工程地质基础知识之地质年代解读
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地质构造—地质年代(工程地质课件)
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三、地质年代表
地质年代表反映了 地壳历史阶段的划分和 生物的演化阶段。
四、地质年代的确定
确定地层的地质年代有两种：一种是绝对地质代，另一种是 相对地质年代。在地质工作中，一般以相对地质年代为主。
1.沉积岩相对地质年代的确定
1）地层层序法 3）岩层接触关系法
2）岩性对比法 4）古生物法
a 整合接触
• 划分地质年代单位和地层单位的主要依据是地壳运动和生 物演变。 • 地质学家们把地质历史划分为宙、代、纪、世、期；
•与地质年代相对应的地层单位是宇、界、系、统、阶。
• • 每个宙中分为若干“代”，每个代又分为若干“纪”，“纪”
内再分为世、期等。宙、代、纪、世是国际通用地质时间单位，期的 划分和名称，则适用于一个生物地理区，其下尚可再分时，均称为区 域性年代单位。
b 平行不整合接触 c 角度不整合接触
2.岩浆岩相对地质年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的确定
1） 侵入接触
2） 沉积接触
花岗岩与围岩的侵 入接触和沉积接触
岩脉的穿插关系
地质年代
一、地质年代和地层
地壳发展演变的历史叫做地质历史，简称地史。据科学推算，地球 的年龄至少有45.5亿年。
地质年代是指一个地层单位的形成时代或年代。 地层是在地壳发展过程中形成的，具有一定的层位的一层或一组岩层 （包括沉积岩、火成岩和变质岩），并具有时代的概念。
三、地质年代表
地质年代表反映了 地壳历史阶段的划分和 生物的演化阶段。
四、地质年代的确定
确定地层的地质年代有两种：一种是绝对地质代，另一种是 相对地质年代。在地质工作中，一般以相对地质年代为主。
1.沉积岩相对地质年代的确定
1）地层层序法 3）岩层接触关系法
2）岩性对比法 4）古生物法
a 整合接触
• 划分地质年代单位和地层单位的主要依据是地壳运动和生 物演变。 • 地质学家们把地质历史划分为宙、代、纪、世、期；
•与地质年代相对应的地层单位是宇、界、系、统、阶。
• • 每个宙中分为若干“代”，每个代又分为若干“纪”，“纪”
内再分为世、期等。宙、代、纪、世是国际通用地质时间单位，期的 划分和名称，则适用于一个生物地理区，其下尚可再分时，均称为区 域性年代单位。
b 平行不整合接触 c 角度不整合接触
2.岩浆岩相对地质年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的确定
1） 侵入接触
2） 沉积接触
花岗岩与围岩的侵 入接触和沉积接触
岩脉的穿插关系
地质年代
一、地质年代和地层
地壳发展演变的历史叫做地质历史，简称地史。据科学推算，地球 的年龄至少有45.5亿年。
地质年代是指一个地层单位的形成时代或年代。 地层是在地壳发展过程中形成的，具有一定的层位的一层或一组岩层 （包括沉积岩、火成岩和变质岩），并具有时代的概念。
工程地质知识点
1、名词:
工程地质学:就是研究与工程建设有关的地质问题的一门学科。
地质环境:为人类生存与活动进程中地壳表层的地形、地貌、岩土、水、地层构造、矿产资源、地壳稳定性等自然因素的总称。
工程地质条件:就是与工程建筑有关的地质条件的总称。
工程地质问题:就是指工程地质条件不能满足工程建筑上稳定与安全的要求时,工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾。
2、工程地质条件的六大要素就是:地层岩性、地质结构与构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌、天然建筑材料。
3、就土木工程而言,主要的工程地质问题包括:地基稳定性问题、斜坡稳定性问题、洞室稳定性问题与区域稳定性问题。
4、工程地质学的主要任务就是:
(1)评价工程地质条件,阐明地上与地下建筑工程兴建与运行的有利与不利因素,选定建筑场地与适宜的建筑形式,保证规划、设计、施工、使用、维修顺利进行。
(2)从地质条件与工程建筑相互作用的角度出发,论证与预测发生工程地质问题的可能性、发生的规模与发展趋势。
(3)提出及建议改善、防治或利用有关工程地质条件的措施,加固岩土体与防治地下水的方案。
(4)研究岩体、土体分类与分区及区域性特点。
(5)研究人类工程活动与地质环境之间的相互作用与影响。
一、地球概况
1、概念:
地壳运动:主要就是由于地球内力作用所引起的地壳的机械运动。
2、地壳六大板块:亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块、南极洲板块。
3、地壳运动的特征:方向性、普遍性与长期性、运动速度不均一性。
二、矿物与岩石
1、概念:
矿物:就是自然界中的化学元素在一定的物理化学条件下生成的天然物质,具有一定的化学成分与物理性质。
建筑施工：工程地质基本知识
第2章工程地质基本知识
学习目标
了解地质作用的概念、地质年代的概念；理解第四纪沉积物类型及其工程特点；了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透性、渗流力、流土、管涌等概念。
2.1 概述
2.1.1地质作用
建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、分布厚度及特性，取决于地质作用。地质作用可分为内力地质作用和外力地质作用。
1．内力地质作用
