工程地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)方法(第一稿)

緒論一、工程地質(zhì)測(cè)繪的概念工程地質(zhì)測(cè)繪是工程地質(zhì)勘察中一項(xiàng)最重要最根本的勘察方法，也是諸勘察工作中走在前面的一項(xiàng)勘察工作。它是運(yùn)用地質(zhì)、工程地制裁理論對(duì)與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)觀察和描述，以查明擬定建筑區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的空間分布和各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，并按照精度要求將它們?nèi)鐚?shí)地反映在一定比例尺的地形設(shè)計(jì)圖上。配合工程地質(zhì)勘探、試驗(yàn)等所取得的資料編制成工程地質(zhì)圖，作為工程地質(zhì)勘察的重要成果提供應(yīng)建筑物規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工部門參考。在切割強(qiáng)烈的基巖裸露山區(qū)，很好地進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪，就有可能較全面地說明該區(qū)的工程地質(zhì)條件，得到巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的形成和空間變化的初步概念，判明物理地質(zhì)現(xiàn)象和工程地質(zhì)現(xiàn)象的空間分布、形成條件和發(fā)育規(guī)律。即使在為第四系覆蓋的平原區(qū)，工程地質(zhì)測(cè)繪也仍然有著不可無視的作用，只不過這時(shí)的測(cè)繪工作重點(diǎn)應(yīng)放在研究地貌和松軟土上。由于工程地質(zhì)測(cè)繪能夠在較短時(shí)間內(nèi)查明廣闊地區(qū)的工程地質(zhì)條件而費(fèi)資不多，在區(qū)域性預(yù)測(cè)和比照評(píng)價(jià)中能夠發(fā)揮重大作用，在其它工作配合下能夠順利地解決建筑區(qū)的選擇和建筑物的合理配置等問題，所以在工程設(shè)計(jì)的初期階段，它往往是工程地質(zhì)勘察的主要手段。通過工程地質(zhì)測(cè)繪對(duì)地面地質(zhì)情況有了深入了解、對(duì)地下地質(zhì)情況有了較準(zhǔn)確的判斷，初步掌握了某些地質(zhì)規(guī)律和需要研究的問題，這就為進(jìn)行其它類型的勘察工作奠定了根底，使進(jìn)行這些工作的范圍更集中、目的更明確，從而必然會(huì)節(jié)省勘察工作量、提高勘察工作的效率。根據(jù)研究?jī)?nèi)容的不同，工程地質(zhì)測(cè)繪可分為綜合性測(cè)繪和專門性測(cè)繪兩種。綜合性工程地質(zhì)測(cè)繪是對(duì)工作區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的各要素全面研究并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為編制綜合工程地質(zhì)圖提供資料；專門性工程地質(zhì)測(cè)繪是為某一特定建筑物效勞的，或者是對(duì)工程地質(zhì)條件的某一要素進(jìn)行專門研究以掌握其變化規(guī)律，為編制專用工程地質(zhì)圖或工程地質(zhì)分析圖提供依據(jù)。無論那種工程地質(zhì)測(cè)繪都是為建筑物的規(guī)化、設(shè)計(jì)和施工效勞的，都有其特定的研究目的，因此在測(cè)繪中主要是圍繞著建筑物的要求對(duì)各種地制裁現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的觀察描述，而對(duì)那些與建筑物無關(guān)的地質(zhì)因素那么可以粗略一些甚至不予注意，這是與其它地質(zhì)測(cè)繪的重要區(qū)別。例如，在沉積巖分布區(qū)應(yīng)著重研究軟弱巖層和次生泥化還將夾層的分布、層位、厚度、性狀、接角關(guān)系，可溶巖類的巖溶發(fā)育特征等；在巖漿巖分布區(qū)，侵入巖的邊緣接觸帶、平緩的原生節(jié)理、巖脈及風(fēng)化殼的發(fā)育特征，噴出巖的噴發(fā)間斷面、凝灰?guī)r及其泥化情況、高強(qiáng)度玄武巖中的氣孔等那么是主要的研究?jī)?nèi)容；在變質(zhì)巖分布區(qū)萁主要的研究對(duì)象那么是軟弱變質(zhì)巖帶和夾層等。工程地質(zhì)測(cè)繪對(duì)各種有關(guān)地制裁現(xiàn)名勝的研究除要說明其成因和性質(zhì)外，還要注意定量指針的取得。如斷裂帶的寬度和構(gòu)造巖的改善，軟弱夾層的厚度和性狀、地下水位標(biāo)高、裂隙發(fā)育程度、物理地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)模、基巖埋藏深度等，以作為分析工程地質(zhì)問題的依據(jù)。對(duì)與建筑物關(guān)系密切的不良地質(zhì)現(xiàn)象還要詳細(xì)的研究其發(fā)生開展過程及其對(duì)建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響程度。為滿足具體工程建筑物的設(shè)計(jì)、施工對(duì)工程地質(zhì)條件的詳細(xì)要求，工程地質(zhì)測(cè)繪常采用大比例尺的專門性測(cè)繪。二、工程地質(zhì)測(cè)繪的研究?jī)?nèi)容工程地質(zhì)測(cè)繪是為工程建設(shè)效勞的，自始至終應(yīng)以反映工程地質(zhì)條件和預(yù)測(cè)建筑物與地質(zhì)環(huán)境的相互作用為目的，深入地研究建筑區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的各個(gè)要素。1、工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)巖土的研究巖土是工程地質(zhì)條件最根本的要素，產(chǎn)生各種地質(zhì)現(xiàn)象的物質(zhì)根底。它當(dāng)然是工程地質(zhì)測(cè)繪的主要研究?jī)?nèi)容。目前在工程地質(zhì)測(cè)繪特別是小比例尺的工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)巖土的研究仍多采用地質(zhì)學(xué)的方法，劃分單位也與一般地質(zhì)測(cè)繪根本相同。但在建筑物分布地區(qū)內(nèi)的小面積大比例尺工程地質(zhì)測(cè)繪中，可能遇到的地層常常只是一個(gè)“統(tǒng)〞、階“甚至是一個(gè)〞帶“，此時(shí)就必須根據(jù)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)差異作進(jìn)一步劃分才能滿足要求。特別是砂巖中的泥巖、石灰?guī)r中的泥灰?guī)r、玄武巖中的凝灰?guī)r等夾層對(duì)建筑物的穩(wěn)定和防滲有重大影響，常會(huì)構(gòu)成壩基潛在的滑移控制面，更要突出地反映出來，這是工程地質(zhì)測(cè)繪與其它地質(zhì)測(cè)繪的一個(gè)重要區(qū)別。工程地質(zhì)測(cè)繪對(duì)巖土的研究其特點(diǎn)還表現(xiàn)在既要查明不同性質(zhì)巖土在地殼表層的分布巖性變化和它們的成因，也要測(cè)定它們的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，并預(yù)測(cè)它在建筑物作用下的可能變化。這就必須把巖土的研究建立在地質(zhì)歷史成因根底上才能到達(dá)目的。在地質(zhì)構(gòu)造生產(chǎn)簡(jiǎn)單、巖相變化復(fù)雜的特定條件下，巖相分析法對(duì)查明巖土的空間分布是行之有效的。在查明巖土成因和分布的根底上還應(yīng)根據(jù)野外觀察和采取簡(jiǎn)易現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法來獲得的物理力學(xué)指標(biāo)，初步判斷巖土與建筑物相互作用時(shí)的性能。通過這種判斷應(yīng)分出那些能產(chǎn)生嚴(yán)重變形以致危及建筑物平安的巖土，即使這類巖土是很薄的夾層、透鏡體、或是裂隙中的充填物也不能無視。2、工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)一詞的含義是比擬廣泛的，有關(guān)巖土結(jié)構(gòu)等內(nèi)容在先修課程中已有論述，這里著重討論對(duì)地質(zhì)構(gòu)造條件的研究。地質(zhì)構(gòu)造特別是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與活斷層是決定區(qū)域穩(wěn)定性的首要因素，所以修建大型水工建筑物和核電站等極重要建筑物時(shí)，就必須在很大范圍內(nèi)研究活斷層和地震危險(xiǎn)性，例如核電站選場(chǎng)，一般就要求在場(chǎng)地周圍半徑為300km的范圍內(nèi)進(jìn)行研究。要預(yù)測(cè)大型水庫存蓄水后能否誘發(fā)地震，也需要在庫存區(qū)廣闊范圍內(nèi)研究地質(zhì)構(gòu)造，鑒別是否有區(qū)域性活斷層存在，并研究它們的錯(cuò)動(dòng)方式和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。其次，地質(zhì)構(gòu)造限定了各種性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)面的空間分布、破壞了巖體的均一性和完整性。然而，巖體中各種結(jié)構(gòu)面的空間位置和巖體的不均一性既取決于構(gòu)成巖石的性質(zhì)也取決于地質(zhì)構(gòu)造，所以要選出巖性均一完整的優(yōu)良建筑場(chǎng)地，就必須深入地研究建筑區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造掌握構(gòu)造發(fā)育的根本特征，特別是在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的山區(qū)修建水工建筑物和地下洞室等大型工程時(shí)，就更需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)構(gòu)造研究。在選定建筑場(chǎng)地內(nèi)評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性也需要研究地質(zhì)構(gòu)造才能判明巖體的結(jié)構(gòu)特征，和各種不連續(xù)面的發(fā)育程度及其相互組合關(guān)系。此外，地質(zhì)構(gòu)造還控制著地貌、水文地質(zhì)條件、特殊工程在工程地質(zhì)測(cè)繪中研究地質(zhì)構(gòu)造既要運(yùn)用地質(zhì)力學(xué)的原理和方法，也要進(jìn)行地質(zhì)歷史分析，這樣才能查明各種結(jié)構(gòu)面的力學(xué)組合和歷史演化規(guī)律；既要對(duì)褶曲、斷層等構(gòu)造形跡進(jìn)行研究，也要重視節(jié)理、裂隙等小構(gòu)造的研究。斷層破壞了巖體的完整性和連續(xù)性對(duì)建筑物影響最大，當(dāng)然應(yīng)是研究的重點(diǎn)，研究斷裂帶寬度及充填膠結(jié)情況、構(gòu)造巖的性狀及分帶，斷層的活動(dòng)性及與建筑物的相對(duì)關(guān)系。實(shí)踐證明，結(jié)合工程布置和地質(zhì)條件選擇有代表性的地段進(jìn)行詳細(xì)的節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)，以便使巖體結(jié)構(gòu)定量化是有重要意義的。其統(tǒng)計(jì)研究的內(nèi)容包括：裂隙的產(chǎn)狀和延伸情況，在不同構(gòu)造部位和巖性中的變化情況，裂隙發(fā)育程度，裂隙特征及開口寬度，充填物的成因、性質(zhì)和充填膠結(jié)程度，最后還應(yīng)判明各組裂隙的成因和力學(xué)性質(zhì)。對(duì)其中的緩傾角裂隙更要注意研究。3、工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)地貌的研究

