构造地质基础02z概述

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1、东南大学远程教育工工 程程 地地 质质第第 二二 章章主讲教师：主讲教师： 童小东童小东1第第2章章 构造地质基础构造地质基础第第1节节 地壳及其物质组成地壳及其物质组成第第2节节 地质年代与第四纪地质概述地质年代与第四纪地质概述第第3节节 地质构造地质构造2第第1节节 地壳及其物质组成地壳及其物质组成 地球的赤道半径（地球的赤道半径（6378.104km）比两比两极半径（极半径（6356.779km）要大，所以地球不要大，所以地球不是一个完全的圆球体。地球表面参差起伏，是一个完全的圆球体。地球表面参差起伏，大约有大约有70.8%的面积为的面积为海域海域，有，有29.2%的面的面积为积为陆地陆

2、地。3一、地球的层圈构造一、地球的层圈构造 地球包括地球包括外部层圈外部层圈（大气圈大气圈、水圈水圈及及生物圈生物圈）和）和固体地球固体地球两部分。两部分。 固体地球内部也是分层的，由固体地球内部也是分层的，由地壳地壳、地地幔幔和和地核地核组成。组成。 在地幔顶部区域存在一个在地幔顶部区域存在一个软流圈软流圈。软流。软流圈以上的物质均为固态，称为圈以上的物质均为固态，称为岩石圈岩石圈。岩石。岩石圈具有较强的刚性，分裂成许多块体，称为圈具有较强的刚性，分裂成许多块体，称为板块板块。板块驮在软流圈上随之运动，即为。板块驮在软流圈上随之运动，即为板板块运动块运动，是构造运动发生的根源。，是构造运动发

3、生的根源。4岩石圈岩石圈软流圈软流圈液态外核液态外核固态内核固态内核地壳地壳固体地球的层圈构造固体地球的层圈构造5二、地质作用二、地质作用 地球在地球在46亿年的历史中逐渐亿年的历史中逐渐发展和演化成今天的面貌。同时，今天的地发展和演化成今天的面貌。同时，今天的地球仍以人们不易察觉的速度和方式在继续变球仍以人们不易察觉的速度和方式在继续变化中。化中。 目前人们对地壳的发展演化研究得最为目前人们对地壳的发展演化研究得最为详细，将塑造详细，将塑造地壳地壳面貌的自然作用称为面貌的自然作用称为地质地质作用作用。6 地质作用的动力来源，地质作用的动力来源，一是由地球内部放射性元素一是由地球内部放射性元素

4、蜕变产生蜕变产生内热内热；二是来自；二是来自太阳辐射热太阳辐射热，以及，以及地球旋转力和重力地球旋转力和重力。 地质作用实质上是组成地球的物质以及地质作用实质上是组成地球的物质以及由其传递的能量发生运动的过程。考虑动力由其传递的能量发生运动的过程。考虑动力来源部位，地质作用常被划分为来源部位，地质作用常被划分为内力地质作内力地质作用用与与外力地质作用外力地质作用两大类。两大类。7 地质作用常常引发灾害，地质作用常常引发灾害，按地质灾害成因的不同，工程按地质灾害成因的不同，工程地质学把地质作用划分为地质学把地质作用划分为物理地质作用物理地质作用和和工工程地质作用程地质作用两种。两种。 物理地质作

5、用物理地质作用（自然地质作用自然地质作用）包括内）包括内力与外力地质作用。力与外力地质作用。 工程地质作用工程地质作用即即人为地质作用人为地质作用。8 1.物理地质作用物理地质作用 a.内力地质作用内力地质作用：动力来自：动力来自地球本身，并主要发生在地球内部，按其作地球本身，并主要发生在地球内部，按其作用方式可分为用方式可分为4种。种。内内力力地地质质作作用用构造运动构造运动岩浆作用岩浆作用变质作用变质作用地地 震震9 b.外力地质作用外力地质作用：主要由太阳：主要由太阳辐射热引起并主要发生在地壳的表辐射热引起并主要发生在地壳的表层。层。外外力力地地质质作作用用风化作用风化作用剥蚀作用剥蚀作

