第二章地质构造

• 活断层 • 又称活动断裂，是现今仍在活动或者近期有过活动，不 久的将来还可能活动的断层。 • 国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）中将全 新世地质时期内有过地质活动或近期正在活动，在今后 一百年可能继续活动的断裂叫全新活动断裂。
• 1. 活断层的分类 • 按两盘错动方向分：走向滑动性断层和倾向滑动性断层。 • 按活动性质分：蠕变型活断层和突发型活断层。
(3)岩层间接触关系有整合、不整合、假整合三种。侵入体与其围 岩间为侵入接触。侵入体形成后，地壳发生隆起上升，使侵入体遭 受风化剥蚀并接受随后沉积而被沉积地层覆盖，这种接触关系称沉 积接触。
(4)褶皱要素是：核、翼、轴面、枢纽等。褶皱的识别标志是 在沿地层倾斜方向上地层为对称式重复。核部地层老，两翼新 者为背斜；核部地层新，两翼老者为向斜。同一岩层沿走向发 生转折合围表明枢纽倾伏是倾伏褶皱。褶皱核部是岩层强烈变 形部位。断裂构造发育、岩体完整性差且是地下水富水地段， 易发生工程地质问题。两翼相对有利，但要注意顺层滑动和软 弱夹层。褶皱的工程地质评价要考虑区域地质背景，以线状紧 闭褶皱发育地区最易造成工程地质问题。
阶状断层
剥蚀前
剥蚀后
阶梯状断层
地堑
地垒
• 3）断层的野外识别 • （1）地形地貌上的特征
断层三角面
断层崖
• • • • •
（2）岩层的特征 岩层发生不对称的重复或缺失； 岩脉被错断； 岩层沿走向突然中断； 与不同性质的岩层突然接触。
• （3）断层的伴生构造 • 常见的有牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦 痕。
• 2） 节理调查、统计及表示方法 • 对节理性质、分布规律、形态产状进行观测与统计的目的 是为了研究和评价岩体稳定性。 • 节理野外观察的内容： • ① 观察岩层岩性及地质构造，测量地层产状以及确定测 点所在构造部位； • ② 观察节理性质及发育规律； • ③ 测量与登记，包括测量节理的产状、粗糙度、节理密 度、观察节理充填物和测量节理壁距以及测量节理的持续 性。
第一节 地质年代 • （2）不整合接触关系 • 不整合面：地壳上升形成侵蚀面，然后下降又被新的沉积 物所覆盖，这种埋藏的侵蚀面。 • 不整合接触：上下岩层之间具有埋藏侵蚀面的这种接触关 系。 • 平行不整合 • 上下地层虽平行，但它们之间缺失了部分时代的 地层。 • 角度不整合 • 上下地层之间有明显的沉积断层，并以一定角度 相接触，不整合面上往往保存着底砾层和古风化 痕迹。
• （5）穿插关系 • 一般年轻的岩石穿过较老的岩石。
第一节 地质年代 • 岩浆岩与沉积岩层间的接触关系
第一节 地质年代
• 1.3 地质年代表
• 根据地层形成顺序、岩性变化特征、生物演化阶段、构造 运动性质和古地理环境等因素，结合同位素年龄测定，对 全球地层进行划分和对比，综合得出的。 • 年代划分：隐生宙和显生宙两个大阶段
• （3）平推断层 • 岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位 移的断层，其倾角很大，断层面近于直立，断层线平直。
• 3）断层的组合形态 • 受区域性或地区性地应 力场的控制，断层常与 相关构造相伴生。并以 一定的排列方式组合在 一起，形成不同形式的 断层带。 • 如阶状断层、地堑、地 垒和迭瓦式构造等。
• （3）直立岩层（构造）
• 岩层和水平面相垂直。
• 2.3 褶皱构造
• 岩层受到构造应力的强烈作用后，形成波状弯曲而未丧失 其连续性的构造。
• • • •
1）褶曲的形态要素 核部——指褶皱中心部位的地层。 翼部——指褶皱核部两侧的地层。 枢纽——褶皱中同一层面上最大弯曲点的连线。
• 轴面——褶皱内各相 邻层面上的枢纽连成 的面。
轴面 枢纽
轴
翼部 核部
翼部
• 2）褶皱的基本形态
新
老
新（老）
新
老
背斜
向斜
• 3） 褶曲的形态分类
根据轴面产状褶皱分类
直立褶曲 卧褶曲
倾斜褶曲
倒转褶曲
平
根据枢纽产状的褶皱分类
地面未受剥蚀
地面受剥蚀
水平褶皱
倾伏褶皱
• 4）褶曲的野外识别
地形倒置：向斜成山、背斜成谷
