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构造地质学
第13次开课
开课时间: 2025年03月03日 ~ 2025年06月27日
学时安排: 6小时每周,分别于星期一、星期三和星期五各发布2小时学习内容
进行至第5周,共17周 已有 153 人参加
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课程详情
课程评价(35)
spContent=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?所有这些问题都是本课程关注和研究的问题。
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?所有这些问题都是本课程关注和研究的问题。
—— 课程团队
课程概述

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。

授课目标

本课程的授课目标是使学习者掌握构造地质学的基本原理和构造解析的基本方法,正确认识并且准确描述线理、劈理、节理、褶皱、断层和韧性剪切带等地质构造的几何学、运动学和动力学特征,具备地质图件的分析与判读能力,掌握图切地质剖面图、构造等高线图、构造纲要图、极射赤平投影图等图件的原理和基本的作图方法,了解构造地质学研究的前沿领域及其新进展,能够运用构造地质学的基本原理分析和解决地质问题,有助于学习者认识地壳和岩石圈的动态演化过程。

课程大纲
绪论(2025年3月3日10:00发布)
课时目标:学习目标:(1) 明确构造地质学的研究对象和研究内容。(2) 了解构造地质学分析涉及到的两个重要概念:构造尺度和构造层次。(3) 明确学习构造地质学的意义。
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)
课时目标:学习目标: (1) 学会利用沉积岩原生构造判断岩层层序是否正常。(2) 明确面状和线状构造的产状表示法。(3) 明白V字形法则的含义。(4) 明确地层接触关系的主要类型和形成过程。(5) 知道软沉积变形构造的发生机制和主要特点。(6) 了解岩浆岩的原生构造。
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)
课时目标:学习目标:(1) 明确应力、应力状态的概念和特点。(2) 明确应力莫尔圆的含义与特点。(3) 熟悉双轴应力状态的基本特点(剪应力互等、正应力之和不变、最大剪应力作用面)
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)
课时目标:学习目标:(1) 明确应力、应变的概念和特点。(2) 明确岩石变形的三个阶段。(3) 明确影响岩石力学性质的外界因素。(4) 明白岩石破裂准则的基本内容。
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)
课时目标:学习目标: (1)明确劈理的概念、主要类型和形成机制。 (2)明确线理的概念、主要类型和形成机制。 (3)明确节理的概念、主要类型和形成机制。
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)
课时目标:(1) 明确褶皱的类型。(2) 明确褶皱的组合形式。(3) 明确褶皱的形成机制。
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)
课时目标:(1) 明确断层的类型和各类断层的主要特点。(2) 明确断层的识别标志。
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)
课时目标:(1) 明确伸展构造的表现形式。(2) 掌握构造反转的两种基本类型和主要特点。
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)
课时目标:明确逆冲推覆构造的几何结构特点与运动学特征。
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)
课时目标:(1) 明确走滑断层几何结构和伴生构造的特点。(2) 正确区分左行与左阶、右行与右阶。(3)认识转换断层的特点与成因
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)
课时目标:(1) 明确韧性剪切带内特征的岩石类型和伴生构造特点。(2) 明确韧性剪切带两盘相对运动方向的判定方法。
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)
课时目标:(1) 明确地质图的概念,了解地质图的图式规格。(2) 了解阅读地质图的一般步骤和方法。(3) 掌握水平岩层和倾斜岩层在地形地质图上的表现特征。(4) 掌握岩层产状要素的多种获取方法(三点法求产状和在大比例尺地形地质图上求产状)。(5) 熟悉极射赤平投影的基本原理和使用方法。(6) 认识倾斜岩层和不整合接触关系在地质图上的表现特征,学会用“V”字形法则分析倾斜岩层的产状。(7) 学习在地形地质图上编绘图切地质剖面图的基本方法。 (8) 认识褶皱构造在地质图上的特征。(9) 了解褶皱构造的描述内容。(10) 了解褶皱转折端在剖面图上的画法。(11) 学会根据岩层标高(或埋藏深度)资料编绘构造等高线图的基本方法。(12) 掌握在地质图上分析断层和描述断层的基本方法。(13) 学会在地形地质图上求断面产状及断距。 (14) 熟悉阅读和分析褶皱断层发育区地质图的一般步骤和方法。(15) 明确构造层的概念。(16) 熟悉综合读图过程中应注意的五个方面。
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
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预备知识

学习者在学习本课程之前应该学习过地球科学概论、矿物学和岩石学等课程,对地质构造所在岩石有一定了解。地质构造的几何学和运动学分析经常需要用到立体几何学方面的知识,如果学习者拥有良好的立体几何学知识和丰富的时空想象能力,无疑对本课程学习大有裨益。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

本课程选用以下六个版本教材为主要参考资料,以其中第一个版本教材为主。

 (1) 罗金海,梁文天,于在平。2018。“iCourse教材”·构造地质学。北京:高等教育出版社。

本教材与爱课程网(https://www.icourses.cn/)国家精品资源共享课“构造地质学”(西北大学罗金海教授主讲)配套,Abook网站(https://abook.hep.com.cn/1250011)提供了该教材的数字课程资源。教材中除了褶皱、断层、节理、线理、劈理、韧性剪切带等构造地质学教材中常见的章节之外,还特别增加了新构造与新构造运动、不同构造环境下的地质构造组合、流变学与岩石塑性变形等章节。本教材采用“新形态”教材的格式印刷,教材中重要的专业术语用粗体字印刷,以便读者可以快速地了解相应章节的主要内容。此外,教材在页面边缘空白处印有二维码,读者只要扫描此二维码就可以调出相应内容的多媒体和讲课视频。

该教材把室内讲课内容与室内实习内容合二为一,印在同一本书上,读者只要扫描室内实习所需附图旁边的二维码即可调出相应的彩色附图。

 (2) 曾佐勋,樊光明。2008。构造地质学(第三版)。武汉:中国地质大学出版社。

该教材把讲课内容与室内实习内容分开印刷,另附一本《构造地质学实习指导书》。后者由曾佐勋、樊光明和刘强等编著,秦松贤主审,由中国地质大学出版社出版,20085月第1版。

 (3) 宋鸿林,张长厚,王根厚。2013。构造地质学。北京:地质出版社。

 (4) 李忠权,刘顺。2010。构造地质学(第三版)。北京:地质出版社。

该教材把室内讲课内容与室内实习内容合二为一,印在同一本书上。

(5) 刘志宏,刘正宏,梁一鸿,徐仲元,孙加鹏。2011。构造地质学(第二版)。北京:地质出版社。

该教材把室内讲课内容与室内实习内容合二为一,印在同一本书上。

(6) 宋鸿林,张长厚,王根厚。 2013。构造地质学。北京:地质出版社。

常见问题

特别说明:

1)如果本课程的视频内容与富文本(讲义)、文档(多媒体)内容不一致,请以富文本和文档内容为准。

例如,在“第5 劈理、节理与线理部分”,视频把剪节理定义为“在剪应力作用下形成的节理”,但是在富文本和文档中则把剪节理定义为“在σ-τ平面直角坐标系中,在临界应力莫尔圆与包络线交点对应的截面处破裂而形成的节理”。

西北大学
3 位授课老师
罗金海

罗金海

教授

李玮

李玮

教授

梁文天

梁文天

副教授

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