工程地質(zhì)2第二章

1、第二章 地質(zhì)構造,第一節(jié) 地質(zhì)年代第二節(jié) 地質(zhì)構造第三節(jié) 閱讀地質(zhì)圖第四節(jié) 活斷層第五節(jié) 地 震,附:地殼運動,一.地殼運動的概念 地殼運動又稱構造運動，主要是指由地球內(nèi)力引起巖石圈的變形、變位以及洋底的增生和消亡的作用。它使地殼產(chǎn)生傾斜、褶皺、斷裂等各種地質(zhì)構造，引起海、陸分布變化，地殼隆起和凹陷，以及形成山脈、海溝，產(chǎn)生火山、地震等。 人們常

2、把晚第三紀（或稱新第三紀）以來發(fā)生的構造運動稱為新構造運動；把晚第三紀以前發(fā)生的構造運動稱為古構造運動；把人類歷史時期到現(xiàn)在所發(fā)生的構造運動稱為現(xiàn)代構造運動。,二.地殼運動的基本形式 地殼運動的基本方式有兩種：水平運動和垂直運動。 1.水平運動 地殼或巖石圈大致沿地球表面切線方向的運動稱之為水平運動。其表現(xiàn)為巖石圈的水平擠壓或水平拉伸。引起巖層的褶皺和斷裂，可形成巨大的褶皺山系、裂谷和大陸漂移等。故又稱

3、水平運動為造山運動。 （1）相鄰塊體分離 形式—— （2）相鄰塊體相向匯聚 （3）相鄰塊體剪切、錯開,,2.垂直運動 地殼或巖石圈沿垂直于地表即沿地球半徑方向的運動稱之為垂直運動（升降運動）。其表現(xiàn)為巖石圈的垂直上升或下降。 需要進一步說明的是，地殼運動在漫長的地質(zhì)時期里，有時表現(xiàn)為和緩的變

4、動，有時又表現(xiàn)為劇烈的變動，二者相互交替，使地殼按照螺旋式上升的規(guī)律向前發(fā)展。水平運動和垂直運動是相互依存、相互制約的，也就是說在以水平運動為主的地殼運動中伴隨著垂直運動，而以垂直運動為主的地殼運動中也常伴隨著水平運動。地殼運動也就是在這種極其復雜的環(huán)境下不斷向前發(fā)展的。,3.地殼運動理論,地質(zhì)力學（李四光）重力構造（馬杏垣）波浪鑲嵌構造（張伯聲）地洼學說（陳國達）斷塊學說（張文佑）地槽-地臺多旋回構造學說（黃汲清）板塊構造

5、學說（尹贊勛，李春昱，郭令智）歷史大地構造（王鴻禎）,1.隆起說是第一個大地構造假說，系赫頓(J.Hutton，l788)等人于十八世紀晚期創(chuàng)立。巖漿入侵于沉積巖之中，以及現(xiàn)代火山活動的壯觀景象，給隆起說學者以深刻的印象。他們推論地殼的各種地質(zhì)現(xiàn)象都是由地下熱能在上升過程中造成的，從而認為，地殼運動中起主導作用的是垂直方向的上升運動，隆起的原因在于熔融巖漿的上升。當巖漿向上侵入擠進巖層之中，還會派生出斜壓力或水平側(cè)壓力，再加上巖層本

6、身的重力及所受阻力的共同作用，會導致巖層發(fā)生褶皺變形。這種褶皺應圍繞著隆起中心向四周推擠而成。,2.收縮說到了十九世紀三、四十年代，隆起說漸趨衰落，代之而起的是法國地質(zhì)學家博蒙（Elie de Beaumont 1830，1852)提出的收縮說。上述平行延伸的劇烈的褶皺變形，用水方向收縮作用來解釋是很自然的。收縮說認為早期的地球曾一度處于熔融的液態(tài)，以后逐漸冷卻收縮。冷卻先從地球表層開始，地殼就是這種冷卻固結(jié)的產(chǎn)物。隨后，冷卻收縮作用

7、進一步發(fā)展到地球的深部。結(jié)果，相對于正在縮小的地球內(nèi)部來說，地殼是太寬敞了，于是迫使地殼收縮形成褶皺系，就象干縮的蘋果皮一樣。徐士(Suess)于1876年對收縮說作了重要補充。他把地殼劃分為剛性和柔性地段，當整個地殼發(fā)生收縮時，剛性地段并未卷入褶皺作用，相反對柔性地段起著老虎鉗的作用。柔性地段(巨厚的地槽沉積)便在不斷靠攏著的較剛性的地臺或中間地塊之間被揉皺，形成帶狀的褶皺山系。,3.膨脹說放射性元素的發(fā)現(xiàn)，促使一些學者注意地球變

8、熱和膨脹的可能性。地球膨脹說(O.C.Hilgengerg，1933等)在理論前提上與收縮說恰好對立。收縮說注意到陸上褶皺山系的壓縮褶皺現(xiàn)象，膨脹說則著眼于現(xiàn)代大洋的擴張新生性質(zhì)。二十世紀五十年代晚期張性的全球性裂谷系的發(fā)現(xiàn)，使得膨脹說增添了一些新的信徒?？墒牵厍蛏铣龜U張帶外還存在著壓縮帶(格皺山系)，這是地球膨脹說所無法解釋的。如果認為大陸曾一度蓋滿整個地球表面，則當時地球半徑只有目前地球半徑的二分之一左右，當時地球物質(zhì)的密度要大于

9、目前好幾倍，還難以想象何種物質(zhì)能有這么高的密度。古地磁資料的推算也得出，從二疊紀以來，地球的體積并沒有發(fā)生過顯著的變化。這樣，地球膨脹說的信徒只有少數(shù)人。,4.脈動說脈動說最早是由RothPletz(1902)應運而生。脈動說的較完善形式是由美國地質(zhì)學家布克(BucherJl933)、蘇聯(lián)學者烏索夫(1940)等提出的。此說認為，在地球的發(fā)展過程中，膨脹和收縮是交替發(fā)生的。前者與放射性熱的積聚有關，后者與放射性熱的強烈折出有關。在地球

