地质基础知识

1、1土力学与地基基础主讲:李椋京福建信息职业技术学院建筑工程系第一章 地质基础知识第一节 地球层圈构造和地表形态46 亿年。地球大致以地壳表层为界限分为地球内部层圈和地球外部层圈。内、外部 层圈又进一步分成 6 个不同的层圈。2一、地球外部层圈及其主要特征 地球外部层圈指包围着固体地球表层的地球组成部分， 分为大气圈、 水圈和生物圈。（一） 大气圈 大气圈是地球的最外圈。 根据气温垂直变化， 从下而上将大气圈进一步分为对流层、 平流层（同温层） 、中间层、暖层（电离层） 、散逸层。1、对流层是大气圈的最低层，下界为地表，上界为平流层底，厚约9 17 公里，两极最薄，赤道最厚，在气候变化中起着重要

2、的作用。对流层的大气就是空气。2、平流层是对流层顶部至大约 50 公里高空的大气层，它的特点是大气以水平运动 为主，其温度基本上不受地面温度的影响，平流层中存在大量的臭氧，成为地球生 物的天然保护层，使生物免受紫外线的伤害。（二） 水圈 固体地球表面包围着一层水体即水圈。它大部分汇聚于海洋里，其它部分分布于大 陆上的湖泊、河流、冰川、土壤和浅部岩石的孔隙中，构成一个不甚规整而基本连 续的水圈。海水占 97.2，其它大陆水体占 2.8。在大陆水体中，极地和高山的 冰雪约占其体积的78.6，其余不足 1 4 的水为地下水、湖泊水和河流水体。 地球上的水以气、液、固三相态的形式赋存于大气、地表和地下

3、，它不断地蒸发、 凝结、降水、径流等方式交替移动，形成水分循环系统，这种循环在塑造地表形态 的作用中起极其重要的作用。（三） 生物圈 生物圈是由地球表层生命物质即生物动物、植物和微生物组成的一个封闭的层 圈，也就是有机体的分布和活动的地球外圈，包括了近地表的大气圈和地壳表层， 以生物生存的最大高度（约 10 公里）和最大深度（约 3 公里）为其上下界线。出 现于 33 亿年前，现在大约有 100 多万种动物、 30 多万种植物和数十万种微生物。二 地球内部层圈及其主要特征 地球内部层圈就是固体地球的内层圈， 按照莫霍面和古腾堡面（该界面波速不连续） 两界面， 地球内部分成地壳、 地幔和地核三大

4、层圈， 又进一步细分若干次一级层圈。（一）地壳（ Crust ） 固体地球在莫霍面以上的部分称为地壳， 它厚约 33 公里（大陆） 或7 公里（深海）， 总平均厚度 16 公里，大致为地球半径的 1 400，仅是地球表层的一层薄壳。大陆3地壳可分为上下两层，上层为花岗岩质层或硅铝层；下层为玄武岩质层或硅镁层。（二）地幔（Mantle）地幔即中间层，该层上界为莫崔面，下界为古腾堡面，厚约2900 公里，按体积比约占整个地球的 82.3%，按质量比则占 67.8 %，因此它是地球的主体部分，且基本 上由固态物质组成，密度大于 3.5,从莫霍面以下到大约 1000 公里深处，称上地幔，1000 -

5、2900 公里深处称下地幔。上地幔上部约 90-400 公里处存在一个软流层，为低速，将其上固态岩石上地幔上部和地壳统称为岩石圈。（三）地核（Core）地核是以古腾堡面为顶界面直到地心的地球中心部分，其厚度约3473 公里，占地球总体积 16.3%，占总质量约 I/3。根据地震波速度变化情况可将地核分为外核、 过渡层和内核三部分。其物质组成推测为铁、镍为主，并含少量硫、硅元素。三、地球形状和地表形态特征（一）地球的形状和大小 地球形状大小的主要数据如下： 赤道半径（A ） 6378.16 公里 两极半径（C） 6356.755 公里 扁率（A -C）/ A =1 / 298.25 赤道周长 4

