工程地质学

水平岩层、倾斜岩层和直立岩层。
在地质时代形成的各种岩层，其原始产状绝大多数是 水平的或近于水平的，原始倾斜的产状则是局部的。如在比 较广阔而平坦的沉积盆地（如：海洋、湖泊）中，一层层堆 积起来的沉积岩，其原始产状大都水平或近于水平。但在沉 积盆地边缘、岛屿周围或水下隆起等处沉积的岩层，由于古 地形的影响，常出现岩层厚度向地形高起方向变薄或尖灭， 层面也呈一定倾斜，即原始倾斜。生物礁及其围岩也常具一 定的原始倾斜。 岩层形成后，在地壳构造运动影响下发生变形，其原 始产状会发生不同程度的改变：有的还基本上保持水平产状 ；有些形成倾斜岩层，或者形成直立，甚至倒转岩层。在某 些情况下，由于重力、流水、岩溶、冰川等与地壳运动无直 接关系的地质作用的影响，也会使岩层产状发生改变。
水平岩层一般出现在地壳运动影响轻微的地区
二、倾斜岩层
指岩层面与水平面有一定夹角的岩层。自然界 绝大多数岩层是倾斜岩层，倾斜岩层是构造挤压或 大区域内不均匀抬升、下降，使岩层向某个方向倾 斜而成的。
缓倾岩层，a＜30˚ 陡倾岩层，30˚≤a＜60˚ 陡立岩层，a≥60˚
倾斜岩层往往是某种构造形态的一部分
可依据岩石中的化石种属来确定岩石的新老关 系。化石结构越简单，地层时代越老，化石结构 越复杂，地层时代越新。如寒武纪的三叶虫、奥 陶纪的珠角石、志留纪的笔石、泥盆纪的石燕、 二迭纪的大羽羊齿、侏罗纪的恐龙等。
菊石类化石
★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
在地质图上，产状要素用符号表示。
30°
——长线代表走向，短线代表倾向，数 字是倾角。（长短线必须按实际方 位标绘在图上）；
—— 岩层水平（0˚～5˚）； —— 岩层直立（箭头指向较新岩层）；
——岩层倒转（箭头指向倒转后的倾向， 30° 即指向老岩层，数字是倾角)
第三节 地层及地层间的接触关系
地史学中，将各个地质历史时期形成的岩石，称 为该时代的地层。地层的接触关系——指上下地层之 间在空间上的接触形式和时间上的发展状况。 确定地层新、老关系的方法有两种，即绝对年代 法和相对年代法。
二、产状要素的测量、记录和图示
1.产状要素的测量 岩层各产状要素的具体数值，一般在野外用地质 罗盘仪在岩层面上直接测量和读取。
2．产状要素的记录
由地质罗盘仪测得的数据，一般有两种记录方 法，即象限角法和方位角法。 （1)象限角法
以东、南、西、北为标志，将水平面划分为四个象限， 以正北或正南方向为0°，正东或正西方向为90°。再将岩层 产状投影在该水平面上，将走向线和倾向线所在的象限以及 它们与正北或正南方向所夹的锐角记录下来。一般按走向、 倾角、倾向的顺序记录。N45°E∠30°SE，表示该岩层产状 走向N45°E，倾角30°，倾向SE。
相对年代法
相对年代法是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其形成先后顺序的 一种方法。因无需精密仪器，故被广泛采用。
一、地层层序法 二、古生物法 三、地层接触关系法
一、地层层序法
沉积岩能清楚地反映岩层的叠臵关系。一般情况
下，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。 只要把一个地区所有地层按由下向上的顺序衔接起
2．岩浆岩间的接触关系 主要表现为岩浆岩间的穿插接触关系
6
1
4 2 3 5
运用切割律确定各种岩石形成顺序示意图 1-石灰岩，形成最早；2-花岗岩，形成晚于石灰岩； 3-矽卡岩，形成时代同花岗岩；4-闪长岩，形成晚于花岗岩； 5-辉绿岩，形成晚于闪长岩；6-砾岩，形成最晚
3.沉积岩与岩浆岩之间的接触关系 （1）侵入接触 ห้องสมุดไป่ตู้2）沉积接触
三、地层接触关系法
地层间的接触关系，是构造运动、岩浆活动和 地质发展历史的记录。沉积岩、岩浆岩及其相互 间均有不同的接触类型，据此可判别地层间的新 老关系。 沉积岩 岩浆岩 岩层间的接触关系 岩体相互穿插的关系 捕虏体
侵入接触
