1、第二章 地層與地質構造3.1、地質年代表 地質年代表：根據地層形成順序、巖性變化特征、生物演化階 段、構造運動性質及古地理環境等綜合因素，把地質歷史劃分階段。 1、國際通用：地質年代單位 地層單位宙宇代界紀系世統2、我國還使用巖石地層單位：群、組、段、層。元古宙太古宙新近紀新近紀古近紀古近紀3.2、地殼運動與地質作用 1、地殼運動 地殼運動又稱構造運動，是地球內力引起指地殼的隆起和拗陷的機械運動。主要有兩種基本運動形式：水平運動是地殼大致沿地球表面切線方向的運動。形成巨大的褶皺山系和地塹、裂谷 升降運動是指地殼運動垂直于地表，即沿地球 半徑方向的運動。產生海退和海侵現象2、地質作用的概念 指自

2、然動力引起地球物質組成、內部結構、地表形態發生變化的作用。變質作用巖漿活動又叫地殼運動構造運動、內動力地質作用1重力的地質作用冰川的地質作用流水的地質作用風的地質作用風化作用、外動力地質作用23.3、地層概念：在一定地質時代內形成的一套巖層（不論是沉積巖層、巖漿巖和變質巖層）統稱為那個時代的巖層。 3.1、地層的新老關系 地層年代：絕對年代和相對年代。 絕對年代：地層形成到現在的實際年齡。 絕對年代確定方法：據巖石中所含放射性元素的衰變規律確定,一般用放射性同位素年齡來測定。相對年代：地層的相對新老關系。 相對年代確定方法：地層層序法、古生物法、地層接觸關系法3.2、相對年代確定方法一、地層層

3、序法： （1）正常層序法：對于正常沉積的巖層，老的在下，新的在上。巖層倒轉時關系相反。（2）標準剖面法：將某地區的地層按新老關系排列的剖面，叫該地區的標準剖面。用標準剖面對比某工點的地層，從而確定該工點地層新老關系的方法。（3）層面構造法：用層面構造指示巖層新老關系的方法。3.2 相對年代確定方法二、古生物法：根據不同的標準化石，確定地層的年代。（較準確的一種方法）標準化石：在各個環境穩定時期，分布廣、生存時間短的化石。老地層：化石結構簡單。新地層：化石結構復雜。在地層新老關系的方法根據生物化石，確定所3.2 相對年代確定方法三、地層接觸關系法： 地層間的接觸關系，是構造運動、巖漿活動和地質發

4、展歷史的記錄，根據它們之間的接觸關系可以判斷地層間的新老關系。沉積巖間接觸關系沉積巖與巖漿巖之間的接觸關系 巖漿巖之間的接觸關系 (a) 整合接觸 (b) 假整合接觸 (c) 角度不整合接觸 沉積巖層間的接觸關系及其形成過程(1)、沉積巖間接觸關系1）整合接觸各地層時代連續，產狀平行。（反映地殼穩定下沉） 整合接觸的地質意義反映該地區在此沉積時期內地殼升降與沉積處于相對穩定狀態，沒有發生顯著的構造運動2）不整合接觸關系A、平行不整合-假整合 不整合面上下兩套地層的產狀彼此平行，接觸界線與整合接觸界線相似平行不整合與整合的區別平行不整合上下兩套地層之間缺失地層平行不整合反映地殼上升，沉積地層露出

5、水面，接受剝蝕，是升降運動的表現后下降沉積失）再上升分化剝蝕（有缺先下降沉積反應地殼：風化剝蝕B、角度不整合 上下兩套地層產狀不同，構造（褶皺、斷裂等）形式、強度和變形方向，變質程度，巖漿活動不同，反映兩套地層經歷了不同的地質發展歷史。角度不整合的特點上覆地層變形相對簡單下伏地層變形相對復雜，其中可以包括上覆地層的變形構 造，表現為疊加變形。后下降沉積變）（有缺失，并且產狀改化剝蝕再擠壓彎曲，并上升風先下降乘積反應地殼：沉積C、不整合的地質意義v反映上、下地層空間的相互關系和時間上的發展順序v巖石地層單元劃分的重要參考v古地理，古構造演變的研究v不整合面與礦產關系密切鐵、錳、磷、鋁土礦，巖漿熱

