第4講 第四章 地質(zhì)構(gòu)造

1、第四章第四章 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 41 巖層產(chǎn)狀與地層接觸關(guān)系巖層產(chǎn)狀與地層接觸關(guān)系 42 褶皺褶皺 4、3 節(jié)理節(jié)理 4、4 斷層斷層 45 活斷層活斷層 4、6 地質(zhì)圖地質(zhì)圖 4l 巖層產(chǎn)狀與地層接觸關(guān)系巖層產(chǎn)狀與地層接觸關(guān)系 4.1.1 構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)構(gòu)造 構(gòu)造運(yùn)動構(gòu)造運(yùn)動是一種機(jī)械運(yùn)動，按運(yùn)動方向可分是一種機(jī)械運(yùn)動，按運(yùn)動方向可分為為水平運(yùn)動水平運(yùn)動和和垂直運(yùn)動垂直運(yùn)動。 水平運(yùn)動水平運(yùn)動使巖塊相互分離裂開或是相向聚匯，使巖塊相互分離裂開或是相向聚匯，發(fā)生擠壓、彎曲或剪切、錯(cuò)開。發(fā)生擠壓、彎曲或剪切、錯(cuò)開。 垂直運(yùn)動垂直運(yùn)動則使相鄰塊體作差異性上升或下降。則使相鄰塊體作

2、差異性上升或下降。 構(gòu)造運(yùn)動使巖層發(fā)生變形和變位，形成的產(chǎn)構(gòu)造運(yùn)動使巖層發(fā)生變形和變位，形成的產(chǎn)物稱為物稱為地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造。 常見的地質(zhì)構(gòu)造有常見的地質(zhì)構(gòu)造有褶皺、斷層和節(jié)理褶皺、斷層和節(jié)理。斷層。斷層和節(jié)理又統(tǒng)稱和節(jié)理又統(tǒng)稱斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造。4.1.2 巖層的產(chǎn)狀巖層的產(chǎn)狀 巖層的產(chǎn)狀巖層的產(chǎn)狀是是指巖層的空間位置，指巖層的空間位置，它是研究地質(zhì)構(gòu)造它是研究地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 產(chǎn)狀用產(chǎn)狀用走向、走向、傾向和傾角傾向和傾角來表示，來表示，稱為稱為產(chǎn)狀要素產(chǎn)狀要素。 產(chǎn)狀要素用地產(chǎn)狀要素用地質(zhì)羅盤進(jìn)行測量質(zhì)羅盤進(jìn)行測量 。 走向：走向：層面與水平面交線的延伸方向，層面與水平面交線的延伸方

3、向，走向線就是層面上的水平線。走向線就是層面上的水平線。 傾向：傾向：層面上與走向垂直并指向下方層面上與走向垂直并指向下方的直線，它的水平投影方向?yàn)閮A向。的直線，它的水平投影方向?yàn)閮A向。 傾角：傾角：層面與水平面的交角。其中沿層面與水平面的交角。其中沿傾向方向測量得到的最大交角稱為真傾傾向方向測量得到的最大交角稱為真傾角。巖層層面在其它方向上的夾角皆為角。巖層層面在其它方向上的夾角皆為視傾角。視傾角恒小于真傾角。視傾角。視傾角恒小于真傾角。4.1.3 巖層露頭線特征巖層露頭線特征 露頭露頭是一些暴露在地表的巖石。未經(jīng)過人是一些暴露在地表的巖石。未經(jīng)過人工作用而自然暴露的露頭稱工作用而自然暴露的

4、露頭稱天然露頭天然露頭，還有一，還有一些是經(jīng)人為作用暴露在路邊、采石場和開挖基些是經(jīng)人為作用暴露在路邊、采石場和開挖基坑中稱坑中稱人工露頭人工露頭。 露頭線露頭線是指巖層層面（或斷層面、節(jié)理面是指巖層層面（或斷層面、節(jié)理面等）與地面的交線。它的形態(tài)取決于巖層的產(chǎn)等）與地面的交線。它的形態(tài)取決于巖層的產(chǎn)狀和地面起伏即地形狀況。狀和地面起伏即地形狀況。 水平巖層露頭線與地形等高線平行重合，水平巖層露頭線與地形等高線平行重合，但不相交，直立巖層露頭線呈直線延伸，不受但不相交，直立巖層露頭線呈直線延伸，不受地形影響，其延伸方向即為巖層走向。傾斜巖地形影響，其延伸方向即為巖層走向。傾斜巖層露頭線呈層露頭

