工程地質(zhì) 第二章 地質(zhì)構(gòu)造

1、Chapter 2 Geological Structure 第二章第二章 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造的概念：由地殼運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致組成地殼的巖層和巖體發(fā)生變形或變位的現(xiàn)象，殘留于地殼中的空間展布和形態(tài)特征，稱為地質(zhì)構(gòu)造或構(gòu)造形跡。地質(zhì)構(gòu)造的基本形態(tài)和分類Basic shape and classification of geological structure ：地質(zhì)構(gòu)造包括巖層的傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造三種基本形態(tài),以及隆起和拗陷等。 2-1 地殼運(yùn)動(dòng)概述地殼運(yùn)動(dòng)概述海面變化的例子意大利那不勒斯灣海岸古羅馬時(shí)代的著名大理石柱是海面升升降降的最好例子。柱子下部一段是在1533年火山噴發(fā)時(shí)被火山灰

2、掩埋部分，柱面光滑；其上2.7米一段在地殼下降時(shí)淹沒在海水中，被海水和牡蜊侵蝕了許多小孔。18世紀(jì)中期，全柱升出海面。19世紀(jì)，地面又開始下沉，柱腳已被淹在海水里了。天津?yàn)I海平原貝殼堤古海岸遺跡天津?yàn)I海平原貝殼堤古海岸遺跡2-2 水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造(Horizontal and inclined structure ) Horizontal structure Inclined structure Horizontal structure 二、單斜構(gòu)造二、單斜構(gòu)造 inclined structure三、地層的產(chǎn)狀要素三、地層的產(chǎn)狀要素spacial state of str

3、ata巖層在地殼中的空間方位和產(chǎn)出狀態(tài)，稱為巖層產(chǎn)狀。它巖層在地殼中的空間方位和產(chǎn)出狀態(tài)，稱為巖層產(chǎn)狀。它以巖層面在空間的延伸方向和傾斜程度來確定，用走向、以巖層面在空間的延伸方向和傾斜程度來確定，用走向、傾向和傾角表示，稱為巖層產(chǎn)狀要素。在野外是用地質(zhì)羅傾向和傾角表示，稱為巖層產(chǎn)狀要素。在野外是用地質(zhì)羅盤儀來測(cè)量巖層的產(chǎn)狀要素。盤儀來測(cè)量巖層的產(chǎn)狀要素。(1)走向走向 巖層面與水平面交線的水平延伸方向稱為該巖層巖層面與水平面交線的水平延伸方向稱為該巖層的走向。巖層走向用方位角表示。的走向。巖層走向用方位角表示。 (2)傾向傾向 巖層面上垂直于走向線，沿層面傾斜向下所引的巖層面上垂直于走向線，

4、沿層面傾斜向下所引的直線，叫做傾斜線。它在水平面上的投影線所指的層面傾直線，叫做傾斜線。它在水平面上的投影線所指的層面傾斜方向?yàn)樵搸r層的傾向斜方向?yàn)樵搸r層的傾向。(3)傾角傾角 巖層面上的傾斜線與它在水平面上的投影線之間巖層面上的傾斜線與它在水平面上的投影線之間的夾角，即傾斜巖層面與水平面之間的二面角，為巖層的的夾角，即傾斜巖層面與水平面之間的二面角，為巖層的傾角。傾角。 Strike：走向：走向 Dip direction： 傾向傾向 Dip ：傾角：傾角 2-3 Folding的定義The definition of folding The shape description （形態(tài)描述）

5、anticlinesanticlines背斜背斜 (upwards convex凸的) synclinessynclines向斜向斜 (downwards convex ）向斜背斜軸面軸面Pivot 樞紐樞紐翼部翼部翼部翼部向斜向斜背斜背斜三、褶皺的分類三、褶皺的分類the classification of foldingUpright直立的Inclined傾斜的Overturned倒轉(zhuǎn)的Recumbent平臥的按褶按褶曲曲樞紐的產(chǎn)狀可分為：樞紐的產(chǎn)狀可分為： （1）水平褶）水平褶曲曲 樞紐水平，兩翼同一巖層的走向基本樞紐水平，兩翼同一巖層的走向基本平行。平行。（2）傾伏褶）傾伏褶曲曲 樞紐