地貌是巖性、地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的綜合反映，也是近期外動(dòng)力地質(zhì)作用的結(jié)果。所以研究地貌就有可能判明巖性〔如軟弱夾層的部位〕、地質(zhì)構(gòu)造〔如斷裂帶的位置〕、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和規(guī)模、表層沉積物的成因和結(jié)構(gòu)，據(jù)此還可了解各種外動(dòng)力地質(zhì)作用〔如滑坡、巖溶等〕的發(fā)育歷史、河流發(fā)育史等等。相同的地貌單元其工程地質(zhì)特征相似，并以地貌作為工程地質(zhì)分區(qū)的根底。例如一個(gè)洪積扇可分為上部、中部和下部三個(gè)區(qū)來研究其工程地質(zhì)特征。上部由礫石、卵石和漂石組成，強(qiáng)度高，壓縮性小，為工業(yè)民用建筑的良好地基，但孔隙大、透水性強(qiáng)，假設(shè)建水工建筑物那么會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏；中部以砂土為主，開挖基坑時(shí)要特別注意細(xì)砂土的滲透穩(wěn)定問題；下部為砂粘土過渡及主要為粘性土地帶，地形平緩地下水埋藏淺，且往往有溢出泉和沼澤分布，形成泥炭層，強(qiáng)度低，壓縮性大。

在中小比例尺工程地質(zhì)測(cè)繪中研究地貌時(shí)，應(yīng)以大地構(gòu)造、巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面的研究為根底，并與水文地質(zhì)條件和物理地質(zhì)現(xiàn)象的研究聯(lián)系起來，著重查明地貌單元的成因類型和形態(tài)特征，各個(gè)成因類型的分布高程及其變化、物質(zhì)組成和覆蓋層的厚度，以及各地貌單元在平面上的分布規(guī)律。

大比例尺工程地質(zhì)測(cè)繪中，那么應(yīng)側(cè)重于與工程建筑物的布置、根底類型、上部結(jié)構(gòu)型式等直接有關(guān)的微地貌的研究。

4、工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)水文地質(zhì)條件的研究工程地質(zhì)測(cè)繪中研究水文地質(zhì)條件的主要目的在于研究地下水的賦存與活動(dòng)情況，為評(píng)價(jià)由此導(dǎo)致的工程地質(zhì)問題提供資料。例如興建水庫，研究水文地質(zhì)條件為評(píng)價(jià)壩址、水庫的滲漏問題提供依據(jù)；結(jié)合工業(yè)與民用建筑的修建而研究地下水的埋深和侵蝕性等，是為判明其對(duì)根底砌置深度和基坑開挖等的影響提供資料；修建道路時(shí)，研究地下水的埋深和毛細(xì)上長(zhǎng)高度，是為了預(yù)測(cè)產(chǎn)生凍脹的可能性；研究巖溶水的交替條件，是為了判明巖溶的發(fā)育程度和分布規(guī)律；研究孔隙水的滲透系數(shù)，是為了判明產(chǎn)生滲透穩(wěn)定問題的可能性等等。

在工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)水文地質(zhì)條件的研究也應(yīng)從地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌特征和地下水露頭的分布性質(zhì)、水質(zhì)、水量等入手，查明含水、透水層和相對(duì)隔水層的數(shù)目、層位，地下水的埋藏條件，各含水層的富水程度和它們之間的水力聯(lián)系，各相對(duì)隔水層的可靠性。

泉、井等地下水的天然和人工露頭以及地表水體的研究，有利于說明測(cè)區(qū)的水文地質(zhì)條件。故在工程地質(zhì)測(cè)繪中除對(duì)這些水點(diǎn)進(jìn)行普查處，對(duì)其中有代表性的和對(duì)工程有密切關(guān)系的水點(diǎn)，還應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)研究，必要時(shí)還應(yīng)取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，并布置適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)期觀測(cè)點(diǎn)以了解其動(dòng)態(tài)變化。

5、工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)物理地質(zhì)現(xiàn)象的研究在工程地質(zhì)測(cè)繪中研究物理地質(zhì)現(xiàn)象，一方面是為了說明建筑區(qū)是否會(huì)受到現(xiàn)代物理地質(zhì)作用的威脅；另一方面是研究物理地質(zhì)現(xiàn)象有助于預(yù)測(cè)工程地質(zhì)作用。研究物理地質(zhì)現(xiàn)象要以巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌和水文地質(zhì)條件的研究為根底，著重查明各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的分布規(guī)律和發(fā)育特征，鑒別其形成時(shí)期，分析其產(chǎn)生原因和形成機(jī)制，追索其發(fā)育歷史和開展、演變的趨勢(shì)，以判明其目前所處的狀態(tài)及其對(duì)建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響。6、工程地質(zhì)測(cè)繪中對(duì)工程地質(zhì)現(xiàn)象的研究

在某一地質(zhì)環(huán)境內(nèi)已修建的任何建筑物都應(yīng)被看作為一項(xiàng)重要的原型試驗(yàn)，研究該建筑物是否“適應(yīng)〞這樣的地質(zhì)環(huán)境，往往可以得到很多用勘探、試驗(yàn)手段所未能得到的在理論和實(shí)踐上都極有價(jià)值的資料。通過這種研究就可以劃分出穩(wěn)定性不同的地段，了解使建筑物受到損害的各種工程地質(zhì)作用的開展情況、判明工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的正確性等。所以對(duì)建筑區(qū)已有建筑物的調(diào)查、研究勘察興建后所產(chǎn)生的工程地質(zhì)現(xiàn)象，乃是工程地質(zhì)測(cè)繪所特有的工作內(nèi)容。

在對(duì)已有建筑物進(jìn)行調(diào)查時(shí)，不能限于研究個(gè)別已受影響的建筑物，而應(yīng)調(diào)查區(qū)內(nèi)所有的建筑物。研究技術(shù)文獻(xiàn)了解建筑物的結(jié)構(gòu)特征；觀察描述建筑物的變形特征并繪制成草圖；通過直接觀察和查閱以往的勘探資料、施工編錄或通過訪問調(diào)查，判明建筑物所處的地質(zhì)環(huán)境。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特征、所處的地質(zhì)環(huán)境、出現(xiàn)的變形現(xiàn)象，結(jié)合長(zhǎng)期觀測(cè)資料，便可判定建筑物變形的原因。然后分以下四種情況進(jìn)行具體分析。

〔1〕、建筑物位于不良地質(zhì)環(huán)境內(nèi)并有變形標(biāo)志。此時(shí)應(yīng)查明不良地質(zhì)因素在什么條件下有害于哪一類建筑物，并調(diào)查各種防護(hù)措施的有效性，以便尋求更有效的防護(hù)措施。

〔2〕、建筑物位于不良地質(zhì)環(huán)境內(nèi)但無變形標(biāo)志。此時(shí)應(yīng)查清是否由于有了特殊結(jié)構(gòu)或是以往對(duì)工程地質(zhì)條件作了過低的評(píng)價(jià)。這些資料對(duì)建筑地區(qū)的合理利用和建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及防護(hù)措施的選擇都有重要意義。

〔3〕、建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)但有變形標(biāo)志。這時(shí)就必須首先查明是否由于建材質(zhì)量或工程質(zhì)量不良而造成，以證實(shí)分析自然歷史因素所得的工程地質(zhì)結(jié)論是否正確。通過這種分析往往可以發(fā)現(xiàn)施工方法和施工組織方面的缺陷。否那么就需要進(jìn)一步研究地質(zhì)條件，看是否有某些隱蔽的不良地質(zhì)因素存在。

〔4〕、建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)也無變形標(biāo)志。在這種情況下亦需要研究這些建筑物是否采取了特殊結(jié)構(gòu)以致把某些不良地質(zhì)因素隱蔽起來了。通過以上的調(diào)查分析，就可以更加具體而正確地評(píng)價(jià)建筑區(qū)的工程地質(zhì)條件，預(yù)測(cè)建筑物興建后發(fā)生變形的程度，以采取合理的防護(hù)措施。所以有的研究者認(rèn)為，應(yīng)把建筑物調(diào)查作為工程地質(zhì)測(cè)繪中一項(xiàng)特殊的工作內(nèi)容。三、工程地質(zhì)測(cè)繪的方法和程序工程地質(zhì)測(cè)繪的方法和一般地質(zhì)測(cè)繪的方法相同。沿一定的測(cè)繪路線作沿途觀察，在關(guān)鍵的點(diǎn)上進(jìn)行詳細(xì)觀察和描述。觀察線的布置應(yīng)以最短的路線觀察到最多的工程地質(zhì)要素和現(xiàn)象為原那么。范圍較大的中小比例尺工程地質(zhì)測(cè)繪，一般以穿越巖層走向或地貌、物理地質(zhì)現(xiàn)象單元來布置觀察路線，以便能較準(zhǔn)確地圈定各工程地質(zhì)單元的邊界。在工程地質(zhì)測(cè)繪過程中，最重要的是要把點(diǎn)和點(diǎn)、線于線之間所觀察到的現(xiàn)象聯(lián)系起來，克服只孤立地在各個(gè)點(diǎn)上觀察而不作沿途連續(xù)觀察和不及時(shí)對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析的偏向。同時(shí)還要將工程地質(zhì)條件和擬進(jìn)行的工程活動(dòng)的特點(diǎn)聯(lián)系起來，以便能確切地預(yù)測(cè)工程地質(zhì)問題的性質(zhì)和規(guī)模。此外，還應(yīng)在測(cè)繪過程中收集的實(shí)際資料和各種界線如實(shí)地反映在手圖上，并逐日清繪于室內(nèi)底圖上進(jìn)行必要的補(bǔ)充觀察以提高測(cè)繪的質(zhì)量。工程地質(zhì)測(cè)繪的程序和其它的地質(zhì)測(cè)繪工作相同。首先在室內(nèi)查閱已有的研究資料，明確本次測(cè)繪需要重點(diǎn)研究的問題并編制出工作方案，而后進(jìn)行航衛(wèi)片的解釋，對(duì)區(qū)域工程地質(zhì)條件做出初步的總體評(píng)價(jià)，判明工程地質(zhì)條件各因素的一些標(biāo)志。進(jìn)而進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘選定測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)剖面的位置。測(cè)繪地質(zhì)剖面掌握巖層層序、巖性特征、接觸關(guān)系以及各類巖土的工程地質(zhì)特征，以確定分層原那么、單位和標(biāo)準(zhǔn)層；測(cè)制地貌剖面以便劃分地貌單元和各單元的特征。完成了以上工作后才進(jìn)行面積測(cè)繪。四、航衛(wèi)片和陸地?cái)z影在工程地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用航衛(wèi)照片、衛(wèi)星照片和陸地?cái)z影照片，真實(shí)地、集中地反映了較大范圍內(nèi)的巖土類型，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌、水文地質(zhì)條件和物理地質(zhì)現(xiàn)象，詳細(xì)判釋研究能給人一個(gè)宏觀的總體認(rèn)識(shí)。近年來國內(nèi)外都已經(jīng)漸漸將其應(yīng)用于工程地質(zhì)測(cè)繪，特別是用于研究區(qū)域穩(wěn)定性、道路選擇和滑坡等不良現(xiàn)象，實(shí)踐證明效果是良好的。尤其是在人煙稀少、交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪，運(yùn)用航衛(wèi)片就更有特殊的意義，它能起到減少測(cè)繪工作量、提高測(cè)繪精度和速度的作用，值得進(jìn)一步推廣。衛(wèi)片、航片和陸地?cái)z影像片都是按照一定的比例尺縮小了的自然景觀的綜合立體影像圖。各種不同的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象由于有不同的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，并受到內(nèi)外營力的不同形式、不同程度的改造，形成各式各樣的自然景觀，這些自然景觀雖然都是表現(xiàn)現(xiàn)象卻都包含有一定的地質(zhì)內(nèi)容。