岩浆岩与沉积岩的接触关系 沉积接触
1．沉积岩间的接触关系
（1）整合接触： 沉积时代连续，上下岩层产状基本一致，地质界线呈平 行带状分布。沉积环境持续稳定，各地层依次沉积，彼 此平行。 （2）不整合接触：地层有明显间断，沉积时间不连续。 平行不整合（假整合）：上下两套地层有沉积间断，岩 层产状仍彼此平行。地壳先下降接受稳定沉积，后上升 到侵蚀基准面以上接受风化剥蚀，再后地壳均匀下降接 受稳定沉积。时代不连续，地质界线呈平行带状分布。 角度不整合接触：上下两套地层有沉积间断，岩层产
来，就可确定其新老关系。当地层挤压使地层倒转
时，新老关系相反，见下图。
一个地区在地质历史上不可能永远处在沉积状态
，常常是一个时期下降沉积，另一个时期抬升发生 剥蚀。因此，现今任何地区保存的地质剖面中都会
缺失某些时代的地层，造成地质记录不完整。
需对各地地层层序剖面进行综合研究，把各个 时期出露的地层拼接起来，建立较大区域乃至全球 的地层顺序系统，称为标准地层剖面。通过标准地 层剖面的地层顺序，对照某地区的地层情况，也可 排列出该地区地层的新老关系。
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
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。
二、古生物法（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。
对每个地质时期形成的地层所赋予的相应地层单位。

国际通用： 地质年代单位 地层单位 宙……………………………宇 代……………………………界 纪……………………………系 世……………………………统 我国还使用岩石地层单位：群、组、段、层。
我国在区域地质调查中常采用多重地层划分原则 ，即除上述地层单位外，主要使用岩石地层单位。 岩石地层单位是以岩石学特征及其相对应的地层位 臵为基础的地层单位。 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，夹有其他岩相 ，或不同岩相交互构成。其中，岩相是指岩石形成 环境，如海相、陆相、泻湖相、河流相等。 段：段为组的组成部分，由同一岩性特征构成。组 不一定都划分出段。 层：指段中具有显著特征，可区别于相邻岩层的单 层或复层。
三、直立岩层
指岩层倾角等于90°时的岩层。绝对直立的岩层也 较少见，习惯上将岩层倾角大于85°的岩层都称为直立 岩层。 直立岩层一般出现在构造强烈、紧密挤压的地区。
直立岩层一般出现在构造强烈的地区
岩层的产状：
一、产状要素 岩层在空间分布状态的要素称岩层产状要素。一般 用岩层面在空间的水平延伸方向、倾斜方向和倾斜程度 进行描述，分别称为岩层的走向、倾向和倾角。
(2）方位角法
将水平面按顺时针方向划分为360°。，以正北方向为 0°，再将岩层产状投影到该水平面上，将倾向线与正北方向 所夹的角度记录下来，一般按倾向、倾角的顺序记录。例如 135°∠30° 表示该岩层产状为倾向距正北方向135°，倾角为30。 N
N
45 °
W
E
135°
° 30
30°
S
3．产状要素的图示
一般情况工下，倾斜岩层仍然保持顶面在上、底面 在下，新岩层在上、老岩层在下的产出状态，称为正常 倾斜岩层。 当构造运动强烈，使岩层发生倒转，出现底面在上 、顶面在下，老岩层在上、新岩层在下的产出状态时， 称为倒转倾斜岩层。 岩层的正常与倒转主要依据化石确定，也可依据岩 层层面构造特征（如岩层面上的泥裂、波痕、虫迹、雨 痕等）或标准地质剖面来确定。
2、褶曲要素
核部
指褶曲中心部位的岩层。
翼部
指褶曲两侧部位的岩层。
轴面
通过核部大致平分褶曲两翼的假想平面。根据褶曲 的形态，轴面可是一个平面，也可以是一个曲面； 可以是直立的面，也可以是一个倾斜、平卧或卷曲 的面。 轴面与水平面或垂直面的交线称为轴线。
枢纽
指褶曲中同一岩层面上最大弯曲点的连线。根据褶曲 的起伏形态，枢纽可以是直线，也可以是曲线；可以 是水平线，也可以是倾斜线。
