13 褶皱的野外考察和断裂构造分类～结合高考地理真题-备战高考地理之探讨大学地理知识

褶皱的野外考察和断裂构造分类～结合2022年高考地理真题

一、野外认识褶皱构造

褶皱是地质构造的重要组成，几乎所有沉积岩及部分变质岩构成的山地都存在褶皱构造。

小型褶皱构造可在一个地质剖面上窥其一个侧面的完整形态；大型构造往往长宽超过数万米。这样的褶皱，虽在野外观察了很长距离，仍未出其一翼范围。

如该地有现成地质图，应首先查阅、分析。下面简述野外研究褶皱构造的方法。

(一)地质方法

1.岩层观察与测量

对该地岩层顺序、岩性、厚度、各露头产状进行测量，正确判断褶曲是否存在。

根据新老岩层对称重复出现的特点判断是背斜还是向斜；根据轴面产状、两翼产状及枢纽产状判断褶曲的形态（横剖面、纵剖面和水平面)。

2.野外路线考察

一、穿越法，垂直岩层走向观察，穿越所有岩层并了解顺序、产状、出露宽度及新老岩层分布特征。

二、穿越后用追索法，沿某一标志层（厚度稳定、岩性鲜明、地貌反映突出的岩层）的延伸方向观察，了解两翼是平行延伸还是逐渐汇合。

两法交叉使用，或以穿越为主，追索为辅，以获知褶曲构造在三维空间的形态轮廓。

(二)地貌方法

各岩层软硬薄厚不同，构造不同，在地貌上常有明显反映。如坚硬岩层常形成高山、陡崖或山脊，柔软地层常形成缓坡或低谷。下面介绍与褶皱构造有关的地貌形态：

1.水平岩层

有些水平岩层不是原始产状，是大型褶皱构造的一部分，如转折端，扇形褶曲的顶部或槽部，构造盆地的底部，挠曲的转折部分，岩层表现为四周为断崖峭壁的平缓台地、方山（平顶山）及构造盆地的平缓盆底（图4-41中的方山）。

2.单斜岩层

大型褶曲构造的一个翼或构造盆地的边缘，常表现为一系列单斜岩层。岩层倾向方向存在顺岩层层面进行的面状侵蚀，地形面常与岩层坡度一致；在反倾向方向进行的侵蚀，常沿垂直裂隙呈块体剥落，形成陡坡、峭壁。

如单斜岩层倾角较小（如20°~30°），则形成一边陡坡一边缓坡的山，叫单面山（图4-41）；如单斜岩层倾角较大（如50°~60°），则形成两边皆陡峻的山，叫猪背山或猪背脊（图4-41）。

3.穹隆构造、短背斜和构造盆地

前二者常形成同心圆或椭圆式分布的山脊，如岩层产状平缓，则里坡陡、外坡缓。该地易发育放射或环状水系。

构造盆地四周常为由老岩层构成的高山，盆地底部岩层转平缓，且多出现较新的岩层。如四川盆地，北部大巴山要由古生界和前古生界岩层组成，盆地中心由中生界及新生界岩层组成。