6、用搬运作用搬运作用沉积作用沉积作用固结成岩作用固结成岩作用 2.工程地质作用工程地质作用 工程地质作用是指由人类活动引起的工程地质作用是指由人类活动引起的地地质效应质效应。10三、岩石三、岩石 岩石岩石是地壳的基本组成物质，是地壳的基本组成物质，是内、外动力地质作用的产物，由矿物组成。是内、外动力地质作用的产物，由矿物组成。 岩石按其形成方式有岩石按其形成方式有火成岩火成岩（岩浆岩岩浆岩）、）、沉积岩沉积岩和和变质岩变质岩三大类，它们分别是三大类，它们分别是岩浆作岩浆作用用、外力地质作用外力地质作用和和变质作用变质作用的产物。的产物。 通常用通常用结构结构和和构造构造来描述岩石的形貌特来描述岩

7、石的形貌特征。征。11 1.岩石的结构岩石的结构：岩石中：岩石中矿物矿物的的结晶程度、颗粒大小、形状及彼此结晶程度、颗粒大小、形状及彼此间的组合方式。间的组合方式。 2.岩石的构造岩石的构造：岩石中：岩石中矿物集合体矿物集合体之间之间或矿物集合体与岩石其他组成部分之间的排或矿物集合体与岩石其他组成部分之间的排列和充填方式。列和充填方式。岩岩石石的的构构造造火成岩：火成岩：块状构造块状构造沉积岩：沉积岩：层状构造层状构造变质岩：变质岩：片理构造片理构造12第第2节节 地质年代与第四地质年代与第四 纪地质概述纪地质概述一、地质年代一、地质年代 地球形成至今已有地球形成至今已有46亿年。在整个地亿年

8、。在整个地质历史时期，质历史时期，地质作用地质作用贯穿始终。因此贯穿始终。因此时时间间的概念非常重要。的概念非常重要。 地质学以地质学以相对年代相对年代和和绝对年代绝对年代两种方两种方法计算时间。表示地质事件发生的先后顺法计算时间。表示地质事件发生的先后顺序为序为相对年代相对年代；表示地质事件发生至今的；表示地质事件发生至今的时间称为时间称为绝对年代绝对年代（同位素年代同位素年代）。）。13 1.相对年代的确定相对年代的确定 a.地层层序律地层层序律 地层层序律是确定地层相对年代的基本地层层序律是确定地层相对年代的基本方法。未经过构造运动改造的层状岩层大多方法。未经过构造运动改造的层状岩层大多

9、是是水平岩层水平岩层。水平岩层的层序为每一层都比。水平岩层的层序为每一层都比其下伏的相邻岩层新而比其上覆的相邻层老，其下伏的相邻岩层新而比其上覆的相邻层老，即即下老上新下老上新。这就是地层层序律的基本内容。这就是地层层序律的基本内容。 岩层因构造运动而发生倾斜但未倒转时，岩层因构造运动而发生倾斜但未倒转时，倾斜面以上的岩层新，倾斜面以下的岩层老。倾斜面以上的岩层新，倾斜面以下的岩层老。14岩层层序律岩层层序律岩层水平岩层水平岩层倾斜岩层倾斜12312315 若构造运动使岩层层序颠倒，若构造运动使岩层层序颠倒，这种现象称为这种现象称为地层倒转地层倒转，则老岩层，则老岩层就会覆盖在新岩层之上。这时

10、要仔细研究沉就会覆盖在新岩层之上。这时要仔细研究沉积岩的原生构造来判别岩层的顶、底面。积岩的原生构造来判别岩层的顶、底面。12312316 b.生物层序律生物层序律 沉积岩中保存的地质时期的沉积岩中保存的地质时期的生物遗体和遗迹称为生物遗体和遗迹称为化石化石。化石的成分常常。化石的成分常常已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等部已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等部分的形态和内部构造却在化石里保存下来。分的形态和内部构造却在化石里保存下来。 在漫长的地质历史时期内，生物从无到在漫长的地质历史时期内，生物从无到有、从简单到复杂、从低级到高级发生有、从简单到复杂、从低级到高级发生不可不可逆转逆转的发

11、展和演化。所以不同地质时代的岩的发展和演化。所以不同地质时代的岩层中含有不同类型的化石及其组合。这就是层中含有不同类型的化石及其组合。这就是生物层序律。生物层序律。17 采集古生物化石标本，尤其采集古生物化石标本，尤其是那些对确定地质年代有决定意是那些对确定地质年代有决定意义的标准化石，就可以依据义的标准化石，就可以依据古生物地层学古生物地层学方方法确定岩层的地质年代。法确定岩层的地质年代。 c.切割律切割律 不同时代的岩层或岩体常被侵入岩侵入不同时代的岩层或岩体常被侵入岩侵入穿插。就侵入岩与围岩相比，穿插。就侵入岩与围岩相比，侵入者时代新，侵入者时代新，被侵入者时代老被侵入者时代老，这就是切

