工程地质课件第3章地层构造

岩层倾角小于50的岩层称为水平 岩层，又称水平构造。 沉积岩层形成时的原始产出状态 大多数是水平或近于水平。如果经受 地壳运动的影响，改变了原始形成时 的位置，但仍保持水平产状的一套水 平岩层组成的构造，称为水平构造 。
水平岩层形成的地貌－平顶山
（二）倾斜岩层
岩层面与水平面有一定夹角的岩层。 它是构造挤压或大范围内均匀抬升、下 降使岩层向某个方向倾斜而成的。 1、正常倾斜岩层：顶面在上、底面在下， 新岩层在上、老岩层在下的产出状态。 2、倒转倾斜岩层：底面在上、顶面在下， 老岩层在上、新岩层在下的产出状态。
1、核：褶皱中心部分的地层。
2、翼：核部两侧对称出露的地层。
3、轴面：指大致平分褶皱的一个假 想面。 4、轴线：轴面与地面的交线。 5、枢纽：褶曲中同一岩层面上最大 弯曲点的连线。
（三）褶曲分类
1、按褶曲纵剖面 形态（枢纽产状） 分类：
（1）水平褶曲：枢 纽近于水平，两翼岩 层界限基本平行。 褶曲长宽比大于10时， 称为线状褶曲。
剪节理
• 西山灰岩中的 共轭剪节理 • 先剪切后张开
• 左侧为追踪形 成的锯齿状张 节理
3、按与岩层产状的关系分类：
（1）走向节理：节理走向与岩层走向 平行； （2）倾向节理：节理走向与岩层走向 垂直； （3）斜交节理：节理走向与岩层走向 斜交。
4、按张开程度分类：
（1）宽张节理：节理缝宽度大于5mm； （2）张开节理：节理缝宽度为3～ 5mm ； （3）微张节理：节理缝宽度为1～ 3mm ； （4）闭合节理：节理缝宽度小于1mm。
第二节 岩层产状
一、岩层 构造运动引起地壳的岩层或岩体发 生变形、变位留下的形迹，称为地质构 造。地质构造在层状岩石中表现最为明 显，研究得也最清楚。它的基本类型有： 水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂 构造等。 岩层的空间分布状态称岩层产状。 岩层按其产状可分为水平岩层、倾斜岩 层和直立岩层。
（一）水平岩层
三、褶皱构造的野外观察方法
1、穿越法：沿着选定的调查路线， 垂直岩层走向进行观察。便于了解 岩层的产状、层序及其新老关系。 在线路通过地带的岩层有规律 的重复出现，则必为褶皱构造，再 根据岩层出露的层序及其新老关系， 就可以判断是背斜还是向斜。
2、追索法：沿着选定的调查路线， 平行岩层走向进行观察。便于查明 褶皱延伸方向及其构造变化的情况。 当两翼岩层在平面上彼此平行展布 时为水平褶曲，如果两翼岩层在转 折端闭合或呈S形弯曲时，则为倾 伏褶曲。 3、穿越、追索联合法：穿越法为 主，追索法为辅，穿插使用。
地 球 生 物 的 演 化
化石：化石是存留在岩石中的古 生物遗体或遗迹。 化石化作用是 指随着沉积物变成岩石的成岩作 用,埋藏在沉积物中的生物遗体而 经历了物理作用和化学作用的改 造,但是仍然保留着生物面貌及部 分生物结构的作用。
3、地层接触关系法：地壳运动和岩浆 活动的结果，使不同时代的岩层、岩 体和构造出现彼此切割穿插关系，利 用这些关系也可以确定岩层、岩体和 构造的形成先后的顺序。地层接触关 系是构造运动的综合表现。 （1）沉积岩间的接触关系 1）整合接触 指上下两套地层为连续沉积，产状也 基本相似的上下两套地层之间的接触 关系。
1、产状要素的测量：用地质罗盘仪测量。
Ｎ 00(3600)
W 2700
Ｅ900
S 1800
2、产状要素的记录：
（1）象限角法： 走向：NE 450 、 SW2250 倾向：SE1350 倾角：300 或：按走向、倾角、倾向顺序 N450E ∠ 300SE记录。
（ 3600 ） N(00 ） 450
W（2700 ） 300 S（1800） E（900）
（2）方位角法：按倾向、 N 倾角顺序记录： 1350 ∠ 300 3、产状要素的图示：
300
1350
300
岩层倒转
260
注意：走向线与倾向线交点画在测点位置。
第三节 褶皱构造
“褶皱”一词表明了原来平坦的岩 层，受构造运动力的作用形成褶曲。岩 层褶皱后原有的空间位置和形态都已发 生改变，但其连续性未受到破坏。构造 运动是导致褶皱存在的直接原因。
