课程概述

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。

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矿产普查与勘探、地质灾害(如滑坡、地震、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大部分:(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)具体地质构造的几何学、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:如何有效地阅读地质图、绘制图切地质剖面图、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期,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,不同的运动学过程完全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时出现多解性和不确定性;(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,能够灵活地运用构造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20余年讲授构造地质学的教学经历,并且主持西北大学构造地质学国家精品资源共享课。




证书要求

本课程给学完本课程并且成绩合格的学习者提供两种证书。

(1)免费证书

    学完本课程并且成绩合格的学习者都可以获得免费证书,免费证书由中国大学MOOC制作,格式统一,将以电子版的形式发送到学习者的电子邮箱中。最终考核成绩在60~84分之间的学习者将获得合格证书,最终考核成绩在85~100分之间的学习者将获得优秀证书。本课程将不给最终考核成绩在0~59分之间的学习者提供证书。

(2)认证证书

    学完本课程并且成绩合格的学习者才有资格申请纸质认证证书,认证证书上有西北大学、中国大学MOOC标志和该课程负责人(罗金海教授)的签名。认证证书需要付费,每份证书100元。

    在给学习者发送纸质认证证书的同时,也会给学习者的电子邮箱发送一份电子版的认证证书。

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。对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,所以如果学习者拥有良好的立体几何学知识和良好的时空想象能力,无疑对本课程学习大有裨益。

授课大纲

第一章 绪论

第2课时  (1)构造地质学的主要研究方法;(2)学习构造地质学的意义

第1课时  (1)地质构造与构造地质学;(2)构造尺度与构造层次的概念

第一章(绪论) 单元作业

第一章(绪论)单元测验

第二章 沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状

第2课时 (1)水平岩层与倾斜岩层在地形地质图上的特征;(2)地层接触关系

第3课时 (1)沉积岩中的软沉积变形构造;(2)岩浆岩中的原生构造

第1课时  (1)利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面与底面;(2)倾斜岩层与直线的产状要素

第二章 (沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状)单元作业

第二章  (沉积岩层和岩浆岩的原生构造及其产状)单元测验

第三章 地质构造分析的力学基础

第1课时 (1)应力;(2)主应力、主方向与应力状态

第2课时 双轴和三轴应力莫尔圆

第3课时 应力场、应力轨迹与应力集中

第三章 (地质构造分析的力学基础)单元测验

第三章 (地质构造分析的力学基础)单元作业

第四章 变形岩石应变分析

第1课时:应变、旋转应变、全量应变、递进变形

第2课时:(1)岩石变形阶段; (2)影响岩石力学性质的外界因素

第3课时: (1)岩石破裂准则;(2) 应变测量概述

第四章(变形岩石应变分析)单元作业

第四章(变形岩石应变分析)单元测验

第五章 劈理、节理与线理

第2课时 (1)劈理的成因; (2)面理置换

第1课时 劈理的结构特点与分类

第3课时  节理分类与特点

第4课时  线理分类与特点

第五章 (劈理、节理与线理 ) 单元测验

第六章  褶皱

第6课时:(1)叠加褶皱;(2)褶皱作用的时间

第3课时:特殊类型的褶皱——同沉积褶皱和底辟构造

第4课时:褶皱的组合型式

第1课时:(1)褶皱要素;(2)褶皱形态

第2课时:褶皱分类

第5课时:褶皱形成机制

第六章(褶皱) 单元测验

第七章  断层概述

第1课时:(1)断层的几何学与运动学要素;(2)断层分类;(3)同沉积断层

第4课时:断层研究

第3课时:断层的野外识别标志

第2课时:(1)断层效应;(2)断层形成机制——Anderson模式

第七章 (断层概述) 单元测验

第八章 伸展构造

第1课时:伸展构造的表现形式

第2课时:(1)大陆伸展构造;(2)构造反转

第八章 (伸展构造)单元测验

第九章 逆冲推覆构造

第3课时:(1)薄皮构造;(2)逆冲推覆构造与重力滑覆构造的区别

第2课时:(1)逆冲推覆构造的组合型式;(2)逆冲推覆构造的运动学;(3)逆冲推覆构造的驱动力与孔隙压力

第1课时:逆冲推覆构造的几何结构

第九章 (逆冲推覆构造) 单元测验

第十章  走向滑动断层

第2课时:一种特殊类型的走滑断层——转换断层

第1课时:(1)左行走滑断层与右行走滑断层;(2)走滑断层的几何结构

第十章 (走向滑动断层) 单元测验

第十一章 韧性剪切带

第2课时:韧性剪切带运动方向的判别标志

第1课时:(1)剪切带与韧性剪切带的概念;(2)韧性剪切带的特点

第十一章 (韧性剪切带) 单元测验

第十二章  构造地质学室内实习——提升基本的地质技能

第17-20课时: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

第1-2课时: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

第3-4课时: 实习2  用间接方法确定岩层产状

第5-6课时:实习3 用极射赤平投影换算岩层产状

第15-16课时:实习8 读断层地区地质图并求断层产状和断距

第11-12课时:实习6 读褶皱地区地质并作图切地质剖面图

第9-10课时:实习5  极射赤平投影应用

第13-14课时: 实习7 编绘和分析构造等高线图

第7-8课时:实习4  读倾斜岩层地质图并作图切地质剖面图

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  单元测验

参考资料

本课程选用以下五个版本教材,以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。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)。北京:地质出版社。

    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,2008年5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。

常见问题

特别说明:(1)本课程的“绪论”是第一章,室内实习部分是第十二章,可是系统自动创建的教学大纲中把“绪论”变为第00章,把室内实习部分变为第11章。由于这个原因,某些学习者在手机上看到的教学大纲中章的序号可能与实际课程资料中章的序号不一致,不过这并不影响课程的教学内容。

2)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,则以富文本和文档内容为准。例如,在“第5章 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”。