1、地球的历史至少46亿年地球（壳）形成、发展、变化的历史地史(gedogic history)地球发展的时间段落称为地质年代 作用：地质图、地质构造 第四节第四节 地质年代表地质年代表一、地质年代及划分原则1 1、 相对年代与绝对年代相对年代与绝对年代A A、相对年代的确定、相对年代的确定(1)(1)地层层序律地层层序律相对年代：相对年代：通过地层层序、通过地层层序、古生物、岩性对比、地层古生物、岩性对比、地层接触关系测定。适用于沉接触关系测定。适用于沉积岩地区。积岩地区。(2)生物层序律(3)切割律切割律B B、绝对年代的确定、绝对年代的确定化石化石侵入、包裹侵入、包裹 绝对年龄（绝对年代）：
2、绝对年龄（绝对年代）：通过放射通过放射性元素蜕变周期测定。适用于岩性元素蜕变周期测定。适用于岩浆岩、变质岩地区。浆岩、变质岩地区。同位素年龄的测定同位素年龄的测定二、地质年代表时间物质地质年代与地层年代地质年代单位年代地层单位地地质质年年代代表表-地地质质年年代代的的划划分分地方性岩石地层单地方性岩石地层单位位如如“沙溪庙组沙溪庙组”是川中地区中是川中地区中侏罗统中一套侏罗统中一套紫红色泥岩夹紫红色泥岩夹砂岩的岩系砂岩的岩系“嘉陵江组石灰嘉陵江组石灰岩岩”，三叠纪，三叠纪中一套灰岩，中一套灰岩，此石灰岩在嘉此石灰岩在嘉陵江边上发育陵江边上发育比较典型比较典型。“嘉陵江组嘉陵江组”代号代号为为T
3、j群、组、段、层群、组、段、层地层的基本属性1) 地层形成的时间性 2)地层形成的环境性3)地层记录的事件性太古界太古界华北（片岩、片麻岩）华北（片岩、片麻岩）元古界元古界华北及长江流域（沉积砂岩灰岩白云岩等）华北及长江流域（沉积砂岩灰岩白云岩等）古生界古生界海相沉积灰岩白云岩碎屑岩海相沉积灰岩白云岩碎屑岩中生界中生界我国大部分为陆地我国大部分为陆地新生界新生界第三系主为陆相红色碎屑岩第三系主为陆相红色碎屑岩五世同堂五世同堂我国地史概况五世同堂中岳嵩山中岳嵩山 早在35亿年前，当中华故土还沉浸在浩瀚的汪洋大海深处时，嵩山便横空出世。嵩山世界地质公园内完整的出露太古代、元古代、古生代、中太古代、
4、元古代、古生代、中生代、新生代地层生代、新生代地层, , 被地质学界冠称为“五世同堂”，同时，按照地层不整合面及底砾岩出露状况，地质学家把25亿年前、18亿年前、5.43亿年前三次前寒武纪构造运动形成的不整合面分别命名为：嵩阳运动、中岳运动、少林运动。联合国教科文组织于2004年2月13日把嵩山评定为首批世界地质公园首批世界地质公园。五世同堂元古宙火山岩 嵩岳镇猴王（元古代距近18-10亿年地层）位于少室山 嵩山中生代碎屑岩、泥岩与阶梯状断层太古代火山岩 古生代早期的砾、砂岩互层 新生代黄土地貌 第五节 地质构造倾斜岩层倾斜岩层Tilted stratum水平岩层水平岩层 horizontal
5、 stratum构造运动与地质构造构造运动与地质构造 水平运动水平运动构造运动构造运动 垂直运动垂直运动 岩层岩层变形变形 变位变位 褶皱褶皱地质构造地质构造 节理节理 断裂断裂 断层断层 “沧海桑田，海枯石烂” 一、水平岩层构造和单斜构造及其产状构造运动构造运动是一种机械运动，指由于地球内部是一种机械运动，指由于地球内部动力而引起的地壳变形和变位。动力而引起的地壳变形和变位。tectogenesisgeologic structure岩层岩层岩层是指由两个平行或近于平行的界面所限制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。的、同一岩性组成的层状岩石。岩层产状岩层产状
