1、第二章 地层与地质构造,3.1、地质年代表地质年代表：根据地层形成顺序、岩性变化特征、生物演化阶 段、构造运动性质及古地理环境等综合因素，把地质历史划分阶段。 1、国际通用： 地质年代单位 地层单位 宙宇 代界 纪系 世统 2、我国还使用岩石地层单位：群、组、段、层。,元古宙 太古宙,新近纪 古近纪,3.2、地壳运动与地质作用 1、地壳运动地壳运动又称构造运动，是地球内力引起指地壳的隆起和拗陷的机械运动。主要有两种基本运动形式：,水平运动是地壳大致沿地球表面切线方向的运动。形成巨大的褶皱山系和地堑、裂谷 升降运动是指地壳运动垂直于地表，即沿地球 半径方向的运动。产生海退和海侵现象,2、地质作用
2、的概念指自然动力引起地球物质组成、内部结构、地表形态发生变化的作用。,3.3、地层 概念：在一定地质时代内形成的一套岩层（不论是沉积岩层、岩浆岩和变质岩层）统称为那个时代的岩层。 3.1、地层的新老关系 地层年代：绝对年代和相对年代。 绝对年代：地层形成到现在的实际年龄。 绝对年代确定方法：据岩石中所含放射性元素的衰变规律确定,一般用放射性同位素年龄来测定。 相对年代：地层的相对新老关系。 相对年代确定方法：地层层序法、古生物法、地层接触关系法,3.2、相对年代确定方法 一、地层层序法：（1）正常层序法：对于正常沉积的岩层，老的在下，新的在上。岩层倒转时关系相反。 （2）标准剖面法：将某地区的
3、地层按新老关系排列的剖面，叫该地区的标准剖面。用标准剖面对比某工点的地层，从而确定该工点地层新老关系的方法。 （3）层面构造法：用层面构造指示岩层新老关系的方法。,3.2 相对年代确定方法 二、古生物法：根据不同的标准化石，确定地层的年代。（较准确的一种方法） 标准化石：在各个环境稳定时期，分布广、生存时间短的化石。,3.2 相对年代确定方法 三、地层接触关系法：地层间的接触关系，是构造运动、岩浆活动和地质发展历史的记录，根据它们之间的接触关系可以判断地层间的新老关系。 沉积岩间接触关系 沉积岩与岩浆岩之间的接触关系 岩浆岩之间的接触关系,(a) 整合接触 (b) 假整合接触 (c) 角度不整
4、合接触沉积岩层间的接触关系及其形成过程,(1)、沉积岩间接触关系 1）整合接触 各地层时代连续，产状平行。（反映地壳稳定下沉）整合接触的地质意义 反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定状态，没有发生显著的构造运动,2）不整合接触关系 A、平行不整合-假整合不整合面上下两套地层的产状彼此平行，接触界线与整合接触界线相似 平行不整合与整合的区别 平行不整合上下两套地层之间缺失地层 平行不整合反映地壳上升，沉积地层露出水面，接受剥蚀，是升降运动的表现,风化剥蚀,B、角度不整合上下两套地层产状不同，构造（褶皱、断裂等）形式、强度和变形方向，变质程度，岩浆活动不同， 反映两套地层经历了不同的
5、地质发展历史。 角度不整合的特点 上覆地层变形相对简单 下伏地层变形相对复杂，其中可以包括 上覆地层的变形构 造，表现为叠加变形。,沉积,C、不整合的地质意义 反映上、下地层空间的相互关系和时间上的发展顺序 岩石地层单元划分的重要参考 古地理，古构造演变的研究 不整合面与矿产关系密切铁、锰、磷、铝土矿，岩浆热液型矿床，石油、天然气,D、确定不整合的依据 地层古生物 生物演化是连续的。如有中断，反映地层缺失 沉积-侵蚀 古侵蚀面、古土壤及有关的残积矿床、底砾岩等反映隆起、侵蚀、风化 构造变形 产状，构造线，褶皱型式和强度，断层类型、产状和强 度，构造截切关系 岩浆活动和变质作用 不整合分隔的岩层
6、之间，其岩浆作用、变质作用以及成 矿作用往往存在重要的差别,(2)岩浆岩与沉积岩层间的接触关系 1)侵入接触沉积岩层形成在先，后来火成岩侵入其中 2)沉积接触侵入岩先形成，之后地壳上升受风化剥蚀，然后地壳又下降接受新的沉积,(a) (b) (c)岩浆岩与沉积岩层间的接触关系,（3）岩浆岩之间的接触关系：新岩体穿插老岩体,地层的接触关系总结,2.4、地质构造 水平岩层 倾斜岩层 褶皱构造 断裂构造,2.4、地质构造构造运动使岩石发生变形和变位，这种变形、变位被保留下来的形态称为地质构造。 地质构造的基本类型有: 水平岩层 倾斜岩层 褶皱构造 断裂构造,一、水平岩层 水平岩层：岩层形成后，受构造运
