工程地质(地质年代部分)

1、第 3 章 地质构造 3.0 地质作用与地壳运动地质作用与地壳运动 3.1 地史概要地史概要 3.2 褶皱构造褶皱构造 3.3 构造节理构造节理 3.4 断层构造断层构造 3.5 地质图地质图 3.6 区域稳定性区域稳定性地质作用地质作用所有引起地壳或岩石圈的物质组成、结构、构造、及地表形态 等不断发生变化的各种作用。引起这些变化的自然动力叫地质营力。按引起地质作用的地质营力的能源不同可分为： 地地壳壳 运运 动动岩岩浆浆 作作 用用变变质质 作作 用用地地 震震内内力力 地地 质质 作作 用用风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用成岩作用外力地质作用内力地质作用内力地质作用：能量来自地球内部，作用

2、于地壳能量来自地球内部，作用于地壳内部。有建设内部。有建设( (形成新的岩体形成新的岩体) )也有有改造也有有改造( (使已使已经存在的岩体改变形态、组构经存在的岩体改变形态、组构) )。 外力地质作用外力地质作用：能量来自地球外部，主要作用能量来自地球外部，主要作用于地表。主要是破坏于地表。主要是破坏( (使原来完整的岩体破碎、使原来完整的岩体破碎、成分改变成分改变) )，改变后重新组合，将来形成在一，改变后重新组合，将来形成在一段时间内相对稳定的地质体。段时间内相对稳定的地质体。外力地质作用外力地质作用 由地球以外的能引起：如太阳能，流水，海浪，风，冰川由地球以外的能引起：如太阳能，流水，

3、海浪，风，冰川 等引起。等引起。风 化 作 用 剥 蚀 作 用 搬 运 作 用 沉 积 作 用 成 岩 作 用外 动 力 地 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 内动力地质作用的形式内动力地质作用的形式地内热地内热岩浆岩浆上升侵入地壳或喷出上升侵入地壳或喷出地表地表 岩浆作用岩浆作用 地内热、地球自转速度变化地内热、地球自转速度变化软流圈及活动软流圈及活动的岩石圈的岩石圈地壳内岩体变形地壳内岩体变形 地壳运动地壳运动 地热、地壳运动、岩浆地热、地壳运动、岩浆作用于已形成岩体，作用于已形成岩体，使其成分，结构及构造使其成分，结构及构造( (

4、结晶大小，晶体的结晶大小，晶体的排布排布) )发生改变发生改变 变质作用变质作用 地壳运动地壳运动 岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作用，称为用，称为地壳运动地壳运动。 人们可以从自然的一些现象中认识到，大地不是固定不变的。古人已从陆地上，山上岩石中的海生贝壳，认识到沧桑之变。 诗经：“烨(ye)烨震电，不宁不令。百川沸腾，山冢(卒)崩，高岸为谷，深谷为陵高岸为谷，深谷为陵。哀今之人，胡惨莫惩”。 这是描述地震使大地形态发生变化的情景 。 地壳运动地壳运动 。 地壳升降运动现象

5、和证据地壳升降运动现象和证据意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟。建于公元105年的古罗马帝国时代，如今只存留3根12米高的大理石柱。石柱上遗留的特征表明，20002000年来这些石柱曾年来这些石柱曾因地壳下沉而没入海水中至少因地壳下沉而没入海水中至少6 6米多米多。 下部下部3.6米，因曾被火米，因曾被火山灰掩埋，柱面光滑。山灰掩埋，柱面光滑。近代火山灰被清理掉近代火山灰被清理掉(17世纪中发掘世纪中发掘)。其上其上2.7米，有多许小米，有多许小孔，海生生物侵蚀造孔，海生生物侵蚀造成。说明地壳下沉曾成。说明地壳下沉曾淹没在海水中，淹没在海水中，海生海生瓣腮类动物瓣腮类动物(石蜊石蜊(li)