12、割律。包裹者新，这就是切割律。包裹者新，被包裹者老。被包裹者老。18 2.绝对年代的测定绝对年代的测定 自从自从20世纪世纪30年代发现了元素年代发现了元素的放射性后，同位素地质年代测定方法得到的放射性后，同位素地质年代测定方法得到越来越广泛的应用。基本原理是基于放射性越来越广泛的应用。基本原理是基于放射性元素具有固定的元素具有固定的衰变系数衰变系数（衰变系数（衰变系数 表示表示每年每克母体同位素能产生的子体同位素的每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数），而且矿物中放射性同位素蜕变后剩克数），而且矿物中放射性同位素蜕变后剩余的母体同位素含量（余的母体同位素含量（N）与蜕变而成的子与蜕变而

13、成的子体同位素含量（体同位素含量（D）都可以测得，根据公式都可以测得，根据公式19就可以计算出该矿物从其形成到现在的实际就可以计算出该矿物从其形成到现在的实际年龄，即代表岩石的绝对年代。年龄，即代表岩石的绝对年代。二、第四纪地质概述二、第四纪地质概述 第四纪是新生代最晚的一个纪，是包括第四纪是新生代最晚的一个纪，是包括现代在内的地质发展历史的最新时期。现代在内的地质发展历史的最新时期。20 1.第四纪地质概况第四纪地质概况 第四纪时期地壳有过强烈的第四纪时期地壳有过强烈的活动，为了与第四纪以前的地壳运动相区别，活动，为了与第四纪以前的地壳运动相区别，把第四纪以来发生的地壳运动称为把第四纪以来发

14、生的地壳运动称为新构造运新构造运动动。 地球上巨大块体大规模的水平运动、火地球上巨大块体大规模的水平运动、火山喷发、地震等都是地壳运动的表现。山喷发、地震等都是地壳运动的表现。 第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰川。川。21 地区新构造运动的特征，对地区新构造运动的特征，对工程区域稳定性问题的评价是一工程区域稳定性问题的评价是一个基本要素。个基本要素。 2.第四纪沉积物第四纪沉积物 第四纪的历史虽然只有第四纪的历史虽然只有200万年左右，万年左右，但新构造运动强烈，海平面和气候变化频繁，但新构造运动强烈，海平面和气候变化频繁，所以第四纪沉积环境极为复杂。第四纪

15、沉积所以第四纪沉积环境极为复杂。第四纪沉积物物形成时间短形成时间短，成岩作用不充分成岩作用不充分，常常成为，常常成为松散、多孔、软弱的土层覆盖在前第四纪坚松散、多孔、软弱的土层覆盖在前第四纪坚硬的岩层之上。硬的岩层之上。22第第四四纪纪沉沉积积物物按按成成因因分分类类残积物残积物坡积物坡积物洪积物洪积物冲积物冲积物湖泊沉积物湖泊沉积物海洋沉积物海洋沉积物冰碛与冰水沉积物冰碛与冰水沉积物风积物风积物23第第3节节 地质构造地质构造一、岩层产状与地层接触关系一、岩层产状与地层接触关系 1.构造运动与地质构造构造运动与地质构造 构造运动是一种机械运动，所涉及的构造运动是一种机械运动，所涉及的范围包括

16、范围包括地壳地壳及及岩石圈岩石圈。 构造运动按运动方向可分为构造运动按运动方向可分为水平运动水平运动和和垂直运动垂直运动。24 水平方向水平方向的构造运动使岩块的构造运动使岩块相互分离裂开或是相向聚汇，发相互分离裂开或是相向聚汇，发生挤压、弯曲或剪切、错开。生挤压、弯曲或剪切、错开。 垂直方向垂直方向的构造运动则使相邻块体作差的构造运动则使相邻块体作差异性上升或下降。异性上升或下降。 原始沉积物多是水平或近于水平的层状原始沉积物多是水平或近于水平的层状堆积物，经过堆积物，经过固结成岩作用固结成岩作用形成坚硬岩层形成坚硬岩层（沉积岩层沉积岩层）。沉积岩层基本上为）。沉积岩层基本上为水平岩层水平岩

