工程地质(地质年代部分)

地质作用的类别：按引起地质作用的地质营力的能源不同可分为：
内力地质作用
外力地质作用
风化作用
地壳运动
剥蚀作用
岩浆作用 变质作用 地 震
搬运作用
沉积作用
成岩作用
内力地质作用：能量来自地球内部，作用于地壳 内部。有建设(形成新的岩体)也有有改造(使已 经存在的岩体改变形态、组构)。 外力地质作用：能量来自地球外部，主要作用 于地表。主要是破坏(使原来完整的岩体破碎、 成分改变)，改变后重新组合，将来形成在一 段时间内相对稳定的地质体。
地层层序律
古生物律
石炭纪的鳞木化石
羊 齿 类 化 石
石 炭 纪 的 植 物
二叠纪早期的栌木
硅化木
恐龙足迹
恐龙蛋
四川自贡的恐龙化石
恐龙化石挖掘，重庆
地层切割律
根据地质规律确定事件的序列（1）
根据地质规律确定事件的序列（2）
例：请问图中No. 9 的大致年龄是多少？
根据切割关系判断相对年代
由切割关系判定相对地质年代
平 行 不 整 合
整合与平行不整合
整合 平行不整合
平行不整合的形成 沉积
间断
再沉积
角度不整合的形成
沉积
变形 和剥蚀
再沉积
角 度 不 整 合
角度不整合
角度不整合
角度不整合
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侵入接触，周围岩体被烘烤---热接触。
沉积接触---冷接触
侵入接触与沉积接触
岩层的各种接触关系
山海关长城，现已有部分淹没于海水中。
珊瑚的生活环境，温暖的浅海(70米)，但 现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海底， 或高出海面(西砂群岛，高出海面15米)。
海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地上 很常见。
如青臧高原上，就有25百万年前的海相沉积地层。 大地测量表明，珠峰地区的平均上升速度为3.6 mm/a（1966-1992年）
• （1）地层层序法。地层是指在一定 地质年代内形成的层状岩石。在一个地 区内，如果没有发生巨大的构造变动， 沉积岩的原始水平或接近水平的状态会 保留下来，并且先形成的地层位于较下 部位，后形成的地层位于较上部位。简 言之，原始产出的地层具有下老上新的 规律。地层层序法是确定地层相对年代 的基本方法。
年代地层单位是在特定地质时间内形成的所有岩石的综合体； 只包括在该时间跨度内形成的岩层。年代地层单位以等时面为 界，单位级别与岩层所包含的时间长短相对应，而与岩层的厚 度无关。年代地层单位与地质年代严格对应。
年代地层单位
地质年代单位
宇 Eonothem 界 Erathem 系 System 统 Series 阶 Stage 时带Chronozone
•
（ 3 ）岩性对比法。一般在同一时期、 同一地质环境下形成的岩石，具有相同 的颜色、成分、结构、构造等岩性特征 和层序规律。因此，可根据岩性及层序 特征对比来确定某一地区岩石地层的时 代。 • （4）地层接触关系法。岩层的接触 关系有沉积岩之间的整合接触、平行不 整合接触和角度不整合接触以及岩浆岩 与沉积岩之间的沉积接触和侵入接触。
海西运动
二迭纪 P 石炭纪 C 泥盆纪 D
志留纪 S
2.75 亿年
3.30 亿年
地壳运动
地壳运动
地球内部动力作用所引起的地壳结构改 变和地壳内部物质变位的运动，称为地壳运 动，也叫 “ 构造运动 ” 。 ★构造运动按发生时间分为： ◆（古）构造运动 ——新近纪（晚第三纪）末期以前（约3百万年）； ◆新构造运动 ——新近纪（晚第三纪）末期和第四纪； ◆现代构造运动 ——五六千年前至现在。
内 力 地 质 作 用
物理或化学沉积物
沉积作用
沉积岩
成岩作用
地 壳 下 降
内、外力地质作用的关系
内动力地质作用的形式
地内热→岩浆→上升侵入地壳或喷出 地表 岩浆作用 地内热、地球自转速度变化→软流圈及活动 的岩石圈→地壳内岩体变形 地壳运动 地热、地壳运动、岩浆→作用于已形成岩体， 使其成分，结构及构造(结晶大小，晶体的 排布)发生改变 变质作用
