第二章地質構造第二章地質構造第一節地質年代第二節地質構造第三節活斷層第四節

閱讀地質圖本章主要內容地層地質年代的確定；巖層產狀三要素的測定方法與表式方法；掌握各種構造與公路工程的關系；閱讀地質圖；現代地質學認為，地殼被劃分成許多剛性的板塊，而這些板塊在不停地彼此相對運動。這種地殼運動，引起海陸變遷，產生各種地質構造，形成山脈、高原、平原、丘陵、盆地等基本構造形態。地質構造大大改變了巖層和巖體原來的工程地質性質，影響巖體穩定，增大巖石的滲透性，為地下水的運動和富集創造了良好的場所。中國大地構造分區略圖據全秋奇,1989第一節

地質年代第一節地質年代幾個概念的區分:

地史

---地殼發展演變的歷史叫做地質歷史

絕對地質年代

----地質事件發生（或地質體形成）的時代,是用距今多少年以前來表示，是通過測定巖石樣品所含放射性元素確定的；

第一節地質年代

相對地質年代

----地質事件發生（或地質體形成）的先后順序,是由該巖石地層單位與相鄰已知巖石地層單位的相對層位的關系來決定的。一般以應用相對地質年代為主.

一、地層的地質年代地層和巖層的區別：巖層-由兩個平行或近于平行的界面（巖層面）所限制的同一巖性組成的層狀巖石，稱為~，巖層是沉積巖的基本單位而沒有時代的含意。地層-在地質學中，把某一地質時期形成的一套巖層及其上覆堆積物統稱為那個時代的地層。喻家山二疊系孤峰組硅質巖地層學中的幾個基本定律

1、生物演化律：含有相同或相似生物內容的地層屬于同一時代，含有不同生物內容的地層時代不同，時代越老的地層含有的化石越原始低級簡單，與現代生物界面貌差別越大，時代越新的地層含有的化石內容越高級復雜越接近于現代。一些有代表性的生物具有時代意義的化石：牙形石Hindeodusparvus浙江長興煤山2、地層層序律：即先沉積的一定位于地層的下部后沉積的一定位于上部，由此可以確定沉積事件的先后順序。未發生倒轉的水平巖層新老新老未發生倒轉的傾斜巖層3、原始連續性定律:即沉積過程中如果沒有干擾因素，則原始的沉積地層一定是連續的。

□

原始水平性定律在原始條件下形成的沉積地層一定是水平的。由這三條定律出發，如果發現某個地區的地層不符合上述情況，這一定有什么地質事件發生。通過對區域間地層的對比，就可以確定區域地層沉積的先后順序，并根據其它地質體與地層的關系來確定地質事件發生的先后。二、地層的相對地質年代沉積巖相對地質年代的確定巖漿巖相對地質年代的確定絕對地質年代的確定（一）沉積巖相對地質年代的確定1．地層層序律：沉積巖在形成過程中，自然的層序總是先老后新(下老上新).2．標準地層對比法：一定區域內，同一時期形成的巖層特征基本一致。可以以巖石的組成、結構、構造等特點，作為巖層對比的基礎.但此方法具有一定的局限和不可靠性。3．層位接觸關系對比法：不整合接觸就成為劃分地層相對地質年代的一個重要依據。4.生物演化法：化石是確定地質年代的重要依據.新老巖層的產狀巖層的產狀：巖層在三維空間中的延伸狀態。巖層的產狀類型：巖層在空間上的產狀有三種基本類型，即水平巖層、傾斜巖層和垂直巖層地層接觸關系：指上下兩套不同時代地層之間在空間上的接觸形式。分為整合接觸、平行不整合接觸、角度不整合接觸和非整合接觸。整合接觸：上下兩套地層產狀平行,在沉積層序上沒有間斷。形成過程中地殼緩慢下降,地殼運動與沉積作用相對平衡。沉積巖的接觸關系

地層覆蓋在變質雜巖或巖漿巖之上非整合角度不整合Angularunconformity非整合nonconformity平行不整合disconformityABCD地層接觸關系沉積小間斷Paraconformity沉積巖的接觸關系（1）角度不整合：埋藏侵蝕面將年輕的、新的、變形較輕的沉積巖同傾斜或褶皺的沉積巖分開，不整合面上下巖層之間有一角度差異。形成過程:地殼平穩下降、沉積

