1、工程地质全册配套最完整工程地质全册配套最完整 精品课件精品课件1 2 工程地质学工程地质学 Engineering Geology 主讲教师主讲教师 p张仪萍张仪萍 手手 机：机：13958013964 Email： 办公室：安中办公室：安中A505 p申永刚申永刚 手手 机：机：13958127190 Email： 办公室：安中办公室：安中A5153 4 第第1 1章章 绪绪 论论 1.1 1.1 工程地质问题的提出工程地质问题的提出 1.2 1.2 工程地质学的定义工程地质学的定义 1.3 1.3 岩土工程师的责任岩土工程师的责任 1.4 1.4 工程地质学的研究对象工程地质学的研究对象
2、1.5 1.5 工程地质条件工程地质条件 1.6 1.6 工程地质学的研究内容和任务工程地质学的研究内容和任务 1.7 1.7 工程地质学的分析方法工程地质学的分析方法 1.8 1.8 工程地质学的发展工程地质学的发展 1.9 1.9 工程地质学的教学要求工程地质学的教学要求 1.10 1.10 本课程对学生的学习要求本课程对学生的学习要求 5 1.1 1.1 工程地质问题的提出工程地质问题的提出 为什么要学习工程地质学？如何学习工程地质为什么要学习工程地质学？如何学习工程地质 学？工程中遇到什么地质问题？如何解决工程中遇学？工程中遇到什么地质问题？如何解决工程中遇 到的地质问题？本书将向你介
3、绍工程地质的内容、到的地质问题？本书将向你介绍工程地质的内容、 研究方法和相应问题的处理措施。下面先让我们来研究方法和相应问题的处理措施。下面先让我们来 看看工程地质问题的事故及分析。看看工程地质问题的事故及分析。 6 目前：塔向南倾斜，南北两端沉降目前：塔向南倾斜，南北两端沉降 差达差达1.80m1.80m，塔顶离中心线，塔顶离中心线 已达已达5.27m5.27m，倾斜，倾斜5.55.5 13601360：再复工，至：再复工，至13701370年竣工，全年竣工，全 塔共塔共8 8层，高度为层，高度为55m55m 12721272：复工，经：复工，经6 6年，至年，至7 7层，高层，高48m4
4、8m， 再停工再停工 11781178：至：至4 4层中，高约层中，高约29m29m，因倾斜，因倾斜 停工停工 11731173：动工：动工 原因：地基持力层为粉砂，下面为粉原因：地基持力层为粉砂，下面为粉 土和黏土层，强度较低，变形土和黏土层，强度较低，变形 较大。较大。 比萨斜塔比萨斜塔 1 1、建筑物地基事故、建筑物地基事故 1.1.1 1.1.1 典型工程地质事故分析典型工程地质事故分析 7 加拿大特朗斯康谷仓的地基事故加拿大特朗斯康谷仓的地基事故 概况：长概况：长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565个圆筒仓。个圆筒仓。 钢钢 混
5、筏板基础，厚混筏板基础，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。19111911年动工，年动工， 19131913年完工，自重年完工，自重20000t20000t。 建成后初次存放谷物时：建成后初次存放谷物时： 1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm 2424小时倾斜小时倾斜2727 西端下沉西端下沉7.32m7.32m；东端上；东端上 抬抬1.52m1.52m 上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损 8 杭州地铁事故杭州地铁事故 20082008年年1111月月1515日下午，杭日下午，杭 州风情大道地铁施工工地发生州风情大道地铁施工工地发生 大面积地面塌陷
6、事故，致大面积地面塌陷事故，致2121人人 死亡的惨剧。死亡的惨剧。 9 19641964年日本新泻地震地基的大面积液化年日本新泻地震地基的大面积液化 2 2、地震的破坏、地震的破坏 10 美国美国1989年旧金山湾地震中高速公路桥倒塌破坏年旧金山湾地震中高速公路桥倒塌破坏 11 19951995年日本阪神地震年日本阪神地震 储油罐倾斜储油罐倾斜 房屋倾斜房屋倾斜 地震液化引起地震液化引起 河道破裂河道破裂 12 2004.12.26 2004.12.26 印度洋海啸印度洋海啸 13 2008.5.12 2008.5.12 汶川地震汶川地震唐家山堰塞湖唐家山堰塞湖 14 20112011年年3
