1、模块4地质年代和地质构造010203地质年代第四纪地质岩层产状PART ONEPART TWOPART THREE04地质构造PART FOUR目 录05新构造运动与活断层PART FIVE06地质图PART SIX01地 质 年 代整个地球历史可分为若干发展阶段，地球发展的时间段落称为地质年代。岩层的地质年代有两种，一种是绝对地质年代，另一种是相对地质年代。绝对地质年代是指组成地壳的岩层从形成到现在有多少年。它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。4.1.1地质年代的分类相对地质年代能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，如哪些岩层是先形成的，是老的；哪些岩层是后形成的
2、，是新的，它并不包含用年表示的时间概念。可以看出，相对地质年代虽然不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，从而说明地壳发展的历史过程。所以在地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。4.1.1地质年代的分类1.绝对地质年代许多岩石中含有微量的放射性元素，在岩石形成初期，放射性元素的含量比（丰度）是固定的。4.1.1地质年代的分类自岩石形成开始，其所含的放射性同位素（母体）开始衰变，如无特殊的地质作用影响，蜕变产物（子体）仍会保存于岩石的矿物晶体格架之中。通过仪器可以测定岩石中放射性元素（母体）和蜕变产物（子体）的含量，进而可推算出岩石的形成时间。2.相对地质年代（1）沉积岩相对地
3、质年代的确定。沉积岩岩层（地层）的相对地质年代主要是根据地层层序、岩性变化、接触关系和生物层序来确定的。4.1.1地质年代的分类地层层序。正常沉积的地层应该是先沉积的岩层在下，后沉积的岩层在上，形成上新下老正常、自然的层序规律。这样，就可以由岩层在层序中的位置来确定其相对地质年代。经历了剧烈地质构造变动地区的岩层可能会使岩层的正常层序发生变化，因此判断此岩层的相对地质年代就要具体问题具体分析。岩性变化。作为岩层对比的基础，在一定区域内、同一地质时期所形成岩层的组成、结构、构造特点是一致或近似的。接触关系。根据不同地质年代地层之间的接触关系来确定沉积岩的相对地质年代。但需注意，同一地质年代的不同
4、地区，由于沉积物的组成不同，性质不一定相同；同一地区在不同地质年代，也有可能形成性质相同或相似的岩层。整合接触。在沉积盆地的稳定沉积环境中不同时代的沉积物地层一层层连续沉积，中间没有间断，这种地层之间的接触关系称为整合接触。4.1.1地质年代的分类平行不整合接触（假整合）。当地壳原来的沉积环境发生变化，地壳上升，地层表面不但不再沉积新的沉积物，还要受到风化剥蚀的作用，形成高低不平的侵蚀面，之后地壳再次下降，侵蚀面上又有新的沉积物和沉积地层出现。这时侵蚀面上下的新老地层之间的岩层大致平行，其间的接触关系为不整合（假整合）接触，该侵蚀面为不整合面，如图所示。角度不整合接触。当地壳地层因构造变动发生
5、褶皱和断裂时，水平岩层发生倾斜，上升后的倾斜岩层经过风化剥蚀后，再次下降后有新的沉积物沉积，这时新老地层之间有地层缺失，不整合面上下地层的岩层成角度相交，这种接触关系为角度不整合接触，如图所示。4.1.1地质年代的分类1平行不整合；2角度不整合生物层序。地球上的生物进化是由简单到复杂、由低级向高级发展演化的，灭绝的生物不会重复出现，每一个地质年代都有适应那个年代地质环境和发展阶段特有的古生物。不同的地质年代沉积的沉积岩中都含有和该地质年代相对应特征的古生物化石群。不论距离远近，含有相同化石的岩层都是在一个地质年代形成的。因此，根据岩层中所含化石的地质年代就可以确定岩层的地质年代。4.1.1地质
6、年代的分类（2）岩浆岩相对地质年代的确定。接触关系。根据岩浆岩体与周围围岩的接触关系来确定岩浆岩的相对地质年代。侵入接触。岩浆侵入到沉积岩层中，使围岩发生热力变质现象。根据侵入关系可知，岩浆侵入体的形成年代晚于周围围岩形成的地质年代，如图（a）所示。沉积接触。岩浆岩经过长期风化剥蚀后，在其侵蚀面上又发生新的沉积，形成新的沉积岩层（无变质现象），在新沉积岩的底部有时可发现由岩浆岩组成的砾岩或岩浆岩风化剥蚀的痕迹。根据岩浆岩与沉积岩的接触关系可知，岩浆岩形成的地质年代在先，沉积岩形成的地质年代在后，如图（b）所示。4.1.1地质年代的分类穿插构造。根据岩浆岩的侵入体（岩株、岩脉等）与被它侵入的围岩
