工程地质(课件)第三章地质构造.ppt

1/63,第三章 地质构造,第一节 地质作用,第二节 地质年代,第三节 岩层产状,主要内容,第四节 褶皱构造,第六节 地质图,第五节 断裂构造,2/63,由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用。,按动力来源分为：内力地质作用(endogenic geological process)外力地质作用(exogenic geological process),第一节 地质作用,3/63,内力地质作用：由地球内部的能（旋转能、重力能、辐射热能）引起。,4/63,地壳运动（tectonism）,水平和升降运动。,5/63,三根大理石柱的升降变化示意图,升降运动(造陆)水平运动(造山),第一节 地质作用,6/63,世界上最有名的实例是意大利那不勒斯湾塞拉比斯古庙，建于公元前的古罗马时代。古庙的废墟中耸立着三根大理石柱，高12米。从底向上的3.6米石柱表面光滑无痕；再向上2.7米则被虫蛀出许多梨状小孔，有海水浸没的痕迹；其上的石柱仍完好如初。这个古庙显然是建在陆地上的，曾有一段时间因地表下沉，石柱没入海内6.3米（下部的3.6米因被海底泥沙或火山灰掩埋而未受虫蛀）。18世纪时石柱重又升出海面。现在又在下降（可能从19世纪开始），故石柱的基部已浸没在水中了。世界上典型的大面积上升的例子见于北欧的斯堪的那维亚半岛，以半岛的内部上升最快。据阶地和海岸线的位置计算的上升速率是0.5米/百年。上升的原因，普遍认为是冰川消融后的减负作用。即：这里原发育大陆冰盖（见前“冰川的恶作剧”一节），实际上加了个沉重的负载。冰川融掉了，这个负载也去掉了，大地象是“苏醒”过来似的，发生大面积上升。我国的华北平原则是现代下沉区。在河北昌黎县城附近有一指路石碑，标明离县城2.5km，离海边2.5km，而现在这个碑离海只有1km多了。因为陆地的沉降，原海边的一座古庙已被淹没。也有人用冰川消融来解释这个现象，认为冰川融化后使海平面上升，所以低洼的地方就被海水浸没了，并估计这里的海岸线已向陆推进约2324km.,第二节 地质年代,7/63,地震作用(earthquake),地内机械能突然释放，以弹性波的形式传播到地表引起猛烈冲击。,汶川地震,8/63,岩浆作用（magmatism）,岩浆形成、运动、演化、冷凝。,9/63,变质作用(metamorphism),在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。,10/63,各种内力地质作用是相互关连的,构造运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造通道。构造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。,11/63,外力地质作用：由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。,12/63,外力地质作用的营力：,河流的侵蚀；,地下水的潜蚀；,风的吹蚀；,冰川的刨蚀等。,湖泊海洋的冲蚀;,13/63,一般按风化剥蚀搬运沉积硬结成岩的程序进行,风化(weathering)：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(denudation)：各种地质营力，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。,14/63,搬运(transportation)拖曳搬运 悬浮搬运 溶解搬运,硬结成岩(diagenesis)压实胶结重结晶,沉积(sedimentation)机械沉积 化学沉积 生物化学沉积,15/63,外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。,我国温度带的划分图,16/63,我国干湿地区划分图,17/63,潮湿气候区：河流、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。,18/63,中国地势分布示意图,19/63,大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。,20/63,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壳上升时，遭受剥蚀。地壳下降时，接受沉积。