工程地質學課件

1、工程地質學Engineering Geology，孫冰洋電話：2013年8月，該項目由城中村改造，擬建設開發(fā)建筑商業(yè)、商業(yè)住宅及服務設施等，占地建筑44F/-2住宅，地面建筑面積擬設992層地下室其結構類型為剪力墻結構，地下室為框剪力結構，對差異沉降敏感，建筑安全等級為級。 目的詳細調查擬建場地基坑，為基坑支護設施修訂提供必要的巖土工程殘奧表。 這么說來，近代地質科學經(jīng)過了200多年的發(fā)展過程，達到了通過認識自然來利用自然，打開了保護、改造自然的新篇章。 地質工作正處于一個重大的轉折點，傳統(tǒng)地質工作轉向以“地球系統(tǒng)科學”為核心內容的現(xiàn)代地質工作。 地球科學除了為社會經(jīng)

2、濟發(fā)展提供充足的礦產(chǎn)資源、能源外，還需要協(xié)助解決人類生存與社會發(fā)展面臨的有關生態(tài)環(huán)境與自然災害的許多重大科學問題。 認識地球，利用地球，協(xié)調人與自然的關系，是地質科學最基本的任務。 國際地質科學發(fā)展的總趨勢：“供給驅動型”“需求驅動型”的轉變。 分析20世紀國際地質科學學科體系的發(fā)展進展，有助于認識國際地質學的發(fā)展趨勢。 百年來，地質科學系統(tǒng)的學科結構發(fā)生了深刻變化。 具體表現(xiàn)為： 1、20世紀初的傳統(tǒng)地質科學系統(tǒng)以礦床學、古生物學、地層學為核心2 .完整的傳統(tǒng)地質學系統(tǒng)建立于20世紀3050年代，出現(xiàn)了以古生物學、礦床學、地層學、礦物學、巖石學和構造地質學為核心的新系統(tǒng)，3、20世紀末，輝煌

3、的地皮古生物學、礦物學和煤田地質學逐漸進入山谷，排在地質學科前8位外的4，21世紀初(2000年)，地球物理學、環(huán)境地質學、地球化學、油氣地質學和水文地質學等迅速崛起，擠入學科前8位，體現(xiàn)了技術進步對地質科學發(fā)展的影響(板塊構造理論的產(chǎn)生是勘探。 5、巖石學研究地位一百年來一直處于學科前八位，而且地位持續(xù)提高，傳統(tǒng)巖石學不斷獲得新生。 原因：反映社會發(fā)展需要的學科發(fā)展適應性廣。 從礦產(chǎn)資源的供給，到滿足環(huán)境地質學的發(fā)展，滲透到大地構造等地質學的前沿。 變質相、雙變質帶、超高壓變質巖等的發(fā)現(xiàn)會給地質學帶來一次革命。 百年來，各階段地質單位學科構成(19001950 )，百年來，各階段地質單位學科

4、構成(19802000 )，Nature和Science分別是英國和美國主辦的世界級綜合性科學雜志，著重發(fā)表地質科學研究的重大發(fā)現(xiàn)文章1970年以來，兩期雜志發(fā)表的地質學文獻集中在空間科學、第四紀地質學(包括世界變化科學)、地球物理學和古生物學等學科。 空間科學和地球物理學水平體現(xiàn)了人類的認知能力：“進入天地”水平和國家綜合國力、科學技術發(fā)展水平。 是近30年來國家級的科學發(fā)展競爭.上世紀80年代以來，兩期雜志上的地球化學文獻逐漸減少，原因：地球化學學科正在成熟，重大的科學發(fā)現(xiàn)越來越難(實際上，地球化學現(xiàn)在仍在地質科學中處于重要地位，特別是應用性研究不斷增強)應用與Nature和Science