而這些自然景觀的直接映象就是相片上的色調(diào)、各具特點(diǎn)的形態(tài)影像，因此影像中就包含著吩咐的地質(zhì)現(xiàn)象。能區(qū)分出不同的地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象間地質(zhì)信息的差異，就能在相片上劃分出地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象。所以帶有地質(zhì)信息的各種影像特征也就是結(jié)實(shí)標(biāo)志，如色調(diào)、形狀、形式、結(jié)構(gòu)、陰影等。作為直接影像的相片能客觀、全面而準(zhǔn)確地反映出地表的自然景觀，不但可以直接解釋地質(zhì)現(xiàn)象而且準(zhǔn)確性也遠(yuǎn)優(yōu)于地形圖。衛(wèi)片視域廣闊，能將大范圍內(nèi)的地質(zhì)現(xiàn)象聯(lián)系起來綜合分析，對(duì)查明和評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性有重要的意義，特別是對(duì)查明活斷層更能收到良好的效果。航片主要是用作大中比例尺工程地質(zhì)測(cè)繪的底圖，以迅速而較準(zhǔn)確地查明建筑區(qū)的工程地質(zhì)條件；航片對(duì)研究崩塌、滑坡、泥石流、地震砂土液化、流動(dòng)沙丘等物理地質(zhì)想象也很有效，可以較迅速地判定各種不穩(wěn)定地段，并可以用以對(duì)某些地質(zhì)作用的開展進(jìn)行監(jiān)測(cè)。陸地?cái)z影相片是以攝影經(jīng)緯儀或立體照相機(jī)拍攝的，也成立體形式。這種相片可以把距離相機(jī)數(shù)十米至數(shù)百米范圍內(nèi)有地質(zhì)細(xì)節(jié)精確地記錄下來，并可以將相片轉(zhuǎn)繪成詳細(xì)的地質(zhì)圖，用以表示這局部巖體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。故用基坑編錄最為理想。必須指出，由于自然景觀回隨氣候、地形、植被等因素而變化，所以好多地質(zhì)信息也回隨地而異，因此相片的判釋必須與室地觀察互相配合、互相應(yīng)證才能收到良好的效果，而決不能用相片判釋代替必要的地面工作。相片的判釋工作最好成績(jī)是從有地質(zhì)資料大地區(qū)開始，然后逐漸外推。第一章巖土根底內(nèi)容提要：本章主要對(duì)巖石與土的工程地質(zhì)分類及野外鑒別作了概述。通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解巖土方面的相關(guān)知識(shí)，掌握巖土野外鑒別方法，也為后續(xù)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下一定的根底。第一節(jié)巖石的分類一、按成因分類巖石由一種或多種礦物組成。巖石按成因可分為：巖漿巖〔火成巖〕、沉積巖〔水成巖〕和變質(zhì)巖三大類。巖石的形貌特征：巖石的結(jié)構(gòu)：礦物的結(jié)晶程度，顆粒大小、形狀及彼此間的組合方式。巖石的構(gòu)造：礦物集合體之間排列及充填方式其中：巖漿巖—塊狀構(gòu)造沉積巖—層狀構(gòu)造變質(zhì)巖—片理構(gòu)造礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征是識(shí)別巖石類型的主要依據(jù)〔一〕、巖漿巖巖漿在向地表上升過程中，由于熱量散失逐漸經(jīng)過分異等作用冷凝而成巖漿巖。在地下冷凝的稱侵入巖；噴出地表冷凝的稱噴出巖。巖漿巖占地殼巖石體積64.7%，大陸和海洋、地表及地下廣泛分布?；瘜W(xué)成分：99%以上是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti九種元素，O、Si占質(zhì)量75%，體積93%。礦物成分：最廣泛的礦物6~7種—橄欖石、輝石、角閃石、黑云母、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和石英等，石英、長(zhǎng)石類礦物顏色較淺稱淺色礦物，橄欖石、輝石、角閃石及黑云母類礦物為暗色礦物。以下內(nèi)容引自《地質(zhì)學(xué)根底》韓運(yùn)宴等編。巖漿巖的產(chǎn)狀圖1-1巖漿巖產(chǎn)狀示意圖〔據(jù)李叔達(dá)等，《動(dòng)力地質(zhì)學(xué)原理》〕1-巖基；2-巖株；3-巖床；4-巖盤；5-巖脈；6-火山錐；7-熔巖流；8-火山勁；9-熔巖被；10-破火山。巖漿巖的結(jié)構(gòu)巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指其組成物質(zhì)〔礦物和玻璃質(zhì)〕的結(jié)晶程度、顆粒大小、自形程度及其相互關(guān)系。據(jù)此可將巖漿巖的結(jié)構(gòu)劃分以下幾個(gè)類型：1．結(jié)晶程度是指巖石中結(jié)晶質(zhì)與非晶質(zhì)的含量比例?！?〕全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石全部由結(jié)晶的礦物組成。它是巖漿在溫度緩慢下降的條件下形成的，多見于侵入巖中?！?〕半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石由結(jié)晶礦物和玻璃質(zhì)兩局部組成。它是巖漿在溫度下降較快的條件下冷凝形成的，多見于噴出巖及局部淺成巖中。〔3〕玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石全部由玻璃質(zhì)組成。它是巖漿在溫度下降很快的條件下，各種組分來不及結(jié)晶而急速冷凝形成的，多見于酸性噴出巖中。具此種結(jié)構(gòu)的巖石外貌具玻璃光澤，貝殼狀斷口。2．礦物顆粒的大小包括巖石中礦物顆粒的絕對(duì)大小和相對(duì)大小兩方面。按礦物顆粒的絕對(duì)大小可分為：〔1〕顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)用肉眼或借助放大鏡可分辨礦物顆粒?？杉?xì)分為：粗粒結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑＞5mm中粒結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑5-細(xì)粒結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑2-〔2〕隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石中礦物顆粒細(xì)微，用放大鏡也無法分辨出礦物顆?！诧@微鏡下可分辨〕。具此種結(jié)構(gòu)的巖石外貌致密，斷口呈瓷狀〔與玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石外貌有何不同？〕按礦物顆粒的相對(duì)大小可分為：〔1〕等粒結(jié)構(gòu)巖石中同種主要礦物顆粒大致相等。多見于深成侵入巖中?！?〕不等粒結(jié)構(gòu)巖石中同種主要礦物顆粒大小不等，其粒度大小依次漸變?！?〕斑狀結(jié)構(gòu)及似斑狀結(jié)構(gòu)巖石由兩類大小截然不同的礦物顆粒組成，大的稱斑晶，小的稱基質(zhì)。假設(shè)基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)時(shí)稱斑狀結(jié)構(gòu)，多見于噴出巖和淺成巖中；假設(shè)基質(zhì)為顯晶質(zhì)〔中粒、粗?！硶r(shí)那么稱似斑狀結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)常見于深成巖及局部淺成巖中。3．礦物的自形程度是指巖石中礦物顆粒外形發(fā)育的完善程度〔1〕自形結(jié)構(gòu)巖石主要由晶面完整的礦物晶粒組成，這種結(jié)構(gòu)是在良好的空間和時(shí)間條件下形成，但比擬少見。〔2〕半自形結(jié)構(gòu)組成巖石的礦物晶粒，局部晶面發(fā)育完整，另一局部發(fā)育不完整，而呈不規(guī)那么狀，稱為半自形晶。該結(jié)構(gòu)是在空間和時(shí)間條件都不夠充分的條件下形成，是深成巖中最常見的一種結(jié)構(gòu)?！?〕他形結(jié)構(gòu)巖石主要由不規(guī)那么的礦物〔見不到完整晶面〕晶粒組成。這說明各種礦物顆粒幾乎是同時(shí)結(jié)晶，互相阻礙生長(zhǎng)的結(jié)果。4．礦物間相互關(guān)系根據(jù)組成巖石顆粒間的相互關(guān)系，可劃分多種結(jié)構(gòu)類型，但肉眼下常見有兩種：〔1〕文象結(jié)構(gòu)石英晶體呈尖棱狀或象形文字狀，有規(guī)律地鑲嵌在鉀長(zhǎng)石晶體中。多見于偉晶巖及局部花崗巖中。〔2〕條紋結(jié)構(gòu)鉀長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石呈有規(guī)律地交生所致。這種長(zhǎng)石稱條紋長(zhǎng)石。巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造是指巖石中不同礦物集合體之間的排列方式和充填方式。巖漿巖的構(gòu)造常見有以下幾種：1．塊狀構(gòu)造組成巖石的礦物均勻分布，無定向排列。是巖漿巖中最常見的一種構(gòu)造。2．條帶狀構(gòu)造巖石中不同的成分、結(jié)構(gòu)和顏色等的礦物呈條帶狀分布〔圖1-2〕。這種構(gòu)造常見于基性巖中。3．流紋構(gòu)造巖石中不同顏色的條紋、拉長(zhǎng)的氣孔以及長(zhǎng)條狀礦物呈定向排列所表現(xiàn)出的一種流動(dòng)構(gòu)造〔圖1-3〕。流紋巖中常見。4．氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造當(dāng)巖漿溢出地表后，所含揮發(fā)分散逸出來，巖漿迅速冷凝而使孔洞保存在巖石中，形成氣孔構(gòu)造。此種構(gòu)造多見于玄武巖中。當(dāng)氣孔被次生礦物充填后，那么稱為杏仁構(gòu)造〔圖1-4〕。5．枕狀構(gòu)造這是海底溢出的基性熔巖中常見的一種構(gòu)造。這種構(gòu)造由大小不等的枕狀體堆積而成〔圖1-5〕。一般發(fā)育于熔巖頂部。圖1-2條帶狀構(gòu)造圖1-3流紋構(gòu)造〔據(jù)徐永柏主編《巖石學(xué)》〕〔據(jù)徐永柏主編《巖石學(xué)》〕圖1-4杏仁構(gòu)造圖1-5枕狀構(gòu)造〔據(jù)葉俊林等編，《地質(zhì)學(xué)概論》，1996〕〔據(jù)葉俊林等編，《地質(zhì)學(xué)概論》，1996〕巖漿巖的種類繁多，目前已定名的巖石名稱有1000多種。為了正確認(rèn)識(shí)各類巖石間的差異與聯(lián)系且便于應(yīng)用，對(duì)巖漿巖進(jìn)行系統(tǒng)的科學(xué)分類是很有必要的。巖漿巖的分類依據(jù)，一般考慮以下幾方面因素：〔1〕．按化學(xué)成分的分類根據(jù)SiO2含量把巖石分為四大類：超基性巖類、基性巖類、中性巖類和酸性巖類；每一類又根據(jù)堿度分為鈣堿性系列、堿性系列和過堿性系列。〔2〕．按礦物成分的分類礦物成分及含量是巖石分類命名的根底。礦物成分主要考慮石英的含量、暗色礦物的種類及含量、長(zhǎng)石的種類及含量，以及似長(zhǎng)石的有無及含量等。礦物成分的分類尤其適用于野外工作，只要肉眼能分辨出礦物并且估出含量來，就可進(jìn)行分類命名?！?〕．按產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的分類巖漿巖的產(chǎn)狀，是決定巖漿巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的重要因素。即使巖石的物質(zhì)成分相同，如果產(chǎn)狀不同，那么巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也不同，所以產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也是分類的重要依據(jù)。本教材的分類為便于野外肉眼鑒定巖石，參照上述各分類方法，本教材對(duì)巖漿巖的分類見表1-1。