5、線呈“V”字形形態(tài)。字形形態(tài)。 露頭線露頭線“V”字形有三種分布規(guī)律：字形有三種分布規(guī)律： （1）巖層傾向與地面坡向相反時(shí)，在溝）巖層傾向與地面坡向相反時(shí)，在溝谷處谷處“V”字形露頭線弧頂尖端指向溝谷上游；字形露頭線弧頂尖端指向溝谷上游； （2）巖層傾向與地面坡向相同，但巖層）巖層傾向與地面坡向相同，但巖層傾角大于地面坡角時(shí)，在溝谷處觀察露線，傾角大于地面坡角時(shí)，在溝谷處觀察露線，“V”字形露頭線尖端指向河谷下游；字形露頭線尖端指向河谷下游； （3）巖層傾向與地面坡向相同，但巖層）巖層傾向與地面坡向相同，但巖層傾角小于地面坡角時(shí)，在溝谷處觀察，傾角小于地面坡角時(shí)，在溝谷處觀察，“V”字形露頭線

6、尖端指向溝谷上游，其弧形緊閉字形露頭線尖端指向溝谷上游，其弧形緊閉程度超過地形等高線的彎曲程度。程度超過地形等高線的彎曲程度。4.1.4、地層接觸關(guān)系、地層接觸關(guān)系 地層（或巖石）的接觸關(guān)系有以下幾種：地層（或巖石）的接觸關(guān)系有以下幾種： 整合接觸整合接觸 表現(xiàn)為相鄰的新、老地層產(chǎn)狀一致，表現(xiàn)為相鄰的新、老地層產(chǎn)狀一致，時(shí)代連續(xù)。它是在構(gòu)造運(yùn)動處于持續(xù)下降或持續(xù)上時(shí)代連續(xù)。它是在構(gòu)造運(yùn)動處于持續(xù)下降或持續(xù)上升的背景下發(fā)生連續(xù)沉積而形成的。升的背景下發(fā)生連續(xù)沉積而形成的。 假整合接觸（平行不整合接觸）假整合接觸（平行不整合接觸） 為新、老地層為新、老地層產(chǎn)狀平行一致而地層時(shí)代不連續(xù)。其間缺失了某

7、些產(chǎn)狀平行一致而地層時(shí)代不連續(xù)。其間缺失了某些地層，標(biāo)志著這期間地殼曾一度上升。上升時(shí)遭受地層，標(biāo)志著這期間地殼曾一度上升。上升時(shí)遭受風(fēng)化剝蝕，形成具有一定程度起伏的剝蝕面。風(fēng)化剝蝕，形成具有一定程度起伏的剝蝕面。 不整合接觸（角度不整合接觸）不整合接觸（角度不整合接觸） 新、老地層產(chǎn)新、老地層產(chǎn)狀不一致以角度相交，地層時(shí)代不連續(xù)，反映其間狀不一致以角度相交，地層時(shí)代不連續(xù)，反映其間曾發(fā)生過劇烈的構(gòu)造運(yùn)動，致使老地層產(chǎn)生褶皺、曾發(fā)生過劇烈的構(gòu)造運(yùn)動，致使老地層產(chǎn)生褶皺、斷裂，地殼上升遭受風(fēng)化剝蝕，形成剝蝕面。而后斷裂，地殼上升遭受風(fēng)化剝蝕，形成剝蝕面。而后地殼下降至水面以下接受沉積，形成新地層

8、。地殼下降至水面以下接受沉積，形成新地層。 侵入體的沉積接觸侵入體的沉積接觸 表現(xiàn)為侵入體被沉積表現(xiàn)為侵入體被沉積巖層直接覆蓋，二者間有風(fēng)化剝蝕面存在。巖層直接覆蓋，二者間有風(fēng)化剝蝕面存在。 侵入接觸侵入接觸 是侵入體與被侵入圍巖間的接是侵入體與被侵入圍巖間的接觸關(guān)系。侵入接觸的主要標(biāo)志是，侵入體邊觸關(guān)系。侵入接觸的主要標(biāo)志是，侵入體邊緣有捕虜體，侵入體與圍巖接觸帶有接觸變緣有捕虜體，侵入體與圍巖接觸帶有接觸變質(zhì)現(xiàn)象，侵入體與其圍巖的接觸界線多呈不質(zhì)現(xiàn)象，侵入體與其圍巖的接觸界線多呈不規(guī)則狀。規(guī)則狀。 斷層接觸斷層接觸 即地層與地層之間或地層與即地層與地層之間或地層與巖體之間，其接觸面本身為斷