图4-41可以是一个构造盆地的一部分。但大型构造盆地的地貌形态常为次一级构造复杂化，如四川盆地东部出现隔档式褶皱形成的平行岭谷。

4.水平褶皱及倾伏褶皱

水平褶皱区常沿两翼走向形成互相平行而对称排列的山脊和山谷（图4-42）。

倾伏褶皱区常形成弧形或“之”字形展布的山脊和山谷（图4-43）。

5.背斜和向斜

地形有时与地质构造基本一致，形成背斜山和向斜谷（图4-44）。但更多情况，背斜部位侵蚀成谷，向斜部位发育成山，形成背斜谷和向斜山。地形与构造不吻合，称地形倒置。

如图4-45，当岩层褶皱后，顶面受张应力伸长，底面受压应力缩短，岩层顶面和底面间有既未伸长也未缩短的“中和面”。

又如图4-46，设褶皱前岩层中划出许多单位球体，褶皱后形成应变椭球体，岩层在褶皱后内部应力的分布特征一目了然。

据图4-45，背斜顶部受张应力作用，易形成一组平行轴面的张裂隙，为外力侵蚀作用创造条件，如核部岩层较软更相得益彰，最后侵蚀形成谷地。 

向斜槽部受压应力作用，岩石挤压密实，难于破坏，如核部岩层较硬，更难侵蚀风化，最后突起形成高山。

图4-47表示背斜谷和向斜山的发展过程。

从图4-42和图4-43，可以看出许多沟谷是从背斜顶部开始发育。

二、研究褶皱构造的意义

褶皱构造在地壳中广泛发育。对矿产的形成、形态、分布有控制作用；也是形成地貌的基础。

(一)褶皱与矿产

①许多矿产赋存于褶皱的沉积岩层中，须搞清构造形态、规模，才能探明矿床的分布、大小、产状。

②背斜顶部常发育张裂隙（图4-45)，提供矿液侵入通道，此部位易形成脉状矿体（矿脉）。

③岩层褶皱时层间滑动（如一本书挤压弯曲，页与页间相对滑动），上下层转折端部位易形成空隙（称虚脱，图4-48），常为矿质填充提供条件，形成鞍状矿体（图4-49）。

如辽宁东部一金矿，62个枢纽带中发现矿体50个。四川宁南铅锌矿，也形成于褶皱转折端部位。

④具封闭条件的穹窿、短背斜是重要的储油、储气构造。

⑤构造盆地常为良好的储水构造。

(二)褶皱与地貌

褶皱构造与地貌的关系密切，几乎控制了大中型地貌的基本形态。由褶皱构造形成的山地称褶皱山脉。

研究地貌成因，应研究褶皱构造。如北京西山地质构造为系列交互排列的NE向或NNE向的向斜和背斜构造，沿向斜形成许多1000m以上的山峰，如妙峰山、清水尖、百花山等。

(三)褶皱构造与地球发展历史

褶皱的发育过程、特征及时代代表该地构造运动性质及地壳发展历史。常用角度不整合的时代确定褶皱时代。

褶皱构造的形成是长期的，但最后完成时期常与某一构造运动联系，在地层剖面上，以不整合面代表一次构造运动（以典型剖面地区的地名命名，如燕山运动、喜马拉雅运动），不整合的形成时代即褶皱形成的时代。

如一地层剖面，存在一个角度不整合，不整合面以下的最新地层时代早白垩纪，不整合面以上的最老地层是始新世，则这个不整合的形成时代（下伏岩层褶皱）早白垩纪后和始新世前。

若此不整合代表燕山运动，则褶皱属燕山期褶皱。

典例

(2022年1月浙江卷)下图为某区域地质构造平面图，图中主体构造为向斜，地形以山地为主，经外力长期侵蚀，地形起伏不大。沉积岩颗粒物粗细与沉积环境中的水深有关，水越深，颗粒物越细。完成下面小题。

17. 若甲地附近发育有小河，其最可能流向（   ）

A. 东北      B.西南      C.西北      D.东南

18. 关于地层新老与沉积环境的叙述，正确的是（   ）

①b比c老    ②bc期间，海岸线向海洋后退 

③b比c新    ④bc期间，海岸线向陆地前进

A. ①②       B. ①④       C.②③       D.③④

【答案】17. A    18. D

【17题详解】根据材料信息可知，该地地形起伏不大；根据图示信息可知，图中北侧为河流，所以该地地势整体南高北低，在甲西北方位大致与甲平行的河流流向为自西南流向东北，所以，甲地的小河的流向应与该河流流向相同，为流向东北，A正确，BCD错误。所以选A。

【18题详解】信息显示，b岩层覆盖了两条穿过c岩层的断层，且该地为向斜，b岩层位于c岩层中间，因此b比c新，③正确，①错误；b为石灰岩，c为砂页岩，b岩石颗粒物比以c岩石颗粒物小，材料信息表明沉积环境中水越深，沉积的颗粒物越细，表明先形成c岩层时，水较浅，后形成b岩层时，水较深，因此bc期间水深逐渐变深，海岸线向陆地前进，④正确，②错误。故选D。