7、 3月月1111日日日本大地震日本大地震 15 2013.4.20 2013.4.20 雅安芦山地震雅安芦山地震 16 2015.4.25 2015.4.25 尼泊尔尼泊尔8.18.1级地震级地震 17 3 3、大坝溃坝、大坝溃坝 MalpassetMalpasset双曲拱坝溃坝破坏（法国，双曲拱坝溃坝破坏（法国，19591959） 左坝肩地基中过大的水压力使坝基岩块沿断层滑动（左坝肩地基中过大的水压力使坝基岩块沿断层滑动（19871987） 18 1975.8.81975.8.8河南驻马店水库溃坝河南驻马店水库溃坝 2020多个小时之内，驻马店地区多个小时之内，驻马店地区二十六座大中型二十六
8、座大中型水库相继垮水库相继垮 坝 19 Teton Teton 坝（美国，坝（美国，19761976年）年） 20 Teton Teton 坝现状坝现状 坝基岩石节理发育，库水流经岩石裂隙使心墙齿坝基岩石节理发育，库水流经岩石裂隙使心墙齿 槽土体发生槽土体发生管涌管涌而最终遭致溃坝而最终遭致溃坝 21 九江大堤决口九江大堤决口 溃口原因：溃口原因：堤基管涌堤基管涌 1998年8月7日13:10发生管涌 险情，20分钟后，在堤外迎水 面找到2处进水口 22 4 4、地质灾害、地质灾害 香港宝城大厦滑坡香港宝城大厦滑坡 23 香港滑坡灾害香港滑坡灾害 由于崎岖不平的山地由于崎岖不平的山地, , 高
9、厚度的花岗岩和火高厚度的花岗岩和火 山岩风化壳山岩风化壳, , 秋冬干秋冬干 旱与春夏潮湿强暴雨旱与春夏潮湿强暴雨 等不利因素。等不利因素。 每年大约有每年大约有200200至至400400 次不同程度的滑坡。次不同程度的滑坡。 7070年代，香港发生了年代，香港发生了 三起特大灾难性的滑三起特大灾难性的滑 坡，此三起滑坡当场坡，此三起滑坡当场 害死害死156156人。人。 1964 1972 1972 1972 1976 24 香港香港9090年代年代 滑坡案例滑坡案例 1997 1994 1992 1990 25 浙江乐清泥石流灾害浙江乐清泥石流灾害 （乐清，（乐清，2004.8.1420
10、04.8.14，云娜台风，云娜台风） 26 湖北省巴东县滑坡湖北省巴东县滑坡 27 成昆线成昆线-利子达依沟泥石流危害道路利子达依沟泥石流危害道路 19811981年年7 7月月 ，特大型泥石流，最大流量，特大型泥石流，最大流量32003200方方/ /秒，秒， 固体物总量固体物总量7070万方，冲毁大桥，颠覆列车，造成万方，冲毁大桥，颠覆列车，造成 人员伤亡。人员伤亡。 28 20102010年年8 8月月8 8日凌晨，甘肃省舟曲县因强降雨引发日凌晨，甘肃省舟曲县因强降雨引发 滑坡泥石流，致滑坡泥石流，致17001700余人死亡余人死亡 29 三原双槐地裂缝灾害三原双槐地裂缝灾害 30 采空
11、区塌陷采空区塌陷 31 地面塌陷地面塌陷 32 工程地质问题工程地质问题是工程建筑与工程地质条件是工程建筑与工程地质条件( (地质环地质环 境境) )相互作用、相互制约而引起的，而研究两者之间的相互作用、相互制约而引起的，而研究两者之间的 相互制约关系，促使矛盾转化和解决，既保证工程安相互制约关系，促使矛盾转化和解决，既保证工程安 全、经济、正常使用，又合理开发和利用地质环境，全、经济、正常使用，又合理开发和利用地质环境， 就成了工程地质学的基本任务。就成了工程地质学的基本任务。 工程地质问题概括起来主要有以下五个方面：工程地质问题概括起来主要有以下五个方面： 1.1.区域稳定性问题区域稳定性
12、问题 2.2.地基沉降变形问题地基沉降变形问题 3.3.地基、斜坡或洞室围岩的稳定性问题地基、斜坡或洞室围岩的稳定性问题 4.4.渗漏问题渗漏问题 5.5.地质灾害问题地质灾害问题 1.1.2 1.1.2 工程地质问题工程地质问题 33 房屋的工程地质问题（上海金茂大厦高房屋的工程地质问题（上海金茂大厦高420420米）米） 34 港口的工程地质问题（洋山深水港港口的工程地质问题（洋山深水港） 35 地下空间的工程地质问题地下空间的工程地质问题 上海地下变电站四层深上海地下变电站四层深3030米米 上海地铁隧道上海地铁隧道 36 交通工程中的工程地质问题交通工程中的工程地质问题 37 水库的工
13、程地质问题（三峡大坝全长水库的工程地质问题（三峡大坝全长23092309米）米） 38 核电站的工程地质问题（秦山核电站）核电站的工程地质问题（秦山核电站） 39 拱拱 肩肩 槽槽 边边 坡坡 堆堆 积积 体体 边边 坡坡 四四 号号 山山 梁梁 边边 坡坡 六六 号号 山山 梁梁 边边 坡坡 二二 号号 山山 梁梁 边边 坡坡 高边坡工程地质问题高边坡工程地质问题 40 废弃物处理的工程地质问题废弃物处理的工程地质问题 41 1.2 1.2 工程地质学的定义工程地质学的定义 工程地质学工程地质学(engineering geology)(engineering geology)广义的讲是研究