10、膨脹時期，地殼開裂，形成地槽，伴隨著玄武巖噴溢；在地球收縮時期，充填地槽的沉積物變形，形成褶皺山系，伴隨著花崗巖侵入。脈動說對于單純強調(diào)壓縮的收縮說是一種改善和發(fā)展。不過，脈動說也有其嚴重的弱點。例如經(jīng)?？梢砸姷?，在同一地質(zhì)時期，一些地區(qū)在擴張，另一些地區(qū)則處于壓縮狀態(tài)；更重要的是，還缺乏地球體積有過明顯變化的證據(jù)。,5.地幔對流說英國地質(zhì)學家霍姆斯（1928）用地幔對流的上升流闡述大陸地殼的破裂、拉開及大洋的形成，從而把地幔上升流

11、和下降流組合成統(tǒng)一的對流圖式?；裟匪惯€將地幔對流說與活動論（當時以大陸漂移說為代表）相互結(jié)合起來。大陸和巖石圈馱伏在地幔對流體上，從大洋中部的擴張帶向兩側(cè)的擠壓帶移動；擴張帶位于上升流處，擠壓帶（如海溝）位于下降流之上。這實際上已粗略地勾畫出了六十年代海底擴張和板塊構造概念的輪廓。,6.大陸漂移說的基本內(nèi)容魏格納假設地球上所有的大陸在中生代以前（180Ma)曾是一個統(tǒng)一的巨大陸，稱為聯(lián)合古陸或泛大陸，中生代以來，聯(lián)合古陸分裂，它的碎片

12、——即現(xiàn)代的各大陸逐漸漂移到目前所處的位置上(大陸漂移過程圖）。由于大陸原來是一大塊，所以以前根本不存在大西洋、印度洋，而只有圍繞泛大陸的廣闊海洋——泛大洋（古太平洋），以后大陸分離，形成了大西洋和印度洋，泛大洋收縮而形成現(xiàn)今的太平洋。較輕的硅鋁質(zhì)大陸塊就象大冰山一一樣沉浮在較重的硅鎂質(zhì)巖漿里，，大陸就在硅鎂層上漂移著，當大陸漂移時，前方的洋底被大陸所掩蓋，后方的硅鎂層洋底不斷地露出來。大陸漂移的驅(qū)動力是與地球自轉(zhuǎn)有關的兩種力：向西

13、漂移的力和指向赤道的離極力。,大洋中脊（或中?。┦堑蒯α魑镔|(zhì)上升、不斷形成新洋殼的地帶，洋殼在中脊連續(xù)產(chǎn)生而把大陸向兩側(cè)推開； 在地球體積基本不變的假定條件下，必須有一部分洋殼在地表的另一地區(qū)等速銷毀，洋殼就在貝尼奧夫帶重新插入地幔 根據(jù)有關證據(jù)，海底擴張的速度為2cm/ a，這就意味著占地球表面積2/3的大洋殼是在地球歷史5%的時間內(nèi)（2億年）內(nèi)形成的，即大洋是年青而短命的。另一方面，大陸盡管永遠存在，但卻只是

14、被動地被拉開、合攏或彼此華裔，各大陸仿佛坐在傳送帶上，在對流層上漫漫移動。 海底擴張最主要的動力是地幔物質(zhì)的對流,7.海底擴張學說要點,8.地質(zhì)力學說,地質(zhì)力學是李四光創(chuàng)立的應用力學原理研究地殼構造和地殼運動的學說。以地球自轉(zhuǎn)速度變化為地殼運動的力源，通過大量實踐已形成一套鑒定構造形跡，劃分構造體系的工作方法。在石油和各種金屬、非金屬礦產(chǎn)的普查勘探以及地震預報等工作中收到顯著效果。,9.槽臺說,地槽-地臺說是經(jīng)典大地構造學和理

15、論地質(zhì)學的核心，從19世紀末到20世紀50年代一直占統(tǒng)治地位。 地槽-地臺說把地殼劃分為兩個基本的構造單元∶即活動性強的地槽和比較穩(wěn)定的地臺。地槽通過造山運動轉(zhuǎn)化為褶皺帶，最后演變成為地臺。地臺在一定條件下又會活化。 地槽-地臺說是以沉積建造和巖相分析為基礎建立起來的，它對于古地理研究，大地構造單元劃分以及礦產(chǎn)勘探等方面有重要意義，許多基本原則至今仍然適用。但是它以升降運動為主的觀點和僅考慮大陸構造的局限性使它無法

16、解釋全球構造的演化，而被板塊構造學說所替代。,10.板塊構造理論要點 1.固體地球的上層在垂向上可劃分為物理性質(zhì)截然不同的兩個圈層——上部的剛性巖石圈和下墊的塑性軟流圈。 2. 巖石圈并非渾然一體，而是由為數(shù)不多剛性板塊組成，彼此鑲嵌排列，并以每年若干厘米的速度相對移動，其邊界有三種類型，地殼變形是板塊相互運動的結(jié)果，變形性質(zhì)與析塊的邊界類型有關；3.板塊沿地球表面大規(guī)模的水平運動符合歐拉幾何學原理，可以用一選定軸的簡單旋轉(zhuǎn)運動來

