《[工学]工程地质六章完整版 第一章 地质作用与地质年代》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]工程地质六章完整版 第一章 地质作用与地质年代（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 地质作用,学习目标： 1.了解地球的圈层构造 2.了解地壳运动的形式与特征 3.理解地震的概念， 4.了解风化作用类型 5.掌握岩石风化程度划分、治理措施 6.了解河流地质作用、海洋地质作用等,第一节 地球的构造,地球内圈,地壳(crust)：由固体岩石构成,平均厚度16km, 分硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。 地幔(mantle)：上地幔是熔融状态物质, 可能是岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。 地核(core)：由比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于10g/cm3。外核是液态的,内核是固态。 地壳运动主要起因于地幔物质的对流。,地球外圈：,大气圈(atm
2、osphere)：是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。 水圈(hydrosphere)：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。 生物圈(biosphere)：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重要的作用。,第二节 内动力地质作用,内动力地质作用,能量（旋转能、重力能、辐射热能）来自地球内部，作用于地壳内部。有建设(形成新的岩体)也有有改造(使已经存在的岩体改变形态、组构)。,endogenic geological process,一、地壳
3、运动(水平和升降运动) (岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作用，称为地壳运动。 ） 1.水平运动(平行于地表，沿地球切线方向运动） 圣安德烈亚斯断层（San Andreas Fault）是一段长约1050千米、横跨加利福尼亚州西部和南部以及墨西哥下加利福尼亚州北部和东部的断层，位于太平洋板块和北美洲板块的交界处。断层以西的太平洋板及以东的北美洲板块正分别向西北和西南方向移动，平均每年滑动距离为33至37毫米。北美洲板块向西移构成的挤压力形成海岸山岭，太平洋板块北移则形成横断山岭和圣克鲁斯山脉。断层附近常发生地震，其中包括1906年强度达7.8级的旧金山
4、大地震。,圣安德列斯断裂,被圣安德烈斯断裂错开的溪流,被圣安德列斯断裂错开的果林,地壳水平运动的现象和证据,倾斜和弯曲的地层 在野外很常见 地层沉积时都是水平延展的 挤压作用使之倾斜和弯曲,水平的岩层,水平的岩层,倾斜的岩层,弯曲的岩层,弯曲的岩层,西藏大褶皱,2.垂直运动(垂直地表，沿地球半径方向上升、下降）,意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟。建于公元105年的古罗马帝国时代，如今只存留3根12米高的大理石柱。石柱上遗留的特征表明，2000年来这些石柱曾因地壳下沉而末入海水中至少6米多。 18世纪中期，这处古遗址刚挖出来时，全柱都在海面以上。19世纪地壳又下沉，柱脚被淹没。 近百年来观
5、测: 柱脚淹没深度在增加：1826年0.3米，1878年1.53米，1913年2.05米，1964年2.50米(但至1970年又回升1米)。,下部3.6米，因曾被火山灰掩埋，柱面光滑。近代火山灰被清理掉(17世纪中发掘)。 其上2.7米，有多许小孔，海生生物侵蚀造成。说明地壳下沉曾淹没在海水中，海生瓣腮类动物(石蜊(li)和石蛏(cheng)。 再上5.7米，因暴露于大气中，受到风雨侵蚀而不甚光滑。一直在海水面之上，未被海水淹没。,二、地震作用 地壳的快速颤动，地壳运动的特殊形式。 地震烈度：地震后受震地区地面影响和破坏的强烈程度。 地震区抗震设计原则： 1) 选择场地和地基 2）选择适宜的持
6、力层和基础方案 3）建筑物合理布置和结构选型,三、岩浆作用 熔融状态的岩浆向地壳中(沿其中的薄弱带，如断裂带)压力比较小的部位运移，甚至会冲破地壳而喷出地表。,岩浆作用的结果： 岩浆体冷凝为岩石-岩浆岩 岩浆体的高温及从中释放出来的具有化学活动性的气液流体，还会作用于围岩。,侵入作用-岩浆侵入地壳内部； 喷出作用(火山作用)-岩浆冲出地表,侵入和喷出的岩浆体最终在围岩中或在地表冷凝，形成岩石-岩浆岩。,侵入在围岩中的的岩墙,喷出地表、已经冷凝的岩浆,四、变质作用 地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结构、构造和化学成分发生变化，形成新的岩石的一种地质作用。,几个例子：