14、地质广义的讲是研究地质 环境及其保护和利用的科学。狭义的讲是将地质学的原理运用环境及其保护和利用的科学。狭义的讲是将地质学的原理运用 于解决与工程建设有关的地质问题的一门学科。于解决与工程建设有关的地质问题的一门学科。 岩土工程岩土工程(geotechnical engineering)(geotechnical engineering)是在工程地质学基是在工程地质学基 础上与土木建筑工程学结合发展起来的一门新兴边缘学科，在础上与土木建筑工程学结合发展起来的一门新兴边缘学科，在 国际上被认为是土木工程的一个分支。它主要包括岩土工程勘国际上被认为是土木工程的一个分支。它主要包括岩土工程勘 察、岩
15、土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测和岩土工程察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测和岩土工程 监理。监理。 工程地质与岩土工程的关系工程地质与岩土工程的关系可归纳为工程地质是岩土工程可归纳为工程地质是岩土工程 的基础，岩土工程是工程地质的延伸。广义工程地质学包含岩的基础，岩土工程是工程地质的延伸。广义工程地质学包含岩 土工程、地质工程等范畴，狭义工程地质学一般仅包括工程勘土工程、地质工程等范畴，狭义工程地质学一般仅包括工程勘 察、工程地质条件或工程地质问题分析评价。察、工程地质条件或工程地质问题分析评价。 42 1.3 1.3 岩土工程师的责任岩土工程师的责任 岩土工程师的责任岩土工
16、程师的责任就是确保人类建设活动中工程的长期就是确保人类建设活动中工程的长期 安全和合理使用。在我国，工程地质学属于岩土工程的基础，安全和合理使用。在我国，工程地质学属于岩土工程的基础， 工程地质及勘察设计人员属于注册岩土工程师范畴。工程地质及勘察设计人员属于注册岩土工程师范畴。 注册岩土工程师资格考试的范围给人们一个十分明确的注册岩土工程师资格考试的范围给人们一个十分明确的 导向，即岩土工程师的知识面要宽。既要有地质的基础，也导向，即岩土工程师的知识面要宽。既要有地质的基础，也 要有力学的基础；既要有必备的理论素养，又要有解决工程要有力学的基础；既要有必备的理论素养，又要有解决工程 问题的能力
17、；既会勘察，又会设计；还要懂得施工，而且要问题的能力；既会勘察，又会设计；还要懂得施工，而且要 了解涉及建筑、水利、铁路、公路、港工等各行业的岩土工了解涉及建筑、水利、铁路、公路、港工等各行业的岩土工 程问题，了解各种特殊性岩土和特殊地质条件的岩土工程问程问题，了解各种特殊性岩土和特殊地质条件的岩土工程问 题。专业人员必须跳出过去狭小的圈子，成为能够驾驭题。专业人员必须跳出过去狭小的圈子，成为能够驾驭 大大 岩土岩土 的工程技术人员。的工程技术人员。工程地质学是注册岩土工程师必备工程地质学是注册岩土工程师必备 和必修的专业基础课。和必修的专业基础课。 43 1.4 1.4 工程地质学的研究对象
18、工程地质学的研究对象 工程地质学的研究对象是工程地质学的研究对象是工程地质条件与人类的工程建工程地质条件与人类的工程建 筑活动的矛盾筑活动的矛盾。 工程建筑与地质环境二者相互作用、相互制约。一项工工程建筑与地质环境二者相互作用、相互制约。一项工 程建筑在兴建之前必须研究能否适应它所处的地质环境，分程建筑在兴建之前必须研究能否适应它所处的地质环境，分 析在它兴建之后会如何作用于地质环境，会引起哪些变化，析在它兴建之后会如何作用于地质环境，会引起哪些变化， 预测它们对建筑物自身的稳定性造成危害，对此做出评价，预测它们对建筑物自身的稳定性造成危害，对此做出评价， 并研究采取怎样的措施才能消除这种危害
19、；还要预测它们对并研究采取怎样的措施才能消除这种危害；还要预测它们对 建筑周围环境造成的危害，也要做出评价，并制定保护环境建筑周围环境造成的危害，也要做出评价，并制定保护环境 的对策。这一整套研究的核心就是工程建筑与地质环境二者的对策。这一整套研究的核心就是工程建筑与地质环境二者 之间的相互制约，相互作用，也就是工程地质学的研究对象。之间的相互制约，相互作用，也就是工程地质学的研究对象。 44 1.5 1.5 工程地质条件工程地质条件 工程地质条件工程地质条件是与人类活动有关的各种地质要素的综合，是与人类活动有关的各种地质要素的综合， 是一个综合概念，主要包括以下六大方面：是一个综合概念，主要
20、包括以下六大方面： 1.1.地形地貌地形地貌 2.2.岩土类型及性质岩土类型及性质 3.3.地质结构与构造地质结构与构造 4.4.水文地质条件水文地质条件 5.5.不良地质作用不良地质作用 6.6.天然建筑材料天然建筑材料 45 1.6 1.6 工程地质学的研究内容和任务工程地质学的研究内容和任务 工程地质学研究内容工程地质学研究内容是多方面的，主要包括地球与地是多方面的，主要包括地球与地 貌、岩石与岩体、岩体的地质构造、第四纪堆积物与土的工貌、岩石与岩体、岩体的地质构造、第四纪堆积物与土的工 程性状、地表水与地下水性质、不良地质现象及防治对策和程性状、地表水与地下水性质、不良地质现象及防治对