三、断裂构造

地壳中岩石（岩层、岩体），特别是脆性大和靠近地表的，在受力情况下易产生断裂、错动，总称断裂构造。  

它和褶皱构造一样，是地壳中普遍发育的构造形式。除地壳表层外，还存在许多不同规模、深度的断裂系统，甚至把岩石圈分割成许多板块。

这里的断裂构造主要指大陆壳上常见的。根据断裂岩块相对位移程度，断裂构造分节理和断层两类。

一、节理

(一)节理的分类

几乎所有岩石中都可看到规律的、纵横交错的裂隙（图4-50），专门术语叫节理。节理即断裂两侧岩块沿破裂面没有明显位移的断裂构造。

节理的长度、密度相差悬殊，有的可延伸几十米，有的只几厘米；有的密度很大，有的较稀疏。沿节理劈开的面称节理面。节理面的产状和岩层的产状一样，用走向、倾向和倾角表示。

节理常与断层或褶曲伴生，是统一构造作用下形成的有规律组合。

1.节理的成因分类

节理按成因分非构造节理和构造节理。

(1)非构造节理：岩石在外力地质作用下，如风化、山崩、地滑、岩溶塌陷、冰川活动及人工爆破产生的节理。

常分布于地表浅部的岩石，节理的几何规律性较差，没有矿化现象，但这些节理常形成地下水运移通道，或形成储水层；风化破碎带对工程建设影响很大。

非构造节理中包括岩石在成岩过程中形成的节理，即原生节理。如：

①侵入岩体中的节理即岩浆侵入围岩、冷却而形成的有规律性节理。主要分布于岩浆侵入体的顶部和边缘。其形成与岩浆的冷却、收缩有关。

岩浆体冷却收缩从上而下，从外及内，从边缘到中心缓慢进行，在岩体内容易形成平行于接触面的节理；当岩体外部冷凝后，内部仍在流动，这流动和冷凝部分之间也易发生裂隙。

火成岩体中常见横节理、纵节理、层节理、斜节理等（图4-51)。

横节理又称Q节理，节理面与岩体中流线构造（原生线状流动构造）相垂直。因岩浆冷凝不均，垂直流线方向产生张力所致。节理面较粗糙，产状较陡直。常被岩浆填充，形成互相平行的岩墙或岩脉。