6、傾斜，兩翼同一巖層的走向不平樞紐傾斜，兩翼同一巖層的走向不平行而呈弧形變化行而呈弧形變化. Horizontal foldInclined fold 四、褶皺的識(shí)別：(1)根據(jù)巖層是否有對(duì)稱重復(fù)的出露，可判斷是否有褶皺存在。若在某一時(shí)代的巖層兩側(cè)，有其他時(shí)代的巖層對(duì)稱重復(fù)出現(xiàn)，則可確定有褶皺存在。若巖層雖有重復(fù)出露現(xiàn)象，但并不對(duì)稱分布，則可能是斷層形成的，不能誤認(rèn)為褶皺。(2)對(duì)比褶皺核部和兩翼巖層的時(shí)代新老關(guān)系，判斷褶皺是背斜還是向斜。若核部地層時(shí)代較老，兩側(cè)依次出現(xiàn)漸新的地層，為背斜；反之，若核部地層時(shí)代較新，兩側(cè)依次出現(xiàn)漸老的地層，則為向斜。(3)根據(jù)兩翼巖層的產(chǎn)狀，判斷褶皺是直立的、傾

7、斜的還是倒轉(zhuǎn)的等等。2-4 斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造Fracturing structure巖體受構(gòu)造應(yīng)力作用超過其強(qiáng)度時(shí)而發(fā)生破裂或位移，使巖體受構(gòu)造應(yīng)力作用超過其強(qiáng)度時(shí)而發(fā)生破裂或位移，使巖體的完整性和連續(xù)性遭到破壞，這種構(gòu)造稱為巖體的完整性和連續(xù)性遭到破壞，這種構(gòu)造稱為“斷裂構(gòu)斷裂構(gòu)造造”。Fault 斷層斷層 Jointing節(jié)理節(jié)理Fracturing structure（Fragile rock 脆性巖石）脆性巖石） joints obviousnot fault Obviousnt displaceme Relative Fracture plane一、一、節(jié)理節(jié)理Jointing斷裂兩

8、側(cè)巖石僅因開裂分離，并未發(fā)生明顯相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造稱裂隙(或節(jié)理)節(jié)理的分類：按節(jié)理的成因，可以歸納為構(gòu)造節(jié)理和非構(gòu)造節(jié)理。構(gòu)造節(jié)理是指巖體受地應(yīng)力作用隨巖體變形而產(chǎn)生的節(jié)理(或裂隙)，它分為張節(jié)理和剪節(jié)理。張節(jié)理 是受拉張應(yīng)力，多見脆性巖石中。特點(diǎn)具有張開的裂口，裂隙面粗糙不平，沿走向方向和沿傾向方向延伸均不遠(yuǎn)。裂隙面繞過礫石或砂粒，呈現(xiàn)凹凸不平狀。張節(jié)理剪節(jié)理 受剪應(yīng)力，剪節(jié)理住住與最大剪應(yīng)力作用方向一致，常成對(duì)出現(xiàn)，稱為共扼“”節(jié)理。剪節(jié)理，閉合，節(jié)理面平坦，常有滑動(dòng)擦痕和擦光面，產(chǎn)狀穩(wěn)定，沿走向和傾向延伸較遠(yuǎn)；剪節(jié)理能較平整地切割礫石。類型作用力裂面張開充填情況裂 隙 面特征裂隙間距延

