴向斜 2. 短轴褶皱：枢纽向两端倾伏，褶皱向两侧消亡。 3. 线状褶皱：长度远大于宽度的狭长褶皱。

第三节、褶皱的组合类型 一、阿尔卑斯式褶皱

? ? ? ?

线状褶皱，带状分布，走向平行于构造带 ； 背、向斜同等发育，呈连续波状布满全区； 构成巨大的复背斜和复向斜并伴有叠瓦状断层。 为造山带主体内最常见构造形式。

二、 复式褶皱

两翼由次级褶皱组成的复杂的大型褶皱。次级 褶皱包络线形态决定了整个褶皱的形态，即确 定其为复背斜或复向斜。 三、雁列褶皱

一系列呈雁行状排列的褶皱，一般为短轴褶皱， 而且多为背斜。 四、侏罗山式褶皱

背、向斜发育强度不同而形成隔挡、隔槽（梳状、箱状）。

? 隔档式（梳状）褶皱：由一系列平行排列的紧闭背斜及其间平缓开阔的向斜组成的褶皱组合。

? 隔槽式（箱状）褶皱：由一系列平行排列的紧闭向斜及其间平缓开阔的背斜组成的褶皱组合。

五、日尔曼式褶皱

又称断续褶皱，由等轴或短轴褶皱组成的构造组合，主要发育于构造变形十分轻微的地台盖层中。

第五节、褶皱成因分析

一、纵弯褶皱作用：岩层在总体平行层理方向受到挤压而发生褶皱的过程。

1. 纵弯屈曲作用：单层或互层中较稀疏且粘度比很高的能干层。（能干层－非能干层） 平行褶皱－顶厚褶皱

2. 弯滑褶皱作用：强硬岩层相邻；通过层间相互滑动形成褶皱。平行褶皱。 3. 弯流褶皱作用：软、硬互层；软弱层顺层剪切流动形成褶皱。相似或顶厚褶皱。 二、纵弯褶皱的应变 1. 纵弯屈曲褶皱

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中和面：发生褶皱的岩层中无应变的面。因为只发生于 纵弯屈曲褶皱中，故此类褶皱作用又称中和面褶皱作用。 1）应变椭球中间轴无应变且平行于褶皱枢纽。 2）应变椭球的分布及其变形特征如右图。 3）平行褶皱。

2. 弯滑和弯流褶皱

弯曲通过小尺度层间滑动实现，为简单剪切作用。

? λ2＝1（平面应变），且平行于褶皱枢纽。 ? 无中和面。

? 应变椭球呈反扇形向核部收敛，转折端无应变，拐点应变最强。 ? 褶皱面为剪切面，相当“圆切面”（无应变）。 ? 平行褶皱（等厚褶皱）和相似褶皱。

第八章、岩石的断裂方式与裂隙构造

第一节、岩石破裂方式

破裂：岩石所受应力达到或超过其强度而产生不连续面的变形。 一、破裂力学分析

统一破裂准则——椭圆准则（新理论）

脆韧性变形－最大有效力矩准则

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破裂准则－微破裂－破裂扩展－裂隙或断层 二、破裂构造类型

断层：破裂面两侧有明显位移。 裂隙：破裂面两侧无明显位移。

裂隙：无规则分布

裂 隙 节理：规则分布

劈 理：密集分布

根据裂隙与应力方向可将分为三种主要类型：张裂隙 张剪裂隙 剪裂隙 压剪裂隙 压性裂隙 摩尔－库仑准则：

裂隙的力学及运动学分类 ? ?

