工程地质学课件二

第三章地质构造第一节地质作用第二节地质年代第三节岩层产状主要内容第四节褶皱构造第六节地质图第五节断裂构造1由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用。

按动力来源分为：内力地质作用(endogenicgeologicalprocess)外力地质作用(exogenicgeologicalprocess)第一节地质作用2内力地质作用：

由地球内部的能（旋转能、重力能、辐射热能）引起。3地壳运动（tectonism）

水平和升降运动。4三根大理石柱的升降变化示意图升降运动(造陆)水平运动(造山)

第一节地质作用5世界上最有名的实例是意大利那不勒斯湾塞拉比斯古庙，建于公元前的古罗马时代。古庙的废墟中耸立着三根大理石柱，高12米。从底向上的3.6米石柱表面光滑无痕；再向上2.7米则被虫蛀出许多梨状小孔，有海水浸没的痕迹；其上的石柱仍完好如初。这个古庙显然是建在陆地上的，曾有一段时间因地表下沉，石柱没入海内6.3米（下部的3.6米因被海底泥沙或火山灰掩埋而未受虫蛀）。18世纪时石柱重又升出海面。现在又在下降（可能从19世纪开始），故石柱的基部已浸没在水中了。世界上典型的大面积上升的例子见于北欧的斯堪的那维亚半岛，以半岛的内部上升最快。据阶地和海岸线的位置计算的上升速率是0.5米/百年。上升的原因，普遍认为是冰川消融后的减负作用。即：这里原发育大陆冰盖（见前“冰川的恶作剧”一节），实际上加了个沉重的负载。冰川融掉了，这个负载也去掉了，大地象是“苏醒”过来似的，发生大面积上升。我国的华北平原则是现代下沉区。在河北昌黎县城附近有一指路石碑，标明离县城2.5km，离海边2.5km，而现在这个碑离海只有1km多了。因为陆地的沉降，原海边的一座古庙已被淹没。也有人用冰川消融来解释这个现象，认为冰川融化后使海平面上升，所以低洼的地方就被海水浸没了，并估计这里的海岸线已向陆推进约23－24km.第二节地质年代6地震作用(earthquake)

地内机械能突然释放，以弹性波的形式传播到地表引起猛烈冲击。汶川地震7

岩浆作用（magmatism）岩浆形成、运动、演化、冷凝。

8变质作用(metamorphism)