9、伸情況發(fā)育情況張節(jié)理張應(yīng)力裂縫張開常被石英、方解石脈充填彎 曲 粗糟不平，呈 鋸 齒狀 ， 無擦痕較大走向變化大，延伸不遠(yuǎn)，常繞過礫石或砂粒褶皺軸部成組出現(xiàn)，平行或垂直褶皺軸剪節(jié)理剪應(yīng)力裂隙緊閉或稍張開平 直 光滑 有 擦痕 及 鏡面 兩 側(cè)巖 層 巖層 相 對(duì)位移較小走向穩(wěn)定，延深較長，常切巖石中的礫石或砂粒一般同時(shí)出現(xiàn)兩組成“x”形較密集 張節(jié)理和剪節(jié)理比較張節(jié)理和剪節(jié)理比較非構(gòu)造節(jié)理非構(gòu)造節(jié)理 它是由成巖作用、外動(dòng)力、重力等非構(gòu)造因素形成它是由成巖作用、外動(dòng)力、重力等非構(gòu)造因素形成的節(jié)理，又稱之為外生節(jié)理。的節(jié)理，又稱之為外生節(jié)理。巖漿巖中的節(jié)理構(gòu)造按節(jié)理與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系劃分為：走向節(jié)理

10、按節(jié)理與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系劃分為：走向節(jié)理(縱向節(jié)縱向節(jié)理理)、傾向節(jié)理、傾向節(jié)理(橫向節(jié)理橫向節(jié)理)和斜向節(jié)理。和斜向節(jié)理。統(tǒng)計(jì)裂隙，有各種不同的方式，其中節(jié)理玫瑰花圖就是統(tǒng)計(jì)裂隙，有各種不同的方式，其中節(jié)理玫瑰花圖就是其中較為常用的一種。節(jié)理玫瑰花圖，可以用節(jié)理走向其中較為常用的一種。節(jié)理玫瑰花圖，可以用節(jié)理走向編制，也可以用節(jié)理傾向或傾角來編制。編制，也可以用節(jié)理傾向或傾角來編制。0N102090EWjoint rose flower map 二、二、斷層斷層Faulting ： 在構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖層沿?cái)嗔衙娈a(chǎn)生明顯位在構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖層沿?cái)嗔衙娈a(chǎn)生明顯位移。移。v 斷層要素?cái)鄬右?1

11、)斷層面斷層面 巖層斷裂錯(cuò)開，發(fā)生相對(duì)位移的破裂面。巖層斷裂錯(cuò)開，發(fā)生相對(duì)位移的破裂面。 (2)斷層線斷層線 斷層面與地面的交線。斷層面與地面的交線。(3)斷層帶斷層帶 包括斷層破碎帶和斷層影響帶。包括斷層破碎帶和斷層影響帶。(4)斷盤斷盤 斷層面兩側(cè)巖體。斷層面兩側(cè)巖體。(5)斷距斷距 斷層兩盤巖體沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)移動(dòng)的距離。斷層兩盤巖體沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)移動(dòng)的距離。斷層的形態(tài)要素?cái)鄬拥男螒B(tài)要素the description of shape斷層傾角下盤斷層走向斷層面上盤相對(duì)移動(dòng)方向Normal Faul 正斷層正斷層Reverse Fault 逆斷層逆斷層 Strike-slip Fault 平推斷

12、層平推斷層斷層的基本類型斷層的基本類型 Fault Types按斷層兩盤相對(duì)位移的情況，將斷層分為：正斷層、逆按斷層兩盤相對(duì)位移的情況，將斷層分為：正斷層、逆斷層和平移斷層斷層和平移斷層正斷層正斷層Normal Fault 正斷層正斷層Reverse Fault 逆斷層逆斷層 Reverse Fault逆斷層逆斷層Strike-slip Fault 平移斷層平移斷層 Strike-slip Fault平移斷層平移斷層According to the stress condition of fault appening 根據(jù)斷層的受力產(chǎn)生不同性質(zhì)的斷層根據(jù)斷層的受力產(chǎn)生不同性質(zhì)的斷層Tensio