7、（可以是岩浆岩和沉积岩）之间的关系来确定其相对地质年代，岩浆岩的侵入体应比被它穿过的最新岩层还要年轻，如图所示。4.1.1地质年代的分类地质年代的时间划分单位，即地质年代单位，按级别从大到小划分为宙、代、纪、世、期等，宙是国际地质年代中延续时间最长的第一级地质年代单位，整个地质历史时期分为隐生宙和显生宙；宙内再分为代，整个地质年代划分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代，它们标志着生物演化的几个主要发展阶段，代内又划分为纪，纪内又划分为世、期等。宙、代、纪、世是国际通用的地质时间单位；期的划分和命名仅适用于一个生物地理区，其下还可再分为时，也属区域性年代单位。4.1.2地质年代的时间划分与
8、上述地质年代单位分别对应的国际性地层空间划分单位为宇、界、系、统，区域性地层单位是阶和带。例如，古生代形成的地层称为古生界，奥陶纪形成的地层称为奥陶系等。按地质年代的早晚顺序进行排列，地质时期相对年代的划分如表所示,表见下页。4.1.2地质年代的时间划分4.1.2地质年代的时间划分4.1.2地质年代的时间划分4.1.2地质年代的时间划分02第四纪地质“第四纪”一词由1829年法国地质学家德努埃所创，他把地球的历史分为四个时期，第四纪是指地球发展历史中最近的一个时期。4.2第四纪地质1839年赖尔把现生种属海相无脊椎动物化石达90和含人类活动遗迹的地层划为第四纪，奠定了第四纪地层划分系统的基础。
9、直到1881年第二届国际地质学会才正式使用“第四纪”一词。第四纪的下限一般定为248万年。第四纪分为更新世和全新世，更新世分为早、中、晚三个世，它们的划分及绝对年代如表所示。4.2第四纪地质1.第四纪地质概况大约在200多万年前地球上出现了人类，这是地球历史上最重大的事件。在北京周口店附近的石灰岩洞穴中发现了生活在四五十万年以前的“北京猿人”的头盖骨化石及其使用的工具。地球上巨大块体大规模的水平运动、火山喷发、地震等都是地壳运动的表现。地区新构造运动的特征对于评价工程区域的稳定性来说是一个基本要素。第四纪时期地壳有过强烈的活动，为了与第四纪以前的地壳运动相区别，把第四纪以来发生的地壳运动称为新
10、构造运动。第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰川。第四纪气候寒冷时期冰雪覆盖面积扩大，冰川作用强烈，称为冰期；气候温暖时期，冰川面积缩小，称为间冰期。4.2第四纪地质第四纪冰期，在晚新生代冰期中规模最大，地球上的高、中纬度地区普遍为巨厚冰流覆盖。由于当时气候干燥、因而沙漠面积扩大。中国大陆在第四纪冰期时，由于海平面下降，因此渤海、东海、黄海均为陆地，台湾与大陆相连，气候干燥，风沙盛行，黄土堆积作用强烈。第四纪冰川不仅规模大而且频繁，对深海沉积物的研究结果表明，第四纪冰川作用有20次之多，而近80万年每10万年有一次冰期和间冰期。4.2第四纪地质2.第四纪沉积物第四纪沉积物是这一时期古环境信息的主
11、要载体，是研究第四纪古环境的物质基础。对沉积物成因类型的判别，主要依据是沉积物产出部位的地貌、沉积体的形态、沉积物的结构和构造、沉积物的物质组成、生物化石的种类及排列方式、地球化学指标。第四纪沉积物的成因类型，根据沉积物形成的环境和作用应力，分为陆相、海陆过渡相和海相三大类，各种成因类型又可进一步划分为若干亚类。4.2第四纪地质（1）残积物。残积物是指原岩表面经过风化作用而残留在原地的碎屑物。残积物主要分布在岩石出露地表及经受强烈风化作用的山区、丘陵地带与剥蚀平原。残积物组成物质为棱角状的碎石、角砾、砂粒和黏性土。残积物裂隙多，无层次，不均匀，如以残积物作为建筑物地基，则应当注意不均匀沉降和土
12、坡稳定问题。4.2第四纪地质（2）坡积物。坡积物是指在片流和重力的共同作用下，在斜坡地带堆积的沉积物。它是在进行山区公路勘测设计中经常遇到的第四纪陆相沉积物中的一个成因类型。因为它顺着坡面沿山坡的坡脚或山坡的凹坡呈缓倾斜裙状分布，所以在地貌学上又称为坡积裙。坡积物的上部常与残积物相接，堆积的厚度也不均匀，一般上薄下厚。坡积物底面的倾斜度取决于基岩，颗粒自上而下呈现由粗到细的分选现象，其矿物成分与下伏基岩无关。作为地基时，坡积物易产生不均匀沉降，且极易沿下卧岩层面产生滑动而失稳。这些在工程设计、施工中都需要予以足够的重视。4.2第四纪地质（3）洪积物。由洪流搬运、沉积而形成的堆积物称为洪积物。其
13、地貌特征是靠谷口处窄而陡，离谷后逐渐变为宽而缓，形如扇状，称为洪积扇。洪积物一般分布在山谷中或山前平原上。在谷口附近多为粗颗粒碎屑物，远离谷口的颗粒逐渐变细，这是因为地势越来越开阔，使得山洪的流速逐渐减缓。把洪积物作为建筑物地基时，应注意不均匀沉降。4.2第四纪地质（4）冲积物。冲积物是指河流在河床中或溢出河床的堆积物。冲积物是平原区地下主要含水层系和工程建筑的基础。冲积物主要分布在河床、冲积扇、冲积平原和三角洲中，其成分非常复杂，河流汇水面积内的所有岩石和土都能成为该河流冲积层的物质来源。4.2第四纪地质冲积物的分选性好，层理明显，磨圆度高。山区河流沉积物较薄，颗粒较粗，透水性很强，抗剪强度
