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1、第三章第三章 地质构造及岩体工程性质地质构造及岩体工程性质 内容提要：内容提要： 一、一、 地壳运动的概念及地质年代的划分地壳运动的概念及地质年代的划分 二、二、 地质构造地质构造 三、三、 岩体的结构类型及其工程地质评价岩体的结构类型及其工程地质评价 一、地壳运动的概念及地质年代的划分一、地壳运动的概念及地质年代的划分 1.1.地壳运动地壳运动 （1 1）地壳运动概述）地壳运动概述 属于内力地质作用的一种。形成地质构造的主要原因属于内力地质作用的一种。形成地质构造的主要原因 ，又称构造运动（，又称构造运动（structural movementstructural movement）。构造运
2、动控）。构造运动控 制着海陆分布，引起海、陆轮廓的变化、地壳的隆起和拗制着海陆分布，引起海、陆轮廓的变化、地壳的隆起和拗 陷以及山脉、海沟的形成等；构造运动引起岩浆活动、火陷以及山脉、海沟的形成等；构造运动引起岩浆活动、火 山作用、地震活动和变质作用；构造运动产生岩层褶皱与山作用、地震活动和变质作用；构造运动产生岩层褶皱与 断裂等各种地质构造；构造运动还决定地表外动力地质作断裂等各种地质构造；构造运动还决定地表外动力地质作 用的方式，控制地貌发育的过程，所以，构造运动是使地用的方式，控制地貌发育的过程，所以，构造运动是使地 壳不断变化发展的最重要的一种地质作用，习惯上所说的壳不断变化发展的最重
3、要的一种地质作用，习惯上所说的 地壳运动就是指构造运动。地壳运动就是指构造运动。 构造运动按其运动方向可以分为两类：水平运动和垂构造运动按其运动方向可以分为两类：水平运动和垂 直运动。直运动。 板块运动学说板块运动学说 19151915年德国魏根纳提出大陆漂年德国魏根纳提出大陆漂 移学说，认为在大约移学说，认为在大约1.51.5亿年前，亿年前， 地球表面有一个统一的大陆联合地球表面有一个统一的大陆联合 古大陆，其周围全是海洋。从侏罗古大陆，其周围全是海洋。从侏罗 纪开始，联合古大陆分裂成纪开始，联合古大陆分裂成6 6大板大板 块，它们覆在软流圈上各自漂移，块，它们覆在软流圈上各自漂移， 最终形
4、成现今大陆和海洋的分布。最终形成现今大陆和海洋的分布。 原始板块 （2 2）地壳运动的主要证据地壳运动的主要证据 地貌标志：地貌标志：地貌是内、外动力地质作用的产物，但不同类地貌是内、外动力地质作用的产物，但不同类 型的地貌分布多受构造运动的控制。在上升运功的地区以剥蚀型的地貌分布多受构造运动的控制。在上升运功的地区以剥蚀 地貌为主；在下降运动的地区，则以堆积地貌为主。地貌为主；在下降运动的地区，则以堆积地貌为主。 沉积物标志：沉积物标志：利用沉积物或沉积岩的厚度资料可以反映地利用沉积物或沉积岩的厚度资料可以反映地 壳升降运动的速度与幅度。例如，一般认为浅海的深度在壳升降运动的速度与幅度。例如
5、，一般认为浅海的深度在200m200m 以内，如果浅海沉积物或沉积岩的厚度大于以内，如果浅海沉积物或沉积岩的厚度大于200m200m，则表明是在，则表明是在 地壳不断下降又不断接受沉积的条件下产生的。地壳不断下降又不断接受沉积的条件下产生的。 地质构造的标志：地质构造的标志：褶皱和断层是构造运动的产物，反过褶皱和断层是构造运动的产物，反过 来它们又是构造运动的证据。通过对褶皱、断层的分析，可以来它们又是构造运动的证据。通过对褶皱、断层的分析，可以 恢复构造运动的性质和方向。孤立的平缓穹隆构造或高角度正恢复构造运动的性质和方向。孤立的平缓穹隆构造或高角度正 断层的出现，代表整个地区有上升运动。水
