第四章 第四纪沉积层的形成及其工程地质特征
第四纪地质与地貌
中型地貌：河谷及河谷之间的分水岭、山间盆地等。由
内力地质作用和外力地质作用共同作用。
小型地貌：残丘、谷坡、沙丘、小的侵蚀沟。由外力地
质20作20/4/用12 造成。
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三、第四纪地貌
（2）地貌的形态分类
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三、第四纪地貌
（3）地貌的成因分类
内力地貌：构造地貌 火山地貌 外力地貌：风化地貌、重力地貌、水成地貌、冰川地 貌、冻土地貌、风成地貌、岩溶地貌和黄土地貌等。
作为建筑地基时，要注意尖灭 和透镜体引起的不均匀沉降及 泉水出露形成的沼泽
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4.冲积物
河流沉积物称为冲积物。根据形成条件和环境分为：河床冲 积物、河漫滩冲积物、牛轭湖冲积物和河口三角洲冲积物。
1.碎屑物质磨圆度和分选性都较好
2.具有清楚的层理构造，
3.具有良好的韵律性，表现在剖面上两种或两种以上沉积物 交替、重复出现
可作为良好的建筑场地
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8.风积物
干旱地区，地面无植被保护，岩石风化碎屑物被风吹扬，在风 力减弱时发生沉积形成风积物。最常见的是风成砂及风成黄土 。 1.风成砂，分选性好，磨圆度高，具有层理和大型交错层理 2.风成黄土具有垂直节理，均匀互层理，孔隙大，具有湿陷性
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作为建筑地基时，要注意不均 匀沉降和土坡稳定性问题
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2.坡积物
雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运，或由于本 身的重力作用，堆积在平缓的斜坡或坡角处，成为坡积物。
1.坡积物的成分与高处的岩石性质往往有关 2.坡积物一般不具层理，有时局部可有层理 3.碎屑物因搬运距离可以具有磨圆性和分选性 4.坡积物厚度因坡形变化较大
第四纪沉积层主要成因类型及特征
祁连山山前洪积物及冲积平原
(4) 泥石流
泥石流是山区特有的一种自然地质现象。 它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成 的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质，突 然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破 坏力的特殊洪流。 泥石流与一般洪水不同，它爆发时，山谷 雷鸣，地面震动，浑浊的泥石流体，仗着陡 峻的山势，沿着峡谷深涧，前推后拥，冲出 山外。往往在倾刻之间给人们造成巨大的灾 害。
D. 其他条件 如人为地滥伐山林，造成山坡水土流失；开 山采矿、采石弃渣堆石等，往往提供大量物 质来源。 上述条件概括起来为：①有陡峻便于集水、 集物的地形；②有丰富的松散物质；③短时 间内有大量水的来源。此三者缺一便不能形 成泥石流。
2)泥石流的分类
A. 根据泥石流流域形态分类 （1）沟谷型泥石流 （2）山坡型泥石流 B.按泥石流固体物质组成分类
2）离山较远地段为较细的洪积物，其成分 均匀、厚度较大，土质较为密实，通常也 是良好的地基；
3）在上述两部分的过渡地带，常常由于地 下水溢出地表而造成宽广的沼泽地带，因 此土质软弱而承载力较低。
（6）洪积物与坡积物的区别
• 坡积物与洪积物经常共存，在野外工作 时，应注意二者的区别：①由于坡积物 来自附近山坡，所以坡积物一般比洪积 物成分更单纯，另外坡积物中砾石含量 少，洪积物砾石丰富；②片流动力弱而 不稳定，故坡积物的分选性比洪积物差； ③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的 棱角较明显；④坡积物略显层状，不具 洪积物的分带现象；⑤坡积物多分布于 坡麓，构成坡积裾地形，而洪积物分布 于构口形成洪积扇地貌。
1)泥石流的形成条件
A. 地形条件 上游形成区的地形多为三面环山一面出口的瓢状或 漏斗状，地形比较开阔，周围山高坡陡。 中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡 大。 下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶 地。 B. 地质条件 地质构造 地质构造复杂，断层褶皱发育，新构造活动强烈， 地震泥石流的危害
《工程地质学》第四章第四纪地质与地貌资料
其主要沉积环境
海陆相过渡环境 滨海
海相环境 676906
浅海、半浅海、深海
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第四纪沉积物的主要特征
陆相环境沉积物的特征 松散性、多变性、移动性、多样性 海相沉积物的特征 近岸沉积、大陆架沉积、深海沉积 海陆相过渡环境沉积物的特征 复杂
第四纪沉积物的分带性