一般认为是由地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的热能等引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质作用。表现为岩浆活动，地壳运动（构造运动）和变质作用。
岩浆活动可使岩浆沿着地壳薄弱地带侵入地壳或喷出地表，岩浆冷凝后生成的岩石称为岩浆岩。地壳运动则形成了各种类型的地质构造和地球表面的基本形态。在岩浆活动和地壳运动过程中，原来生成的各种岩石在高温、高压及渗入挥发性物质（如H2O、CO2）的变质作用下，生成另外一种新的岩石，称为变质岩。
2．外力地质作用
由太阳辐射能和地球重力位能引起的地质作用。如昼夜和季节气温变化，雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对地壳表层岩石产生的风化、剥蚀、搬运与沉积作用。
不同的风化作用形成不同性质的土。风化作用有以下两种类型。
（1）物理风化
岩石受风霜雨雪的侵蚀，温度、湿度变化，不均匀膨胀与收缩，产生裂隙，崩解为碎块，这个过程称为物理风化。物理风化只改变岩石颗粒的大小和形状，而不改变其矿物成分。其产物的矿物成分与母岩相同，称为原生矿物，如石英、长石和云母等。物理风化生成粗颗粒的无粘性土，如碎石、砾石、砂等。
（2）化学风化
岩石碎屑与周围的水、氧气、二氧化碳等物质接触，并受到动植物、微生物的作用，发生化学反应，产生出与原来岩石颗粒成分不同的次生矿物，这个过程称为化学风化。化学风化形成的细粒土颗粒具有粘结力，为粘土矿物，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，通常称为粘性土。
地质构造—地质年代(工程地质课件)
小结
➢1.了解绝对年代的测定方法及 存在的问题
➢2.掌握常用的相对地质年代确 定方法
地质构造的认识
地质年代
目录
• 1.绝对年代 • 2.相对年代 • 3.地质年代和年代地层单位 • 4.地质年代表
地质历史
➢ 地质学需要研究地球（主要是地壳 或岩石圈）形成和发展历程（形成 和形变），只有掌握了地质发展的 历程，我们才能根据地质规律推测 未知的地质现象。
➢ 只有建立统一的、便于不同地区对 比的时间系统，即确立地质年代， 才能把漫长的地质过程的发生、发 展串联起来，建立地质历史。
➢ 地方性地层单位:群、组、段、层。
➢ 群：包括两个以上的组。群以重大沉积间 断或不整合界面划分。
➢ 组：以同一岩相，或某一岩相为主，夹有 其它岩相，或不同岩相交互构成。（岩相 指岩石的形成环境，如海相、湖相等）。
3.地质年代和年代地层单位
➢ 段：段为组的组成部分，由同一岩性特征 组成。组下不一定划分段。
➢ 通过比较各地层的沉积顺序、古生物 特征和地层接触关系来确定地层形成 先后顺序的一种方法。
➢ 地质事件发生的先后顺序，从最老的 地层到最新的地层所确定的顺序，只 具有相对的性质，反映了时间上相对 的新老关系
➢ 地层层序法、生物层序法、地层接触关系 法
2.相对年代 （1）地层层序法
构wenku.baidu.com运动
第4章 地质年代与地质构造(简要介绍)
2）产状要素的测量和表示方法 一般在野外用罗盘仪（袖珍经纬仪）来测定岩层产状要素，表示 方法有文字和符号两种方法。目前通用的文字表示法有方位角表示、 象限角表示法。
4.2.2 褶皱构造 1、褶皱构造 构造运动作用下，岩层受到构造运动作用后，在未丧失连续性的 情况下产生的弯曲变形，称为褶皱构造。
褶皱构造及形成
（1）地层层序律 地层是在一定地质时期内所形成的层状岩石。在岩层未发生逆掩断层和 倒转的情况下，地层剖面中岩层保持着正常的顺序，先形成的岩层在下，后 形成的岩层在上，上覆岩层比下伏岩层为新。这个原理称为“地层层序律” 。
（2）切割定律或穿插关系 对于侵入体之间或侵入体与围岩之间的相对年代（顺序）应使用切割定 律或穿插关系。侵入者年代新，被侵入者年代老，切割者年代新，被切割者 年代老。 （3）生物层序演化律（生物演化律、古生物比较法） ：生物由低级到高级、简 单到复杂繁殖、演化。每个地质年代有相应的生物特点，根据地层中古生物 化石结构等特点判断地质年代。如恐龙是古生代侏罗纪时期的生物。地质学 的重要发展方向，与考古学相联系；
中生代中期的生物面貌
（4）新生代（ 0.7 － 0亿年前）
新生代包括第三纪和第四纪，是最新的地质时期。生物发展 逐渐接近现代生物特征，所以取名新生代。陆生动物以大量 出现哺乳类为特征。植物以被子植物占绝对优势。第三纪之 后发生了喜马拉雅造山运动造就了世界上最年轻最雄伟的喜 马拉雅山系和美州西海岸的海岸山脉及安底斯山脉等年轻而 高大的山脉，形成了现今的海洋和大陆分布格局。
工程地质课件第3章地层构造详解
第三章 岩层与地质构造
第一节 地质年代 第二节 岩层产状 第三节 褶皱构造 第四节 断裂构造 第五节 地质图
第一节 地质年代
一、地层
将各个地质历史时期形成的岩石，称为 该时代的地层。
二、地层的地质年代
（一）绝对地质年代法：通过确定地层形成时 的准确时间，依次排列出各地层新、老关系 的方法。
主要通过测定地层中的放射性同位素年 龄来确定。现今测得的地球上最古老的岩石 年龄为42亿年。测得的陨石年龄为45.5亿年。 推断原始地球形成的年龄为46亿年。
岩层倾角小于50的岩层称为水平 岩层，又称水平构造。
沉积岩层形成时的原始产出状态 大多数是水平或近于水平。如果经受 地壳运动的影响，改变了原始形成时 的位置，但仍保持水平产状的一套水 平岩层组成的构造，称为水平构造 。
水平岩层形成的地貌－平顶山
（二）倾斜岩层
岩层面与水平面有一定夹角的岩层。 它是构造挤压或大范围内均匀抬升、下 降使岩层向某个方向倾斜而成的。