6、 岩层的产状指岩层在空间的展布状态岩层的产状指岩层在空间的展布状态产状类型产状类型水平、倾斜、直立水平、倾斜、直立岩层的产状倾斜岩层倾斜岩层Tilted stratum水平岩层水平岩层 horizontal stratum1. 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。 动画动画走向(strike)：岩层面和任一假想水平面交线的延伸方向。倾向(dip)：岩层的倾斜方向。与走向线垂直。只有一个。倾角(dip angle)：岩层层面与水平面的最大锐角。产状测定：地质罗盘法具体测定见实录具体测定见实录(产状测定产状测定)2. 岩层产状要素的测定与表示方法 文字和符号文字和符号象限角表示
7、法象限角表示法 常用走向、倾向常用走向、倾向和倾角象限表示。如和倾角象限表示。如N50WSW35，即走向为北偏，即走向为北偏西西50，倾向向南西倾斜，倾角为，倾向向南西倾斜，倾角为35。方位角表示法方位角表示法 常用倾向和倾角常用倾向和倾角表示。如表示。如31035，310是倾是倾向方位角，向方位角，35是倾角，走向可根是倾角，走向可根据倾向加减据倾向加减90后得到。后得到。岩层的产状要素表示方法：水平水平 岩层直立岩层直立 35 75 岩层产状的符号表示法江陵白庙子228.33252.152149T1f2T11f200.4538208.08281T1f3嘉22350.8410258ooo58
8、31o272.242753002ch1Po39T1f2T1f329o盘山湾41fT5T1f21fT75o长生桥2chP产状在 地质图中的表述二、褶皱构造褶褶皱构造皱构造岩层在构造运动岩层在构造运动中受力形成的连续弯曲变形。中受力形成的连续弯曲变形。褶曲褶曲褶皱成因背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。向斜(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。褶曲基本形态褶曲基本形态背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。向斜(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。褶曲基本形态syncline & anticline褶曲单个弯曲褶曲要素褶曲要素：
9、核部(core) 两翼(limb) 轴面(axial plane ) 轴线(axial line) 枢纽(hinge) 褶皱的类型(1)按轴面产状分按轴面产状分直立 斜歪 倒转 平卧 翻卷扇形褶皱 箱形褶皱 单斜 (2)按横剖面形态分水平褶皱倾伏褶皱其他: 如褶皱的平面形态等(3)按枢纽产状分(4)复背斜与复向斜壁山壁山 白沙井地貌及地质剖面白沙井地貌及地质剖面现龙现龙 万盛地貌及地质剖面万盛地貌及地质剖面SESE组合类型组合类型 褶皱的识别(1)野外识别野外识别(1)判断有无褶皱存在 重复出现对称分布 (2)确定褶皱的基本类型(3)确定褶皱的形态分类 (1)野外识别(2)判断有无褶皱存在 重
10、复出现对称分布 (2)图上识别江陵白庙子228.33252.152149T1f2T11f200.4538208.08281T1f3嘉22350.8410258ooo5831o272.242753002ch1Po39T1f2T1f329o盘山湾41fT5T1f21fT75o长生桥2chP小背斜褶皱实例褶皱实例倒转褶皱褶皱实例褶皱实例褶皱实例褶皱实例褶皱核部的不良工程条件褶皱核部的不良工程条件褶皱翼部的不良工程条件褶皱翼部的不良工程条件褶皱的工程评价（褶皱与工程的关系）褶皱核部的不良工程条件褶皱核部的不良工程条件 褶曲核部：无论是向斜还是背斜的核部地应力比较集中，裂隙发育，易造成岩体崩落，岩层破碎