17、描述，在全球范圍內(nèi)，新板塊的增生和舊板塊的消亡總體上應是相互補償?shù)模?.巖石圈板塊運動的動能來自地球內(nèi)部，最可能的一種機制是地幔對流。,1、六大板塊方案盡管在小板塊的劃分上尚有爭議，然而全球主要板塊分布的基本輪廓是清楚的。法國地球物理學家勒皮雄（X. Le Pichon,1968）將全球巖石圈劃分為六大板塊（六大板塊分布圖片）。2、十二板塊方案較流行的還有十二板塊的劃分方案（十二板塊分布圖片）。另外，大陸內(nèi)部大型板塊的邊界上往往

18、還鑲嵌著眾多的小板塊（鑲嵌的小板塊圖片）,①,②,③,④,⑤,⑥,十二板塊劃分方案,第一節(jié) 地質(zhì)年代,一. 地質(zhì)年代及其意義 二. 地質(zhì)年代的表示方法 三 . 地質(zhì)年代單位 四 . 地質(zhì)年代的確定 五. 地質(zhì)年代表,一. 地質(zhì)年代的概念及學習意義,1 . 地質(zhì)年代---地質(zhì)發(fā)展歷史上依據(jù)地殼運動和生物演化而劃分的各種級次的時間段落。 地球的發(fā)展歷史是由一系列地質(zhì)事件（如地殼運動、巖漿活動、生物演化等）

19、構成的，地質(zhì)年代也就是各個地質(zhì)事件發(fā)生的時代。包括先后順序及距今多久兩方面。2 . 學習地質(zhì)年代的意義1） 同一時代的地層有相同或相近的性質(zhì)（四川的J、K地層),不同時代相同名稱的地層（Q1、Q2—Q3、Q4)有不同的性質(zhì)。2）無地質(zhì)年代無法判斷地質(zhì)構造類型及理解地質(zhì)事件的先后順序和地殼運動規(guī)律。3） 無法閱讀地質(zhì)圖。,二. 地質(zhì)年代的表示方法,1 . 相對地質(zhì)年代：由該巖石地層單位與相鄰已知巖石地層單位的相對層位關系來決

20、定。只知先后，不知具體的時間。2. 絕對地質(zhì)年代：由該巖石地層單位距今多少年以前來表示，通過地層中所含放射性元素的衰變測定。,三. 地質(zhì)年代單位與時間地層單位,地質(zhì)年代單位的劃分是以生物界及無機界的演化階段為依據(jù)的，這種階段的延續(xù)時間常常在百萬年、千萬年甚至數(shù)億年以上，并且常常是大的階段中又包含著小的階段，小的階段中又包含著更小的階段。根據(jù)這種階段的級次關系，地質(zhì)年代表中劃分出了相應的不同級別的地質(zhì)年代單位，其中最主要的有宙、代、

21、紀、世 四級年代單位。另外還有期、時等單位。,“宙”是最大一級的地質(zhì)年代單位，它往往反映了全球性的無機界與生物界的重大演化階段，整個地質(zhì)歷史從老到新被分為隱生宙和顯生宙2個宙，每個宙的演化時間均在5億年以上。 “代”是僅次于“宙”的地質(zhì)年代單位，往往反映了全球性的無機界與生物界的明顯演化階段。每個代的演化時間均在5000萬年以上。 “紀”是次于“代”的地質(zhì)年代單位，它往往反映了全球性的生物界的明顯變化及區(qū)域性的無機界演化階

22、段。每個紀的演化時間在200 萬年以上。   “世”是次于“紀”的地質(zhì)年代單位，它往往反映了生物界中“科”、“屬”的一定變化。每個紀一般分為早、中、晚3個世或早、晚2個世。,地層：地殼發(fā)展過程中形成的層狀巖石的總稱。,時間地層單位：地質(zhì)史上對應每個地質(zhì)年代形成的地層。 宇是空間概念，宙為時間概念。古人講：四方上下曰宇，古往今來為宙。 巖石地層單位：具有明顯的巖石類型和可識別的物理界線的巖

23、石體。,巖石地層單位的劃分,巖石地層單位劃分：群、組、段、層四級，其中組是基本單位。 組(formation)：是具有相對一致的巖性和具有一定結(jié)構類型的地層體，由一種或數(shù)種巖層有規(guī)律的組合而成。這種規(guī)律組合是指巖層中的夾層、互層及旋回等。組是野外地質(zhì)填圖的基本單位?！　?建組條件：1)巖性相對一致（均一、夾層、互層或特別復雜）;2)內(nèi)部結(jié)構一致（內(nèi)部不分段的組為一種結(jié)構類型，內(nèi)部分段的組可有多種結(jié)構類型）;3)頂

24、底界線明顯（不整合或明顯的整合）;4)一定和厚度和分布范圍（一般要求能在區(qū)域地質(zhì)圖（1/5-1/20萬）上表達）。,群group ：組的聯(lián)合。聯(lián)合原則：巖性的相近；成因的相關；結(jié)構類型的相似等。群的頂?shù)捉缇€一般為不整合面或明顯的沉積間斷面。常用于前寒武系和中生代陸相地層。是組的高一級單位，代表著沉積環(huán)境在較長時期內(nèi)連續(xù)變化的過程。群中不得包含不整合界面。 段member ：組的再分。分段的原則：組內(nèi)巖性的差別；組內(nèi)結(jié)構的差別；地

25、層成因的不同等。段的頂?shù)捉缇€一般是標志明顯的整合界線。段：它可以是單一的巖性段或巖性組合段。巖性單一的組不分段。 層stratum ：層有兩種類型：一是巖性或結(jié)構相同或相近的巖層組合，可以用于剖面研究時的分層。二是巖性特殊、標志明顯的巖層或礦層。,四 相對地質(zhì)年代確定,1). 層序法：沉積巖層形成時是水平或近于水平的，先形成的位于下部，后形成的位于其上部。 注意：原始產(chǎn)出的下老上新，并非現(xiàn)在野外見到的地

