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地质剖面图是按一定比例尺、一定线路、一定方向做的剖面图,地质剖面图能直观地反映出岩层的形态、相互关系和地表的高低起伏。按照高考的要求,同学们在地质剖面图上要能够通过岩层的新老关系、沉积岩中的化石、各种岩层的相互关系确定地层的新老关系和顺序;能够根据岩层的形态和地质年代确定背斜和向斜;能够根据岩层是否断裂并沿断裂面是否错动位移判断断层构造;从地层的相互关系判断地壳运动的性质和特点;通过研究地质剖面图,指导人们找水、找矿和工程建设等实践活动。
阅读地质剖面图时要抓住地图三要素,看比例尺了解缩小的程度,确定地质构造的规模大小;看指向标等,确定剖面线的走向;看图例和注记,确定每个地层的岩石性质、沉积顺序等。
一、 判断岩层的新老关系
1. 根据岩层沉积顺序判断岩层的新老关系
沉积物在沉积的时候是一层一层沉积的,在固结成岩后,如果没有受到地壳运动的扰动,则先沉积的在下,后沉积的在上,固结成岩后岩层水平,而且下面的岩石老,上面的新。
2. 根据古生物化石确定岩层的新老关系
生物的演化规律是由低级到高级、由简单到复杂,而且这个顺序是不可逆转的。沉积岩中保留的化石如果越复杂、级别越高,则地层就越新。
3. 根据岩层的相互关系判断岩层形成的先后顺序
如果喷出岩或侵入岩切穿了其周围岩层,那么喷出岩或侵入岩形成就晚于其切穿的岩层和所在的岩层(见图1、图2)。变质岩是在地壳运动、岩浆活动等作用下,在高温、高压的环境中,原来的岩石变质形成的,所以与岩浆岩亲密接触的变质岩形成晚于岩浆岩(见图1)。
4. 利用海岭、海沟推断岩石的新老关系
在板块构造学说中,海岭是大洋板块张裂增生的边界,大洋板块由海岭向两侧运动,因为大洋板块位置低,而且重,遇到大陆板块后俯冲于大陆板块之下而消亡,所以同时代岩层沿海岭两侧对称分布,离海岭越远,岩石形成得越早;离海岭越近,岩石形成得越晚。如图3中A点的岩石比B点岩石形成得早。
二、 判读地质构造
地质构造有褶皱和断层,褶皱是岩层受到水平挤压而产生的一系列波状弯曲,褶皱的基本单位是褶曲,褶曲的基本形态是背斜和向斜。断层是岩层受到强烈的挤压或张力,当其超过岩石所能承受的强度时岩层发生断裂,并沿断裂面有明显的错动和位移。
1. 利用岩层形态判读背斜和向斜
在没有给定岩层新老关系的情况下,不要受地表形态的影响,一般岩层向上拱起的为背斜,向下弯曲的为向斜。在没有受到外力侵蚀破坏的情况下,一般背斜成山,向斜成谷。由于背斜顶部受力张裂,岩石变得破碎从而容易被外力侵蚀成谷地,而向斜槽部受力挤压,岩石变得坚硬而不易被侵蚀从而保留下来成为山岭。
2. 利用岩层新老关系判读背斜和向斜
中部老两翼新的为背斜,中部新两翼老的为向斜。这是判读背斜和向斜最科学的依据。
3. 利用岩层是否有断裂、错位判读断层
断层必须是岩层断裂并沿断裂面有明显的错动和位移。如果是水平错动往往会错动原来的地貌,派生出新地貌。如一个山脊被水平错动,则沿着断层面会形成一个陡崖。图4中,如果断裂面两侧的岩块垂直错动,则相对上升的地块往往形成高地或山岭,相对下降的地块形成低地或谷底。相邻两个断层之间的地块相对上升,中间上升的地块往往形成地垒,如我国的庐山、泰山、华山等。相邻两个断层之间的地块相对下降,则中间下降的地块往往形成狭长的凹陷成为地堑,如东非大裂谷、我国的渭河平原、汾河谷地等。也有几个断层同一侧地块都相对下降形成阶梯状地形。
三、 利用地层分布特点判读地壳运动性质
1. 根据地层相互关系判读