7、动影响轻微，仍 保持原始水平产状的岩层。习惯上将岩层倾角小于5的岩层都称水平岩层。,水平岩层的出露特征 (a) 立体图 (b) 平面图,2）水平岩层具有以下特征： (1) 新岩层盖在老岩层之上。 (2) 水平岩层的地层界线(即岩层面与地面的交线)与地形等高线平 行或重合。 (3)水平岩层顶面与底面的高程差就是岩层的厚度。 (4) 水平岩层的露头宽度(即岩层顶层和底面地层界线间的水平距离)与地面坡度、岩层厚度有关。,a露头宽度 h岩层厚度 水平岩层的露头宽度,二、 倾斜岩层 倾斜岩层：岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老 岩层，层面与水平有一交角的岩层。 倾斜岩层按倾角a的大小又可分为： (1)
8、缓倾岩层，a30； (2)陡倾岩层，30a60； (3)陡立岩层，a60。 (4) 直立岩层，指岩层倾角85的岩层,倾斜岩层地层界线的分布特征 “V”字形法则 （1）当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地 形等高线弯曲方向相同，但岩层界线弯曲程度较小， 等高线弯曲程度较大。 （2）当岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相反。 （3）当岩层倾向与地面坡向相同，但岩层倾角小于地面坡角时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相同，但弯曲程度较等高线大。,三、岩层与岩层产状 1、岩层：是在一个基本稳定的地质环境条件下，连续不断沉积形成的单元岩层，是由成分上基本一致的
9、岩石组成，层与层之间有层面分开。 （另一种岩层定义）是指由同一岩性组成的，有两个平行或近于平行的界面所限制的层状岩石。,(a) 厚度稳定岩层 (b) 尖灭岩层 (c) 厚度变化岩层 (d) 透镜状岩层 岩层的厚度及其形态,2、岩层的产状： 是指岩层在地壳中的空间分布状态。是以岩层面的空间方位及其与水平面的关系来确定的。,岩层的产状要素,3、岩层的产状要素 走向：岩层面与水平面的交线叫走向线，走向线两端延伸的方向就是岩层的走向。 倾向：垂直走向线、沿岩层面向下倾斜的直线叫倾斜线(又称真倾斜线)，它在水平面上的投影线称为倾向线，倾向线所指的方向为倾向(又称真倾向)。 倾角：真倾斜线与其在水平面上的
10、投影线(倾向线)的夹角叫倾角，又称真倾角。,4、产状要素的测量、记录和图示 （1）测量：用地质罗盘仪测量（实习讲）,N45E 30 SE 走向 倾角 倾向 135 30 倾向 倾角,象限角法方位角法,（2）记录,长线代表走向，短线代表倾向，数字是倾角。 （长短线必须按实际方位标绘在图上）；岩层水平（05）；岩层直立（箭头指向较新岩层）岩层倒转（箭头指向倒转后的倾向，即指向 老岩层，数字是倾角。,(3) 符号表示法,2.5 褶皱构造,2.5 、褶皱构造当岩层继续受到构造应力作用时，产生的一系列弯曲变形的形迹 一、概念 褶皱：在构造运动作用下，岩层产生的连续弯曲现象。 褶曲：褶皱中的单个弯曲。 背
11、斜：岩层向上弯曲。地层对称重复，中间老，两边新。 向斜：岩层向下弯曲。地层对称重复，中间新，两边老。,二、褶曲要素 核部：褶曲中心部位的岩层。 翼部：褶曲两侧部位的岩层。 轴面：通过核部，大致平分两翼的假想平面。 轴线：轴面与水平面的交线。 枢纽：轴面与岩层面的交线。（最大弯曲点的连线）。 脊线：褶曲最高点的连线。 槽线：褶曲最低点的连线。,三、褶曲分类 （一） 根据褶曲轴面产状，结合两翼产状特点，可将褶曲分为：直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲,（a）直立褶曲（b）倾斜褶曲 （c）倒转褶曲 （d）平卧褶曲,该类褶曲特点,1 直立褶曲：轴面近于直立，两翼倾向相反，倾角近于相等； 2 倾斜褶
