1、 第四纪概述第四纪概述 第四纪第四纪-人类的产生人类的产生与发展是第四纪的显著特征。与发展是第四纪的显著特征。第四纪亦称第四纪亦称“人类纪人类纪”。第四纪地质学第四纪地质学-研究最近研究最近200300万年以来地球环万年以来地球环境变化过程与机制的科学。境变化过程与机制的科学。第四纪所形成地层第四纪所形成地层(第四系第四系)对工程建筑有相当大影响。对工程建筑有相当大影响。3.2.3.2.第四纪地质学的概述第四纪地质学的概述Quaternary geology 第四纪人类时代第四纪人类时代 人类的起源在新生代人类的起源在新生代早期（大约早期（大约200万年）发万年）发展成猿类展成猿类北京猿人北京
2、猿人1927年发现北京周口年发现北京周口店一颗牙齿而得名，店一颗牙齿而得名，1929年发现年发现完整的头盖骨。其特点是头骨最完整的头盖骨。其特点是头骨最宽处位于左右耳孔稍上，上、下宽处位于左右耳孔稍上，上、下肢与现代人基本相似，身高约肢与现代人基本相似，身高约1.56-1.57m。北北京京猿猿人人3.2.1.1.第四纪气候与冰川活动第四纪气候与冰川活动 冰期冰期-Q气候变化频繁，寒冷时期冰川作用气候变化频繁，寒冷时期冰川作用强烈发生，强烈发生，称为冰期称为冰期。间冰期间冰期-温暖时，冰川面积缩小，温暖时，冰川面积缩小，称为间冰称为间冰期期。中国大陆在中国大陆在冰期冰期时，海平面下降，渤海、东时
3、，海平面下降，渤海、东海、黄海均为陆地，台湾与大陆相连，气候干海、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。燥、风沙盛行、黄土堆积作用强烈。重庆发现第四纪冰川遗迹重庆发现第四纪冰川遗迹 距今约距今约200多万年多万年中国地质科学院地质研究所、冰川遗址研究专家在梁平中国地质科学院地质研究所、冰川遗址研究专家在梁平考察冰川遗址考察冰川遗址 冰臼冰臼仙女浴仙女浴3.2.1.1.板块构造学说板块构造学说Theory of plate tectonics 板块构造学说板块构造学说 板块构造板块构造又叫又叫“全球大地构造全球大地构造”，1968年年由法国科学家勒比琼提出。由法国科
4、学家勒比琼提出。认为地球的岩石圈不是整体一块，而是被一认为地球的岩石圈不是整体一块，而是被一些海岭、海沟等，划分为许多单元，些海岭、海沟等，划分为许多单元，叫做板块。叫做板块。(1).(1).全球岩石圈分为六大板块：全球岩石圈分为六大板块：亚欧板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板亚欧板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块。块、印度洋板块和南极洲板块。板块构造图板块构造图(2).板块内部，地壳比较稳定，板块内部，地壳比较稳定，两个板块之间的两个板块之间的交界处，是地壳比较活动的地壳。交界处，是地壳比较活动的地壳。地球板块运动时造成地震和火山喷发的主要原因地球板块运动时造成地震
5、和火山喷发的主要原因(3).在板块张裂的地在板块张裂的地方，常形成裂谷或方，常形成裂谷或海洋海洋 如东非大裂谷、大如东非大裂谷、大西洋就是这样形成西洋就是这样形成的。的。红海的形成红海的形成 大大 裂裂 谷谷 陆壳、洋壳碰撞形成的混杂岩陆壳、洋壳碰撞形成的混杂岩新疆克拉美丽新疆克拉美丽 板块构造学说的发展主要经历了三个阶段：板块构造学说的发展主要经历了三个阶段：大陆漂移学说、大陆漂移学说、海底扩张学说和海底扩张学说和板块构造学说。板块构造学说。大陆漂移大陆漂移最早是由德国气象学家魏格纳提出，最早是由德国气象学家魏格纳提出，并在并在1915年发表的年发表的海陆的起源海陆的起源一书中作了一书中作了
6、论证。但在其生前没有得到广泛接受。论证。但在其生前没有得到广泛接受。1930年年魏格纳在格陵兰的一次科学考察中失综。魏格纳在格陵兰的一次科学考察中失综。魏格纳魏格纳魏格纳据七个方面的证据，认为在距今魏格纳据七个方面的证据，认为在距今150百万年前，百万年前，地球表面存在一个统一的大陆，称为联合古陆。地球表面存在一个统一的大陆，称为联合古陆。联合古陆联合古陆 联合古陆联合古陆 Pangaea，2亿年前的超大陆亿年前的超大陆 认为认为2亿年前有两个古大陆。亿年前有两个古大陆。劳亚古陆劳亚古陆（北半球）（北半球）Laurasia Land；冈瓦纳古陆（冈瓦纳古陆（南半球）南半球）Gondwana L
7、and;特提斯海特提斯海 Tethys：从侏罗纪开始，联合古陆分裂成几块，并各自漂移。从侏罗纪开始，联合古陆分裂成几块，并各自漂移。现今的各大陆和大西洋，印度洋都是经过大陆漂移后形现今的各大陆和大西洋，印度洋都是经过大陆漂移后形成的。成的。二二亿亿年年前前的的地地球球 劳亚古陆劳亚古陆冈瓦纳古陆冈瓦纳古陆 特提斯海特提斯海 二叠纪二叠纪-2-2亿年前亿年前各个地质历史时期大陆漂移的路径和各时期古地理的格局各个地质历史时期大陆漂移的路径和各时期古地理的格局 三叠纪三叠纪侏罗纪侏罗纪白垩纪白垩纪连续的山系连续的山系挪威挪威加拿大加拿大全球海底地貌全球海底地貌洋中脊洋中脊洋中脊最年轻洋中脊最年轻.海