大约到27亿年前，游离氧在海洋中出现 。绿色植物的大量繁殖，更加快了大气和海 洋环境的变化，使其有利于高等喜氧生物的 发展。海洋里的生物最多的是菌藻植物。前 寒武纪晚期生物有了突飞猛进的发展。大陆 地壳不断增大。
古生代（ 6－2.5亿年前）
古生代可以再进一步划分为寒武 纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭 纪及二叠纪。成经历了约3亿多年时间。 这是地球上生物大规模发育的时期， 又是生物种属发生的最古老最原始的 时期，也是地球历史上生物大量出现 的时期，所以用“古生代”一词来概 括其时代名称，大陆地壳大幅度增加。
第一节 地质年代 第二节 岩层产状 第三节 褶皱构造 第四节 断裂构造 第五节 地质图
第一节 地质年代
一、地层
将各个地质历史时期形成的岩石，称为 该时代的地层。
二、地层的地质年代
（一）绝对地质年代法：通过确定地层形成时 的准确时间，依次排列出各地层新、老关系 的方法。
主要通过测定地层中的放射性同位素年 龄来确定。现今测得的地球上最古老的岩石 年龄为42亿年。测得的陨石年龄为45.5亿年。 推断原始地球形成的年龄为46亿年。
岩层倾角小于50的岩层称为水平 岩层，又称水平构造。
沉积岩层形成时的原始产出状态 大多数是水平或近于水平。如果经受 地壳运动的影响，改变了原始形成时 的位置，但仍保持水平产状的一套水 平岩层组成的构造，称为水平构造 。
水平岩层形成的地貌－平顶山
（二）倾斜岩层
岩层面与水平面有一定夹角的岩层。 它是构造挤压或大范围内均匀抬升、下 降使岩层向某个方向倾斜而成的。
大约到27亿年前，游离氧在海洋中出现 。绿色植物的大量繁殖，更加快了大气和海 洋环境的变化，使其有利于高等喜氧生物的 发展。海洋里的生物最多的是菌藻植物。前 寒武纪晚期生物有了突飞猛进的发展。大陆 地壳不断增大。
古生代（ 6－2.5亿年前）
古生代可以再进一步划分为寒武 纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭 纪及二叠纪。成经历了约3亿多年时间。 这是地球上生物大规模发育的时期， 又是生物种属发生的最古老最原始的 时期，也是地球历史上生物大量出现 的时期，所以用“古生代”一词来概 括其时代名称，大陆地壳大幅度增加。
2.3地质年代及其特征
地层单位
国际性
全国性或大 区域性
代 纪 世
（世） 期
地方性 时（时代、时期）
界 系 统
（统） 阶 带
群 组 段（带）
工程地质学
注：地壳运动和生物演化在代、纪、世期间世 界各地有普遍性的显著变化，所以代、纪、世 是国际通用的地质年代单位。次一级的单位只 具有区域性或地区性的意义。
地质年代表须熟记。
工程地质学
壳发展的历史过程分为五个称为“代”的大阶段，每个 代又分为若干“纪”，纪内因生物发展及地质情况不同， 又进一步细分为若干“世”及“期”，以及一些更细的 段落，这些统称为地质年代。 ➢地层单位
在每一个地质年代中，都划分有相应的地层。
工程地质学
地质年代单位与相对应的
地层单位表 表2-7 使用范围 地质年代单位
➢沉积接触
岩浆岩经风化剥蚀后，又继续接受沉积，剥蚀面上 部的沉积岩层无变质现象，而在沉积岩的底部往往存 在有由岩浆岩组成的砾岩或风化剥蚀的痕迹。则岩浆 岩早于上覆沉积岩。
工程地质学
工程地质学
工程地质学
工程地质学
二、地质年代单位与地层单位
➢划分依据 主要依据：地壳运动和生物的演化。 人们根据几次大的地壳运动和生物界大的演变，把地
➢ 但在构造变动复杂的地区，由于岩层的正常层位发 生了变化，运用地层对比的方法来确定岩层的相对地质 年代，就比较困难。
工程岩土的外业勘察—地质年代及地质年代表
1.37亿年 1.95亿年 2.3亿年
被子植物出现 兽类出现
蜥 龙 鱼龙出现 爬行动物时代
二、 地质年代表
宙 （宇）
代（界）
纪（系）
距今年数
主要特征 （生物开始出现时间）
二叠纪（系）P
石炭纪（系）C
显生 宙宇
古生代界 PZ
泥盆纪（系）D 志留纪（系）S
2.85亿年 3.5亿年 4.05亿年 4.4亿年
时
最低的单位。
二、 地质年代表
年代地层单位包括宇、界、系、统、组、时间带；
年代单位
宇 （最大的单位）
界 （次于界的单位）
年代单位
太古宇 元古宇 显生宇 古生界 中生界 新生界
系
是界的一部分，如寒武系、泥盆系、侏罗系、第三系等
统
组 时间带
一个系分成两个或更多的统。比如寒武系分三个统：下统、中统和上统，二叠系分 两个统：下统和上统。
次于统的单位
最低的单位。
二、 地质年代表
地质年代表
宙 （宇）
代（界）
纪（系）
距今年数
主要特征 （生物开始出现时间）
显生 宙宇
新生代 （界）
KZ
第四纪（系）Q
晚第三纪（系）
第三纪系R
N
1-200万年
人类时代 现代动物 现代植物
鸟类出现 600-6500万年
《工程地质》地质年代
三、相对年代的确定方法
地层对比法 地层接触关系法 岩性对比法 古生物化石法
地层层序法 生物演化律法 地层接触关系法
地层层序法
新
老
A
B
地层相对年代的确定（地层层序正常时）
A—地层水平；B—地层倾斜；
图中1，2，3，4表示从老到新的地层
A
B 地层相对年代的确定（地层层序倒转时）
A—原始褶皱时的地层；B—遭受剥蚀后的地层。
侵入接触
沉积接触
地质年代的划分依据
划分地质年代和地层单位
主要依据：地壳运动和生物演变
四、地质年代表
按照年代顺序排列，用来表示地史 时期的相对年代和同位素年龄值的表格， 称为地质年代表。
熟 练 掌 握 ： 代 （ 界 ） 和 纪 （ 系 ） 的 划 分 。
地壳运动和生物演化 • 在代、纪、世期间，世界各地有普遍性的 显著变化，是国际通用的。 • 次一级的只具有区域性或地区性的意义。
示底构造
生物演化律