张裂隙：与主压应力平行。摩尔圆与破裂包络曲线相交于

横轴（0，-T ）点。最大正应力准则。

剪裂隙：与主压应力斜交。遵循库仑破裂准则，形成共轭

剪裂隙，90o≥共轭角≥45o。自然界最常见的破裂 面。

压剪性裂隙：力学上的压剪裂隙，运动学上的剪裂隙。

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构造地质复习资料 44整理版 1. 剪裂隙

? 产状稳定，延伸较远。

? 裂隙壁平直光滑，具错动擦痕，如被充填，脉体均匀平直。 ? 发育于砂、砾岩时，一般穿切碎屑和胶结物。

? 常常组成共轭“X”型共轭裂隙，锐角中分线指示主压应力方向。 ? 主剪裂面由羽状微裂面组成。 2. 张裂隙

? 节理短而弯曲。

? 裂隙面粗糙不平，无擦痕。 ? 在碎屑岩中常绕砾石而过。 ? 一般被矿脉充填，脉体不规则。 ? 5) 张裂隙分布呈 a. 各种不规则网络状。

b. 追踪张裂隙：追踪“X”型共轭剪裂隙形成锯齿状张节理。 c. 雁列式张理。

3. 雁列裂隙

由一组呈雁行状斜列裂隙形成的构造，常被脉体填充而形成雁列脉，实质是沿剪裂方向发育的一组张裂隙。

四、张剪性裂隙：兼具张、剪裂隙的特征。 五、压剪性裂隙：特征和剪裂隙一样。 六、压性裂隙：与主压应力垂直。

压溶－缝合线构造：不纯碳酸盐或含碳酸盐岩石发生压溶形成的一种压性面理，尖端指向主压应力。

第二节、构造脉

裂隙被流体充填，流体中矿物沉淀形成构造脉。

根据充填物质称为……脉，最常见的为石英、方解石脉等。常形成自然水晶矿、石英脉型金矿等。 一、脉体的充填方式

? 扩张性脉：流体侵入裂隙并使其两壁张开而形成的岩脉。 ? 非扩张性脉：流体与围岩交代而占有其空间形成的岩脉。

? 破裂－愈合脉：由于孔隙压力周期性变化，裂隙周期性张开和闭合所形成的脉体。 二、脉体生长方式

? ?

24

脉体充填物的晶体常显示纤维状习性，而矿物纤维生长的方向代表拉伸方向。

根矿物生长方式分为四类：a 对向生长脉；b 背向生长脉；c 复合型脉；d 拉伸矿物纤维脉。

三、断层阀模式

构造地质复习资料 44整理版 第三节、节理

节理：岩石中有一定排列规律的无明显位移的裂隙。分为构造节理和原生节理。 一、构造节理

1、按成因分类：张节理、剪节理、张剪节理。（成因与特征见前述裂隙分类） 2. 与岩层产状关系分类：

走向节理（1） 倾向节理（2） 斜向节理（3，4）

顺层节理（5） 3. 与褶皱轴面产状关系的分类： a. 纵节理

b. 斜节理 c. 横节理

二、节理应变场

节理和相关构造的应变场图解 由于?1>?3，所以上半区空白

1. 侵入岩节理 冷凝和卸载

L节理：∥流面，∥流线； S节理：⊥流面，∥流线； Q节理：⊥流面，⊥流线； 斜节理

2. 火山岩节理－柱状节理

垂直于熔岩流面，截面呈规则多边形（4～6边）。

? 双向伸展应变场（?1>1,

?3>1）二组张节理表示 ? 线性伸展应变场（?1>1，

?3=1）一组张节理表示 ? 双向缩短应变场（?1<1,

?3<1）二组缝合线表示 ? 线性压缩应变场（?1= 1，

?3<1）一组缝合线表示 ? 补偿应变场： (?1>1>?3)

伸长-缩短，平面应变情况下体积无变化

三、原生节理：岩浆岩冷凝固结过程中形成的非构造成因节理。

第九章、断层构造

断层：岩石中的一种破裂构造，破裂面两侧岩石沿断裂面有明显相对位移。断层是地壳中最主要的变形构造之一。控制区域构造格局和演化、矿产形成与分布，影响工程建设，诱发地震等自然灾害。分为脆性断层（地壳浅层般意义上的断层）和韧性剪切带（地壳深部）。

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构造地质复习资料 44整理版 第一节、断层要素 一、断层面或断层带

断层面：切断岩石并使两侧岩石发生位移的断裂面。常发育擦痕和断层摩擦镜面。 断层线：断层与地面的交线。

断层产状：以断层面的产状表示，包括走向、倾向和倾角。

断层带：大型断层一般由一系列近平行的断层面或由较宽的变形带组成。带内岩石或破碎形成断层角砾岩等断层碎裂岩系，或经韧性变形形成糜棱岩。一般宽达数米甚至几公里，因其有一定宽度，故此称为断层带。 二、断层盘

? 断层盘：断层面两侧发生位移的岩块。

? 倾斜断层：断层面上侧岩块为上盘，下侧为下盘。 ? 直立断层：据断层走向将两盘分为东西盘、南北

盘、北东、南西盘或北西、南东盘。

? 根据断层的运动方式：相对向上运动的为上升盘，

向下运动的为下降盘。

三、断层的位移

? 滑距：断层两盘的位移距离。 ? ? ? ?