8、底扩张海底扩张-洋中脊的形成洋中脊的形成大大 洋洋 的的 生生 与与 亡亡板块构造与变质作用 喜马拉雅山脉在喜马拉雅山脉在200万年前出现，是亚欧板块和印度万年前出现，是亚欧板块和印度板块相撞形成的。板块相撞形成的。工程地质学工程地质学 1.第四纪沉积物的特点第四纪沉积物的特点 时间短，成岩作用不充分，常为松散、多孔、软弱时间短，成岩作用不充分，常为松散、多孔、软弱的土层的土层(土体土体)覆盖在坚硬岩层覆盖在坚硬岩层(岩体岩体)之上。之上。残积土残积土坡积土坡积土洪积土洪积土冲积土冲积土湖积土湖积土海积土海积土冰积及冰水沉积土冰积及冰水沉积土风积土风积土不同成因类型的土具有不不同成因类型的土具
9、有不同的工程特性。同的工程特性。2.2.第四纪沉积物成因类型第四纪沉积物成因类型1.1.残积物残积物2.2.坡积物坡积物3.3.洪积物洪积物洪积扇洪积扇 一一.第四纪沉积物的特征第四纪沉积物的特征 1.基本特征基本特征 （1）岩性松散）岩性松散 （2）成因多样）成因多样 （3）岩性岩相变化快）岩性岩相变化快 （4）厚度差异大）厚度差异大 （5）不同程度地风化）不同程度地风化 （6）含哺乳动物化石和古人类）含哺乳动物化石和古人类 2.砾石、砂、粘土。砾石、砂、粘土。进一步细分采取二元法命名。进一步细分采取二元法命名。例如：据砂和粘土的含量划分例如：据砂和粘土的含量划分 砂、亚砂土、亚粘土、粘土砂
10、、亚砂土、亚粘土、粘土 剥蚀区地貌发展的同时在相邻的堆积区一定有相应剥蚀区地貌发展的同时在相邻的堆积区一定有相应的堆积。的堆积。4、土壤带：、土壤带：A、腐植质层；、腐植质层；B、淋余层；、淋余层；C、淀积层、淀积层3、粘土、粘土(高岭石为主高岭石为主)或红土带；或红土带；2、碎屑残积带；、碎屑残积带；1、基岩；、基岩；3.2.2.1.3.2.2.1.残积物与残积土残积物与残积土 (1).(1).形成原因：形成原因：原岩风化剥蚀后的残留物，原岩风化剥蚀后的残留物，其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地其分布主要受地形的控制，如在宽广的分水岭地带及平缓的山坡，残积土较厚。带及平缓的山坡，残积
11、土较厚。(2).(2).工程特征：工程特征：一般呈棱角状，无层理构造，一般呈棱角状，无层理构造，孔隙度大；存在基岩风化层（带），土的成分和孔隙度大；存在基岩风化层（带），土的成分和结构呈过渡变化。结构呈过渡变化。(3).(3).工程地质问题：工程地质问题：.建筑物地基不均匀沉降：建筑物地基不均匀沉降：原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性原因土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大；质变化大，均匀性差，孔隙度较大；.建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题：问题：原因原始地形变化大，岩层风化程度不一。原因原始地形变化大，岩层风
12、化程度不一。3.2.2.2.3.2.2.2.坡积物与坡积土坡积物与坡积土 (1).形成原因：形成原因：经雨经雨(雪雪)水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒水洗刷、剥蚀、搬运，及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，一般分布在坡腰上或坡脚下，其上部与残积土相接。布在坡腰上或坡脚下，其上部与残积土相接。(2).工程特征：工程特征：具具分选分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。缩性高，土层厚度变
13、化大。(3).工程地质问题：工程地质问题：建筑物不均匀沉降；沿下卧残积层或基岩面滑动等建筑物不均匀沉降；沿下卧残积层或基岩面滑动等不稳定问题。不稳定问题。3.2.2.3.洪积物与洪积土洪积物与洪积土 (1).形成原因：形成原因：碎屑物质经山洪急流挟带在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。多呈扇形沉积体，称洪积扇。称洪积扇。(2).工程特征：工程特征：具分选性；常具不规则的交替层理构造，夹层、尖灭或透镜体等构造；近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大。(3).工程地质问题：工程地质问题：可作为良好的建筑地基，可作为良好的建筑地基，但应注意