21、策和 岩土工程地质勘察等内容。岩土工程地质勘察等内容。 工程建设必须遵循工程建设必须遵循地质勘察地质勘察设计设计施工施工监理监理的原则。的原则。 任何类型的建筑工程和工程建设的任何阶段都必须进行任何类型的建筑工程和工程建设的任何阶段都必须进行 相应的工程地质研究与调查，并对其进行深入细致的论证和相应的工程地质研究与调查，并对其进行深入细致的论证和 阐明，作为工程地质工作的首要任务，这是工程地质工作的阐明，作为工程地质工作的首要任务，这是工程地质工作的 基础。基础。 46 思考题思考题 1-11-1 工程地质学的定义工程地质学的定义?(?(作业作业) ) 1-2 1-2 工程地质学的研究对象是什
22、么？工程地质学的研究对象是什么？ 1-31-3 工程地质条件有哪些？工程地质条件有哪些？( (作业作业) ) 1-4 1-4 工程地质分析方法有哪些？工程地质分析方法有哪些？ 1-5 1-5 工程地质事故有哪些原因？工程地质事故有哪些原因？( (作业作业) ) 1-6 1-6 工程地质内容包括什么？工程地质内容包括什么？ 1-7 1-7 工程地质学习方法和要求？工程地质学习方法和要求？ 47 第第2 2章地球与地貌章地球与地貌 2.1 2.1 概概 述述 2.2 2.2 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置 2.3 2.3 地球的形状和性质地球的形状和性质 2.4 2.4 地球的层圈构造地球的
23、层圈构造 2.5 2.5 地质作用地质作用 2.6 2.6 地质年代地质年代 2.7 2.7 地貌单元地貌单元 2.8 2.8 剥蚀地貌剥蚀地貌 2.9 2.9 山麓斜坡堆积地貌山麓斜坡堆积地貌 2.10 2.10 河流地貌河流地貌 2.11 2.11 湖积与海岸地貌湖积与海岸地貌 2.12 2.12 冰川地貌冰川地貌 2.13 2.13 风成地貌风成地貌 48 2.1 2.1 概概 述述 古人云：古人云：“日月星辰谓之文，山川陵谷谓之理日月星辰谓之文，山川陵谷谓之理”，要上，要上 知天文，下知地理，天地是一个系统，所以需要谈天说地。知天文，下知地理，天地是一个系统，所以需要谈天说地。 本章将
24、重点介绍地球在宇宙中的位置，本章将重点介绍地球在宇宙中的位置，地球的层圈构造，地球的层圈构造， 地质作用，地质年代，以及各种地貌形态的特点地质作用，地质年代，以及各种地貌形态的特点，如，如剥蚀地剥蚀地 貌，山麓地貌，河流地貌貌，山麓地貌，河流地貌，湖积与海岸地貌，冰川地貌，风，湖积与海岸地貌，冰川地貌，风 成地貌等内容。成地貌等内容。 49 本章应掌握以下内容：本章应掌握以下内容： （1 1）地球在宇宙中的位置及地球的外部形态与性质）地球在宇宙中的位置及地球的外部形态与性质 （2 2）地球的外部圈层和内部圈层）地球的外部圈层和内部圈层 （3 3）内动力地质作用与外动力地质作用）内动力地质作用与
25、外动力地质作用 （4 4）地质年代的确定方法与地质年代表各纪的顺序）地质年代的确定方法与地质年代表各纪的顺序 （5 5）地貌的形成、发展、分类、分级）地貌的形成、发展、分类、分级 （6 6）各类地貌的成因、类型及特点）各类地貌的成因、类型及特点 50 2.2 2.2 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置 浩瀚宇宙浩瀚宇宙 51 52 太阳系的组成太阳系的组成 53 表表2-1 2-1 太阳系各行星（附太阳、月球）的主要数据表太阳系各行星（附太阳、月球）的主要数据表 行 星 卫 星 数 质 量 以地 球为 1) 直 径 (千 公里 为单 位) 体 积 (以 地 球 为1) 密 度 (以 水为 1
26、) 离太阳的 平均距离 (以百万 公里为单 位) 公转 平均 速度 (公 里 秒) 公转 的时 间 自转的 时间 角动 量 (占太 阳系 总量 的) 有 无 大 气 逃逸 速度 (km 秒) 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 太 阳 (恒星) 月 球 (卫星) 1 2 1 4 1 0 5 2 0.055 0.815 1 0.108 318 95.2 14.5 17.2 33万 0.123 4.85 12.10 12.75 6.87 139.8 115 49 45 1391 3.5 0.07 0.87 1 0.16 1300 745 70 58 130 万 0.02 5.43
