《工程地质学》第三章地质构造教材.ppt

第三章第三章 地质构造地质构造第一节 地质年代主要内容第二节 岩层产状及其测定第三节 褶皱构造第四节 断裂构造构造第五节 地质图及其阅读 在地球历史演变过程中，地壳是不断地运动、变化和发展的，比如说“世界屋脊”喜马拉雅山。地壳运动改变了岩层的原始产出状态，使地壳产生隆起或下沉，岩层发生弯曲、错断等，形成了各种不同的构造行迹，如褶皱、断层等，这种残留在岩层中的变形或变位的构造行迹称为地质构造，因此地壳运动也称为构造运动。地质构造的基本类型包括水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造等，其中褶皱构造和断裂构造是最主要的构造类型。研究地壳发展和变化历史的科学称研究地壳发展和变化历史的科学称为为地史学地史学，它主要阐明地壳发展变，它主要阐明地壳发展变化的历史和生物演化的情况，确定化的历史和生物演化的情况，确定岩层形成的先后次序、生成环境以岩层形成的先后次序、生成环境以及构造变动等。及构造变动等。地质年代地质年代地壳发展演变的时间段落称为地质年代。地壳发展演变的时间段落称为地质年代。3.1地质年代地层年代地层年代在地质学中，把某一地质时代形成的一套岩层，在地质学中，把某一地质时代形成的一套岩层，称为那个时代的地层。称为那个时代的地层。时间物质地质年代地层年代 宙：是地质年代中最大的单位。在地质发展历史中，根据生物出现的显著和不显 著而分成两个宙。没有显著生物出现的时代叫隐生宙，有显著生物出现的时代叫 显生宙。代：在显生宙内，根据生物演化的主要阶段可分为三个时代，即古生代、中生代、新生代。在隐生宙内目前尚无国际统一的划分方案，有的根据岩层发育，地壳运动和同位素年代资料把隐生宙分为两 个代即太古代和元古代；但太古代和元古代之间的界限至今没有一个统一意见。纪：代再分为若干纪。如古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪共六个纪；中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪共三个纪；新生代分为 第三纪及第四纪。另外也有根据地层的某些 特点命名如石炭纪就因产煤而得名。世：一个纪分为三个世。少数的纪如二叠纪、白垩纪、第三纪则分为两个世。世的名 称是在纪的名称上加上早、中、晚即可。如早泥盆世、中泥盆世、晚泥盆世。二 分的纪则用早、晚即可，如早二叠世、晚二叠世。期：世分为期。绝对年代：指组成地壳的岩层，从形成到现在的准确时间，通过放射性元素蜕变周期测定。相对年代：通过地层之间的上下层序、古生物化石、岩性变化和地层接触关系测定。地层层序法、古生物地层层序法、古生物化石化石法、岩性对比法、地层接触关系法法、岩性对比法、地层接触关系法地质年代：地层层序法地层层序法地层层序法充分利用沉积岩的泥裂、波痕、雨痕等层面构造特征古生物化石法几种标准化石图板几种标准化石图板寒武纪三叶虫；寒武纪三叶虫；奥陶纪珠角石；奥陶纪珠角石；志留纪笔石志留纪笔石泥盆纪石燕；泥盆纪石燕；二迭纪大羽羊齿；二迭纪大羽羊齿；侏罗纪恐龙侏罗纪恐龙岩性对比法同一时期、相同环境下形成的同一时期、相同环境下形成的沉积岩沉积岩，它们的成，它们的成分、结构和构造是类似的；分、结构和构造是类似的；可以根据已确定的地层年代，在另外地区，通过可以根据已确定的地层年代，在另外地区，通过岩性对比法确定其地层年代；岩性对比法确定其地层年代；此法具有一定的局限性。此法具有一定的局限性。地层接触关系法1.层状地层接触关系-构造运动、岩浆活动、地质发展历史的记录。整合接触(conformity)：时间上连续，产状上一致。反映地壳连续均匀下降。沉积岩间的接触关系沉积岩间的接触关系不整合接触（有明显的沉积间断）平行不整合，角度不整合平行不整合(disconformity)：时间上不连续，产状一致。反映地壳间断上升。角度不整合(discordant)：时间上不连续，产状不一致。反映地壳剧烈运动。2.岩浆岩间的接触穿插接触关系图 3-53.沉积岩与岩浆岩接触关系 侵入接触 沉积接触 （后期侵入早期沉积岩 的一种接触关系）后期沉积岩覆盖在早期岩浆岩上的沉积接触关系岩层及岩层产状 岩层的产状指岩层在空间的展开状态。