14、高，承载力较大，几乎不可压缩，是良好的地基地层。但在山区河谷地带进行工程建设时，必须考虑山洪、滑坡和崩塌等不良地质现象的发生。（5）淤积物。一般由湖沼沉积而形成的堆积物称为淤积物，主要包括湖相沉积物和沼泽沉积物等。湖相沉积物包括粗颗粒的湖边沉积物和细颗粒的湖心沉积物。后者主要为黏土和淤泥，夹有粉细砂薄层（黏土呈带状，强度低，压缩性大）。湖泊经逐渐淤塞和陆地沼泽化会演变成沼泽。沼泽沉积物即沼泽土，主要由半腐烂的植物残余物一年年积累起来形成的泥炭所组成。泥炭的含水量极高，透水性很低，压缩性很大，不宜作为永久建筑物的地基。4.2第四纪地质4.2第四纪地质（6）冰碛物与冰水沉积物。冰川融化，其搬运物就
15、地堆积形成冰碛物。冰碛物的主要特点是巨大的石块和泥质混合在一起，粒度相差悬殊，缺乏分选，磨圆差，棱角分明，不具成层性，砾石表面常具有磨光面或冰川擦痕，砾石因长期受冰川压力作用而弯曲变形。冰雪融化形成的水流可冲刷和搬运冰碛物进行再沉积，形成冰水沉积物。冰水沉积物具有一定程度的分选和良好的层理。（7）风积物。风积物是指经过风的搬运而沉积下来的堆积物。风积物主要以风积砂为主，其次为黄土风积物（由砂和粉粒组成），其岩性松散，一般分选性好，孔隙度高，活动性强，通常不具层理，只有在沉积条件发生变化时才发生层理和斜层理，工程性能较差。（8）混合成因的沉积物。混合成因的沉积物保持原成因特征，常见的有残积坡积物
16、、坡积洪积物和洪积冲积物等。4.2第四纪地质03岩 层 产 状岩层在空间的产出状态和方位称为岩层的产状，它反映了岩层在三维空间的存在方位和延展方向。岩层的产状用产状要素表示，如图4-4所示。AOB走向；ON倾向；ON倾斜线；倾角4.3.1产状要素AOB走向；ON倾向；ON倾斜线；倾角1.走向岩层层面与水平面交线的方位角，称为岩层的走向。岩层的走向表示岩层在空间延伸的方向。岩层层面与水平面的交线称该岩层的走向线（见图4-4中的AOB线)。走向线所指的方向即走向。走向线是直线，两头各指一方。例如，若岩层一头指向南，则另一头指向北，该岩层的走向为南北向。4.3.1产状要素4.3.1产状要素2.倾向垂
17、直走向顺倾斜面向下引出一条射线，此射线在水平面的投影的方位角，称为岩层的倾向。岩层的倾向表示岩层在空间的倾斜方向。在岩层层面上垂直岩层走向线的射线称岩层的倾斜线（见图4-4中的ON线)，倾斜线在水平面的投影，即倾向线（见图4-4中的ON线)。倾向线所指的力向，即岩层的倾向。由于倾向线是射线，故岩层的倾向只有一个方向。3.倾角岩层层面与水平面所夹的锐角，称为岩层的倾角。岩层的倾角表示岩层在空间倾斜角度的大小。可见，当=0时，为水平岩层；当90时，为直立岩层；当090时，为倾斜岩层。4.3.1产状要素1.岩石产状的测量野外地质调查的一项重要工作是测量岩层产状，岩层产状是在野外直接用地质罗盘在岩层层
18、面上测量出来的。其走向、倾向、倾角的测定方法如下：（1）确定岩层的真正露头，选择层面产状有代表性的平整的岩层层面。4.3.2岩层产状的测量及表示方法（2）将地质罗盘的长边（罗盘刻度的南北方向）紧贴岩层层面，并使罗盘水平（气泡居中），读罗盘的指南针或指北针所指的方位角，即为所测的岩层走向。因为走向线两端的延伸方向均是岩层的走向，所以同一岩层的走向有两个，其数值相差180。（3）将罗盘的北端朝向岩层的倾斜方向，罗盘的短边紧贴岩层层面，并使罗盘水平（气泡居中），读罗盘指北针所指的方位角，即为所测的岩层倾向。倾向只有一个方向，通常岩层的倾向与走向之间相差90。（4）将罗盘的长边沿着最大倾斜方向（与走向
19、线垂直）紧贴岩层层面，并旋转倾角指针，至垂直气泡居中（或放松悬锤倾角指针），此时倾角指针所指的度数即为所测岩层的倾角。4.3.2岩层产状的测量及表示方法2.岩层产状的表示方法在地质图上，岩层的产状用符号表示。例如，30长线表示岩层的走向，与长线垂直的短线表示岩层的倾向（长短线表示的均为实测方位），数字表示岩层的倾角。在文字记录中，岩层产状有方位角表示法和象限角表示法。岩层产状记录中最常用的方法是方位角表示法。4.3.2岩层产状的测量及表示方法（1）方位角表示法。以正北方向为0，将岩层走向线或倾向线与正北方向所夹角度按顺时针方向记录下来。方位角表示法通常只记倾向和倾角。例如，走向南西200、倾向