(1) 如果出露地表的大面积岩层是水平的、连续的,且从下向上岩石年龄由老到新连续排列,则说明当时地壳稳定下降,形成沉积岩后地壳平稳抬升,没有发生水平挤压或出现褶皱、断裂或倾斜。
(2) 如果某个时代的地层缺失(如图5中A处缺失时代3地层),可能是:当时沉积了该时代的地层,但后来由于地壳上升,出露地表的地层被外力侵蚀掉了;或者是在沉积该时代岩层的时候地壳抬升终止了沉积过程,根本就没有形成该时代的地层;或者当时是一个低洼的沉积环境,但由于气候变化,没有沉积物来源。
(3) 如地层出现倾斜或颠倒,说明早期形成的岩层在地壳水平挤压下发生倾斜或褶皱,当某一侧作用力很大时,使局部岩层被颠倒。如图6的A图中水平岩层在地壳运动产生的水平挤压力作用下,由于左侧挤压力大,使水平岩层发生褶皱直至颠倒(图D)。
(4) 如果上下两个岩层之间有明显的侵蚀面,说明下部岩层形成后地壳上升出露地表,被风化、侵蚀,如果风化、侵蚀的产物没有被别的外力搬运走,还会形成风化壳,之后地壳又下降或相邻地区地壳抬升,沉积了侵蚀面以上的地层。
(5) 如果早期形成的岩层中有岩浆侵入体,则说明该地层形成后又发生了岩浆侵入,岩浆活动晚于围岩形成的时代(见图2)。如果围岩和岩浆侵入体又被断层错动,则说明断层形成的时期更晚。
2. 根据地层性质推断古地理环境
根据地层组成物质的性质(沉积物颗粒的大小、组成成分、颜色、厚度、古生物化石等)可以推断沉积时的古地理环境。如果某地发现了大面积很厚的石灰岩层,说明该地区当时是一个深海的沉积环境;如果某地发现了很厚的煤层,说明当时这里是一个温暖的森林环境,地壳处于长时间的下降运动;如果发现红色页岩地层,则说明当时是一个湿热的环境。
3. 根据沉积岩地层厚度推断地壳下降运动的幅度
某个时代的地层厚度大,说明当时地壳下降幅度大、时间长,或者沉积物的来源丰富。如果地层厚度小,说明地壳下降幅度小、时间短,或者沉积物的来源少。
四、 研究地质构造的意义
研究地质构造有利于找矿、找水和工程建设。如硫磺、金属矿产多分布在火山地区;背斜是良好的储油构造;向斜是良好的储水构造;公路和铁路隧道一般选择在背斜部位,这里岩层向上拱起支撑力大,地下水储量小,工程安全性好;断层处地下水容易出露形成泉;修建水库、交通线时要避开活动断层,以确保运营安全。
【典型例题】
图7为某地地质剖面和等温线图,读图完成1、2题。
1. 有关岩石沉积的先后顺序是( )
①甲地先沉积,乙地后沉积
②乙地先沉积,甲地后沉积
③上部先沉积,下部后沉积
④下部先沉积,上部后沉积
A. ①④ B. ②④
C. ①③ D. ②③
2. 有关该地叙述正确的是( )
A. 甲地是向斜谷,是良好的储水构造
B. 该地曾经发生过垂直挤压使岩层发生褶皱
C. 该地形成褶皱后地壳上升,再也没有沉积环境
D. 乙地因背斜顶部受力张裂容易被外力侵蚀成为谷地
【解析】 据图可知,该地发生褶皱后,在向斜槽部(甲地)又沉积了更新的沉积物(呈水平状态),而乙地出露地表的岩石(背斜顶部)上再没有后来的沉积物,所以乙地是形成褶皱时的岩石,故乙地先沉积,甲地后沉积,试题中也没有告诉岩层的新老关系,一般下部的岩石先沉积,上部的岩层后沉积,故第1题选B项。试题中没有告诉岩层的新老关系,只能根据岩层的形态判读背、向斜,岩层向上拱起的为背斜,向下弯曲的为向斜。从地表等温线看,甲地气温比周围的低,说明地势高,为山岭,乙地气温比周围高,说明地势低,为洼地,所以甲地为向斜岭,乙地为背斜谷。岩层发生褶皱是地壳水平挤压造成的,背斜顶部受力张裂容易被外力侵蚀成为谷地,而向斜槽部受力挤压,岩石变得坚硬而不易被侵蚀成为山岭。故第2题选D项。
【参考答案】 1. B 2. D