9、層面。巖體之間，其接觸面本身為斷層面。42 褶皺褶皺 巖層受力而發(fā)生彎曲變形稱為巖層受力而發(fā)生彎曲變形稱為褶皺褶皺。 4.2.1 褶皺要素褶皺要素 為了描述褶皺的空間形態(tài)，通常把褶皺的為了描述褶皺的空間形態(tài)，通常把褶皺的各組成部分稱各組成部分稱褶皺要素褶皺要素，主要褶皺要素如下：，主要褶皺要素如下： 核部核部 為褶皺中心部位的地層，當(dāng)剝蝕后，為褶皺中心部位的地層，當(dāng)剝蝕后，常把出露在地面褶皺中心部分的地層稱為核。常把出露在地面褶皺中心部分的地層稱為核。 翼部翼部 為褶皺核部兩側(cè)的地層。為褶皺核部兩側(cè)的地層。 樞紐樞紐 同一褶皺層面的最大彎曲點(diǎn)的聯(lián)線同一褶皺層面的最大彎曲點(diǎn)的聯(lián)線叫做樞紐。樞紐可

10、以是直線，也可以是曲線；叫做樞紐。樞紐可以是直線，也可以是曲線；可以是水平線，也可以是傾斜線。可以是水平線，也可以是傾斜線。 軸面軸面 褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐連褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐連成的面稱為軸面。軸面是一個(gè)設(shè)想的標(biāo)志面，成的面稱為軸面。軸面是一個(gè)設(shè)想的標(biāo)志面，它可以是平面，也可以是曲面。軸面與地面或它可以是平面，也可以是曲面。軸面與地面或其它任何面的交線稱軸跡。其它任何面的交線稱軸跡。 4.2.2 褶皺的類型褶皺的類型 褶皺有兩種基本形態(tài)：褶皺有兩種基本形態(tài)：背斜和向斜背斜和向斜。 背斜背斜是兩翼巖層以核部為中心向兩是兩翼巖層以核部為中心向兩側(cè)傾斜，形態(tài)上是巖層向上彎曲。背斜側(cè)傾斜

11、，形態(tài)上是巖層向上彎曲。背斜核部出露的巖層時(shí)代相對較老，而翼部核部出露的巖層時(shí)代相對較老，而翼部時(shí)代相對較新；時(shí)代相對較新； 向斜向斜是兩翼巖層向核部傾斜，形態(tài)是兩翼巖層向核部傾斜，形態(tài)上是巖層向下彎曲的褶皺。向斜核部巖上是巖層向下彎曲的褶皺。向斜核部巖層時(shí)代較新，冀部時(shí)代較老。層時(shí)代較新，冀部時(shí)代較老。（1）根據(jù)）根據(jù)軸面軸面產(chǎn)狀，褶皺可分為：產(chǎn)狀，褶皺可分為： 直立褶皺直立褶皺 軸面近于直立，兩翼傾向相反，軸面近于直立，兩翼傾向相反，傾角大小近于相等。傾角大小近于相等。 斜歪褶皺斜歪褶皺 軸面傾斜，兩翼巖層傾斜方向軸面傾斜，兩翼巖層傾斜方向相反，傾角大小不等。相反，傾角大小不等。 倒轉(zhuǎn)褶皺

12、倒轉(zhuǎn)褶皺 軸面傾斜，兩翼巖層向同一方軸面傾斜，兩翼巖層向同一方向傾斜，傾角大小不等。其中一翼巖層為正常向傾斜，傾角大小不等。其中一翼巖層為正常層序，另一翼巖層倒轉(zhuǎn)。若兩翼巖層向同一方層序，另一翼巖層倒轉(zhuǎn)。若兩翼巖層向同一方向傾斜，傾角大小又相等，稱同斜相褶皺。向傾斜，傾角大小又相等，稱同斜相褶皺。 平臥褶皺平臥褶皺 軸面近于水平，一翼巖層為正軸面近于水平，一翼巖層為正常層序，另一翼巖層為例轉(zhuǎn)層序。常層序，另一翼巖層為例轉(zhuǎn)層序。 翻卷褶皺翻卷褶皺 軸面為一曲面。軸面為一曲面。（2）根據(jù)橫）根據(jù)橫剖面剖面形態(tài)，褶皺可分為：形態(tài)，褶皺可分為： 扇形褶皺扇形褶皺 在橫剖面上呈扇形展開，在橫剖面上呈扇形

