《工程地質(zhì)學(xué)》第三章地質(zhì)構(gòu)造

1、第三章第三章 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造第一節(jié) 地質(zhì)年代第二節(jié) 巖層產(chǎn)狀及其測定第三節(jié) 褶皺構(gòu)造第四節(jié) 斷裂構(gòu)造構(gòu)造第五節(jié) 地質(zhì)圖及其閱讀 在地球歷史演變過程中，地殼是不斷地運(yùn)動、變化和發(fā)展的，比如說“世界屋脊”喜馬拉雅山。地殼運(yùn)動改變了巖層的原始產(chǎn)出狀態(tài)，使地殼產(chǎn)生隆起或下沉，巖層發(fā)生彎曲、錯(cuò)斷等，形成了各種不同的構(gòu)造行跡，如褶皺、斷層等，這種殘留在巖層中的變形或變位的構(gòu)造行跡稱為地質(zhì)構(gòu)造，因此地殼運(yùn)動也稱為構(gòu)造運(yùn)動。 地質(zhì)構(gòu)造的基本類型包括水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造等，其中褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造是最主要的構(gòu)造類型。研究地殼發(fā)展和變化歷史的科學(xué)稱研究地殼發(fā)展和變化歷史的科學(xué)稱為為地史學(xué)地史學(xué)，

2、它主要闡明地殼發(fā)展變，它主要闡明地殼發(fā)展變化的歷史和生物演化的情況，確定化的歷史和生物演化的情況，確定巖層形成的先后次序、生成環(huán)境以巖層形成的先后次序、生成環(huán)境以及構(gòu)造變動等。及構(gòu)造變動等。地質(zhì)年代地質(zhì)年代地殼發(fā)展演變的時(shí)間段落稱為地質(zhì)年代。地殼發(fā)展演變的時(shí)間段落稱為地質(zhì)年代。3.1地質(zhì)年代地層年代地層年代在地質(zhì)學(xué)中，把某一地質(zhì)時(shí)代形成的一套巖層，在地質(zhì)學(xué)中，把某一地質(zhì)時(shí)代形成的一套巖層，稱為那個(gè)時(shí)代的地層。稱為那個(gè)時(shí)代的地層。時(shí)間物質(zhì)地質(zhì)年代地層年代 宙：是地質(zhì)年代中最大的單位。在地質(zhì)發(fā)展歷史中，根據(jù)生物出現(xiàn)的顯著和不顯 著而分成兩個(gè)宙。沒有顯著生物出現(xiàn)的時(shí)代叫隱生宙，有顯著生物出現(xiàn)的時(shí)代叫

3、 顯生宙。 代：在顯生宙內(nèi)，根據(jù)生物演化的主要階段可分為三個(gè)時(shí)代，即古生代、中生代 、新生代。在隱生宙內(nèi)目前尚無國際統(tǒng)一的劃分方案，有的根據(jù)巖層發(fā)育，地殼運(yùn)動和同位素年代資料把隱生宙分為兩 個(gè)代即太古代和元古代；但太古代和元古代之間的界限至今沒有一個(gè)統(tǒng)一意見。 紀(jì)：代再分為若干紀(jì)。如古生代分為寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì) 、二疊紀(jì)共六個(gè)紀(jì)；中生代分為三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)共三個(gè)紀(jì)；新生代分為 第三紀(jì)及第四紀(jì)。另外也有根據(jù)地層的某些 特點(diǎn)命名如石炭紀(jì)就因產(chǎn)煤而得名。 世：一個(gè)紀(jì)分為三個(gè)世。少數(shù)的紀(jì)如二疊紀(jì)、白堊紀(jì)、第三紀(jì)則分為兩個(gè)世。世的名 稱是在紀(jì)的名稱上加上早、中、晚即可。如早泥盆