12、曲：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等； 3 倒转褶曲：轴面倾斜，两翼向同一方向倾斜，有一翼地层层序倒转。如：桂林甲山倒转褶曲。 4 平卧褶曲：轴面近于水平，一翼地层正常，另一翼地层层序倒转。,水平褶皱、倾伏褶皱,（二） 根据褶曲枢纽产状，可将褶曲分为：,水平褶曲：枢纽近于水平，两翼的走向基本平行；倾伏褶曲：枢纽倾伏，两翼走向不平行。,水平褶皱、倾伏褶皱褶曲特点：,四、褶皱构造的类型（一）复背斜和复向斜 指由一系列连续的次一级褶皱组成的一个大背斜或大向斜。（二）隔挡式褶皱和隔槽式褶皱隔挡式褶皱：一个平行褶皱群内，如果背斜呈紧密褶皱，而向斜呈开阔平缓褶皱，则称之为隔槽式褶皱：则是一系列相间排列的开
13、阔背斜被一系列紧密向斜所隔开,五、褶皱构造的辨认,水平倾斜背斜 倾伏倾斜背斜,例一,例二：图上褶皱构造的识别 （1）应垂直岩层走向进行观察，当岩层重复出现对称分布时，便可肯定有褶皱构造；（2）分析岩层新老组合关系 (3)分析岩层产状（4）分析枢纽产状,2.6 断裂构造,2.6 断裂构造断裂构造：岩体受构造应力作用，随着作用力的进一步增加，当应力超过岩石的强度极限时，岩层便产生破裂错动、裂缝或错断，破坏了岩体的完整性而形成。 断裂构造主要分为节理和断层两大类。 节理:岩体沿破裂面没有明显位移或仅有微量位移的称为节理； 断层:岩体沿破裂面两侧发生了明显位移或较大错动的称为断层。,一、节理按成因分类
14、 1、按成因分类,特点： 构造节理：由地壳运动造成分布广泛，延伸长而深，可切穿不同的岩层，成组出现。 风化节理：由风化作用造成，多分布在岩层的裸露部位和接近地表处，向下延伸的范围不大，无方向性。,2、按力学性质分类： 可分为：张节理和剪节理 张节理：是由于在一个方向的张应力超过了岩石的抗拉强度，因而在垂直于张应力方向上产生的裂割式的破裂面。,剪节理：剪节理是由剪切面进一步发展而成，理论上剪节理应成对出现，自然界的实际情况也经常如此，不过两组剪节理的发育程度可以不等。,（1）张节理的特点： 张节理产状不稳定，而且往往延伸不远； 张节理面粗糙不平，成颗粒状或锯齿状的裂面； 张节理面没有擦痕； 张节
15、理一般发育稀疏，节理间距较大，呈开口状或楔形，常被其他物质充填； 张节理在砾岩中绕过砾石而不会切穿。,（2）剪节理主要特征： 节理产状较稳定，沿走向和倾向延伸较远，但穿过岩性差别显著的不同岩层时，其产状可能发生改变，反映出岩石性质对剪节理的方位有一定的控制作用； 剪节理面平直光滑，这是由于剪节理是剪破（切割）岩层而不是拉破岩层的； 剪节理面上常有剪切滑动时留下的擦痕、摩擦镜面； 剪节理一般发育较密，常密集成群； 剪节理常呈现羽列现象； 剪节理两壁之间的距离较小，常呈闭合状。 剪节理在砾岩中可以切穿砾石。,3、按张开程度分类,（1）宽张节理。节理缝宽度大于5mm； （2）张开节理。节理缝宽度为3
16、5mm； （3）微张节理。节理缝宽度为13mm； （4）闭合节理。节理缝宽度小于1mm；,节理分类： 1、按成因分类：构造节理、风化节理和表生节理 2、按力学性质分类：张节理和剪节理 3、按张开程度分类：宽张节理、张开节理、微张节理和闭合节理,二、节理的发育程度分级,（1）节理不发育:节理组数12组，间距1m以上，多为闭合节理，为构造型，岩体为大块状； （2）节理较发育:节理组数23组，间距0.4m以上，多为闭合节理，部分为微张节理，少有充填物，以构造型为主； （3）节理发育：节理组数3组以上，不规则，呈X型或米字型，间距小于0.4 m，多为张开节理，部分有充填物，以构造型或风化型为主，岩体为