6、0075.24 公里子午线周长 40008.08 公里 表面积510070100 平方公里 体积 1083157900000立方公里 地球体或大地水准球体（geoid），接近于旋转椭球体（扁球体）。而地球真实形状与 之稍有出人，其南北半球并不对称，北极略凸出，南极略平凹，呈梨状。偏离很小， 且扁平率不大，看作一个球体。地球具有塑性；地球内部存在着大范围的物质对流。（二）固体地球表面的一般特征1 - I - I丸推面的乎禺于午配罰5匸世勺“誓为29虬口的丹抱啣贸）的艾麻（准P.C.kinf - IMf1957LQ.0 为层系（I为渡状层面为水平层理、III为斜医理”緘 H上为层玉为细层口三、变质

7、岩（Met。mo / P 允 ic Roch ）（）变质岩及变质作用概述变质岩是由变质作用形成的岩石。它是地壳中已形成的岩石，在特定的物理化学条 件下，其矿物成分和结构构造发生转变而形成新的岩石类型。这种由地球内力作用 引起的，原岩产生变化和再造的地质作用，称为变质作用。变质作用不同于岩浆作用，因为变质作用形成过程一般是在温度和压力升高的条件 下进行的，岩石的一切变化和再造基本上是在固态下进行的；而岩浆作用则是由硅 酸盐高温熔融体经冷凝或结晶转变成固态岩石的过程。变质作用也不同于风化作用，因为风化作用发生于地表或近地表的环境，以及在常 温、常压的条件下的一种外力地质作用，而变质作用则是在地表以

8、下较深的地带， 通常是在高温高压等条件下进行的，而且它不包括成岩阶段中岩石的一切变化。中国北方有大量的变质岩分布，福建变质岩仅见于闽西、闽北地区晚元古代至奥陶 纪一些地层及沿海动力变质带中，且少量分布。（二）变质岩化学成分变质岩化学成分与原岩密切相关，在没有其它组分参与的条件下，完全取决于原岩成分。总体上说，主要由 Sj、Al、Co Mg、K、No、Fe、况、P 等氧化物及 213Coz 组成，但在不同变质岩中成分变化很大。科学研究表明，具有相同的化学成分的原岩，在不同的变质条件下所形成的一系列 不同的变质岩，称等化学系列；而化学成分不同的原岩，在相同的变质条件下，形 成各种不同的变质岩，称等

9、物理系列。（五）变质岩分类及常见变质岩的特征 变质岩分类很复杂，一般先根据变质作用的类型，将变质岩分为接触变质岩、气液 变质岩、动力变质岩、区域变质岩、混合岩等大类，每大类又分为许多类型。就全 球分布来讲，区域变质岩最多，如板岩、千枚岩、片岩、片麻岩（见表1 4 13）。常见的主要变质岩：1、角岩（ Ho 厂 nfels ）2、大理岩（Mo 砧！&）3、石英岩（Qu。rtzite）4、板岩（ Slote）5、千枚岩（ Phyllite ）6、片岩（ Sch 枘）7、片麻岩（ Gneiss）8、混合花岗岩第五节 地质年代、相对地质年代 地质时间系统最初主要是根据各种岩石、地层的新老关系，

10、即其形成的先后时间顺 序建立起来的。地层是一定地质时代形成的成层的岩石组合，包括沉积岩、喷出岩、变质岩，按其 形成的时代单位划分为宇、界、系、统等不同级别的单元（年代地层单位） ，与之 相对应的地质年代为宙、代、纪、世（地质时代单位） ，它属国际统一的，以下定 的古生物特征为标准，称之为国际性地层。在一些较小地区范围由于古生物不足或 研究程度不够，常依据岩石特征或构造运动性质等来划分地层，这些仅适合于较小 地区的，称为地方性地层单位，它并按级别分为群、组、段（如福建晚侏罗世、早 白垩世地层） 。二、绝对地质年代 又称绝对年龄，它表示矿物、岩石形成的确切年龄。主要是通过测定矿物、岩石中 的放射性同位素及其衰变产物的含量，再经计算得出，并常以百万年为时间单位。 通过研究，将地质年代按时代早晚的顺