由于受气候、地形地貌条件的影响，第四纪沉积物具有明显的 空间与时间上带状分布的特征。随着气候带的不同，我国自北 向南，沉积物呈纬向的带状分布：寒带的冻土、温带的黑土、 暖温带的黄土和红土以及亚热带与热带的红土。随着距海的远 近、气候的干湿变化，我国自西向东，沉积物呈经向带状分布 ：干旱区的戈壁和风成地貌，半干旱区的黄土、潮湿区的冲积 物及沿海的海相堆积物。 676906
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§3山岭地貌
山，海拔>500m的孤立高地,具有山顶、山坡、山脚等明 显的形态要素。 山顶是山岭地貌的最高部分，山顶呈长条形延伸时称山脊 。山脊上相对低凹处为鞍部，即相连的两山顶之间较低的部分 称为垭口。 山顶一般来说，山体岩体坚硬、岩层倾斜或因受冰川的刨蚀 时，多呈尖顶或很狭窄的山脊，如图5-1a所示；气候湿热，风 化作用强烈的花岗岩或其它松软岩石分布区，多呈圆顶，如图 5-1b所示；在水平岩层或古夷平面分布区，则多呈平顶，如图 5-1c所示，典型的如方山、桌状山（图5-2）等。
a 尖顶； b 圆顶； c 平顶 图5-1 山顶的各种形状
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桌状山
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山岭地貌的类型
1、构造变动形成的山岭
1）平顶山
2）单面山 3）褶皱山 4）断块山 5) 褶皱断块山
2、火山作用形成的山岭 3、剥蚀作用形成的山岭
工程地质基础知识之第四纪地质与地貌
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地貌——包括地形，及其形态的成因、发展。 以地形为基础。
⒊地貌的形成与发展动力：地质作用
①内力作用 形成地表基本起伏，起决定作用。
地壳构造运动、岩浆活动 构造
如：地表的隆起 或沉降
形成不同平原
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隆起——陆地、山岭、侵蚀平原；
沉降——盆地、洼地、堆积平原
工程地质
Engineering Geology
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第4章 第四纪地质与地貌
一、第四纪地质 是地球发展的最新阶段（约200万年），其地层最新,
位于地表处，与人类生存及其活动密切相关。 研究对象——第四纪沉积物。为地下水赋存场所，土
木工程建筑在其上，与建筑密切相关。 （一）第四纪地层的特征： 残积层——风化作用形成 冲积层——水流作用形成
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中国第四纪地层沉积物分布
（2）经向条带状分布——自西向东
干旱区 半干旱区 潮湿区 沿海
戈壁
黄土
冲积土 海相
风成砂
堆积土
W
E
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人类发展的阶段性
3、人类发展的阶段性 古猿 猿人 古人 新人 四阶段的人类化石均已被发现。 人类化石是第四纪地层的一大特征，对于确
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中国第四纪陆相沉积地层
⑤冰川堆积：主要分布于长江中下游、高山 及高原地区。
⑥火山喷发堆积： 华北、东北地区——更新世玄武岩 云南、台湾——更新世玄武岩、安山岩
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中国第四纪地层沉积物分布
2、沉积物呈分带性分布 分带性—受气候和地貌条件的影响 （1）纬向条带状分布——自北向南 寒带——冻土 N 温带——黑土 暖温带——黄、红土 亚、热带——红土 S
第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
河谷地貌
上游地区，由于坡度陡，流速大， 上游地区，由于坡度陡，流速大， 垂直侵蚀作用强。 在中游地区，一般两岸受侧方侵 在中游地区，一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强，因而河谷斜 坡的形状比较开展，谷底比较宽 阔。 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 作用强，河谷开展，成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多，成广大 平原，洪水容易泛滥。
洪积土： 洪积土：当山洪急流携带大量石块泥砂在山口以外
的平缓地带沉积下来便形成洪积土。
洪积土的特征： 洪积土的特征：
物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。 洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多 为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。 洪积物质随近山到远山 呈现由粗到细的分选作用， 但碎屑物质的磨圆度由于 搬运距离短而仍不佳。山 洪大小交替的分选作用， 常呈不规则的交错层状构 造，交错层状构造往往形 成夹层、尖灭及透镜体等 产状。