17、块状； （4）节理很发育：节理组数3组以上，不规则，呈X型或米字型，间距小于0.2 m，以张开节理为主，有个别宽张节理，一般均有充填物，以风化型为主，岩体为碎块状；,（1）观察点的选择（考虑因素） 露头要好，最好能在三度空间观测，其露头面积一般不小于1m2，便于大量测量。 构造特征清楚，岩层产状稳定。 节理比较发育，组系及其相互关系比较明确。 观测点应选在构造的重要部位，并且在不同构造层、不同岩系和不同岩性岩层中都应布点。,三、节理的调查,（2）节理调查的内容 （1）节理成因类型和力学性质。 （2）节理组数、密度、产状。用线密度（一般用条米）表示或体积密度表示（单位体积内节理数）。 （3）节理
18、张开度、长度、节理面壁粗糙度。 （4）节理充填物、充填厚度、含水情况。 （5）节理发育程度分级。,四、节理对工程的影响： (1)是地下水的通道，加速岩石的溶解破坏，尤其在可溶盐地区易形成溶洞，发育成为地下暗河； (2)加速风化作用和冻胀作用； (3)降低岩石力学强度，降低工程的稳定性； (4)降低爆破效率； (5)降低地基承载力。,2.6 断层,二、断层断层是断裂构造中的主要一种类型。断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的构造现象。它们是节理的进一步发展和扩大。,1、断层要素 断层的基本组成部分叫断层要素，主要有： 断层面 断层线 断层带 断盘 断距,概念
19、,2、断层的基本类型及其特征 （1）断层的形态分类: 正断层，逆断层、平移断层 正断层的基本特征是：上盘相对下移，下盘相对上移。 逆断层的基本特征是：上盘相对上移，下盘相对下移。 平移断层:断层两盘产生相对水平位移的断层.,正断层 逆断层 平移断层,逆断层按照断层面的倾角又可分为： i 逆冲断层：断层面倾角45 ii 逆掩断层：断层面倾角在2545 iii 辗掩断层： 断层面倾角25 当辗掩断层规模巨大，把时代老的地层推覆到时代新的地层之上，就形成推覆构造，见教材p46四川彭县逆冲推覆构造。,上,上盘相对上移，下盘相对下移,逆冲断层,3、断层的其它分类按断层面产状与岩层产状的关系分类： (1)
20、 走向断层； (2) 倾向断层； (3) 斜向断层。按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类： (1) 纵断层； (2) 横断层； (3) 斜断层。,按断层力学成因性质分类,按断层力学成因性质分类 压性断层：压性断裂由压应力作用形成逆断层 张性断层：张性断裂由张(拉)应力作用形成正断层 扭性断层：扭性断裂由扭(剪)应力作用产生平移断层 压扭性断层：具有压性断层兼扭性断层的力学特性 平移逆断层 张扭性断层：具有张性断层兼扭性断层的力学特性平移正断层,4、断层的组合类型 (1) 阶梯状断层 若干条产状大致相同的正断层平行排列，在剖面上各个断层的上盘呈阶梯状向同一方向依次下降，这样一些断层的组合类型称阶梯
21、状断层。 (2) 地堑和地垒 地堑指两条走向大致平行的断层，其中间岩块为共同的下降盘，两边岩块相对上升的断层组合形式。 地垒指两条走向大致平行的断层具有共同的上升盘，两边岩块相对下降的断层组合形式。 (3) 叠瓦式构造 由一系列平行的逆断层排列组成，从剖面上看，各断层的上盘依次上升，构成叠瓦式构造。如：四川龙门山叠瓦式逆冲断层。,5、断层的野外识别标志 （1）构造不连续现象 （2）地层的重复或缺失 （3）断层破碎带及构造岩 （4）断层擦痕和阶步 （5）牵引现象及伴生节理 （6）地貌及地下水特征,（1）构造不连续现象 (a) 岩层错断 (b) 岩脉错断 (c) 早期断层错断,（2）断层造成的地层
22、重复或缺失,（4）构造岩 A碎裂硅质白云岩 B断层角砾岩和构造岩 Z震旦系白云岩 C、P石炭、二迭系地层,（5）断层的牵引现象,断层的伴生节理,正断层,逆断层,6、 断层运动方向的判别 （1） 上升盘出露地层较老，下降盘出露较新；,6、 断层运动方向的判别 （2）断层横截褶曲时，背斜上升盘核部地层变宽，向斜上升盘核部地层变窄。,7、 研究断层在工程上的意义 （1）断层可增大岩石的透水性和含水性；断层的交叉处常是地下水出露的地段； （2）断层可以降低岩石的坚固性和稳定性，造成隧道工程、矿井工程或坝基等塌陷的危险。 如果工程一定要通过断层，最好是尽量垂直断层的走向通过。,2-7 地质构造对工程建筑