13、n faulting 拉張斷層Compressive faulting 擠壓斷層Shear faulting 剪斷層斷層的組合形態(tài)斷層的組合形態(tài)階梯狀斷層、地塹、地壘和疊瓦式構(gòu)造等。階梯狀斷層、地塹、地壘和疊瓦式構(gòu)造等。 斷層組合分類斷層組合分類傾向不同的正斷層形成地塹傾向相同的正斷層形成地壘傾向相同的逆斷層形成疊瓦狀構(gòu)造東非裂谷東非裂谷圣安德勒斯斷層谷圣安德勒斯斷層谷圣安德勒斯斷層的剪切運(yùn)動(dòng)形成圣安德勒斯斷層的剪切運(yùn)動(dòng)形成圣安德勒斯斷層谷圣安德勒斯斷層谷斷層的野外識(shí)別斷層的野外識(shí)別地貌特征地貌特征 ：斷層三角面地形、山脊錯(cuò)斷、斷開，河谷跌：斷層三角面地形、山脊錯(cuò)斷、斷開，河谷跌水瀑布，河谷方

14、向發(fā)生突然轉(zhuǎn)折等。水瀑布，河谷方向發(fā)生突然轉(zhuǎn)折等。地層特征：巖層發(fā)生不對(duì)稱的重復(fù)或缺失，巖脈被錯(cuò)斷，地層特征：巖層發(fā)生不對(duì)稱的重復(fù)或缺失，巖脈被錯(cuò)斷，或者巖層沿走向突然中斷，與不同性質(zhì)的巖層突然接觸或者巖層沿走向突然中斷，與不同性質(zhì)的巖層突然接觸等等 。斷層的伴生構(gòu)造：牽引彎曲、斷層角礫、糜棱巖、斷層斷層的伴生構(gòu)造：牽引彎曲、斷層角礫、糜棱巖、斷層泥和斷層擦痕。泥和斷層擦痕。 其它標(biāo)志：湖泊、洼地呈串珠狀排列；溫泉和冷泉呈帶其它標(biāo)志：湖泊、洼地呈串珠狀排列；溫泉和冷泉呈帶狀分布，線狀分布的小型侵入體。狀分布，線狀分布的小型侵入體。 震源震源震中震中等震線等震線震中距震中距2-5 地震（火山）帶

15、地震（火山）帶地震的成因地震的成因海嘯的危害海嘯的危害海嘯的危害海嘯的危害2-6 地質(zhì)年代與地質(zhì)年代表地質(zhì)年代與地質(zhì)年代表geological time and Chronological scale 地層是在地殼發(fā)展過程中于一定時(shí)期、在特定的地質(zhì)環(huán)境條件下，由地質(zhì)作用形成的一套巖石的總稱。其具有時(shí)代的新老概念。地層的上下或新老關(guān)系稱為地層層序。要研究地層層序，就要確定地層時(shí)代。 strata superposition method（地層層序法）（地層層序法） fossil succession method（化石演變法）（化石演變法） the method of rock layers c

16、ontact relation （巖層接觸關(guān)系法）（巖層接觸關(guān)系法）. strata superposition method（地層層序法）（地層層序法）根據(jù)沉積巖形成的原理，在沉積巖形成之后，若未經(jīng)劇烈的構(gòu)根據(jù)沉積巖形成的原理，在沉積巖形成之后，若未經(jīng)劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使之倒轉(zhuǎn)，則位于下面的地層時(shí)代較老，位于上面的地造運(yùn)動(dòng)使之倒轉(zhuǎn)，則位于下面的地層時(shí)代較老，位于上面的地層時(shí)代較新，即下老上新。復(fù)雜情況下，按沉積韻律（顆粒下層時(shí)代較新，即下老上新。復(fù)雜情況下，按沉積韻律（顆粒下粗上細(xì)）粗上細(xì)）The youngest layerThe oldest layer fossil succession

17、method（化石演變法）（化石演變法）即利用地層中即利用地層中所含化石確定地層的時(shí)代。所含化石確定地層的時(shí)代。 巖層接觸關(guān)系法巖層接觸關(guān)系法the method of rock layers contact relation. the relations among sedimentary rock （沉積巖之間的接觸關(guān)系）（沉積巖之間的接觸關(guān)系） the relations among the igneous rock,（巖漿巖之間的接觸關(guān)系）（巖漿巖之間的接觸關(guān)系） the relation between sedimentary rock and igneous rock.（沉積巖和巖