5、不同，Geology和GSA Bulletin是美國(北美)地質學會主辦的綜合地質學雜志，在國際地學界的影響力很大。 其文獻的學科結構能更好地反映地質學的發(fā)展趨勢。根據(jù)30年來的文獻統(tǒng)訂資料，礦物學、古生物學、應用地球物理、地震地質學、水文地質學、環(huán)境地質學、礦床地質學等在這兩個雜志中地位較低，礦床學研究的進化特征：金屬礦床學占礦床學的主導地位，至今仍是學科研究重點的一般經(jīng)濟地質學(包括成礦理論和礦床經(jīng)濟等) 由于傳統(tǒng)礦業(yè)在經(jīng)濟和社會發(fā)展中的比重下降而下降的非金屬礦床學研究的百年變化一直呈穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢，從整體上看，基礎理論和綜合研究在礦床學中的地位下降，應用性研究得到加強。 礦床模型及成礦動

6、力學過程研究得到加強。 礦物學衰退的原因：二戰(zhàn)結束后，電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)相繼快速發(fā)展導致礦業(yè)持續(xù)下降，影響礦物學發(fā)展的礦物學于20世紀70年代完成了以經(jīng)典的光性礦物學、結晶礦物學和礦物物理學為代表的基礎學科建設和新礦物學的集中發(fā)現(xiàn)。 礦物學是地質科學中裝備最精良、定量度最高、能統(tǒng)一理論修訂和實驗測量的唯一學科。 進入更深層次的緩慢發(fā)展階段，顯示了成熟學科的特點。 今后的發(fā)展方向：地幔礦物學和環(huán)境礦物學研究等領域，謝謝，古生物學經(jīng)過20世紀2050年代的高峰期發(fā)展后，與其他傳統(tǒng)地質單位學科一樣，地位急劇下降。 7080年代以來，古生物學界產(chǎn)生了生物大爆發(fā)、大滅絕、復蘇、大輻射等現(xiàn)代理論和進化模式

7、，古生物學地位仍然在下降。 到90年代后半期(1996年以后)，下跌傾向停止，稍有恢復。 離不開中國古生物學家新發(fā)現(xiàn)的新元古代甕安動物群、寒武紀澄江動物群、晚侏羅世熱河動物群等的貢獻。 今后的發(fā)展方向：年輕動物的起源和進化、脊椎動物的起源、鳥類的起源、人類的起源和靈長類的進化等，仍然是古生物學研究的重要課題。 古生物學在地質學系統(tǒng)中的地位有了相當大的下降。 但是，至今仍是容易形成重大科學發(fā)現(xiàn)的科學之一。 北約和西方上古生物學文獻的比例相當大，4、地層學百年發(fā)展、國際地層學研究百年發(fā)展、地層學在地質學體系中最基礎和最古老學科百年來，在地質科學中的基礎地位一直不變。 保持重要學科地位的原因：地層學

8、研究的廣度和深度隨著科學技術的發(fā)展和社會需求的變化而不斷調整：相模式(50年代)沉積體系(60年代)地震地層學(70年代)層序地層學(80年代)事件地層學(90年代)不斷與其他學科相互滲透結合，轉化為研究5、巖石學百年發(fā)展、國際巖石學研究百年發(fā)展、巖石學百年發(fā)展總是有逐漸上升的趨勢：原因：巖石學以礦床學為基礎在礦床學發(fā)展中發(fā)展(19001940年)； 沉積巖作為油氣資源的基礎學科自上世紀60年代以后發(fā)展，70年代達到頂峰期的巖石學在研究中融入大地構造和環(huán)境學等前沿，不斷發(fā)展。 作為結構背景指示符：埃達克巖adakite、s型和I花崗巖、碰撞帶或島弧帶巖漿巖超高壓變質巖等巖石學的發(fā)展軌跡即使是傳

9、統(tǒng)學科，只要朝著需求的方向前進，就能獲得發(fā)展動力。 發(fā)展方向太古宙高級變質巖造山帶變質巖及變質作用下地殼地幔巖石學高壓超高壓變質作用研究涉及大陸動力學和深部構造等重要地質問題，日益受到重視。6、構造地質學地位、國際構造地質學百年發(fā)展、(廣義的)構造地質學持續(xù)發(fā)展是地質學發(fā)展和完善的重要標志。60年代中期板塊構造的提出，象征著現(xiàn)代構造地質學和形成。 構造地質學是GSA Bulletin文獻的重要組成部分，上世紀70年代以來地位居首位：發(fā)展特點：提出60年代中期板塊構造，顯示了現(xiàn)代構造地質學的形成。 7080年代板塊構造概念扎根于地球物理學、巖石學和地球化學等現(xiàn)代地質學研究領域，在地質科學系統(tǒng)中發(fā)