表1-1巖漿巖分類表〔據(jù)葉俊林等，1996，有修改〕巖類超基性巖基性巖中性巖酸性巖堿性巖SiO2含量＜45%45－52%52%－65%＞65%52%－65%石英含量無無或很少＜20%＞20%無長(zhǎng)石種類及含量一般無長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石為主斜長(zhǎng)石為主鉀長(zhǎng)石為主鉀長(zhǎng)石＞斜長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石為主，含似長(zhǎng)石暗色礦物種類及含量橄欖石、輝石＞90%主要為輝石，可有角閃石、黑云母、橄欖石等＜90%以角閃石為主，黑云母、輝石次之，15-40%以角閃石為主，黑云母、輝石次之，15-40%以黑云母為主，角閃石次之，＜15%主要為堿性輝石和堿性角閃石，＜40%巖石色產(chǎn)結(jié)構(gòu)名稱率狀特征＞9035-9015-4015-40＜15＜40深成巖中粗粒結(jié)構(gòu)或似斑狀結(jié)構(gòu)橄欖巖輝長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖正長(zhǎng)巖花崗巖霞石正長(zhǎng)巖淺成巖細(xì)粒結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)金伯利巖輝綠巖閃長(zhǎng)玢巖正長(zhǎng)斑巖花崗斑巖霞石正長(zhǎng)斑巖噴出巖無斑隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)苦橄巖玄武巖安山巖粗面巖流紋巖響巖常見幾種巖漿巖簡(jiǎn)介花崗巖多呈淺肉紅色、灰白色；粗—細(xì)粒結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要礦物石英、堿性長(zhǎng)石和酸性斜長(zhǎng)石，次要礦物黑云母、角閃石等，副礦物常見的有磁鐵礦、榍石、鋯石等。密度2.7，致密堅(jiān)硬、空隙小、強(qiáng)度大、良好的建筑材料。閃長(zhǎng)巖中性深層侵入巖。由斜長(zhǎng)石、角閃石組成，有少量黑云母。顏色較深—深灰色、灰綠色，全晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，密度2.6~3.1，強(qiáng)度大，良好的建筑材料輝長(zhǎng)石基性深層侵入巖，由輝石、斜長(zhǎng)石為主，少量橄欖石，顏色深—灰色至灰黑色，中粗粒全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，具有力學(xué)強(qiáng)度，良好的建筑材料。流紋巖酸性火山噴出巖，斑狀結(jié)構(gòu)，常發(fā)育成流紋構(gòu)造，顏色—灰紅色，有時(shí)灰黑色和紫色，性脆。玄武巖分布最廣泛的火成巖，主要由斜長(zhǎng)石和輝石組成，呈暗灰色至黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)，具氣孔和杏仁構(gòu)造，力學(xué)強(qiáng)度高，良好的建筑材料花崗斑巖是成分相當(dāng)于花崗巖的淺成巖。基質(zhì)一般為細(xì)—微粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要是堿性長(zhǎng)石和石英，有時(shí)可見黑云母、角閃石等，基質(zhì)成分與斑晶相同。安山巖、粗面巖及玄武巖均為噴出巖，且?guī)r性上為過渡關(guān)系，它們的區(qū)分主要看斑晶的成分。斑晶主要為橄欖石或伊丁石和長(zhǎng)板狀基性斜長(zhǎng)石，巖石色深，可定為玄武巖；斑晶主要為角閃石或黑云母和寬板狀中性斜長(zhǎng)石，可定為安山巖；斑晶主要為堿性長(zhǎng)石〔透長(zhǎng)石或正長(zhǎng)石等〕，巖石色淺可定名粗面巖?！捕吵练e巖1、概述沉積巖是在地表或地下淺處，在常溫常壓條件下，母巖經(jīng)風(fēng)化作用、生物作用和某些火山作用所形成的物質(zhì)，經(jīng)過搬運(yùn)、沉積、成巖等地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。如砂巖、頁巖、石灰?guī)r等。沉積巖與巖漿巖不同，它有以下特征：〔1〕．沉積巖的礦物組合比擬簡(jiǎn)單，每種巖石通常由1-3種礦物組成。其中有些礦物如粘土礦物、鹽類礦物等為沉積巖所特有?！?〕．沉積巖具有特殊的結(jié)構(gòu)如碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)在巖漿巖中是沒有的?！?〕．沉積巖的成層構(gòu)造、各種層面構(gòu)造〔波痕、泥裂等〕、縫合線構(gòu)造等為其特有。〔4〕．沉積巖中常含有生物化石。2、沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)是指沉積巖物質(zhì)的結(jié)晶程度、顆粒形狀、大小及相互關(guān)系。不同類型的沉積巖由于形成的作用和方式不同，所以具有不同的結(jié)構(gòu)類型。例如陸源碎屑巖具碎屑結(jié)構(gòu)；泥質(zhì)巖具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)；化學(xué)及生物化學(xué)巖具晶粒和生物結(jié)構(gòu)等。3、沉積巖的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造是指沉積巖各組成局部的空間分布和排列方式。沉積巖的構(gòu)造是沉積巖最顯著的特征之一，通過對(duì)沉積巖構(gòu)造的研究，可以了解巖石形成時(shí)古地理、古氣候等沉積環(huán)境，幫助確定沉積介質(zhì)的營力及水動(dòng)力狀態(tài)，有些構(gòu)造還可以用于確定地層頂?shù)缀蛯有虻?。?〕、層理構(gòu)造---成層性兩種類型:(a)平行層理(b)交錯(cuò)層理見圖1-6圖1-6層理的根本類型〔2〕遞變層理〔如圖1-7〕圖1-8波痕圖1-7遞變層理圖1-9泥裂〔3〕波痕與泥裂、層面上的構(gòu)造〔如圖1-8、圖1-9〕〔5〕結(jié)核結(jié)核是指在成分、結(jié)構(gòu)、顏色等與圍巖有顯著差異的礦物集合體。結(jié)核的形態(tài)常為球狀、扁球狀、透鏡狀或不規(guī)那么狀等；結(jié)核的大小不一，小者幾毫米，大者可達(dá)幾十厘米；結(jié)核的成分有碳酸鹽質(zhì)、硅質(zhì)、錳質(zhì)、鐵質(zhì)和黃鐵礦等?！?〕縫合線縫合線是指在垂直沉積巖層理的斷面上，呈不規(guī)那么的齒狀接縫。它很象動(dòng)物頭蓋骨的接合縫?？p合線呈波狀起伏，高度有時(shí)可達(dá)十余厘米以上。縫合線一般認(rèn)為是后生階段由壓溶作用形成的。固結(jié)巖石遭受壓力后發(fā)生不均勻溶解，難溶的泥質(zhì)和鐵質(zhì)殘留下來形成縫合線。4、沉積巖的分類及常見的沉積巖沉積巖的分類主要根據(jù)巖石的成因〔沉積作用的性質(zhì)和環(huán)境、沉積物質(zhì)的來源、沉積分異作用的順序、成巖方式等〕、成分、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行劃分的。一般以成因作為沉積巖大類的劃分根底，而以成分、結(jié)構(gòu)等作為劃分巖石類型的依據(jù)〔表1-2〕表1-2沉積巖分類表〔據(jù)徐永柏等，《巖石學(xué)》，1985〕陸源碎屑巖類〔按粒度細(xì)分〕火山碎屑巖類〔按粒度細(xì)分〕泥質(zhì)巖類〔按成分、固結(jié)程度分〕碳酸鹽巖類〔按成分、結(jié)構(gòu)-成因分〕其他巖類〔按成分細(xì)分〕礫巖〔角礫巖〕砂巖粉砂巖集塊巖火山角礫巖凝灰?guī)r成分：高嶺石粘土蒙脫石粘土伊利石粘土固結(jié)程度：粘土泥巖頁巖成分：石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r結(jié)構(gòu)-成因：亮晶顆粒石灰?guī)r泥晶顆粒石灰?guī)r泥晶石灰?guī)r結(jié)晶石灰?guī)r礁灰?guī)r鋁質(zhì)巖鐵質(zhì)巖錳質(zhì)巖硅質(zhì)巖磷質(zhì)巖蒸發(fā)巖可燃有機(jī)巖常見沉積巖簡(jiǎn)介〔1〕碎屑沉積巖①礫巖：粒度大于2mm的陸源碎屑其含量大于50%的沉積巖稱礫巖或角礫巖。礫石的成分以巖屑為主，有少量石英、長(zhǎng)石等礦屑；填隙物多為＜2mm的砂和泥質(zhì)等細(xì)碎屑物。②砂巖：粒徑2-0.05mm的陸源碎屑其含量＞50%的沉積巖稱為砂巖。砂巖主要由砂粒和填隙物組成，有時(shí)混入一定數(shù)量的礫石和粉砂。砂的成分以石英為主，其次是長(zhǎng)石和巖屑及少量重礦物。③粉砂巖：粒徑為0.05-0.005mm的陸源碎屑含量＞50%的沉積巖稱為粉砂巖。其碎屑成分以石英為主，長(zhǎng)石次之，巖屑少見，常含較多的白云母片，重礦物含量較高〔可達(dá)2%-3%〕。填隙物多為泥質(zhì)、鈣質(zhì)。粉砂狀結(jié)構(gòu)，常具水平層理和波狀層理。粉砂巖因顆粒細(xì)小，肉眼難以識(shí)別其礦物成分和形態(tài)特征，野外鑒定時(shí)可根據(jù)其粗糙的外貌和斷口，以及用手搓捻粉末有砂感與泥質(zhì)巖相區(qū)別。④粘土巖：是粒度＜0.005mm主要由粘土礦物組成的巖石。此類巖石是由母巖風(fēng)化形成的粘土礦物，以懸浮狀態(tài)搬運(yùn)到水盆地后經(jīng)機(jī)械沉積而成，屬機(jī)械沉積分異的最細(xì)產(chǎn)物?！?〕火山碎屑巖火山碎屑巖是火山爆發(fā)所形成的各種火山碎屑物質(zhì)，經(jīng)堆〔沉〕積后固結(jié)而形成的巖石。典型的火山碎屑巖含火山碎屑物質(zhì)在90%以上，其中可混入一定數(shù)量的陸源碎屑或熔巖物質(zhì)。火山碎屑物質(zhì)主要來自巖漿或已固結(jié)的熔巖，其成分與巖漿巖相同；火山碎屑又在空氣或水中搬運(yùn)和沉積，這與沉積巖相仿，故火山碎屑巖具雙重特征。①凝灰?guī)r：由70%以上粒級(jí)＜2mm的火山碎屑物組成，具凝灰結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。顏色淺而多變，疏松多孔，有粗糙感?；鹕剿樾汲煞侄酁椴Ｐ?，晶屑次之，巖屑較少見。由于粒度細(xì)小，常堆積在距火山口較遠(yuǎn)，是分布最廣的一種火山碎屑巖。②火山角礫巖：由＞50%的粒徑2-64mm的火山角礫組成的巖石。具火山角礫結(jié)構(gòu)，斑雜或塊狀構(gòu)造。火山角礫棱角明顯，分選差，粒度變化大。火山角礫成分主要是熔巖碎塊，也有晶屑、玻屑等。一般分布在火山口附近，常與集塊巖共生。③火山集塊巖：主要由＞50%的粒徑＞64mm的火山碎屑組成。具集塊結(jié)構(gòu)、斑雜構(gòu)造?；鹕剿樾贾饕獮閹r屑，填隙物為細(xì)粒的巖屑、晶屑和玻屑。分選差，不具層理。一般多繞火山口分布，是尋找古火山或火山口的重要標(biāo)志?！?〕碳酸鹽巖類碳酸鹽巖是由方解石、白云石等碳酸鹽礦物組成的沉積巖。主要巖石類型為石灰?guī)r和白云巖。碳酸鹽巖分布很廣，約占沉積巖分布面積的1/5，僅次于泥質(zhì)巖和砂巖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，碳酸鹽巖在我國約占沉積巖總面積的55%，特別是西南地區(qū)，分布更為廣泛。碳酸鹽巖是石油、天然氣、巖溶水的重要儲(chǔ)集層，全世界約1/2的石油和天然氣儲(chǔ)存其中。同時(shí)，汞、銻、銅、鉛、鋅、磷、重晶石、石膏等多種礦產(chǎn)與碳酸鹽巖共生；碳酸鹽巖本身也是一種礦產(chǎn)；碳酸鹽巖對(duì)工程建設(shè)和旅游事業(yè)等均有重要意義。石灰?guī)r巖石主要由方解石組成，常含有白云石、粘土礦物等；顏色多樣，有白色、灰色、黑色等；滴稀冷鹽酸劇烈氣泡。內(nèi)碎屑灰?guī)r內(nèi)碎屑灰?guī)r是由50%以上的內(nèi)碎屑和充填其間的亮晶或泥晶構(gòu)成。按粒度又可分為礫屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等。生物碎屑灰?guī)r生物碎屑含量在50%以上，具生物碎屑結(jié)構(gòu)〔圖4—32b〕；生物碎屑多為離解程度不一的碎片，并經(jīng)過一定程度的磨圓和分選；填隙物可以是亮晶或泥晶。巖石命名可用生物名稱，如亮晶海百合灰?guī)r等。鮞?；?guī)r是鮞粒含量在50%以上的灰?guī)r，具鮞粒結(jié)構(gòu)〔圖4—32C〕；按填隙物的不同可分為亮晶鮞?；?guī)r和泥晶鮞?；?guī)r。由豆粒為主構(gòu)成的那么稱豆?；?guī)r。泥晶灰?guī)r又稱微晶灰?guī)r。主要由泥晶組成，根本上不含顆粒，是水動(dòng)力條件最弱或靜水環(huán)境的產(chǎn)物。巖石具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈致密塊狀，斷口光滑，常為貝殼狀。晶粒灰?guī)r是具晶粒結(jié)構(gòu)的灰?guī)r。按晶粒大小可分為粗晶灰?guī)r、中晶灰?guī)r、細(xì)晶灰?guī)r及微晶〔泥晶〕灰?guī)r等。這里的微晶〔泥晶〕灰?guī)r與上述水動(dòng)力條件最弱或靜水環(huán)境中形成的泥晶灰?guī)r一般無法區(qū)分，可視為同一種巖石類型。白云巖巖石主要由白云石組成，但?；煊蟹浇馐?、粘土礦物等；顏色多呈淺灰色、淺黃色等；滴稀冷鹽酸不起泡，粉末緩慢起泡。內(nèi)碎屑白云巖巖石由內(nèi)碎屑和填隙物構(gòu)成，成分均為白云石。按內(nèi)碎屑粒度，可進(jìn)一步分為礫屑白云巖、砂屑白云巖等。