14、中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体。3.2.2.4.冲积物与冲积土冲积物与冲积土 形成原因：形成原因：碎屑物质经河流的流水作用搬运碎屑物质经河流的流水作用搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成，发育于河到河谷中坡降平缓的地段堆积而形成，发育于河谷内及山区外的冲积平原中。谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件，可分为河床相、河根据河流冲积物的形成条件，可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口
15、三角洲相。漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。工程特征：工程特征：古河床相土压缩性低，强度较高，而现代河古河床相土压缩性低，强度较高，而现代河床堆积物的密实度较差，透水性强；床堆积物的密实度较差，透水性强；河漫滩相冲积物具有双层结构河漫滩相冲积物具有双层结构，强度较好，但应注意其，强度较好，但应注意其中的软弱土层夹层；中的软弱土层夹层；牛轭湖相牛轭湖相冲积土压缩性很高、承载力很低，不宜作为建冲积土压缩性很高、承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基；筑物的天然地基；三角洲沉积物三角洲沉积物常常是饱和的软粘土，承载力低，压缩性常常是饱和的软粘土，承载力低，压缩性高，但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层，可
16、作低层高，但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层，可作低层或多层建筑物的地基。或多层建筑物的地基。3.2.2.5.湖泊沉积物湖泊沉积物 形成原因：形成原因：分湖边沉积物和湖心沉积物两类，湖边分湖边沉积物和湖心沉积物两类，湖边沉积物多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带为细颗沉积物多为粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带为细颗粒的砂土和粘性土；湖心沉积物主要是粘土和淤泥，常粒的砂土和粘性土；湖心沉积物主要是粘土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层。夹有细砂、粉砂薄层。工程特征：工程特征：湖边沉积物具有明显的斜层理构造，承湖边沉积物具有明显的斜层理构造，承载力高，远岸带则差些；湖心沉积物压缩性高，强度很载力高，远岸
17、带则差些；湖心沉积物压缩性高，强度很低；有的可演变为沼泽，形成沼泽土，主要由半腐烂的低；有的可演变为沼泽，形成沼泽土，主要由半腐烂的植物残体和泥炭组成的，含水量极高，承载力极低，一植物残体和泥炭组成的，含水量极高，承载力极低，一般不宜作天然地基。般不宜作天然地基。3.2.2.6.海洋沉积物 海洋沉积物可分为如下四类：海洋沉积物可分为如下四类：滨海沉积物：滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂等组成，具有主要由卵石、圆砾和砂等组成，具有基本水平或缓倾的层理构造，其承载力较高，但透水性基本水平或缓倾的层理构造，其承载力较高，但透水性较大。较大。浅海沉积物：浅海沉积物：主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生主要
18、由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物（硅质和石灰质）组成，有层理构造，较物化学沉积物（硅质和石灰质）组成，有层理构造，较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。陆坡和深海沉积物：陆坡和深海沉积物：主要是有机质软泥，成分均一。主要是有机质软泥，成分均一。海洋沉积物：海洋沉积物：在海底表层沉积的砂砾层很不稳定，在海底表层沉积的砂砾层很不稳定，随着海浪不断移动变化，选择海洋平台等构筑物地基时，随着海浪不断移动变化，选择海洋平台等构筑物地基时，应慎重对待。应慎重对待。3.2.2.8.风积物与风积土风积物与风积土 风积土是指在干旱的气候条件下，岩石的风化风积土是指在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。件下堆积起来的一类土。颗粒主要由粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，颗粒主要由粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙大，结构松散。孔隙大，结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土，风成黄土具有最常见的是风成砂及风成黄土，风成黄土具有强湿陷性。强湿陷性。