23、物 稳定性的影响,一、边坡与地质构造的关系 岩层的产状与岩石路堑边坡坡向间的关系控制着边坡的稳定性。 1当岩层倾向与边坡坡向一致，而倾角大于或等于边坡坡角时，边坡一般较稳定； 2当坡角大于岩层倾角时，则岩层因失去支撑而有滑动的趋势； 3当岩层倾向与坡向相反时，若岩层完整、层间结合好，边坡是稳定的；若岩层内有倾向坡外的节理，层间结合差，岩层倾角又很陡，容易发生倾倒破坏。,二、隧道与地质构造的关系 1穿越水平岩层的隧道，应尽量选择在岩性坚硬、完整的岩层中，如石灰岩、砂岩。在软硬相间的情况下，隧道拱部应尽量设置在硬岩中，设置软岩中有可能发生坍塌； 2当垂直穿越岩层时，若岩层软硬相间，则由于软岩层间结
24、合差，在软岩部位，隧道拱顶常发生顺层坍方； 3当隧道轴线顺岩层走向通过时，倾向洞内的一侧岩层易发生顺层坍滑，边墙受偏压。 一般情况下，由于褶曲的轴部岩层弯曲、节理发育、地下水常可渗入，易诱发坍方，因此隧道位置应选在褶曲翼部或横穿褶曲轴。垂直穿越背斜的隧道，其两端的拱顶压力大，中部岩层压力小；隧道横穿向斜时，情况相反。,三、桥基与地质构造的关系 1.断层带岩层破碎，常夹有许多断层泥，应尽量避免将工程建筑物直接放在断层上或断层破碎带附近。 2.对于不活动的断层，墩台必须设在断层上时，应根据具体情况采用相应的处理措施。P6768 (1)(5) 铁路选线时,应尽量避开大断裂带，线路不应沿断裂带走向延伸
25、，在条件不允许，而又必须穿过断裂带时，应尽量以大角度或垂直穿过断裂带。,2.7 地质图,一、地质图 地质图是指将一个地区内的地质要素按一定比例缩小，垂直投影在地形平面图上，以一定的符号、代号、颜色、花纹等表示它们的分布情况的图件，统称为地质图（包括平面图、剖面图、柱状图）。,二、地质图类型地质图包括：平面图：反映地表的地质现象剖面图：反映剖面上的地质现象柱状图：反映一个地区的地层岩性、厚度和接触关系 构造地质图 地貌及第四纪地质图 基岩地质图 水文地质图 工程地质图,普通地质图,三、地质图的表示方法地质图中的规格：图名、图例(上下、左右、新老)、比例尺、编制单位、编制日期 1.地层岩性 通过地
26、层分界线、年代符号或岩性代号，再配合图例说明来反映。 2地质构造 岩层产状、褶皱、断层及岩层接触关系 岩层产状 (2) 褶皱背斜 向斜,(3) 断层 正断层 逆断层 平移断层,3.岩层接触关系 整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触、沉积接触、侵入接触和岩浆岩之间的穿插关系,四、地质图的阅读 （一）阅读步骤： 1、图名、比例尺、方位：了解地理范围和精度； 2、地形地貌、水系； 3、图例； 4、地层、岩性、分布、接触关系； 5、地质构造的类型、分布与相互关系； 6、分析地史。,1、图中各个符号 2、地层及其接触关系：一个平行不整合，两个角度不整合，一个侵入接触及沉积接触 3 褶皱：一个直立背斜
27、，一个倾斜向斜，一个倾斜背斜 4 断层：两条正断层组成地堑，两条小平移断层 5 地史： DC2，地壳下降，接受沉积； C3 P，地壳发生强烈运动，本区上升遭受剥蚀，形成褶皱、断裂，并伴随岩浆侵入。 T1 T3 ，地壳下降，接受沉积； T3 J，地壳上升，遭受剥蚀； K1 K2 ，地壳下降，接受沉积； K2 E，地壳上升，遭受剥蚀，并发生地壳运动，产生倾斜构造； E以后，地壳下降，接受沉积，地壳无剧烈运动。,六.综合地层柱状图 综合地层柱状图是把一个地区从老到新出露的地层岩性、最大厚度、接触关系等，自下而上按原始形成次序用柱状图的形式表示出来，还描述岩层的工程地质性质。,五.地质剖面图的制作 1)、确定剖面线； 2)、确定剖面图的横向与竖向比例； 3)、作地形剖面线； 4)、画地质界线：真倾角与视倾角的换算tg=tgcos视倾角与画图倾角的换算tg=ntg； 5)、画岩性花纹符号、地质代号、断层运动方向； 6)、标注剖面方向、图名、比例尺、图例。,