20、南东110、倾角30产状的岩层，因走向可用倾向加减90得到，故一般只记倾向和倾角，可表示为“S20W，SE，30”。（2）象限角表示法。以东、西、南、北为标志，以正北或正南方向为0，以正东或正西方向为90，将走向线或倾向线所在的象限角以及它与正北或正南方向所夹的锐角记录下来，一般记录走向和倾向的象限角及倾角。例如，N60W/20SE，表示走向北偏西60，倾角20，倾向南东。4.3.2岩层产状的测量及表示方法04地 质 构 造4.4地 质 构 造构造地质是研究地质体结构、形成机制、历史发展过程的学科，在工程地质研究中被概括地称为地质体结构，如岩体结构、土体结构等。但它没有包括构造地质的全部，如构
21、造地质研究中很重要的一部分地壳活动性问题，地壳活动方式、活动速率及今后活动趋势等。其中，地壳活动性这个大课题的研究内容就是以构造地质为主，配合地貌、第四纪及年龄测试、大地变形测量等。地壳运动不仅改变了地表形态，也改变了岩层的原始产状，使其发生变形、变位，甚至破裂，形成了各种各样的构造形态。这些由于地壳运动引起岩层产状变化而形成的不同构造形态统称为地质构造。4.4地 质 构 造1.水平构造未经构造变动影响的沉积岩，其原始产状是水平或近于水平的。但在长期复杂的地质运动过程中，即使受地壳构造运动的影响不强烈，或只受升降运动的影响，但岩层原始产状也经历了一定程度的变化，因此具有绝对水平构造的岩层几乎是
22、不存在的。我们经常把倾角小于5的岩层所具有的构造称为水平构造的岩层，如图所示。4.4.1水平构造和单斜构造2.单斜构造由于地壳运动的影响，原来的水平岩层改变了原始状态。如果岩层向一个方向倾斜，岩层层面又近于平面，则称其为单斜岩层。单斜构造可以是褶曲构造的一翼、断层的一盘，也可以由局部地层的不均匀升降造成，如图所示。4.4.1水平构造和单斜构造组成地壳的岩层在构造应力的作用下，使岩层发生一系列波状弯曲而未丧失其连续性、完整性的构造，称为褶皱构造，简称褶皱。4.4.2褶皱构造巨大的褶皱构造可延伸数十甚至数百千米，而小的褶皱只有几厘米。褶皱构造是地壳表层最基本的构造之一。4.4.2褶皱构造1.褶皱构
23、造的形成原因绝大多数的褶皱是在水平挤压力的作用下形成的，如图（a）所示；有的褶皱是在垂直作用力下形成的，如图（b）所示；还有一些褶皱是在力偶作用下形成的，如图（c）所示，此种褶皱多发育在夹于两个坚硬岩层间的较弱岩层中或断层带附近。褶皱是地壳上分布广泛、最常见的地质构造形态，它在沉积岩层中最为明显，在块状岩体中则很难见到。研究褶皱的产状、形态、类型、成因及分布特点，对于查明区域地质构造和工程地质条件具有重要意义。(a)水平挤压力（b）垂直作用力（c）力偶作用2.褶皱构造的基本形态褶皱构造的基本形态是背斜和向斜，如图所示。（1）背斜。岩层向上隆起的弯曲称为背斜褶曲。它的岩层以褶曲轴为中心向两翼倾斜
24、，当地面受到剥蚀而露出具有不同地质年代的岩层时，中心轴部的部分岩层时代较老，从轴部向两翼依次出现的岩层较新，并且两翼岩层对称出现。（2）向斜。岩层向下凹陷的弯曲称为向斜褶曲。在向斜褶曲中，两翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。如地面遭受剥蚀，则在褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两翼依次出露的是较老的岩层，其两翼岩层对称分布。4.4.2褶皱构造3.褶曲要素褶皱构造中的一个弯曲，称为褶曲。褶曲是褶皱构造的组成单位。褶曲的各个组成部分称为褶曲要素，包括核、翼、转折端、轴面和枢纽等，如图所示。4.4.2褶皱构造（1）核。核是指组成褶曲中心部分的岩层。出露于地表的褶曲的核，通常为最中心的岩层。背斜的核是最老的岩层
25、，向斜的核是最新的岩层。（2）翼。翼是指核部两侧对称出露的岩层，当背斜与向斜相连时，翼是公用的。（3）转折端。转折端是从一翼转到另一翼的过渡的弯曲部分，即两翼的会合部分。它的形态常为圆滑的弧形，也可以是尖棱或一段直线。4.4.2褶皱构造（4）轴面。轴面是指大致平分褶曲两翼的假想面，可为平面或曲面，它的空间位置和岩层一样可用产状表示，有直立的、倾斜的或水平的。4.4.2褶皱构造（5）枢纽。褶曲岩层的层面与轴面相交的线，称为枢纽。它可以是水平的、倾斜的或波状起伏的，并能反映褶曲在轴面延伸方向上产状的变化。背斜的枢纽称为槽线。4.4.2褶皱构造4.褶皱形态的分类褶皱的形态多种多样，为了便于描述和研究