26、層都是下老上新，其中又有后期地殼運動的改造。對于后期地殼運動使地層變動（傾斜、倒轉(zhuǎn)）的地層層序可用沉積構造中的層面構造（波痕、泥裂、雨痕等）作為“示底構造”恢復頂?shù)缀?，判斷先后順?。,2).巖性對比法 ：在一定的區(qū)域內(nèi)，同一時期形成的巖層，其巖性特征（成分、結(jié)構、構造）基本上一致或近似。,3) .地層接觸關系,,整合接觸 新老的層產(chǎn)狀一致，地質(zhì)年代連續(xù)，無缺失；說明地層形成過程中基本保持穩(wěn)定的沉積環(huán)境，構造運動為地殼緩慢的下沉，即使

27、有上升，也未將沉積面上升到水面之上而遭受剝蝕。 平行不整合 不整合面上、下地層產(chǎn)狀基本一致，地質(zhì)年代有缺失，新地層之下常有底礫巖；說明老地層沉積后有明顯的均衡抬升，遭受剝蝕后又均衡下降，接受新的地層沉積。 角度不整合 不整合面上、下地層產(chǎn)狀不一致，有缺失，新地層之下常有底礫巖；說明老地層形成后構造運動強烈，形成斷層、褶皺等構造，長期遭受外力剝蝕，而后下降接受新的地層沉積 不整合接觸為劃分

28、地層相對地質(zhì)年代的重要依據(jù)。沉積間斷形成不整合面，不整合面以下先形成，較老；不整合面以上巖層晚形成，較新。,平行不整合形成示意圖,角度不整合形成示意圖,4). 古生物化石： ①.生物的演化從古到今，由低級到高級，由簡單到復雜（具有無可逆性、不重復性）； ②.某一時代的地層中只能含有該時代生存的生物的化石(間斷性)； ③.具有相同標準（演化快、生存時間短、數(shù)量多分布廣、特征明顯）化石或化石群的地

29、層為同一時代形成（全球性）,地球歷史上五次生物大滅絕,第一次生物大滅絕： 時間：為距今4.4億年前的奧陶紀末期。 第二次生物大滅絕： 時間：距今3.65億年前的泥盆紀后期。 第三次生物大滅絕 時間：距今2.5億年前的二疊紀末期。 第四次生物大滅絕： 時間：距今2億年前的三疊紀晚期。 第五次生物大滅絕：

30、時間：6500萬年前后，白堊紀晚期。,生物演化簡表,巖漿巖相對地質(zhì)年代確定,它的相對年代的確定主要依據(jù)它與已知時代圍巖的接觸關系及不同巖漿體的穿插切割關系確定 1). 接觸 (1）侵入接觸：巖漿體晚于其侵入其中的地層，一般被侵入地層的接觸帶有 烘烤、變質(zhì)等現(xiàn)象。 (2）沉積接觸：巖漿巖體早于覆蓋其上的地層（為一不整合面）。 2). 穿插：侵入者年代新，被侵入者年代老；切割者年代新，被切割者年代老。,接觸關系,

31、穿插關系,3,3. 絕對地質(zhì)年代（同位素年齡）的確定,根據(jù)保存在巖石中的放射性元素的母體同位素的含量和子體同位素的含量分析，確定子體和母體的比例，關鍵是放射性元素的固定的衰變常數(shù)。 T=1/λ*Ln(1+d/n) λ——衰變常數(shù)其計算出的是該同位素的形成年齡，也就代表了所在巖石的形成年齡。 常用的測年同位素 K — Ar Rb — Sr U — Pb 年代新（新生代

32、或考古）常用C14 注意：同位素測年方法、原理科學性強，但由于子體D、母體N的含量不易測試或地史中保留不全（丟失），故存在測年誤差。地史記年以百萬年為單位。,同位素地質(zhì)測年必須條件,同位素地質(zhì)測年必備的條件    1、具有較長的半衰期，那些在幾年或幾十年內(nèi)就蛻變殆盡的同位素是不能使用的    2、該同位素在巖石中有足夠的含量，可以分離出來并加以測定 &#

33、160;  3、其子體同位素易于富集并保存下來,放射性元素蛻變,母體同位素 子體同位素 半衰期 238U --→206Pb+8 4He 45.1 億年235U --→207Pb+7 4He 7.13 億年232Th --→208Pb+6 4He 139 億年 87Rb --→87

34、Sr 500 億年 40K --→40Ar 14.7 億年 14C------→14N 3600年,五. 地質(zhì)年代表,以地球演化的自然階段性（地殼運動的階段性----大氣環(huán)境演化的階段性----生物演化的階段性）為依據(jù)，配合同

35、位素地質(zhì)年齡的測定，對漫長的地質(zhì)歷史進行系統(tǒng)性的編年與劃分，編制出的在全球范圍內(nèi)能普遍參照對比的年代表即地質(zhì)年代表----見下頁。,,第二節(jié) 地質(zhì)構造,一.地質(zhì)構造：地殼運動(構造運動)在地殼巖層和巖體中遺留下來各種變形、變位形跡。(外力作用也可造成),5.垂直構造,6.不整合構造,二.巖層的產(chǎn)狀,1.巖層的定義：兩個平行或近于平行的層面所限制的、由同一種巖性組成的地質(zhì)體稱為巖層。 2.巖層的產(chǎn)狀定義：巖層在空間的展布狀態(tài)稱為巖層

36、的產(chǎn)狀。通常用巖層層面的走向、傾向、傾角三要素表示。,3.巖層的產(chǎn)狀三要素,1）.走向：巖層面同任意水平面的交線稱為走向線,走向線兩端所指的方向即為巖層的走向，走向的方位角有兩個，相差180°； 2）.傾向：垂直于走向順巖層面引下的一條射線叫傾斜線，該傾斜線在水平面上的投影所指的方向即為巖層的傾向，以方位角表示，傾向只有一個方向，且與走向垂直，即走向與傾向的方位角相差90°； 3）.傾角：巖層層面與水平面