6、液型礦床，石油、天然氣D、確定不整合的依據地層古生物生物演化是連續的。如有中斷，反映地層缺失沉積-侵蝕古侵蝕面、古土壤及有關的殘積礦床、底礫巖等反映隆起、侵蝕、風化構造變形產狀，構造線，褶皺型式和強度，斷層類型、產狀和強 度，構造截切關系巖漿活動和變質作用不整合分隔的巖層之間，其巖漿作用、變質作用以及成 礦作用往往存在重要的差別(2)巖漿巖與沉積巖層間的接觸關系1)侵入接觸 沉積巖層形成在先，后來火成巖侵入其中2)沉積接觸 侵入巖先形成，之后地殼上升受風化剝蝕，然后地殼又下降接受新的沉積(a) (b) (c) 巖漿巖與沉積巖層間的接觸關系（3）巖漿巖之間的接觸關系： 新巖體穿插老巖體地層的接觸

7、關系總結2.4、地質構造水平巖層水平巖層 傾斜巖層傾斜巖層褶皺構造褶皺構造斷裂構造斷裂構造2.4、地質構造 構造運動使巖石發生變形和變位，這種變形、變位被保留下來的形態稱為地質構造。地質構造的基本類型有:水平巖層 傾斜巖層褶皺構造 斷裂構造一、水平巖層水平巖層：巖層形成后，受構造運動影響輕微，仍 保持原始水平產狀的巖層。習慣上將巖層傾角小于5的巖層都稱水平巖層。水平巖層的出露特征 (a) 立體圖 (b) 平面圖2）水平巖層具有以下特征： (1) 新巖層蓋在老巖層之上。 (2) 水平巖層的地層界線(即巖層面與地面的交線)與地形等高線平 行或重合。 (3)水平巖層頂面與底面的高程差就是巖層的厚度。

8、 (4) 水平巖層的露頭寬度(即巖層頂層和底面地層界線間的水平距離)與地面坡度、巖層厚度有關。a露頭寬度 h巖層厚度水平巖層的露頭寬度二、 傾斜巖層傾斜巖層：巖層層序正常，上層為新巖層，下層為老 巖層，層面與水平有一交角的巖層。 傾斜巖層按傾角a的大小又可分為：(1)緩傾巖層，a30；(2)陡傾巖層，30a60；(3)陡立巖層，a60。(4) 直立巖層，指巖層傾角85的巖層傾斜巖層地層界線的分布特征 “V”字形法則（1）當巖層傾向與地面坡向相反時，巖層界線與地 形等高線彎曲方向相同，但巖層界線彎曲程度較小， 等高線彎曲程度較大。（2）當巖層傾向與地面坡向相同，且巖層傾角大于地面坡角時，巖層界線

9、與地形等高線彎曲方向相反。（3）當巖層傾向與地面坡向相同，但巖層傾角小于地面坡角時，巖層界線與地形等高線彎曲方向相同，但彎曲程度較等高線大。三、巖層與巖層產狀1、巖層：是在一個基本穩定的地質環境條件下，連續不斷沉積形成的單元巖層，是由成分上基本一致的巖石組成，層與層之間有層面分開。（另一種巖層定義）是指由同一巖性組成的，有兩個平行或近于平行的界面所限制的層狀巖石。(a) 厚度穩定巖層 (b) 尖滅巖層 (c) 厚度變化巖層 (d) 透鏡狀巖層巖層的厚度及其形態2、巖層的產狀：是指巖層在地殼中的空間分布狀態。是以巖層面的空間方位及其與水平面的關系來確定的。巖層的產狀要素3、巖層的產狀要素走向：巖