总滑距：断层面两侧相邻两点位移后的距离（ab） 走向滑距：总滑距沿断层走向的水平投影（ac） 倾向滑距：总滑距沿断层面倾向的水平投影（cm） 水平滑距：总滑距的水平投影（am）

? 断距：断层面两侧被错断的同一岩层的相对距离。 在垂直于被错断地层走向的剖面上： ? ? ? ? ? ?

地层断距：断层两盘被错断的对应层间的垂直距离(ho)。 铅直地层断距：对应层间的铅直距离（hg）。 水平地层断距：对应层间的水平距离（hf）。

视地层断距：断层两盘被错断的对应层间的垂直距离(ho)。 视铅直地层断距：对应层间的铅直距离（hg）。 视水平断层断距：对应层间的水平距离（hf）。

在垂直于断层走向的剖面上：

断层走向平行于地层走向：断距＝视断距 不平行时：视断距>断距

第二节、断层的分类

一、断层与相关构造的几何关系分类

1. 断层与岩层走向关系：走向断层、倾向断层、顺层断层、斜向断层。

2. 断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向：纵断层、横断层、斜断层。

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构造地质复习资料 44整理版 二、断层两盘相对运动分类——断层的运动学分类

? 倾滑断层：

? 正断层：上盘相对于下盘沿断层面向下滑动的断层。

一般为倾角大于45度的高角度正断层，但多数向下下变缓，形成铲（犁）式断层。 倾角在45度以下的为低角度正断层，规模较大的低角度正断层称为拆离断层。

在地质图上的表示方法：

? 逆断层：上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层。

倾角大于45度为高角度逆断层，倾角在45度以下的为低角度逆断层。小规模（一般高角度）的称为逆断层，低倾角大规模逆断层称为逆冲断层。

在地质图上的表示：

? 走滑（平移）断层：两盘沿断层走向相对运动的断层，断层面产状一般陡立。 根据断层两盘相对运动方向分为左行（旋）走滑断层和右行（旋）走滑断层。 ? 兼具倾滑（正、逆断层运动）和走滑运动的断层。 正（逆）断右（左）行走滑断层，右（左）行正（逆）断走滑断层 （命名中后者为主要运动性质）

? 枢纽断层：两盘绕一垂直于断层面的轴旋转形成的断层。

第三节 断层的形成机制

岩石所受应力超过强度发生破裂，初期据某准则产生微裂隙，尖端因应力集中而扩展，并与其他微裂隙贯通，形成明显破裂面，两盘借以相对滑动，即形成断层。 一、安德森断裂模式（安德森断层分类）：

不同的应力状态形成不同运动性质的断层。以此为依据将断层分为正断层、逆断层和平移断层三种基

27

构造地质复习资料 44整理版 本类型，并提出了形成三种断层的应力状态。

1) 断层面为遵循库仑破裂准则的剪裂面，两剪裂面的锐、钝角分线分别与σ1、σ3一致。σ1所在盘向

锐角角顶方向滑动，滑动方向垂直于σ2。

2) 因地面与空气间无剪应力，所以地面是一个主平面，形成断层的三轴应力中的一主应力轴与地平面垂

直。

3) 不同的应力状态形成不同运动性质的断层,以此为依据将断层分为正断层、逆断层和平移断层三种基本

类型。

? 正断层：上盘顺断层倾斜向下滑动。应力状态：σ1直立、σ2和σ3水平，σ2与断层走向一致。 ? 逆断层：上盘顺断层面倾斜向上滑动。应力状态： σ1、σ2水平，σ3直立，σ2与断层走向一致。 ? 平移断层：两盘顺断层走向滑动。应力状态：σ1、σ3水平，σ2直立，

水平拉伸和铅直上隆是 水平挤压是发生逆断层 发生正断层的地质条件。 的地质条件

第四节、断层的识别

一、地貌标志（包括遥感判示）

1. 线状地貌：线状地貌单元突变，线状低地形、谷地等。 2. 错断山脉

3. 水系的变化：河流方向及河流形态 4. 串珠、带状分布的湖泊和泉水 5. 断层崖，断层阶地 6. 断层三角面 二、构造标志 1.构造不连续性 2.断层面的存在

3.强变形带的出现：如强烈劈理化带和强烈碎裂带

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构造地质复习资料 44整理版 4.断层构造岩的出现

断层构造岩：断层带内或断层面附近，两盘岩石在断层活动中被改造形成的变形岩石。 地壳浅部－脆性断层－脆性断层构造岩 地壳深部－韧性剪切带－糜棱岩 ? 未固结的断层构造岩 ? ?