泥晶白云巖由泥晶白云石組成，可含少量方解石、泥質(zhì)、鐵質(zhì)等；泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。細(xì)—粗晶白云巖巖石由細(xì)—粗晶的白云石組成；淺灰至灰色，斷口呈砂糖狀；是由較強(qiáng)烈的白云石化或重結(jié)晶作用形成的白云巖。泥灰?guī)r泥灰?guī)r是石灰?guī)r和泥質(zhì)巖之間的一個(gè)過渡類型。其中方解石含量在75%—50%，粘土礦物25%—50%；顏色多呈淺灰、淺黃、淺紅、紫紅等；泥晶—粉晶結(jié)構(gòu)；加稀鹽酸強(qiáng)烈起泡，反響后外表出現(xiàn)一層黃色泥質(zhì)薄膜。硅質(zhì)巖硅質(zhì)巖是指由化學(xué)作用、生物化學(xué)作用、生物作用和某些火山作用形成的富含SiO2〔70%—90%〕的巖石。這里不包括由機(jī)械作用形成的石英砂巖。硅質(zhì)巖的分布較廣泛，在沉積巖中其數(shù)量?jī)H次于泥質(zhì)巖、砂巖和碳酸鹽巖，居第四位。硅質(zhì)巖的主要礦物成分有蛋白石、王髓和自生石英。此外還可混入有粘土礦物、碳酸鹽礦物和氧化鐵等。巖石多呈黑色，少數(shù)呈白色或紅色。多為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，有時(shí)呈微晶、鮞?；蛏锝Y(jié)構(gòu)。常呈層狀、條帶狀、結(jié)核狀和透鏡狀產(chǎn)出。巖石致密堅(jiān)硬、具貝殼狀斷口、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易風(fēng)化?！踩匙冑|(zhì)巖變質(zhì)巖是巖漿巖、沉積巖甚至是變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓或其他因素作用下，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化后形成的新的巖石。原巖經(jīng)變質(zhì)作用后，不僅礦物重新結(jié)晶，或變成新礦物，同時(shí)巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造亦得到變化，一般情況下，仍保存著原巖的產(chǎn)狀。1、變質(zhì)巖的礦物成分特征礦物:紅柱石、藍(lán)晶石、硅絞石、硅灰石等巖漿巖、沉積巖中的礦物：石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、白云母、黑云母等2、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變晶結(jié)構(gòu)---原巖在固體狀態(tài)條件下發(fā)生重結(jié)晶形成的結(jié)構(gòu)變余結(jié)構(gòu)---從早先巖石中保存的結(jié)構(gòu)3、變質(zhì)巖的構(gòu)造變成構(gòu)造---通過變質(zhì)作用形成的構(gòu)造，有：①片理構(gòu)造②片麻構(gòu)造③板狀構(gòu)造④斑點(diǎn)構(gòu)造⑤塊狀構(gòu)造變余構(gòu)造---變質(zhì)巖中殘留原巖的構(gòu)造如變余層理構(gòu)造，變余氣孔構(gòu)等4、變質(zhì)作用類型按引起巖石的地質(zhì)條件和主導(dǎo)因素，變質(zhì)作用分四種：〔1〕接觸變質(zhì)作用：發(fā)生在侵入體與圍巖的接觸帶上，是由于溫度升高及來自巖漿的化學(xué)活動(dòng)組成的作用。礦物重結(jié)晶，物質(zhì)成分重新組合而化學(xué)成分無顯著變化為接觸熱變質(zhì)作用。新的礦物產(chǎn)生，巖石化學(xué)成分顯著變化為接觸交代變質(zhì)作用。〔2〕區(qū)域變質(zhì)作用：高溫、高壓等因素聯(lián)合作用于一個(gè)廣闊地區(qū)范圍?！?〕混合巖化作用：區(qū)域變質(zhì)作用進(jìn)一步開展，高溫作用下，石英長(zhǎng)石等局部熔融，沿片理滲透、擴(kuò)散、貫入形成混合巖?！?〕動(dòng)力變質(zhì)作用：與斷裂構(gòu)造有關(guān)，出現(xiàn)在斷裂帶兩側(cè)，如角礫巖、碎裂巖5、變質(zhì)巖分類表1-3變質(zhì)巖分類簡(jiǎn)表6、常見的幾種變質(zhì)巖〔1〕、大理巖大理巖是碳酸鹽巖〔石灰?guī)r、白云巖〕經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用形成的。一般呈白色或灰白色。具粒狀或斑狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀或條帶狀構(gòu)造。礦物成分主要為方解石、白云石，常見特征變質(zhì)礦物透閃石、硅灰石、透輝石等。按特征變質(zhì)礦物不同，可進(jìn)一步分為透閃石大理巖、硅灰石大理巖等?！?〕、石英巖石英巖是由石英砂巖或硅質(zhì)巖等受熱接觸變質(zhì)形成的。一般為白色或灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦物成分主要為石英，有時(shí)含少量絹云母、白云母、綠泥石等變質(zhì)礦物?！?〕、蛇紋巖蛇紋巖是由鎂質(zhì)超基性巖經(jīng)氣成熱液作用，原巖中的橄欖石和輝石發(fā)生蛇紋石化所形成的。巖石一般呈黃綠色至黑綠色，有時(shí)因色調(diào)深淺不均而形成斑駁狀花紋。常見為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，致密塊狀或條帶狀構(gòu)造；質(zhì)軟、具滑感。蛇紋巖的主要礦物為蛇紋石，含少量透閃石、滑石、磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦等。與蛇紋巖有關(guān)的礦產(chǎn)有鉻、鎳、鈷、鉑、石棉、滑石、菱鎂礦等?！?〕、構(gòu)造角礫巖構(gòu)造角礫巖是由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使原巖破碎成角礫〔＞2mm〕，經(jīng)再膠結(jié)而形成的一種巖石。巖石中角礫呈棱角狀，大小懸殊，排列雜亂無定向；基質(zhì)由細(xì)碎屑〔碎基〕或鐵質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)組成。具角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)。本類巖石通常沿?cái)嗔褞Х植?，是斷裂帶的顯著標(biāo)志之一〔5〕、板巖板巖為具板狀構(gòu)造的低級(jí)區(qū)域變質(zhì)巖。板巖中原巖的礦物成分根本上沒有重結(jié)晶，有時(shí)在板理面上有少量新生礦物絹云母、綠泥石等。巖石外貌呈致密隱晶質(zhì)狀，具變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。板巖按顏色或含雜質(zhì)的不同詳細(xì)命名，如黑色炭質(zhì)板巖。板巖一般由泥質(zhì)巖、粉砂巖、中酸性凝灰?guī)r經(jīng)低級(jí)變質(zhì)而成?！?〕、千枚巖千枚巖是變質(zhì)程度略高于板巖，具千枚狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖。原巖的礦物成分根本上全部重結(jié)晶，主要由微小的絹云母、綠泥石、石英、鈉長(zhǎng)石等新生礦物組成。具有細(xì)粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦物顆粒粒徑多小于0.1mm。巖石的片理面上多具絲絹光澤，并常見小皺紋。千枚巖可按顏色和可判別的礦物成分進(jìn)一步命名，如銀灰色千枚巖，硬綠泥石絹云千枚巖等?！?〕、片巖片巖是具片狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖，其分布極為廣泛。片巖多具鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦物粒度多大于0.1mm.，肉眼可識(shí)別礦物成分。主要由片狀礦物〔云母、綠泥石、滑石等〕、柱狀礦物〔陽起石、透閃石、角閃石等〕組成，其中片、柱狀礦物常＞30%，長(zhǎng)石含量＜25%。常見特征變質(zhì)礦物石榴石、十字石、藍(lán)晶石等?！?〕、片麻巖片麻巖是具有片麻狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖。多具中——粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)。其礦物成分石英和長(zhǎng)石的含量一般＞70%，長(zhǎng)石含量＞25%，片狀、柱狀礦物主要是云母、角閃石、輝石等，含量多＜30%；此外常含矽線石、藍(lán)晶石、石榴石、堇青石等特征變質(zhì)礦物?！?〕混合花崗巖是混合巖化最強(qiáng)烈的產(chǎn)物。其特點(diǎn)是脈體含量大于85%，基體與脈體界線已完全消失。巖性與巖漿成因的花崗巖相似，但礦物分布不如花崗巖均勻，局部地方尚有因暗色礦物較為集中而形成的斑點(diǎn)、團(tuán)塊及條痕，因而出現(xiàn)陰影狀或塊狀構(gòu)造。這類巖石的進(jìn)一步命名方法是：構(gòu)造形態(tài)+暗色礦物+混合花崗巖，如陰影狀黑云母混合花崗巖等。二、巖石按堅(jiān)硬程度分類《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50021—2001〕中提出用新鮮巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度值來對(duì)巖石的堅(jiān)硬程度進(jìn)行分類。1．巖石堅(jiān)硬程度按飽和單軸抗壓強(qiáng)度分類，如表1-4表1-4巖石按堅(jiān)硬程度分類堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度〔Mpa〕＞6060≥＞3030≥＞1515≥＞5≤5〔摘自工程地質(zhì)手冊(cè)〔第四版〕2007〕注：1.當(dāng)無法取得飽和單軸抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，可用點(diǎn)荷載試驗(yàn)強(qiáng)度換算，換算方法按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50218〕執(zhí)行。2．當(dāng)巖體完整程度為極破碎時(shí)，可不進(jìn)行堅(jiān)硬程度分類。3．巖石堅(jiān)硬程度定性劃分，如表1-5。表1-5巖石按堅(jiān)硬程度的定性分類堅(jiān)硬程度定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅(jiān)硬巖鍾擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎，根本無吸水反響未風(fēng)化~微風(fēng)化的花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)礫巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎，有輕微吸水反響微風(fēng)化的堅(jiān)硬巖；未風(fēng)化~微風(fēng)化的大理巖、板巖、石灰?guī)r、白云巖、鈣質(zhì)砂巖等軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎，浸水后指甲可刻出印痕中等風(fēng)化~強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖或較硬巖；未風(fēng)化~微風(fēng)化的凝灰?guī)r、千枚巖、泥灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖等軟巖錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎，浸水后手可掰開強(qiáng)風(fēng)化的堅(jiān)硬巖或較硬巖；中等風(fēng)化~強(qiáng)風(fēng)化的較軟巖；未風(fēng)化~微風(fēng)化的頁巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖等極軟巖錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎，浸水后可捏成團(tuán)全風(fēng)化的各種巖石；各種半成巖〔摘自《工程地質(zhì)手冊(cè)》〔第四版〕2007〕三、巖石按風(fēng)化程度分類國標(biāo)《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》GB50021-2001提出，用巖體縱波速度〔Vp〕波速比〔〕及風(fēng)化系數(shù)來評(píng)價(jià)、劃分巖體的風(fēng)化程度，這是一種較完整的劃分〔表1-6〕。