在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。9各种内力地质作用是相互关连的——

构造运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造通道。构造运动和岩浆活动引起变质作用。

地壳运动在内力地质作用中起主导地位。10外力地质作用：由太阳辐射能引起起，产生大气环流流，形成水的循环环，动植物生长，，在运动的过程中中改造地表。11外力地质作用的营营力：河流的侵蚀；地下水的潜蚀；风的吹蚀；冰川的刨蚀等。湖泊海洋的冲蚀;12一般按风化→剥蚀→搬运运→沉积→硬结成成岩的程序进行风化(weathering)：在地表环境下由于于大气、水、生物物等作用，岩石在在原地分解和破坏坏。剥蚀(denudation)：各种地质营力，在在运动过程中对地地表岩石产生破坏坏，并把破碎分解解了的产物剥离原原地。13搬运(transportation)拖曳搬运悬浮搬运溶解搬运硬结成岩(diagenesis)压实胶结重结晶沉积(sedimentation)机械沉积化学沉积生物化学沉沉积14外力地质作作用主要影影响因素是是：气候和地形形。我国温度带带的划分图图15我国干湿地地区划分图图16潮湿气候区区：河流、湖泊泊、地下水水发育，风风化彻底。如东东南沿海。。干旱气候区区：暴雨，风力力强，咸水水湖。如西北高原原。冰冻气候区区：气温低，蒸蒸发量小，，生物稀少少，冰川盘踞。。如两极和和高山地区区。17中国地势分分布示意图图18大陆以剥蚀为主，海洋洋以沉积为主。山区以剥蚀为主，平原原以沉积为主。19内力和外力力地质作用用的关系：：内力地质作作用决定地地表的基本本形态和内内部构造———地表形形态的塑造造者外力地质作作用破坏和和重塑地表表形态———地表形态态的雕刻者者地壳上升时，遭受剥蚀。地壳下降时，接受沉积。20绝对年龄：：通过放射性性元素蜕变变周期测定定。适用于于岩浆岩、、变质岩地地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。第二节地地质年代代式中：t———岩石实实际地质年年龄；λ——衰减减系数，每每年每克母母体同位素素能产生的的字体同位位素的克数数；D——岩石石中放射性性元素蜕变变而成的子子体同位素素含量；N——岩石石中放射性性元素蜕变变后剩余的的母体同位位素含量。。21第二节地地质年代代相对年代：：适用于沉积积岩地区。。地层层序律律古生物层序序律岩性对比法法地质体接触触关系22地层接触关关系层状地层接接触关系整合接触(conformity)：时间上连续续，产状上上一致。反反映地壳连连续均匀下下降。23平行不整合合(disconformity)：时间上不连连续，产状状一致。反反映地壳壳间断上升升。24角度不整合合(discordant)：时间上不连连续，产状状不一致。。反映地地壳剧烈运运动。252.岩浆浆岩与围岩岩接触关系系侵入接触沉沉积接接触侵侵入入与沉积接接触26地质年代单单位：宙、代、纪纪、世、期期(从大到到小)地层单位：：宇、界、系系、统、阶阶(从大到到小)地质年代单单位和地层单位27地质年代表表寒武纪晚寒武世中寒武世早寒武世28地质年代表表寒武纪晚寒武世中寒武世早寒武世29地质年代表表寒武纪晚寒武世中寒武世早寒武世显生宙宙30地质年代表表寒武纪晚寒武世中寒武世早寒武世显生宙宙显生宙31地质年代表表寒武纪晚寒武世中寒武世早寒武世相对年代绝对年龄(百万年)主要构造运动我国地史简要特征宙代纪世隐生宙元古代(Pt)晚元古代震旦纪（Z）800晋宁运动吕梁运动五台运动元古代地层在我国分布广、发育厚度大，出露好。华北地区主要为未变质或浅变质的海相硅镁质碳酸盐岩及碎屑岩类夹火山岩。华南地区下部以陆相红色碎屑河湖相沉积为主，上部以浅海相沉积为主，含冰碛物为特。低等生特开始大量繁殖。菌藻类化石较丰富青白口纪(Qn）1000中元古代蓟县纪（Jx）1400长成纪(Ch）1900早元古代2500太古代（Ar）4000太古代构造运动频繁，岩浆活动强烈，侵入岩和火山岩和火山岩广泛分布，岩石普遍变质很深，形成古老的片麻岩、结晶片岩、石英岩、大理岩等。构成地壳的古老基底。目前已知最古老岩石的年龄为45.8亿年。最老的菌化石为32亿年地球初期发展阶段32水平岩层(horizontalstratum)第三节岩岩层倾向水平构造的地貌景观（阶梯状陡崖）33倾斜岩层(tiltedstratum)单斜构造的力学成因图4-3地层层序(a)正常层序；(b)倒转层序34产状三要素素(elementsofattitude)走向(strike)：岩层面和任任一假想水水平面交线线的延伸方方向。倾向(dip)：岩层的倾斜斜方向。与与走向线垂垂直。只有有一个。倾角(dipangle)：岩层层面与与水平面的的最大锐角角。35产状三要要素(elementsofattitude)表示方法法：岩层产状状一般用用方位角角表示，，通常格格式是：：走向南西西200°，倾倾角南东东110°，倾倾角30°，，表示为为200°/SE∠∠30°°；因走向可可用倾向向加减90°得得到，一一般只用用倾向和和倾角，，表示为为110°∠∠30°°。