3.1.1 地质年代的划分 • 地壳发展演变的历史叫做地质历史，简称地史。 查明地质事件发生或地质体形成的时代和先后顺序是 十分重要的。前者称为绝对地质年代，后者称为相对 地质年代。 • 1. 绝对地质年代的确定 • 一般根据放射性同位素的蜕变规律来测定岩石和 矿物年龄。目前测定同位素年龄广泛采用的方法有： 钾→氩（K40→Ar40）、铷→锶（Rb87→Sr87）、铀—铅 （U235→Pb207）和碳法（C14→N14）。其中，前三者主要 用以测定较古老岩石的地质年龄，而碳法专用于测定 最新的地质事件和地质体的年龄。
第三纪
N
老第三纪
年代表
2600 万年 3800 万年 6000 万年 7000 万年 1.38 亿年 1.90 亿年 2.30 亿年
喜山运动
哺乳动物 时 代 燕山运动 印支运动 爬行动物 时 代 两栖动物 时 代 加里东运动
被子植物 时 代
R
E
白垩纪 K 侏罗纪 J 三迭纪 T
裸子植物 时 代 陆生孢子 植物时代 半陆生孢子 植物时代 海生藻类 时 代
层 位 图 示
A 砂质 海 侵 层 位 石灰岩 页 岩 砂 岩 细
泥质
Ca质
A点环境的变化： 海岸→滨海→浅海
粗
海退
海岸 滨海 浅海
层 位 图 示
砂质
泥质
海 退 层 位 砂 岩 页 岩 石灰岩
A Ca质 粗
A点环境的变化： 浅海→滨海→海岸 细
3.1 地史概要
将今论古的现实主义思想方法。 The present is the key to the past.
第 3 章 地质构造
• • • • • • • 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 地质作用与地壳运动 地史概要 褶皱构造 构造节理 断层构造 地质图 区域稳定性
地质作用
地质作用：所有引起地壳或岩石圈的物质组成、结构、构造、及地表形态 等不断发生变化的各种作用。 地质营力：引起这些变化的自然动力叫地质营力。
大陆漂移：（通过地质研究论证） 印度板块自从泛大陆中分裂出来后，向 北漂移达7000公里； 大西洋---大陆分裂后形成；
现代测量：洋中脊生长速度，2~4mm/a。 在大洋生长、推挤在大陆漂移的过程中，由于 运动的不均匀，造成了许多的山脉(其中如美洲 西海岸的巨大沿岸山系)。
海侵 海岸 滨海 浅海
外力地质作用
由地球以外的能引起：如太阳能，流水，海浪，风，冰川
等引起。
外动力地质作用
风化作用
剥蚀作用
搬运作用
沉积作用
成岩作用
原岩（可以是岩浆岩、 变质岩或沉积岩）
使原岩变得松散
风化作用
变 质 作 用
岩 浆 作 用
外 力 地 质 作 用
原地风化、剥蚀产物
剥蚀作用 搬运作用
地 壳 上 升
碎屑物质或化学溶解物
再上5.7米，因暴露于 大气中，受到风雨侵 蚀而不甚光滑。一直 在海水面之上，未被 海水淹没。
18 世纪中期，这处古遗址刚挖出来时， 全柱都在海面以上。19世纪地壳又下沉， 柱脚被淹没。 近百年来观测: 柱脚淹没深度在增加： 1826 年 0.3 米， 1878 年1.53 米，1913 年 2.05 米， 1964 年 2.50米(但至1970年又回升1米)。
地壳运动
岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水 平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作 用，称为地壳运动。 人们可以从自然的一些现象中认识到，大地 不是固定不变的。 古人已从陆地上，山上岩石中的海生贝壳，认识 到沧桑之变。
诗经：“烨(ye)烨震电，不宁不令。百川沸腾，山 冢 ( 卒 ) 崩，高岸为谷，深谷为陵。哀今之人，胡惨莫 惩”。 这是描述地震使大地形态发生变化的情景 。
挤压作用使之倾斜和弯曲
美国西部海岸圣安德列斯大断裂。 直接测量：1906年旧金山大地震前 16 年中，断层两侧相对位移达7米之多。 另外，对比两侧底层岩石，发现1.5亿年 来，断层的总的水平错距达480公里。
美 国 圣 安 德 列 斯 大 断 裂
◆水平运动与垂直运动的关系
从地壳的发展历史看，地壳运 动的总体表现形式，无论在大陆还 是在海洋，越来越多的证据表明， 水平运动是主导的，而垂直运动是 派生的。 水平运动形成地壳的褶皱和断 裂，升降运动引起地壳的隆起、凹 陷和海陆变迁。