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级， 生物种属由少到多，而且这种演化和发展是不 可逆的。
植物化石
菊石类化石
5亿年前
4亿年前
3亿年前
2亿年前
1亿年前
2-3百万年前
地 球 生 物 的 演 化
★在不同层位的岩层中包含的化石各不相同 ★在不同地区含有相同化石的地层属于同一时代
工程地质与水文地质-地层产状与地质年代
冰川广布 土的形成 人类出现 现代地壳
地质年代
新生代 Kz
地壳初具现代 轮廓 哺乳动物类与 鸟类急速发展 且开始分化
生物演化历程
中生代 Mz
广大地区上升 为陆地（西藏 等地除外） 恐龙极盛 鸟类出现
地
晚古生代 Pz2
质 年
华北为陆地
代
华南为浅海
火山活动 古生代 Pz 陆生植物与
两栖类动物
发育
鱼类极盛
珊瑚类与笔石
早寒武世€1
类发育
蓟县运动 吕梁运动 五台运动 鞍山运动
海水广布 生物开始大量发展 三叶虫类极盛
复习思考题 ➢ 地质年代的基本概念？ ➢ 地质年代的研究意义？ ➢ 地质年代单位、时间地层单位及二者之间对应关系？ ➢ 熟记地质年代表中列“纪”，名称、顺序、代号。 ➢ 岩层产状的概念、三要素、记录方法？
早古生代 Pz1
浅海与陆地相见出现 藻类繁盛
海水广布 三叶虫类、腕 足类、笔石类 极盛
海水广布 构造运动 与岩浆活 动强烈 开始出现 原始生命 现象
晚元古代 Pt2
元古代 Pt
太古代 Ar
早元古代 Pt1
地球初期演化阶段
第四纪 Q 喜山运动 2Ma-3Ma
晚第三纪 N
第三纪 R
25Ma
早第三纪 E
燕山运动 70Ma 白垩纪 K
工程地质第11讲：地质年代与地质图 (1)
正因为有生物的发展进化的不可逆性，才有能 够运用古生物化石判断地层相对年代的基础，有 些化石是很特殊的，在地层上下垂直方向分布范 围很小，而在水平方向分布很广。
（二）古生物学方法
不论岩石性质是否相同，只要它们所含标准化 石或化石群相同，它们的地质时代就相同或大致 相当。
因此，古生物学方法是确定岩层地质时代和地 层对比最重要的方法，特别是对于地质资料缺乏， 甚至从来没有前人进行过地质工作的地区更重要。
地质年代
相对年代（地质事件发生的先后顺序） 绝对年代（地质事件发生距今多少年）
一、绝对年龄
是指通过确定地层形成时的准确时间，依 此排列出各地层新、老关系的方法。 据地层中放射性元素的衰变测定 常用放射性同位素
碳—14（测最新地质事件、考古等）
钾—氩、铀—铅（较古老岩石的年龄）
通过测定岩石中所含放射性同位素的重量P， 以及蜕变产物的重量D，就可利用蜕变常数λ， 按下式计算其形成年龄t：
A
B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时） A—原始褶皱时的地层；B—遭受剥蚀后的地层。
示底构造
3.标准剖面法
把本地区的岩石特征、构造变化和所含有的化石等 情况，与确定了地质年代的地层对比，来确定其年代。
（二）古生物学方法
古生物学方法是根据地层中所含化石来建立地 层层序并确定地质年代的方法。
地球上的生物随时间的延续逐步地发展进化， 经历了由低级到高级，由简单到复杂的不可逆过 程。不同的地质时期有不同的生物种属。地质时 代越老，生物就越低级简单；地质时代越新，生 物就越高级复杂。
（二）古生物学方法
不论岩石性质是否相同，只要它们所含标准化 石或化石群相同，它们的地质时代就相同或大致 相当。
因此，古生物学方法是确定岩层地质时代和地 层对比最重要的方法，特别是对于地质资料缺乏， 甚至从来没有前人进行过地质工作的地区更重要。
地质年代
相对年代（地质事件发生的先后顺序） 绝对年代（地质事件发生距今多少年）
一、绝对年龄
是指通过确定地层形成时的准确时间，依 此排列出各地层新、老关系的方法。 据地层中放射性元素的衰变测定 常用放射性同位素
碳—14（测最新地质事件、考古等）
钾—氩、铀—铅（较古老岩石的年龄）
通过测定岩石中所含放射性同位素的重量P， 以及蜕变产物的重量D，就可利用蜕变常数λ， 按下式计算其形成年龄t：
A
B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时） A—原始褶皱时的地层；B—遭受剥蚀后的地层。
示底构造
3.标准剖面法
把本地区的岩石特征、构造变化和所含有的化石等 情况，与确定了地质年代的地层对比，来确定其年代。
（二）古生物学方法
古生物学方法是根据地层中所含化石来建立地 层层序并确定地质年代的方法。
地球上的生物随时间的延续逐步地发展进化， 经历了由低级到高级，由简单到复杂的不可逆过 程。不同的地质时期有不同的生物种属。地质时 代越老，生物就越低级简单；地质时代越新，生 物就越高级复杂。
地质构造—地质年代、岩层与岩层产状(工程地质课件)
小结：
1、地质年代：是指地壳上不同时期的岩石和地层，在形成过程中的 时间（年龄）和顺序，地质年代包括相对年代和绝对年代。
2、地层接触关系：整合接触关系、平行不整合关系和角度不整合关 系。
3、岩层产状：岩层的产状指岩层在空间的展布状态。用走向、倾向 和倾角来确定岩层的空间位置，称为岩层的产状三要素。
10.3岩层产状
（3）岩层产状的表述： 通常用方位角表示法 常用倾向和倾角表示，如310°∠35°，310°是倾向方位角， 35°是倾角，走向可根据倾向加减90°后得到。 象限角表示法 常用走向、倾向和倾角象限表示。如N50°W∠SW35°，即走向为 北偏西50°，倾向向南西倾斜，倾角为35°。
10.3岩层产状 地质图上产状的表示方法：