（2）倾伏褶曲：枢纽倾斜，两翼岩层界 限不平行。 当岩层界限呈环状封闭，褶曲长宽比为 3～10时，称为短轴褶曲，长宽比小于3 时，背斜称为穹隆构造，向斜称为构造 盆地。
2、按褶曲横剖面形态分类：
（1）直立褶曲：轴面直立，两翼岩层倾 向相反，倾角大致相等。 （2）倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾 向相反，倾角不等。 （3）倒转褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾 向相同，一翼岩层产状正常，另一翼岩 层倒转。 （4）平卧褶曲：轴面水平，两翼岩层近 于水平，一翼岩层产状正常，另一翼岩 层倒转。
断裂构造
岩体或岩层受力后发受变形，当 所受之力超过岩石的强度极限时，岩 石连续完整性将遭到破坏，于是形成 断裂构造。断裂构造包括节理和断层 两类。断裂带是矿液和地下水的运移 通道，也是矿体的储存场所。因此研 究断裂带的特征，对寻找矿产及地下 水具有重要的实用意义。
一、节理（裂隙）：指岩层或 岩体破裂后形成的一种裂缝。 其两侧的岩块沿破裂面无明显 位移 。 （一）分类 1、按成因分类： （1）原生节理：岩石在形成时 形成的节理。
中生代（ 2.5－0.7亿年前）
中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩 纪三个时期，三叶虫、腕足、笔石、 四射珊瑚等大量无脊椎动物都灭绝， 产生了以恐龙为代表的爬行类动物， 并繁盛直到衰亡。陆生植物苏铁、银 杏、松柏等棵子植物占了统治地位。 大陆面积进一步增大，各大陆的雏形 已形成。
新生代（ 0.7 － 0亿年前）
直 立 褶 曲
倾 斜 褶 曲
倒转褶曲
平卧褶曲
（四）褶曲的岩层分布判别
1、地表岩层出现对称重复时，则 有褶曲存在； 2、核部岩层老、两翼岩层新，则 为背斜；核部岩层新、两翼岩层老， 则为向斜。 3、根据两翼岩层产状和地层界限 分布情况，判别具体名称（枢纽水 平、倾斜等）。
背斜不一定成山，向斜不一定成谷。
2）不整合接触 平行不整合接触： 指上下两套地层 不连续而有沉积间断，上下两套地层 的产状基本一致。 角度不整合接触：指上下两套地层不 连续而有沉积间断，上下两套地层的 产状基本不一致。
不整合面
角度不整合
不整合面
（2）岩浆岩间的接触关系：穿插接触。 脉体被切割者比切割者老。
由老到新：1、2、3
新生代包括第三纪和第四纪，是 最新的地质时期。生物发展逐渐接近 现代生物特征，所以取名新生代。陆 生动物以大量出现哺乳类为特征。植 物以被子植物占绝对优势。第三纪之 后发生了喜马拉雅造山运动造就了世Hale Waihona Puke Baidu界上最年轻最雄伟的喜马拉雅山系和 美州西海岸的海岸山脉及安底斯山脉 等年轻而高大的山脉，形成了现今的 海洋和大陆分布格局。
（3）沉积岩与岩浆岩间的接触关系： 1）侵入接触又称热接触，是由炽热的 岩浆侵入围岩后，冷凝成岩浆体而形 成的一种接触关系。
O
2）沉积接触又称冷接触，是岩浆在地下冷 凝成岩，经地壳上升，并遭受风化剥蚀而出 露地表后，其上在地壳下降时又沉积了新的 岩层所形成的一种接触关系 。
K
T
T
三、地质年代表 （一）地质年代的划分 1、地质历史时期的时间单位划分： 宙、代、纪、世、期 2、地质历史时期的地层单位划分： 宇、界、系、统、阶 （二）地质年代表
3、缓倾岩层：倾角α＜300的岩层。 4、陡倾岩层：倾角300≤α＜600的 岩层。 5、陡立岩层：倾角≥600的岩层。 （三）直立岩层 岩层倾角大于850的岩层称为直 立岩层。一般出现在构造强烈、紧 密挤压的地区。
山西悬空寺
桂林漓江
二、岩层产状 （一）产状要素：岩层的产状常用 岩层的走向、倾向、倾角来确定， 这三者称为产状要素。在野外产状 要素直接用地质罗盘进行测量。
各地质历史时期的主要特征 前寒武纪（42－6亿年前）
38亿年前，海洋中开始有了生命的活动。 从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻。 大约到27亿年前，游离氧在海洋中出现 。绿色植物的大量繁殖，更加快了大气和海 洋环境的变化，使其有利于高等喜氧生物的 发展。海洋里的生物最多的是菌藻植物。前 寒武纪晚期生物有了突飞猛进的发展。大陆 地壳不断增大。