纵节理又称S节理，节理面平行于流线构造。可能因岩浆在图4-51岩浆侵入体中流动方向由外及里冷却收缩不均产生剪切力所致。节理面平直，节理裂隙紧闭，产状较陡。

层节理又称L节理，节理面平行于流面，常发育于岩体顶部或与围岩接触的平缓部位。可能因岩浆自上而下冷却，依次收缩所致。

上述3种节理常把侵入体分割成大小方块，促进岩石风化。

斜节理走向与流线、流面斜交，常两组共生呈“X”形。节理面光滑，有时可见擦痕和光滑镜面。属构造节理，是上述节理形成后，岩体受压剪切所致。

②玄武岩中的柱状节理。玄武岩熔岩流或其他浅成岩体中，垂直冷凝面发育的规则的六方柱状节理。

成因为，均一基性熔岩中有均匀分布的冷却中心（呈等边三角形分布，冷却中心距离彼此相等)，然后各向中心收缩，形成六方柱状节理，如图4-52。

自然界熔岩物质不均一，节理不一定都是六方柱状，也可能五角、七角柱状。

徐松年(1984)研究表明，柱状节理面不是单纯的张裂面，还存在非平面的剪切变形。

(2)构造节理：构造运动作用下形成于岩石中的节理，常成组有规律出现。往往与其他构造如褶皱、断层有组合和成因联系。

图4-53表示水平挤压下褶曲构造中可能发育的节理。

2.节理的几何分类

指按节理与其所在岩层或构造的关系分类（图4-53）。与力学成因有关，一定几何关系反映一定力学成因。

(1)据节理与所在岩层的产状关系可分为（图4-54）：

①走向节理。节理走向大致平行于岩层走向；

②倾向节理。节理走向大致垂直于岩层走向；

③斜向节理。节理走向斜交于岩层走向；

④顺层节理。节理面大致平行于岩层面。

(2)根据节理走向与所在褶曲枢纽的关系可分为：

①纵节理。二者大致平行；

②横节理。二者大致垂直；

③斜节理。二者相互斜交。

某些情况下，如水平褶皱，走向节理相当于纵节理；倾向节理相当于横节理；斜向节理相当于斜节理。

3.节理的力学成因分类

按产生节理的力学性质，节理主要分张节理和剪节理。

(1)张节理：岩石在张（拉)应力作用下产生。上述褶曲构造中的纵节理和横节理都属于张节理。常具如下的特征：

    ①产状不稳定，在岩石中延伸不深不远；

②多具张开的裂口，节理面粗糙不平（图4-55），有时为矿脉填充；面上没有擦痕。

③碎屑岩中的张节理，常绕过砂粒和砾石，节理随之弯曲(图4-55)；

④节理间距较大，分布稀疏不均，很少密集成带；

⑤常平行或雁行式（即斜列）出现，有时沿两组共轭呈X形的节理断开，形成锯齿状张节理，称追踪张节理（图4-56）。

(2)剪节理：即剪切节理，是岩石在剪切应力（扭应力）作用下产生，一般产生于与压应力呈45°角左右的平面上，即最大剪切面上。

褶曲构造中的斜节理多属剪节理。特征：

①产状较稳定，平面中沿走向延伸较远，剖面上向下延伸较深。

②常具紧闭裂口，节理面平直光滑，沿节理面轻微位移，面上常具擦痕、镜面。

岩石中首先存在两组交叉的剪（扭）节理，在张应力作用下，沿两组节理面断开，节理面呈锯齿状

③碎屑岩中的剪节理，常切开较大的碎屑颗粒或砾石（图4-57），或切开结核、岩脉。

④节理间距较小，常呈等间距均匀分布，密集成带。

⑤常平行、雁行排列，成群出现；或两组交叉，称“X节理”，或“共轭节理”（图4-58），两组节理有时一组发育较好，另一组较差。

(二)节理与褶皱构造的关系

一地区同一应力场（构造运动）作用下，产生的褶皱、断裂彼此具密切的成因联系。图4-53已说明各种节理的分布与褶曲构造的关系。现以图4-59为例，说明褶曲的形成和各节理发生序次。

1.岩层褶皱前的早期节理

当水平岩层受水平方向的侧向压力时，层面上出现两组剪切节理，即X节理（共轭节理）；节理面垂直于层面，为平面型X节理。图4-58。

如继续受力，会沿压力方向产生一组张节理，又叫横张节理；有时沿着X节理面曲折拉开，形成追踪张节理（图4-59(a)。

2.岩层褶皱后的晚期节理

岩层水平压力作用下，弯曲褶皱，如图4-59(c)，在背斜顶部产生平行于枢纽的张节理，又叫纵张节理（因背斜顶部受张应力作用，参阅图4-45)。

这种节理垂直层面，上宽下窄呈楔形，从横剖面看，中和面以上发育呈扇形分布。脆性岩层中发育较好，有时追踪早期X节理，形成锯齿状纵张节理。沿走向一般延伸不远。

如褶皱继续发展，如图4-59(b)，沿最大剪切面又发育成X节理，但与前者不同，在剖面上呈X交叉，而在层面上与枢纽平行，故称剖面X节理。

如岩层中间夹有塑性较大岩层（页岩），岩层褶皱时由于层间滑动产生的力偶作用，岩层发生小型褶皱，叫层间牵引褶皱或拖拉褶皱（图4-60)。

如岩层中间夹有脆性较大的岩层，则上下层的力偶作用，形成层间剪节理（图4-59(c))。

有时剪节理细而密集，甚至可将岩层劈成薄片，称劈理。

图4-61说明层间剪节理或剪劈理的成因。

(三)研究节理的意义

研究节理的分布、性质和组合，有助于推断区域性应力场的特点和各种应力分布规律及与各种构造的关系。

如共轭节理的锐角等分菱形，代表力偶作用下变形后的应变椭球（图中线的方向理论上代表挤压作用力的，表示出长轴和短轴)，沿两个最大剪切面方向发生了层面劈理(1)和层间劈理(2)