地殼強烈活動,發生褶皺、變質或巖漿活動

平穩上升、遭受剝蝕

平穩下降、沉積。沉積巖的接觸關系（2）平行不整合（假整合）：上下兩套巖層之間產狀一致、互相平行，但在巖性時代、古生物特征上是不連續的，中間發生過沉積間斷。形成過程：地殼穩定下降、沉積

平穩上升、遭受剝蝕

平穩下降、沉積。海平面沉積巖的接觸關系（3）整合：上下兩套巖層之間產狀一致、互相平行，且在巖性時代、古生物特征上是連續的，沒有發生過沉積間斷。（二）巖漿巖相對地質年代的確定巖漿巖的相對地質年代，是通過它與沉積巖的接觸關系以及它本身的穿插構造來確定的。侵入接觸：巖漿侵入體的形成年代，晚于發生變質的沉積巖層的地質年代。沉積接觸:巖漿巖形成后,經長期風化剝蝕,后來在侵蝕面上又有新的沉積,巖漿巖的形成年代早于沉積巖的地質年代。穿插關系：一般是年輕的侵入巖脈穿過較老的侵入巖。(比最新的新,比不整合覆蓋在它上面的最老的老)地質剖面圖相對地質年代的單位地質年代單位年代地層單位巖石地層單位相對地質年代的單位地質年代單位以生物演化階段、地層形成順序、構造運動及古地理特征等為依據將地質歷史劃分為若干階段而形成的年代單位，一個地質年代單位代表了一個時間地層單位中巖石形成的時間范圍。劃分等級從高到低：宙

代

紀

世相對地質年代的單位地質年代單位年代地層單位與地質年代單位相對應。一個時間地層單位代表了一定時間范圍內形成的全部巖層。具有全球對比意義。劃分等級從高到低：宇

界

系

統宇Eonothem

界

Erathem系System統Series宙

Eon

代Era

紀

Period

世Epoch年代地層單位地質年代單位相對地質年代的單位年代地層單位與地質年代單位嚴格對應相對地質年代的單位地質年代單位年代地層單位巖石地層單位以地層的巖石特征作為劃分依據的地層單位。它不考慮其年齡，具有地方性，使用范圍有限。劃分等級：群

組

段

層組是基本巖石地層單位。命名：地名+等級名如蒲圻群、長興組、邵東段等。第四紀（系）第三紀（系）白堊紀（系）侏羅紀（系）三疊紀（系）二疊紀（系）石炭紀（系）泥盆紀（系）志留紀（系）奧陶紀（系）寒武紀（系）新生代（界）中生代（界）晚（上）古生代（界）早（下）古生代（界）顯生宙（宇）寒冷的冬天無（武）法入眠。挖（奧）一片碎陶瓷，刨些泥土只（志）夠留做一個泥盆。盆中放些石炭烤火仍覺太冷，蓋上二、三疊被子才覺暖些。睡得像個豬玀（侏羅）白挨（堊）到天明，忽聽到門外傳來從古至新第三、四記（紀）敲門聲。地質年代表為了方便說明各種事件的演變，于是將地球的歷史分成許多不同地質年代地質年代劃分:根據地質年代劃分，將地球化分成前寒武紀、古生代、中生代、新生代前寒武紀：也稱“前古生代”，在地球突然繁盛之前稱為前寒武紀。

古生代:古生代初期大多數的生物都生存在海洋，其中以三葉蟲最具代表性；中其魚類開始大量繁殖；約4億年前，植物發展出許多適應陸地生活的構造，成功的登上陸地生活并且繁殖。中生代:中生代時期，在海洋中，菊石取代三葉蟲的地位；陸地上的植物以裸子植物為主，動物方面則是爬蟲類動物大量繁殖，尤其以恐龍最具生競爭的優勢。