18、漿巖之間的接觸關(guān)系）（沉積巖和巖漿巖之間的接觸關(guān)系）沉積巖之間的接觸關(guān)系沉積巖之間的接觸關(guān)系the relations among sedimentary rock(1)整合整合 上下地層連續(xù)沉積，互相平行，沒有明顯的沉積間斷。代上下地層連續(xù)沉積，互相平行，沒有明顯的沉積間斷。代表沉積時(shí)地殼比較穩(wěn)定或地殼連續(xù)下降，接受沉積。表沉積時(shí)地殼比較穩(wěn)定或地殼連續(xù)下降，接受沉積。(2)假整合假整合 又稱平行不整合，上下地層雖然平行，但它們中間有一又稱平行不整合，上下地層雖然平行，但它們中間有一明顯的高低不平的侵蝕面（常夾一層礫巖），并缺少地層，表明上明顯的高低不平的侵蝕面（常夾一層礫巖），并缺少地層，表

19、明上下兩套地層之間有一個(gè)時(shí)間的沉積間斷。下兩套地層之間有一個(gè)時(shí)間的沉積間斷。(3)不整合不整合。又稱角度不整合。上下地層之間有明顯沉積間斷，并以。又稱角度不整合。上下地層之間有明顯沉積間斷，并以一定角度相接觸，接觸面起伏不平，往往保存著底礫巖和古風(fēng)化痕一定角度相接觸，接觸面起伏不平，往往保存著底礫巖和古風(fēng)化痕跡。跡。 conformity （整合接觸關(guān)系）（整合接觸關(guān)系）Unconformity（不整合）（不整合）. 整合接觸整合接觸平行不整平行不整合合 接接 觸觸角度不整角度不整合合 接接 觸觸巖漿巖之間巖漿巖之間的接觸關(guān)系的接觸關(guān)系 巖漿巖之間的接觸關(guān)系巖漿巖之間的接觸關(guān)系the rela

20、tions among the gneous rock the relation between sedimentary rock and igneous rock.（沉積巖和巖漿巖之間的接觸關(guān)系）（沉積巖和巖漿巖之間的接觸關(guān)系）地質(zhì)時(shí)代是指一個(gè)地層單位的形成時(shí)代或年代。地質(zhì)歷史劃分為太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五個(gè)大的時(shí)代。在每個(gè)代中又劃分出若干個(gè)紀(jì)，每個(gè)紀(jì)再分為幾個(gè)世，世以下再分出期。代、紀(jì)、世、期是地質(zhì)歷史的時(shí)間單位；相應(yīng)于代、紀(jì)、世、期這個(gè)時(shí)期里形成的地層，分別為界、系、統(tǒng)、階，它們是地層單位。代、紀(jì)、世和其相對(duì)應(yīng)的界、系、統(tǒng)是國際性單位，全世界是一致的；期和其相對(duì)應(yīng)的階是全

21、國性或大區(qū)域的地質(zhì)時(shí)代和地層單位。把地質(zhì)時(shí)代單位和地層單位從老到新按順序排列起來，就形成了目前國際上大致通用的地質(zhì)年代表。在地質(zhì)年代表中，還可列入地殼運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)主要構(gòu)造期，即呂梁運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)是劃分地層時(shí)代的分界標(biāo)志，次一級(jí)的地殼運(yùn)動(dòng)往往作為紀(jì)的分界標(biāo)志。 多多么么富富有有想想象象力力的的比比喻喻！2-7 地質(zhì)圖地質(zhì)圖用規(guī)定的符號(hào)、線條和色彩來反映一個(gè)地區(qū)各種地質(zhì)現(xiàn)象用規(guī)定的符號(hào)、線條和色彩來反映一個(gè)地區(qū)各種地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)條件和地質(zhì)發(fā)展歷史的圖件，叫做、地質(zhì)條件和地質(zhì)發(fā)展歷史的圖件，叫做地質(zhì)圖地質(zhì)圖. 地質(zhì)圖的種類地質(zhì)圖的種類 ：v普通地質(zhì)圖普通地