两组共轭剪切节理，锐角等分线方向为压应力方向，垂直方向是张应力方向，产生相应张节理。

有时一条剪节理由许多首尾衔接的羽状排列的小节理组成。

沿小节理的走向向前观察，若后一条小节理重叠于前一条小节理的左侧，则为左行（左旋）；若后一条小节理重叠在前一条节理右侧，为右行（右旋）。

图4-63有MN和M'N’两组共轭羽状剪节理，可判断MN为右行剪节理，M'N'为左行剪节理，据以判断压应力为南北方向（如箭头）。

张节理常提供岩浆活动侵入的通道，并控制矿体的形成和分布。

富含张节理的岩石，对地下水的运动和富集有密切关系，有时构成地下水含水层。

进行隧道、水工建筑（水库大坝）、矿井坑道、桥梁等工程设计和施工时，都必须对有关地区的岩石节理做详细的调查和测量，防止可能引起的破坏和不良影响。

节理对地貌发育、形态有深刻影响。节理构成岩石软弱面，为风化和侵蚀提供有利条件，流水、冰、植物等常沿节理风化或侵蚀，造成各种地貌。

如花岗岩中的纵节理、横节理和层节理，把坚硬的岩石切割成方块，在棱、角处先风化，形成球状风化地貌（图4-64）。

有时沿陡倾斜的节理风化侵蚀成险峻峭拔的地貌（图4-65）；

有时沿垂直节理侵蚀成悬崖峭壁（图4-66）或峰林石柱，如广东仁化丹霞地貌、河北承德棒槌山、北京西山龙门涧、云南路南石林、湖南张家界，都是近水平的岩层中发育了几组垂直节理，顺节理差别风化，塑造成的千姿百态、群峰林立、石柱凌空的地貌形态。

有些河谷也沿主要节理方向发育。

测量节理产状的方法与测量岩层产状相同。有时节理面未暴露，可将硬纸片插入节理裂隙，来测量其产状。

典例

（2022年1月浙江卷）4．以下地貌景观主要由风化作用形成的是（     ）

A．①③  B．①④     C．②③   D．②④

【答案】D

【详解】读图可知，①是角峰，刃脊，是冰川侵蚀地貌；②是花岗岩球状风化地貌；③是风蚀蘑菇地貌，是风力侵蚀地貌；④是岩石裂隙，风化作用形成的。因此②④正确，①③错误。综上所述，D正确，ABC错误。

二、断层及其几何要素

岩块沿破裂面有明显位移的断裂构造称断层。断层的规模有大有小，波及的深度有深有浅（深可切穿岩石圈或地壳，浅可切穿盖层或只在地表)；形成的时代有老有新；有的是一次构造运动的结果，有的是多次构造运动；有的已不活动，有的还在活动；形成断层的力学性质或张或压或剪，各不相同。

断层的几何要素包括断层本身的组成（图4-67）及阐明断层空间位置和运动性质有关的几何要素。

(一)断层面

岩层或岩体断开后，两侧岩体沿着破裂面显著位移，破裂面称断层面。可以是平面，也可以是弯曲或波状起伏的面。可以是直立，但大多是倾斜的。

断层面的产状，和岩层、节理一样，用走向、倾向、倾角表示。同一条断层，产状在不同部位常有很大变化，甚至倾向相反。

大规模断层不是沿着一个简单的面发生，而沿一系列密集的破裂面或破碎带位移，称断层带或断层破碎带。

(二)断层线

即断层面与地面的交线。表示断层延伸方向。可以是一条直线，也可以是一条曲线或波状弯曲的线。

断层线形状取决于断层面产状和地形起伏。地面平坦时，断层线是直是曲，决定于断层面本身产状；如地形起伏大，断层面倾斜，尽管断层面平，断层线的形状也弯曲。

在大比例尺地质图上，断层线随地形变化而弯曲明显。

(三)断盘

1.上盘和下盘

断层面两侧发生显著位移的岩块称断盘。如断层面倾斜，位于断层面以上的岩块叫上盘，以下的叫下盘。

如断层面直立，可根据断块与断层线关系命名，如断层线的走向为东西，可分别称南盘和北盘。

2.上升盘和下降盘

断层面两侧岩盘可能一侧上升，另一侧下降；也可能两侧同向差异上升或两侧同向差异下降。实际工作中根据相对位移关系判断上升和下降，相对上升的岩块叫上升盘，相对下降的岩块叫下降盘。