（2）岩层产状：岩层的产状指岩层在空间的展布状态。用走向、倾向和倾角来确 定岩层的空间位置，称为岩层的产状三要素。 岩层产状用地质罗盘测定。 走向：岩层面与水平面交线的延伸方向，其交线为走向线。 倾向：岩层向下倾斜的最大倾斜线在水平面上投影所指的方向。 倾角：层面最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角。
10.3岩层产状
（1）岩层：是指由两个平行或近于平行的界面所限制的、同一岩性组成的层状岩 石。岩层是组成地层的基础，根据倾角的大小分为水平岩层和倾斜岩层。 水平岩层：倾角近于水平（0 ° ≤倾角≤5°）的岩层。 倾斜岩层：岩层面与水平面之间有一定夹角（ 5° ≤倾角≤ 90 ° ）的岩层。
地质构造及地质年代
地质构造及地质年代
2地质构造
地质构造就是指缓慢⽽长期的地壳运动使岩⽯发⽣变形，产⽣相对位移，形变后所表现出来的种种形态，它是地壳运动的产物，是研究地壳运动的性质和⽅式的依据。地质构造在层状岩体中表现最显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。
2.1地壳运动与地质作⽤
2.1.1地壳运动
地壳运动⼜称构造运动，主要是指由地球内⼒引起岩⽯圈的变形、变位的作⽤。
2.1.1.1地壳运动的类型
地壳运动按其运动的⽅向分为：⽔平运动和垂直运动。
1．⽔平运动
地壳或岩⽯圈⼤致沿地球表⾯切线⽅向的运动称为⽔平运动。其表现为岩⽯圈的⽔平挤压或⽔平拉伸，它是形成地质构造的主要作⽤。
⽔平运动最典型的例⼦是美国西部旧⾦⼭的圣安德烈斯⼤断层。
2．垂直运动
地壳或岩⽯圈沿垂直于地表⽅向的运动称为垂直运动，⼜称升降运动。其表现为岩⽯圈的垂直上升或下降，它使岩层表现为隆起和相邻区的下降，可形成⾼原、断块⼭、凹陷、盆地和平原，还可引起海侵和海退，使海陆变迁。
垂直运动典型的例⼦是意⼤利那不勒斯海岸三根⼤理⽯柱的历史变迁。
⼈们常把晚第三纪（或称新第三纪）以前发⽣的构造运动称为古构造运动；把晚第三纪以来发⽣的构造运动称为新构造运动，其中有⼈类历史记载以来的构造运动⼜称为现代构造运动。
2.1.1.2地壳运动成因的主要理论
地壳运动的成因理论，主要有对流说、均衡说、地球⾃转说和板块运动说等等。
2.1.2地质作⽤
地质作⽤是指由⾃然动⼒引起地球（最主要的是地幔和岩⽯圈）的物质组成、内部结构和地表形态发⽣变化的作⽤。主要表现为对地球的矿物、岩⽯、地质构造和地表形态等进⾏的破坏和建造作⽤。
工程地质-地质年代
c、穿插构造 如岩浆岩侵入体相互穿插、切割，
则被穿插、切割的岩体的形成时代老，穿插、切割 者的形成时代新。
二、 地质年代表
地质年代表是将地球上的各种地质事 件，按其发生的先后顺序，进行系统地时 代编排后列出的反映地质历史的时间表。 19世纪以来，人们根据生物地层学的方法， 逐步进行了地层的划分和对比工作，并按 时代早晚顺序进行编年、列表。1881年在 意大利召开的第二届国际地质学大会上曾 经通过了一个定性的地质年代表。
地质年代单位
在地质年代表中，首先根据生物演化的巨型 阶段，将46亿年地球演化史划分为隐生宙和 显生宙。然后在显生宙中，根据生物界的总 体面貌划分出3个二级地质年代单位（代）， 即从老至新分为古生代、中生代和新生代。 在每一个代中，再根据生物界面貌及其演化 特色划分出若干三级地质年代单位（纪）， 纪是最常用的地质年代单位。
2）角度不整合接触
1 水平沉积
2 褶皱隆起
3 风化剥蚀
来自百度文库
4 下沉再沉积
角度不整合
角 度 不 整 合 接 触
2、岩浆岩相对地质年代的确定
上述地层层序法和化石层序法主要适用于确 定沉积岩或层状岩石的相对新老关系，但对于呈 块状产出、不含化石的岩浆岩或变质岩则难以运 用。 通常岩浆岩的相对地质年代，是通过它与沉 积岩的接触关系，以及它本身的穿插、切割关系 来确定的。
工程地质-地质年代
奥陶纪是古生代的第二个纪。
主要地质时代的基本特征
在寒武纪之前，地球上的生物极其稀少，人 们把寒武纪以前的一段漫长地质时期统称前寒武 纪。在中国划分出一个震旦纪，主要分布在华南、 西南地区。 前寒武纪已知最老的动物化石为埃迪卡拉动 物群，最老的植物化石为同圆藻。
前寒武纪泥岩中 最老的动物化石 埃迪卡拉动物群
最老的 植物化石同圆藻
a、侵入接触 如岩浆侵入于沉积岩层之中，并使
围岩发生变质，则该岩浆岩侵入体的形成年代晚于 沉积岩层的地质年代。
b、沉积接触 如岩浆岩侵入体形成之后，经过
长期隆起被风化剥蚀，后来在侵蚀面之上又有新的 沉积，且侵蚀面之上的沉积岩层无变质现象，则该 岩浆岩侵入体的形成年代早于其上覆沉积岩层的地 质年代。
寒武纪是古生代的第一个纪，进入寒武
纪后，地球上出现了广泛的海侵，为海洋生物 的生长创造了条件。寒武纪最显著的特点，就 是具有硬壳的不同门类的无脊椎动物飞速涌现 （即生物大爆炸）。寒武纪海相页岩和石灰岩 地层中产有丰富的三叶虫化石，其化石数量约 占当时化石总量的60%，所以寒武纪也称三叶 虫时代。
三 叶 虫
绝对地质年代是以绝对的天文单位“年” 来表达地质事件的方法，20世纪40年代，放 射性同位素衰裂变定年技术的应用，为测定 矿物、岩石的绝对地质年龄提供了精确的方 法，从而开创了绝对地质年代的研究。通过 岩石样品中所含放射性元素来测定的，可以 用来确定地质事件发生、延续和结束的时间。
工程地质(3)地质年代
• ②碰撞边界 欧亚板块南缘与非洲板块和印度板块西段的边界属此
类型。由于两侧板块相对运动，前缘有洋壳的边缘下插，造成二者的 陆壳碰撞接触，形成地缝合线。在地貌上出现年轻山脉与山前平原。
3.平错型板块边界 这种板块接触边界,不发生俯冲 或仰冲或碰撞,仅相互平行于边界滑错,不造成新的 山脉和海沟,地质构造上表现为转换断层或大型走滑 断层.如横穿过洋中脊的大断裂,表现为剪切应力作 用. 板块间的结合带与现代地震,火山活动带一致.板块 构造学说极好地解释了地震的成因和分布.