26、，可以从不同角度进行分类。4.4.2褶皱构造（1）按褶皱轴面和两翼产状分类。直立褶皱。直立褶皱的轴面直立或近于直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等，为典型的对称褶皱，如图（a）所示。倾斜褶皱。倾斜褶皱的轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不相等，为典型的非对称褶皱，如图（b）所示。倒转褶皱。倒转褶皱的轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，倾角相等或不相等。其中，一翼岩层层序正常，另一翼岩层层序倒转，如图（c）所示。平卧褶皱。平卧褶皱的轴面水平，两翼岩层近于水平重叠，其中，一翼岩层层序正常，另一翼岩层层序倒转，如图（d）所示。翻转褶皱。翻转褶皱为轴面弯曲的平卧褶皱，如图（e）所示。图片见下页(a)直立褶皱（b
27、）倾斜褶皱(c)倒转褶皱（d）平卧褶皱（e）翻转褶皱在实际岩层中，直立褶皱和倾斜褶皱非常普遍，平卧褶皱和翻转褶皱很少见。4.4.2褶皱构造（2）按纵剖面上的枢纽产状分类。水平褶曲。水平褶曲纵剖面上的枢纽近于水平延伸，两翼岩层走向大致平行并对称分布，如图（a）所示。倾伏褶曲。倾伏褶曲纵剖面上的枢纽向一端倾伏，两翼岩层走向发生弧形封闭。对于背斜，封闭的尖端指向枢纽的倾伏方向；对于向斜，封闭的尖端指向枢纽扬起的方向，如图（b）所示。4.4.2褶皱构造（3）按褶曲长短轴的比例分类（或根据平面上的形态分类）。线形褶皱。线形褶皱向一定的方向延伸很远，一般长度超过宽度的10倍以上，如图（a）所示。短轴褶皱。
28、短轴褶皱两端延伸不远即倾伏，长度为宽度的310倍，如图（b）所示。穹窿与构造盆地。褶皱的长度不超过宽度的3倍。若为背斜则称为穹窿，如图（c）所示；若为向斜则称为构造盆地，如图（d）所示。4.4.2褶皱构造5.褶皱构造的野外识别由于遭受地面风化剥蚀的破坏，现存的褶皱的外观会发生很大的变化，往往残缺不全，再加上浮土层的覆盖，在野外识别褶皱会有一定的困难。为了识别褶皱的构造形态，一般是通过对地层分布规律、地层层序、岩性及露头产状特征进行系统的测量、分析，最终得出其褶皱的形态和类型。4.4.2褶皱构造穿越法和追索法是野外观察各种地质构造与现象的两种基本方法。穿越法是垂直于岩层的走向进行观察。通过观察可
29、以帮助了解岩层的产状、新老关系和层序，判断是背斜还是向斜，进一步通过分析岩层的产状、褶曲要素之间的关系，判断褶曲的形态。追索法是沿着岩层的走向进行追踪观察，通过观察可以了解褶曲的构造变化和延伸方向，在穿越法观察的基础上进一步确定褶曲的类型。上述两种方法在实践中是以穿越法为主，追索法为辅，结合实际情况灵活使用的。4.4.2褶皱构造首先可采用路线穿越法观察全区的地层出露规律，在垂直岩层走向方向上进行观察，了解岩层产状变化和新老地层的分布特征。若地层呈现有规律的对称重复，则说明该区必有褶皱。例如，从某地褶皱构造立体示意图（见图）可知，区内岩层走向近东西方向，从南往北进行观察，发现以志留系（S）和石炭
30、系（C）地层为两个对称中线，两侧地层分别呈对称重复出现，故该地区内有两个褶曲。4.4.1水平构造和单斜构造1石炭系；2泥盆系；3志留系；4岩层产状；5岩层界线；6地形等高线在确定有褶曲后，可进一步观察新老地层的分布规律，该区南部以志留系地层为中心，两侧依次为泥盆系（D）和石炭系地层，故为背斜。该区北部以石炭系地层为中心，两侧依次为泥盆系和志留系地层，故为向斜。根据路线剖面观察中所测得的岩层产状，结合各类褶曲的基本特征，可确定该向斜为直立水平向斜，背斜为倒转水平背斜。4.4.2褶皱构造4.4.2褶皱构造6.褶皱构造的工程评价褶皱构造对工程建筑有以下几方面的影响：（1）褶皱轴部是岩层受应力作用最集
31、中的地方，由于受水平挤压作用，褶曲轴部岩层往往产生许多裂隙，会直接影响岩体的完整性和强度。在石灰岩地区，岩溶往往较为发育，所以在褶曲构造的轴部，不论公路、隧道或是桥梁工程，都容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。这些问题在隧道工程中往往显得更为突出，容易产生隧道塌顶和涌水现象，有时会严重影响正常施工。（2）不论是背斜褶曲还是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的基本上都是单斜构造，其常见的工程地质问题大多是倾斜岩层的产状与路线方向或隧道轴线走向的关系问题。对于深路堑和高边坡来说，若路线垂直岩层走向，或与岩层走向平行，但两者夹角在40以上，则对开挖边坡的稳定较