27、5.20 5.52 4.00 1.30 0.70 1.56 2.29 1.4 3.34 58 108 149.6 228 778 1426 2872 4496 48 35 29.8 24.2 13.07 9.0 6.8 5.4 88天 225天 365天天 687天 12年 29.5 年 84年 165年 88天 243天 23时时56分分 24时37分 9时55分 10时14分 10时45分 15时48分 赤道25天 两极34天 273天 0.002 8 0.058 0.085 0.0ll 61.0 24.8 5.36 7.97 0.73 无 有 有有 有 有 有 有 有 无 4.2 10.
28、3 11.2 5.1 61 37 22 25 2.38 54 2.3 2.3 地球的形状和性质地球的形状和性质 赤道半径赤道半径(a) 6378.2km (a) 6378.2km 赤道周长赤道周长 40076.6km40076.6km 两极半径两极半径(b) 6356.9km (b) 6356.9km 子午线周长子午线周长 40008.08km40008.08km 平均半径平均半径 6371.012km 6371.012km 表面积表面积 5.105.1010108 8kmkm2 2 扁扁 率率 1/298.3 1/298.3 体体 积积 1.08321.0832101012 12km km3
29、 3 质质 量量 598598101019 19吨 吨 平均密度平均密度 5.52g/cm5.52g/cm3 3 1 1、地球的形状和大小、地球的形状和大小 55 2 2、地球的表面特征、地球的表面特征 地球表面陆地与海洋并存，陆地面积为地球表面陆地与海洋并存，陆地面积为1.491.4910108 8kmkm2 2，只占，只占 地球总表面积的地球总表面积的29.229.2；而海洋面积为；而海洋面积为3.613.6110108 8kmkm2 2，占地，占地 球总表面积的球总表面积的70.870.8。地球表面是高低起伏不平的。地球表面是高低起伏不平的, ,最高的最高的 珠穆朗玛峰高珠穆朗玛峰高88
30、48.13m8848.13m，最深的马里亚纳海沟深，最深的马里亚纳海沟深-11033m-11033m， 两者高差达两者高差达20km20km。 大陆边缘 大陆架 大陆 坡 大陆基深海盆地 3200m 14003200m 深133m海平面 海洋 大陆 图图2-3 2-3 大陆边缘地形大陆边缘地形 示意图示意图 图图2-2 2-2 从从太空太空看地球看地球 ( (来源于美国宇航局来源于美国宇航局) ) 56 3 3、地球密度与压力、地球密度与压力 地球的平均密度为地球的平均密度为5.516g5.516gcmcm3 3 , ,地壳表层的密度为地壳表层的密度为2.7g2.7gcmcm3 3 , ,地地
31、 内内33km33km处为处为3.32g3.32gcmcm3 3；2885km2885km处密度由处密度由5.56g5.56gcmcm3 3陡增至陡增至9.98g9.98gcmcm3 3； 至地心处达至地心处达12.51g12.51gcmcm3 3。 地内压力随深度加大，并与地内物质的密度及该处的重力有关。地地内压力随深度加大，并与地内物质的密度及该处的重力有关。地 下下l0kml0km处压力约为处压力约为304MPa304MPa，2900km2900km处可达处可达1.521.5210105 5MPaMPa，地心则高达，地心则高达 3.553.5510105 5MPaMPa。 4 4、地球重
32、力、地球重力 重力是垂直地球表面使物体向下的一种天然作用力。它实际上是地重力是垂直地球表面使物体向下的一种天然作用力。它实际上是地 心引力和由地球自转而产生的惯性离心力的合力。心引力和由地球自转而产生的惯性离心力的合力。 重力异常与大地构造和地下矿藏及地貌有关，它是重力勘探的理论重力异常与大地构造和地下矿藏及地貌有关，它是重力勘探的理论 基础。基础。 5 5、地、地 磁磁 地球类似一个巨大的磁铁，所以在它周围空间存在着磁场，称为地地球类似一个巨大的磁铁，所以在它周围空间存在着磁场，称为地 磁场。地磁场是一个弱磁场，其平均磁场强度为磁场。地磁场是一个弱磁场，其平均磁场强度为50T50T。 近年来
33、人们通过研究不同时间岩石中的剩余磁性的大小和方向，从近年来人们通过研究不同时间岩石中的剩余磁性的大小和方向，从 而追溯地质历史时期地磁场的特征和变化以及磁极移动情况。这一研究而追溯地质历史时期地磁场的特征和变化以及磁极移动情况。这一研究 对解决大规模的构造运动历史、古气候及探索地球起源等问题有重要意对解决大规模的构造运动历史、古气候及探索地球起源等问题有重要意 义。义。 57 6 6、地球的电性、地球的电性 地球具有弱的自然电流，称为大地电流。有自然电流分布的地段，地球具有弱的自然电流，称为大地电流。有自然电流分布的地段， 为自然电场。它的强度和方向与地下深处的地质构造情况有关，当有金为自然电