,21/63,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。钾-氩、铀-铅和碳-14。,第二节 地质年代,式中：t岩石实际地质年龄；衰减系数，每年每克母体同位素能产生的字体同位素的克数；D岩石中放射性元素蜕变而成的子体同位素含量；N岩石中放射性元素蜕变后剩余的母体同位素含量。,22/63,第二节 地质年代,相对年代：适用于沉积岩地区。地层层序律古生物层序律岩性对比法地质体接触关系,23/63,地层接触关系,层状地层接触关系整合接触(conformity)：时间上连续，产状上一致。反映地壳连续均匀下降。,24/63,平行不整合(disconformity)：时间上不连续，产状一致。反映地壳间断上升。,25/63,角度不整合(discordant)：时间上不连续，产状不一致。反映地壳剧烈运动。,26/63,2.岩浆岩与围岩接触关系,侵入接触 沉积接触 侵入与沉积接触,27/63,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),地质年代单位和地层单位,28/63,地质年代表,寒武纪,晚寒武世,中寒武世,早寒武世,29/63,地质年代表,寒武纪,晚寒武世,中寒武世,早寒武世,30/63,地质年代表,寒武纪,晚寒武世,中寒武世,早寒武世,显 生 宙,31/63,地质年代表,寒武纪,晚寒武世,中寒武世,早寒武世,显 生 宙,显生宙,32/63,地质年代表,寒武纪,晚寒武世,中寒武世,早寒武世,33/63,水平岩层(horizontal stratum),第三节 岩层倾向,水平构造的地貌景观（阶梯状陡崖）,34/63,倾斜岩层(tilted stratum),单斜构造的力学成因,图 4-3 地层层序(a)正常层序；(b)倒转层序,35/63,产状三要素(elements of attitude),走向(strike)：岩层面和任一假想水平面交线的延伸方向。倾向(dip)：岩层的倾斜方向。与走向线垂直。只有一个。倾角(dip angle)：岩层层面与水平面的最大锐角。,36/63,产状三要素(elements of attitude),表示方法：岩层产状一般用方位角表示，通常格式是：走向南西200，倾角南东110，倾角30，表示为 200/SE30；因走向可用倾向加减90得到，一般只用倾向和倾角，表示为 11030。,37/63,第四节 褶皱构造(fold),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性的构造，称为褶皱构造。,38/63,一、褶皱的力学成因,（a）水平挤压力；（b）垂直作用力；（c）力偶作用,39/63,二、褶曲要素：,枢纽(hinge)：组成褶皱的岩层的同一层面上各个最大弯曲点的联线叫枢纽。,核部(core)两翼(limb),轴面(axial plane)是连接褶皱各层枢纽构成的面，它是一个抽象的面。轴线(axial line)是轴面与水平面的交线。,40/63,三、褶皱构造基本形态：,背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。向斜(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。,41/63,四、褶皱类型,按轴面产状分：,直立,倾斜,倒转,平卧,42/63,按枢纽产状分：,按褶曲长短轴的比例分：穹窿、构造盆地、短轴褶皱与线状褶皱(课本P53图),图 4-10 穹隆和构造盆地(a)穹隆；(b)构造盆地,44/63,五、褶皱构造野外观察方法,背斜成谷,向斜成山,穿越法：垂直于岩层走向观察。追踪法：平行于岩层走向观察。,45/63,五、褶皱的识别方法,古生物方法：判断年代序列,岩石学方法：利用岩层的原生构造现象判断新老层位方向。小构造方法：观察由于层间扭动引起内部小构造现象。,46/63,六、褶皱构造的工程地质评价：对隧道工程,47/63,六、褶皱构造的工程地质评价：对深路堑和高边坡,山坡岩层地质构造的影响a-向斜山；b-背斜山；c-单斜山1-有利情况；2-不利情况,48/63,第五节 断裂构造(fracture),华蓥山断裂,49/63,一、断裂构造的力学机制,50/63,断裂构造的形成,51/63,二、断裂构造的分类,节理（裂隙）是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造，也称为裂隙。,断层 断层是岩体破裂后，两侧岩块产生显著位移 的断裂构造。