37、所夾的銳角稱巖層的傾角。,巖層產(chǎn)狀的測量,4.巖層產(chǎn)狀的表示方法,1).方位角表示法：確定點為中心，正北方向的方位角為0度，按順針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周360度，正東、正南、正西為90、180、270度。方位角只計傾向和傾角如210º∠25º傾向的方位角為210度，傾角25度。 2).象限角表示法：以北或南方向為準（0º），將平面劃分為四個象限，表示產(chǎn)狀，一般記走向、傾角和傾角象限。 N36ºW

38、25ºS，表示走向北偏西36度，傾角25度大致向南傾斜。 3). 特殊產(chǎn)狀 ： 水平巖層 傾角=0° 傾向 — 走向 ∞ 直立巖層 傾角=90° 傾向 — 走向 α°符號表示法：在地質(zhì)圖上，巖層的產(chǎn)狀常用符號“├ 30°”表示。,巖層的原始產(chǎn)狀 沉積盆地（海洋或大型湖泊）中心，形成的巖層是水平的或近水平的，而

39、邊緣、島嶼，水下隆起等周圍的沉積物產(chǎn)狀具有一定的傾角，稱為原始傾斜。 原始水平的巖層，經(jīng)構造變動后，可變?yōu)閮A斜、直立、倒轉(zhuǎn)以及各種褶皺形態(tài)，但也有仍保持近水平狀態(tài)。 不同產(chǎn)狀的巖層對工程穩(wěn)定性的影響不同.,三.水平構造,地質(zhì)構造中所講的水平構造是經(jīng)構造運動輕微的地區(qū)，巖層遭受構造應力作用，但變形、變位不大，傾角小于5(或7、10）度的構造。,四.傾斜構造,傾斜構造：巖層在受到構造應力（地殼運動）的作用下，使巖層

40、層面與水平面之間有一定夾角的巖層，為傾斜構造，也稱為傾斜巖層。 單斜構造：在一定地區(qū)內(nèi)向同一方向傾斜和傾角基本一致的巖層，又稱為單斜構造。,巖層產(chǎn)狀與路基工程的關系,如圖:a.b.c三種巖層產(chǎn)狀對公路邊坡穩(wěn)定有利　d.e　兩種巖層產(chǎn)狀易形成邊坡坍塌和滑動　　f　一種巖層產(chǎn)狀極易形成滑坍,巖層產(chǎn)狀與隧道工程的關系,單斜巖層與工程的關系,五.褶皺構造,1.定義：組成地殼的巖層，受到構造應力的強烈作用，使得巖層形成一系列波狀彎曲而未徹

41、底喪失其連續(xù)性的構造，稱為褶皺構造。,O,s,D,C,O,S,D,C,2.褶曲(褶皺構造中的單一彎曲)的組成要素；,1). 核部：褶皺的中心部分，通常位于褶皺中央最內(nèi)部的一個巖層2). 翼：位于核部的兩側(cè)，巖層向不同方向傾斜的部分3). 軸面：以褶皺頂平分兩翼的假想4). 軸：軸面與水平面的交線，稱為褶皺的軸5). 樞紐：軸面與褶皺同一巖層層面的交線?；蝰薨櫷粠r層上的最大彎曲點的連線。6). 轉(zhuǎn)折端：褶皺兩翼巖層

42、相互過渡的彎曲部分。,,,,,,軸面,軸線,核,翼,翼,,,,轉(zhuǎn),折,端,3.褶曲的基本形態(tài),1). 背斜：兩翼巖層傾向相背的褶皺，稱為背斜褶皺； 背斜在形態(tài)上表現(xiàn)為巖層向上彎拱起，核部巖層老，兩翼巖層漸新；兩翼巖層對稱出現(xiàn)。 2). 向斜：兩翼巖層傾向相向的褶皺稱為向斜褶皺；向斜在形態(tài)上表現(xiàn)為巖層向下凹陷，核部巖層新，兩翼巖層漸老，兩翼巖層對稱出現(xiàn)。,4.褶曲的形態(tài)分類 1）.按褶曲橫剖面圖形態(tài)分類,直立褶曲：軸面直立，

43、兩翼巖層傾向相反，傾角大致相等； 傾斜褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相反，傾角不相等； 倒轉(zhuǎn)褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相同，一翼為倒轉(zhuǎn)巖層； 平臥褶曲：軸面近水平，兩翼巖層近水平，一翼為倒轉(zhuǎn)巖層；,倒轉(zhuǎn)褶皺,平臥褶皺,2）.按褶曲縱剖面形態(tài)分類,水平褶曲：樞紐近水平，兩翼巖層界線基本平行. 傾伏褶皺曲：樞紐一端傾伏，一端昂起，兩翼巖層界線不平行，在傾伏端交匯成封閉彎曲曲線.

44、 3). 按褶曲的平面形態(tài)分類： 線狀褶曲：褶曲的長寬比大于10：1的 短軸褶曲：褶曲的長寬比在3：1至10：1的 穹隆與構造盆地：長寬比小于3：1的背斜和向斜。,傾伏的褶曲長寬比小于3：1時，背斜為穹窿，向斜為盆地,5.褶曲力學成因分類,此外還有存在于變質(zhì)巖中的在高溫高壓下形成的復式流動褶皺和斷層面附近的牽引褶皺。,6.野外對大型褶曲的研究方法,穿越法：垂直巖層走向觀測，了解巖層的產(chǎn)狀、層序、新老關系；根據(jù)巖層出露