2.第四纪沉积物 (1) 第四纪沉积物成因分类
成因 风化残积 重力堆积 成因类型 残积 坠积 崩塌堆积 滑坡堆积 土溜 坡积 洪积 冲积 三角洲堆积(河-湖) 湖泊堆积 沼泽堆积 主导地质作用 物理,化学风化作用 较长期的重力作用 短促间发生的重力破坏作用 大型斜坡块体重力破坏作用 小型斜坡块体表面的重力破坏作用
• (2)汇聚性板块边界（岛弧和海沟）这种边界两侧的岩
石圈板块作相对运动，其前缘相碰而汇聚，造成复杂的板 块边界。其中又有两种类型。
• ①俯冲边界 太平洋板块与欧亚板块，北美板块，南美板块，印度
板块之间的边界均属该类型。太平洋板块边缘向下俯冲并斜插入软流 圈，对方则仰冲并叠覆于太平洋俯冲缘之上。二者之间在地貌上形成 海沟，岛弧或大陆边缘的山系。
放射性衰变成为地质学家确定地球及岩石形 成时代的重要手段。 •
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⑵向斜(syncline)褶曲—向下凹的弯曲，受剥蚀后出 露地表的地层顺序为：老—新—老
褶曲在地质图上表示—“ ”或“ ”
2020/11/17
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15
褶曲的要素
褶曲的要素（如图3-10所示）：核部、翼部、 轴(面)、枢纽、翼角
2020/11/17
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16
褶皱分类
①按轴面和两翼产状划分为直立、倾斜、倒转、平卧 褶皱，如图3-11所示；
②按枢纽产状划分为水平褶皱和倾伏褶皱。 褶皱的野外观察识别和评价（自学）
2020/11/17
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17
㈣断裂(rupture)构造
断裂构造是指岩体内不连续的断裂面,包括断层(fault) 和节理(joint)(或裂隙)。
平移断层：上、下盘沿走向方向产生相对水平位移的断层。 图中表示“”
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断层的组合形式
⑶断层的组合形式：见图3-10、3-11 断层（裂）带或破碎带(fracture zone)- 地垒、地堑、阶梯状断层：如图3-19所示
迭瓦式断层：如图3-20所示
2.地质年代单位与地层单位的相应符号及新老地层的 顺序，如表3-2
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二、地质构造
概念：地质构造是地壳运动在岩体（大范围 岩石）中留下的痕迹，即地质体（岩层、岩 体）存在的空间形式、状态及其相互关系。
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相对地质年代及其确定方法
⑵穿插构造：如图3-5所示 穿插的侵入体（岩株、岩脉等）比被侵入体中最新的
还要新；比不整合面上的最老地层还要老。 新岩脉穿过老的侵入岩。
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（二）地质年代表
1.地质年代单位与地层单位对应关系: 如表3-1
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本章内容结束
谢谢大家！
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断层的野外识别
断层的野外识别：P56-57（自学）
可根据与断层构造有关的地貌、地层、伴生构造等现 象进行识别。
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33
根据地貌特征识别
⑴地貌特征： ①新断层、陡壁处形成断层三角面地形，因为上盘上
升，陡崖经剥蚀 ②沟谷、峡谷——破碎带，易侵蚀下切 ③山嵴错断、错开处 河谷跌水瀑布等
多张开，有充填物，岩体被切割成碎石状 (2)评价:对建筑物影响严重
注:节理面密闭：宽＜1mm；节理面微张开：1～3mm；节理面张开： 3～5mm；节理面宽张＞5mm
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节理玫瑰图
节理玫瑰图—表示节理发育情况的调查统计图，分
夹的锐角。
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单斜岩层的产状表示
走向与倾向相差90°，通常仅表示出倾向。 eg. 120°∠30°
表示岩层的倾向为方位角120°、倾角为30°
单斜岩层的产状在地质图中表示—“ ”
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㈢褶皱(fold)构造
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相对地质年代及其确定方法
⑷古生物化石：不同地质年代的沉积岩层中含有不同的化石，
含有同一化石的地层则为同一地质年代。根据标准化石进行确定。
2.岩浆岩：
根据⑴与已知沉积岩的接触关系⑵本身穿插构造关系确定地质年 代。
⑴接触关系： ①侵入接触：有蚀变(变质)，岩浆岩晚于沉积岩 ②沉积接触：无变质，岩浆岩早于沉积岩，后沉积，有侵蚀面。
简单的地质构造有水平构造、单斜构造、褶 皱和断裂四种型式。
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㈠水平构造：
㈠水平构造： 未受构造运动影响（或受影响较小）的沉积
岩构造，其层面呈水平或近似水平。 正常层序为上新下老。图中用“ ” 表示。
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㈡单斜构造
㈡单斜构造：
岩层向同一方向倾斜的构造，其空间分布位置用产状 (attitude)表示。
岩层产状的三要素：如图3-6所示
①岩层的走向：岩层的空间延伸方 向，用层面与水平面交线（走向线） 的方位角表示。
②岩层的倾向：垂直走向线、在水 平面内背离层面方向射线的方位角。
③岩层的倾角：岩层面与水平面所
为走向和倾向节理玫瑰图。如图3-16所示
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2.断层
2.断层： 断裂面两侧的岩块发生显著位移的断裂构造。 断层的规模远大于节理，长度从几米至上千
千米，宽度从几厘米至几十千米均有。 ⑴断层的要素（如图3-17所示）：
①断层面：两侧岩块之间的断裂面，为平面或曲面状。 ②断层线：断层面与地面的交线。
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相对地质年代及其确定方法
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相对地质年代及其确定方法
⑵岩性：根据标准地层进行对比，岩性相同或相近的 地层系同一时期形成。
⑶接触关系：根据不同地质年代的地层之间的接触关系确定。
分为整合、平行不整合（假整合）、角度不整合的三类接触关 系。如图3-4所示 正常情况下，接触 面下为老地层，面 上为新地层
1.节理：裂缝两侧无显著位移的断裂构造。 节理类型： ⑴构造节理：构造作用产生，包括张节理和剪（扭）
节理。如图3-15所示 ①张节理：节理面呈张开、粗糙状。多见于褶曲背部、
坡顶等处。与σ3（拉）方向垂直。
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剪（扭）节理
②剪（扭）节理：节理面呈闭合、平直状，有擦痕， 分布密集、深远，一般成对出现，且锐角正对σ1（压） 方向。多分布于褶曲翼部或断层附近。
工程地质
Engineering Geology
李子生
二零一四年九月
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1
3 地质构造(geologic structure)
一、地质年代 概念1 地质年代—表示地层（岩石）形成年代或
先后顺序的时间单位。 概念2 绝对地质年代—根据岩石中所含放射性同
位素与稳定同位素（蜕变产物）的相对含量测定的 地质年代，表示距今实际时间。如最早地层40亿年， 推算地球形成45～60亿年。误差较大。
㈢褶皱(fold)构造：
岩层受水平构造运动作用形成一系列波浪状弯曲但仍 保持岩层连续的构造。由一系列褶曲组成。
褶曲--褶皱构造中的一个弯曲，是褶皱的组成单位。 按褶曲形状分为背斜和向斜褶曲，如图3-9所示
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⑴背斜(anticline)褶曲—向上拱的弯曲，受剥蚀后 出露地表的地层顺序为：新—老—新
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断层的工程地质评价: 对大型工业民用建筑选址不利. 对大型桥位选址不利. 对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌 对隧道工程易产生洞顶坍落. 对区域稳定性的影响不利.