第四章
第四纪沉积物及其工程地质特征
内容提要： 内容提要：
一、风化作用及残积土 二、地表流水的地质作用 三、海洋的地质作用 四、湖泊的地质作用 五、冰川的地质作用 六、风的地质作用
第四纪地质Quarternary 第四纪地质Quarternary Geology
第四纪沉积物和其工程地质基本特征
创造了条件。地下水的渗入，又促进岩石进一步风化。如有些岩
石直接暴露在大气中一、二天就开始风化崩解。岩石不同，其在
相同条件下的风化情况不同，岩石相同，风化作用性质不同、经
受的风化程度不同、沉积环境不同，其生成物的性质也不尽相同。
显然，一般情况下不宜将建筑物设置在风化严重的岩层上，但 是工程中又往往不可能完全避开风化岩层。如隧道进出口地段的 岩层，大多有不同程度的风化，施工中如不注意加强支护，易造 成崩塌。对有些易风化的岩层，在隧道施工开挖后，要及时作支 护，防止岩石继续风化失稳增加山体压力，否则会引起坍塌。风 化岩层中的路堑边坡不宜太陡，同时还要采取防护措施。风化的 岩石更不宜作建筑材料。因此，从工程建筑观点来研究岩石的风 化特性、分布规律，对选择建筑物的合理位置，如隧道的进出口 位置，路堑边坡坡度，隧道的支护方法及衬砌厚度，大型建筑物 的地基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着重要的 意义。
岩石风化后，其物质状态、物理力学性质和化学性质等均发
生了剧烈的变化。很多情况下，风化能使岩石破碎，形成细小颗
粒的次生粘土矿物—高岭石、蒙脱石及伊利石等，改变了岩石的
矿物成分。同时，在风化带中常有可溶盐的富集，如碳酸钙及石
膏。由于岩石风化后，节理、裂隙发育，使岩石整体性降低，孔
隙度增加，抗剪、抗压强度降低，透水性增大，这为地下水活动
被剥离的岩石碎块、岩屑等在雨、雪水流、风力等的夹带下向别处搬运， 并在地壳相对下降的地方堆积起来。在搬运过程中，土颗粒进一步破碎 分散，并使其中较大的颗粒变得浑圆光滑。与此同时，空气中的二氧化 碳、氧气、二氧化流及地表水和地下水还会在与岩石及岩石颗粒的直接 接触过程中发生一系列的化学反应，从而生成新的矿物。上述作用会使 已经破碎的岩石颗粒变得更加细小甚至非常细小。以上就是岩石风化成 土的过程。
第四章-第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
平原河谷冲积物
平原河谷上游，河谷成“V”字形，不能 形成固定的冲积层。所沉积的砂砾物质， 在洪水期时多被流水带到中、下游。在 河谷下游出现河曲，在凹岸处侵蚀，在 凸岸处沉积砂、砾、卵石层。 平原河谷冲积层包括河床冲积物、河漫 滩冲积物、牛轭湖沉积物、湖积物
平原河谷冲积物
河床冲积物有卵石、砾石、砂、 粘性土、淤泥等。分布在整个河 谷谷底范围内，厚度较大。 河漫滩冲积物是洪水期河水溢出 河床两侧时形成的泛滥沉积物， 主要是沉积一些较细的物质，如 细砂、粘性土。其主要特征是上 部的细砂和粘性土与下部的河床 沉积的粗粒土组成二元结构，具 斜层理与交错层理。覆盖着厚度 较小 牛轭湖沉积物主要是有机沉积物， 如淤泥、泥炭等。透镜体的产状 分布
一、风化作用及残积土
1.风化作用（ weathering ）
地表或接近地表的岩石在大气、水和生物活动等 因素影响下，发生物理的和化学的变化，致使岩体崩 解、剥落、破碎，变成松散的碎屑性物质，这种作用 称为风化作用 。 根据风化作用的性质及其影响因素，岩石的风化 可分三种类型： 物理风化作用（physical weathering) 化学风化作用（chemical weathering） 生物风化作用（biological weathering)
河谷地貌
上游地区，由于坡度陡，流速大， 垂直侵蚀作用强。 在中游地区，一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强，因而河谷斜 坡的形状比较开展，谷底比较宽 阔。 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 作用强，河谷开展，成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多，成广大 平原，洪水容易泛滥。
（2）河流的蛇曲和改道
洪积扇地形
集水盆 沟谷 主干
第四章 第四纪沉积层的形成及其工程地质特征
第四章第四纪沉积层的形成及其工程地质特征【教学基本要求】1. 理解风化作用的类型 ; 岩石风化程度的划分及风化的产物。
2. 理解地表流水的地质作用及坡积、洪积、冲积层。
3. 理解海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 了解湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
5. 知道冰川的地质作用及冰渍层。
6. 知道风的地质作用及风积层。
【学习重点】1．风化作用及残积层。
2. 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土。
3. 海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
