【工程地质学】第1章 地质作用

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变质作用
• ㈢变质作用:地壳运动、岩浆作用→物理、化学条件变化→岩石在
固态下改变成分、结构、构造的作用
• 影响变质作用的因素 ： • ①温度——基本因素：
• 矿物分子运动化学活性↑→重结晶、重组 • ②压力——静压力作用改变岩石密度；动压力作用改变岩石破裂、
变形、变质的方向性
• ③化学成分加入——来自岩浆
过程。尤其在暖、湿地区明显
• 作用结果：使岩石成分改变，强度降低 • 例如：氧化、水溶液的溶解、水化、水解、碳酸化等作用 • FeS2→Fe2O3.nH2O • 溶解→喀斯特（Karst）岩溶地貌
• 如从化、花都、清远、肇庆等地（丹霞地貌如韶关---河流冲积）
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• 主要因素： • ①岩石释重――静压、释放 岩爆 裂缝，形成水、气通道 • ②温度――温差变化（沙漠地区可达60～80℃） 岩石胀缩
裂隙、破坏、冲击
• ③裂隙水冻结、融化：使岩石裂隙胀大、破坏 • ④可溶盐溶液产生结晶、潮解
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第一章 地质作用
• 2.化学风化：岩石在水、氧、二氧化碳等影响下发生化学变化的
形成与质岩不同的风化产物（一部分流失，一部分残留质地）。这 种风化层即为残积层。 • 花岗岩残积土：
• 风化 • 岩石 成分、结构改变 风化产物层 残积层
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第一章 地质作用
• 残积层的特点：残积层有较多孔、裂隙，易受冲刷， 强度、稳定性差。
• 作建筑地基时要考虑：
三者之间相互密切联系。
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七星岗古海岸
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七星岗古海岸
• 广州地区北部从震旦纪至石炭纪，是华夏古陆的一部分。南部珠江三角 州一带原是一个大海湾。6000年以前冰后期海侵时期以来， 广州市区至 黄埔一带为一东西向的溺谷湾，这个古海岸地貌的海湾东宽西狭。在 2000～3000年前，海浪可直到越秀山南麓的中山纪念堂附近。在一千年 前宋代，广州城下被称为“小海”，黄埔一带被称为“大海”。几千年 来， 由于珠江流域各江河带来泥沙沉积，海湾逐渐淤小，浅海变成陆地， 广州地形发生沦海桑田的巨大变化。
广州河南石榴岗附近的七星岗，1937年发现海蚀崖及海蚀平台的 “古海遗迹”。七星岗海蚀地貌的存在，证明广州地区由浅海变为陆地 的变化，其海岸线向南推移了一百公里以外。据分析，广州地区陆地形 成分为两大地区，一是陆相沉积为主的北部平原地区；二是下层以陆相 沉积为主，上层为海相沉积为主地区， 即南部“沙田”地区，是属河海 合力淤积而成。
为风化提供裸露的新鲜岩面、有利的风化条件。
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第一章 地质作用
• ㈢搬运作用：风化、剥蚀产物被水、风等搬运至其它地方。 • 搬运方式： • ⑴拖曳搬运：粒大，滚动、跳跃式前进，渐停于低洼处 • ⑵悬浮搬运：粒细、浮于风、水中前进，运距远 • ⑶溶解搬运：溶于水中，被运至湖、海中 • 长距搬运 良好分选 机械碎屑物遭受磨圆。
蚀使岩石破坏； • 如河流：其流水动能挟带砂、砾石破坏河床岩石，并把
破坏下来的物质带走。
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第一章 地质作用
• 按力作用方向分为：
• a.下蚀作用――冲刷底层岩石，使河床降低（上游为主)
• -------丹霞地貌
• b.侧蚀作用――弯曲河道，凹岸被水流侵蚀后退，凸岸沉积。
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变质作用类型
• ③区域变质作用 • 深部岩石在温度、压力、化学成分三种因素影响下，在
大区域内产生变质。（整体）
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地震
（四）地震
定义：地壳快速震动的现象，是地壳运 动的一种剧烈表现。 成因：地壳运动、岩浆喷发等。
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变质作用类型
• 2、变质作用类型
• ①接触变质作用：热、气、液→岩石变化
• 温度---重结晶：eg. 砂岩→石英岩
•
石灰岩→大理岩
• 化学成分→渗入裂隙中，如石灰岩力为主，温度为次
• 岩石破裂→产生断层角砾岩、糜棱岩等或重结晶作用
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第一章 地质作用
• 矿物（具有一定化学成分、物理性质的单质、化合物） eg：石墨、石盐、黄铁矿等
• 岩石――由一种或多种矿物组成的集合体（其中含有无用 矿物或成分――砂石）
• eg：花岗岩由石英、长石、云母等组成
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第一章 地质作用
• 根据能源不同，地质作用可分为外力地质作用（简称外 力作用）和内力地质作用（简称内力作用）
• 一、外力地质作用：地球外的能源产生。主要来自：太 阳能（热、引力）；引力能、生物能等
• 作用方式 ：风化、剥蚀、搬运作用、沉积、成岩作用 • 结果：削高填低，使地面趋于平坦
•
a.承载力
• b.可能产生不均匀沉降（因孔隙、成分、厚度不均匀）
• 作路坡时要考虑：
•
a.坍塌（结构松散）
• b.冲刷
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第一章 地质作用
• ㈡剥蚀作用：将风化产物从岩石上剥离下来，并对未风化岩石进
行破坏，不断改变岩石面貌的作用。
• 由风、流水、海浪、冰川等引起 • ☆在地形起伏、潮湿、雨大地区，主要是流水冲刷、侵
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第一章 地质作用
• 地壳中元素在空间上分布极不均匀，且元素不断迁移、 分散、集中，形成各种有用矿物，富集成各种矿藏－－ －－充填、汽化热液矿床
• eg：Cu、Pb、Zn、Ag、Au矿等
• ㈡构造：如层面（平、斜、弯等）、褶皱（Folds）、断 裂（Fractures，包括裂隙、断层）等