17、层。25 经过水平方向构造运动作用经过水平方向构造运动作用后，岩层由后，岩层由水平状态水平状态变为变为倾斜状倾斜状态态，成为，成为倾斜岩层倾斜岩层。 123123倾斜岩层倾斜岩层26 构造运动使岩层发生变形和构造运动使岩层发生变形和变位，形成的产物称为变位，形成的产物称为地质构造地质构造。 常见的地质构造有常见的地质构造有褶皱褶皱、断层断层和和节理节理。断层和节理又统称断层和节理又统称断裂构造断裂构造。 2.岩层的产状岩层的产状 岩层的产状是指岩层的岩层的产状是指岩层的空间位置空间位置，它是，它是研究地质构造的基础。产状用研究地质构造的基础。产状用走向走向、倾向倾向和和倾角倾角来表示。来表示。

18、27 3.地层接触关系地层接触关系 在地质历史发展演化的各个在地质历史发展演化的各个阶段，构造运动贯穿始终，由于构造运动的阶段，构造运动贯穿始终，由于构造运动的性质不同或所形成的地质构造特征不同，往性质不同或所形成的地质构造特征不同，往往造成新老地层之间具有不同的往造成新老地层之间具有不同的接触关系接触关系。地层接触关系是构造运动最明显的综合表现。地层接触关系是构造运动最明显的综合表现。28地地层层的的接接触触关关系系整合接触整合接触假整合接触假整合接触不整合接触不整合接触侵入体的沉积接触侵入体的沉积接触侵入接触侵入接触断层接触断层接触29二、褶皱二、褶皱 岩层受力而发生弯曲变形岩层受力而发生

19、弯曲变形形成形成褶皱褶皱。 1.褶皱的核部是岩层强烈变形的部位，褶皱的核部是岩层强烈变形的部位，一般在背斜的顶部和向斜的底部发育有一般在背斜的顶部和向斜的底部发育有张拉张拉裂隙裂隙。这些裂隙把岩层切割成块状。在变形。这些裂隙把岩层切割成块状。在变形强烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成强烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成岩岩石破碎石破碎或形成构造角砾岩带。或形成构造角砾岩带。30 此外，向斜、背斜核部的裂隙此外，向斜、背斜核部的裂隙往往是地下水富集和流动的通道。往往是地下水富集和流动的通道。 由于岩层由于岩层构造变形构造变形和和地下水地下水的影响，公的影响，公路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部容易

20、遇路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部容易遇到工程地质问题。到工程地质问题。 2.褶皱的翼部不同于核部，具有另一类褶皱的翼部不同于核部，具有另一类工程地质问题。在褶皱两翼形成的倾斜岩层工程地质问题。在褶皱两翼形成的倾斜岩层容易造成容易造成顺层滑动顺层滑动。当岩层倾向与临空面坡。当岩层倾向与临空面坡向一致，特别是岩层中有向一致，特别是岩层中有软弱夹层软弱夹层存在时应存在时应慎重对待。慎重对待。31三、节理与断层三、节理与断层 岩石受力后发生变形，当作用岩石受力后发生变形，当作用力超过岩石的强度时，岩石的完整性会遭到力超过岩石的强度时，岩石的完整性会遭到破坏而发生破裂，形成破坏而发生破裂，形成断裂构造

21、断裂构造。 断裂构造包括断裂构造包括节理节理和和断层断层。岩石破裂后，。岩石破裂后，沿破裂面无明显位移者称为沿破裂面无明显位移者称为节理节理；而有明显；而有明显滑动位移者称滑动位移者称断层断层。32 1.节理是一种发育广泛的裂隙。节理是一种发育广泛的裂隙。节理将岩层切割成块体，对岩体强节理将岩层切割成块体，对岩体强度和稳定性有很大影响。节理间距越小，岩度和稳定性有很大影响。节理间距越小，岩石的破碎程度就越高，岩体的承载能力将明石的破碎程度就越高，岩体的承载能力将明显降低。岩层中发育的节理裂隙是地下水的显降低。岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会加速通道，同时也会加速风化作用风化作用。 随着岩石风化程度的增强以及水对岩石随着岩石风化程度的增强以及水对岩石的浸泡软化，岩块质地变软、强度降低。的浸泡软化，岩块质地变软、强度降低。33 2.断层是影响岩体稳定性的断层是影响岩体稳定性的重要因素，因为断层带岩体破碎，重要因素，因为断层带岩体破碎，地下水会加速风化作用。地下水会加速风化作用。 断层对工程建设断层对工程建设十分不利十分不利。特别是道路。特别是道路工程建设中，选择线路、隧道位置时，工程建设中，选择线路、隧道位置时，应尽应尽可能避开断层破碎带可能避开断层破碎带。34