• 野外识别： • 通过横向、纵向的观察，找地层界线、断层线、化石等， 观察岩层是否有对称重复出现的现象； • 比较核部与两翼岩层的新老关系，比较两翼岩层的走向和 倾斜； • 研究两翼岩层的平面形态。
(5)节理是岩石中的裂隙。节理观测服务于岩体质量评价。观测内容有 ：力学性质、充填物、粗糙度、节理密度、产状。通过制作节理玫瑰图得 出数量优势节理。节理间距愈小，岩体质量愈低。 (6)断层是岩层破裂后，破裂面两例岩块发生明显位移。断层要素包括 ：断层面、断层线、断层盘。按断层两盘相对运动分为：正断层、逆断层 、平移断层。断层存在的证据有：镜面、擦痕、阶步、反阶步、牵引构造 、断层角砾岩、碎裂岩、断层泥、断层糜棱岩、地质体突然中断并错开之 不连续现象、断层崖、三角面山、断层悬谷、泉水出露等。断层是影响岩 体稳定性最重要的一种不连续面。道路选线、桥和隧道选址应尽量避开。 优势断裂评价理论表明新断裂，活断裂，具数量和产状优势及平滑、充填 物松软、富水的断裂都可能是对岩体稳定性起控制作用的优势结构面。
• 2.4 断裂构造
• 岩体受构造应力作用超过其强度时发生裂缝或错断，破坏 了岩体的完整性而形成。 • 根绝岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，分节理和断层 。
• 2.4.1 节理
• 岩体沿破裂面没有明显位移或仅有微量位移的称为节理
• （1）节理的分类 • 按成因分：构造节理和非构造节理 • 构造节理：由于构造运动产生的节理。主要包括张节理和 剪节理
底砾岩
底砾岩
• 平行不整合
• 角度不整合
第一节 地质年代 • （3）侵入接触关系 • 侵入体与围岩之间的接触带有接触变质现象。 • 沉积岩层形成在先，后来火成岩侵入 • （4）沉积接触关系 • 侵入岩先形成，之后地壳上升受风化剥蚀，然后地壳又下 降，侵蚀面上接受新的沉积
• 岩浆岩层形成早于沉积岩
• 3） 节理的工程地质评价 • 节理是一种发育广泛的裂隙。节理将岩石切割成块体，这 对岩体强度影响很大。 • ① 节理间距越小，岩石破碎程度越高，岩体承载力将明 显降低。 • ② 岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会对 风化作用起着加速进行的效应。 • ③ 随着岩石风化程度增强和水对岩石的浸泡软化，岩块 质地变软、强度降低。
•
•
岩层的产状：岩层在地壳中的空间位置。
岩层的产状三要素：走向、倾向、倾角
• 走向 • 倾向 • 倾角
• 2） 岩层产状的野外测定及表示法 • 地质罗盘仪
测倾角
测倾向
• 表示方法： • 文字表示：一般用倾向∠倾角，如NW210∠37。 • 符号表示：长边表示走向，短边表示倾向，α表示倾角
N
0˚
第一节 地质年代
• 1.2 地层的相对地质年代
• 1） 生物演化律
• 按照达尔文的进化论，根据地层中化石种属。
侏罗纪
第一节 地质年代 • 2） 地层层序律 • 根据岩层的相对地质年代。
第一节 地质年代 • 3） 标准地层对比法 • 以岩石的组成、结构、构造等岩性特点，作为岩层对比的 基础。 • 4） 地质体之间的接触关系
135˚∠30˚ （倾向、倾角）
135°
45˚/SE∠30˚ （走向/倾向(象限)、倾角）
30°
• 2.2 水平岩层和倾斜岩层
• • 岩层在空间方位上分水平岩层、倾斜岩层和直立岩层。 （1）水平岩层（构造）
• 岩层形成后，受构造运动影响轻微，仍保持原始水平产状的岩层。
• （2）倾斜岩层（构造）
• 岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老岩层，层面与水平有一交 角的岩层。
第一节 地质年代 • 地质年代：一个地层单位或地质事件的时代和年龄。 • 1）绝对年代
• 地质事件从发生至今的年龄； • 主要是利用岩石中残留的放射性元素的蜕变，测定岩石形 成后所经历的实际年代。
• 2）相对年代 • 各种地质事件发生的先后顺序。 • 是依据岩层的沉积顺序、生物演化规律和岩层之间的接 触关系来确定岩石的相对新老关系及时代顺序。
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第二章
第一节 地质年代 第二节 地质构造 第三节 活断层
地质构造
第四节 阅读地质图
第一节 地质年代
• 1.1 地层的地质年代