32、有利；倾斜岩层作为建筑物的地基，一般来说，没有特殊不良的影响，但对于深路堑、挖方高边坡及隧道工程等，则需要根据具体情况进行具体的分析。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，特别在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松软岩石分布地区，坡面容易发生风化剥蚀，发生严重的碎落坍塌，对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害；4.4.2褶皱构造最不利的情况是路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致或者两者夹角小于30，而边坡的坡角大于岩层的倾角，特别是在石灰岩、砂岩与黏土质页岩互层，且有地下水作用时，如路堑开挖过深，边坡过陡，或者由于开挖使软弱结构面暴露，都容易引起斜坡岩层发
33、生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。4.4.2褶皱构造岩层受构造运动作用，在构造应力作用下地壳中的岩体将产生变形并达到一定程度，当所受的构造应力超过岩石强度时，岩石的连续性和完整性会受到破坏，产生不同规模的破裂或沿破裂面发生位移而形成断裂构造。4.4.3断裂构造根据断裂两侧岩块沿断裂面有无明显位移，断裂构造分为节理和断层两大类。断裂构造在岩体中又称结构面，断裂构造是地壳中常见的地质构造。断裂构造发育地区常成群分布，形成断裂带。1.节理节理也称裂隙，即岩体中的裂缝，是指岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。节理的产状用走向、倾向和倾角三要素表示。节理的断裂面称为节理面
34、。节理分布普遍，所有的岩层中都有节理发育。4.4.3断裂构造节理的延伸范围变化较大，由几厘米到几十米不等，节理面有的是光滑平坦的，有的是粗糙不平的。节理面在空间的状态称节理产状，其定义和测量方法与岩层面产状类似。节理常把岩层分割成形状不同、大小不等的岩块，小块岩石的强度与包含节理的岩体的强度明显不同。岩石边坡失稳和隧道洞顶坍塌往往与节理有关。（1）节理（裂隙）的分类。根据裂隙的成因分类。原生节理。原生节理是岩石在形成过程中产生的节理，如玄武岩在冷却凝固时体积收缩形成的柱状节理。构造节理。构造节理是岩体在构造应力作用下产生的节理。它与构造应力的作用方向和作用形式关系密切。因此，构造节理分布广泛，
35、具有明显的方向性和规律性，是岩层中主要的破裂结构面，对地下水活动和工程建筑影响极大。4.4.3断裂构造4.4.3断裂构造次生节理。次生节理是指由于岩体受卸荷、风化、地下水等次生作用而产生的裂隙，如沿沟壁岸发育的卸荷裂隙、岩体近地面表层广泛发育的风化裂隙等。节理分布凌乱，没有规律性，破坏了岩体的完整性，使岩石成为碎块。按节理的力学性质分类，如图所示。张性节理。张性节理是岩石受张拉应力作用而形成的裂隙。在褶曲构造向斜和背斜的轴部等张拉应力集中的部位，张性节理发育，且多发育于脆性岩石中。张性节理的裂口呈上宽下窄的楔形，透水性好，节理分布不均匀，间距较大，沿倾向和走向都延伸不远。砾岩中的张性节理面凹凸
36、不平，常伸展于砾石之间。张性节理；剪性节理4.4.3断裂构造张性节理；剪性节理剪（扭）性节理。当岩石所受到的剪应力达到并超过岩石的抗剪强度时，会产生剪性节理。剪性节理面常成对出现，与大主应力成交角45-/2（为岩石的内摩擦角），交叉成X形，将岩石切割成菱形块体。剪性节理一般是闭合的，节理面平坦光滑，常有擦痕，剪性节理的产状稳定，沿走向和倾向延伸较远。在砾岩或粗砂岩中，剪性节理能较平整地切割砾石和粗砂碎屑。剪性节理常出现在褶曲的翼部和断层附近。4.4.3断裂构造按与岩层产状的关系分类，如图所示。走向节理。节理走向与岩层走向平行。倾向节理。节理走向与岩层走向垂直。斜交节理。节理走向与岩层走向斜交。
37、4.4.3断裂构造1走向节理；2倾向节理；3斜交节理；4岩层走向按张开程度分类。宽张节理。节理缝宽度大于5 mm。张开节理。节理缝宽度为35 mm。微张节理。节理缝宽度为13 mm。闭合节理。节理缝宽度小于1 mm。4.4.3断裂构造（2）节理发育程度分级。按节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况，对节理的发育情况进行分级，具体内容见表。4.4.3断裂构造（3）节理的调查内容和室内资料管理。为了掌握节理对工程岩体稳定性的影响，了解建筑场地节理的分布规律，在进行工程地质勘测时，可以对节理裂隙进行野外详细调查和室内资料整理，并用统计图表的形式把岩体裂隙的分布情况表示出来。节理的调查内容。由于构造