10、揮引導作用，逐漸成熟。 80年代初，板塊結構引入中國，再次掀起研究熱潮，出現(xiàn)了新的高峰。 90年代后期，板塊結構理論應用于大陸時，遇到了新的問題，熱度下降。 80年代末提出了大陸動力學的概念，推動了構造地質學的發(fā)展。 美國90年代后制定了國家級大陸動力學研究訂劃，中國大陸造山帶和大陸巖石圈研究都發(fā)揮了誘導作用。 第四紀地質學是地質學的重要組成部分。 在地質科學學科結構中占有重要地位，并列第六位。 目前，第四紀地質學研究的深入變化：以世界變化為代表的古代和現(xiàn)代環(huán)境地質學研究、第四紀年代學研究成為重大內容。 全球變革(Global Change Science )是20世紀后期的新興科學領域。 科

11、學目標：描述和理解人類生存地球系統(tǒng)運行的機制、變化規(guī)律以及人類活動對地球環(huán)境的影響。 全球變化的研究領域非常廣泛，包括結構隆升和氣候變化、過去的全球變化、進行中的全球變化，以及全球變化與生態(tài)系統(tǒng)、水環(huán)境循環(huán)、與人類活動的關系等。 第四紀和全球變化仍是容易形成重大科學發(fā)現(xiàn)的學科之一。 二、現(xiàn)代地質學中一些重要的研究領域，一、第四紀地質學和世界變化，國際環(huán)境地質學百年發(fā)展和中國最近的發(fā)展趨勢，環(huán)境地質學是上世紀后期的新興學科，發(fā)展迅速，學科地位在分支學科的第二位，僅次于地球物理學。 國內外文獻比重的變化趨勢如圖所示： 2、環(huán)境地質學和可持續(xù)發(fā)展、國際環(huán)境地質學分支學科及其研究文獻量的變化、中國環(huán)境

12、地質學分支學科及其研究文獻量的變化、目前的主要研究內容：受自然和人類影響的地質環(huán)境性質、 地質體和地質過程的環(huán)境效應和防治自然和人類系統(tǒng)的脆弱性及其保護地質環(huán)境質量變化過程分析和環(huán)境污染的防治人類活動的環(huán)境效應等環(huán)境地質學是20世紀資源和環(huán)境科學的重大進展之一也是21世紀地質學發(fā)展的重要方向之一。 其發(fā)展需要地質學各學科知識的支持，特別是水文地質學、水化學、地球化學、地球物理學、工程地質學、土壤科學和地質微生物學等關系極為密切。 是現(xiàn)在“大地學”的縮影。 環(huán)境地質學的發(fā)展方向：環(huán)境地球化學：研究人類生存環(huán)境中化學元素和微量元素的含量、分布和遷移過程以及與人類的健康關系。 地質微生物學：研究地質

13、系統(tǒng)中微生物新陳代謝的多樣性和機制，揭示改變環(huán)境、改變環(huán)境的過程，并應用于環(huán)境管理。 生態(tài)環(huán)境地質學/生態(tài)地質學：以生物(包括人類)對各種環(huán)境地質條件的反應為切入點，研究生物對環(huán)境的影響和生態(tài)環(huán)境的變遷。 環(huán)境工程地質學環(huán)境地球物理學環(huán)境經(jīng)濟學：環(huán)境是資源。 運用經(jīng)濟學原理(成本效益法等)，研究其資源價值。 水資源是自然社會經(jīng)濟復合生態(tài)系統(tǒng)的重要支撐。 水資源短缺、水環(huán)境惡化、水災頻發(fā)問題日益受到世界關注。 水太多，嚴重的洪災問題！ 水變少了的嚴重干旱問題！ 水污染了嚴重的環(huán)境問題！ 水循環(huán)是連接地球系統(tǒng)的重要紐帶，從系統(tǒng)論的角度研究水循環(huán)和全球變化、人類活動對水循環(huán)的影響，是現(xiàn)代地質學的前沿