10、層面與水平面的交線叫走向線，走向線兩端延伸的方向就是巖層的走向。 傾向：垂直走向線、沿巖層面向下傾斜的直線叫傾斜線(又稱真傾斜線)，它在水平面上的投影線稱為傾向線，傾向線所指的方向為傾向(又稱真傾向)。 傾角：真傾斜線與其在水平面上的投影線(傾向線)的夾角叫傾角，又稱真傾角。4、產狀要素的測量、記錄和圖示（1）測量：用地質羅盤儀測量（實習講）N45E 30 SE走向 傾角 傾向 135 30傾向 傾角 象限角法方位角法（2）記錄長線代表走向，短線代表傾向，數字是傾角。（長短線必須按實際方位標繪在圖上）；巖層水平（05）；巖層直立（箭頭指向較新巖層）巖層倒轉（箭頭指向倒轉后的傾向，即指向老巖層，

11、數字是傾角。3030(3) 符號表示法302.5 褶皺構造2.5 、褶皺構造 當巖層繼續受到構造應力作用時，產生的一系列彎曲變形的形跡一、概念一、概念褶皺：在構造運動作用下，巖層產生的連續彎曲現象。褶曲：褶皺中的單個彎曲。背斜：巖層向上彎曲。地層對稱重復，中間老，兩邊新。向斜：巖層向下彎曲。地層對稱重復，中間新，兩邊老。 二、褶曲要素核部：褶曲中心部位的巖層。翼部：褶曲兩側部位的巖層。軸面：通過核部，大致平分兩翼的假想平面。軸線：軸面與水平面的交線。樞紐：軸面與巖層面的交線。（最大彎曲點的連線）。脊線：褶曲最高點的連線。槽線：褶曲最低點的連線。 三、褶曲分類 （一） 根據褶曲軸面產狀，結合兩翼

12、產狀特點，可將褶曲分為：直立褶曲、傾斜褶曲、倒轉褶曲、平臥褶曲（a）直立褶曲（b）傾斜褶曲 （c）倒轉褶曲 （d）平臥褶曲該類褶曲特點1 直立褶曲：軸面近于直立，兩翼傾向相反，傾角近于相等；2 傾斜褶曲：軸面傾斜，兩翼傾向相反，傾角不等；3 倒轉褶曲：軸面傾斜，兩翼向同一方向傾斜，有一翼地層層序倒轉。如：桂林甲山倒轉褶曲。4 平臥褶曲：軸面近于水平，一翼地層正常，另一翼地層層序倒轉。水平褶皺、傾伏褶皺（二） 根據褶曲樞紐產狀，可將褶曲分為： 水平褶曲：樞紐近于水平，兩翼的走向基本平行； 傾伏褶曲：樞紐傾伏，兩翼走向不平行。水平褶皺、傾伏褶皺褶曲特點：四、四、褶皺構造褶皺構造的類型的類型 （一）

13、復背斜和復向斜指由一系列連續的次一級褶皺組成的一個大背斜或大向斜。 （二）隔擋式褶皺和隔槽式褶皺 隔擋式褶皺：一個平行褶皺群內，如果背斜呈緊密褶皺，而向斜呈開闊平緩褶皺，則稱之為 隔槽式褶皺：則是一系列相間排列的開闊背斜被一系列緊密向斜所隔開 曲封閉。傾伏：地層界限一段彎伸。水平：地層界限平行延。、最后按地層界限確定產狀為倒轉。倒轉：產狀相同，一翼不等。傾斜：產狀相反，傾角相等。直立：產狀相反，傾角定褶曲橫剖面分類。、再按兩翼巖層產狀確。向斜：中間新，兩邊老。背斜：中間老，兩邊新。關系確定褶曲基本類型、首先按地層對稱重復判別步驟：321五、褶皺構造的辨認 水平傾斜背斜 傾伏傾斜背斜例一 例二：

14、圖上褶皺構造的識別 （1）應垂直巖層走向進行觀察，當巖層重復出現對稱分布時，便可肯定有褶皺構造；（2）分析巖層新老組合關系 (3)分析巖層產狀（4）分析樞紐產狀2.6 斷裂構造2.6 斷裂構造 斷裂構造：巖體受構造應力作用，隨著作用力的進一步增加，當應力超過巖石的強度極限時，巖層便產生破裂錯動、裂縫或錯斷，破壞了巖體的完整性而形成。斷裂構造主要分為節理和斷層兩大類。節理:巖體沿破裂面沒有明顯位移或僅有微量位移的稱為節理；斷層:巖體沿破裂面兩側發生了明顯位移或較大錯動的稱為斷層。一、節理按成因分類1、按成因分類成的節理。化、爆破等原因形表生節理：因卸荷、風學規律性。產生的節理，有力構造節理：因構

