第2章 地質(zhì)構(gòu)造(gai)2

張茂花東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院巖土教研室第二章地質(zhì)構(gòu)造1、絕對地質(zhì)年代：2、相對地質(zhì)年代：第一節(jié)地質(zhì)年代一、地層的地質(zhì)年代

指組成地殼的巖層從形成到現(xiàn)在有多少年，能說明巖層形成的確切時間。通過巖石樣品所含放射性元素測定(同位素年齡)

表示巖層形成的先后順序及其相對的新老關(guān)系，不能說明巖層形成的確切時間，但能反映巖層形成的自然階段，說明地殼發(fā)展的歷史過程。

由巖層與相鄰已知巖層的相對層位關(guān)系來決定。在地質(zhì)工作中，一般多用相對地質(zhì)年代二、地層的相對地質(zhì)年代(一)沉積巖相對地質(zhì)年代的確定(二)巖漿巖相對地質(zhì)年代的確定地球發(fā)展的時間段落稱為地質(zhì)年代。(一)沉積巖相對地質(zhì)年代的確定

沉積巖的相對地質(zhì)年代是通過層序、巖性、接觸關(guān)系和古生物化石來確定的。1、層序：

以地層的沉積順序為對比的基礎(chǔ)

沉積巖形成時，先沉積的巖層在下面，后沉積的巖層在上面，形成自然的層序。根據(jù)這種上新下老的正常層序關(guān)系，即可確定巖層的相對地質(zhì)年代。

(此法在構(gòu)造運(yùn)動復(fù)雜的地區(qū)不適用)2、巖性：

以巖石的主要特征等巖性方面的特點(diǎn)為對比的基礎(chǔ)

在一定區(qū)域內(nèi)，在同一時期、同一地質(zhì)環(huán)境下形成的巖層，其巖性特點(diǎn)通常是一致的或相近的。(此法也有一定的局限性)①整合接觸：②不整合接觸：3、接觸關(guān)系

由于沉積過程發(fā)生間斷，巖層在形成年代上是不連續(xù)的，中間缺少沉積間斷期的巖層，而兩種形成年代不相連續(xù)的巖層疊合在一起，這種現(xiàn)象稱為不整合。不整合：

相鄰的新老地層產(chǎn)狀一致，形成年代連續(xù)，其巖石性質(zhì)與生物演變連續(xù)而漸變，沉積作用沒有間斷。(地殼持續(xù)下降)平行不整合：角度不整合：

又稱假整合，新老地層的產(chǎn)狀基本上平行一致，但地質(zhì)年代不連續(xù)，其間發(fā)生了較長時期的沉積間斷。

(地殼均衡升降)

又稱斜交不整合，新老地層的產(chǎn)狀不一致，成一定角度相交，地質(zhì)年代不連續(xù)。(接受新沉積之前發(fā)生過劇烈構(gòu)造運(yùn)動)是劃分地層相對地質(zhì)年代的一個重要依據(jù)

在不同地質(zhì)年代的沉積巖層中，含有不同特征的古生物化石。含有相同化石的巖層，無論相距多遠(yuǎn)，都是同一地質(zhì)年代中形成的。只要確定出巖層中所含標(biāo)準(zhǔn)化石的地質(zhì)年代，巖層的地質(zhì)年代即可確定。4、古生物化石空間狀態(tài)（是構(gòu)造運(yùn)動最明顯的綜合表現(xiàn)）巖層接觸關(guān)系角度不整合平行不整合整合接觸TheyoungestlayerTheoldestlayer層序古生物化石整合接觸關(guān)系1、接觸關(guān)系(二)巖漿巖相對地質(zhì)年代的確定

巖漿巖的相對地質(zhì)年代，是通過它與沉積巖的接觸關(guān)系及其本身的穿插關(guān)系來確定的。2、穿插關(guān)系①侵入接觸：②沉積接觸：

巖漿侵入沉積巖層之中，使圍巖發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象，則巖漿侵入體的形成年代晚于發(fā)生變質(zhì)的沉積巖層的地質(zhì)年代。巖漿巖形成后，經(jīng)長期風(fēng)化剝蝕，后來在侵蝕面上有新的沉積，說明巖漿巖的形成年代早于沉積巖的地質(zhì)年代。

