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[转载]神奇的野外地质构造

已有 615 次阅读 2024-4-10 13:15 |个人分类:地球科学|系统分类:图片百科|文章来源:转载

转载:星河U EarthScience读书会 

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在以色列死海地区,尤其是在Ein Bokek附近,存在着独特的地表地质现象,其中一些干涸的溪谷(如马萨达溪谷)显示出与深层地壳高温高压环境相类似的构造褶皱特征。这一现象可能与该区域强烈的地壳活动和地层抬升、沉降过程有关。死海位于非洲板块和阿拉伯板块之间的死海转换断层带上,这里的地壳运动非常活跃,长时间的地壳挤压和拉伸导致了地层的强烈变形。当原本深埋于地下的岩石层由于构造作用上升到地表时,它们可能会保留着在形成过程中受到的高温高压影响所产生的褶皱结构。另外,地表暴露后经过风化和侵蚀作用,这些原本隐藏在地下的构造特征被进一步揭示出来。此外,该地区的气候极端,蒸发强烈,地下水位的变化也可能加剧地表物质的移动和变形,从而形成或暴露具有特殊构造特征的地貌结构。因此,虽然这些构造不是在现代地表条件下的高温高压环境中直接形成的,但它们是地壳深部历史构造作用在地表留下的记录。

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(a) 描述的情况是一个典型的地层接触关系例子,具体为角度不整合。侏罗纪砂岩与古新世至始新世地层之间存在明显的角度差异,这意味着在侏罗纪砂岩形成并固结之后,该地区经历了地壳运动和地层抬升,随后地层遭受了长期的风化、剥蚀,并最终在相对较低的位置上形成了新的古新世至始新世沉积物。这种地层接触关系显示了地质历史上一段显著的不连续时段。(b) 在纽约金斯敦的奥陶纪Austin Glen(Normanskill)灰岩和志留系Rondout地层(主要由沙质白云岩构成)之间也发现了类似的地层接触关系——即角状不整合。这种不整合同样表现为两个不同年代的地层以一定的倾斜角度相互交叉,而非平滑连续过渡。这个露头提供了对阿帕奇山脉塔科尼造山运动早期阶段的地质证据,说明该地区曾经经历过强烈的构造活动,例如地壳挤压、折叠和隆升等,这些事件导致了原有的地层序列被打乱并形成了现今观察到的角度不整合现象。

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(a)阿曼Semail蛇绿岩是地球上最大的蛇绿岩之一,它位于阿拉伯半岛东端阿曼的哈杰尔山脉地区,是研究板块构造和地壳形成的重要天然实验室。在蛇绿岩的结构中,枕状结构是一种特别重要的特征,它是海洋地壳形成过程中的直接产物。枕状结构是指在水下火山喷发过程中,熔岩快速冷却并在海底凝固所形成的形状类似于枕头的岩石结构。这些“枕头”是由一系列同心圆状或半圆形的凝固熔岩层堆叠而成,中心部分常常填充有细粒的火山灰或火山碎屑。枕状玄武岩是构成蛇绿岩的一部分,通常位于蛇绿岩套的较上层,反映了洋中脊裂谷环境下海底火山活动的历史记录。(b) 枕状结构的理想化横剖面

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(a) 弗吉尼亚州蓝岭地区的新近生代卡托克廷绿岩中所含有的变形杏仁核,指的是在地质过程中形成的、内部充填有石英和硬玉矿物的杏仁状构造。这种构造通常是由于岩石在高压和高温的变质作用下,流体或气体在岩石中形成包裹体并随着岩石的变形而发生迁移和聚集,最终固化形成的一种特殊结构。石英和硬玉都是高压条件下常见的变质矿物,出现在绿岩中,意味着该地层经历了较为深度的变质作用。(b) 马里兰州皮德蒙特地区的新近生代绿岩中同样含有变形杏仁核,不过这些杏仁核内部充填的是方解石。方解石是一种碳酸盐矿物,在地壳中的分布广泛,特别是在沉积岩和变质岩中常见。在这种情况下,方解石可能是原始岩石中的碳酸盐成分在变质作用过程中重新结晶并集中形成的。变形杏仁核的存在同样指示了该地层在地质历史中经历了一段复杂的应力和温度变化,导致岩石内部发生塑性流动和局部的压力释放,从而形成了这类特殊的微观和宏观构造特征

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粗粒石灰岩

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 浅色层为花岗岩,可能是在变形和变质过程中由生物岩片麻岩(原为灰岩)熔化而来。

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与白线平行的放射状节理,在宾夕法尼亚州熊谷带状矿区出露的浅色砂岩之上的突岩铰链处可见。

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 斑岩通常指的是一种富含钾、钠、钙碱性元素和稀有金属元素的中酸性侵入岩,特别是那些富含钾长石和斜长石,且通常与铜、钼、金、银等有色金属矿化密切相关的岩石。在地质学中,斑岩常与成矿作用相关联,尤其是在大型铜-金矿床的形成中扮演重要角色。格伦维尔中央片麻岩带(Grenville Central Metamorphic Belt)是一个具有古老地质历史的区域,其特点是经历了高级变质作用,形成的片麻岩主要是由原来的火成岩或沉积岩在高温高压条件下变质而成的。在这个地带内发现的钾长石斑岩或者富含钾长石的花岗质片麻岩,可能代表了早先的火成侵入体,在经过长时间的地质变迁和变质作用后仍然保留了斑岩的特点和成分。这样的岩石组合不仅对于了解地壳演化历史和古地理重建至关重要,而且对于矿产资源勘查来说也具有重要意义,因为钾长石斑岩相关的地质构造往往与某些经济价值极高的矿床类型有关。在格伦维尔造山带这样的构造环境中,研究这些岩石的分布、结构和地球化学特征有助于揭示造山作用过程及其后的地质变迁。