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断层在地质图上的表示方法
断层在地质图上的表示方法：
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■节理的发育程度分级
1.节理不发育等级 (1)特征:1～2组、规则、间距＞1m,多为闭合，岩体被切割成巨
块状 (2)评价:对基础工程无影响，对岩体稳定性影响不大 2.节理较发育等级 (1)特征:2～3组，呈X型，较规则，间距0.4m以上，多为密闭，
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断层的工程地质评价
①使岩体裂隙增多，破碎，风化严重，地下 水发育。
②造成岩体强度和稳定性大为降低。 ③与断层走向平行的边坡易发生大规模坍塌；
对隧道工程易产生洞顶坍落；对区域稳定性 的影响不利。 ④对大型工业民用建筑和大型桥梁选址不利。
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2
相对地质年代及其确定方法
概念3 相对地质年代—根据与相邻已知地层的相对关 系确定的地质年代。
（一）相对地质年代的确定方法： 1. 沉积岩：根据层序、岩性、接触关系及古生物化石
进行确定。
⑴层序：正常层序为先下后上（如图3－2）。但受构 造错位影响（如倒转褶曲，如图3－3），则出现层序 被打乱现象。
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断层的要素
③上、下盘： 断层面上部的岩块—上盘 断层面下部的岩块—下盘 。 ④断距：上、下盘相对移开的距离。
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27
断层的基本类型
⑵断层的基本类型（如图3-18所示）：
正断层：上盘相对下降、下盘相对上升的断层。图中表示“ ” 逆断层：上盘相对上升、下盘相对下降的断层。图中表示“”
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⑵非构造节理
⑵非构造节理：成岩、重力等作用产生，包 括原生节理和风化节理。
①原生节理系成岩时产生，如温度等影响。 ②风化节理系风化作用产生，多分布于近地
表，无规律性。
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节理的工程地质评价
①将岩层切割成块，使岩体强度、稳定性降低； ②加速岩体风化； ③增加岩体的透水性；（地下水通道） ④影响工程稳定。
部分微张，少有充填物，岩体被切成大块状 (2)评价:对基础工程影响不大，对其它工程影响较大
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22
■节理的发育程度分级
3. 节理发育等级 (1)特征:3组以上，不规则，构造风化为主，间距＜0.4m，大多
张开、部分有充填物，岩体被切割成小块状 (2)评价:对建筑物影响较大 3. 节理很发育等级 (1)特征:3组以上，杂乱，风化、构造型为主，间距＜0.2m，大
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根据地层标志识别
⑵地层标志： ①地层重复或缺失：如图3-21所示
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②构造不连续：如图3-22所示
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⑶构造标志：如图3-24所示 ①阶步与擦痕 ②构造岩 ③牵引弯曲 ④伴生节理 ⑤断层岩、深切谷等
褶曲在地质图上表示—“ ”或“ ”
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褶曲的要素
褶曲的要素（如图3-10所示）：核部、翼部、 轴(面)、枢纽、翼角
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褶皱分类
①按轴面和两翼产状划分为直立、倾斜、倒转、平卧 褶皱，如图3-11所示；
②按枢纽产状划分为水平褶皱和倾伏褶皱。 褶皱的野外观察识别和评价（自学）
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㈣断裂(rupture)构造
断裂构造是指岩体内不连续的断裂面,包括断层(fault) 和节理(joint)(或裂隙)。
平移断层：上、下盘沿走向方向产生相对水平位移的断层。 图中表示“”
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断层的组合形式
⑶断层的组合形式：见图3-10、3-11 断层（裂）带或破碎带(fracture zone)- 地垒、地堑、阶梯状断层：如图3-19所示
迭瓦式断层：如图3-20所示
2.地质年代单位与地层单位的相应符号及新老地层的 顺序，如表3-2
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二、地质构造
概念：地质构造是地壳运动在岩体（大范围 岩石）中留下的痕迹，即地质体（岩层、岩 体）存在的空间形式、状态及其相互关系。
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相对地质年代及其确定方法
⑵穿插构造：如图3-5所示 穿插的侵入体（岩株、岩脉等）比被侵入体中最新的
还要新；比不整合面上的最老地层还要老。 新岩脉穿过老的侵入岩。
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（二）地质年代表
1.地质年代单位与地层单位对应关系: 如表3-1
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断层的野外识别
断层的野外识别：P56-57（自学）
可根据与断层构造有关的地貌、地层、伴生构造等现 象进行识别。
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根据地貌特征识别
⑴地貌特征： ①新断层、陡壁处形成断层三角面地形，因为上盘上
升，陡崖经剥蚀 ②沟谷、峡谷——破碎带，易侵蚀下切 ③山嵴错断、错开处 河谷跌水瀑布等
多张开，有充填物，岩体被切割成碎石状 (2)评价:对建筑物影响严重
注:节理面密闭：宽＜1mm；节理面微张开：1～3mm；节理面张开： 3～5mm；节理面宽张＞5mm
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节理玫瑰图
节理玫瑰图—表示节理发育情况的调查统计图，分
夹的锐角。
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单斜岩层的产状表示
走向与倾向相差90°，通常仅表示出倾向。 eg. 120°∠30°
表示岩层的倾向为方位角120°、倾角为30°
单斜岩层的产状在地质图中表示—“ ”
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㈢褶皱(fold)构造
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相对地质年代及其确定方法
⑷古生物化石：不同地质年代的沉积岩层中含有不同的化石，
含有同一化石的地层则为同一地质年代。根据标准化石进行确定。
2.岩浆岩：
根据⑴与已知沉积岩的接触关系⑵本身穿插构造关系确定地质年 代。
⑴接触关系： ①侵入接触：有蚀变(变质)，岩浆岩晚于沉积岩 ②沉积接触：无变质，岩浆岩早于沉积岩，后沉积，有侵蚀面。