11、 向斜部位：有利于地下水汇集，地下水量大，水头高，容易造成大量涌水，但该部位可作为供水资源点。 建筑基坑或隧道开挖，若垂直轴线，将穿越不同岩层，要注意岩体的稳定性，要特别注意软弱岩层的分布。还可能遇到好的含水层，出现涌水。 褶皱地区地形起伏，岩层遭受不同程度的破坏，裂隙发育，对稳定性有一定的影响。但这些地区多基为基岩，且出露地表，按承载力和变形来说均优先于松散岩层，还是很好的地基。岩层产状与坡向的关系(1)反向坡（逆向坡）反向坡（逆向反向坡（逆向坡）：岩层坡）：岩层倾向与山坡倾向与山坡坡向相反，坡向相反，岩层的稳定岩层的稳定性较好性较好 褶皱翼部的不良工程条件褶皱翼部的不良工程条件（1 1）反
12、向坡）反向坡(2)顺向坡：两种情况1）岩层倾角小于山坡坡角）岩层倾角小于山坡坡角时，稳定性较差，取决于时，稳定性较差，取决于岩层倾角大小，岩性有无岩层倾角大小，岩性有无软弱夹层结构，当岩层倾软弱夹层结构，当岩层倾角角2030最危险，极易崩最危险，极易崩滑、滑动；滑、滑动；2）岩层倾角大于山坡坡角，）岩层倾角大于山坡坡角，如果在斜坡坡脚处开挖，如果在斜坡坡脚处开挖，形成前一种情况，易滑，形成前一种情况，易滑，如有薄岩层或软弱夹层时如有薄岩层或软弱夹层时更危险。更危险。褶皱翼部的不良工程条件褶皱翼部的不良工程条件褶皱翼部的不良工程条件褶褶皱翼部的不良工程条件褶皱山皱山单斜谷褶曲不同部位对工程的影响
13、褶曲不同部位对工程的影响隧道垂直穿过褶皱地层走向时建筑基坑或隧道建筑基坑或隧道开挖，若垂直开挖，若垂直轴线，将穿越轴线，将穿越不同岩层，要不同岩层，要注意岩体的稳注意岩体的稳定性，要特别定性，要特别注意软弱岩层注意软弱岩层的分布。还可的分布。还可能遇到好的含能遇到好的含水层，出现涌水层，出现涌水。水。隧道隧道褶皱构造的其它意义（一）褶皱与矿产 1、许多赋存于褶皱的沉积岩层中的矿产，必须搞清楚构造形态、规模，才能探明矿床的分布、大小、产状等情况。 2、在背斜顶部常发育一组张裂隙，提供矿液的侵入通道，在此部位容易形成脉状矿体（矿脉）。 3、岩层褶皱时，由于层间滑动（如同一本书挤压弯曲时，页与页间产
14、生相对骨动），在上下层转折端部位容易形成空隙，常为矿质填充提供条件，形成鞍状矿体。 4、具有封闭条件的穹窿、短背斜等是重要的储油、储气构造。 5、构造盆地常形成良好的储水构造。（二）褶皱与地貌 褶皱构造与地貌的关系至为密切，它几乎控制了大中型地貌的基本形态。由褶皱构造形成的山地称为褶皱山脉。蛛穆郎玛峰。4000万年以前由于印度板块与亚洲板块碰撞，岩层褶皱隆起形成喜马拉雅山脉。三、断裂构造断裂构造断裂构造地壳中岩层或地壳中岩层或 岩体受力达到破裂强度岩体受力达到破裂强度发生断裂变形而形成的构造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）节理（裂隙）
15、 岩石中岩块沿破裂面没有岩石中岩块沿破裂面没有显著位移的断裂构造。显著位移的断裂构造。 与解理的区别与解理的区别（ 1 ）节理成因分类构造节理(构造运动)：分布广、规模大、规律性强非构造节理(风化等外力作用)：规律性不强、范围小1 1、节理的、节理的类型类型（一）节理（裂隙）构造 张节理剪节理(2) (2) 节理的力学成因分类节理的力学成因分类两种张节理形态(a)追踪张节理(b)雁列张节理张节理特征产状延展不远节理面掠痕节理两壁裂开距离裂缝的宽度变化充填发育于碎屑岩中时张节理特征张节理特征剪节理形态(a)X型剪节理(b)羽状剪节理(a)右列(b)左列剪节理特征产状延展节理面擦痕节理两壁裂开距离