穿插的巖漿巖侵入體，總是比被它所侵入的巖層年輕，而比覆蓋在它上面的巖層年老。(侵入巖)(噴出巖)三、地質(zhì)年代表地質(zhì)年代單位：時間地層單位：

劃分地質(zhì)年代單位和時間地層單位的主要依據(jù)是地殼運(yùn)動和生物演變。宙、代、紀(jì)、世、期宇、界、系、統(tǒng)、階百萬年相互對應(yīng)在地質(zhì)歷史上，每個地質(zhì)年代都有相應(yīng)的地層形成，稱之為年代地層單位或時間地層單位。第二節(jié)地質(zhì)構(gòu)造①走向：②傾向：③傾角：

地殼運(yùn)動使巖層和巖體發(fā)生變形和變位，在巖層和巖體中遺留下來的各種構(gòu)造形態(tài)，是構(gòu)造運(yùn)動的產(chǎn)物。1、地質(zhì)構(gòu)造：2、巖層產(chǎn)狀：(研究地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ))產(chǎn)狀用巖層層面的走向、傾向和傾角三個產(chǎn)狀要素來表示表示巖層在空間的水平延伸方向，用走向線的方位角表示同一巖層的走向有兩個值，相差180°表示巖層在空間的傾斜方向，用傾向線的方位角表示傾向方位角與走向方位角相差90°表示巖層在空間傾斜度的大小，是巖層面與水平面所夾的銳角巖層產(chǎn)狀示意圖ab：走向線cd：傾向線ce：傾斜線α：傾角是指巖層在空間的位置走向/傾向、傾角傾向、傾角3、巖層產(chǎn)狀的測定及表示方法①產(chǎn)狀要素的測定：用地質(zhì)羅盤直接在巖層層面上測量②產(chǎn)狀要素的表示方法4、地質(zhì)構(gòu)造的類型

①水平及單斜構(gòu)造②褶皺構(gòu)造③斷裂構(gòu)造④不整合(330o/WS

30o)(240o

45o)巖層產(chǎn)狀要素及其測量方法一、水平及單斜構(gòu)造1、水平構(gòu)造：

未經(jīng)構(gòu)造變動的沉積巖層，形成時的原始產(chǎn)狀是水平的，上新下老。

水平構(gòu)造的巖層，受到地殼運(yùn)動的影響之后，產(chǎn)狀發(fā)生變動，向同一個方向傾斜，形成單斜構(gòu)造。2、單斜構(gòu)造：

單斜構(gòu)造往往是褶曲的一翼、斷層的一盤，或者是局部地層不均勻的上升或下降引起的。

這只是相對而言的，因為在漫長的地質(zhì)歷史過程中，巖層的原始產(chǎn)狀都發(fā)生了不同程度的變化。水平構(gòu)造主要分布在受地殼運(yùn)動影響輕微的地區(qū)。水平構(gòu)造

單斜構(gòu)造1、核：2、翼：3、軸面：4、軸：5、樞紐：6、轉(zhuǎn)折端：二、褶皺構(gòu)造(一)褶曲要素

褶曲：褶皺構(gòu)造中的一個彎曲。(褶皺構(gòu)造的組成單位)褶曲的中心部分，通常指位于褶曲中央最內(nèi)部的巖層

位于核部兩側(cè)，向不同方向傾斜的部分

從褶曲頂平分兩翼的面

軸面與水平面的交線

褶曲中同一巖層面與軸面的交線

褶皺構(gòu)造：

在地殼運(yùn)動中，巖層受到強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力，形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造。