表1-6巖石按風(fēng)化程度分類風(fēng)化程度野外特征風(fēng)化程度參數(shù)指標(biāo)波速比風(fēng)化系數(shù)Kf未風(fēng)化巖質(zhì)新鮮，偶見風(fēng)化痕跡0.9～1.00.9～1.0微風(fēng)化結(jié)構(gòu)根本未變，僅節(jié)理面有渲染或略有變色，有少量風(fēng)化裂隙0.8～0.90.8～0.9中等風(fēng)化結(jié)構(gòu)局部破壞，沿節(jié)理面有次生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體被切割成巖塊。用鎬難挖，巖芯鉆方可鉆過0.6～0.80.4～0.8強(qiáng)風(fēng)化結(jié)構(gòu)大局部破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，用鎬可挖，干鉆不易鉆進(jìn)0.4～0.6＜0.4全風(fēng)化結(jié)構(gòu)根本破壞，但尚可識(shí)別，有剩余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可用鎬挖，干鉆可鉆進(jìn)0.2～0.4－殘積土組織結(jié)構(gòu)全部破壞，已風(fēng)化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進(jìn)，具可塑性＜0.2－注：1．波速比為風(fēng)化巖石與新鮮石壓縮波速度之比；2．風(fēng)化系數(shù)Kf為風(fēng)化巖石與新鮮巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度之比。3．巖石風(fēng)化程度，除按表列野外特征和定量指標(biāo)劃分外，也可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)劃分；4．花崗巖類巖石，可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)劃分，N≥50為強(qiáng)風(fēng)化；50＞N≥30為全風(fēng)化；N＜30為殘積土；5．泥巖和半成巖，可不進(jìn)行風(fēng)化程度劃分。第二節(jié)土的分類自然界的土是在各種不同環(huán)境里形成的，其組成、結(jié)構(gòu)、成分以及物理、水理、力學(xué)性質(zhì)千差萬別，加之成土作用所經(jīng)歷的年代不同，因而土的種類繁多，性質(zhì)各異。考慮其工程地質(zhì)性質(zhì)的差異，對(duì)各種土按一定的原那么進(jìn)行分類，在工程實(shí)踐中十分重要。一、《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50021—2001〕中土的分類該分類體系首先按堆積年代和地質(zhì)成因進(jìn)行劃分，并將某些特殊條件下形成的具特殊工程性質(zhì)的區(qū)域性特殊土與一般性土區(qū)別開來。再按顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)進(jìn)行分類分為碎石土、砂土、粉土和粘性土四大類，并結(jié)合堆積年代、成因和某種特殊性質(zhì)綜合定名。其劃分原那么與標(biāo)準(zhǔn)分述如下：〔一〕根據(jù)地質(zhì)成因可將士分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土、風(fēng)積土等?！捕嘲闯练e時(shí)代分類：1．老沉積土：第四紀(jì)晚更新世及其以前沉積的土，一般呈超固結(jié)狀態(tài)，具有較高的強(qiáng)度；2．新近沉積土：第四紀(jì)全新世中近期堆積的土，一般處于欠壓密狀態(tài)，強(qiáng)度較低?！踩嘲搭w粒級(jí)配和塑性指數(shù)分類：土按顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)可將土分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。1．碎石土：粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50％。根據(jù)顆粒級(jí)配和顆粒形狀，按表5-2分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。表5-2碎石土分類土的名稱顆粒形狀顆粒級(jí)配漂石圓形及亞圓形為主粒徑大于200mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%塊石棱角形為主卵石圓形及亞圓形為主粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%碎石棱角形為主圓礫圓形及亞圓形為主粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%角礫棱角形為主注：定名時(shí)，應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定。2、砂土：粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50％，且粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50％的土。根據(jù)顆粒級(jí)配，按表5-3表5-3砂土分類土的名稱顆粒級(jí)配礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量25%—50%粒徑大于0.5mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%粒徑大于0.25mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量85%粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%注：定名時(shí)，應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定。3．粉土：粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50％，且塑性指數(shù)等于或少于10的土，如表5-4表5-4粉土分類土的名稱顆粒級(jí)配砂質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm的顆粒含量不超過全重10%黏質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重10%4、粘性土：為塑性指數(shù)大于10的土，根據(jù)塑性指數(shù)又分為粉質(zhì)粘土〔10＜≤17〕和粘土〔＞17〕。〔四〕按工程特性分類具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土稱特殊性土，根據(jù)工程特性分為濕陷性黃土、紅粘土、軟土、填土、凍土、膨脹土、鹽漬土、污染土、混合土?！参濉掣鶕?jù)有機(jī)質(zhì)含量分類根據(jù)有機(jī)質(zhì)含量〔按灼失量試驗(yàn)確定〕可將士分為無機(jī)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土和泥炭，其含量分別為＜5％，5％≤≤l0％，l0％＜≤60％，＞60％。二、特殊類土的分類特殊土是指某些具有特殊物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)，而工程地質(zhì)性質(zhì)也較持殊的土。這些特殊土一般都是在一定的條件下形成的，或是由于所處自然環(huán)境逐漸變化形成的。特殊土的性質(zhì)都表現(xiàn)出一定的區(qū)域性，有其特殊的規(guī)律，在工程上應(yīng)充分考慮其特殊性，采取相應(yīng)的治理措施。特殊土的種類甚多，主要有靜水沉積的軟土、濕熱氣候條件下形成的紅土、西北、華北等干旱氣候條件下形成的黃土類土，鹽漬土、凍土及人工填土。這些特殊土的性質(zhì)不同于常見的一般土，故其研究?jī)?nèi)容、研究方法也常有特殊要求。1、黃土第四紀(jì)干旱和半干旱氣候下形成的特殊沉積物，顏色多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色；黃土以粉土〔0.05~0.005〕為主，平均含量50%以上；黃土孔隙率高達(dá)40%~50%，大孔隙—蟲孔、植物根孔、潛蝕空洞等，具濕陷性。2、紅粘土碳酸鹽巖經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。特點(diǎn)：ＷＬ〉50%，上硬下軟，收縮性，裂隙發(fā)育物理力學(xué)性質(zhì)：〔1〕天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高，但有較高力學(xué)強(qiáng)度和較低的壓縮性；〔2〕各種指標(biāo)變化幅度大。3、軟土一般指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土；如淤泥、淤泥質(zhì)土及其它高壓縮性飽和粘性土、粉土等。工程性質(zhì)：〔1〕觸變性〔2〕流變性〔3〕高壓縮性〔4〕低強(qiáng)度〔5〕低透水性〔6〕不均勻性4、膨脹土對(duì)環(huán)境〔濕熱〕變化敏感的土；發(fā)生膨脹和收縮，膨脹力；強(qiáng)度較高、壓縮性中偏低—誤當(dāng)好土；當(dāng)含水量增加和受擾動(dòng)后，強(qiáng)度明顯降低，壓縮性增加5、凍土指溫度等于或低于零度、且含有冰的各類土；分：季節(jié)性凍土和多年凍土。季節(jié)性凍土的工程性質(zhì)：凍結(jié)狀態(tài)時(shí)，較高強(qiáng)度和低壓縮性；融化后，承載力降低，壓縮性增加。6、鹽漬土指含有較多〔>0.5%〕易溶鹽類的土，具吸濕、松脹等特性。形成原因：干旱半干旱地區(qū)，水蒸發(fā)量大，降雨量小，毛細(xì)作用強(qiáng)，鹽分在地表聚集鹽漬土的工程性質(zhì)：不同類型有不同特點(diǎn)，一般有腐蝕性。第三節(jié)巖石的野外鑒別一、巖漿巖的鑒別方法1、先看巖石整體顏色的深淺巖漿巖顏色的深淺，是巖石所含深色礦物多少的反映。一般來說，從酸性到基性，深色礦物的含量是逐漸增加的，故巖石的顏色由淺變深。如果巖石是淺色的，那就可能是花崗巖或正長(zhǎng)巖等酸性或偏于酸性的巖石。2、分析巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，是巖石生成環(huán)境的反映，如果巖石是全晶質(zhì)粗粒、中粒或似斑狀結(jié)構(gòu)，說明很可能是深成巖：如果是細(xì)粒、微粒或斑狀結(jié)構(gòu)，那么可能是淺成巖或噴出巖；如果斑晶細(xì)小或?yàn)椴Ａз|(zhì)結(jié)構(gòu)，那么為噴出巖；如果具有氣孔、杏仁或流紋狀構(gòu)造，那么為噴出巖。3、分析巖石的主要礦物成分，確定巖石的名稱二、沉積巖的鑒別方法鑒別沉積巖時(shí)，可以先從觀察巖石的結(jié)構(gòu)開始，結(jié)合巖石的其他特征，先將所屬的大類分開，然后再作進(jìn)一步分析，確定巖石的名稱。觸摸有明顯含砂感的，一般是屬于碎屑巖類的巖石。斷裂面暗淡呈土狀，硬度低，觸摸有滑膩感的，一般多是粘土類的巖石。具結(jié)晶結(jié)構(gòu)的可能是化學(xué)巖類。1、碎屑巖可先觀察碎屑粒徑的大小，其次分析膠結(jié)物的性質(zhì)和碎屑物質(zhì)的主要礦物成分。2、粘土巖常見的粘土巖主要的有頁巖和泥巖兩種，頁巖層理清晰，一般沿層理能分成薄片，風(fēng)化后呈碎片狀，而泥巖層理不清晰、風(fēng)化后呈碎塊狀。3、化學(xué)巖常見的化學(xué)巖，主要的有石灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r等，它們的外觀特征都很類似，區(qū)別在于方解石、白云石及粘土礦物的含量有差異，故采用鹽酸試劑進(jìn)行鑒別。石灰?guī)r遇鹽酸起泡強(qiáng)烈，泥灰?guī)r遇鹽酸起泡，但泡沫混濁，干后往往留有泥點(diǎn)，白云巖遇鹽酸不起泡，或者反響微弱，但當(dāng)粉碎成粉末之后，那么發(fā)生顯著泡沸現(xiàn)象，并常伴有咝咝的響聲。三、變質(zhì)巖的鑒別方法鑒別變質(zhì)巖時(shí)，可以先從觀察巖石的構(gòu)造開始。根據(jù)構(gòu)造，首先將變質(zhì)巖區(qū)分為片理構(gòu)造和塊狀構(gòu)造的兩類。然后可進(jìn)一步根據(jù)片理特征和主要礦物成分，分析所屬的亞類，確定巖石的名稱。