45、的層序及新老關系，判斷背斜還是向斜；根據(jù)兩翼巖層的產(chǎn)狀及與軸面的關系，判斷褶曲的形態(tài)。 追索法：平行于巖層走向進行觀測，查明褶皺的延伸方向及其構造變化，判斷為傾伏褶曲還是水平褶曲。 在實踐中一般以穿越法為主，追索法為輔。,褶曲構造的野外鑒別,正地形：向斜成谷、背斜成山；逆地形：向斜成山、背斜成谷（地形倒置）。,7 . 褶曲工程地質(zhì)評價應考慮: 褶曲的工程地質(zhì)評價既要考慮總體，又要考慮局部： 1）.總體: 要

46、研究褶曲的規(guī)模、形態(tài)、形成條件和形成過程如變質(zhì)巖中在高溫高壓下形成的復式流動褶曲由于其經(jīng)膠結(jié)閉合性能好于各種擠壓褶曲和斷裂牽引褶曲。 2）.局部：(1).轉(zhuǎn)折端,,巖石破碎嚴重，完整性差、強度低、穩(wěn)定性差，抗風化的能力較弱，透水、儲水能力強，在石灰?guī)r地區(qū)巖溶發(fā)育；,道路、橋梁、隧道等工程建筑物，可能遇到巖層坍塌、涌水、承載力不足、不均勻變形等問題。,(2).翼部: 巖體的完整性較好，可能有輕微的層間錯動與變形，在無軟弱層

47、（片理、黏土類巖石）時，巖層的抗風化能力較強，透水、儲水能力弱，對工程的影響視具體情況而定； ①. 路線通過翼部時，道路的邊坡，就路線方向與巖層的產(chǎn)狀有如下情形：道路的邊坡走向與巖層走向平行或近于平行，當兩者傾向相反，穩(wěn)定；傾向相同，邊坡的傾角小于巖層的傾角，穩(wěn)定；傾向相同，邊坡的傾角大于巖層的傾角，不穩(wěn)定；道路的邊坡走向與巖層走向斜交時，交角越大越穩(wěn)定，垂直時幾乎沒有影響。 ②. 隧道通過翼部時，隧道方向與巖層走向交角越大

48、越好 ③. 橋梁在翼部總體比較穩(wěn)定，但注意滑動與不均勻變形,六.斷裂構造,1.定義：組成地殼的巖石或巖層受構造應力作用后變形，當變形達到一定程度，巖石地連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不同的斷裂，稱為斷裂構造。,,2.類型,裂隙(節(jié)理)：巖層或巖體沿斷裂面沒有明顯的位移，稱為裂隙 或節(jié)理；,斷層：巖層或巖體沿破裂面（一個或一組）兩側(cè)發(fā)生了明顯位移或較大錯動，稱為斷層。,3.節(jié)理裂隙,1）.節(jié)理的特點：（1）普遍性：特別是地

49、表及其附近。（2）不均勻性：多發(fā)育在巖石變形較強部位；時代較老的巖石中；脆性較大而又厚度較小的巖石中；斷裂帶附近或褶曲軸部。2）.節(jié)理的分類：（1）按力學成因分為：張節(jié)理和剪節(jié)理及壓節(jié)理。（2）按其與發(fā)育巖層的關系分為：走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜向節(jié)理、順層節(jié)理。（3）按與構造關系分為：縱向節(jié)理、橫向節(jié)理、斜向節(jié)理,76,（1）剪節(jié)理的特征,1、產(chǎn)狀穩(wěn)定（沿走向和傾向均如此片）；2、節(jié)理面平直光滑，時有擦痕，脈壁平直；3、切割

50、礫石或較大的礦物顆粒；4、常發(fā)育成共軛X節(jié)理系;5、由羽列組成;6、尾端特征：①折尾；②菱形結(jié)環(huán)；③分叉,巢湖墳頭組砂巖中的剪節(jié)理,77,（2）張節(jié)理的特征,1、產(chǎn)狀不穩(wěn)定2、節(jié)理面粗糙不平整，無擦痕；3、常繞礫石和粗砂顆粒而過，一般不切割；4、多開啟性，脈體充填，形態(tài)成楔形、扁豆形等；5、不規(guī)則樹枝狀、網(wǎng)狀、有時呈追蹤X型、雁行式、放射狀、同心圓狀的組合形式。6、尾端變化、樹枝狀、多級分叉、杏仁狀結(jié)環(huán)、不規(guī)則狀；,裂隙

51、形成示意圖,（3）.非構造裂隙,定義：由于成巖作用、外動力和重力等非構造因素所形 成的裂縫。,,類型,原生裂隙,風化裂隙,卸荷裂隙,3）裂隙的調(diào)查研究內(nèi)容：（1）裂隙的成因類型、力學性質(zhì)（2）裂隙的長度、組數(shù)、密度（3）裂隙的張開程度：裂隙的寬度L ＜1mm 的為密閉裂隙； L= 1-3mm 的為微張裂隙；L=3-5mm 的為張開類型； L＞5mm的為寬張類型。 （4）裂隙的充填物及其厚度 （5）裂隙的產(chǎn)狀及其

52、與工程的組合 （6）裂隙的發(fā)育程度,附表：裂隙的發(fā)育程度：,節(jié)理發(fā)育程度的影響因素；（1）巖性對節(jié)理發(fā)育程度的影響表現(xiàn)為： a.韌性巖層：剪節(jié)理發(fā)育，共軛剪裂角大 b.脆性巖層：張節(jié)理發(fā)育，共軛剪裂角?。?）巖層單層厚度的影響：厚度大，節(jié)理間距大，稀疏；厚度小，節(jié)理間距小，密集；原因是層理降低強度。,4).節(jié)理裂隙的工程地質(zhì)評價,(1). 巖體中的節(jié)理裂隙雖有利于開挖 ，但對巖體的強度和穩(wěn)定性等工程性質(zhì)均有