從褶曲一翼轉(zhuǎn)到另一翼的過渡的彎曲部分

可為平面、曲面；可是直立的、傾斜的、平臥的(假想的，客觀上并不存在)(方位→方位、長度→規(guī)模)褶曲中同一巖層面最大彎曲點(diǎn)的連線可是圓滑的弧形、尖棱或直線(可為直線、曲線、折線)(可是水平線、傾斜線)巖層在構(gòu)造運(yùn)動中受力形成的連續(xù)彎曲變形(褶曲的各個組成部分)褶曲要素

核－ABC所包圍的內(nèi)部巖層翼－ABH、CBH軸面－DEFH軸－DH樞紐－BH軸對嗎？①背斜：②向斜：1、褶曲的基本形態(tài)

經(jīng)過風(fēng)化剝蝕作用之后，背斜和向斜具有一定的地面特征：

背斜：向斜：從中心到兩側(cè)，巖層從老到新對稱重復(fù)出露從中心到兩側(cè)，巖層從新到老對稱重復(fù)出露兩者正好相反

從外形上看，是巖層向上拱起的彎曲；兩翼巖層以核部為中心向兩側(cè)傾斜；核部巖層年代較老，兩翼巖層年代較新。 從外形上看，是巖層向下凹的彎曲；兩翼巖層向核部傾斜；核部巖層年代較新，兩翼巖層年代較老。注意：相鄰的背斜和向斜“共用”一個翼(二)褶曲的類型

直立褶曲傾斜褶曲倒轉(zhuǎn)褶曲平臥褶曲水平褶曲傾伏褶曲2、褶曲按軸面產(chǎn)狀分類形態(tài)3、褶曲按樞紐產(chǎn)狀分類形態(tài)(三)褶皺構(gòu)造

兩個或兩個以上褶曲構(gòu)造的組合，稱為褶皺構(gòu)造。褶皺是褶曲的組合形態(tài)(四)褶皺構(gòu)造的工程地質(zhì)評價

1、小型褶皺構(gòu)造：2、大型褶皺構(gòu)造：(五)褶皺構(gòu)造的野外識別方法

一般情況下，背斜為山，向斜為谷；

但自然界中的實際情況很復(fù)雜，由于長期的外力地質(zhì)作用，背斜被切削、向斜被填平，再經(jīng)過地殼運(yùn)動，可能使背斜成谷、向斜成山可在小范圍內(nèi)通過露出地表的巖層進(jìn)行觀察

因此，不能完全以地形的起伏情況來識別褶皺構(gòu)造。(地形倒置現(xiàn)象)可以通過穿越法和追索法進(jìn)行觀察

①穿越法：②追索法：

沿選定的調(diào)查路線，垂直巖層走向進(jìn)行觀察，便于了解巖層的產(chǎn)狀、層序及新老關(guān)系

平行巖層走向進(jìn)行觀察，便于查明褶皺延伸的方向及其構(gòu)造變化的情況一般以穿越法為主、追索法為輔，穿插運(yùn)用

①構(gòu)造裂隙：②非構(gòu)造裂隙：二、斷裂構(gòu)造(一)裂隙1、概念：

構(gòu)成地殼的巖體，在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生變形，當(dāng)應(yīng)力超過巖體的極限強(qiáng)度時，巖體的連續(xù)性和完整性將遭到破壞而發(fā)生斷裂，形成斷裂構(gòu)造。2、分類：

根據(jù)巖體斷裂后兩側(cè)巖塊相對位移的情況，可將斷裂構(gòu)造分為裂隙和斷層兩大類。

裂隙又稱節(jié)理，是巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒有明顯相對位移的小型斷裂構(gòu)造。1、概念：2、裂隙的類型：巖體受構(gòu)造應(yīng)力作用時，隨巖體變形而產(chǎn)生的裂隙