岩层层面
a
b
c
水平面
α
e
d
ab-走向线
ce-倾斜线
cd-倾向
α-倾角
走向：岩层面与水平面的交线，称走向 线，走向线两端所指的方向称走向。
倾向：垂直于走向线沿层面向下所引的 直线，称倾斜线。其在水平面上的投影 线所指方向，称为倾向。 倾角：倾斜线与其在水平面上的投影线 间的夹角。
（二）产状要素的测量、记录和图示：
嵩山
（2）构造节理：由构造应力形成的节理。
（3）表生节理：由卸荷、风化、爆破等 作用形成的节理。
2、按力学性质分类：
（1）剪节理－由剪应力产生的破裂面。 特征：长、大、平直光滑，延伸稳定， 常呈“X”型。
（2）张节理－由张应力产生的破裂面。
特征：短、小、粗糙不平，延伸不远， 豆荚状、树枝状。
向斜山、背斜谷
二、褶皱构造的类型 1、复背斜与复向斜 由一系列次一级的背斜和向斜组成的 大向斜，称为复向斜。
由一系列次一级的背斜和向斜组成 的大背斜，称为复背斜；
2、隔挡式与隔槽式：由一系列轴线在平面 上平行延伸的连续弯曲的褶曲组成。 （1）隔挡式：背斜狭窄，向斜宽缓。 （2）隔槽式：背斜宽缓，向斜狭窄。
（二）相对年代法：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。 １、地层层序法：根据沉积次序、层 面构造判断。 （1）正常层序：先沉积的老岩层在 下，后沉积的新岩层在上。
新
老
（2）倒转层序：先沉积的老岩层在上，后沉 积的新岩层在下。
地面
4
顶
地面 底
四、褶皱构造的研究意义
褶皱构造对找矿、工程及水利建设 有着相当重要的意义。根据褶皱两翼对 称重复的规律，在褶皱的一侧发现沉积 型矿层时，可预测在另一侧也可能有相 应的矿层存在；石油常储存在背斜的核 部。 背斜核部的岩层常常较为破碎，如 果水库位于此就易于漏水，工程建设须 避开这种构造部位。
第四节
褶皱构造：岩层产生的连续弯曲变形形态。 褶曲：褶皱构造中任何一个单独的弯曲。
桂林漓江
一、褶曲构造 （一）褶曲构造的基本类型
1、背斜：指岩层向上拱弯，形成中心部 位岩层的时代老，外侧岩层时代新的褶 曲。
2、向斜：指岩层向下凹曲，形成 中心部位岩层的时代新，外侧岩层 时代老的褶曲。
背斜
向斜
（二）褶曲要素
第三章 岩层与地质构造 第一节 地质年代 第二节 岩层产状 第三节 褶皱构造 第四节 断裂构造 第五节 地质图
第一节 地质年代
一、地层
将各个地质历史时期形成的岩石，称为 该时代的地层。
二、地层的地质年代
（一）绝对地质年代法：通过确定地层形成时 的准确时间，依次排列出各地层新、老关系 的方法。 主要通过测定地层中的放射性同位素年 龄来确定。现今测得的地球上最古老的岩石 年龄为42亿年。测得的陨石年龄为45.5亿年。 推断原始地球形成的年龄为46亿年。
1
2
34
顶 底
1 23
4
2、古生物学方法：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。因而， 各地质时期所具有的生物种属、类别是不 相同的。时代越老，所具有的生物类别越 少，生物越低级，构造越简单；时代越新， 所具有的生物类别越多，生物越高级，构 造越复杂。因此，在时代较老的岩石中保 存的生物化石相对较低级，构造较简单； 而在时代较新的岩石中保存的生物化石相 对较高级，构造较复杂。
古生代（ 6－2.5亿年前）
古生代可以再进一步划分为寒武 纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭 纪及二叠纪。成经历了约3亿多年时间。 这是地球上生物大规模发育的时期， 又是生物种属发生的最古老最原始的 时期，也是地球历史上生物大量出现 的时期，所以用“古生代”一词来概 括其时代名称，大陆地壳大幅度增加。
（二）节理发育程度分级 根据节理的组数、密度、长度、张开 度及填充情况，将节理发育分为不发育、 较发育、发育、很发育四级。
（三）节理的调查内容 1、节理的成因、类型和力学性质； 2、节理的组数、密度（线密度或体 积节理数）和产状； 3、节理的张开度、长度和节理面壁 的粗糙度； 4、节理的充填物质、厚度及含水情 况； 5、节理发育程度分级。