13、展開，兩翼巖層有時(shí)可能倒轉(zhuǎn)。兩翼巖層有時(shí)可能倒轉(zhuǎn)。 箱形褶皺箱形褶皺 在橫剖面上呈箱形，頂、在橫剖面上呈箱形，頂、底部巖層平緩而兩翼巖層產(chǎn)狀近于直立。底部巖層平緩而兩翼巖層產(chǎn)狀近于直立。 單斜單斜 巖層向一個(gè)方向由傾斜漸變巖層向一個(gè)方向由傾斜漸變?yōu)槠骄?。為平緩?（3）根據(jù)）根據(jù)樞紐樞紐產(chǎn)狀，褶皺可分為：產(chǎn)狀，褶皺可分為： 水平褶皺水平褶皺 樞紐近于水平，兩翼巖層走樞紐近于水平，兩翼巖層走向平行一致。向平行一致。 傾伏褶皺傾伏褶皺 樞紐傾伏，兩翼巖層走向樞紐傾伏，兩翼巖層走向呈弧形相交，對背斜而言，弧形的尖端指向呈弧形相交，對背斜而言，弧形的尖端指向樞紐傾伏方向。而向斜則不同，弧形的開口樞紐傾

14、伏方向。而向斜則不同，弧形的開口方向指向樞紐的傾伏方向。方向指向樞紐的傾伏方向。 （4）根據(jù)褶皺的）根據(jù)褶皺的平面平面形態(tài)，可分為：形態(tài)，可分為： 線狀褶皺線狀褶皺 褶皺的長寬比大于褶皺的長寬比大于10:1。 短軸褶皺短軸褶皺 褶皺的長寬比為褶皺的長寬比為3：1至至10：1。 穹隆與構(gòu)造盆地穹隆與構(gòu)造盆地 長寬比小于長寬比小于 3：1的背的背斜為穹隆、向斜為構(gòu)造盆地。斜為穹隆、向斜為構(gòu)造盆地。（5）復(fù)背斜與復(fù)向斜復(fù)背斜與復(fù)向斜 是褶皺的組合形式。不同大小級別是褶皺的組合形式。不同大小級別的褶皺往往組合成巨大的復(fù)背斜和復(fù)向的褶皺往往組合成巨大的復(fù)背斜和復(fù)向斜。即規(guī)模大的背斜、向斜的兩翼被次斜。即

15、規(guī)模大的背斜、向斜的兩翼被次一級的褶皺復(fù)雜化。一級的褶皺復(fù)雜化。4.2.3 褶皺的野外識別褶皺的野外識別 依據(jù)巖石地層和生物地層特征，查依據(jù)巖石地層和生物地層特征，查明和確立調(diào)查區(qū)地質(zhì)年代自老至新的明和確立調(diào)查區(qū)地質(zhì)年代自老至新的地層地層層序是層序是首要的工作。首要的工作。 然后，沿垂直地層走向進(jìn)行觀察，然后，沿垂直地層走向進(jìn)行觀察，褶皺存在的標(biāo)志是在沿傾斜方向上相同年褶皺存在的標(biāo)志是在沿傾斜方向上相同年代的地層作對稱式重復(fù)出現(xiàn)。就背斜而言，代的地層作對稱式重復(fù)出現(xiàn)。就背斜而言，核部巖層較兩側(cè)巖層時(shí)代老。而向斜則核核部巖層較兩側(cè)巖層時(shí)代老。而向斜則核部巖層較兩側(cè)巖層時(shí)代新。部巖層較兩側(cè)巖層時(shí)代

16、新。 4.2.4 褶皺構(gòu)造的工程地質(zhì)評價(jià)褶皺構(gòu)造的工程地質(zhì)評價(jià) 褶皺的核部是巖層強(qiáng)烈變形的部位，一般在背斜的頂部和褶皺的核部是巖層強(qiáng)烈變形的部位，一般在背斜的頂部和向斜的底部發(fā)育有拉張裂隙，這些裂隙把巖層切割成塊狀。向斜的底部發(fā)育有拉張裂隙，這些裂隙把巖層切割成塊狀。在變形強(qiáng)烈時(shí)，沿褶皺核部常有斷層發(fā)生，造成巖石破碎或在變形強(qiáng)烈時(shí)，沿褶皺核部常有斷層發(fā)生，造成巖石破碎或形成構(gòu)造角礫巖帶。此外，地下水多聚積在向斜核部，背斜形成構(gòu)造角礫巖帶。此外，地下水多聚積在向斜核部，背斜核部的裂隙也往往是地下水富集和流動的通道。核部的裂隙也往往是地下水富集和流動的通道。 由于巖層構(gòu)造變形和地下水的影響，所以公路、隧道工由于巖層