【内容提要及学习指导】4.1 风化作用及残积层第四纪是地质年代中新近的一个纪。
第四纪沉积物是由地壳的岩石风化后，经风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏，搬运和堆积而成的近代沉积物。
其沉积历史不长，是一种松散的沉积物。
在大气、水和生物活动等因素影响下，地表或接近地表的岩石，发生物理的和化学的变化，致使岩体崩解、剥落、破碎，变成松散的碎屑性物质，这种作用称为风化作用。
风化作用在地表最为明显。
风化后的岩石改变了原有的物理力学性能，强度大大降低，变形增加，直接影响作为建筑物地基的工程特性。
风化作用使岩石产生裂隙，破坏岩石的整体性，影响地基边坡的稳定性。
根据风化作用的性质及其影响因素，岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化。
昼夜和季节的温度变化是物理风化作用的主要因素。
化学风化是指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用。
这种作用不仅使岩石在块体大小上发生变化，更重要的是使岩石成分发生变化。
生物风化作用是指岩石在生物活动作用下所引起的破坏。
注意理解各种风化之间的联系与区别。
岩石风化后产生的碎屑物质，在被风和大气降水带走一部分后，残留在原地，这种残留在原地的碎屑物称为残积土。
残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的山区、丘陵及剥蚀平原。
残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗。
由于残积物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山坡顶部较薄，低洼处较厚。
第四纪沉积物和其工程地质基本特征
风化作用的实质是矿物、岩石在地表附近新的物理化学条件
下所产生的演化过程。如前所述，自然界中不同的岩石，在不同
的自然环境里其反应亦不同；在相同的自然环境条件下，岩石种
类不同，其对环境变化的反应亦不同。因为各种岩石在生成时，
各具有其特殊性。如岩浆岩是高温熔融的岩浆在地壳中或地面上
冷却凝固而成；沉积岩是地面上堆积起来的沉积物，经过脱水、
我们将裸露于地壳表面的基岩或裂隙面附近的岩石在各种外力地质作用 下产生的崩解、碎裂和变质通称为岩石的风化；将被风化的岩石在风、 雨及重力等的作用下从岩石母体上剥落成为破碎状的岩石块体或者岩屑 的过程称之为剥蚀。
物理风化作用
风化促使岩石的状态或性质发生了改变，并形成了一种与原 来岩石的形态、结构、构造、物质成分等不完全相同甚至可以说 完全不同的新物质。
图5-1 温度作用引起的岩石崩解过程示意
图5-2 山体表面岩石的崩解碎裂
（2）裂隙中的冰以及其他结晶体产生的膨胀应力引起的劈裂作用 （除冰以外，硫酸钙结晶体也有很强的膨胀作用）。一旦岩石中出 现了细微裂隙，大气降水就会渗入其中，水分的进入或者会在低温 时形成冰楔体沿裂缝两侧挤压岩石，或者与岩石中的某些物质反应 形成结晶膨胀体挤压岩石，使岩石中原有的裂缝加宽、增长，并为 更多水分进入岩体内部创造了条件，逐步使岩石风化崩解。
Ca 4 2 S H 2 O O Ca 42 H S2 O O （石膏遇水变成二水石膏）
N 2 S 4 a O 1 H 2 O 0 N 2 S 4 a 1 O H 2 O 0 （芒硝） （2）水解作用：
某些矿物遇水后其原有的物质成分和一定量的水分发生物质
重组（和水分子发生了化学反应），生成新物质，其结构形态也
（3）岩体因卸荷而引起的膨胀崩解。随着上覆岩石不断被风化剥 蚀，原来处于地层深处的岩体距地表面愈来愈近，上覆重力愈来愈 小，在重力卸荷作用下，岩体会产生明显上弹（膨胀），严重时就 会产生卸荷裂隙。
第四纪沉积土及其工程地质特性
液性指数 IL≤0
§4.3 土的力学性质
§4.3.1 土的压缩性 土的压缩性高低，常用压缩性指标 定量表示。压缩性指标，通常由工程地 质勘察取天然结构的原状土样，进行室 内压缩试验测定。
1室内压缩试验
一、无粘性土的密实度
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土 颗粒含量的多少，天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到 松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有 着密切关系
1.孔隙比e
孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土， 当孔隙比小于某一限度时，处于密实状态。孔隙比愈大， 土愈松散
试验方法
筛分法：适用于0.075mm≤d≤60mm
比重计法:适用于d＜0.075mm
筛分法
用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔 逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土 样过筛，称出留在各筛上的土质量，然后 计算其占总土粒质量的百分数
比重计法
利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来 确定小于某粒径的土粒含量