第四節(jié)土的野外鑒別參照《工程地質(zhì)手冊(cè)》粘性土及粉土的野外鑒別第二章新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)第一節(jié)概述新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，是相對(duì)地史期間的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而言的，其下限各家認(rèn)識(shí)不一，有說上新世以來的叫新構(gòu)造，有說第四紀(jì)以來的叫新構(gòu)造〔第四紀(jì)的下限認(rèn)識(shí)也不一致，國外放在1.64Ma，中國現(xiàn)置于2.48Ma〕，有人那么認(rèn)為只有幾千年或上萬年，直接與人類的生存和活動(dòng)有關(guān)。新構(gòu)造研究的內(nèi)容也較廣泛，除水平運(yùn)動(dòng)、垂直運(yùn)動(dòng)及保存在第四系里的構(gòu)造變動(dòng)外，還涉及火山，地震，和為構(gòu)造作用控制〔或與構(gòu)造作用關(guān)聯(lián)的〕外力地質(zhì)作用，象地表侵蝕、河流襲奪、溫泉和地下水活動(dòng)等。新構(gòu)造研究的意義是顯而易見的：它直接關(guān)系到人類的生存環(huán)境和各項(xiàng)工程建設(shè)，因?yàn)槿瞬皇菢錀ň拥膭?dòng)物。日本可能是世界上新構(gòu)造活動(dòng)最強(qiáng)的國家。今天，九重、阿蘇、云仙岳等火山還在冒煙，也經(jīng)常噴點(diǎn)火山彈出來；富士、箱根等可能是休眠火山。日本是個(gè)多地震的國家，以至有傳說日本的房子是帶轱轆的，一地震房子就跑了。這種新構(gòu)造活動(dòng)性來自太平洋板塊的俯沖和對(duì)亞洲的擠壓，日本列島構(gòu)造上是一島弧。意大利的西海岸也是著名的新構(gòu)造活動(dòng)區(qū)，維蘇威火山是全球著名的“災(zāi)害型〞火山，還有一座埃特納火山，前不久還噴發(fā)了一次〔與我國的張家口地震大致同時(shí)〕。不過，意大利西海岸火山巖帶噴溢的火山巖是高鉀的堿性熔巖，與日本島弧的安山巖迥異。這說明該區(qū)不是處于擠壓環(huán)境而是張裂環(huán)境中。該區(qū)多地震，除構(gòu)造地震外還有火山地震，但烈度較低。美國西海岸是西半球最強(qiáng)烈的新構(gòu)造活動(dòng)區(qū)，尤其以地震令人膽寒，也有活火山，象圣海倫斯火山等。美國西海岸最主要的構(gòu)造是圣安德列斯斷裂，是一條巨大的平移斷裂，它分開了美洲板塊和太平洋板塊。換言之，因?yàn)檠髿さ南麥p，一局部詳中脊及連接洋中脊的轉(zhuǎn)換斷層跑到陸地上來了。陸內(nèi)也有許多新構(gòu)造活動(dòng)區(qū)。中國黑龍江的五大連池、吉林長(zhǎng)白山和云南騰沖等是第四紀(jì)火山活動(dòng)區(qū)，京津唐、川西、云南等那么是地震多發(fā)區(qū)。青藏高原現(xiàn)今的地貌，也是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的，被視作地球的第三極。青藏高原的大面積隆起對(duì)大氣圈環(huán)流、印度洋暖濕氣流的北行都有重要影響。當(dāng)然，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)除造成災(zāi)害和對(duì)工程建設(shè)帶來了不利外，也有它積極的一面。在陸內(nèi)，新構(gòu)造活動(dòng)中蘊(yùn)含了地?zé)?、溫泉或礦泉、旅游等資源。在沿海地區(qū)，強(qiáng)烈的沉積可造成數(shù)千米厚的第四系沉積，在高地?zé)岬谋尘跋?，這些沉積中的有機(jī)質(zhì)會(huì)很快轉(zhuǎn)變成烴類而形成具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的油氣資源。第二節(jié)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是指晚第三紀(jì)以來的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)，它與地震活動(dòng)的關(guān)系比地質(zhì)歷史上其它時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)更為密切。安徽區(qū)域內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是在以斷裂和巖漿活動(dòng)為主的燕山運(yùn)動(dòng)的根底上，地殼進(jìn)一步的開展和演化而形成的。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)遺跡在全省較為普遍，形式也多種多樣，大致可歸納為大面積的沉降運(yùn)動(dòng)、大面積的上升運(yùn)動(dòng)、斷裂活動(dòng)及其相伴的巖漿活動(dòng)、溫泉出露、地震活動(dòng)等。一、大面積的沉降運(yùn)動(dòng)從現(xiàn)代地形來看，安徽北部地區(qū)地勢(shì)低平，河渠縱橫交錯(cuò)，屬華北平原的東南緣。根據(jù)新第三、第四系的沉積，現(xiàn)代地貌水系特征及近代地形變測(cè)量等方面資料的綜合分析，皖北地區(qū)在新構(gòu)造時(shí)期處于沉降過程之中，但沉降幅度和方式均表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性差異?！境两捣鹊牟町悺繌男碌谌岛偷谒南档某练e等厚度線分析，皖北地區(qū)在新構(gòu)造時(shí)期的沉降幅度總體上存在著東西、南北的差異。北部的淮北地區(qū)沉降幅度大，一般在幾百米至千米，南部的合肥盆地沉降幅度小，僅幾十米至幾百米。這兩個(gè)地區(qū)都具有西部沉降幅度大、東部沉降幅度小的特點(diǎn)，在皖北地區(qū)的西北部界首—亳縣一帶，最大沉降幅度達(dá)千米以上。【沉降方式的差異】在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間，淮北地區(qū)持續(xù)沉降，普遍接受了新第三系至第四系的沉積。合肥盆地在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)早期〔晚第三紀(jì)〕普遍上升，一般缺失新第三系的沉積。第四紀(jì)時(shí)，合肥盆地輕微下降，第四系的沉積厚度一般在幾十米左右。根據(jù)對(duì)現(xiàn)代地貌水系、地形變測(cè)量資料的分析研究，淮北地區(qū)在整體沉降過程中，存在著近代的由西北向東南的掀斜運(yùn)動(dòng)，具體表現(xiàn)在：皖北地區(qū)在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)早期和挽近時(shí)期，沉降運(yùn)動(dòng)的方式發(fā)生了變異，沉降中心由過去的西北部遷至現(xiàn)今的東南部靠淮河一線。沿淮河發(fā)育了眾多的湖泊、沼澤和洼地，淮河以北的支流大多從西北平行流向淮河，呈現(xiàn)出現(xiàn)代地形西北高、東南低的大趨勢(shì)。淮河在長(zhǎng)淮衛(wèi)和浮山集一段〔長(zhǎng)70公里〕低于海平面的河槽有10處，最深達(dá)－14．4米。從1953年至1980年，淮北地區(qū)的西北部界首至亳縣一帶上升了約30毫米，東南部靠淮河的五河—二、大面積的上升運(yùn)動(dòng)安徽總的地貌特征是南部高，北部低，呈階梯狀過渡。南部的大別山區(qū)和皖南山區(qū)大面積的整體抬升，主要表現(xiàn)在多級(jí)夷平面和階地、成層巖溶，深切河谷及新第三系和第四系地層缺失或不發(fā)育等幾個(gè)方面。在整體上升的內(nèi)部，同樣存在上升幅度和方式的地區(qū)性差異?！旧仙\(yùn)動(dòng)的間歇性】大別山區(qū)和皖南山區(qū)普遍發(fā)育了4—5級(jí)夷平面和3—4級(jí)階地及成層巖溶現(xiàn)象。上述兩地區(qū)在整體上升的過程中至少存在著幾次較大的穩(wěn)定時(shí)期，表現(xiàn)出間歇性的特征。安徽沿江地區(qū)在上升運(yùn)動(dòng)中也表現(xiàn)出間歇性，除局部山麓地區(qū)有新第三系堆積外，一般都缺失其沉積，第四系的沉積也很薄，且多分布在低洼的盆地內(nèi)。該區(qū)廣泛存在標(biāo)高為—100米的夷平面及—【上升幅度的差異】大別山和皖南山區(qū)在整體上升過程中，因受其內(nèi)部及邊緣的老斷裂新活動(dòng)的影響，造成了各塊體上升幅度的不一致，其明顯特征是呈階梯狀地貌，由隆起的中心〔即現(xiàn)代水系分水嶺的部位〕向北依次由中山過渡到低山丘陵、丘陵平原。三、斷裂活動(dòng)新構(gòu)造時(shí)期安徽省斷裂活動(dòng)有兩種情況：一是老斷裂的繼承性活動(dòng)，但性質(zhì)發(fā)生了變化，在一定程度上反映了老斷裂具有的區(qū)域性或深成性。二是產(chǎn)生新的斷裂，即具有新生性，這種斷裂在規(guī)模上一般較小，并且是斷斷續(xù)續(xù)地出現(xiàn)。上兩種情況中，以老斷裂的繼承性活動(dòng)為主，主要有北北東、北東、北西、北西西向四組。這些斷裂常分布在斷塊與斷塊之間，或山區(qū)與平原的交接地帶，對(duì)全省現(xiàn)代地貌水系發(fā)育、晚新生代的沉積、巖漿活動(dòng)、溫泉分布、地震活動(dòng)及新構(gòu)造分區(qū)均起重要作用。新構(gòu)造時(shí)期的活動(dòng)斷裂，特別是具有繼承性活動(dòng)的深大斷裂，它們?cè)谌瓤臻g上的展布、結(jié)構(gòu)演化、活動(dòng)歷史、活動(dòng)方式、活動(dòng)速率及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等方面都是極其復(fù)雜的。一條斷裂在不同地段也往往具有不同的活動(dòng)性，但是在晚新生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的統(tǒng)一作用下，上述斷裂系統(tǒng)中不同走向的斷裂具有一定的活動(dòng)方式，即郯—廬斷裂帶以西的北北東向斷裂以右旋剪切擠壓為主，北西西及北西向斷裂具有左旋張扭活動(dòng)性質(zhì)，郯—廬斷裂帶以東的北東向斷裂具有右旋擠壓性質(zhì)。郯—廬斷裂帶是斜貫中國東部大陸一條規(guī)模巨大。分割了不同大地構(gòu)造單元的構(gòu)造活動(dòng)帶，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間活動(dòng)十分強(qiáng)烈。展露在安徽的郯—廬斷裂帶南段在新構(gòu)造時(shí)期的構(gòu)造活動(dòng)主要表現(xiàn)在顯著的地貌水系特征、衛(wèi)星影象特征、控制新生代盆地的發(fā)育及巖漿活動(dòng)、多處出露第四紀(jì)斷層等幾個(gè)方面。四、巖漿活動(dòng)新構(gòu)造時(shí)期，安徽境內(nèi)巖漿活動(dòng)以玄武巖噴溢為主，伴隨著一些巖脈和次山巖的侵入，主要分布于皖東北地區(qū)嘉山、來安、天長(zhǎng)三縣，現(xiàn)有的火山口共有八處，其中女山、團(tuán)山、小橫山、魯山、小嘉山、中嘉山六處較為典型。從玄武巖的噴發(fā)韻律及巖相特征分析，存在著兩個(gè)較長(zhǎng)的噴發(fā)間斷，可劃為三個(gè)噴發(fā)旋回，每個(gè)旋回又有屢次噴發(fā)的特點(diǎn)，噴發(fā)期主要在中新世和上新世。從玄武巖的分布特征分析，皖東地區(qū)和鄰省主要呈北西和北北東向兩個(gè)條帶展布，分別受北西和北北東向斷裂活動(dòng)的控制，其中以北西向帶條為主。玄武巖的噴發(fā)方式為裂隙——中心式。女山火山口，不同于鄰近地區(qū)的中—上新世火山錐，具有完整的火山錐體、發(fā)育的羊尾溝、堿性的玄武巖成分〔碧玄巖〕、缺乏塌陷構(gòu)造和次火山巖相侵入體等特征，時(shí)代屬早更新世。五、溫泉安徽境內(nèi)溫泉出露點(diǎn)有27個(gè)，其中21個(gè)點(diǎn)的位置較為確切，17個(gè)點(diǎn)的資料較為完整。溫泉的地域上的分布，多集中在大別山、皖南山區(qū)及沿江巢縣—含山一帶，在成因上是深循環(huán)地下水受地?zé)峒皫r漿殘留高溫?zé)嵋夯顒?dòng)的影響，并通過斷裂帶上升溢出。全省溫泉的地質(zhì)環(huán)境特征，一是循其深大斷裂派生的斷層或破碎帶出露，如廬江縣東湯池、舒城縣西湯池等；二是和燕山期〔晚期為主〕巖漿巖及脈巖關(guān)系密切，如黃山溫泉位于花崗巖體內(nèi)，沿北西向斷裂破碎帶溢出。舒城縣西湯池、山七里河、岳西縣黃尾河等溫泉出露于燕山早期或晚期花崗巖中；三是多在斷裂構(gòu)造的復(fù)合部位出露，如和縣香泉、巢縣半湯等溫泉；四是新構(gòu)造上升區(qū)溫泉數(shù)量較多，如大別山和皖南山區(qū)的溫泉。六、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)根據(jù)晚第三紀(jì)以來，安徽境內(nèi)斷裂活動(dòng)性質(zhì)及組合關(guān)系、震源機(jī)制解特征和地應(yīng)力測(cè)量成果的綜合分析，全省晚新生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)大致以郯—廬斷裂帶為界分為北部和南部?jī)蓚€(gè)大區(qū)。