15、造運動狀節理。如玄武巖柱程中形成的節理。原生節理：巖石形成過）按成因分類：（ 1特點特點：構造節理構造節理：由地殼運動造成分布廣泛，延伸長而深，可切穿不同的巖層，成組出現。風化節理風化節理：由風化作用造成，多分布在巖層的裸露部位和接近地表處，向下延伸的范圍不大，無方向性。 2 2、按力學性質分類：、按力學性質分類：可分為：可分為：張節理張節理和和剪節理剪節理 張節理張節理：是由于在一個方向的張應力超過了巖石：是由于在一個方向的張應力超過了巖石的抗拉強度，因而在垂直于張應力方向上產生的的抗拉強度，因而在垂直于張應力方向上產生的裂割式的破裂面。裂割式的破裂面。 剪節理剪節理：剪節理是由剪切面進一步

16、發展而成，理論上剪節理應成對出現，自然界的實際情況也經常如此，不過兩組剪節理的發育程度可以不等。 （1）張節理的特點：張節理產狀不穩定，而且往往延伸不遠；張節理面粗糙不平，成顆粒狀或鋸齒狀的裂面；張節理面沒有擦痕；張節理一般發育稀疏，節理間距較大，呈開口狀或楔形，常被其他物質充填；張節理在礫巖中繞過礫石而不會切穿。 （2）剪節理主要特征：節理產狀較穩定，沿走向和傾向延伸較遠，但穿過巖性差別顯著的不同巖層時，其產狀可能發生改變，反映出巖石性質對剪節理的方位有一定的控制作用；剪節理面平直光滑，這是由于剪節理是剪破（切割）巖層而不是拉破巖層的；剪節理面上常有剪切滑動時留下的擦痕、摩擦鏡面；剪節理一般

17、發育較密，常密集成群；剪節理常呈現羽列現象；剪節理兩壁之間的距離較小，常呈閉合狀。剪節理在礫巖中可以切穿礫石。 剪節理與張節理的對比 張節理：剪節理力學機制巖層受張力作用形成的破裂面受剪應力作用形成的破裂面，其兩組剪切面一般形成 X型的節理產狀產狀不穩定延伸不長節理產狀穩定，沿走向傾向延伸較遠節理面特征節理面彎曲粗糙，裂縫較寬，常被巖脈填充節理面平直光滑，裂縫小成閉合狀態發育程度發育較稀，間距較大，是滲漏的良好通道發育密集節理間距小，容易構成軟弱面3、按張開程度分類、按張開程度分類 （1）寬張節理。節理縫寬度大于5mm； （2）張開節理。節理縫寬度為35mm； （3）微張節理。節理縫寬度為13

18、mm； （4）閉合節理。節理縫寬度小于1mm；節理分類：節理分類：1、按成因分類：、按成因分類：構造節理、風化節理和表生節理構造節理、風化節理和表生節理2、按力學性質分類：、按力學性質分類：張節理和剪節理張節理和剪節理3、按張開程度分類：、按張開程度分類：寬張節理、張開節理、微張節寬張節理、張開節理、微張節理和閉合節理理和閉合節理二、節理的發育程度分級 （1）節理不發育:節理組數12組，間距1m以上，多為閉合節理，為構造型，巖體為大塊狀； （2）節理較發育:節理組數23組，間距0.4m以上，多為閉合節理，部分為微張節理，少有充填物，以構造型為主； （3）節理發育：節理組數3組以上，不規則，呈X