塑性指数IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土处在可塑状态的 含水量变化范围 I p L P
说明：塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,即与
土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,塑性指数就越高
液性指数IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比 P IL IP 说明：液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关 系。当IL≤0时,ω≤ωP,土处于坚硬状态;当IL＞1时,ω＞ωL,土处 于流动状态。根据IL值可以直接判定土的软硬状态
大坝
第四章 第四纪沉积土及其工程 地质特征
第四章地貌与第四纪松散沉积物
喀斯特洞穴特征
喀斯特洞穴特征（2）
喀斯特地貌及落水洞（陷穴、坑）
喀斯特地貌剖面
北京某洞穴中的石钟乳
地 下 河 出 口
桂 林 芦 笛 岩 溶 洞
桂 林 芦 笛 岩 溶 洞
峰林及喀斯特平原
喀斯特平原
路南石林
由泉华形成的台地
岩溶地面塌陷
第二节 第四纪松散沉积物
研究第四纪地貌形态以及沉积物的类型 和特征，对人类合理地开发地质环境， 利用地质环境，使工程活动和地质环境 协调发展，都是极其重要的。
规模
b由平行的多层正断层形成，稳定性取决于断层的
平原地貌
平原地貌是地壳在升降运动微弱或长期稳定 的条件下，经过风化剥蚀夷平或岩石风化碎 屑经搬运而在低洼地面堆积所形成的。平原 地貌具有大地表面开阔平坦、地势高低起伏 不大的外部形态。
一般说来设计成比较 理想的公路线形。
地貌形成、发展规律和影响因素
某一时期的地表形态，取决于当时及以前一定 时期内、外力地质作用之间强烈程度差异－量 的比例关系。
❖内力地质作用使地表上升的上升量远大于外力地质 作用的剥蚀量，则地表就会升高，形成山岭地貌。
❖内力地质作用使地表上升的上升量小于外力地质作 用的剥蚀量，则地表就会被夷平，形成剥蚀平原。
✓背斜张裂带型垭口：工程地质条件相对好一些，主 要水文地质条件好，岩层相对稳定。
✓单斜软弱层型垭口：岩性较差，不宜大挖，以浅路 堑或路堤形式通过。
❖ 剥蚀型垭口：以外力强烈剥蚀为主导因素所形成
的垭口，其形态特征与山体地质结构无明显联系。 特点：松散覆盖层很薄，基岩多半裸露。可采用隧
道方案、中堑深挖等方式通过。
❖ 小型地貌：残丘、阶地、沙丘、小的侵蚀沟等为小 型地貌，基本上受着外力作用的控制。
第四纪沉积物
洪积物的颗粒虽
因搬运过程中的分选 作用呈现渐变现象,但 由于搬运距离短,颗粒 的磨圆度仍不佳。此 外，山洪是周期性产 生的，每次的大小不 尽相同，堆积物质也 不一样。因此，洪积 物常呈现不规则的层 理构造，如具有夹层、 尖灭或透镜体等产状。
第四纪沉积物
1.表土层 2.淤泥夹粘 土透镜体
土 的 层 理 构造
第四纪沉积物
（四） 冲积层
定义： 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的
坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积 物。
特点： 呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带
棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离 越长，则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积 物，可分为平原河谷冲积层和山区河谷冲积层等。
第四纪沉积物
（三） 洪积层
定义：
由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具 有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物 质堆积于山谷冲口或山前倾斜平原而形成洪积层。
特点:
离山渐远，颗粒变细，分布范 围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近 处窄而陡，离山远处宽而缓，形如 锥体，故称为洪积锥（扇）。由相 邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。
第四纪沉积物
（一） 残积物
定义：
残留在原地未被搬运的那一部分原岩 风化产物。
特点： 颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩
之间没有明显界限，通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新 鲜岩石，其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。
分布： 残积物主要分布在岩石出露地表，经受强烈风化作用的山
区、丘陵地带与剥蚀平原。 由于残积物没有层理构造，裂隙多，均质性很差，作为建筑物 地基应注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。