16、裂缝的宽度变化充填发育于碎屑岩中时剪节理特征剪节理特征（ 2 ）节理的观测与统计A A、节理野外观测的内容、节理野外观测的内容（1 1）、地层岩性及地质构造）、地层岩性及地质构造（2 2）、节理性质及发育规律）、节理性质及发育规律（3 3）、测量与登记）、测量与登记B B、统计方法、统计方法找出优势节理及工程的关系找出优势节理及工程的关系（1 1）节理走向玫瑰图）节理走向玫瑰图（2）节理倾向玫瑰图）节理倾向玫瑰图统计方法主要发育方向的评价节理玫瑰图节理极点图节理等密度图节理间距与密度裂隙率岩石完整性系数发育程度的评价1.节理组合节理组合形成危岩形成危岩实例实例2.2.节理不利节理不利组合造成边
17、组合造成边坡坡楔体破坏楔体破坏3.建筑地基中的大裂隙需要先处理破裂面两侧岩块有显著位移的断裂构造。4.4 断层fault穿过平原向北西方向延伸的圣安德烈斯大断裂（Photograph by John S. Shelton ）圣安德烈斯断层长1050km(教材2000km)，伸入地面以下约16千米。断层大部分是隐蔽的 (13mm/yr)（San Andreas Fault） (二)断层断层面断层面断层线断层线断层盘断层盘断距断距断层带断层带1、断层的组成部分断层要素正断层正断层逆断层逆断层平移断层平移断层2、断层的基本类型、断层的基本类型(1)(1)按断层两盘相对运动：按断层两盘相对运动：动画（
18、1）构造线和地质体的不连续3 、断层的野外识别、断层的野外识别（1）构造线和地质体的不连续）构造线和地质体的不连续走向正（逆）断层(2)地层的重复与缺失地层的重复与缺失牵引构造擦痕和阶步、牵引构造、伴生节理、构造透镜体、断层岩、断层泥擦痕和阶步伴生节理(3)断层面断层面(带带)的构造特征的构造特征拖曳拖曳(3)断层面断层面(带带)的构造特征的构造特征断层崖、河流改向河谷错断、湖泊洼地串珠状排列、温泉和冷泉带状分布实例1：昆明西山断层崖(4) 地貌及其他标志地貌及其他标志断层崖、河流改向河谷错断、湖泊洼地串珠状排列、温泉和冷泉带状分布实例2：华山华山华山(西岳，花岗岩)位于秦岭山脉，西安市东侧，
19、秦岭北坡是个大断崖，以险峻陡峭而著名登华山只能从南坡上，故华山路只有一条。自古华山路一条自古华山路一条?山体北坡与渭河平原形成巨大高差达2000米 (4)地貌及其他标志地貌及其他标志地质构造地貌地质构造地貌福建永安断层三角面福建永安断层三角面1英寸厚的长石质脉显示沿断层的拖拉褶曲由于温度、围压、力作用的速率，岩脉开始出现塑性变形拖拉一套正断层切断了片麻岩中的长石质细脉断层的图上识别研究断层的意义 研究断层，搞清楚断层的存在、性质和产状等，无论在实际应用或理论方面，都有重要的意义。（一）断层与矿床 矿床的形成、矿体产状及其分布等，常常受断层构造的控制。岩浆、热水溶液、含矿溶液最容易循断裂带侵入或
20、充填，形成重要成矿带。（二）断层与地下水（二）断层与地下水 断层构造与地下水的运移和储集具有密切关系。特断层构造与地下水的运移和储集具有密切关系。特别是在山区的基岩找水工作中，调查是否有断层别是在山区的基岩找水工作中，调查是否有断层存在，断层的性质和规模如何，十分重要。存在，断层的性质和规模如何，十分重要。（三）断层与地貌 断层和地貌发育的关系至为密切。 如块状山地、断陷盆地、断层谷、飞来峰、大裂谷以及某些水文现象（如湖泊的形成，河流的发育等）都与断层有关。 南京南京 天开一线天开一线“天开岩” （四）断层与地震 断层，特别是活动性断层是导致地震活动的重要地质背景。 如汾渭地堑是历史上地震的多