由成巖作用、重力、外動力等非構(gòu)造因素形成的裂隙

在地殼中分布極廣，且有一定的規(guī)律性

常在較小范圍內(nèi)出現(xiàn)，分布無明顯規(guī)律斷裂面

成巖過程中形成的，如沉積巖中的泥裂

成巖后由于風(fēng)化、崩塌、滑坡、冰川以及人工爆破等作用形成的構(gòu)造裂隙

又稱張節(jié)理，是由張應(yīng)力作用形成的又稱剪節(jié)理，是由剪應(yīng)力作用形成的主要在褶皺構(gòu)造中背斜和向斜的軸部發(fā)育常出現(xiàn)在褶皺的翼部和斷層附近非構(gòu)造裂隙

剪節(jié)理常成對出現(xiàn)，稱為“共軛”剪節(jié)理，又稱“X”型節(jié)理(張開的)(閉合的)3、裂隙的發(fā)育程度裂隙率裂隙的發(fā)育程度分為4個等級：不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育、很發(fā)育4、裂隙的工程地質(zhì)評價

在工程上，巖體中的裂隙除有利于開挖之外，其余都是不利的影響。裂隙的存在破壞了巖體的整體性，使其風(fēng)化速度加快、透水性增強(qiáng)、強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低。原生裂隙：次生裂隙：張性裂隙：剪性裂隙：剪應(yīng)力互等定理拉力作用下的節(jié)理壓力作用下的節(jié)理走向節(jié)理(縱向節(jié)理)傾向節(jié)理(橫向節(jié)理)斜向節(jié)理按節(jié)理與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系劃分為：走向節(jié)理傾向節(jié)理斜向節(jié)理①斷層面：②斷層線：③斷盤：④斷距：(二)斷層1、概念：

巖體受力斷裂后，斷裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生明顯相對位移的斷裂構(gòu)造，稱為斷層。

2、斷層要素地殼中最重要的一種地質(zhì)構(gòu)造

(斷層的各個組成部分)相鄰兩巖塊發(fā)生相對滑動的斷裂面

規(guī)模大的斷層有時并非沿一個簡單的面發(fā)生，往往是沿著由許多破裂面組成的錯動帶發(fā)生，稱為斷層破碎帶。斷層面(帶)與地面的交線，即斷層在地面的出露線斷層面兩側(cè)發(fā)生相對移動的巖塊斷層兩盤沿斷層面相對錯開的距離(直立/傾斜,平面/曲面,產(chǎn)狀)表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層面(帶)的形狀和地面的起伏情況若斷層面是傾斜的，位于斷層面上部的巖塊稱上盤，反之稱為下盤按兩盤相對運(yùn)動的方向分，相對上升的一盤稱為上升盤，反之稱為下降盤若斷層面直立或斷層性質(zhì)不明時，常用斷塊所在的方位表示，如東盤、西盤等注意：上盤和上升盤、下盤和下降盤并非完全一致斷層的形態(tài)要素ABDE—斷層面；1、2—斷盤；1—下盤；2—上盤；AA′—斷距對嗎？斷層的形態(tài)要素斷層傾角斷層走向下盤斷層面上盤相對移動方向3、斷層的基本類型上盤沿斷層面相對下降、下盤相對上升的斷層根據(jù)斷層兩盤相對位移情況，可以分為三種：斷層兩盤沿斷層走向發(fā)生相對水平位移的斷層上盤沿斷層面相對上升、下盤相對下降的斷層一般是由于巖體受到水平張應(yīng)力及重力作用而形成的一般是由于巖體受到水平方向強(qiáng)烈擠壓力的作用而形成的斷層線比較平直，斷層面較陡，傾角一般大于45°斷層線與壓應(yīng)力作用方向垂直，傾角變化范圍很大沖斷層逆掩斷層輾掩斷層一般是由于巖體受到水平扭應(yīng)力的作用而形成的傾角很大，斷層面近于直立，斷層線比較平直(平移斷層)由于形成的力學(xué)條件與褶皺近似，故多與褶皺伴生①正斷層：②逆斷層：③平推斷層：正斷層逆斷層平推斷層4、斷層的組合形式①階狀斷層：②地塹與地壘：③疊瓦式構(gòu)造：