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生物岩片麻岩中的闪长岩

  生物岩片麻岩通常指的是由生物成因的沉积岩经过高级变质作用形成的片麻岩,这类岩石中一般会含有生物化石或者生物标志物。然而,“生物岩片麻岩中的闪长岩”这个表述似乎有些混淆,因为闪长岩本身是一种火成岩,而非生物成因的沉积岩。闪长岩是一种中性到中酸性的深层侵入岩,主要由斜长石和角闪石等矿物组成,它不可能直接存在于生物岩片麻岩之中。但在地质构造过程中,如果原本的生物岩层在经历深部变质作用的同时,周围有闪长岩体侵入并与其共生,那么在地质体的剖面上可能会看到闪长岩与生物岩变质形成的片麻岩相邻或互层的现象。在某些复杂地质背景下,尤其是造山带等地质活动剧烈的地区,可能会出现多种不同类型岩石的混杂与接触关系,这时候我们可以说在某个地质体中包含了闪长岩与生物岩来源的片麻岩共生或互相交错的结构。

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韧性变形的石炭纪巨晶花岗岩

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寒武纪碎屑岩(棕褐色)推覆奥陶纪石灰岩(灰色)的刀状脆性断层接触(灰-棕边界)

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浅色层是富含石英和长石的变质长石凝灰岩;暗层是富含角闪石的,在褶皱过程中的流动程度比浅色层是富含角闪石的

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近白色的伟晶岩层 夹杂着较弱的 (低粘度)、浅灰色至中灰色的砂岩

  • 伟晶岩(Leucogranite) 是一种富含钾长石和石英,颜色偏白或淡色的花岗岩质岩石,它主要通过岩浆演化后期的高分异结晶作用,在地壳深处缓慢冷却结晶而成。伟晶岩常出现在地壳深部的高温高压环境下,且往往与花岗岩有关联,作为花岗岩体内部的晚期脉状侵入体出现,其颗粒较大且晶粒间界限明显。

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希腊克里特岛南部,曾经水平的岩石在造山过程中被扭曲成褶皱

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“背斜圈闭”是储油的最佳构造之一

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不同类型的褶皱类型及其成因模式

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公路沿线的水平岩层初始基本上没有变形,上面的岩石被侵蚀后形成的一些节理清晰可见

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陡峭的正断层移动了一个明显的红色层(标志层,注意位移形成了0.5 m宽的断裂带),破碎的岩石和拖拽褶皱在断层附近发育巴西一个采石场墙上暴露的地堑和地堑的一个例子

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具有拱形形状的褶皱,其中褶皱的肢部倾斜远离铰链称为背斜,而具有槽状形状的褶皱,当褶皱与地表相交并经历侵蚀时,在背斜中,最古老的岩层在铰链附近露出,最年轻的岩层在远离铰链处露出;向斜的情况正好相反.

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在弯曲的褶皱形成过程中,层的厚度是恒定的,要形成褶皱,层必须弯曲。为了适应弯曲,每个岩层相对于它的邻居发生滑动

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地质学家在实验室中模拟碰撞,使用彩砂层将模型的左边拖拉到右边,产生结构和隆起,如图所示

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岩层的褶皱由褶皱方向(向上或向下)、褶皱轴的方向和轴面来描述

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对顶部熔岩的侵蚀,使我们看到了寒武纪灰岩的景象在侏罗纪砂岩中

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新井进一步沿轴背斜点c作为一个顾问地质学家你如何评价他们引进另一个成功的机会好吗?用草图来说明你的答案

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亚利桑那州北部东Kaibab单斜层。该单斜由弯曲的沉积层组成,它们被下面的基岩的断裂变形。这张图中的逆冲断层被称为“盲冲断层”

在亚利桑那州北部,东Kaibab单斜层是一个地质构造特征,它是由弯曲的沉积岩层构成,这些沉积层受到下方基岩断裂变形的影响而呈现出单斜的倾向。东Kaibab单斜层是大峡谷地区地质复杂性和构造活动的体现,尤其在科罗拉多高原的构造演化过程中扮演了重要角色。所谓“盲冲断层”是指一种地下断裂,它的活动只在地表以下发生,而在地表无法直接观测到断层面或断层活动的迹象。在东Kaibab单斜层下方可能存在这样的盲冲断层,它们可能负责了地层的抬升、挤压或剪切作用,但并不延伸至地表形成可见的断崖或其他地貌特征。盲冲断层的识别通常依赖于地震探测、重力测量、磁力测量等多种地球物理勘探方法以及地层学、地质力学分析等手段。在亚利桑那州这样拥有复杂地质历史的地区,深入研究此类构造有助于科学家们更准确地解读地质历史,预测潜在的地震活动以及其他地质灾害风险。

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张性应力拉长了地壳,使其断裂成无数块,沿着这些裂缝的运动使岩块倾斜,形成了被称为断块山的平行山脉,下断块(地堑)形成盆地,上断块(地垒)侵蚀形成崎岖的山地地形

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块断作用和地垒、地堑的起源。美国西部的盆地和山脉省和墨西哥北部的许多山脉就是这样形成的

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弯曲滑移:褶皱是由薄的、相对不受拉伸的岩层相互滑动而产生的

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不对称剪切褶皱(见红色箭头)表示高度应变的鱼的右旋剪切片岩片麻岩中

图片来源:

1.《Structural Geology Principles, Concepts, and Problems》

2.《Atlas of Structural Geology》



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1 刁承泰

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