4、世、中泥盆世、晚泥盆世。二 分的紀(jì)則用早、晚即可，如早二疊世、晚二疊世。 期：世分為期。 絕對年代：指組成地殼的巖層，從形成到現(xiàn)在的準(zhǔn)確時(shí)間，通過放射性元素蛻變周期測定。 相對年代：通過地層之間的上下層序、古生物化石、巖性變化和地層接觸關(guān)系測定。地層層序法、古生物化石法、巖性對比法、地層接觸關(guān)系法地層層序法、古生物化石法、巖性對比法、地層接觸關(guān)系法地質(zhì)年代：地層層序法地層層序法地層層序法充分利用沉積巖的泥裂、波痕、雨痕等層面構(gòu)造特征古生物化石法幾種標(biāo)準(zhǔn)化石圖板幾種標(biāo)準(zhǔn)化石圖板寒武紀(jì)三葉蟲；寒武紀(jì)三葉蟲；奧陶紀(jì)珠角石；奧陶紀(jì)珠角石；志留紀(jì)筆石志留紀(jì)筆石泥盆紀(jì)石燕；泥盆紀(jì)石燕；二迭紀(jì)大羽羊齒；二迭

5、紀(jì)大羽羊齒；侏羅紀(jì)恐龍侏羅紀(jì)恐龍巖性對比法同一時(shí)期、相同環(huán)境下形成的同一時(shí)期、相同環(huán)境下形成的沉積巖沉積巖，它們的成，它們的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是類似的；分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是類似的；可以根據(jù)已確定的地層年代，在另外地區(qū)，通過可以根據(jù)已確定的地層年代，在另外地區(qū)，通過巖性對比法確定其地層年代；巖性對比法確定其地層年代；此法具有一定的局限性。此法具有一定的局限性。地層接觸關(guān)系法層狀地層接觸關(guān)系-構(gòu)造運(yùn)動、巖漿活動、地質(zhì)發(fā)展歷史的記錄。整合接觸(conformity)：時(shí)間上連續(xù)，產(chǎn)狀上一致。反映地殼連續(xù)均勻下降。沉積巖間的接觸關(guān)系沉積巖間的接觸關(guān)系不整合接觸（有明顯的沉積間斷）平行不整合，角度不整合平行不

6、整合 (disconformity)： 時(shí)間上不連續(xù)，產(chǎn)狀一致。 反映地殼間斷上升。角度不整合(discordant)： 時(shí)間上不連續(xù)，產(chǎn)狀不一致。 反映地殼劇烈運(yùn)動。 2. 巖漿巖間的接觸穿插接觸關(guān)系圖 3-53. 沉積巖與巖漿巖接觸關(guān)系 侵入接觸 沉積接觸 （后期侵入早期沉積巖 的一種接觸關(guān)系）后期沉積巖覆蓋在早期巖漿巖上的沉積接觸關(guān)系巖層及巖層產(chǎn)狀 巖層的產(chǎn)狀指巖層在空間的展開狀態(tài)。巖層是指由兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的、同一巖性組成的層狀巖石。3.2巖層產(chǎn)狀及其測定 地殼運(yùn)動形成的地質(zhì)構(gòu)造是由一定數(shù)量和一定空間位置的巖層或巖石破裂面構(gòu)成的。巖層產(chǎn)狀要素表達(dá)巖層產(chǎn)狀的指標(biāo)，描述巖層在

7、空間上的方位。走向傾向傾角 水平延伸方向傾斜方向巖層層面與水平面的夾角巖層產(chǎn)狀測定與表達(dá)產(chǎn)狀測定：地質(zhì)羅盤法產(chǎn)狀表述水平巖層、傾斜巖層和直立巖層由于地殼運(yùn)動使原始水平的巖層發(fā)生傾斜，巖層層面與水平面之間有一定夾角的巖層，稱為傾斜巖層。巖層傾角等于90的巖層稱為直立巖層。3.3褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造巖層在構(gòu)造運(yùn)動中受力形成的連續(xù)彎曲變形。背斜與向斜褶皺中任何一個(gè)單獨(dú)的彎曲稱為褶曲，其基本形態(tài)有兩種。褶皺要素褶皺的分類褶皺構(gòu)造的識別小背斜倒轉(zhuǎn)背斜褶皺核部的不良工程條件褶皺翼部的不良工程條件地表建設(shè)場地邊坡地下建筑峒室工程褶皺的工程評價(jià)1反向坡（逆向坡）：2順向坡：1）巖層傾角小于山坡坡角時(shí)（易滑動）2）