19、型或米字型，間距小于0.4 m，多為張開節理，部分有充填物，以構造型或風化型為主，巖體為塊狀； （4）節理很發育：節理組數3組以上，不規則，呈X型或米字型，間距小于0.2 m，以張開節理為主，有個別寬張節理，一般均有充填物，以風化型為主，巖體為碎塊狀；（1）觀察點的選擇（考慮因素）q露頭要好，最好能在三度空間觀測，其露頭面積一般不小于1m2，便于大量測量。q構造特征清楚，巖層產狀穩定。q節理比較發育，組系及其相互關系比較明確。q觀測點應選在構造的重要部位，并且在不同構造層、不同巖系和不同巖性巖層中都應布點。三、三、節理的調查（2）節理調查的內容（1）節理成因類型和力學性質。（2）節理組數、密度

20、、產狀。用線密度（一般用條米）表示或體積密度表示（單位體積內節理數）。（3）節理張開度、長度、節理面壁粗糙度。（4）節理充填物、充填厚度、含水情況。（5）節理發育程度分級。四、節理對工程的影響：(1)是地下水的通道，加速巖石的溶解破壞，尤其在可溶鹽地區易形成溶洞，發育成為地下暗河；(2)加速風化作用和凍脹作用；(3)降低巖石力學強度，降低工程的穩定性；(4)降低爆破效率；(5)降低地基承載力。2.6 斷層二、斷層二、斷層 斷層是斷裂構造中的主要一種類型。斷層是指巖石在構造應力作用下發生斷裂，沿斷裂面兩側的巖塊發生明顯的相對位移的構造現象。它們是節理的進一步發展和擴大。 1、斷層要素斷層的基本組

21、成部分叫斷層要素，主要有：斷層面斷層線斷層帶斷盤斷距斷層斷開后的距離。斷距：巖層中同一點被層。下盤：斷層面下方的巖層。上盤：斷層面上方的巖層斷盤：斷層面兩側的巖走向）面的交線。（又叫斷層斷層線：斷層面與水平沿其運動的破裂面。斷層面：斷層兩側巖層、斷層要素：1概念2、斷層的基本類型及其特征（1）斷層的形態分類: 正斷層，逆斷層、平移斷層正斷層的基本特征是：上盤相對下移，下盤相對上移。逆斷層的基本特征是：上盤相對上移，下盤相對下移。平移斷層:斷層兩盤產生相對水平位移的斷層.正斷層 逆斷層 平移斷層逆斷層按照斷層面的傾角又可分為：i 逆沖斷層：斷層面傾角45ii 逆掩斷層：斷層面傾角在2545iii

22、 輾掩斷層： 斷層面傾角25當輾掩斷層規模巨大，把時代老的地層推覆到時代新的地層之上，就形成推覆構造，見教材p46四川彭縣逆沖推覆構造。上上盤相對上移，下盤相對下移逆沖斷層3、斷層的其它分類 按斷層面產狀與巖層產狀的關系分類：(1) 走向斷層； (2) 傾向斷層； (3) 斜向斷層。 按斷層面走向與褶曲軸走向的關系分類：(1) 縱斷層； (2) 橫斷層； (3) 斜斷層。 按斷層力學成因性質分類按斷層力學成因性質分類v壓性斷層：壓性斷裂由壓應力作用形成逆斷層v張性斷層：張性斷裂由張(拉)應力作用形成正斷層v扭性斷層：扭性斷裂由扭(剪)應力作用產生平移斷層v壓扭性斷層：具有壓性斷層兼扭性斷層的力

23、學特性 平移逆斷層v張扭性斷層：具有張性斷層兼扭性斷層的力學特性平移正斷層4、斷層的組合類型(1) 階梯狀斷層若干條產狀大致相同的正斷層正斷層平行排列，在剖面上各個斷層的上盤呈階梯狀向同一方向依次下降，這樣一些斷層的組合類型稱階梯狀斷層。 (2) 地塹和地壘地塹指兩條走向大致平行的斷層，其中間巖塊為共同的下降盤，兩邊巖塊相對上升的斷層組合形式。地壘指兩條走向大致平行的斷層具有共同的上升盤，兩邊巖塊相對下降的斷層組合形式。 (3) 疊瓦式構造由一系列平行的逆斷層排列組成，從剖面上看，各斷層的上盤依次上升，構成疊瓦式構造。如：四川龍門山疊瓦式逆沖斷層。5、斷層的野外識別標志（1）構造不連續現象（2