岩层是指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。3.2岩层产状及其测定 地壳运动形成的地质构造是由一定数量和一定空间位置的岩层或岩石破裂面构成的。岩层产状要素表达岩层产状的指标，描述岩层在空间上的方位。走向倾向倾角 水平延伸方向倾斜方向岩层层面与水平面的夹角岩层产状测定与表达产状测定：地质罗盘法产状表述水平岩层、倾斜岩层和直立岩层由于地壳运动使原始水平的岩层发生倾斜，岩层层面与水平面之间有一定夹角的岩层，称为倾斜岩层。岩层倾角等于90的岩层称为直立岩层。3.3褶皱构造褶皱构造岩层在构造运动中受力形成的连续弯曲变形。背斜与向斜褶皱中任何一个单独的弯曲称为褶曲，其基本形态有两种。褶皱要素褶皱的分类褶皱构造的识别小背斜倒转背斜褶皱核部的不良工程条件褶皱翼部的不良工程条件地表建设场地边坡地下建筑峒室工程褶皱的工程评价1反向坡（逆向坡）：2顺向坡：1）岩层倾角小于山坡坡角时（易滑动）2）岩层倾角大于山坡坡角（较稳定）岩层产状与坡向的关系褶皱的工程评价1褶皱核部的岩层节理发育，岩石破碎，易风化剥蚀，强度低，渗透性大，直接影响到岩体的完整性和强度高低，应注意岩层的塌落、渗漏及涌水问题。2峒口布置：尽量选在反向坡或岩层倾角小于20度（大于75度）的顺向坡地段。避免峒口岩石因开挖而发生坍塌。3对于深埋洞室，一般应布置在褶皱翼部。洞室通过均一岩层有利于稳定，而背斜顶部岩层受张力作用，可能塌落，向斜核部则容易储水。3.4断裂构造断裂构造地壳中岩层或岩体受力达到破裂强度发生断裂变形而形成的构造。基本类型 按其规模及断裂面两侧的 相对位移 节理、断层。节理（裂隙）岩石中岩块沿破裂面没有显著位移的断裂构造。构造节理：分布广、规模大、规律性强非构造节理：原生、次生规律性不强、范围小构造裂隙分为剪节理、张节理和劈理构造裂隙分为剪节理、张节理和劈理劈理：密集的构造微节理。劈理发育使得岩石强度降低，透水性增大，易风化成碎片脱落。节理的工程评价节理的发育方向、发育程度及节理性质对工程的显著影响直接破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水的活动及岩溶发育间接降低地基岩体的强度及稳定性：建筑物、坝基、桥基、边坡对工程施工的不利影响：涌水、坍塌1.节理组合形成危岩实例：2.建筑地基中的大裂隙需要先处理不稳定稳定破裂面两侧岩块有显著位移的断裂构造。二、断层()断层的几何要素断层面断盘（上下盘）断层线断距（水平断距、铅垂断距）断层破碎带(二)断层的基本类型正断层逆断层平移断层断层的组合类型叠瓦式构造地堑地垒阶梯状断层的野外识别断层的存在对工程建筑是不利的，为了防止其对工断层的存在对工程建筑是不利的，为了防止其对工程建筑的影响，保证工程建设的安全，规划设计前程建筑的影响，保证工程建设的安全，规划设计前必须识别断层的存在。必须识别断层的存在。构造线和地质体的不连续断层的工程地质评价断裂构造的存在，破坏了岩体的完整性，加速了其风化作断裂构造的存在，破坏了岩体的完整性，加速了其风化作用、地下水的活动及岩溶发育，可能会对工程建筑产生以用、地下水的活动及岩溶发育，可能会对工程建筑产生以下几方面的影响下几方面的影响。降低地基岩体的降低地基岩体的强度强度稳定性。断层破碎带力学强度低、稳定性。断层破碎带力学强度低、压缩性大，建于其上的建筑物由于地基的较大沉陷，易造压缩性大，建于其上的建筑物由于地基的较大沉陷，易造成断裂或倾斜。成断裂或倾斜。跨越断裂构造带的建筑物，由于断裂带及其两侧上下跨越断裂构造带的建筑物，由于断裂带及其两侧上下盘的岩性均可能不同，易产生盘的岩性均可能不同，易产生不均匀沉降不均匀沉降。隧道工程通过断裂破碎带时易产生坍塌。隧道工程通过断裂破碎带时易产生坍塌。断裂带在新的地壳运动影响下，可能发生新的移动，断裂带在新的地壳运动影响下，可能发生新的移动，从而影响建筑物的稳定。从而影响建筑物的稳定。破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水的活动及岩溶发育地下工程：坍塌和涌水 建筑工程：降低地基岩体强度造成地基及场地稳定性问题地基变形影响施工中的问题断层地震地质图及其阅读完整的地质图平面图剖面图综合地层柱状图岩层的综合柱状图本章提要本章提要地质作用与地质年代岩层产状褶皱构造背斜、向斜断裂构造节理、断层地质构造地质构造