新生代:恐龍滅絕以后的時期，我們稱為新生代，此時開花植物繁盛，而恐龍在生態上的地位就由鳥類和哺乳類取代。三、地質年代表與地層單位（三）絕對地質年代的確定

用放射性同位素法巖石中一些元素具有天然放射性的同位數,放射性同位素經過放射衰變，成為同一元素的較穩定的同位素或另一元素的同位素同位素地質年齡：利用同位素的蛻變規律來計算得到的礦物和巖石的形成年齡。同位素地質年齡是絕對年齡．放射同位素的放射衰變速率恒定,因而其半衰期恒定。確定了現今巖石中母同位素和衰變產生的子同位素的原子數,即可根據半衰期計算出巖石從形成時到現今的年齡：t=1/λLn(1+D/N)t衰變時間(年齡)；λ衰變常數;D子原子數；N母原子數絕對地質年代同位素測年小結相對地質年代確立的三個依據年代地層單位、地質年代單位、巖石地層單位地質年代表（紀/系一級）絕對地質年代（同位素地質年齡）第二節地質構造第二節地質構造一、巖層產狀及其測定方法產狀要素走向巖層面與水平面的交線，稱走向線。走向線兩端所指的方向稱走向傾向垂直于走向線沿層面向下所引的直線，稱傾斜線。其在水平面上的投影線所指方向，稱為傾向傾角傾斜線與其在水平面上的投影線間的夾角產狀三要素2．巖層產狀的野外測定及表示法在野外通常使用地質羅盤來測量巖層產狀的三要素2．巖層產狀的野外測定及表示法巖層走向的測量巖層走向是巖層層面與水平面相交線的方位，測量時將羅盤長邊的底棱緊靠巖層層面，當圓形水準器氣泡居中時讀指北或指南針所指度數即所求（因走向線是一直線，其方向可兩邊延伸，故讀南、北針均可）。巖層傾向的測量巖層傾向是指巖層向下最大傾斜方向線（真傾向線）在水平面上投影的方位。測量時將羅盤北端指向巖層向下傾斜的方向，以南端短棱靠著巖層層面，當圓形水準器氣泡居中時，讀指北針所指度數即所求。

巖層傾角的測量巖層傾角是指層面與假想水平面間的最大夾角，稱真傾角。真傾角可沿層面真傾斜線測量求得，若沿其他傾斜線測得的傾角均較真傾角小，稱為視傾角。測量時將羅盤側立，使羅盤長邊緊靠層面，并用右手中指撥動底盤外之活動扳手，同時沿層面移動羅盤，當管狀水準器氣泡居中時，測斜指針所指最大度數即巖層的真傾角。若測斜器是懸錘式的羅盤，方法與上基本相同，不同之處是右手中指按著底盤外的按紐，懸錘則自由擺動，當達最大值時松開中指，懸錘固定所指的讀數即巖層的真傾角。一、羅盤在公路工程野外工作中的作用：1.羅盤測量——測巖層和節理產狀、測公路走向；2.通過操作結果判斷巖層和節理產狀與公路工程關系。巖層產狀的羅盤測量1.羅盤檢查、校正2.羅盤測量

A測巖層和節理產狀產狀要素：走向、傾向、傾角

1）巖層走向（實質是山脈延伸方向）是巖層層面與水平面交線的延伸方向。羅盤操作

2）巖層傾向（實質是山體傾斜方向）是巖層面上的傾斜線在水平面的投影所指方向。

3）傾角是巖層層面與水平面所夾的銳角(真傾角是傾斜巖體的重心方向與水平面夾角）

B測公路走向羅盤操作3.記錄：格式：傾向∠傾角。例如：200∠25。4.注意事項：

a測方向時讀圓刻度盤，盤面要保持水平（圓水準居中）。走向是用長邊貼巖層面；傾向是用短邊貼巖層面。

b測角度時讀半圓刻度盤，盤面垂直巖層面（管水準居中）。要注意測真傾角（最大角）。

c走向為傾向加/減90。所以野外只需測傾向與傾角。巖層產狀的記錄方法如用方位角羅盤測量，測得某地層走向是330°、傾向為240°、傾角為50°，記做330°/SW∠50°，或記做240°∠50°（即只記傾向與傾角即可）。如果用方位角羅盤測量但要用象限角記錄時，則需把方位角換算成象限角，再作記錄。如上述地層產狀其走向應為γ=360°－330°=30°，傾向β=240°－180°=60°。其產狀記作N30°W/SW∠50°，或直接記作S60W∠50則可。在地質圖或平面圖上標注產狀要素時，需用符號和傾角表示。首先找出實測點在圖上的位置，在該點按所測巖層走向的方位畫一小段直線（4mm）表示走向，再按巖層傾向方位，在該線段中點作短垂線（2mm）表示傾向，然后，將傾角數值標注在該符號的右下方。