24、）地層的重復或缺失（3）斷層破碎帶及構造巖（4）斷層擦痕和階步（5）牽引現象及伴生節理（6）地貌及地下水特征（1）構造不連續現象(a) 巖層錯斷 (b) 巖脈錯斷 (c) 早期斷層錯斷（2）斷層造成的地層重復或缺失（4）構造巖A碎裂硅質白云巖 B斷層角礫巖和構造巖Z震旦系白云巖 C、P石炭、二迭系地層（5）斷層的牽引現象斷層的伴生節理正斷層 逆斷層 6 6、 斷層運動方向的判別斷層運動方向的判別（1） 上升盤出露地層較老，下降盤出露較新； 6 6、 斷層運動方向的判別斷層運動方向的判別（2）斷層橫截褶曲時，背斜上升盤核部地層變寬，向斜上升盤核部地層變窄。 7 7、 研究斷層在工程上的意義研究斷

25、層在工程上的意義（1）斷層可增大巖石的透水性和含水性；斷層的交叉處常是地下水出露的地段；（2）斷層可以降低巖石的堅固性和穩定性，造成隧道工程、礦井工程或壩基等塌陷的危險。如果工程一定要通過斷層，最好是盡量垂直斷層的走向通過。2-7 地質構造對工程建筑物地質構造對工程建筑物穩定性的影響穩定性的影響一、邊坡與地質構造的關系一、邊坡與地質構造的關系巖層的產狀與巖石路塹邊坡坡向間的關系控制著邊坡的穩定性。1當巖層傾向與邊坡坡向一致，而傾角大于或等于邊坡坡角時，邊坡一般較穩定；2當坡角大于巖層傾角時，則巖層因失去支撐而有滑動的趨勢；3當巖層傾向與坡向相反時，若巖層完整、層間結合好，邊坡是穩定的；若巖層內

26、有傾向坡外的節理，層間結合差，巖層傾角又很陡，容易發生傾倒破壞。二、隧道與地質構造的關系二、隧道與地質構造的關系1穿越水平巖層的隧道，應盡量選擇在巖性堅硬、完整的巖層中，如石灰巖、砂巖。在軟硬相間的情況下，隧道拱部應盡量設置在硬巖中，設置軟巖中有可能發生坍塌；2當垂直穿越巖層時，若巖層軟硬相間，則由于軟巖層間結合差，在軟巖部位，隧道拱頂常發生順層坍方；3當隧道軸線順巖層走向通過時，傾向洞內的一側巖層易發生順層坍滑，邊墻受偏壓。一般情況下，由于褶曲的軸部巖層彎曲、節理發育、地下水常可滲入，易誘發坍方，因此隧道位置應選在褶曲翼部或橫穿褶曲軸。垂直穿越背斜的隧道，其兩端的拱頂壓力大，中部巖層壓力小；

27、隧道橫穿向斜時，情況相反。 三、橋基與地質構造的關系三、橋基與地質構造的關系1.斷層帶巖層破碎，常夾有許多斷層泥，應盡量避免將工程建筑物直接放在斷層上或斷層破碎帶附近。2.對于不活動的斷層，墩臺必須設在斷層上時，應根據具體情況采用相應的處理措施。P6768 (1)(5)鐵路選線時,應盡量避開大斷裂帶，線路不應沿斷裂帶走向延伸，在條件不允許，而又必須穿過斷裂帶時，應盡量以大角度或垂直穿過斷裂帶。 2.7 地質圖一、地質圖地質圖是指將一個地區內的地質要素按一定比例縮小，垂直投影在地形平面圖上，以一定的符號、代號、顏色、花紋等表示它們的分布情況的圖件，統稱為地質圖（包括平面圖、剖面圖、柱狀圖）。圖圖名、比例、方位、接圖例綜合柱狀圖地質剖面圖地質平面圖包括：二、地質圖類型 地質圖包括： 平面圖：反映地表的地質現象 剖面圖：反映剖面上的地質現象 柱狀