38、节理的产生多与褶皱和断裂构造有关，因此必须首先了解调查区内构造的轮廓和构造应力的作用特征。4.4.3断裂构造节理的调查内容。由于构造节理的产生多与褶皱和断裂构造有关，因此必须首先了解调查区内构造的轮廓和构造应力的作用特征。根据调查工作的性质和任务确定调查的范围和详细程度。在进行地质测绘时，根据地质构造的复杂程度设置适当的观测点，并根据节理发育程度确定每一测点的测量统计面积。如果工程需要，还可结合建筑物的位置，选择有代表性的地段进行详细测量。对于每一个观测点，应确定其地理位置、构造部位、地层岩性产状，并鉴定各组节理的成因和类型、节理面的性质、节理内充填物和含水情况等；对节理进行调查时，应包括以下
39、内容：节理的成因类型、力学性质。节理的组数、密度和产状。节理的密度一般采用线密度或体积节理数表示。线密度以“条/米”为单位计算。体积节理数（JV）用单位体积内的节理数表示。观测统计节理规模（长度、宽度、深度）、节理产状（走向、倾向、倾角）、充填胶结情况、节理密度、节理的条数和相互的穿插关系。并按记录表格的要求逐项进行登记，典型测点处要进行拍照。节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度。节理的充填物质及厚度、含水情况。节理发育程度分级。4.4.3断裂构造4.4.3断裂构造此外，对节理十分发育的岩层，在野外许多岩体露头上可以观察到数十条乃至数百条节理。它们的产状多变，为了确定它们的主导方向，必须对每个
40、露头上的节理产状逐条进行测量统计（一般在1 m2露头上进行测量统计），编制该地区节理玫瑰图、极点图或等密度图，由图确定节理的密集程度及主导方向。节理观测资料的室内整理。将野外调查统计资料进行整理，并用统计图把它们表示出来，以便进行对比分析。节理的统计常采用节理玫瑰图来表示。节理玫瑰图能较直观地反映出节理的产状和分布情况，且作图简单容易，常被广泛应用。节理玫瑰图既可以用节理走向编制，又可以用节理倾向编制。4.4.3断裂构造4.4.3断裂构造节理走向玫瑰图。先将野外测量统计的节理走向数据按每5或10为一组，统计每组节理的条数并计算出每组节理的平均走向。再作任意大小的半圆，画上刻度网，并在圆周上标出
41、北、东、西三个方向。自圆心沿半径引射线，射线方位代表每组节理的平均走向方位，射线的长度（按比例）代表每组裂隙的条数。最后把相邻点用直线连接起来，若相邻组内没有线段，则需连回圆心。这样就完成了走向玫瑰图，如图（a）所示。为了表示最发育一组节理的倾向、倾角，可先在走向玫瑰图上的最发育一组节理的平均走向方向上沿径向引一条延长线，并将其按90等分，用来表示节理的倾角。再在该线顶端作一条垂直线，其长度（按比例）代表节理的条数，其所指的方向代表节理的倾向，将该组节理按倾向再分组，根据每组节理的倾向和条数，分别画成三角形，这样就完成了最发育一组节理倾向和倾角图。在该图上还可标出河流及建筑物方向，分析节理与建
42、筑物的关系，了解勘察区岩体节理裂隙的发育规律。4.4.3断裂构造节理倾向玫瑰图。先将野外测量统计的节理倾向的数据按每5或10为一组，统计每组节理的条数并计算出每组节理的平均倾向。再按照节理走向玫瑰图的制图方法，根据每组节理的平均倾向和条数，把相邻点用直线连接起来，即得到节理倾向玫瑰图，如图（b）所示。4.4.3断裂构造（4）节理的工程地质评价。地壳中广泛发育的节理，除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。它破坏了岩体的完整性，使水易沿裂隙侵入，加速岩石的风化，降低基岩的承载力，增大岩石的渗透性等。4.4.3断裂构造节理会造成边坡失稳与人工开挖边坡崩塌和塌方，可使地下工程围岩失稳和隧
43、洞顶坍塌。在岩体中爆破，节理裂隙会影响爆破作业效果。因此，在节理裂隙发育的地区应深入地调查研究和详细论证节理对工程建筑的不利影响，以采取相应的处理措施，保证工程建筑的安全和正常使用。2.断层断层是指岩体受力断裂后，断裂面两侧岩体有显著位移的断裂构造。断层在地壳中广泛分布，种类繁多，形态各异，规模大小悬殊。小的断层只有几米，大的断层可延伸数百千米至上千千米，相对位移从几厘米至几十千米，深度甚至可切穿地壳至上地幔，影响范围很广。断层严重破坏了岩体的完整性，对岩体的稳定性、渗透性、地震活动和区域稳定有重大的影响。断层是地下水汇聚的场所和运动的良好通道。4.4.3断裂构造（1）断层要素。习惯上把断层的
44、各个组成部分称为断层要素，如图所示。4.4.3断裂构造A上盘；B下盘；CD断层线；E断层面；CF断距4.4.3断裂构造断层由以下几部分组成：断层面和破碎带。两侧岩体发生相对位移的断裂面为断层面。断层面可以是平面或立面，也可以是弯曲的或波状起伏的曲面，由于断层面两侧岩体的错动，常在断层面上留有擦痕。有些规模大的断层往往不是发生在一个简单的面上，而是沿着宽度数厘米到数十米不等的断层破碎带发生。破碎带的宽度与断层的规模有关，断层规模越大，破碎带就越宽、越复杂。在断层带中常形成糜棱岩、断层角砾和断层泥等。断层面的产状用走向、倾向和倾角表示。断层线。断层线是断层面与地面的交线，或是断层面在地表的出露线。