,52/63,（一）节理(joint)：,原生节理:岩石在成岩过程中形成的节理。次生节理:包括风化节理、卸荷节理等。构造节理:由于地壳构造运动而形成的节理。分为张节理和剪节理。,53/63,表 4-2 裂 隙 发 育 程 度 分 级 表,54/63,裂隙调查、统计和表示方法：选择代表性的基岩露头,对一定面积内的裂隙进行测量。,55/63,裂隙走向玫瑰图表示方法：,56/63,节理的工程地质评价:岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性，促进岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，易发生崩塌等不稳定现象。,57/63,（二）断层(fault):,断层要素:断层面（带）断盘断距,58/63,断层基本类型,正断层(normal fault),逆断层(reverse fault),平移断层(parallel fault),59/63,断层组合形式,叠瓦式断层,60/63,按断层与褶皱轴的关系分：,纵向断层F1，横向断层F2，斜向断层F3,61/63,断层的识别,地层界限不连续或岩层中断,62/63,岩层不对称重复或缺失,63/63,断层破碎带及构造岩,擦痕,牵引构造及伴生节理,64/63,断层工程地质评价,由于断裂构造的存在，破坏了岩体的完整性，加速了风化作用、地下水的活动及岩溶发育，从而在以下几方面对工程建筑产生影响。,（1）断层对工程建设十分不利，特别是道路工程建设中，选择线路、桥址和隧道位置时，应尽可能避开断层破碎带。（2）当道路和隧道与断层走向平行时，选线尽可能避开断层破碎带，而当必须穿越断层时，应垂直断层走向穿越。,（3）断层破碎带降低了地基岩体的强度和稳定性，建于其上的建筑易产生较大的沉降、开裂和倾斜。（4）跨越断裂带的建筑物，易产生不均匀沉降。,65/63,一、地质图(geological map)的类型：,普通地质图 地貌及第四纪地质图 工程地质图 水文地质图,地质平面图 地质剖面图 地层柱状图,第六节 地质图,66/63,二、地质图规格,地质平面图应有图名、图例、比例尺、编制单位和编制日期等。,比例尺的大小反映了图的精度，比例尺越大，图的精度越高，对地质条件的反映也越详细、越准确。,67/63,水平构造,直立构造,三、各种地质界面在地质图上的表现:,68/63,倾斜构造（V字形法则）,1.倾向反，同弯曲且曲率小。,69/63,2.倾向同，倾角大，反弯曲。,70/63,3.倾向同，倾角小，同弯曲但曲率大。,71/63,水平岩层和倾斜岩层地质图,练习：地质图分析,72/63,褶皱在地质图上的表现：,水平褶曲,倾伏褶曲,73/63,断层构造在地质图上的表现：,（b）,74/63,地层接触关系在地质图上的表现:,图 4-28 不整合E与Q 平行不整合；T与E 角度不整合。,75/63,读图方法：比例尺、图例、地貌、地层分布和岩性、地质构造、物理地质现象、工程地质评价。,76/63,图 4-29 宁陆河地区地质图,77/63,图 4-29 宁陆河地区地质图,78/63,复习思考题 1 什么是相对地质年代？什么是绝对地质年代？地层的相对地质年代是怎样确定的？2地质年代单位和时间地层单位的含义及相互关 系怎样？3熟悉地质年代表及第四纪地质年代的划分。4什么是地壳运动及地质构造？两者的关系如何？5什么叫岩层的产状？产状三要素是什么？岩层 产状是如何测定和表示的？,79/63,6什么叫褶皱构造？什么叫褶曲？褶曲要素及基 本形态有哪些或是什么？7如何识别褶曲并判断其类型？8如何区别张节理与剪节理？9什么叫断层？断层由哪几部分组成？断层的基本类型有哪些？在野外如何识别层？10.试说明岩层间接触关系的类型，各自的含义及 识别方法。11.什么是活断层？它具有哪些特征？,80/63,12试说明研究和学习各种地质构造有何工程意义？13什么是地质图？地质图的基本类型有哪些？14各种地质现象或地质构造在地质图中的表现形式如何？15怎样阅读地质图？,作业题 1.某地区地质剖面图，如图所示。试确定（1）各地层之间的接触关系。（2）岩浆岩与围岩的接触关系。（3）两期岩浆岩之间的接触关系。（4）岩浆岩的形成时代。,82/63,2.用虚线恢复AB剖面图中褶皱的形态，并指明每个褶皱的名称。,3.根据平面图示，判别断层的性质。,83/63,4.分析地质图。说明有几个褶皱，形态类型；几条断层，何种性质。同时分析k地层与其下伏地层的接触关系。,84/63,5.根据下列剖面图，判断各图中断层及褶曲的性质。,