7、a) 石灰岩大理岩 石灰岩由极细微的CaCO3(隐晶质,0.1mm)组成 。在热力烘烤作用下，原来的颗粒重结晶变成较粗大的晶粒(15mm),成为大理岩。,b) 泥质岩石的变质 由粘土矿物高岭石组成的岩石，在热力作用下，变质形成红柱石和石英。 Al4(SiO10)(OH)82Al(SiO4)O+2SiO2+4H2 (高岭石) (红柱石) (石英),c）花岗岩的变质 大定向高压力作用下，原来均匀随机排列的颗粒变成定向排列。,总结：各种内力地质作用是相互关连的。,地壳运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造通道。 地壳运动和岩浆活动引起变质作用。 地壳运动在内力地质作用中起主导地位。,第三节 外动力
8、地质作用,能量（河流的侵蚀、地下水的潜蚀、风的吹蚀、冰川的刨蚀、湖泊海洋的冲蚀）来自地球外部，主要作用于地表。主要是破坏(使原来完整的岩体破碎、成分改变)，改变后重新组合，将来形成在一段时间内相对稳定的地质体。,外动力地质作用,exogenic geological process,一般按风化剥蚀搬运沉积硬结成岩的程序进行,风化： 在地表环境下，由于大气、水、生物等作用，岩石在原地分解和破坏。,剥蚀： 各种地质能量，在运动过程中对地表岩石产生破坏，并把破碎分解了的产物剥离原地。,一、风化作用(weathering) 在地表条件下，自然界的岩石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解或化学
9、分解，形成松散堆积物的过程。,1.风化类型：物理风化、化学风化、生物风化,1）物理风化(physical weathering),冰劈作用,盐类结晶胀裂作用,球状风化 图解,花岗岩球状风化,三峡工程工区,2)化学风化(chemical weathering),溶解作用：可溶性岩石被水溶解。 水化作用：水分子进入吸水矿物的结晶格架中。 水解作用：矿物与水作用后形成氢氧化物。硅酸盐矿物主要通过此方式破坏。 氧化作用：低价化合物变为高价。,3）生物风化(biological weathering),生物物理风化 -根劈作用 生物化学风化 -遗体新陈代谢产生有机酸,岩性 地质构造 气候 地形 地下水,
10、影响岩石风化的因素：,物理风化的结果：破坏岩体的完整性。 化学风化的结果：改变岩石的成分。,岩体的工程性质发生如下几方面变化： 1、亲水性变大，透水性增强。表现出膨胀、崩解、泥化等性质。 2、力学强度降低，压缩性变大。,岩石风化程度划分： 建筑地基基础设计规范GBJ789的划分方案：强、中、微风化带 岩土工程勘察规范GBJ5002194的划分方案：全、强、弱、微风化带 岩石风化分带的依据：颜色与光泽、矿物变异、破碎程度、强度变化和可钻性。,岩石风化程度划分表（GBJ789）,花岗岩全、强中风化带,三峡工程左岸永久船闸边坡,风化分带的意义： 选取工程建基面。直接影响工程选址布局、岩土体稳定、地基
11、处理、施工方法和工程造价。 岩石风化的治理方法: 挖除 防治:1)覆盖防止风化营力入侵的材料; 2)灌注胶结和防水的材料; 3)整平地区,加强排水;,二、地表流水的地质作用,地表流水有片流、洪流和河流3种方式。 (1)在地面汇合成网状薄水层顺自然坡均匀流动的水流称片流。 (2)由暴雨或融雪形成的暂时性山洪急流称洪流。 (3)在固定沟谷中长年流动的水流称河流。,片流对山坡起冲刷作用。 在坡脚堆积形成坡积物。,洪流携带碎屑物质在山沟出口处或山前倾斜平原堆积形成洪积物（地貌上称洪积扇）,新疆天山脚下洪积扇,河流侵蚀作用方式：以机械磨蚀为主，化学溶蚀为辅。 河流侵蚀作用方向：下蚀 侧蚀,源蚀( hea
12、dward erosion),（长江源头）,源蚀作用示意图：,下蚀( vertical erosion),（长江三峡）,侧蚀( lateral erosion),（长江中下游平原）,侧蚀作用原理：,a- 河流横向环流；b-河曲处横向环流断面图,凹岸侵蚀 凸岸堆积,a-弯曲河道 b-蛇曲 c-牛轭湖,河流搬运作用方式： 拖运、悬运、溶运 河流沉积作用类型： 河床沉积、漫滩沉积、河口沉积,三、海洋的地质作用,1.海洋的破坏作用 2.海洋的沉积作用 四、湖泊和沼泽的地质作用 1.机械沉积作用 2.化学沉积作用 3.生物沉积作用 五、冰川的地质作用 1. 创蚀作用 2.搬运 3.堆积,潮湿气候区： 河
13、流、湖泊、地下水发育，风化彻底。如东南沿海 干旱气候区： 暴雨，风力强，咸水湖。如西北高原。 冰冻气候区： 气温低，蒸发量小，生物稀少，冰川盘踞。如两极和高山地区,外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。,内力和外力地质作用的关系： 内力地质作用决定地表的基本形态和内部构造。 地表形态的塑造者。 外力地质作用破坏和重塑地表形态。 地表形态的雕刻者。,地质年代(geologic age) 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用于岩浆岩、变质岩地区。 相对年代：通过地层层序、古生物、岩性对比测定。适用于沉积岩地区。 地质年代单位：宙、代、纪、世、期(从大到小) 地层单位：宇、界、系、统、阶(从大到小),第四节 地质年代,