断层角砾：由松散未固结的两盘岩石碎块组成。

断层泥：岩石研磨后经水化作用形成的一种主要由粘土矿物（如伊利石、高岭石和蒙托石）组成的未固结的断层岩，一般平行于断层面呈不同颜色的条带。 ? 固结的断层构造岩 ? ? ? ?

断层角砾岩：由基本保持原岩特点的岩石碎块组成，碎裂基质很少。 断层碎裂岩：根据被碎裂的原岩称为碎裂某岩，如碎裂花岗岩等。

断层碎裂岩:经过断层滑动研磨形成的较细的具有砾岩结构的断层岩。由角砾和基质组成。 断裂角砾岩

超碎裂岩：由断层活动研磨成的极细构造岩，一般看不到角砾，并具有硅质岩的致密构造。 往往在断层面上形成板状薄层。 微角砾岩 ?

假熔岩（玻化岩）：断层快速滑动产生极度研磨并因摩擦热产生熔融，冷凝后形成外貌类似熔岩玻璃的一种断层构造岩。一般呈脉状或角砾状。

三、地层标志（地层的重复与缺失）见下面一节“地层关系” 四、小型岩体、矿化和热液蚀变成带分布 五、同一岩层岩相和厚度的急剧变化

第五节 断层运动性质的判别 一、地层关系

大型断层：

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正断层－地层缺失；新地层压老地层。 逆断层－地层重复；老地层压新地层。 二、标志物的错断：

包括岩层、岩脉、不整合面、先期断层和侵入体边界等。 三、牵引构造

牵引褶皱：断层两盘紧邻断层面的岩层因断层运动拖曳发生弯曲形成的褶皱，也称拖曳褶皱。

大型铲式（同沉积）断层可形成反牵引构造——同沉积褶皱。 四、擦痕

擦痕：断层两盘相对运动时在断层面上划下的刻痕。反映断层两盘的真实运动轨迹。

钉头痕：由大而深的一端和小而浅的一端形成的擦痕，断层对盘由深的一端向浅的一端运动。 五、阶步：断层活动在断层面形成的与断层运动方向垂直的微小陡坎，在陡坎处常发育与擦痕平行的矿物

生长纤维。 正阶步与反阶步：

正阶步与反阶步的区别： 1）正阶步陡坎比反阶步缓；

2）正阶步有生长矿物纤维；反阶步无； 3）反阶步一般为鳞片状，可剥落。

六、断层带张裂隙、透镜体排列和劈理的取向、褶皱的倒向。

张裂隙平行于最大主应力方向，压扁透镜体、褶皱轴面平行于应变椭球体的XY面、劈理面则近平

行于该面。确定运动方式：张裂隙与断层面所交锐角指示本盘的运动方向；劈理面、透镜体排列以及不对称褶皱轴面与断层所交锐角指示对盘的运动方向。

第六节、断层形成时代的确定

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构造地质复习资料 44整理版 1、利用不整合等地层关系 2、同位素年龄测定

1)断层岩/断层泥中的同构造变质矿物 2)岩体年龄、岩体关系、同构造岩体 3、根据同沉积断层相关地层时代

第十章：逆冲构造

第一节、基本概念 一、定义

1. 逆断层: 由水平挤压作用形成的，上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层。 2. 逆冲断层：低倾角大规模逆断层称为 。逆冲断层是造山带最主要的构造样式。 二、大型推覆构造的发现

上个世纪70年代末，COCORP地震反射剖面揭示出了岩石圈上部(20-30km) 大型近水平滑脱面(decoupling)的存在。同时证明，在Appalachia，6-15公里厚的前寒武片麻岩构成楔状体从东部260公里以外，向西推覆在寒武奥陶系地层之上。 三、基本概念