3.巖層產狀表示方法傾向∠傾角├傾角傾向/傾角特殊:直立水平倒轉

判斷巖層產狀、節理產狀與公路工程的關系1.巖層傾向與公路工程關系：巖層面傾向公路時，被層面所分割巖體的重心方向也傾向公路，當傾角較大時巖體易發生滑移，對公路危害大。2.節理產狀與公路工程關系：節理密度大，巖體破碎，不利于公路工程安全穩定；節理密度小，但是節理面傾向公路時，與1相同，對公路危害大。工程應用二.巖層的分類1．水平巖層巖層的原始產狀大部分是水平的。時代越老，出露位置越低，越新則分布的位置越高。2.傾斜巖層傾斜構造是層狀巖層中最常見的一種產狀，它可以是斷層的一盤、褶曲的一翼或巖漿巖體的圍巖，也可能是因巖層受到不均勻的上升或下降所引起的。3．直立巖層

巖層層面與水平面相垂直時，稱直立巖層。其露頭寬度與巖層厚度相等，與形特征無關。水平產狀－巖層傾角<5°傾斜產狀－巖層傾角>5°～<85°直立產狀－巖層傾角>85°正常產狀（正常巖層）－順傾向方向巖層由老到新

倒轉產狀（倒轉巖層）－順傾向方向巖層由新到老常見產狀類型沉積巖層形成時的原始產出狀態(即產狀)大多數是水平或近于水平。如果經受地殼運動（垂直抬升）的影響，改變了原始形成時的位置，但仍保持水平產狀的一套水平巖層組成的構造，稱為水平構造。巖石的變形和變位

------水平構造巖層受構造運動的影響，不僅改變了巖層形成時的位置，而且改變了原有的水平狀態，使巖層面與水平面具有一定的交角，于是便形成了傾斜巖層。傾斜巖層常常是組成其它構造(如褶皺構造和斷裂構造等)的一部分。巖石的變形和變位

------傾斜構造直

立

巖

層三、

褶皺構造 巖層受到構造運動作用后，在未喪失連續性的情況下產生的彎曲變形，稱為褶皺構造。褶皺構造中的一個單獨的彎曲叫褶曲。褶皺的要素：核部、翼部、軸面、軸、樞紐三、

褶皺構造 褶皺的基本形態： 背斜——巖層向上彎曲，核心部位的巖層較老，而外側巖層較新，稱為背斜。其在地面的出露特征是從中心到兩側巖層從老到新對稱重復出現。 向斜——巖層向下彎曲，核心部位的巖層較新，而外側巖層較老，稱為向斜。其在地面的出露特征是從中心到兩側巖層從新到老對稱重復出現。背斜與向斜示意圖背斜成谷、向斜成山示意圖向

斜

山三、

褶皺構造

褶皺的形態類型根據褶曲軸面產狀，結合兩翼產狀特點，可將褶曲分為：直立褶曲：軸面近于直立，兩翼傾向相反，傾角近于

相等；傾斜褶曲：軸面傾斜，兩翼傾向相反，傾角不等；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。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。三、

褶皺構造根據褶曲樞紐產狀，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。四、斷裂構造組成地殼的巖體，在地應力作用下發生變形，當應力超過巖石的強度，巖體的完整性受到破壞而產生的大小不一的斷裂，稱為斷裂構造。斷裂構造是地殼中常見的地質構造，斷裂構造發育地區，常成群分布，形成斷裂帶。斷裂帶是礦液和地下水的運移通道，也是礦體的儲存場所。因此研究斷裂帶的特征，對尋找礦產及地下水具有重要的實用意義。根據巖體斷裂后兩側巖塊相對位移的情況，斷裂構造可分為節理（裂隙）和斷層。垂直節理風化后形成地貌斷層谷節理又稱裂隙，是存在于巖體中的裂縫，是破裂面兩側的巖石未發生明顯相對位移的小型斷裂構造。按成因分構造節理，分為張節理和剪節理（共扼“X”節理）。和非構造節理，分為原生節理、風化節理、重力節理、減壓節理和人為節理等類型。按節理與巖層產狀的關系劃分為走向節理（縱向節理）、傾向節理（橫向節理）和斜向節理。剪節理－由剪應力產生的破裂面特征：長、大、平直光滑，延伸穩定，常常呈“X”型張節理－由張應力產生的破裂面

特征：短、小、粗糙不平，延伸不遠，豆莢狀、樹枝狀2．節理調查、統計及表示方法節理對工程巖體穩定和滲漏的影響程度取決于節理的成因、形態、數量、大小、連通以及充填等特征。