岩层的产状
一、水平岩层
指岩层倾角为0°的岩层。绝对水平的岩层很少见， 习惯上将倾角小于5°的岩层都称为水平岩层，又称水 平构造。 岩层沉积之初顶面总是保持水平的，所以水平岩层 一般出现在构造运动轻微的地区或大范围内均匀抬升、 下降的地区，一般分布在平原、高原或盆地中部。 水平岩层中新岩层总是位于老岩层之上，当岩层受 切割时，老岩层出露在河谷低洼区，新岩层出露于高岗 上。岩层顶面在上，底面在下。在同一高程的不同地点 ，出露的是同一岩层 。
绝对年代法
通过确定地层形成时的准确时间，依此排列出各 地层新、老关系的方法称为绝对年代法。 该法主要是通过测定地层中的放射性同位素年龄来 确定。用于测定地质年代的主要放射性同位素的蜕变 常数，见下表。
当测定岩石中所含放射性同位素的质量m1， 以及它蜕变产物的质量m2后，就可利用蜕变常数λ ，按下式计算其形成年龄
状彼此角度相交。地壳先下降接受稳定沉积，后挤 压变形和上升剥蚀，再后下降接受沉积。
不整合面
常见底砾岩
平行不整合接触的形成过程
特征：
①上下岩层的产状不 平行； ②在两套地层之间缺 失了一些时代的地层， 存在沉积间断。 这一地史时期内曾发生过 显著的水平运动和升降运动
角度不整合接触的形成过程
不整合面
背斜：岩层向上弯曲凸出，正常情况下 两翼地层相背倾斜。经剥蚀后核部地层 时代老，两翼地层时代新。背中老。 向斜: 岩层弯曲向下凹陷，正常情况 下，两翼地层相向倾斜。经剥蚀后核 部地层时代新，两翼地层时代老。
向斜 背斜
向斜 背斜
背斜
新
老
新
向斜
老
新
老
向斜和背斜剖面示意图
地形倒置：向斜成山，背斜成谷。
侵入接触
沉积接触
地质年代表
根据地层形成先后顺序、生物演化阶段、构 造运动、古地理特征以及同位素年龄测定，对全 球地层进行划分和对比。最后按照年代顺序排列 ，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。 地质年代单位：宙、代、纪、世 (从大到小) 地层单位：宇、界、系、统 (从大到小)。
第四节 褶皱构造
1、基本概念 2、褶曲要素 3、褶曲的分类 4、褶皱岩层的分布与判别 5、褶皱构造的类型
1、基本概念 褶皱构造：在构造运动作用下岩层在未丧失连续
性的情况下产生的弯曲变形形态。
褶皱形成过程
南石门褶皱形态
灞源南石门，太华群多期叠加褶皱远照
褶曲
褶皱构造 中一个单 独的弯曲, 基本的组 成单元。
当观察剖面与岩层走向斜交时，岩层与该剖面的 交线称视倾斜线。视倾斜线在水平面的投影线称视倾 向线。视倾斜线与视倾向线之间的夹角称视倾角，视 倾角小于真倾角。视倾角与真倾角的关系为： ∵ tgα=HO/OG，tgβ=HO/OC，sinθ= OG/OC ∴ tgβ＝tgα×sinθ 式中θ为视倾向线（即观察剖面线）与岩层走向线之 间的夹角。
走向指岩层面与水平面的交线所指的方向（OB和 OA），该交线是一条直线，被称为走向线。它有两 个方向，相差180° 倾向指岩层面上最大倾斜线在水平面上投影所指的 方向（OD’）。该投影线是一条射线，称为倾向线， 只有一个方向。倾向线与走向线互为垂直关系。
倾角指岩层面与水平面的交角。一般指最大倾斜 线与倾向线之间的夹角，又称真倾角。
第二节岩层及岩层产状
地质构造：
构造运动引起地壳岩石变形和变位，这种变形、变位被保 留下来的形态被称为地质构造。 地质构造有四种主要类型：
水平岩层、倾斜岩层、褶皱和断裂 岩层：是指由同一岩性组成的，有两个平行或近于平行的界
面所限制的层状岩石。 岩层产状：岩层的空间分布状态，是以岩层面的空间方位及 其与水平面的关系来确定的。按产状可分为
脊线
背斜横剖面上弯曲的最高点称为顶，背斜中同一岩层 面上最高点的连线称为脊线。
槽线
向斜横剖面上弯曲的最低点称为槽，向斜中同一岩层 面上最低点的连线称为槽线。
轴面
轴线
翼
核 翼
3、褶曲的分类
1.按褶曲横剖面形态分类
轴面直立， 两翼倾向相 反，倾角近 于相等（差 值小于5˚）
轴面倾斜， 两翼岩层产 状倾向相反 ，倾角不相 等