倾斜岩层、产状测定及“V”字形法则
发布网友
发布时间：2022-04-23 20:06
共1个回答
热心网友
时间：2023-08-26 17:50
地壳运动使原始水平产状的岩层发生构造变动，形成倾斜岩层。这是最简单的一种构造变动，也是层状岩石最常见的一种产状形态。单斜岩层可以是某种构造的一部分，如为褶皱的一翼或断层的一盘（图2-19），也可以是地壳不均匀升降引起的区域性倾斜。如一个地区内的岩层向同一方向倾斜，倾角也大致相同，则称为单斜层或单斜构造。观测岩层产状及其出露分布特征，是野外地质调查和填绘地质图、研究分析地质构造的一项经常性的基础工作。
图2-19 倾斜岩层于褶皱的一翼或断层的一盘
1.岩层的产状要素及其测定
（1）岩层的产状要素
岩层的产状是以岩层面在三维空间中的延伸方位及其倾斜程度来确定的，即采用岩层面的走向、倾向和倾角三个要素的数值来表示（图2-20）。任何面状构造或地质体界面的产状，都可用产状三要素来表示。
走向 岩层面与水平面相交的线叫走向线（图2-20中AOB）。走向线两端所指的方向即为岩层的走向。所以，岩层走向都有两个方位角数值，如NE30°和SW210°。岩层的走向表示岩层在空间的水平延伸方向。
倾向层面上与走向线相垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾斜线（图2-20中的OD），倾斜线在水平面上的投影线所指层面向下倾斜的方向，就是岩层的真倾向（图2-20中OD′），简称倾向。在岩层面上凡与该点走向线不垂直的任一直线均为视倾斜线，其在水平面上投影线所指的倾斜方向，叫视倾向或假倾向。
倾角 岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线（倾向）之间的夹角就是岩层的倾角（图2-20中α），又叫真倾角。视倾斜线和它的水平面上的投影线（视倾向）之间的夹角，叫视倾角或假倾角。从岩层面上任一点都可以引出许多条视倾斜线，因而也就有许多视倾角，而这些视倾角都比该点的真倾角值小。
图2-20 岩层产状要素
AOB—走向线；OD—倾斜线；OD′—倾斜线的水平投影，箭头方向为倾向；α—倾角
真倾角与视倾角的关系如图2-21所示。
图2-21 真倾角与视倾角的关系
α—真倾角；β，β′—视倾角；ω—真倾向与视倾向之间的夹角
真倾角与视倾角的关系还可用数学式表示：
tanβ=tanα×cosω
上述关系式表明，视倾向愈接近于真倾向，其倾角值愈大，最后趋近于真倾角值；视倾向偏离真倾向越远，即愈靠近岩层走向，则其视倾角越小，以至趋近于零。
野外测定岩层产状，通常是测量其真倾向和真倾角。有时也要用视倾角。例如，绘制地质剖面或作槽探、坑道编录时，如剖面方向或槽、坑的方向与岩层或矿层的走向不垂直，这时剖面图或素描图上的岩层、矿层的倾角就要用作图方向的视倾角来表示。真、视倾角的换算可用上述关系式求出，也可用赤平投影方法或用图解法（见本书附篇一及附篇二）求出。
（2）岩层产状要素的测定与表示方法
岩层的产状要素通常是用地质罗盘直接在岩层面上测得。在有些情况下，用地质罗盘不容易准确测定时，可根据钻孔资料、地形地质图上的表现及视倾斜值用几何作图法或赤平投影等方法，求出岩层的产状要素（详见附篇“实习教材”及“极射赤平投影在构造地质学中的应用”）。
岩层的产状要素可用文字和符号两种方法表示。由于地质罗盘上方位标记有的用象限角表示，也有的用360°的圆周角表示，因此，文字表示方法也有两种：
方位角表示法 一般只测记倾向和倾角。如SW205°∠25°（也可书写为205°∠25°），前面是倾向方位角，后面指倾角，即倾向为西南205°，倾角25°。
象限角表示法 以北和南的方向作为0°，一般测记走向、倾角和倾向象限。如N 65°W/25°SW，即走向为北偏西65°，倾角为25°，向南西倾斜；又如S 30°W/27°SE，即走向南偏西30°，倾向南东，倾角27°。
在地质图上，岩层产状要素是用符号来表示。常用符号如下：
长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角。长、短线必须按实际方位标绘在图上；]]
岩层产状是水平的；]]
岩层直立，箭头指向新岩层；]]
岩层倒转，箭头指向倒转后的倾向，即指向老岩层，数字是倾角数。]]
2.岩层的厚度
厚度（一般均指岩层的真厚度）是指岩层的两个平行界面之间的垂直距离（图20-22中h）。岩层除有真厚度外，还有视厚度和铅直厚度。
图2-22 岩层的真厚度、铅直厚度和视厚度
h—真厚度；H—铅直厚度；h′—视厚度；α—岩层的真倾角；β—岩层的视倾角
