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实习六 读褶皱区地质图并绘制剖面图

实习六 读褶皱区地质图并绘制剖面图

一、实习目的

认识褶皱在地质图上的出露特征,掌握读褶皱地区地质图的一般步骤和方法。

二、实习要求

1) 学会从地质图上认识和分析褶皱的形态、组合特征及形成时代。

2) 学会在褶皱区地质图上绘制图切剖面图。

三、实习内容

首先从地质图的图例或地层柱状图上了解图区出露的地层时代、层序和接触关系; 然后浏览一下地质图,概略地认识图区新老地层的分布和延伸情况,了解其地貌特征,并结合比例尺分析地形对地层露头分布形态和出露宽度的影响。

从地质图认识褶皱,先要看地层分布是否有对称重复现象,并结合地层新老关系和地层产状,分辨出背斜和向斜,再进而分析褶皱的形态和组合特征。认识褶皱形态的关键是确定褶皱两翼、轴面和枢纽产状。

(一) 对单个褶皱形态的认识和分析

1. 区分背斜和向斜

先从一个老地层或新地层着手,横过地层总的延伸方向观察,如老地层两侧依次地分布着新的地层,为背斜; 反之,在新地层两侧对称地分布着老的地层则为向斜。通常是一个背斜两侧毗邻着向斜,一个向斜的两侧发育着背斜。

2. 确定两翼产状

褶皱两翼产状及其变化,主要是从地质图上的地层产状符号直接去认识和分析。在一定情况下,也可以根据同一岩层在褶皱两翼露头宽度的差异,定性地对比两翼的倾角大小。这种分析是以岩层厚度基本稳定、地形起伏不大或褶皱两翼的地面坡度相似为前提 (岩层露头宽度只与岩层倾角大小有关) ,露头宽度窄的一翼倾角大,宽的一翼倾角小。

3. 倒转翼的确定

通常在褶皱倾伏端的岩层层序和产状总是正常的 (图1) 。如果有倒转翼,则倒转翼的岩层从翼部向倾伏端方向,倾角一般由缓变陡 (图1 中从 C'到 E') ,到倾伏端转折附近岩层会出现睁扮产状直立 (图1A 处) 。在褶皱倾伏端和翼部,岩层露头宽度一般比在倾伏端附近的直立产状部分露头宽度大。因此,如果褶皱岩层露头从翼部向倾伏端追踪,在倾伏转折附近,露头宽度有出现特别变窄的现象,则该翼可能是倒转翼 (图1) 。

上述判断两翼产状的方法适用于形态和产状比较简单的褶皱,对倾竖褶皱、平卧褶皱和斜卧褶皱或地形变化复杂时则不适用。

图1 倒转褶皱

图1 倒转褶皱

4. 判断轴面产状

要较准确地确定褶皱轴面的产状,可以通过系统地测量两翼同一岩层产状,用极射赤平投影方法或几何作图法来确定。在地质图上,也可以从两翼产状大致判断出轴面产状。如两翼倾向相反,倾角大致相等,则轴面直立; 两翼倾向、倾角基本相同,则轴面产状也与两翼产状基本一致 (即为等斜褶皱) 。对于两翼产状不等或一翼倒转的褶皱,无论背斜或向斜,其轴面大致是与倾角较小的一翼的倾斜方向近于一致,除平卧褶皱和等斜褶皱外,轴面倾角一般是大于缓翼倾角,而小于陡翼倾角。

5. 枢纽产状和轴迹的确定

当地形平坦且褶皱两翼倾角变化不大时,两翼地层界线基本上平行延伸,可认为褶皱枢纽水平; 如两翼岩层走向不平行,或两翼同一岩层界线呈交会或弧形转折弯曲,可认为褶皱枢纽是侧伏的,在倾伏背斜两翼同一岩层界线在枢纽倾伏处交会成 “V”形或弧形的凸侧或 “V”形尖端指向枢纽倾伏方向; 向斜则反悉缓灶之。另外,沿褶皱延伸方向核部地层出露的宽窄变化也能反映出枢纽的产状,核部变窄或闭合的方向是背斜枢纽倾伏方向,或向斜枢纽扬起方向。通过褶皱各层界线转折端点的连线,即为轴迹。

上述确定枢纽产状和轴迹的方法只适用于轴面近直立或陡倾斜的倾伏褶皱及地形比较平缓的情况。对于轴面呈中等或缓倾斜的倾伏褶皱,或地形起伏复杂的情况下,在大、中比例尺地质图上,褶皱岩层界线弯曲转折端点的连线既不能代表枢纽倾伏方向,也不一定是轴迹。因此,在阅读褶皱区地质图时,要多从褶皱两翼产状、褶皱岩层界线的分布形态与岩层产状和地形的关系等方面综合起来分析,才能对褶皱有正确的认识。根据两翼产状用极射赤平投影方法或几何作图方法是哪竖确定枢纽和轴面产状的可靠方法。