53、不利影響； ①節(jié)理裂隙破壞了巖石的整體性，強度和穩(wěn)定性降低； ②降低地基承載力; ③增加了巖體的透水性，加速巖石的溶解破壞，尤其在可溶鹽地區(qū)易形成溶洞，發(fā)育成為地下暗河； ④促使風化速度加快和凍脹作用； ⑤影響爆破作業(yè)的效果。,（2）.不同類型的節(jié)理裂隙工程性質(zhì)不同（3）.節(jié)理裂隙的規(guī)模、特征影響其工程性質(zhì)（4）.節(jié)理裂隙的發(fā)育程度（5）.節(jié)理裂隙產(chǎn)狀與工程的組合： 節(jié)理裂隙的主要發(fā)育方向與路線的走向

54、平行，傾向與邊坡一致，不論巖體的產(chǎn)狀如何，路塹邊坡都易發(fā)生崩塌,4. 斷層構造（圣安德列斯）,1).斷層組成要素,⑴ 斷層面和破碎帶：兩側(cè)巖層發(fā)生相對位移的斷裂面， 稱為斷層面。規(guī)模較大的斷層，經(jīng)常不是沿著簡單的面發(fā)生錯動，而是沿著錯動帶發(fā)生，稱為斷層破碎帶。 ⑵ 斷層線 ：斷層面與地面的交線； ⑶ 斷盤 ：斷層面兩側(cè)發(fā)生相對位移的巖塊； 斷層面上部的稱為上盤；斷層面下部的稱為下盤。

55、 相對上升的盤稱為上升盤；相對下降的盤為下降盤。 ⑷ 斷距：斷層兩盤沿斷層面相對移動開的距離。,斷層要素示意圖,2).斷層的基本類型--- (1) 正斷層,上盤沿著斷層面下降；下盤相對上升的斷層； 正斷層一般是由于巖體受到水平張應力的作用及重力作用，使得上盤沿斷層面向下錯動而成。,(2) 逆斷層,上盤沿斷層面相對上升，下盤相對下降的斷層；逆斷層受到水平方向的強烈擠壓作用而形成的。,,分類,沖斷層——傾角大于45°

56、;,逆掩斷層——傾角介于25 ° ～45°,碾掩斷層——傾角小于25 °,,規(guī)模很大的區(qū)域性斷層,逆斷層,(3)平推斷層,由于巖體受到水平扭應力的作用，使得兩盤沿斷層面發(fā)生以水平方向為主的相對位移的斷層.,正斷層,逆斷層,平推斷層,246-94,地塹和地壘,地壘,,地塹,,,斷層的組合:,3）.斷層的工程地質(zhì)評價評價時應考慮: (1) . 斷層的規(guī)模: 規(guī)模越大越差. (2) . 斷層的組成:

57、 一般脆性的比柔性的差. (3) . 斷層的類型: 正斷層比逆斷層差. (4) . 端盤:上盤比下盤差(上盤效應規(guī)律). 總體來講; 斷層構造破壞了巖體的完整性，加速風化作用和地下水活動，降低了巖石的強度和穩(wěn)定性及承載能力，對工程產(chǎn)生不利的影響。,具體來說：斷層破碎帶強度低、穩(wěn)定性差，壓縮性大；降低地基巖體承載力和穩(wěn)定性，易導致建筑物產(chǎn)生較大的沉降，甚至造成傾斜或斷裂；對邊坡、橋基的穩(wěn)定產(chǎn)生重要影響

58、； 跨越斷裂破碎帶的橋梁工程等建筑物，由于兩盤的巖性不同，可能導致不均勻的沉降； 隧道通過斷層破碎帶易產(chǎn)生洞頂塌落，在確定隧道平面位置時，應避開大規(guī)模的斷層破碎帶；隧道軸線與斷層走向平行時，應避免與破碎帶接觸；隧道橫穿斷層時，斷層對隧道工程影響范圍小，但應采取合理的防護措施工程措施，保證施工安全。,4).斷層的野外識別,(1) 地形地貌上: 斷層崖、三角面等 （2） 水文及水文地質(zhì)：線形河谷、跌水瀑布、河谷轉(zhuǎn)彎

59、、地下泉水呈線性分布等（3） 地層巖性：地層無規(guī)律的重復或缺失（4）構造上：斷層面及其構造、構造巖、牽引構造、斷層常伴生與斷層面平行的密集的節(jié)理 等（5）線狀及面狀地質(zhì)體的錯斷,斷層的野外識別——斷層崖,斷層三角面,黃果樹瀑布,(2)串珠狀的湖泊或洼地，泉水的帶狀分布，常表明有大斷帶存在。,斷層的野外識別——地層缺失或重復,地層重復,地層缺失,斷層的野外識別——構造巖,斷層角礫巖,斷層的野外識別——擦痕、鏡面、階步,擦痕,階步,2

60、46-106,３.根據(jù)牽引現(xiàn)象,牽引現(xiàn)象的弧形突出彎曲方向指示本盤運動方向。,,不整合面,七.不整合構造,1.平行不整合特征：　①上下巖層的產(chǎn)狀基本平行一致； ?、谠趦商椎貙又g缺失了一些時代的地層，存在沉積間斷。,形成過程：下降沉積→上升、沉積間斷、剝蝕→再下降再沉積；不整合面上有下伏巖層組成的底礫巖、古風化殼、古土壤層。,2.角度不整合特征,①上下巖層的產(chǎn)狀不平行； 　 ②在兩套地層之間缺失了一些時代的地層，存在沉積間斷。,

61、O,S,D,C,P,J,E,形成過程：下降沉積→褶皺上升（伴有斷裂活動、巖漿活動，變質(zhì)作用等）→沉積間斷、遭受剝蝕→再下降再沉積。反映上覆地層沉積之前，曾發(fā)生過褶皺等重要的構造事件。,第三節(jié) 閱讀地質(zhì)圖,學習地質(zhì)圖的意義： 公路、橋梁和隧道的修建，必須考慮當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，以保證工程的安全、穩(wěn)定，經(jīng)濟合理。 地質(zhì)圖清晰的表明了所覆蓋地區(qū)的地形、地貌、水文地質(zhì)情況。地層、巖層及地質(zhì)構造條件及地質(zhì)歷史的發(fā)展過程。 進

