一、岩层的产状

(一)不同产状的岩层

岩层在地壳中的空间方位称为岩层的产状。由于岩层沉积环境和所受的构造运动不同,可以有不同的产状。一般可以分为水平岩层、倾斜岩层、直立岩层和倒转岩层:

  1. 水平岩层 在广阔的海底、湖盆、盆地中沉积的岩层,其原始产状大都是水平或近于水平的(图 7-9)。在水平岩层地区,如果未受侵蚀或侵蚀不深,在地表往往只能见到最上面较新的地层;只有在受切割很深的情况下,才能出露下面较老的岩层。例如华北平原,除非根据钻孔资料,否则不能知道地下都有什么岩层。

  2. 倾斜岩层 指岩层层面与水平面有一定交角(0—90°)的岩层(图

7-10)。有些是原始倾斜岩层,例如在沉积盆地的边缘形成的岩层,某些在山坡山口形成的残积、洪积层,某些风成、冰川形成的岩层,堆积在火山口周围的熔岩及火山碎屑层等,常常是原始堆积时就是倾斜的。但是,在大多数情况下,岩层受到构造运动发生变形变位,使之形成倾斜的产状。在一定范围内岩层的产状大体一致,称为单斜岩层。单斜岩层往往是褶皱构造的一部分。

  1. 直立岩层 指岩层层面与水平面直交或近于直交的岩层,即直立起来的岩层(图 7-11)。在强烈构造运动挤压下,常可形成直立岩层。

  2. 倒转岩层 指岩层翻转、老岩层在上而新岩层在下的岩层(图 7-

  1. ,这种岩层主要是在强烈挤压下岩层褶皱倒转过来形成的。

(二)岩层的产状要素

指确定岩层产状的三个数值,即走向、倾向和倾角(图 7-13)。

  1. 走向 岩层层面与任一假想水平面的交线称走向线,也就是同一层面

上等高两点的连线;走向线两端延伸的方向称岩层的走向,岩层的走向也有两个方向,彼此相差 180°。岩层的走向表示岩层在空间的水平延伸方向。 2.倾向 层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾斜线,它表

示岩层的最大坡度;倾斜线在水平面上的投影所指示的方向称岩层的倾向, 又叫真倾向,真倾向只有一个,倾向表示岩层向哪个方向倾斜。其它斜交于岩层走向线并沿斜面向下所引的任一直线,叫视倾斜线;它在水平面上的投影所指的方向,叫视倾向。无论是倾向或视倾向,都是有指向的,即只有一个方向。

3.倾角 层面上的倾斜线和它在水平面上投影的夹角,称倾角,又称真倾角;倾角的大小表示岩层的倾斜程度。视倾斜线和它在水平面上投影的夹角,称视倾角。真倾角只有一个,而视倾角可有无数个,任何一个视倾角都小于该层面的真倾角。

我们在野外工作,都要想法求出岩层的真倾向和真倾角,但在天然剖面

(如沿河谷、断崖等)和人工剖面(如沿公路、探槽、矿坑等)上所看到的岩层倾角,如果剖面方向不垂直于岩层的走向,都是视倾角。真倾角和视倾角有一定的几何关系如图 7-14 所示。

一、岩层的产状 - 图1

设:ABCD 为层面,ABEF 为水平面,AB、CD 为走向线,AFD 面为与走向垂直的断面,α为倾角(真倾角),BFD 面为与走向斜交的任一断面,β为岩层走向线与任一断面线 BF 的夹角,γ为视倾角,即层面上任一视倾斜线DB 与其在水平面上投影 FB 的夹角。

△AFD 与△BFD 为具有共同边 DF 的直角三角形,AF<BF γ<α(无例外)

此外,还可用数学公式表示真倾角与视倾角的关系。

tanα = DF

AF

DF

DF = AFtanα

tanγ = BF DF = BFtanγ AFtanα = BFtanγ

sinβ = AF = tanγ

BF tanα

tanγ = tanαsinβ

α、β、γ中只要知其二,即可求其一。

(三)测量产状要素的方法

测量岩层的产状要素必须用地质罗盘。地质罗盘的外形为方形(长方形)和八边形。它的主要构件有:磁针、顶针、制动器、倾斜仪和底盘等。另外,在底盘上还带有刻度的圆盘和水准气泡。刻度从 0°—360°,按逆时针方向刻制,东与西的位置和实际相反。罗盘上的 N 表示北(0°);E 为东

(90°);S 为南(180°);W 为西(270°)。比如测得一个数据是 60°, 60°在 N 与 E 之间,则表示为 NE60°;若测得数据为 300°,300°在 N 与 W 之间,则表示为 NW300°。60°与 300°都称方位角。

测走向时将罗盘的长边(即 NS 边)与层面贴靠、放平、气泡居中后, 北针所指的度数即为所求的走向。测倾向时用罗盘的 N 极指着层面的倾斜方向,使罗盘的短边(即 EW 边)与层面贴靠、放平,北针所指的度数即为所求的倾向。测倾角时将罗盘竖起以其长边贴靠层面,并与走向线垂直,罗盘指针上挂的倾斜仪所指度数就是所求的倾角。表示走向和倾向都用方位角。因为走向具有两个指向,可用两个方位数值来表示,二者相差 180°,如 NE35

°,SW215°。倾向仅有一个指向,只用一个方位数值表示,如 SE125°。倾角的变化介于 0—90°,如∠45°。上述产状合在一起记录为

NE35°

SW215° ,SE125°,∠45°

在野外测量产状要素,往往只记录倾向和倾角,如 SE125°,∠45°。只有当岩层近于直立时,才记录走向。另一方面要把岩层的产状符号标注在地形图的相应位置上,如图 7-15 所示。产状符号一般是一长线、一短线互相垂直作“T”字形,长线代表走向,短线代表倾向,这两条线都要按实际方位画在图上,在短线一侧写上倾角的数字(用阿拉伯数字),不必标记“度” 的符号(小圆圈),以免和“0”相混。

地质图上常用的产状符号如下:

一、岩层的产状 - 图2