6、平运动导致地块的断层的出现，代表整个地区有上升运动。水平运动导致地块的 相互挤压则形成紧密的褶皱、逆断层、逆掩断层，特别是大规相互挤压则形成紧密的褶皱、逆断层、逆掩断层，特别是大规 模的推复构造。水平运动导致地块的相互背离，则会引起断陷模的推复构造。水平运动导致地块的相互背离，则会引起断陷 。 地层的接触关系反映构造运动直观明了。上下两套地层之间的接地层的接触关系反映构造运动直观明了。上下两套地层之间的接 触关系是构造运动的综合表现。常见的地层接触关系有整合、不触关系是构造运动的综合表现。常见的地层接触关系有整合、不 整合两种。整合两种。 整合接触整合接触：指上下两套地层产状完全一致、时代连续
7、的地指上下两套地层产状完全一致、时代连续的地 层接触关系。层接触关系。 不整合接触不整合接触：指上下两套地层时代不连续，即两套地层间指上下两套地层时代不连续，即两套地层间 有地层缺失的地层接触关系。存在于接触面之间因沉积间断而产有地层缺失的地层接触关系。存在于接触面之间因沉积间断而产 生的剥蚀面，称为不整合面。不整合据其情况可以进一步分为：生的剥蚀面，称为不整合面。不整合据其情况可以进一步分为： 平行不整合平行不整合：如果不整合面上下两套岩层之间的产状基如果不整合面上下两套岩层之间的产状基 本上是一致的叫平行不整合，也叫假整合。本上是一致的叫平行不整合，也叫假整合。 角度不整合角度不整合：如果
8、不整合面上下两套岩层间的产状是斜如果不整合面上下两套岩层间的产状是斜 交的，叫角度不整合。交的，叫角度不整合。 整合平行不整合角度不整合 平行不整合形成过程平行不整合形成过程 下降沉积下降沉积上升、接受剥蚀上升、接受剥蚀, ,沉积间断沉积间断再下降再下降, , 再沉积再沉积 它的形成是由于地壳 在一段时期处于上升, 而在上升的过程中地 层又未发生褶皱和明 显倾斜, 只是露出水 面接受剥蚀而发生沉 积间断; 经过一段时 期后, 又再次下降接 受新的沉积, 从而使 上、下两套地层之间 缺失一部分地层, 但 彼此的岩层产状是基 本平行一致的。 角度不整合的形成过程角度不整合的形成过程 下降下降, ,
9、 接受沉积接受沉积地层褶皱上升、断裂、岩浆活动、岩地层褶皱上升、断裂、岩浆活动、岩 石变质石变质, , 接受剥蚀接受剥蚀, , 沉积间断沉积间断再次下降再次下降, , 接受沉积。接受沉积。 角度不整合的存在反映了在上覆地层沉积之前, 下伏地层曾发生过构造变形运动 （3 3）地质年代地质年代 (Geologic Time)(Geologic Time) 岩层：上下两个层面之间岩石特征基本类似的组合称为岩层。岩层：上下两个层面之间岩石特征基本类似的组合称为岩层。 地层：对某一地区，某一地质时代形成的一个或一套乃至几套岩层称地层：对某一地区，某一地质时代形成的一个或一套乃至几套岩层称 为地层。具有时
10、代特征。为地层。具有时代特征。 地质学上计算时间的方法有两种：相对地质年代和绝对年龄（同位素地质学上计算时间的方法有两种：相对地质年代和绝对年龄（同位素 年龄年龄) )。 相对地质年代的确定相对地质年代的确定 地层层位法：地层层位法：同一地质时代在一定地质环境形成同一地质时代在一定地质环境形成 的沉积地层具有相同的特征。未经受剧烈构造运动的沉积地层具有相同的特征。未经受剧烈构造运动 的岩层上老下新。的岩层上老下新。 古生物法：古生物法：根据生物化石确定地层的年代。生物根据生物化石确定地层的年代。生物 进化由简单到复杂，不同时代具有不同的生物群，进化由简单到复杂，不同时代具有不同的生物群， 灭绝
11、的生物不会重复出现。不同地质时代形成的岩灭绝的生物不会重复出现。不同地质时代形成的岩 层含有不同类型的化石及其组合，相同时期相同环层含有不同类型的化石及其组合，相同时期相同环 境形成的岩层具有相同的化石。境形成的岩层具有相同的化石。 岩层切割法：岩层切割法：侵入岩与围岩相比，侵入者时代新侵入岩与围岩相比，侵入者时代新 ，被侵入围岩时代老。，被侵入围岩时代老。 化石演变变法 相对地质年代的确定相对地质年代的确定 岩浆岩之间的接触关系 新 老 （2 2）地质年代的划分）地质年代的划分 n n 地质年代单位：宙、代、纪、世、期地质年代单位：宙、代、纪、世、期 n n 地地 层层 单单 位：宇、界、系