? 推覆体：经远距离位移的规模巨大的近水平或平卧褶皱岩席，也称外来体或逆冲席体。逆冲断层的

上盘。

? 逆冲推覆构造：由逆冲断层和推覆体组成的一种挤压性构造，通称逆冲推覆体系，是造山带中最常

见的构造现象。

根据形成深度和产状可分为两大类：

? 厚皮构造：深层高角度并进入基底的逆冲断层。倾角一般高于45°，一般出现在造山带的内部。 ? 薄皮构造：浅层低角度只涉及盖层而不影响基底的逆冲断，产状一般低于45°。一般出现在造山带

的前沿，称为前陆褶皱冲断带。

第二节、前陆逆冲带的构造特征 一、底部拆离断层（滑脱面）

逆冲断层活动时常沿前陆盆地中的软弱岩层、特别是盖层－基底界面滑动，形成的逆冲推覆体系的底部主断层面，之上发育众多叠瓦状断层，称为分支断层。 二、阶梯形断层面

逆冲断层沿断层面滑动时会使断层上盘的地层缩短，当缩短量达到一定量时，逆冲断层常要切断强硬层向上扩展，遇到新的软弱层再沿其滑动，结果形成阶梯状的断层面。

阶梯形断层面的构造要素：

1. 断坪－断坡构造：断坪是断层面与岩层面大致平行的部分；断坡是断层切断岩层面的部分。

断坪、断坡一般就断层下盘而言，更严格地可以分为： 1) 下盘断坪：与下盘岩层平行的部分。 2) 下盘断坡：切割下盘岩层的部分。 3) 上盘断坪：与上盘岩层平行的部分。 4) 上盘断坡：切割上盘岩层的部分。

31

构造地质复习资料 44整理版 2. 前断坡、侧断坡和斜断坡： 根据逆冲方向与断坡方位关系划分： 1）前断坡：走向与逆冲方向近垂直的断坡。 2）侧断坡：走向与逆冲方向近平行。 3）斜断坡：前断坡与侧断坡的连接部分。

三、盲断层与端线

盲断层：未出露原地表的断层，位移消失在地下。 端 线：盲断层位移等于零的边界。

盲断层的位移消失在断坪区时，形成断弯褶皱的褶隆构造。断层消失在断坡部位时，形成一对背、向斜组成的扩展褶皱。

第三节、逆冲断层上盘褶皱作用—— 断层相关褶皱 一、断弯褶皱（断层转折褶皱）

断弯褶皱：逆冲席体沿阶梯状断层弯曲部位被迫发生弯曲形成的褶皱。形态反映断层形态，褶皱翼部位于上、下盘断坡之上，转折端位于断坪之上，常形成平顶背斜或箱状褶皱，称为褶隆。 二、断层扩展褶皱(断层传播褶皱)

在逆冲断层端线部位形成的褶皱。端线以下岩层通过断层叠置缩短，端线以上未断部分通过褶皱缩短。

断层传播褶皱基本特征：

1. 前、后翼不对称，前翼陡窄，后翼宽缓； 2. 向斜位于断层端点上方； 3. 宽度向下变窄；

4. 下伏断层的滑移量向上减小。 三、滑脱褶皱（侏罗山式褶皱）

直接位于滑脱面（断坪）上的褶皱，主要特征是两翼陡立，平顶或尖顶，核部为软弱层。褶皱形成需要有软弱的滑离层，如膏盐层等，受纵弯褶皱作用，核部发生软弱层的加厚而形成隆起，两翼旋转变陡立。

滑脱褶皱（侏罗山式褶皱） 特征：

1. 直接位于近水平滑脱面上，软弱的滑离层，如膏盐层等。 2. 褶皱两翼陡立，核部发生泥岩或膏泥岩加厚，形成隆起。 3. 滑脱褶皱变形机理以翼部岩层旋转为主，可能有少量膝折带迁移。