地质构造 第四纪沉积物 工程地质
4）地质体之间的切割穿插规律
侵入者年代新，被侵入者年代老， 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。 切割者年代新，被切割者年代老。
6
1 4 2 5 3
岩 石 的 切 割 与 穿 插 关 系
５ ６
１
２（３） 时代老
４
时代新
• 5）地质体之间的接触关系
沉积岩沉积地层之间：整合接触、平行不整合 接触、角度不整合接触； 岩浆岩与沉积岩岩之间的接触关系有沉积接触 和侵入接触。 整合接触 连续沉积，不存在沉积间断。相邻的 新、老两套地层产状一致，岩石性质与生物演化 连续而渐变。
叠瓦状构造： 这种构造由一系列大致平行的逆断层组成，其倾向相 同。一般是老岩层依次冲于新岩层之上，每个断层的上盘 为相邻另一断层的下盘，状如叠瓦，所以称为叠瓦状构造 见图3-21。它常同剧烈的褶皱伴生，说明曾经历了强烈的 水平挤压作用。
• 4）断层的野外识别标志
在自然界，大部分断层由于后期遭受剥蚀破坏和覆盖，在地表 上暴露得不清楚，因此需根据地层、构造等直接证据和地貌、水文等 方面的间接证据来判断断层的存在与否及断层类型。 • 构造线和地质体的不连续 任何线状或面状的地质体，如地层、岩脉、 岩体、变岩质的相带、不整合面、侵入体与围岩的接触界面、褶皱的 枢纽及早期形成的断层等，在平面或剖面上的突然中断、错开等不连 续现象是判断断层存在的一个重要标志见图3-22。
根据地壳运动和生物演化等特征，将地质历史划分为若干个大小 级别不同的时间段落。 地质年代按时间的长短依次是宙、代、纪、世、期。 在地质历史上每个地质年代都有相应的地层形成，因此对应于地质 年代单位的地层单位分别是宇、界、系、统、阶。
地质年代单位 宙
年代地层单位
第四纪沉积物
1、残积物：①定义：岩石经风化后残留在原地的碎屑物②特征：不具层理；粒度和成分受气候条件和母岩岩性制；厚度往往与地形条件有关；表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低；残积物一般透水性强，一般无地下水。
③工程地质特性：残积物表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低；而其下部残积层常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充填的碎石土、砂砾土，其强度较高。
④不均匀沉降，土坡稳定性。
2、坡积物：①定义：风化碎屑物由雨水或雪水沿斜坡搬运，或由于本身重力作用，堆积在斜坡上或坡脚处而成②特征：碎屑物从上往下逐渐变细；分选性差，层理不明显;多由碎石和粘性土组成，其成分与下伏基岩无关，而与山坡上部基岩成分有关；厚度变化较大，在斜坡较陡较薄，坡脚地段较厚③工程地质特性：坡积层松散、富水，作为建筑物地基强度较低。
由于坡积物形成于山坡，常发生沿下卧基岩倾斜面滑动的现象。
作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和稳定性问题。
3、洪积物：①定义：由暂时性洪流将山区或高地的大量风化碎屑物携带至沟口或平缓地带堆积而成。
②特性：具有一定程度的分选和磨圆；常具有较明显的层理以及夹层、透镜体等。
③工程地质特性：洪积扇一般可分为上中下三部分，它们具有不同的工程地质特征。
⑴上部：多以砾石、卵石为主要成分；强度高、压缩性小，可作为工业、民用建筑的良好地基。
孔隙大，透水性强，不易建坝。
⑵中部以砂土为主，下部以粘性土为主，一般都是良好地基。
4、冲积物：①定义：由长期的地表水流搬运，在河流阶地冲积平原、三角洲地带堆积而成。
②特性：冲积层分选性好，层理明显，磨圆度高，有良好的韵律性。
③工程地质特性：古河床冲积物的压缩性较低、强度较高，是良好的建筑地基。
现代河床冲积物密实度较差、透水性强，尤其不利于作为水工建筑物地基。
河漫滩及阶地冲积物一般都是较好的地基，但要注意其中的软弱夹层以及粉细砂的振动液化问题。
牛轭湖冲积物常是一些压缩性很高而承载力很低的软弱土层，不宜作为建筑物天然地基。
第四纪沉积物的工程地质特征
黄土破碎塬
黄土涧
黄土墚
黄土起伏墚
黄土滑坡
风成沙山
风蚀 上游形成区的地形多为三面环山一面出口的瓢状或 漏斗状，地形比较开阔，周围山高坡陡。 中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡 大。 下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶 地。 B. 地质条件 地质构造 地质构造复杂，断层褶皱发育，新构造活动强烈， 地震烈度较高。
小细沟侵蚀
细沟侵蚀
切沟侵蚀
光 秃 地 表 易 被 侵 蚀
洪积扇
山前洪积扇
洪积扇
在相邻沟谷口的洪积扇可组成洪积扇裙。 向平原区，山前洪积物与冲积物搭接相连。
洪积物剖面图
（5）洪积物的工程地质性质
1）靠近山地的洪积物的颗粒较粗，地下水 位埋藏较深，土的承载力一般较高，为良 好的天然地基；
a.泥流 由黏粒、粉粒和砂粒组成，砾石和卵石 颗粒很少，颗粒级配偏细，密度偏高，分稀性 和稠性，呈黏泥状。b.泥石流 固体物质由大 量的黏性土和粒径不等的砂粒、石块组成，颗 粒级配域宽，密度幅度域大，分布地域广。 c. 水石流 固体物质以大小不等的石块、砂粒为 主，黏性土含量较少。