水平运动
指地壳物质大致平行地球表面， 沿着大地水准球面切线方向进行的运 动。 岩层在水平方向遭受挤压力或张 力，形成巨大而强烈的褶皱和断裂。 因此，水平运动又称为 “ 造山运 动”。
——其速度为( 几~ 几十mm)/a 。
地壳水平运动的现象和证据
倾斜和弯曲的地层 在野外很常见
地层沉积时都是水平延展的
绝对地质年代测定
Parent Isotope Uranium 238 ( U) Uranium 235 ( U) Thorium 232 ( Th) Rubidium 87 ( Rb) Potassium 40 ( K) Carbon 14 ( C)
14 40 87 232 235 238
Daughter Product Lead 206 ( Pb) Lead 207 ( Pb) Lead 208 ( Pb) Strontium 87 ( Sr) Argon 40 ( Ar) Nitrogen ( N)
3.1.2 地质年代与地层年代单位、 地质年代表
年代地层单位：是指某特定地质时间间隔内形成的岩层体。其顶底 界限均为等时面。可分为六个级别：
年代地层单位 地质年代 宇 ----------（宙） 界-----------（代） 系-----------（纪） 统-----------（世） 阶-----------（期） 时间带-----（时）
•
•
（2）生物层序法。地质历史上的生物称 为古生物。其遗体和遗迹可保存在沉积岩层中， 一般被钙质、硅质充填或交代，形成化石。生 物的演变从简单到复杂，从低级到高级不可逆 地不断发展。因此，年代越老的地层中所含的 生物越原始、简单、低级；反之，年代越新的 地层中所含的生物越进步、复杂、高级。每个 地质历史阶段都有其特殊的生物组合。同一地 质历史时期，在相同的地理环境下，形成的岩 层常含有相同的化石或化石组合。 • 对于研究地质年代有决定意义的化石，应 该具有在地质历史中演化快、延续时间短、特 征显著、数量多、分布广等特点，这样的化石 叫做标准化石。
元古宇---------元古宙 古生界---------古生代 石炭系---------石炭纪 上石炭统-----晚石炭世
最常见的是年代地层单位“统”下再分组， 如C2b代表古生界—石炭系—中石炭统本溪组
Chronologic (Time) stratigraphic units and their hierarchy
14 40 87 208 207 206
Length of Half-Life 4.5 billion years 704 million years 14 billion years 48.8 billion years 1.25 billion years 5,730 years
• 2. 相对地质年代的确定
垂直运动
指地壳物质沿着地球半径方向进行 的缓慢升降运动。 常表现为大规模的隆起和凹陷，引 起地势高低的变化和海陆变迁。因此， 垂直运动又称为 “ 造陆运动 ” 。 ◆垂直运动的特点： 交替性：时间上，空间上； 周期性：一个地区从下降到上升终止 称为一个旋回； 复杂性：不同规模的升降交错发生。
地壳升降运动现象和证据
意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟。 建于公元105年的古罗马帝国时代，如今只存留 3根12米高的大理石柱。 石柱上遗留的特征表明，2000年来这些石柱曾 因地壳下沉而没入海水中至少6米多。
下部 3.6 米，因曾被火 山灰掩埋，柱面光滑。 近代火山灰被清理掉 (17世纪中发掘)。 其上 2.7 米，有多许小 孔，海生生物侵蚀造 成。说明地壳下沉曾 淹没在海水中， 海生 瓣腮类动物(石蜊(li)和 石蛏(cheng)。
宙 Eon 代 Era 纪 Period 世 Epoch 期 Age 时 Chron
(ICS，1994，仍倾向于将时带作为无等级正式年代地层单位)
全新世 Q4
1 万年 200 万年 600 万年
新 生 代 Kz 显 生 宙 中生代 Mz
晚 Pz 2
第四纪 Q
新第三纪
更新世
人类时代
Q1 Q2 Q3
上新世 N2 中新世 N1 渐新世 E3 始新世 E2 古新世 E1