第四节、逆冲断层系 一、逆冲序列：

逆冲断层沿底部拆离面扩展，向上切穿上覆岩层，形成与拆离断层相连的分支断层，断层活动往往是在底部拆离断层之上依次发育许多分支断层，形成逆冲断层系。

其中分支断层形成的先后顺序称为逆冲序列。可分为两类：1.背驮式或前展式、 2.后展或上叠式。

1. 背驮式或前展式：每一新的分支断层都发育在先前分支断层的下面，各逆冲岩席依次向逆冲方向

或前陆扩展，并增生在前进中的逆冲岩席的前锋。

2. 后展或上叠式：每一新的逆冲断层发育在先存逆冲断层的上面，各逆冲岩席依次向逆冲来源方向

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构造地质复习资料 44整理版

或腹陆扩展，并增生在前进中的逆冲岩席的后缘

二、逆冲断层系

逆冲断层系：由底部拆离断层、分支断层及推覆体形成逆冲断层构造体系。 1.叠瓦状构造：由一个底部拆离断层及其分支断层形成不对称扇形构造。 据逆冲序列分为：首叠瓦扇（前展）、尾叠瓦扇（后展）

反冲断层：与总体逆冲方向相反的分支逆冲断层。在较大侧向压力作用下形成的与断坡共轭的断层。

冲起构造：反冲断层与前断坡所围限的部位，强烈挤压上冲，形成隆起构造，表现为背斜形式。 构造三角带：反冲断层与其后侧逆冲分支断层及和底部拆离断层限定的构造变形强烈部位。

2.双重构造

由底部主断层分出若干分支断层形成叠瓦状断层，分支断层向上再次合并于一个主断层；底部主

断层称为底板断层，上部主断层称为顶板断层，这种由顶、底板及其间叠瓦状分支断层形成的构造称为双重构造。

根据分支断层的产状，双重构造还可分为： 1) 前倾式双重构造－腹地倾向双重构造 2) 后倾式双重构造－前陆倾向双重构造 3) 背形堆垛式双重构造 3.背冲式和对冲式断层系 4.飞来峰和构造窗

逆冲断层上盘被剥蚀，使下盘岩石出露，如果上盘岩石被剥蚀成孤岛状，则称为飞来峰；如果下盘岩石以天窗式出露，周围被上盘岩石封闭则称为构造窗。 三、前陆盆地：

位于造山带与稳定克拉通之间的狭长型盆地，主要是由于造山带楔体加载导致岩石圈挠曲沉降形成。 几何特征：楔状剖面，靠近造山带一侧最深，向克拉通方向尖灭。

沉降特征：双层结构，下部为造山初期深海相复理石沉积；上部造山带隆起，磨拉石沉积。 形成：造山带逆冲席体叠置加载，沉降填充加载。

第五节、平衡剖面

平衡剖面：将剖面中的变形构造通过几何原理和方法全部复原的剖面。也就是将变形（褶皱、断层）的剖面恢复到变形前的原始状态。

第十一章：正断层与伸展构造

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构造地质复习资料 44整理版 第一节、基本概念 1.定义：

正断层：上盘相对于下盘向下滑动的倾向滑动断层。

伸展构造：由于正断层造成岩石单元的水平伸展，故正断层又可称为伸展构造。 2. 应力状态及形成机制

应力条件：最大主应力(σ1)在竖直方向上增大，或最小主应力(σ3)在水平方向上减小，或上述两种过程同时作用。

正断层作用发生的地质背景是：经历水平拉伸（伸展）或垂向穹隆和抬升的地区

第二节 正断层的一般特征

a. 断层上盘相对于下盘向下运动

b. 被断岩石单元产生水平伸长（伸展）效应

c. 在同一高程剥蚀面上，上下盘的对比性：上层较新，变质程度较低，构造层次较浅。

地层时代 变质程度 构造层次 上盘 较新 较低 较浅 下盘 较老 较高 较深 第三节、正断层的几何形态

根据断层面的几何特征以及断层面和被断岩石的旋转性质，正断层可被划分为三种类型： a. 非旋转平面正断层：

? 平面状断层面，断层面和被断岩层均不发生旋转，说明所有的运动为平移运动。 ? 一般形成地堑和地垒构造 ? 是共轴变形的产物

b． 旋转平面正断层（掀斜断层）：

平面状断层面，断层面和被断岩层均发生旋转。 ? ? ?

掀斜断块：由正断层围限的旋转了的岩石块体。

掀斜盆地，半地堑，箕状盆地：在掀斜断块上发育的不对称盆地，其一侧由正断层控制。 多米诺或书斜式构造：由一系列旋转平面正断层和掀斜断块组成的构造。

第四节、正断层的构造样式

a. 地堑与地垒 ? ? ? ?