简单的地质构造有水平构造、单斜构造、褶 皱和断裂四种型式。
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㈠水平构造：
㈠水平构造： 未受构造运动影响（或受影响较小）的沉积
岩构造，其层面呈水平或近似水平。 正常层序为上新下老。图中用“ ” 表示。
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㈡单斜构造
㈡单斜构造：
岩层向同一方向倾斜的构造，其空间分布位置用产状 (attitude)表示。
岩层产状的三要素：如图3-6所示
①岩层的走向：岩层的空间延伸方 向，用层面与水平面交线（走向线） 的方位角表示。
②岩层的倾向：垂直走向线、在水 平面内背离层面方向射线的方位角。
③岩层的倾角：岩层面与水平面所
为走向和倾向节理玫瑰图。如图3-16所示
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2.断层
2.断层： 断裂面两侧的岩块发生显著位移的断裂构造。 断层的规模远大于节理，长度从几米至上千
千米，宽度从几厘米至几十千米均有。 ⑴断层的要素（如图3-17所示）：
①断层面：两侧岩块之间的断裂面，为平面或曲面状。 ②断层线：断层面与地面的交线。
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相对地质年代及其确定方法
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相对地质年代及其确定方法
⑵岩性：根据标准地层进行对比，岩性相同或相近的 地层系同一时期形成。
⑶接触关系：根据不同地质年代的地层之间的接触关系确定。
分为整合、平行不整合（假整合）、角度不整合的三类接触关 系。如图3-4所示 正常情况下，接触 面下为老地层，面 上为新地层
1.节理：裂缝两侧无显著位移的断裂构造。 节理类型： ⑴构造节理：构造作用产生，包括张节理和剪（扭）
节理。如图3-15所示 ①张节理：节理面呈张开、粗糙状。多见于褶曲背部、
坡顶等处。与σ3（拉）方向垂直。
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剪（扭）节理
②剪（扭）节理：节理面呈闭合、平直状，有擦痕， 分布密集、深远，一般成对出现，且锐角正对σ1（压） 方向。多分布于褶曲翼部或断层附近。
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Engineering Geology
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3 地质构造(geologic structure)
一、地质年代 概念1 地质年代—表示地层（岩石）形成年代或
先后顺序的时间单位。 概念2 绝对地质年代—根据岩石中所含放射性同
位素与稳定同位素（蜕变产物）的相对含量测定的 地质年代，表示距今实际时间。如最早地层40亿年， 推算地球形成45～60亿年。误差较大。
㈢褶皱(fold)构造：
岩层受水平构造运动作用形成一系列波浪状弯曲但仍 保持岩层连续的构造。由一系列褶曲组成。
褶曲--褶皱构造中的一个弯曲，是褶皱的组成单位。 按褶曲形状分为背斜和向斜褶曲，如图3-9所示
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⑴背斜(anticline)褶曲—向上拱的弯曲，受剥蚀后 出露地表的地层顺序为：新—老—新
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断层的工程地质评价: 对大型工业民用建筑选址不利. 对大型桥位选址不利. 对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌 对隧道工程易产生洞顶坍落. 对区域稳定性的影响不利.
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断层在地质图上的表示方法
断层在地质图上的表示方法：
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■节理的发育程度分级
1.节理不发育等级 (1)特征:1～2组、规则、间距＞1m,多为闭合，岩体被切割成巨
块状 (2)评价:对基础工程无影响，对岩体稳定性影响不大 2.节理较发育等级 (1)特征:2～3组，呈X型，较规则，间距0.4m以上，多为密闭，
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断层的工程地质评价
①使岩体裂隙增多，破碎，风化严重，地下 水发育。
②造成岩体强度和稳定性大为降低。 ③与断层走向平行的边坡易发生大规模坍塌；
对隧道工程易产生洞顶坍落；对区域稳定性 的影响不利。 ④对大型工业民用建筑和大型桥梁选址不利。
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2020/11/17
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相对地质年代及其确定方法
概念3 相对地质年代—根据与相邻已知地层的相对关 系确定的地质年代。
（一）相对地质年代的确定方法： 1. 沉积岩：根据层序、岩性、接触关系及古生物化石
进行确定。
⑴层序：正常层序为先下后上（如图3－2）。但受构 造错位影响（如倒转褶曲，如图3－3），则出现层序 被打乱现象。
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断层的要素
③上、下盘： 断层面上部的岩块—上盘 断层面下部的岩块—下盘 。 ④断距：上、下盘相对移开的距离。
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断层的基本类型
⑵断层的基本类型（如图3-18所示）：
正断层：上盘相对下降、下盘相对上升的断层。图中表示“ ” 逆断层：上盘相对上升、下盘相对下降的断层。图中表示“”
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⑵非构造节理
⑵非构造节理：成岩、重力等作用产生，包 括原生节理和风化节理。
①原生节理系成岩时产生，如温度等影响。 ②风化节理系风化作用产生，多分布于近地
表，无规律性。
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节理的工程地质评价
①将岩层切割成块，使岩体强度、稳定性降低； ②加速岩体风化； ③增加岩体的透水性；（地下水通道） ④影响工程稳定。
部分微张，少有充填物，岩体被切成大块状 (2)评价:对基础工程影响不大，对其它工程影响较大
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■节理的发育程度分级
3. 节理发育等级 (1)特征:3组以上，不规则，构造风化为主，间距＜0.4m，大多
张开、部分有充填物，岩体被切割成小块状 (2)评价:对建筑物影响较大 3. 节理很发育等级 (1)特征:3组以上，杂乱，风化、构造型为主，间距＜0.2m，大
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根据地层标志识别
⑵地层标志： ①地层重复或缺失：如图3-21所示
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②构造不连续：如图3-22所示
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⑶构造标志：如图3-24所示 ①阶步与擦痕 ②构造岩 ③牵引弯曲 ④伴生节理 ⑤断层岩、深切谷等