3第三章+地质构造及岩体工程性质

2.岩层产状 2.岩层产状
确定岩层的产出状况是研究地质构造的基础。为此，地质 学中常常应用岩层产状（attitude 学中常常应用岩层产状（attitude of stratum）的概念。岩 stratum）的概念。岩 层产状是指岩层在空间的位置，是用岩层层面的走向、倾向 和倾角三个产状要素： 走向（strike）； 走向（strike）； 倾向( dip)； 倾向( dip)； 倾角（ angle）。 倾角（dip angle）。
地质构造的标志：褶皱和断层是构造运动的产物，反过 地质构造的标志：
来它们又是构造运动的证据。通过对褶皱、断层的分析，可以 恢复构造运动的性质和方向。孤立的平缓穹隆构造或高角度正 断层的出现，代表整个地区有上升运动。水平运动导致地块的 相互挤压则形成紧密的褶皱、逆断层、逆掩断层，特别是大规 模的推复构造。水平运动导致地块的相互背离，则会引起断陷。
按形成原因分为三类： 按形成原因分为三类：
原生节理：在岩石形成过程中产生的节理。 构造节理：地质构造形成过程中所产生的节理。 次生节理：岩石形成后才形成的节理。
按形成节理的力学性质可为： 按形成节理的力学性质可为： 剪节理： 剪节理：剪应力形成的两组X
型共轭破裂面。特征是产状稳定， 节理面平直、光滑、闭合、间距 小，密集成带。
古生物法：根据生物化石确定地层的年代。生物 古生物法：
进化由简单到复杂，不同时代具有不同的生物群， 灭绝的生物不会重复出现。不同地质时代形成的岩 层含有不同类型的化石及其组合，相同时期相同环 境形成的岩层具有相同的化石。
岩层切割法：侵入岩与围岩相比，侵入者时代新， 岩层切割法：
被侵入围岩时代老。
相对地质年代的确定
无生物
二、 地质构造
1.基本概念 1.基本概念
组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位、变形留下的形迹 称为地质构造（geological structure）。地质构造在层状 称为地质构造（geological structure）。地质构造在层状 岩石中最明显，在块状岩体中也存在。地质构造的基本类型 有：水平构造、单斜构造、褶皱构造和断裂构造等。
张节理：岩层受拉应力产生 张节理：
的破裂面，通常呈锯齿状，产状 不稳定，延伸不远，张开，常被 岩脉、粘土等充填，发育稀疏， 间距大。
角度不整合的形成过程
下降, 接受沉积→ 下降, 接受沉积→地层褶皱上升、断裂、岩浆活动、岩 石变质, 接受剥蚀, 沉积间断→再次下降, 石变质, 接受剥蚀, 沉积间断→再次下降, 接受沉积。
角度不整合的存在反映了在上覆地层沉积之前, 下伏地层曾发生过构造变形运动
（3）地质年代 (Geologic Time)
板块运动学说
1915年德国魏根纳提出大陆漂 1915年德国魏根纳提出大陆漂 移学说，认为在大约1.5亿年前， 移学说，认为在大约1.5亿年前， 地球表面有一个统一的大陆－联合 古大陆，其周围全是海洋。从侏罗 纪开始，联合古大陆分裂成6 纪开始，联合古大陆分裂成6大板 块，它们覆在软流圈上各自漂移， 最终形成现今大陆和海洋的分布。
褶皱的概念: 褶皱的概念:组成地壳的岩层受构造应力的强烈
褶皱的基本形式
岩层变形向上弯曲, 岩层变形向上弯曲, 其核心部位的岩层时 代较老, 代较老, 两侧岩层的时代依次变新。 岩层变形向下弯曲, 岩层变形向下弯曲, 其核心部位的岩层时 代较新, 代较新, 两侧岩层时代依次变老。
背斜: 背斜: 向斜: 向斜:
地层的接触关系反映构造运动直观明了。上下两套地层之间的接 触关系是构造运动的综合表现。常见的地层接触关系有整合、不 整合两种。 整合接触：指上下两套地层产状完全一致、时代连续的地 层接触关系。 不整合接触：指上下两套地层时代不连续，即两套地层间 有地层缺失的地层接触关系。存在于接触面之间因沉积间断而产 生的剥蚀面，称为不整合面。不整合据其情况可以进一步分为： 平行不整合：如果不整合面上下两套岩层之间的产状 基本上是一致的叫平行不整合，也叫假整合。 角度不整合：如果不整合面上下两套岩层间的产状是斜 交的，叫角度不整合。
背斜和向斜在平面和剖面上的表现特征
核部:褶皱中心部位的岩层，简称核。 翼部:褶皱核部两侧的地层, 翼部:褶皱核部两侧的地层, 简称翼。 枢纽:在褶皱的横剖面上, 枢纽:在褶皱的横剖面上, 同一褶皱岩层的各最大 弯曲点的连线叫枢纽。 轴面:一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽连成的面, 轴面:一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽连成的面, 它是大致平分褶皱两翼的对称面Байду номын сангаас 轴:褶皱轴面与地面的交线。
整合
平行不整合
角度不整合
平行不整合形成过程