22、質(zhì)圖v地貌及第四紀(jì)地質(zhì)圖地貌及第四紀(jì)地質(zhì)圖v工程地質(zhì)圖工程地質(zhì)圖v天然建筑材料圖天然建筑材料圖v地質(zhì)剖面圖及地質(zhì)柱狀圖地質(zhì)剖面圖及地質(zhì)柱狀圖地質(zhì)圖的基本內(nèi)容和規(guī)格：地質(zhì)圖的基本內(nèi)容和規(guī)格：平面地質(zhì)圖平面地質(zhì)圖剖面地質(zhì)圖剖面地質(zhì)圖綜合柱狀地質(zhì)圖綜合柱狀地質(zhì)圖 圖例圖例 比例尺比例尺 責(zé)任欄責(zé)任欄平面圖剖面圖圖例比例尺綜合柱狀地質(zhì)圖綜合柱狀地質(zhì)圖地質(zhì)構(gòu)造在平面圖上的表現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造在平面圖上的表現(xiàn)斷層垂直褶皺軸造成巖層寬窄變化和錯(cuò)動(dòng)斷層垂直褶皺軸造成巖層寬窄變化和錯(cuò)動(dòng)斷層切割褶皺后在地質(zhì)圖中的表現(xiàn)規(guī)律斷層切割褶皺后在地質(zhì)圖中的表現(xiàn)規(guī)律斷層切割傾斜巖層造地層在地質(zhì)圖中突然中斷斷層切割傾斜巖層造地層在地質(zhì)

23、圖中突然中斷橋梁工程地質(zhì)圖橋梁工程地質(zhì)圖地質(zhì)構(gòu)造與道路工程地質(zhì)構(gòu)造與道路工程A臺(tái)易產(chǎn)生順層滑動(dòng)臺(tái)易產(chǎn)生順層滑動(dòng)B臺(tái)位于斷層帶上臺(tái)位于斷層帶上C臺(tái)較為有利臺(tái)較為有利 橋梁橫斷面地質(zhì)剖面圖橋梁橫斷面地質(zhì)剖面圖閱讀地質(zhì)圖的步驟閱讀地質(zhì)圖的步驟：1附件附件： 圖名、比例尺、地理位置、城鎮(zhèn)網(wǎng)點(diǎn)，了解圖名、比例尺、地理位置、城鎮(zhèn)網(wǎng)點(diǎn)，了解圖的位置及其精度等情況。閱讀圖例，自上而下，按從新圖的位置及其精度等情況。閱讀圖例，自上而下，按從新到老的年代順序，列出的是圖中出露的所有地層符號(hào)和地到老的年代順序，列出的是圖中出露的所有地層符號(hào)和地質(zhì)構(gòu)造符號(hào)。質(zhì)構(gòu)造符號(hào)。 2該區(qū)的該區(qū)的地形地貌特征地形地貌特征：通過地形等高線或河流水系的：通過地形等高線或河流水系的分布特點(diǎn)，對(duì)該地區(qū)有個(gè)完整的概括了解。分布特點(diǎn)，對(duì)該地區(qū)有個(gè)完整的概括了解。 3具體分析具體分析地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造：根據(jù)圖例，大致了解從老到新各：根據(jù)圖例，大致了解從老到新各時(shí)代地層分布的范圍、延伸方向等；分析地層接觸關(guān)系及時(shí)代地層分布的范圍、延伸方向等；分析地層接觸關(guān)系及地質(zhì)構(gòu)造在地質(zhì)圖上的表現(xiàn)特征。地質(zhì)構(gòu)造在地質(zhì)圖上的表現(xiàn)特征。 三、三、地質(zhì)剖面圖的繪制地質(zhì)剖面圖的繪制地質(zhì)剖面圖是在地質(zhì)平面圖中取一代表性斷面上的地形、地質(zhì)剖面圖是在地質(zhì)平面圖中取一代表性斷面上的地形、巖層層位和