34、场。它的强度和方向与地下深处的地质构造情况有关，当有金 属矿体等良导体时，则其附近电流强度增大，方向也会出现畸变，物探属矿体等良导体时，则其附近电流强度增大，方向也会出现畸变，物探 中的自然电场法就是以此为依据的。如果人为供电在某地产生电场，然中的自然电场法就是以此为依据的。如果人为供电在某地产生电场，然 后观测各点电位差和电阻率的变化情况来推断地下地质情况就是电法勘后观测各点电位差和电阻率的变化情况来推断地下地质情况就是电法勘 探。探。 7 7、地球的放射性、地球的放射性 放射性是部分元素的不稳定原子核衰变为稳定原子核的过程中通过放射性是部分元素的不稳定原子核衰变为稳定原子核的过程中通过 能
35、量释放而显示出来的一种物理现象。能量释放而显示出来的一种物理现象。 由于放射性衰变不受外界环境变化影响，可以利用某些放射性元素由于放射性衰变不受外界环境变化影响，可以利用某些放射性元素 的在某地层中衰变速度和含量确定岩石的形成年龄的在某地层中衰变速度和含量确定岩石的形成年龄亦即同位素年龄。亦即同位素年龄。 8 8、地、地 热热 根据大陆地表以下地温的来源和分布状况，可以把地下温度分为变根据大陆地表以下地温的来源和分布状况，可以把地下温度分为变 温层、常温层、增温层三层。温层、常温层、增温层三层。 58 9 9、地球的弹性、地球的弹性 据对地震及人工地震的研究，得知地球能够传播地震波，说明地球具
36、有弹据对地震及人工地震的研究，得知地球能够传播地震波，说明地球具有弹 性。根据地震波的传播方式可分为体波和面波。性。根据地震波的传播方式可分为体波和面波。 地震波在地下任一点的传播速度和该点介质的性质地震波在地下任一点的传播速度和该点介质的性质( (密度、弹性、状态等密度、弹性、状态等) ) 有关。根据地震波在地下传播的特点，可利用人工地震来了解地下的地质情况。有关。根据地震波在地下传播的特点，可利用人工地震来了解地下的地质情况。 物探中的地震法就是利用这个原理来进行工作的。物探中的地震法就是利用这个原理来进行工作的。 1010、地球的平均化学成分、地球的平均化学成分 地球内部的化学成分是根据
37、许多间接资料和落到地球上的陨石等宇宙天体地球内部的化学成分是根据许多间接资料和落到地球上的陨石等宇宙天体 物质的分析研究来了解的。地球平均化学成分如下见表：物质的分析研究来了解的。地球平均化学成分如下见表： 元素名称元素名称氧氧铁铁镁镁硅硅硫硫镍镍钙钙其他其他总量总量 平均百分平均百分 含量含量 30.2530.2529.7629.7615.6915.69 14.714.7 2 2 4.174.171.651.651.641.642.122.12100100 表表2-2 2-2 地球内部的化学成分地球内部的化学成分 地球的化学成分中，各元素的含量差别很大，它是整个地球发展历史过程中地球的化学成
38、分中，各元素的含量差别很大，它是整个地球发展历史过程中 现阶段特征的体现。现阶段特征的体现。 59 2.4 2.4 地球的层圈构造地球的层圈构造 地球层圈构造包括外部层圈构造和内部层圈构造。地球层圈构造包括外部层圈构造和内部层圈构造。 1 1、地球外部层圈构造、地球外部层圈构造 生物圈 水圈 大气圈 60 大气圈：大气圈：是地球以外的空间是地球以外的空间, ,它提供生物需要的它提供生物需要的COCO2 2和和O O2 2 , ,对对 地貌形态变化起着极大的影响。地貌形态变化起着极大的影响。 水水 圈：圈：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽
39、及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的 地质营力促进各种地质现象的发育。地质营力促进各种地质现象的发育。 生物圈：生物圈：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中， 对于改变地球的形态起着重要的作用。对于改变地球的形态起着重要的作用。 61 地球的内部层圈包括：地球的内部层圈包括：地壳、地幔、地核。地壳、地幔、地核。 莫霍面 古登堡面 地核 地幔 地壳 2 2 、地球内部层圈构造、地球内部层圈构造 62 图图2-4 2-4 地球内部结构及地球内部结构及P P波和波和S S波的速度分布波的速度分布 6