21、发地带，我国东部的郯(tan2)庐大断裂，美国西部圣安德列斯大断层等也都是地震活动频繁地带。（五）断层与工程建设 进行工程建筑、水利建设等，必须考虑断层构造。例如水库、水坝不能位于断层带上，以免漏水和引起其他不良后果；大型桥梁、隧道、铁道、大型厂房等如果通过或坐落在断层上，必须考虑相应的工程措施。因此凡是重大工程项目都必须据有所在地区的断裂构造等地质资料，以供设计者参考。 破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水的活动及岩溶发育。的活动及岩溶发育。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坍塌和涌水 断层地震断层的工程地质评价 对大型工
22、业民用建筑选址不利 对大型桥位选址不利 对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌 对隧道工程易产生洞顶坍落 对区域稳定性的影响不利断层的工程地质评价断层的工程地质评价断层的工程地质评价断层的工程地质评价组图：美国亚利桑那州大峡谷架起空中天桥http:/ 2007.3.20，“空中天桥”正式揭幕，距离地面1200米，钢结构的马蹄形桥体延伸出崖壁21米，桥面为10厘米厚的强化透明玻璃，整座桥重约485吨，桥面宽约3米，可同时容纳120名游客，走在桥上似“云中漫步”。耗资3000万美元空中天桥”的创意人和经营负责人、华裔企业家金鹉（左）和嘉宾巴兹奥尔德林（中） 四、 不整合构造工程意义工程意义整合接
23、触(conformity)：时间上连续，产状上一致。反映地壳连续均匀下降。整合接触整合接触平行不整合 (disconformity)： 时间上不连续，产状一致。 反映地壳间断上升。平行不整合平行不整合角度不整合(discordant)： 时间上不连续，产状不一致。 反映地壳剧烈运动。角度不整合角度不整合角度不整合块状形成过程地壳下降，接受沉积地壳下降，接受沉积开始发生褶皱开始发生褶皱隆起为山隆起为山遭受侵蚀遭受侵蚀地形夷平地形夷平地壳再次下降，接受沉积地壳再次下降，接受沉积角度不整合美国亚利桑那州大峡谷 侵入接触 沉积接触 侵入与沉积接触 岩浆岩与围岩接触关系岩浆岩与围岩接触关系第六节 岩石与
24、岩体的工程性质P45-49 岩石：在工程上，常把具有一定组成成分和结构与构造的岩浆岩、沉积岩和变质岩的连续块体称为岩石。 岩体：各类岩石在自然历史形成过程中，受到地壳运动等的影响所形成的地质体，它由岩层层理、节理裂隙、断层等切割成的碎裂块体所组成。一、岩石的主要物理力学性质 （一）岩石的主要物理性质P46 岩石比重（G） 岩石重度 孔隙性 （二）岩石水理性质 岩石吸水性 岩石透水性 岩石软化性 岩石抗冻性 （三）岩石的主要力学性质 1、弹性模量和泊松比 2、岩石强度（1）抗压强度 (2)抗剪强度 （3）抗拉强度（四）影响岩石工程性质的因素 1、矿物成分 2、结构 3、构造 4、风化作用二、岩体的类型及其工程性质 （一）结构面 1、结构面的类型 （1）原生结构面 （2）构造结构面 （3）次生结构面2、结构面的特征 （1）结构面的规模 （2）结构面的形态 （3）结构面的密集程度 （4）结构面的连通性与张开度 （5）软弱夹层与破碎带（二）结构体（三）岩体的结构类型