測節理的產狀與測巖層產狀的方法相同。野外對巖體中節理分布的多少，常用節理密度來標定。所謂節理密度，是指巖石中某節理組在單位面積或單位體積中、單位長度的節理總數。節理玫瑰花圖統計裂隙，可以用節理走向編制，也可以用節理傾向或傾角來編制。每一花瓣愈長，表明該方位角內出現節理數目愈多；花瓣愈寬，說明節理方向的變化范圍愈廣。以垂直河流方向的節理最發育，且傾向河流下游者居多，據此可了解勘察區巖體節理的發育規律。3．節理的工程評價巖體中的節理，在工程上除有利于材料的采集之外，對巖體的強度和穩定性均有不利的影響。當節理主要發育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時，不論巖體的產狀如何，路塹邊坡均易發生崩塌等不穩定現象；在路基施工中，如果巖體存在節理，還會影響爆破作業的效果。（二）斷層指巖體在構造應力的作用下發生斷裂，且斷裂面兩側巖體有明顯相對位移的構造現象，它是節理的擴大和發展。斷層不僅對巖體的穩定性和滲透性、地震活動和區域穩定有重大的影響，而且是地下水運動的良好通道和匯聚的場所。在規模較大的斷層附近或斷層發育地區，常賦存有豐富的地下水資源。斷層崖標志層風火山隧道北部斷裂切割表層第四系的裂縫延伸特征（鏡向西）

裂縫最大寬度5－10mm，延伸長度200m斷層面：兩側巖塊發生相對位移的斷裂面。其間巖石破碎，因而稱破碎帶。其中在大斷層的斷層面上常有擦痕，斷層帶中常形成糜棱巖、斷層角礫和斷層泥等。斷層線：斷層面與地面的交線。斷盤：斷層面兩側的巖塊。若斷層面是傾斜的，位于斷層面上側的巖塊，稱上盤；位于斷層面下側的巖塊，稱下盤。若斷層面是直立的，可用方位來表示（東盤、西盤、南盤、北盤）。斷距：斷層兩盤沿斷層面移動開的距離。1.斷層的分類正斷層上盤下降上盤上升逆斷層水平錯動平移斷層上盤斜向上升斜向運動1－逆平移斷層上盤斜向下降斜向運動2－正平移斷層（l）正斷層：正斷層一般是由于巖體受到水平張力及重力作用，使上盤沿斷層面向下錯動而成。其斷層線較平直，斷層面傾角較陡，一般大于45°。（2）逆斷層：逆斷層一般是由于巖體受到水平方向強烈擠壓力的作用，使上盤沿斷層面向上錯動而成。斷層線的方向常與巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應力作用的方向垂直。逆斷層的傾角變化很大，斷層面傾角大于45°的稱沖斷層，介于25°一45°之間的稱逆掩斷層，小于25°的稱輾掩斷層。（3）平推斷層：其斷層面傾角很陡，常近于直立，斷層線平直延伸遠，斷層面上常有近于水平的擦痕。2．斷層的組合形態斷層很少孤立出現，往往由一些正斷層和逆斷層有規律地組合成一定形式，形成不同形式的斷層帶。如階梯狀斷層、地塹、地壘和疊瓦式構造。

3.斷層的野外識別

⑴地貌上的反映：上升盤的前緣可能形成陡峭的斷層崖，如果經剝蝕，就會形成斷層三角面地形。另外，山脊錯斷、斷開，河谷跌水瀑布，河谷疊瓦式構造方向發生突然轉折等，很可能均是斷裂錯動在地貌上的反映。（2）地層特征若巖層發生不對稱的重復，巖脈被錯斷，或者巖層沿一走向突然中斷，與不同性質的巖層突然接觸等。

(3)斷層的伴生構造斷層的伴生構造是斷層在發生、發展過程中遺留下來的痕跡。常見的有牽引彎曲、斷層角礫、糜棱巖、斷層泥和斷層檫痕。（4）水系

河流遇斷層面而急劇改向，甚至發生河谷錯斷現象。湖泊、洼地呈串珠狀排列，往往意味著大斷裂的存在；溫泉和冷泉呈帶狀分布往往也斷層存在的標志；線狀分布小型侵入體。斷層角礫4．斷層的工程評價（1）降低了地基的強度和穩定性，斷層破碎帶力學強度低、壓縮性大，建于其上的建筑物由于地基的較大的沉陷，易造成開裂或傾斜。斷裂面對巖質邊坡、橋基穩定常有重要影響。

(2)跨越斷裂構造帶的建筑物，由于斷裂帶