40、3 64 地壳：地壳：由固体岩石构成由固体岩石构成, ,平均厚度平均厚度16km, 16km, 分硅铝层分硅铝层( (花岗岩层花岗岩层) ) 和硅镁层和硅镁层( (玄武岩层玄武岩层) )。 地幔：地幔：上地幔是熔融状态物质上地幔是熔融状态物质, , 可能是岩浆的发源地；下地可能是岩浆的发源地；下地 幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。 地核：地核：由比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于由比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于10g/cm10g/cm。 外核是液态的外核是液态的, ,内核是固态。地壳运动主要起因于地幔内核是固态。地壳运动主要起因于地幔 物质的对流。物
41、质的对流。 65 地壳中最主要的化学元素的克拉克值如表地壳中最主要的化学元素的克拉克值如表2-42-4。 地壳上部地壳上部( (深约深约1616公里公里) )按氧化物折算的平均化学按氧化物折算的平均化学 成分重量百分比列举如下见表成分重量百分比列举如下见表2-52-5： 66 2.5 2.5 地质作用地质作用 地质作用地质作用 内动力地内动力地 质作用质作用 外动力地外动力地 质作用质作用 由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态 发生变化和发展的作用称为发生变化和发展的作用称为地质作用地质作用 。 67 内动力地内动力地 质作用质作用
42、地壳运动地壳运动岩浆作用岩浆作用变质作用变质作用地震作用地震作用 1 1、内动力地质作用、内动力地质作用 内动力地质作用内动力地质作用是由地球内部的能量如地球的旋转能、重是由地球内部的能量如地球的旋转能、重 力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起的。力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起的。 68 地壳运动地壳运动是指由地球内动力所引起的地壳岩石发生变形、变位是指由地球内动力所引起的地壳岩石发生变形、变位 ( (如弯曲、错断等如弯曲、错断等) )的机械运动。地壳运动按其运动的机械运动。地壳运动按其运动 方向可以分为水平运动和垂直运动两种形式。方向可以分为水平运动和垂直运动两种形式。 岩浆作用岩浆作
43、用是指地壳内部的岩浆，在地壳运动的影响下，向外部是指地壳内部的岩浆，在地壳运动的影响下，向外部 压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面，压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面， 冷却凝固成为岩石的全过程。岩浆作用形成岩浆岩，冷却凝固成为岩石的全过程。岩浆作用形成岩浆岩， 并使围岩发生变质现象，同时引起地形改变。并使围岩发生变质现象，同时引起地形改变。 变质作用变质作用是指由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件是指由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件 发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结 构和构造的作用。变质作用形成各种不同的
44、变质岩。构和构造的作用。变质作用形成各种不同的变质岩。 地震作用地震作用一般是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累，一般是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累， 达到一定的限度而突然释放时，导致地壳一定范围达到一定的限度而突然释放时，导致地壳一定范围 的快速颤动。按地震产生的原因，可分为构造地震、的快速颤动。按地震产生的原因，可分为构造地震、 火山地震和陷落地震、激发地震等。火山地震和陷落地震、激发地震等。 各种内动力作用相互关联，地壳运动起主导作用。各种内动力作用相互关联，地壳运动起主导作用。 69 地壳运动地壳运动 地震作用地震作用变质作用变质作用 岩浆作用岩浆作用 70 外动力地外动