• ㈢地貌：海陆变迁、火山爆发、山脉、盆地形成和变化 等
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第一章 地质作用
• 内力地质作用总趋势： • ①形成地壳基本构造褶皱、断裂； • ②产生地表高低起伏。
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地壳运动
• ㈠地壳运动：因地球自转速度改变等原因，使地壳物质 （岩石）不断运动，并改变其内部构造和相对位置。是 改变地壳地貎的主导作用。主要包括：
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第一章 地质作用
• ㈠风化作用：地壳岩石在太阳、空气、水等作用下，经 风吹日晒，发生崩裂、分解等物理化学变化的作用
• eg：土的形成：岩石 土
•
花岗岩 残积土 如越秀公园地铁站
• 特点：①普遍――地表到处可见
• ②表层作用明显 ，随深度逐渐减弱
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第一章 地质作用
• 风化作用的结果与危害： • ①使坚硬致密岩石松散破坏，改变矿物组分、化学成分，
降低岩石强度和稳定性，造成滑坡、泥石流等； • ②形成残积土。
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第一章 地质作用
• 1．物理风化：岩石风化中只发生机械破坏，化学成分不变
工程地质
Engineering Geology
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第一章 地质作用
• 1.地质作用（Geological Function）
• 促使地壳的
•
物质组成
•
构造
•
地貌等发生变化的自然作用称为地质作用。
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第一章 地质作用
• ㈠组成：组成地壳的化学元素（占地壳的平均重量百 分比）：
• O——49.13
Fe——4.20
K——2.35
• Si——26.00
Ca——3.25
Mg——2.35
• Al——7.45
Na——2.40
H——1.00
• 以上合计98.13％,其余元素占1.87％（近百种元素）
• 它们在一定地质条件下结合形成矿物或岩石。
屑岩。
• 3、重结晶作用：沉积矿物成分→压力温度↑，物质质点重新
排列组合，颗粒增大，形成粘土岩、化学岩等。
• 外力作用的结果：削高填低，使地面趋于平坦。
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第一章 地质作用
• 二、内力地质作用：由地球转动能、重力能和放射性元 素的热能引起。
• 表现方式： • ①地壳运动 • ②岩浆作用 • ③变质作用→产生岩浆岩、变质岩及其有关矿产。 • ④地震
• ⑴升降运动－地壳演变中较缓的运动形式－局部隆起、 局部沉降。
• ⑵水平运动－地壳演变中较激烈的运动形式加里福尼亚 沿岸1868－1908年间，每年向北移动52mm，形成褶皱、 断层和山脉
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地壳运动
• 芬兰南海岸：每年上升1～4mm。 • 丹麦西部沿岸：每年沉降1mm。 • 珠峰：每年上升3mm。据此推算近100万年内升高3000m • 荷兰海岸：每年下沉2mm。 • 广州七星岗古海岸（海珠石榴岗）南移100千米－－ • 地壳运动结果：产生地震、岩浆作用、变质作用，且
还有人为地震：
①水库——新丰江水库6.1 级地震
②爆破震动
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内外力地质作用关系
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内外力地质作用关系
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本节内容结束
(下游为主)
• ☆在干旱沙漠地区，主要是风对岩石的破坏：
•
a.吹扬：带走松散、风化产物
•
b.磨蚀：风、沙粒磨蚀岩石（风蚀地貌）
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第一章 地质作用
• ▲剥蚀、风化作用的关系: • 1、区别：前者在各种地质营力的运动中引起。 • 2、联系：风化为剥蚀提供易剥离的表层松散物质；剥蚀
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第一章 地质作用
• 3.生物风化：在生物影响下发生的破坏。多在岩石表层、土中 • 机械破坏-----
•
植物根系楔裂岩石→崩解；
•
鼠、蚁等洞、穴→岩石、土变碎、细
• 化学破坏-----生物代谢、遗体分解
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第一章 地质作用
• 风化岩层的分布规律：分带性 • 形成残积和残积层：岩石经风化，改变矿物成分、结构、构造，
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岩浆作用
• ㈡岩浆作用：在地壳运动影响下，岩浆向外部压力减少 的方向移动，上升侵入地壳上部或喷出地表冷却凝固成 为岩石、岩浆石的过程。
• 作用结果： • ①形成岩浆岩 • ②围岩变质 • ③地形改变→火山地貎
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积。
• （2）化学沉积作用：液状被搬运物因化学作用发生沉积。 • （3）生物沉积作用：生化作用如PH值改变;遗体堆积。
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第一章 地质作用
• (五)成岩作用：使松散沉积物变为沉积岩的过程。外力作用结
果之一
• 1、压固作用：堆积→压实→排水→沉积岩。 • 2、胶结作用：碎屑沉积、真溶液、胶体沉积，充填→压实→碎
• eg：卵石、河沙等
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第一章 地质作用
• (四)沉积作用：被搬运物质因搬运介质搬运能力减弱(风、水
流速降低)，或物化条件变化，或在生物作用下,被从搬运介质中 分离出来,形成沉积物的过程。
• 作用方式： • （1）机械沉积作用：力↓→物按颗粒、形状、比重依次沉