62、行路、橋、隧建設者，有必要從地質(zhì)圖中獲取相應的地質(zhì)信息。,一.地質(zhì)圖及其類型,1.定義： 地質(zhì)圖是表示一個地區(qū)地質(zhì)情況的圖件，是將地表一定范圍內(nèi)的地質(zhì)條件用規(guī)定的顏色、符號、代號按一定比例縮小投影到平面上所成的圖件。 地質(zhì)圖包括圖內(nèi)和圖外兩部分： 地質(zhì)圖外有：圖名、比例尺、圖例、編圖日期、編圖單位等。 一般 一幅完整的地質(zhì)圖應當包括平面圖、剖面圖和柱狀圖。,,246-112,,2

63、.地質(zhì)圖反映的內(nèi)容,在地質(zhì)圖上一般可反映下列六方面的內(nèi)容： 1) 地形特征：以等高線反映,2) 巖性: 用巖石符號表示,5) 水文地質(zhì)特征（部分） 河流、水系及泉等,3.地質(zhì)圖種類,1) 普通地質(zhì)圖:反映地層、巖性及地質(zhì)構造的地質(zhì)圖件2) 構造地質(zhì)圖：反映褶皺、斷層等地質(zhì)構造的地質(zhì)圖件3) 第四紀地質(zhì)圖：反映第四紀松散沉積物成因、年代、成分、分布的地質(zhì)圖件4) 基巖地質(zhì)圖：反映第四紀以前基巖年代、巖性、分

64、布的地質(zhì)圖件5) 水文地質(zhì)圖：反映地區(qū)水文地質(zhì)條件的圖件6) 工程地質(zhì)圖：反映區(qū)域工程地質(zhì)條件或場地地質(zhì)條件的圖件,二.地質(zhì)構造在地質(zhì)圖上的表現(xiàn)形式,1.水平構造 (1).水平巖層的地層分界線在地質(zhì)圖上與地形等高線一致（近于平行），新巖層分布在地勢較高處，老巖層分布在地勢低處。 (2).水平巖層的露頭形態(tài)，完全受地形控制，其出露線（巖層與地面的交線）在地質(zhì)圖上表現(xiàn)為與地形等高線平行或重合，而不會相交。(3).水平巖層的厚度就是

65、巖層頂面與底面標高之差。(4).水平巖層露頭寬度，與巖層厚度和地形坡度的變化有關 2.直立巖層： 直立巖層在地質(zhì)平面圖上為一條直線，不受地形起伏的影響。,水平巖層(Ⅰ)、直立巖層(Ⅱ)和傾斜巖層(Ⅲ)的露頭形態(tài)及其在平面圖上的表現(xiàn),,,,,,3.單斜構造： 單斜巖層露頭界線復雜，表現(xiàn)為與地形等高線交切關系，并顯示出一定的規(guī)律性，即在經(jīng)過山脊和河谷時，均呈“V”字形態(tài)展布即“V”字形法則。有下列三種情況：

66、 巖層的傾向與地面傾斜方向相反時，地層界線與等高線彎曲方向相同，即 “相反相同，”，巖層界線彎弧更開闊。 巖層的傾向與地面傾斜方向一致時，巖層的傾角小于地面坡度時，地層界線與等高線彎曲方向相同，即“相同小相同”，巖層界線彎弧更狹窄。 巖層的傾角大于地面坡度時，“相同大相反”，地層界線與等高線彎曲方向相反,246-125,1.水平巖層的露頭分布形態(tài)，完全受地形的影響，在地質(zhì)圖上，其地質(zhì)界線與地形等高線平行或重合。

67、,,2.直立巖層 露頭線不受地形影響，始終呈直線延伸；,“相反相同—寬闊”,“相同小相同---緊閉”,“相同大相反”,（1）、（3）兩種情況相似，不同的是后者“V”字形彎曲大于等高線，而前者“V”字形彎曲度小于等高線。,4.不整合構造 1）平行不整合：巖層分界線彼此平行，地質(zhì)年代不連續(xù). 2）角度不整合：新巖層的分界線遮斷了下伏老巖層的分界線，且時代不連續(xù)。,角度不整合形成示意圖,5.褶曲構造1）水平

68、褶皺：地層界線在地質(zhì)平面圖上呈平行帶狀分布，以核部為中心兩側(cè)呈對稱分布。背斜核部老兩翼新，向斜核部新兩翼老。,2）傾伏褶皺：地層界線在轉(zhuǎn)折端閉合，當傾伏背斜和傾伏向斜相間排列時，地層界線呈“S”形曲線,剖面,平面,246-135,褶皺巖層：地質(zhì)界線切割地形等高線，具體表現(xiàn)為,水平褶曲,傾伏褶曲,6.斷層構造 1).單斜巖層中的斷層 （1）.當斷層走向大致平行于巖層走向時，（斷層線兩側(cè)出現(xiàn)同一巖層不對稱重復和缺失

69、）出露老地層的一側(cè)為上升盤，較新巖層的一側(cè)為下降盤。,（2）.當斷層走向與巖層走向斜交或垂直時（斷層線兩側(cè)出現(xiàn)地層的中斷和前后錯動）地層界線向巖層傾向方向錯動的一側(cè)為上升盤，反之為下降盤。,傾向斷層引起的效應,傾向斷層的兩盤沿斷層面傾向滑動時，侵蝕夷平后的兩盤巖層在平面上表現(xiàn)為水平錯移，給人以平移斷層的假象。,A B傾向