C. 按泥石流流体物质状态分类 a.黏性泥石流 也称结构型泥石流，含大量黏 土、细颗粒物质的泥石流或泥流，稠度大，黏 性大，密度高，浮托力强，有铺床作用和阵流 现象。固体物质占40%～60%，最高达80%， 水不是搬运介质，而仅是组成物质；大石块有 浮运和翻腾现象。 b.稀性泥石流 也称紊流型泥石流，含黏细颗 粒少，稠度稀，黏性小，密度低，浮托力弱， 水为主要成分，固体物质占10%～40%，石块 流速小于泥沙、浆体，呈翻滚、碰撞、跃移运 动。
祁连山山前洪积物及冲积平原
(4) 泥石流
泥石流是山区特有的一种自然地质现象。 它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成 的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质，突 然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破 坏力的特殊洪流。 泥石流与一般洪水不同，它爆发时，山谷 雷鸣，地面震动，浑浊的泥石流体，仗着陡 峻的山势，沿着峡谷深涧，前推后拥，冲出 山外。往往在倾刻之间给人们造成巨大的灾 害。
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第四章第四纪沉积层的形成及其工程地质特征
【教学基本要求】
1. 理解风化作用的类型 ; 岩石风化程度的划分及风化的产物。
2. 理解地表流水的地质作用及坡积、洪积、冲积层。
3. 理解海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 了解湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
5. 知道冰川的地质作用及冰渍层。
6. 知道风的地质作用及风积层。
【学习重点】
1．风化作用及残积层。
2. 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土。
3. 海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
【内容提要及学习指导】
4.1 风化作用及残积层
第四纪是地质年代中新近的一个纪。
第四纪沉积物是由地壳的岩石风化后，经风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏，搬运和堆积而成的近代沉积物。
其沉积历史不长，是一种松散的沉积物。
在大气、水和生物活动等因素影响下，地表或接近地表的岩石，发生物理的和化学的变化，致使岩体崩解、剥落、破碎，变成松散的碎屑性物质，这种作用称为风化作用。
风化作用在地表最为明显。
风化后的岩石改变了原有的物理力学性能，强度大大降低，变形增加，直接影响作为建筑物地基的工程特性。
风化作用使岩石产生裂隙，破坏岩石的整体性，影响地基边坡的稳定性。
根据风化作用的性质及其影响因素，岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化。
昼夜和季节的温度变化是物理风化作用的主要因素。
化学风化是指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用。
这种作用不仅使岩石在块体大小上发生变化，更重要的是使岩石成分发生变化。
生物风化作用是指岩石在生物活动作用下所引起的破坏。
注意理解各种风化之间的联系与区别。
岩石风化后产生的碎屑物质，在被风和大气降水带走一部分后，残留在原地，这种残留在原地的碎屑物称为残积土。
残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的山区、丘陵及剥蚀平原。
残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗。
由于残积物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山坡顶部较薄，低洼处较厚。
残积土由于山区原始地形变化较大和岩石风化程度不一，厚度变化很大，在同一个建设场地内，分布很不均匀。
因此，在残积土上进行工程建设时，要特别注意地基土的不均匀性。
4.2 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土
地表水是指分布在江河、湖泊、海洋内及陆地上的冰雪融化的液态水。
有两种地表水：一种称为暂时流水，如雨水、融雪水及山洪急流；另一种称为长期流水，如江水、河水。
地表水冲刷地表，形成各种堆积物，主要有坡积土、洪积土和冲积土。
坡积土是岩石风化产物在地表水的作用下被缓慢地洗刷剥蚀、顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。
坡积土是搬运距离不远的风化产物，其物质来源于坡上，一般以黏土、粉质黏土为主，坡积土随斜坡自上而下逐渐变缓，呈现由粗而细的分选作用。
在坡积土上进行工程建设时，应注意下卧基岩表面的坡度及其形态，坡积土组成物质粗细混杂，土质不均匀，尤其是新近堆积的坡积土，土质疏松，压缩性较高，加上坡积土的厚度多是不均匀的，因此在这种坡积土上修建建筑物时应注意不均匀沉降的问题。