下降沉积→上升、接受剥蚀,沉积间断→再下降, 下降沉积→上升、接受剥蚀,沉积间断→再下降, 再沉积 它的形成是由于地壳 在一段时期处于上升, 而在上升的过程中地 层又未发生褶皱和明 显倾斜, 只是露出水 面接受剥蚀而发生沉 积间断; 经过一段时 期后, 又再次下降接 受新的沉积, 从而使 上、下两套地层之间 缺失一部分地层, 但 彼此的岩层产状是基 本平行一致的。
岩层：上下两个层面之间岩石特征基本类似的组合称为岩层。 地层：对某一地区，某一地质时代形成的一个或一套乃至几套岩层称 为地层。具有时代特征。 地质学上计算时间的方法有两种：相对地质年代和绝对年龄（同位素 年龄) 年龄)。
①相对地质年代的确定
地层层位法： 地层层位法：同一地质时代在一定地质环境形成
的沉积地层具有相同的特征。未经受剧烈构造运动 的岩层上老下新。
第三章
地质构造及岩体工程性质
内容提要： 内容提要：
一、 地壳运动的概念及地质年代的划分 二、 地质构造 三、 岩体的结构类型及其工程地质评价
一、地壳运动的概念及地质年代的划分
1.地壳运动 1.地壳运动 （1）地壳运动概述 属于内力地质作用的一种。形成地质构造的主要原因， 又称构造运动（structural movement）。构造运动控制 又称构造运动（structural movement）。构造运动控制 着海陆分布，引起海、陆轮廓的变化、地壳的隆起和拗陷 以及山脉、海沟的形成等；构造运动引起岩浆活动、火山 作用、地震活动和变质作用；构造运动产生岩层褶皱与断 裂等各种地质构造；构造运动还决定地表外动力地质作用 的方式，控制地貌发育的过程，所以，构造运动是使地壳 不断变化发展的最重要的一种地质作用，习惯上所说的地 壳运动就是指构造运动。 构造运动按其运动方向可以分为两类：水平运动和垂 直运动。
倾斜岩层 直立岩层 水平岩层
66
倒转岩层
仅用于地质平面图
倾斜岩层产状的测定与表示
1.倾向方位角∠倾角 125 ∠45 倾向方位角∠ 倾向方位角 2.走向象限角∠倾角倾向象限 N50W ∠45NE 走向象限角∠ 走向象限角
(数值 岩层倾角值 数值)岩层倾角值 数值 (长线 岩层走向 长线)岩层走向 长线
新 老
的
（2）地质年代的划分
地质年代单位：宙、代、纪、世、期 地 层 单 位：宇、界、系、统、层
地质年代表
相对年代 代 (界 ) 纪 (系 ) 新 第四纪 生 新第三纪 代 老第三纪 中 白垩纪 生 侏罗纪 代 三迭纪 二迭纪 古 石炭纪 泥盆纪 生 志留纪 奥陶纪 代 寒武纪 远古代 震旦纪 太古代 前震旦纪 地球初期发展阶段 国际 代号 Q N E K J T P C D S O ∈ Z Ar
岩层产状要素
走向： 走向：层面与
任一假想水平面 交线的延伸方向
W S N E SW230ºSE45º
NE50ºSE45º
倾向：岩层面 倾向：
倾斜的方向
倾角： 倾角：层面与
水平面所夹的最 大锐角
岩层产状要素的表示方法
a. 文字表示方法
一般 只测量和记录岩层的倾向和倾角, 只测量和记录岩层的倾向和倾角, 例如:205∠27° 例如:205∠27°，前一读数为岩 层的倾向, 层的倾向, 后一读数为岩层的倾 角。 以北 和南的方向作为0 和南的方向作为0 度, 一般测量 和记录岩层的走向, 倾向和倾角, 和记录岩层的走向, 倾向和倾角, 例如: N65°W/25°SW，即岩层走 例如: N65°W/25°SW，即岩层走 向为北偏西65° 倾角为25° 向为北偏西65°, 倾角为25°, 岩层向南西倾斜。
方位角表示方法: 方位角表示方法:
北极
N0
NW W 270
NE
E 90
象限角表示方法: 象限角表示方法:
SW S 180
南极
SE
b .符号表示方法 .符号表示方法
在地质图上, 在地质图上 岩层产状要素是用符号来表示的
倾斜岩层产状的测定与表示
1.倾向方位角∠倾角 125 ∠45 倾向方位角∠ 倾向方位角 2.走向象限角∠倾角倾向象限 N50W ∠45NE 走向象限角∠ 走向象限角 或 走向象限角倾向象限∠ 走向象限角倾向象限∠倾角 N50W NE∠45 ∠ 25
绝对年龄
（百万年）
主
要
特
征 乳 动 ， 纪 海 环 地 时
2 37 67 137 195 230 285 350 405 440 500 570 2500 4600
地球成现代地势，出现人类 地球表面初具现代轮廓，哺 动物、鸟类发达 后期地壳运动剧烈，岩浆活 广泛，海水大部分退出大陆 爬行动物称雄，恐龙时代 华北为陆地，普遍缺失泥盆 和早石炭纪沉积；华南为浅 沉积，鱼及两栖类发达 我 国 大 部 分 地 区 处 于 浅 海 境，华北缺失奥陶和志留系 层，海生无脊椎动物繁盛 海侵广泛，原始单细胞生物 代，晚期构造运动强烈
褶皱组成基本要素
翼 核部 翼
褶皱的主要类型
按轴面产状划分： 按轴面产状划分：
直立褶皱； 倾斜褶皱； 倒转褶皱； 平卧褶皱。
倒转褶皱 倾斜褶皱
按枢纽产状划分：
直立褶皱 水平褶皱； 倾伏褶皱 平卧褶皱