36第四节褶褶皱构构造(fold)组成地壳壳的岩层层，受构构造应力力的强烈烈作用，，使岩层层形成一一系列波波状弯曲曲而未丧丧失其连连续性的的构造，，称为褶褶皱构造造。37一、褶皱皱的力学学成因（a））水平挤挤压力；；（b））垂直作作用力；；（c））力偶偶作用38二、褶曲曲要素：：图4-6褶曲要素示意图枢纽(hinge)：组成褶皱皱的岩层层的同一一层面上上各个最最大弯曲曲点的联联线叫枢枢纽。核部(core)两翼(limb)轴面(axialplane)是连接褶褶皱各层层枢纽构构成的面面，它是是一个抽抽象的面面。轴线(axialline)是轴面与与水平面面的交线线。39三、褶皱皱构造基基本形态态：背斜(anticline)：岩层向上上弯曲，，核部老老，两翼翼新。向斜(syncline)：岩层向下下弯曲，，核部新新，两翼翼老。40四、褶皱皱类型按轴面产产状分：：直立倾斜倒转平卧41水平倾伏按枢纽产产状分：：42按褶曲长长短轴的的比例分分：图4-10穹穹隆隆和构造造盆地(a)穹穹隆；(b)构构造盆地地43五、褶皱皱构造野野外观察察方法背斜成谷谷向斜成山山穿越法：垂直于于岩层走走向观察察。追踪法：平行于于岩层走走向观察察。44六、褶皱皱构造的的工程地地质评价价：对隧道工工程45六、褶皱皱构造的的工程地地质评价价：对深路堑堑和高边边坡山坡岩层层地质构构造的影影响a-向斜斜山；b-背斜斜山；c-单斜斜山1-有利利情况；；2-不不利情况况46第五节断断裂构构造(fracture)华蓥山断断裂47一、断裂裂构造的的力学机机制48断裂构造造的形成成49二、断裂裂构造的的分类节理（裂裂隙）是岩体受受力断裂裂后两侧侧岩块没没有显著著位移的的小型断断裂构造造，也称称为裂隙隙。断层断层是岩岩体破裂裂后，两两侧岩块块产生显显著位移移的断断裂构造造。50（一）节节理(joint)：原生节理理:岩石在成成岩过程程中形成成的节理理。次生节理理:包括风化化节理、、卸荷节节理等。。构造节理理:由于地壳壳构造运运动而形形成的节节理。分为张节节理和剪剪节理。。51表4-2裂裂隙隙发发育程程度度分级级表表一定52裂隙调查查、统计计和表示示方法：：选择代表表性的基基岩露头头,对一一定面积积内的裂裂隙进行行测量。。53裂隙走向向玫瑰图图表示方方法：54节理的工工程地质质评价:岩体中存存在裂隙隙，破坏坏了岩体体的整体体性，促促进岩体体风化速速度，增增强岩体体的透水水性，因因而使岩岩体的强强度和稳稳定性降降低。裂隙主要要发育方方向与路路线走向向平行，，倾向与与边坡一一致时，，易发生生崩塌等等不稳定定现象。。55（二）断断层(fault):断层要素素:断层面（（带）断盘断距56断层基本本类型正断层(normalfault)逆断层(reversefault)平移断层层(parallelfault)57断层组合合形式叠瓦式断断层58按断层与与褶皱轴轴的关系系分：纵向断层层F1，横向断层层F2，斜向断层层F359断层的识识别地层界限限不连续续或岩层层中断60岩层不对对称重复复或缺失失61断层破碎碎带及构构造岩擦痕牵引构造造及伴生生节理62断层工程程地质评评价由于断裂裂构造的的存在，，破坏了了岩体的的完整性性，加速速了风化化作用、、地下水水的活动动及岩溶溶发育，，从而在在以下几几方面对对工程建建筑产生生影响。。（1））断层对对工程建建设十分分不利，，特别是是道路工工程建设设中，选选择线路路、桥址址和隧道道位置时时，应尽尽可能避避开断层层破碎带带。（2）当当道路和和隧道与与断层走走向平行行时，选选线尽可可能避开开断层破破碎带，，而当必必须穿越越断层时时，应垂垂直断层层走向穿穿越。（3）断层破破碎带降低了了地基岩体的的强度和稳定定性，建于其其上的建筑易易产生较大的的沉降、开裂裂和倾斜。（4）跨越断断裂带的建筑筑物，易产生生不均匀沉降降。63一、地质图(geologicalmap)的类型：普通地质图地貌及第四纪纪地质图工程地质图水文地质图地质平面图地质剖面图地层柱状图第六节地地质图64二、地质图规规格地质平面图应应有图名、图图例、比例尺尺、编制单位位和编制日期期等。比例尺的大小小反映了图的的精度，比例例尺越大，图图的精度越高高，对地质条条件的反映也也越详细、越越准确。65水平构造直立构造三、各种地质质界面在地质质图上的表现现:66倾斜构造（V字形法则）1.倾向反，，同弯曲且曲曲率小。672.倾向同同，倾角大，，反弯曲。683.倾向同同，倾角小，，同弯曲但曲曲率大。69水平岩层和倾倾斜岩层地质质图练习：地质图分析70褶皱在地质图图上的表现：：水平褶曲倾伏褶曲71断层构造在地地质图上的表表现：（b）72地层接触关系系在地质图上上的表现:图4-28不整合合E与Q–平平行不整合合；T与E–角角度不整合合。73读图方法：比例尺、图例例、地貌、地地层分布和岩岩性、地质构构造、物理地地质现象、工工程地质评价价。74图4-29宁陆河河地区地质图图75图4-29宁陆河河地区地质图图76复习思考题1．什么是相对对地质年代？？什么是绝对对地质年代？？地层的相对地地质年代是怎怎样确定的？？2．地质年代代单位和时间间地层单位的的含义及相互互关系怎样？3．熟悉地质质年代