45、力地 质作用质作用 风化作用风化作用剥蚀作用剥蚀作用搬运作用搬运作用沉积作用沉积作用成岩作用成岩作用 2 2、外动力地质作用、外动力地质作用 外动力地质作用是由地球外部的能量引起的。外动力地质作用是由地球外部的能量引起的。 按地质营力，外动力地质作用可分为风化作用、剥蚀作用、按地质营力，外动力地质作用可分为风化作用、剥蚀作用、 搬运作用、沉积作用和成岩作用。搬运作用、沉积作用和成岩作用。 71 外动力作用的方式，一般按下面的程序进行外动力作用的方式，一般按下面的程序进行 风化风化剥蚀剥蚀搬运搬运沉积沉积硬结成岩硬结成岩 风化作用风化作用是在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下，是在温度变
46、化、气体、水及生物等因素的综合影响下， 促使组成地壳表层的岩石在原地发生破碎、分解的一促使组成地壳表层的岩石在原地发生破碎、分解的一 种破坏作用。种破坏作用。 剥蚀作用剥蚀作用是将岩石风化破坏的产物从原地剥离下来的作用。是将岩石风化破坏的产物从原地剥离下来的作用。 搬运作用搬运作用是岩石经风化、剥蚀破坏后的产物，被流水、风、冰是岩石经风化、剥蚀破坏后的产物，被流水、风、冰 川等介质搬运到其它地方的作用。它和剥蚀作用是同川等介质搬运到其它地方的作用。它和剥蚀作用是同 时进行的。时进行的。 沉积作用沉积作用是被搬运的物质，由于搬运介质的搬运能力减弱，搬是被搬运的物质，由于搬运介质的搬运能力减弱，搬
47、 运介质的物理化学条件发生变化，或由于生物的作用，运介质的物理化学条件发生变化，或由于生物的作用， 从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程。从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程。 成岩作用成岩作用是沉积下来的各种松散堆积物，在一定条件下，由于是沉积下来的各种松散堆积物，在一定条件下，由于 压力增大、温度升高以及受到某些化学溶液的影响，压力增大、温度升高以及受到某些化学溶液的影响， 发生压密、胶结及重结晶等物理化学过程，使之固结发生压密、胶结及重结晶等物理化学过程，使之固结 成为坚硬岩石的作用。成为坚硬岩石的作用。 72 2.6 2.6 地质年代地质年代 1 1、地质年代的划分、地质年代的划分
48、 绝对地质年代绝对地质年代是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少年以是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少年以 前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射性元素前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射性元素 的蜕变来确定。的蜕变来确定。 相对地质年代相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是 由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层 位的关系来决定的。位的关系来决定的。 73 2 2、地质年代表、地质年代表 74 75 76 3 3、地质年代的确定、地质年代的确定 绝对地质年
49、代绝对地质年代 绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律，绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律， 来测定岩石和矿物年龄。来测定岩石和矿物年龄。 t某一放射性同位素的年龄某一放射性同位素的年龄 衰变常数衰变常数, ,每年每克母体同位素能产生的子体同位素每年每克母体同位素能产生的子体同位素 的克数的克数; ; N矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量; ; D蜕变而成的子体同位素含量。蜕变而成的子体同位素含量。 1 ln(1) D t N 77 相对地质年代相对地质年代 a)a)地层层序法地层层序法 地层层序法是确定地层相对年代
50、的基本方法。地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。 3 3、2 2、1 1从新到老从新到老 78 b)b)古生物法古生物法 地质历史上的生物称为古生物。地质历史上的生物称为古生物。 c)c)岩性对比法岩性对比法 一般在同一时期，同样环境下形成一般在同一时期，同样环境下形成 的岩石，它的成分、结构和构造应该是的岩石，它的成分、结构和构造应该是 相似的，就可以根据岩性对比来确定年代。相似的，就可以根据岩性对比来确定年代。 d)d)地层接触关系法地层接触关系法 地层接触关系包括：地层接触关系包括：整合接触、平行不整合接触整合接触、平行不整合接触 、角度不、角度不 整合接触整合接触 、侵入接触、侵入