地堑：由两组走向近平行且相向倾斜的正断层及其所夹持的下降断块形成的构造——两组相向 倾斜的正断层。

地垒：由两组走向近平行且相背倾斜的正断层及其所夹持的抬升断块形成的构造——两组相背倾 斜的正断层。

半地堑：单侧由正断层控制的下降断块；或由一组倾向相同的正断层控制的一系列下降断块形成的构造样式。

半地垒：单侧由正断层控制的上升断块；或由一组倾向相同的正断层控制的一系列上升断块形 成的构造样式。

盆岭构造：由一系列走向近平行的地堑和地垒相间排列形成的构造。因为地堑一般形成盆地而地垒形成山岭，故称为盆岭构造。 b. 断陷盆地

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c.铲式（犁状）断层：具有下凸断层面，且断层面产状向地表变陡而向下随深度变缓的断层。

构造地质复习资料 44整理版 断陷盆地：地壳伸展作用形成的以正断层为边界的同构造盆地，如地堑、半地堑等。如果盆地只在

一侧发育正断层，则形成不对称箕状盆地，多见于铲式断层和掀斜断层。 前陆盆地－逆断层，断陷盆地－正断层，走滑拉分盆地－走滑平移断层 c. 生长断层（同沉积断层）：断层活动与沉积作用同时发生而形成的断层。

特征：1) 上盘与生长地层厚度明显比下盘大，有时断层切入某一地层而不穿层，使该地层断层两侧

的厚度截 然不同。

2) 地层断距随深度增大而增大。

3) 绝大多数生长断层为铲式断层。

4) 铲式断层上盘同断层活动沉积地层厚度向断层方向增厚。

5) 断层的运动速度会由于沉积的加载而加速，从而沉积中心的地层厚度会向上增大。 d. 裂谷:

6) 在铲式断层中上盘因为重力作用而产生反牵引现象。

伸展作用形成的，由地堑、半地堑及其他与正断层相关构造组成的区域性狭长构造带 ，一

大陆裂谷： 大陆裂解的开始，如东非裂谷。 陆间裂谷： 新洋盆的初始阶段，如红海。

洋中脊裂谷： 海底扩张中心，如大西洋洋中脊裂谷。

般表现为以断层为边界的狭长谷地。裂谷一般由地幔上涌（地幔柱）或区域性伸展形成，其进一步发展可演化成大洋盆地。

根据裂谷发育的位置可划分为：

? ? ?

e. 拗拉谷：与大陆边缘高角度相交，向洋盆方向张开而向大陆方向消亡的裂谷。

地幔柱之上形成R-R-R三联点，其两支发展成新洋盆，第三支停止发展而停留于初始的裂谷

阶段，所以拗拉谷又称为盲支，和failed rift。

f. 岩墙群：近平行、放射状或同心状排列的一组岩墙。近平行排列的岩墙群一般发育于裂谷和拗拉谷。 放射状和同心状岩墙群与火山及岩浆活动相关。

岩墙群可作为前寒武纪大陆固结、大陆伸展及其伸展量的标志。还可以作为古大洋扩张方向的判别标志。

g. 拆离断层和变质核杂岩

拆离断层：区域性伸展形成的大规模低角度正断层。

将年轻或浅层次岩石直接叠覆于古老或深构造层次的岩石之上。通常，上盘为不变质或极低级变质岩，下盘为具有糜棱岩结构的高级变质岩。 拆离断层的特征：

1) 定义特征，分割基底结晶岩石和低级盖层岩石。

2) 区域或亚区域规模，至少可达数十公里。 3) 超过10公里的巨大位移量。

4) 上盘发育一组或多组脆性正断层，它们向下合并于拆离断层，下盘则很少发育类似的断层。 5） 具有特有的断层构造岩组合序列。

早期韧性－后期脆性的变形历史，先后形成不同性质的构造岩并在一个窄带上依次叠加。

典型的构造岩组合由老到新依次为： (a)糜棱状岩石； (b) 绿泥石化角砾岩； (c) 微角砾岩（常

含有假熔岩）； (d) 断层角砾和断层泥

拆离断层构造岩组合系列是持续抽拉抬升的结果。

拆离断层作用过程中，不同构造层次形成不同构造岩。随拆离断层的抽拉抬升，形成于深部的糜

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