构造地质学
构造地质学
1万+ 人选课
更新日期:2025/04/30
开课时间2025/03/03 - 2025/06/27
课程周期17 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

岩石在自然力的作用下发生变形后形成地质构造,地质构造在空间的几何形态是什么样的?如何表述地质构造?地质构造经历了何种变形过程?地质构造在什么力的作用下形成?地质构造对矿产的形成和赋存过程,以及地质环境的变迁有何影响?地质构造反映何种地质演化规律?所有这些问题都是构造地质学关注和研究的问题。构造地质学就是研究地质构造空间形态、形成机制和受力状态的一门学科。

构造地质学是地学类各专业的学科基础课,计划授课学时54学时,包括34学时室内讲课和20学时室内实习,室内实习以讲课和课后训练的方式进行。

构造地质学的教学内容不仅具有重要的理论意义,还具有重要的实际意义。本课程的教学内容有助于揭示地壳和岩石圈的形成与演化规律,促进区域大地构造学,乃至全球大地构造学的发展。构造地质学的基本原理可以广泛应用于地质演化过程分析、矿产普查与勘探、地质灾害(如滑坡、地震、泥石流、地面沉降等)的预测与防治、大型工程(如隧道、桥梁、大坝等)的选址与边坡稳定性分析等。

本课程的教学内容主要包括三部分:1)构造地质学通用的基础理论部分,包括地质构造的基本概念与分类、面状和线状构造的产状要素、沉积岩和岩浆岩的原生地质构造、地质构造分析的力学基础、地质构造分析所需的应力与应变基础知识等;(2)地质构造的几何学、运动学和动力学分析,包括对线理、劈理、节理、褶皱、断裂、韧性剪切带等地质构造的分析;(3)应用构造地质学基本原理分析和解决地质问题的基本能力训练,也就是室内实习部分。例如:如何高效地阅读地质图、绘制图切地质剖面图、利用极射赤平投影解决角距问题、绘制和分析构造等高线图等。

本课程的重点内容是各种具体地质构造(包括线理、劈理、节理、褶皱、断裂、韧性剪切带等)的几何学与运动学特征,也就是这些地质构造的空间几何形态特征和形成过程分析。本课程的难点主要表现在三个方面:(1)地质构造通常出露不全,由此导致对地质构造进行几何学分析时通常需要良好的空间想象能力,对地质构造的几何学分析可能存在多解性和不确定性;(2)地质构造的形成过程往往经历了漫长的地质时间,其形成过程可能与人类所能见到的相对快速的变形过程有所不同。此外,不同的运动学过程有可能形成相似的地质构造,这必然导致对地质构造的运动学研究可能出现多解性和不确定性。如果同一套岩石在不同地质时期分别经历了不同性质的构造变形过程,由此造成的构造叠加现象有可能使地质构造变得更复杂,从而加大对其研究的难度;(3)地质构造在力的作用下形成,但是力看不见摸不着,由此导致对地质构造的动力学解释相对比较困难。

通过对本课程的学习,学习者可以掌握构造地质学的基本原理和构造解析的基本方法,能够灵活运用构造地质学的基本原理分析和解决相关的地质问题,提升学习者的地学理论水平,拓展学习者的地质技能和相应的业务能力。

本课程尽可能做到在有限的学时内简明扼要地介绍构造地质学的基本原理和主要内容,讲课过程中大量引用了授课人在科研和教学过程中收集到的大量实例图片,力争把构造地质学相对比较抽象和难以理解的基本原理讲得形象直观、浅显易懂。课程主讲人罗金海教授已有30余年讲授构造地质学的教学经历,曾经主持西北大学构造地质学国家精品资源共享课。

本课程是陕西省一流课程。

课程大纲
绪论(2025年3月3日10:00发布)
一、地质构造与构造地质学
二、构造尺度与构造层次的概念
三、地质构造研究的主要方法
四、学习构造地质学的意义
沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状(2025年3月5日8:00发布)
一、 利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面 (重点内容)
二、倾斜岩层与直线的产状要素 (重点内容)
三、水平岩层与倾斜岩层在地形地质图上的特征
四、地层接触关系
五、沉积岩中的软沉积变形构造
六、 岩浆岩中的原生构造
地质构造分析的力学基础(2025年3月7日8:00发布)
一、 应力
二、 主应力、主方向、主平面与应力状态
三、 应力莫尔圆的概念与特点
四、 应力场、应力轨迹与应力集中
变形岩石应变分析基础(2025年3月12日8:00发布)
一、变形、位移和应变的概念
二、旋转应变与非旋转应变
三、全量应变、增量应变与递进变形
四、岩石的变形阶段
五、影响岩石力学性质的外部因素
六、岩石破裂准则
七、应变测量概述
劈理、线理和节理(2025年3月14日8:00发布)
一、劈理 1. 劈理的结构特点与分类
2. 劈理的成因
3. 面理置换
二、节理 张节理与剪节理的概念与特点
三、线理 1. 小型线理与大型线理的主要类型
2. 线理的成因
褶皱(2025年3月19日8:00发布)
一、褶皱要素
二、褶皱的形态
三、褶皱的分类
四、几种特殊类型的褶皱——同沉积褶皱和底辟构造
五、褶皱的组合形式
六、褶皱的形成机制
七、叠加褶皱
八、褶皱作用的时间
断层概述(2025年3月26日8:00发布)
一、 断层的几何学与运动学要素
二、 断层分类
三、 同沉积断层
四、 断层效应
五、断层的形成机制—Anderson模式
六、断层的识别标志
七、断层研究
伸展构造(2025年3月31日8:00发布)
一、伸展构造的表现形式
二、大陆伸展构造模式
三、构造反转
逆冲推覆构造(2025年4月2日8:00发布)
一、逆冲推覆构造的几何结构
二、逆冲推覆构造的组合型式
三、逆冲推覆构造的运动学
四、逆冲推覆构造的驱动力与孔隙压力
五、薄皮构造
六、逆冲推覆构造与重力滑覆构造的区别
走向滑动断层(2025年4月7日8:00发布)
一、左行走滑断层与右行走滑断层
二、走滑断层的几何学特征
三、一种特殊的走滑断层——转换断层
韧性剪切带(2025年4月9日8:00发布)
一、剪切带与韧性剪切带的概念
二、韧性剪切带的特点
三、韧性剪切带运动方向的判别标志
构造地质学室内实习——提升基本的地质技能(2025年4月11日8:00发布)
实习1 地质图的基本知识及读水平岩层和倾斜岩层地质图
实习2 用间接方法确定岩层产状要素
实习3 用极射赤平投影方法换算岩层的真倾角和视倾角
实习4 读倾斜岩层和不整合接触地质图并作剖面图
实习5 读褶皱地区地质图,绘制图切地质剖面图
实习6 用极射赤平投影方法确定褶皱枢纽和轴面产状
实习7 编绘和分析构造等高线图
实习8 读断层地区地质图并求断面产状及断距
实习9和实习10 分析褶皱断层地区地质图和构造地质学综合分析