8、巖層傾角大于山坡坡角（較穩(wěn)定）巖層產(chǎn)狀與坡向的關(guān)系褶皺的工程評價(jià)1褶皺核部的巖層節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，易風(fēng)化剝蝕，強(qiáng)度低，滲透性大，直接影響到巖體的完整性和強(qiáng)度高低，應(yīng)注意巖層的塌落、滲漏及涌水問題。2峒口布置：盡量選在反向坡或巖層傾角小于20度（大于75度）的順向坡地段。避免峒口巖石因開挖而發(fā)生坍塌。3對于深埋洞室，一般應(yīng)布置在褶皺翼部。洞室通過均一巖層有利于穩(wěn)定，而背斜頂部巖層受張力作用，可能塌落，向斜核部則容易儲水。3.4斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造地殼中巖層或巖體受力達(dá)到破裂強(qiáng)度發(fā)生斷裂變形而形成的構(gòu)造。基本類型 按其規(guī)模及斷裂面兩側(cè)的 相對位移 節(jié)理、斷層。節(jié)理（裂隙）巖石中巖塊沿破裂面沒有顯著位

9、移的斷裂構(gòu)造。構(gòu)造節(jié)理：分布廣、規(guī)模大、規(guī)律性強(qiáng)非構(gòu)造節(jié)理：原生、次生規(guī)律性不強(qiáng)、范圍小構(gòu)造裂隙分為剪節(jié)理、張節(jié)理和劈理構(gòu)造裂隙分為剪節(jié)理、張節(jié)理和劈理劈理：密集的構(gòu)造微節(jié)理。劈理發(fā)育使得巖石強(qiáng)度降低，透水性增大，易風(fēng)化成碎片脫落。節(jié)理的工程評價(jià)節(jié)理的發(fā)育方向、發(fā)育程度及節(jié)理性質(zhì)對工程的顯著影響直接破壞巖體的完整性，加速風(fēng)化作用、地下水的活動及巖溶發(fā)育間接降低地基巖體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性：建筑物、壩基、橋基、邊坡對工程施工的不利影響：涌水、坍塌1.節(jié)理組合形成危巖實(shí)例：2.建筑地基中的大裂隙需要先處理不穩(wěn)定穩(wěn)定破裂面兩側(cè)巖塊有顯著位移的斷裂構(gòu)造。二、斷層()斷層的幾何要素?cái)鄬用鏀啾P（上下盤）斷層線斷

10、距（水平斷距、鉛垂斷距）斷層破碎帶(二)斷層的基本類型正斷層逆斷層平移斷層斷層的組合類型疊瓦式構(gòu)造地塹地壘階梯狀斷層的野外識別斷層的存在對工程建筑是不利的，為了防止其對工斷層的存在對工程建筑是不利的，為了防止其對工程建筑的影響，保證工程建設(shè)的安全，規(guī)劃設(shè)計(jì)前程建筑的影響，保證工程建設(shè)的安全，規(guī)劃設(shè)計(jì)前必須識別斷層的存在。必須識別斷層的存在。構(gòu)造線和地質(zhì)體的不連續(xù)斷層的工程地質(zhì)評價(jià)斷裂構(gòu)造的存在，破壞了巖體的完整性，加速了其風(fēng)化作斷裂構(gòu)造的存在，破壞了巖體的完整性，加速了其風(fēng)化作用、地下水的活動及巖溶發(fā)育，可能會對工程建筑產(chǎn)生以用、地下水的活動及巖溶發(fā)育，可能會對工程建筑產(chǎn)生以下幾方面的影響下幾方面的影響。 降低地基巖體的降低地基巖體的強(qiáng)度強(qiáng)度穩(wěn)定性。斷層破碎帶力學(xué)強(qiáng)度低穩(wěn)定性。斷層破碎帶力學(xué)強(qiáng)度低、壓縮性大，建于其上的建筑物由于地基的較大沉陷，易、壓縮性大，建于其上的建筑物由于地基的較大沉陷，易造成斷裂或傾斜。造成斷裂或傾斜。 跨越斷裂構(gòu)造帶的建筑物，由于斷裂帶及其兩側(cè)上下跨越斷裂構(gòu)造帶的建筑物，由于斷裂帶及其兩側(cè)上下盤的巖性均可能不同，易產(chǎn)生盤的巖性均可能不同，易產(chǎn)生不均勻沉降不均勻沉降。 隧道工程通過斷裂破碎帶時(shí)易產(chǎn)生坍塌。隧道工程通過斷裂破碎帶時(shí)易產(chǎn)生坍塌。 斷裂帶在新的地殼運(yùn)動影響下，可能發(fā)生新的移動，斷裂帶在新的地殼運(yùn)動影響下，可能發(fā)生新的移動，從而影響