斷層很少孤立出現(xiàn)，往往由一些正斷層和逆斷層有規(guī)律的組合成一定形式。由若干條產(chǎn)狀大致相同的正斷層平行排列組合而成在剖面上各個斷層的上盤呈階梯狀相繼向同一個方向依次下滑

由走向大致平行、傾向相反、性質(zhì)相同的兩條或兩條以上的斷層組成斷層中間有一個共同的下降盤，稱為地塹斷層中間有一個共同的上升盤，稱為地壘兩側(cè)斷層一般是正斷層，也可以是逆斷層(常形成狹長的凹陷地帶)(多形成塊狀山地)一系列產(chǎn)狀大致相同、平行排列的逆斷層的組合形式各斷層的上盤巖塊依次上沖形成像屋頂瓦片般的疊覆疊瓦式構(gòu)造傾向相反的正斷層形成地塹傾向相反的正斷層形成地壘傾向相同的逆斷層形成疊瓦式構(gòu)造①在斷層發(fā)育地區(qū)修建隧道最為不利。當(dāng)隧道軸線與斷層走向平行時，應(yīng)盡量避免與斷層破碎帶接觸；當(dāng)其軸線與斷層走向垂直時，應(yīng)預(yù)先考慮支護(hù)或加固措施。②選擇橋址時，要注意查明橋基部位有無斷層存在。③在確定路線布局時，要注意河谷地貌與斷層構(gòu)造的關(guān)系。5、斷層的工程地質(zhì)評價

由于巖層發(fā)生強(qiáng)烈的斷裂錯動，使巖體裂隙增多，巖石破碎、風(fēng)化嚴(yán)重、地下水發(fā)育，導(dǎo)致巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低，對工程建筑有不利的影響。

在道路工程建設(shè)中，選擇線路、橋址和隧道位置時，應(yīng)盡可能避開斷層破碎帶，若避不開，應(yīng)盡量選擇較為有利的地段。①地質(zhì)體不連續(xù)：6、斷層的野外識別

當(dāng)巖體發(fā)生斷裂并形成斷層后，不僅會改變原有地層的分布規(guī)律，還會形成各種伴生構(gòu)造，以及與斷層構(gòu)造有關(guān)的地貌現(xiàn)象。

巖層、巖體、巖脈等沿走向突然中斷、錯開而出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，說明可能有斷層存在。

沿巖層傾向，原來層序連續(xù)的地層發(fā)生不對稱的重復(fù)現(xiàn)象或是某些地層的缺失現(xiàn)象。地質(zhì)體不連續(xù),地層的重復(fù)或缺失,斷層的伴生構(gòu)造,地貌特征,水系特征②地層的重復(fù)或缺失：巖層重復(fù)巖層缺失巖脈錯斷斷層在發(fā)生、發(fā)展過程中遺留下來的形跡牽引彎曲:斷層泥或斷層角礫:斷層擦痕:③斷層的伴生構(gòu)造：

斷層兩盤相對運(yùn)動時，斷層面附近巖層因受摩擦力拖拽而產(chǎn)生的弧形彎曲現(xiàn)象

斷層發(fā)生相對滑動時，兩側(cè)巖石因受強(qiáng)烈的擠壓力，有時沿斷層面被研磨得比較破碎

斷層兩盤相互錯動時，因強(qiáng)烈摩擦而在斷層面上產(chǎn)生一條條彼此平行、密集的細(xì)刻槽牽引彎曲斷層角礫斷層擦痕④地貌特征：⑤水系特征：

當(dāng)斷層的斷距較大時，上升盤的前緣形成陡峭的斷層崖，經(jīng)過風(fēng)化剝蝕會形成沖溝；繼續(xù)剝蝕，沖溝擴(kuò)大形成三角面；再繼續(xù)剝蝕，三角面會消失。斷層三角面形成示意圖a-斷層崖剝蝕成沖溝；b-沖溝擴(kuò)大形成三角面；c-繼續(xù)侵蝕，三角面消失

斷層的存在常常控制或影響水系的發(fā)育，河流遇斷層面急劇改向