上升盘与上盘，下降盘与下盘，切勿混淆，上升盘可以是上盘，也可以是下盘；下降盘可以是下盘，也可以是上盘。

(四)位移

断层两盘的相对移动统称位移。实际工作中常要推断断层两盘相对位移方向和测算位移距离。必须以相当点或相当层为根据。

图4-68显示断层发生前的一个点，在断层发生后变成位于断层面上的两个点，即A和A'。这两个点就是相当点。两点实际距离，表示断层的真位移距离，称总滑距(AA')；总滑距在断层面走向方向和倾斜线上的分量，称走向滑距(BA')和倾斜滑距(AB)。

总滑距在铅直方向的分量称铅直滑距(DA'),在水平面上的投影称水平滑距(AD)。

自然界断层面上找相当点困难，实际工作中(野外或地质图)根据相当层被错开的距离测量位移。

同一地层由于断层错动，分别在上下盘出现，好像变成了两个地层，即相当层。

相当层具体可见，计算位移容易。在垂直岩层走向的剖面上来测量相当层间的位移，算出的位移都是视位移，称断距（与滑距区别)（图4-69）。

①视断距即断层两盘相当层的同一层面错开后的位移量(AB)。

②地层断距即断层两盘相当层层面间的垂直距离(CE),相当于二相当层间重复或缺失的那部分地层的厚度。

③铅直地层断距即断层两盘相当层层面在铅直方向上的距离(CF)。

④水平断距即同一高度上断层面两侧相当层层面间的距离(CD)，代表断层面两侧相当层位移拉开的水平距离或两侧相当层掩覆的水平距离。这种断距不代表断层移动的实际距离，但实际工作中较有用。

从图4-69可看出，△CEF和△CED为两个相似直角三角形，只要知道地层倾角及其中一个位移量，便可据下式算出其他两种断距。

CE=CF·cos a

CE=CD·sin a

典例

(2022年湖南卷)某地（下左图）位于太行山南段东麓，该地山势险峻，多暴雨，易发山洪。为适应当地地理环境，该地形成了西北—东南向的“山—林—田—村—水”空间格局（下右图），体现了当地居民的生存智慧。据此完成下面小题。

6．该地易发山洪，主要是因为（     ）

A．水流汇集快    B．年降水量丰富    C．河道较弯曲    D．地质条件复杂

7．从防洪和方便取水的角度，推测该地早期民居主要布局在（     ）

A．a处       B．b处       C．c处       D．d处

【答案】6．A    7．A

【解析】6．山洪是指山区溪沟中发生的暴涨洪水，山洪具有突发性，水量集中流速大、冲刷破坏力强，水流中挟带泥沙甚至石块等，常造成局部性洪灾，该地山势险峻，多暴雨，暴雨时地表径流汇集快，在山谷中水量集中流速大，从而形成山洪，A符合题意；该地位于北方地区太行山麓，降水量并不大，如果降水大但不集中，也不引发山洪，排除B；该地河流为山区河流，河道弯曲不是其突出特征，不是易发山洪的主要原因，排除C；地质条件复杂与易发山洪直接关系不大，排除D。故选A。

    7．从方便取水的角度来看，聚落应接近河流，图中d区离河流较远，不应是该早期民居主要布局地，排除D；在a、b、c三个地点中，均接近河流，因此区分应从防洪角度分析，b、c两地临近河谷底部，容易受山洪影响，a地位于山脊之上，受山洪影响较小，因此a地应是该早期民居主要布局地，排除BC，A符合题意。故选A。

【点睛】一般形成山洪泥石流的地形特征是中高山区，相对高差大，河谷坡度陡峻。表层为植皮覆盖有较厚的土体，土体下面为中深断裂及其派生级断裂切割的破碎岩石层。降雨激发山洪的现象，一是前期降雨和一次连续降雨共同作用；二是前期降雨和最大一小时降雨量起主导激发作用。