在与岩层走向斜交的直立剖面或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上测得的岩层顶、底界线之间的垂直距离，都是视厚度（图2-22中h′）。
铅直厚度是指岩层顶、底面之间沿铅直方向的距离（图2-22中H）。
地质工作中，经常要测量和使用的是岩层真厚度。铅直厚度、视厚度与真厚度具有一定的三角关系。已知岩层的真厚度和真、视倾角，铅直厚度和视厚度即可用三角公式求出。
在地质调查中，为了研究地层的发育情况和地质构造特征，往往要测制一系列地层剖面。在测制地质剖面工作中，除要观察分析地层的岩性、化石、层序和接触关系外，还要测算各岩层的厚度。尤其在矿产勘探工作中，矿层的厚度是矿层评价的重要指标之一，也是计算矿产储量的一个基本参数。因此，应很好掌握岩层厚度的测算原理和方法。岩层或矿层的厚度，除有的可以在露头上用皮尺或小钢尺直接量出外，一般都是通过测量地质剖面，取得导线距、导线方向、地面坡度角和岩层倾向、倾角等数据后，运用一定公式来计算或用赤平投影方法、几何作图法及其他方法来计算。
3.倾斜岩层的露头界线形态
岩层的露头界线形态，决定于岩层产状、地形以及二者的相互关系。
水平岩层的露头界线在地质平面图上，表现为与地形等高线平行或重合（图2-23Ⅰ及图2-17）；直立岩层露头界线在地质图上是沿走向呈直线延伸，不随地形等高线弯曲而弯曲（图2-23Ⅱ）；倾斜岩层露头界线分布形态则较复杂，表现为与地形等高线成交切关系（图2-23Ⅲ），并有一定规律，即当其横过沟谷或山脊时，均呈“V”字形态，根据岩层产状、地面坡向及坡度不同，“V”字形形态也有所不同，这种规律称为“V”字形法则。现分述如下：
图2-23 水平岩层（Ⅰ）、直立岩层（Ⅱ）和倾斜岩层（Ⅲ）的露头形态（A）及其在平面图（B）上的表现
（1）当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致。即在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向沟谷的上游，而穿越山脊时，“V”字形尖端则指向山脊的下坡；但岩层界线的弯曲度总是比等高线弯曲度小（图2-24）。
图2-24 倾斜岩层露头界线形态之一
（等高距以m为单位）
（2）当岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡度角时，岩层界线与地形等高线成相反的方向弯曲。在沟谷中，“V”字形露头线尖端指向下游；在山脊上，则指向山脊上坡（图2-25）。
图2-25 倾斜岩层露头界线形态之二
（等高距以m为单位）
（3）当岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角小于地面坡度角时，岩层露头界线与地形等高线的弯曲方向相同。但在沟谷中，岩层露头界线的“V”字形尖端指向上游，在山脊上，其“V”字形尖端则指向山脊的下坡（图2-26）。这与第一种情况所表现的形态不同之处在于其露头界线的“V”字形弯曲度大于地形等高线的弯曲度。比较图2-24与图2-26就可清楚地看出。
图2-26 倾斜岩层露头界线形态之三
（等高距以m为单位）
“V”字形法则不仅适用于层状地质体界面露头线的分布形态，也适用于一切较平整的构造面，如断层面、不整合面等的露头线的分布形态。因此，这个法则对于野外观察构造现象和填绘或阅读分析大比例尺地质图（大于1：5万）很有帮助。而在中、小比例尺（小于1：5万）地质图上，岩层露头界线形态主要受岩层走向变化的影响，地形的影响在这种图上反映不出来。在岩层倾角较缓、地形起伏较大地区的中比例尺地质图上，可能反映出地形对岩层露头界线分布的影响。
4.岩层的露头宽度
倾斜岩层的露头宽度主要取决于岩层的厚度和倾角（图2-27），还受地面坡角，坡向与岩层的倾角、倾向之间关系的影响（图2-28，图2-29）。
图2-27 露头宽度与厚度、倾角的关系
（据D.M.Ragan，1973）
图2-28 露头宽度与坡度的关系
当岩层面与坡向相反时，一般地面坡度缓，岩层露头就宽，坡度陡，露头就窄（图2-28A、B）；岩层出露在陡崖峭壁上，则岩层顶、底面的界线在平面上的投影重合成一条线，造成在平面图上岩层“尖灭”的假象（图2-28C）。
当岩层面与倾斜地面直交时，这时露头宽度小于岩层厚度（图2-29A）；岩层倾角达90°时，露头宽度等于岩层厚度，且不受地形影响（图2-27B左侧的岩层；图2-29B）；当岩层面与地面之间的交角（指相交锐夹角）由大变小，则露头宽度由窄变宽（图2-29）。
图2-29 露头宽度与岩层倾角和地面坡角之间的关系
影响岩层露头宽度的上述各种因素是相互结合相互制约的，在实际工作中应根据具体情况分析比较，掌握其变化规律。