北部區(qū)主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|東—南西西〔或北東—南西〕，南部區(qū)為北西西—南東東〔或北西—南東〕方向。北部區(qū)表現(xiàn)為北北東向斷裂的右旋剪切擠壓，北西、北西西向斷裂的左旋張扭運(yùn)動(dòng)，南部地區(qū)主要是北東向斷裂的右旋擠壓逆沖。全省37個(gè)震源機(jī)制解的統(tǒng)計(jì)分析說明，現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)繼承了晚新生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主要特點(diǎn)，以水平擠壓為主，主壓應(yīng)力軸仰角為29°±16°。在肥中斷裂以北的皖北地區(qū)主壓應(yīng)力軸優(yōu)勢(shì)方位為北東78°，這一地區(qū)以南，主壓應(yīng)力軸以北西55°為優(yōu)勢(shì)取向。在金寨、霍山、巢縣、桐城一帶存在著上述兩種應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)化過渡地帶，這里發(fā)生的地震主壓應(yīng)力軸有兩種取向，有時(shí)北東東，有時(shí)北西西方向。全省現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的背景是挽近時(shí)期太平洋板塊和菲律賓板塊對(duì)中國東部大陸的共同作用。這兩大板塊對(duì)中國東部大陸作用的分界線大約在北緯31°左右，在安徽即是金寨、霍山、巢縣、桐城一帶。小結(jié)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：1、巖石圈的快速顫抖---地震2、巖石圈的水平運(yùn)動(dòng)。巖石圈的水平移動(dòng)已通過地質(zhì)，地球物理的方法及儀器測(cè)量證實(shí)。大陸在漂移，海底擴(kuò)張間在相互作用已經(jīng)成為地球科學(xué)中的事實(shí)。3、巖石圈的升降運(yùn)動(dòng)。多層溶洞，河流階地，深切河曲均為新構(gòu)造上升的證據(jù)，沿海地區(qū)利用海岸線變遷的遺跡也可以確定構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地存在。古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：1、地層厚度及巖相特征沉積物地存在，如山前磨拉石的沉積可以顯示造山帶快速隆生過程。地層厚度是地殼下降的標(biāo)志。2、地層接觸關(guān)系。分為整合關(guān)系和不整合關(guān)系。整合關(guān)系反映了一個(gè)地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)期處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。不整合解除關(guān)系分為平行不整合和角度不整合。都說明地殼的抬升運(yùn)動(dòng)。3、地質(zhì)構(gòu)造地址構(gòu)造的兩種根本類型，褶皺構(gòu)造以及斷裂構(gòu)造，是研究故構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的可靠證據(jù)。一般來說，大型平緩的隆起，坳陷，穹隆，斷陷盆地構(gòu)造等及一些高角度傾向滑移斷層是發(fā)生區(qū)域性隆生運(yùn)動(dòng)的證據(jù)，而線性褶皺和大規(guī)模逆沖推覆斷層及一些走向滑動(dòng)斷層等石發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)的記錄第三章地貌及第四紀(jì)地質(zhì)第一節(jié)概述地球歷史的最新階段，新生代最后一個(gè)紀(jì)。關(guān)于其下限一直存在爭(zhēng)議，支持較多的有1.8Ma和2.6Ma。雖然國際地層委員會(huì)推薦的第四紀(jì)的下界年齡為1.80Ma，但是由于2.6〔開始為2.48〕Ma是黃土開始沉積的年齡，因而我國地質(zhì)學(xué)家，尤其是第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家根本都采用后者。這一時(shí)期形成的地層稱第四系。第四系一名是法國學(xué)者J.德努瓦耶于1829年提出的〔見新生代〕。從第四紀(jì)開始，全球氣候出現(xiàn)了明顯的冰期和間冰期交替的模式。第四紀(jì)生物界的面貌已很接近于現(xiàn)代。哺乳動(dòng)物的進(jìn)化在此階段最為明顯，而人類的出現(xiàn)與進(jìn)化那么更是第四紀(jì)最重要的事件之一。哺乳動(dòng)物在第四紀(jì)期間的進(jìn)化主要表現(xiàn)在屬種而不是大的類別更新上。第四紀(jì)前一階段——更新世早期哺乳類仍以偶蹄類、長(zhǎng)鼻類與新食肉類等的繁盛、開展為特征，與第三紀(jì)的區(qū)別在于出現(xiàn)了真象、真馬、真牛。更新世晚期哺乳動(dòng)物的一些類別和不少屬種相繼衰亡或滅絕。到了第四紀(jì)的后一階段——全新世，哺乳動(dòng)物的面貌已和現(xiàn)代根本一致。大量的化石資料證明人類是由古猿進(jìn)化而來的。古猿與最早的人之間的根本區(qū)別在于人能制造工具，特別是制造石器。從制造工具開始的勞動(dòng)使人類根本區(qū)別于其它一切動(dòng)物，勞動(dòng)創(chuàng)造了人類。另一個(gè)主要特點(diǎn)是人能直立行走。從古猿開始向人的方向開展的時(shí)間，一般認(rèn)為至少在1000萬年以前。第四紀(jì)的海生無脊椎動(dòng)物仍以雙殼類、腹足類、小型有孔蟲、六射珊瑚等占主要地位。陸生無脊椎動(dòng)物仍以雙殼類、腹足類、介形類為主。其它脊椎動(dòng)物中真骨魚類和鳥類繼續(xù)繁盛，兩棲類和爬行類變化不大。高等陸生植物的面貌在第四紀(jì)中期以后已與現(xiàn)代根本一致。由于冰期和間冰期的交替變化，逐漸形成今天的寒帶、溫帶、亞熱帶和熱帶植物群。微體和超微的浮游鈣藻對(duì)海相地層的劃分與比照仍十分重要。第四紀(jì)包括更新世和全新世，相應(yīng)地層稱更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。第四紀(jì)下限確實(shí)定，意見分歧較大。1948年第十八屆國際地質(zhì)大會(huì)確定，以真馬、真牛、真象的出現(xiàn)作為劃分更新世的標(biāo)志。陸相地層以意大利北部維拉弗朗層，海相以意大利南部的卡拉布里層的底界作為更新世的開始。中國以相當(dāng)于維拉弗朗層的泥河灣層作為早更新世的標(biāo)準(zhǔn)地層。其后，應(yīng)用鉀氫法測(cè)定了法國和非洲相當(dāng)于維拉弗朗層的地層底界年齡約為180萬年。因此，許多學(xué)者認(rèn)為第四紀(jì)下限應(yīng)為距今180萬年。1977年國際第四紀(jì)會(huì)議建議，以意大利的弗利卡剖面作為上新世與更新世的分界，其地質(zhì)年齡約為170萬年。對(duì)中國黃土的研究說明，約248萬年前黃土開始沉積，反映了氣候和地質(zhì)環(huán)境的明顯變化，認(rèn)為第四紀(jì)約開始于248萬年前。還有學(xué)者認(rèn)為，第四紀(jì)下限應(yīng)定為330～350萬年前。第二節(jié)第四紀(jì)的特征一、地層劃分第四紀(jì)地層的劃分主要依據(jù)沉積物的巖石性質(zhì)及地質(zhì)年齡。第四紀(jì)沉積物分布極廣，除巖石裸露的陡峻山坡外，全球幾乎到處被第四紀(jì)沉積物覆蓋。第四紀(jì)沉積物形成較晚，大多未膠結(jié)，保存比擬完整。第四紀(jì)沉積主要有冰川沉積、河流沉積、湖相沉積、風(fēng)成沉積、洞穴沉積和海相沉積等。其次為冰水沉積、殘積、坡積、洪積、生物沉積和火山沉積等。二、生物進(jìn)化第四紀(jì)生物與第三紀(jì)相比，在分布和組成上發(fā)生了明顯的變化。哺乳動(dòng)物與上新世相比有很大進(jìn)化，如歐洲及鄰近的亞洲局部現(xiàn)生的119個(gè)種中只有6個(gè)在上新世生存過。植物界的進(jìn)化比擬緩慢，西北歐的植物約80％在第四紀(jì)開始時(shí)即已存在。第四紀(jì)冰期時(shí)，大陸冰蓋向南擴(kuò)展，動(dòng)植物也隨之向南遷移。間冰期期間動(dòng)植物向北遷移。冰期和間冰期植被帶的移動(dòng)范圍最大可達(dá)緯度30°，在地層剖面中可明顯地看到喜冷和喜暖動(dòng)植物群的交替現(xiàn)象。第四紀(jì)后期，大型陸生哺乳動(dòng)物發(fā)生過大規(guī)模絕滅。在北美，大型哺乳動(dòng)物的屬有70％絕滅，歐洲和非洲比例小得多。這一大規(guī)模絕滅發(fā)生于距今15000～9000年。發(fā)生大規(guī)模絕滅的原因主要是人類的狩獵活動(dòng)，其次是自然環(huán)境的變遷。第四紀(jì)不同時(shí)期出現(xiàn)不同的動(dòng)物群。歐洲早更新世具代表性的是維拉弗朗動(dòng)物群，出現(xiàn)了真馬、真牛、真象；中更新世以克羅默爾動(dòng)物群為代表；晚更新世時(shí)出現(xiàn)了許多極地動(dòng)物。北美早更新世有布朗克動(dòng)物群，中更新世有伊爾文頓動(dòng)物群，晚更新世有蘭錯(cuò)伯累動(dòng)物群。中國北方那么有早更新世泥河灣動(dòng)物群，中更新世周口店動(dòng)物群，晚更新世薩拉烏蘇動(dòng)物群。三、第四紀(jì)冰川第四紀(jì)大冰川期，距今約200萬年。地球史上最近一次大冰川期。冰川的發(fā)生是極地或高山地區(qū)沿地面運(yùn)動(dòng)的巨大冰體。由降落在雪線以上的大量積雪，在重力和巨大壓力下形成，冰川從源頭處得到大量的冰補(bǔ)給，而這些冰融化得很慢，冰川本身就發(fā)育得又寬又深，往下流到高溫處，冰補(bǔ)給少了，冰川也愈來愈小，直到冰的融化量和上游的補(bǔ)給量互相抵消。一般冰川為舌狀，冰川面往往上下不平，有的地方有深的裂口，即冰隙。冰川可分為大陸冰川和山岳冰川兩大類。第四紀(jì)時(shí)歐洲阿爾卑期山山岳冰川至少有5次擴(kuò)張。在我國，據(jù)李四光研究，相應(yīng)地出現(xiàn)了鄱陽、大姑、廬山與大理4個(gè)亞冰期。現(xiàn)代冰川覆蓋總面積約為1630萬平方公里，占地球陸地總面積的11％。我國的現(xiàn)代冰川主要分布于喜馬拉雅山〔北坡〕、昆侖山、天山、祁連山和橫斷山脈的一些頂峰區(qū)，總面積約57069平方公里。四、海平面變化第四紀(jì)期間由于氣候變化、地殼運(yùn)動(dòng)等原因引起的海平面升降。包括絕對(duì)變化和相對(duì)變化兩方面含義。目前的研究多從相對(duì)變化入手，即以陸地為基準(zhǔn)，按不同時(shí)期海平面與陸地基準(zhǔn)的相對(duì)高度關(guān)系來判別海平面的變動(dòng)。其變化原因很多。1841年麥克拉倫〔C.Maclaren〕首先提出更新世海平面的振蕩性，認(rèn)為海平面變化是氣候變化所致，并稱之為冰川型海面變化。1865年杰米森〔TJamieson〕提出冰川均衡運(yùn)動(dòng)理論，認(rèn)為氣候變化引起冰蓋消長(zhǎng)，使地殼發(fā)生變形。他將海平面變化曲線主要?dú)w結(jié)于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和幅度，以及沉積物壓縮性等原因。1906年，休斯〔E.Suess〕提出〔全球〕海面升降〔eustasy〕理論，認(rèn)為沉積物增加會(huì)引起全球性海面上升；地殼沉降形成洋盆時(shí)，那么引起海面下降。意指，海進(jìn)和海退是洋盆容積變化的結(jié)果，全球性海面變化并不包括海水量的增減。20世紀(jì)50年代末至70年代早期，海平面變化研究工作迅速地由定性階段開展到定量階段。大量14C數(shù)據(jù)說明，最后一次冰川作用始于70000年前，距今18000年左右到達(dá)最盛期，約止于10000年前。冰川最盛期的最低海面位置，隨著冰蓋厚度研究的深入而有較大進(jìn)展：1950年以前估算值為-100米左右；1969年弗林特〔R.F.Flint〕根據(jù)1953年以后南極大冰蓋厚度，修正為-132米；中國黃、東海大陸架，距今15000年前的最低海面為-150～-160米。對(duì)全新世早期海平面迅速上升運(yùn)動(dòng)，已獲得比擬一致的看法；對(duì)近6000多年來的海面變化，主要有3種不同的觀點(diǎn)：①大西洋期結(jié)束時(shí)海平面比現(xiàn)在高約3米；②全新世不存在高海面；③3600年來海平面是穩(wěn)定的。有人從地球流變學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為地球是粘彈性體，冰蓋消長(zhǎng)引起的冰川均衡作用〔glacio-isostasy〕對(duì)遠(yuǎn)距離地區(qū)也是重要的；冰蓋消長(zhǎng)引起的洋盆