• 岩层：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。 • 是沉积岩的基本单位而没有时代含义。 • 地层：在地质学中，把某一地质时期形成的一套岩层 及其上覆堆积物。 • 地层是具有时代的新老概念。
• 2.4.2 断层
• 岩体沿破裂面两侧发生了明显位移或较大错动的称为断层 。
圣安德烈斯大断层
• 1）断层的要素 • 断层面——指相邻两岩块断 开或沿其滑动的破裂面。 • 断层线——断层面与地面或 其它的面的交线。 • 断层盘——指断层面两侧相 对移动的岩块。 • 断距——断层发生后，相当 层沿断层面移动的距离。
牵引构造指示两盘的运动方向
断层角砾岩
断层磨砾岩
• • • •
（4）水文地质特征 湖泊、洼地呈串珠状排列 温泉和冷泉呈带状分布 线状分布的小型侵入体
• 5） 断层的工程评价 • 岩体被层理、片理、节理、断层等切割，是不连续体，作 为不连续面的断层是影响岩体稳定性的重要因素。 • （1）降低了地基的强度和稳定性； • （2）断裂带两侧易产生不均匀沉降； • （3）隧洞工程通过断裂破碎嗲易发生坍塌； • （4）断裂带可能发生新的移动。
• 利用地质体之间的接触关系来确定不同岩系形成的先后顺 序。
• 沉积岩之间的接触关系有：整合接触、平行不整合接触、 角度不整合接触。 • 岩浆岩与沉积岩之间的接触关系有：沉积接触、侵入接触。
第一节 地质年代 • （1）整合接触关系 • 沉积作用基本连续，沉积物连续堆积，没有间断。新老地 层之间为平行或近于平行的关系。 • 反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定 状态，没有发生显著的构造运动。
• 2. 活断层的识别标志 • 1）地质特征
• 最新沉积物的地层断开。 • 2）地貌特征
• 是两种截然不同的地貌单元的分界线。
本章小结
(1)构造运动有水平运动和垂直运动。构造运动的结果是使原始水 平状态连续产出的岩层发生变形变位，形成地质构造。褶皱、断层 和节理是最基本的地质构造。
(2)岩层的产状要素是岩层的走向、倾向与倾角。岩层的厚度是岩 层顶、底面间的垂直距离。
• 宙以下分为代，隐生宙分为太古代和元古代，显生宙分为 古生代、中生代和新生代； • 代以下分纪，纪以下分世，依此类推。相应每个时代单位 宙、代、纪、世，形成的地层单位为宇、界、系、统，如 古生代形成的地层叫古生界。
第二节 地质构造
• 2.1 岩层产状及其测定方法
• 1） 岩层产状 • 岩层：被两个平行或近于平行的界面所限制的、由同一岩 性组成的地质体。
• 非构造节理：由成岩作用、外力、重力等非构造因素形 成。主要包括成岩裂隙和次生裂隙。
构 造 节 理
张节理：主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开 较宽，断裂面粗糙，很少有擦痕，裂隙间距较大且 分布不均，沿走向和倾向都延伸不远。
剪节理：多呈平直闭合的裂隙，走向稳定，延伸较 远，裂隙面光滑有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面成群 平行分布，或交叉成“X”形，将岩体切割成菱形 33 块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。
• 5）褶曲的工程地质评价 • 褶皱的核部岩石破碎，地下水多聚积在向斜核部，背斜核 部的裂隙往往是地下水富集和流动的通道。因此在岩层构 造变形的地下水的影响下公路、隧道工程或桥梁工程在褶 皱核部容易遇到工程地质问题。 • 褶皱的翼部岩层倾斜，易造成顺层滑动，特别是当岩层倾 向与临空面坡向一致，且岩层倾角小于坡角，或当岩层中 有软弱夹层时。 • 对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱的翼部。
• 2）断层的基本类型 • （1）正断层 • 指上盘沿断层面相对下降 ，下盘相对上升的断层。 正断层一般是由于岩体受 到水平张应力及重力作用 ，使上盘沿断层面向下错 动而成。
• （2）逆断层 • 上盘沿断层面相对上升， 下盘相对下降的断层。逆 断层一般是由于岩体受到 水平方向强烈挤压作用， 使上盘沿断层面向上错动 而成。