洪积土是山洪急流、暴雨或骤然大量的融雪水形成搬运力很大的急流，它能冲刷岩石，形成冲沟，并能把大量的碎屑物质搬运到沟口或山麓平原堆积而形成洪积土。
当山洪挟带的大量石块泥砂流出沟谷口后，因为地势开阔，水流分散，搬运力骤减，所搬运的块石、碎石及粗砂就首先在沟谷口大量堆积起来；而较细的物质继续被流水搬运至离沟谷口较远的地方，离谷口的距离越远，沉积的物质越细。
经过多次洪水后，在山谷口就堆积起锥型的洪积物，称为洪积扇。
洪积土具有的特征是物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。
洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。
洪积物质随近山到远山呈现由粗到细的分选作用，但碎屑物质的磨圆度由于搬运距离短而不仍佳。
山洪大小交替的分选作用，常呈不规则的交错层状构造，交错层状构造往往形成夹层、尖灭及透镜体等产状。
冲积土是河流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。
陆地地形的改变最主要是靠河流的地质作用。
河流不断地对岩石进行冲刷破坏，并把破坏后的碎石物质搬运到海洋或陆地的低洼地区堆积起来。
河流的地质作用主要决定于河水的流速和流量。
由于流速、流量的变化，河流表现为侵蚀、搬运和沉积三种性质不同但又相互关联的地质作用。
冲积土的特征：物质有明显的分选现象。
上游及中游沉积的物质多为大块石、卵石、砾石及粗砂等，下游沉积的物质多为中、细砂、粘性土等；颗粒的磨圆度较好；多具层理，并有尖灭、透镜体等产状。
4.3 海洋的地质作用及海相沉积物
海洋的地质作用主要有破坏作用和沉积作用。
海洋的破坏作用有冲蚀、磨蚀及溶蚀三种。
海浪、潮汐和岸流等都能起破坏作用，其中海浪是破坏海岸的主要力量。
海浪形成的原因有风力、潮汐、地震、海底火山喷发等，但最常见的是风成浪。
当风吹过水面时，对水面产生风压力，它迫使不可压缩并不具抗剪强度的水质点作“相互补偿”的单向轨道运动，在水面产生峰谷。
因此，人们将水质点的振动运动的发生与传播，称为波浪。
海浪时刻都在冲击着海岸，风力愈强，它的冲击力也愈大。
海浪冲击海岸岩石时，对岩石产生很大的压力，使其破坏。
绝大部分沉积岩是在海洋内沉积形成的，所以海洋的地质作用中最主要的是沉积作用。
河水带入海洋的物质和海岸破坏后的物质在搬运过程中，随着流速的逐渐降低，就沉积下来。
靠近海岸一带的沉积多是比较粗大的碎屑物，离海岸愈远，沉积物也就愈细小。
这种分布情况，同时还与海水深度和海底的地形有直接的关系。
4.4 湖泊的地质作用及湖沼沉积物
湖泊的地质作用主要包括破坏作用和沉积作用。
由于湖的面积较大，风的作用及湖水的涨落，能产生湖浪及湖流，冲蚀湖岸，使岸壁破坏。
湖岸地区的地下水位常因湖水位的变化而升降，四周的岩土被水浸湿发生松软现象，能使建筑物的地基沉降，岩坡也可能出现崩塌或滑动。
湖泊的沉积作用主要是指沼泽沉积层中，腐朽植物的残余堆积占主要地位，主要是分解程度不同的泥炭（有时可见到明显的植物纤维）、淤泥和淤泥质土，以及部分粘性土及细砂。
它们具有不规则的层理。
泥炭的有机质含量达60%以上，
4.5 冰川的地质作用及冰碛土
冰川的地质作用有刨蚀、搬运和沉积三种。
冰川对岩石的破坏作用称为刨蚀作用。
冰川移动时，因压力和摩擦的作用而使其底部发热，部分冰被融化成水而进入岩石裂缝，裂缝里的水结冰后体积增大而扩展裂缝，岩石被分裂成岩块。
岩块被冰川挟带一起移动，便使摩擦作用更为加强，同时岩块本身也布满擦痕。
冰川的刨蚀作用改变了地形地貌。
冰川的搬运作用有两种：一种是碎屑物质包裹在冰内随冰川移动；另一种是冰融化成冰水，冰水进行搬运。
冰川的沉积作用同样有两种：一种是冰体融化，碎屑物直接堆积，称为冰碛土；另一种是冰水将碎屑物质托运而堆积，称为冰水沉积土。
冰碛土的特征是：无层次，也没有分选，而是块石、砾石、砂及粘性土杂乱堆积，分布也不均匀；冰碛土虽然磨耗但仍然保持有棱角的外形；块石、砾石表
面上具有不同方向的擦痕；在冰碛土上进行工程建设时，应注意冰川堆积物的极大的不均匀性。
4.6 风的地质作用及风积土
风对岩石的地质作用有破坏、搬运及沉积三种。
风力破坏岩石的方式有下列两种：吹扬作用和磨蚀作用。
岩石由于风化作用，在表面产生的细小尘土、砂粒等碎屑物质，风把细小的物质吹走，使岩石的新鲜面暴露，岩石又继续遭受风化。
这种作用称为风的吹扬作用。
在吹扬过程中，风所夹带的砂、砾石对阻碍物进行撞击摩擦，使其磨损破坏。
这种作用称为风的磨蚀作用。
风能将碎屑物质搬运到他处，搬运的物质有明显的分选作用，粗碎屑搬运的距离较近，碎屑愈细，搬运就愈远。
风所搬运的物质，因风力减弱或途中遇到障碍物时，便沉积下来形成风积土。
风力沉积时，是依照搬运的颗粒大小顺序沉积下来的。
在同一地点沉积的物质，颗粒大小很相近。
在水平方向上有着十分完善的分选特征。
风积土主要有两种类型。
即风成砂和风成黄土。
风成砂常由细粒或中粗砂组成，矿物成分主要为石英及长石，颗粒浑圆。
风成砂多比较疏松，当受振动时，能发生很大的沉降，因此，作为建筑物地基时必须事先进行处理。
随风飘飓的微粒尘土，在干旱气候条件下，随着风的停息而沉积成的黄色粉土沉积物称风成黄土，或简称黄土。
黄土无层次，质地疏松，雨水易于渗入地下，有垂直节理，常在沟谷两侧形成峭壁陡立，屹立数十年而不倒。