45、断层线表示断层的延伸方向，是地质界线之一。根据断层面的倾斜、形态及地面起伏情况的不同，断层线可以是直线或曲线。4.4.3断裂构造上盘和下盘。被断层面分开的两侧岩块称为断盘。当断层面近于直立时，没有上下盘之分，而以断层两侧岩块所处方位表示，如东盘、西盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的叫上盘，位于断层面下方的叫下盘。根据两盘相对位移的关系，又可分为上升盘、下降盘。上升盘、下降盘既可以是上盘，也可以是下盘。4.4.3断裂构造断距。断层两盘沿断层面相对位移的距离称为断距。（2）断层的分类方法。断层的分类方法有很多，通常是以断层两盘位移的相对方向、断层走向与褶曲轴向的走向关系、断层面产状与岩层产状的关
46、系进行分类。4.4.3断裂构造按断层两盘位移的相对方向分类。正断层。正断层是指上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层，如图（a）a）所示。正断层是在重力作用或水平张力作用下形成的，在垂直于拉张应力的方向上发育的。其规模一般不大，断层线比较平直，层面倾角较陡，常大于45。4.4.3断裂构造逆断层。逆断层是指上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层，如图（b）所示。逆断层一般是在水平压力作用下沿剪裂面形成，常与褶皱构造伴生存在。逆断层的倾角变化很大，断层倾角大于45的称冲断层；在2545范围内的称逆掩断层，小于25的称辗掩断层。逆掩断层和辗掩断层往往是规模很大的区域性断层。4.4.3断裂构造平推
47、断层。平推断层是指断层两盘沿断层面走向产生相对水平位移的断层，如图（c）所示，又称平移断层。平推断层是在水平切应力（扭应力）的作用下形成的，其断层面倾角很大，常近于直立，断层线较平直且延伸远，断层面上常有近于水平的擦痕。4.4.3断裂构造4.4.3断裂构造正断层、逆断层、平推断层是断层的三种基本类型，由于实际上岩体在受力时不仅受单向应力的作用，而且受力条件和边界条件也比较复杂，因此在野外常见到平推断层和正断层或逆断层的复合类型和各种断层的组合形式。平推断层和正断层、平推断层和逆断层的复合类型分别称为平推正断层、平推逆断层。按断层的走向与褶曲轴走向的关系分类。纵断层。断层走向与褶曲轴走向平行，如
48、下图所示。横断层。断层走向与褶曲轴走向垂直，如下图所示。斜断层。断层走向与褶曲轴走向斜交。4.4.3断裂构造按断层面产状与岩层产状的关系分类。走向断层。断层走向与岩层走向一致。4.4.3断裂构造倾向断层。断层走向与岩层倾向一致、走向垂直。斜向断层。断层走向与岩层走向斜交。（3）断层的组合形式。断层的形成和分布与岩层和岩体的状况、地区性地应力场的分布等因素有关，断层构造很少在一次大的构造运动中孤立存在，而是同时形成多组构造，各构造之间以一定的力学性质作用下的排列组合方式出现，形成多组不同性质的断层带（也叫断裂带）。分布比较广泛的一系列大致平行的断层组合，如阶梯状断层、地垒和地堑和叠瓦式断层等。4
49、.4.3断裂构造4.4.3断裂构造阶梯状断层剖面地垒和地堑剖面叠瓦式断层剖面（4）断层的野外识别。为了防止断层对地下工程建筑产生不利影响，识别断层的存在及断层面的产状是非常重要的。在野外若不能直接见到断层剖面，则需要寻找一些其他标志和规律来识别断层是否存在。4.4.3断裂构造地貌特征。断层崖及断层三角面。断层两盘相互运动，特别是断距较大时上升盘的断层面常形成断层崖，崖面在风化作用下会形成一排三角形的陡壁地形，即断层三角面地形，如图所示。4.4.3断裂构造1断层崖剥蚀成冲沟；2冲沟扩大，形成三角面；3继续侵蚀，三角面消失沟谷及峡谷地形。由于断层造成岩石的破碎，容易被流水等剥蚀和切割，因此，断层通
50、过的山岭地区常表现为沟谷或峡谷地形地貌。但也不能绝对认为“逢沟必断”。山脊错断、河谷跌水和急转的河流。正常延伸的山脊被错断，山脊突然凹陷成盆地或平原，正常流经的河流突然转向，一些深切顺直的河谷及河谷跌水瀑布等地貌标志都有可能是断层构造在地貌上的反映。4.4.3断裂构造地层特征。正常层序的岩层发生重复、缺失，岩脉被错断（见图），在平面或剖面上出现不连续，岩层走向突然发生中断或与不同性质的岩层突然发生接触等特征都说明有断层存在的可能性。4.4.3断裂构造走向断层常造成部分地层重复和缺失，通常有六种情况，如图所示。4.4.3断裂构造(a)正断层岩层重复(一)（b）正断层岩层重复(二)（c）正断层岩层