12、、统、层位：宇、界、系、统、层 地质年代表地质年代表 二、二、 地质构造地质构造 1.1.基本概念基本概念 组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位、变形留下的形迹组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位、变形留下的形迹 称为地质构造（称为地质构造（geological structuregeological structure）。地质构造在层状）。地质构造在层状 岩石中最明显，在块状岩体中也存在。地质构造的基本类型岩石中最明显，在块状岩体中也存在。地质构造的基本类型 有：水平构造、单斜构造、褶皱构造和断裂构造等。有：水平构造、单斜构造、褶皱构造和断裂构造等。 2.2.岩层产状岩层产状 确定岩层的产出状况
13、是研究地质构造的基础。为此，地质确定岩层的产出状况是研究地质构造的基础。为此，地质 学中常常应用岩层产状（学中常常应用岩层产状（attitude of stratumattitude of stratum）的概念。岩）的概念。岩 层产状是指岩层在空间的位置，是用岩层层面的走向、倾向层产状是指岩层在空间的位置，是用岩层层面的走向、倾向 和倾角三个产状要素：和倾角三个产状要素： 走向（走向（strikestrike）；）； 倾向倾向( dip)( dip)； 倾角（倾角（dip angledip angle）。）。 岩层产状要素岩层产状要素 走向：走向：层面与层面与 任一假想水平面任一假想水平面
14、交线的延伸方向交线的延伸方向 倾向：倾向：岩层面岩层面 倾斜的方向倾斜的方向 倾角：倾角：层面与层面与 水平面所夹的最水平面所夹的最 大锐角大锐角 N E S W NE50SE45 SW230SE45 岩层产状要素的表示方法岩层产状要素的表示方法 方位角表示方法方位角表示方法: : 一般一般 只测量和记录岩层的倾向和倾角只测量和记录岩层的倾向和倾角, , 例如例如:20527:20527，前一读数为岩，前一读数为岩 层的倾向层的倾向, , 后一读数为岩层的倾后一读数为岩层的倾 角。角。 象限角表示方法象限角表示方法: : 以北以北 和南的方向作为和南的方向作为0 0 度度, , 一般测量一般测
15、量 和记录岩层的走向和记录岩层的走向, , 倾向和倾角倾向和倾角, , 例如例如: N65W/25SW: N65W/25SW，即岩层走，即岩层走 向为北偏西向为北偏西65, 65, 倾角为倾角为25, 25, 岩层向南西倾斜。岩层向南西倾斜。 N 0 E 90W 270 S 180 北极 南极 NW NE SW SE a. a. 文字表示方法文字表示方法 b .b .符号表示方法符号表示方法 在地质图上, 岩层产状要素是用符号来表示的 (长线)岩层走向 (短线)岩层倾向 (数值)岩层倾角值 (长线)岩层走向 (箭头)岩层变新方向 岩 层 产 状 要 素 符 号 表 示 法 (箭头)岩层岩层倒转后的倾向 倒转岩层的倾角 岩层产状要素符号表示法 3. 3. 水平构造水平构造 岩层产状近于水平（岩层产状近于水平（55度）度） 4. 4. 单斜构造单斜构造 岩层层面与水平面有一定夹角岩层层面与水平面有一定夹角 5. 5. 褶皱构造褶皱构造 褶皱的概念褶皱的概念: :组成地壳的岩层受构造应力的强烈组成地壳的岩层受构造应力的强烈 作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续作用，使岩层形成