14、研究領域，也是國際水文學和水資源學與地理、生態(tài)等許多學科交叉的最前線性問題。、3、水文地質和水資源、4、工程地質和城市發(fā)展、5、地球化學和生態(tài)安全、地球化學研究在保護生態(tài)安全等方面發(fā)揮重要作用。 環(huán)境質量是在源、流、場、效、控的連鎖過程中形成和體現(xiàn)的。 我國環(huán)境污染狀況：從重金屬污染發(fā)展到氮磷富營養(yǎng)化階段，東南沿海地區(qū)存在污染有機污染物的環(huán)境污染，相當于發(fā)達國家的污染階段。 環(huán)境地球化學研究現(xiàn)狀：目前我國對外源性污染物的種類、性質、化學行為等研究已有良好的基礎。 但對潛在危害的研究較晚，缺乏對環(huán)境物的二次污染和對“化學定時炸彈”(CTB )的生態(tài)危害的認識和研究。 保障生態(tài)安全的環(huán)境地球化學研

15、究是重要的研究方向。 6、非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的研究與開發(fā)利用，21世紀礦床學研究面臨著社會可持續(xù)發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)礦業(yè)開發(fā)與環(huán)境保護的協(xié)調發(fā)展，礦業(yè)環(huán)境保護是一體化的。 這是今后相當長時間內影響礦床學研究方向的兩大因素。 因此，尋找新型的非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源，緩解資源緊張局面是當前礦床學研究的重要前沿之一。 煤層氣、油煙巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)的能源礦物資源和利用研究尾礦等非常規(guī)的固體礦物資源的二次開發(fā)利用研究(尾礦利用是礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的切入點)礦床類型(如離子吸附型稀土類礦)的研究和開發(fā)，三、難以識別國際地質科學的發(fā)展方向提出的重大研究修訂計劃，如大陸和海洋鉆探、大陸間地震反射剖面等，強調了多學科戰(zhàn)略

16、研究的重要性。 21世紀被認為是象征新的地學知識系統(tǒng)(地球系統(tǒng)科學系統(tǒng))的構筑的時期。 在基礎學科和一些重大領域提出一些優(yōu)先的研究修訂計劃。 1、地球科學基礎研究，21世紀地球科學為社會服務的4個任務目標：了解地質過程，關注地球系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系和相互作用，提供充分的自然資源(水、礦物、燃料)，減輕地質災害，調整全球環(huán)境和區(qū)域環(huán)境的變化。 2001年，美國國家研究委員會發(fā)表了地球科學基礎研究的機會報告，指出地球科學基礎研究是國家戰(zhàn)略的需要，地質學者個人和研究小組開始實施項目研究，是維持和提高地球科學學科實力的唯一最重要機制。 提出了刺激基礎研究的6個領域：接近地表的“鍵帶”地質生命系統(tǒng)地

17、球和行星物質(美國迄今為止從月球帶回樣品440kg )大陸地質研究地球深部內層研究行星科學，加拿大目前的基礎地質學研究訂劃為基巖和地表海； 碳氫化合物； 礦物地質災害和地質環(huán)境。 2003年以來，完成了北美10個鍵帶深部地球物理勘探和綜合地質球化學研究，研究了地球40億年的演化，建立了新的地球構造模型。 全面提高了地球科學的研究水平。 英國20022007年優(yōu)先發(fā)展的三個地質領域：地球生命支持系統(tǒng)氣候變化可持續(xù)經(jīng)濟。德國提出的地質科學戰(zhàn)略研究13個領域：地球內部地質過程的動力地球系統(tǒng)空間觀測地殼斷層成像大陸邊緣沉積盆地人類最大資源地球生命耦合系統(tǒng)地球變暖的原因和影響物質循環(huán)陸地與生物圈之間的鏈接地下空間的勘探利用和保護氣體水合物； 地球管理的信息系統(tǒng)地球管理的警告系統(tǒng)礦物的表面從原子過程到地質技術，2 .世界變化，目前世界許多國家把氣候預測作為21世紀世界變化的重點領域。但是，由于構成地球的各要素(大氣、海洋、陸地等)并不孤立，它們之間存在復雜的相互