在倒转褶皱中,岩层呈直立处 (一般在转折端的附近) 的岩层走向的一端反映了枢纽的倾伏方向,其走向与枢纽方向呈直交处的岩层倾角等于枢纽倾伏角。

6. 转折端形态认识

在地形较平缓的情况下,轴面直立或陡倾斜的倾伏褶皱,在地质图上褶皱倾伏的地层界线弯曲形态大致可以反映褶皱在剖面上转折端的形态 (图2) 。

7. 褶皱形态的描述

一般描述内容包括褶皱名称 (地名加褶皱类型) 、地理位置及其所在区域构造部位、分布延伸情况、核部位置及组成、两翼地层产状及转折端形态、轴面及枢纽产状、次级褶皱分布及特征、褶皱被断层或侵入岩体破坏情况等。

现举例描述如下,以供参考 (摘自 1∶20 万南江幅地质图说明书) :

“大两会背斜: 位于汉王山复式向斜南侧,西起于彭家沟,往东经大两会,于王家坪倾伏,长约 49 km; 背斜走向近东西向,开阔对称,两翼地层倾角约 50°~60°; 枢纽具波状起伏,倾伏角 3°~15°。核部在大两会一带出露寒武系,两翼依次为奥陶系至三叠系。在东、西两端枢纽倾伏处,次级褶皱发育,成指状分支,延伸不远,一般达 8~9 km,随主褶皱一起倾伏消失。”

图2 褶皱转折端形态

图2 褶皱转折端形态

图3 根据角度不整合确定褶皱形成时代

图3 根据角度不整合确定褶皱形成时代

(二) 褶皱组合型式的认识

在逐个分析了图区的背斜、向斜之后,再根据地质图上对同一构造层诸褶皱的轴迹型式和剖面上的褶皱组合特征,确定和描述褶皱的组合型式,如雁行式、穹盆构造、侏罗山式 (隔挡式、隔槽式) 或阿尔卑斯式 (复背斜、复向斜) 等。

(三) 确定褶皱形成的时代

主要根据地层间的角度不整合接触关系确定。处于不整合面以下的褶皱形成于不整合面以下的最新地层时代之后、不整合面以上的最老地层时代之前。如图3 所示的褶皱形成于中志留世之后、中泥盆世之前。

(四) 褶皱地区图切剖面的绘制 (图4)

1. 分析图区地形和褶皱特征

分析时应注意地层界线的弯曲是与岩层产状和地形的影响有关还是与次级褶皱有关,如与次级褶皱有关,在剖面上应反映出来。

图4 褶皱构造剖面图的绘制

图4 褶皱构造剖面图的绘制

2. 选定剖面位置

剖面线应尽可能垂直褶皱轴迹延伸方向,且能通过全区主要褶皱构造,剖面线应标绘在地质图上。

3. 绘出地形剖面

绘制方法见实习三。

4. 绘出褶皱形态

将剖面线切过的地层界线的交点和褶皱 (包括次级褶皱) 的转折端位置均投影到地形剖面上。在绘褶皱构造时应注意以下几点:

1) 剖面切过不整合界线时,应先画不整合面以上的地层和构造,然后再画不整合面以下的地层和构造,被不整合面所掩盖的地质界线和构造,可顺其延伸趋势延至剖面线上(如图4 中的 m 点) ,再将该点投影到不整合面,从此点绘出不整合面以下的地层界线和构造。

2) 剖面切过断层时,先画断层,然后再画断层两侧的地层和构造。

3) 绘褶皱构造应先从褶皱核部地层界线开始,逐次绘出两翼,并要注意表现出次级褶皱。

4) 剖面线与地层走向斜交时,应将地层倾角换算成剖面方向上的视倾角画入剖面,如剖面切过的地点无岩层产状数值,可按同一翼最邻近的产状数据来画。

5) 褶皱同一翼相邻岩层的倾角相差较大,上、下岩层又是整合接触关系,这可能是岩层倾角局部变陡或变缓的表现,可根据两翼同一岩层厚度基本不变的假设,在地表处的岩层倾角可按测量值绘,向深处加以适当修正,使之逐渐与主要产状协调一致 (图5) 。

图5 根据同一岩层厚度不变校正同翼岩层产状

图5 根据同一岩层厚度不变校正同翼岩层产状

6) 轴面直立或近于直立的褶皱转折端的形态与它在平面上的倾伏露头形态大致相似,在绘转折端形态时也可根据枢纽倾伏角作纵向切面,求出到所作剖面处核部地层枢纽的深度,然后结合该层两翼倾角及枢纽位置绘成圆弧 (图6) 。

图6 褶皱转折端形态的绘制方法

图6 褶皱转折端形态的绘制方法

最后按构造部分实习一图1 地质剖面图内容和格式进行整饰。

四、作业

1) 先确定图7 中各套地层的走向、倾向、倾角,判断褶皱的类型; 然后作一条从 X到 Y 的剖面。

2) 读暮云岭地形地质图(图8) ,先确定图中存在的褶皱,作 A-B 地质剖面图,并选择某一典型褶皱进行描述。

图7 褶皱读图练习

图7 褶皱读图练习

图8 读图练习(C 现为二分,本图所用为此前资料)

图8 读图练习(C 现为二分,本图所用为此前资料)