6、和和石蛏石蛏(cheng)。再上再上5.75.7米，因暴露于米，因暴露于大气中，受到风雨侵大气中，受到风雨侵蚀而不甚光滑。一直蚀而不甚光滑。一直在海水面之上，未被在海水面之上，未被海水淹没。海水淹没。18世纪中期，这处古遗址刚挖出来时，世纪中期，这处古遗址刚挖出来时，全柱都在海面以上。全柱都在海面以上。19世纪地壳又下沉，世纪地壳又下沉，柱脚被淹没。柱脚被淹没。近百年来观测近百年来观测:柱脚淹没深度在增加：柱脚淹没深度在增加：18261826年年0.30.3米，米，18781878年年1.531.53米，米，19131913年年2.052.05米，米，19641964年年2.502.50米米(

7、 (但至但至19701970年又回升年又回升1 1米米) )。 山海关长城，现已有部分淹没于海水中。山海关长城，现已有部分淹没于海水中。 珊瑚的生活环境，温暖的浅海珊瑚的生活环境，温暖的浅海( ( 7070米米) )，但，但现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海底，现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海底，或高出海面或高出海面( (西砂群岛，高出海面西砂群岛，高出海面1515米米) )。 海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地上海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地上很常见很常见。如青臧高原上，就有如青臧高原上，就有25百万年前的海相沉积地层。百万年前的海相沉积地层。大地测量表明，珠峰地区的平均上升速

8、度为大地测量表明，珠峰地区的平均上升速度为3.6 mm/a（1966-1992年）年） 倾斜和弯曲的地层倾斜和弯曲的地层在野外很常见在野外很常见地层沉积时都是水平延展的地层沉积时都是水平延展的挤压作用使之倾斜和弯曲挤压作用使之倾斜和弯曲地壳水平运动的现象和证据地壳水平运动的现象和证据美国西部海岸圣安德列斯大断裂圣安德列斯大断裂。直接测量：1906年旧金山大地震前 16年中，断层两侧相对位移达7米之多。 另外，对比两侧底层岩石，发现1.5亿年来，断层的总的水平错距达480公里。 美国圣安德列斯大断裂美国圣安德列斯大断裂 大陆漂移：（通过地质研究论证）印度板块自从泛大陆中分裂出来后，向北漂移达70

9、00公里；大西洋-大陆分裂后形成；现代测量：洋中脊生长速度，24mm/a。在大洋生长、推挤在大陆漂移的过程中，由于运动的不均匀，造成了许多的山脉(其中如美洲西海岸的巨大沿岸山系)。海侵层位图示 海退层位图示 3.1 地史概要地史概要将今论古的现实主义思想方法。将今论古的现实主义思想方法。The present is the key to the past.The present is the key to the past.3.1.1 地质年代的划分地质年代的划分 地壳发展演变的历史叫做地质历史，简称地史地壳发展演变的历史叫做地质历史，简称地史。查明地质事件发生或地质体形成的时代和先后顺序是十

10、分重要的。前者称为绝对地质年代绝对地质年代，后者称为相对相对地质年代地质年代。 1. 1. 绝对地质年代的确定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。目前测定同位素年龄广泛采用的方法有：钾氩（K40Ar40）、铷锶（Rb87Sr87）、铀铅（U235Pb207）和碳法（C14N14）。其中，前三者主要用以测定较古老岩石的地质年龄，而碳法专用于测定最新的地质事件和地质体的年龄。 绝对地质年代测定Parent Isotope Daughter Product Length of Half-Life Uranium 238 (238U) Lead 206 (206Pb

11、) 4.5 billion years Uranium 235 (235U) Lead 207 (207Pb) 704 million years Thorium 232 (232Th) Lead 208 (208Pb) 14 billion years Rubidium 87 (87Rb) Strontium 87 (87Sr) 48.8 billion years Potassium 40 (40K) Argon 40 (40Ar) 1.25 billion years Carbon 14 (14C) Nitrogen (14N) 5,730 years 2. 相对地质年代的确定 （1）地

12、层层序法地层层序法。地层是指在一定地层是指在一定地质年代内形成的层状岩石地质年代内形成的层状岩石。在一个地区内，如果没有发生巨大的构造变动，沉积岩的原始水平或接近水平的状态会保留下来，并且先形成的地层位于较下部位，后形成的地层位于较上部位。简言之，原始产出的地层具有下老上新的原始产出的地层具有下老上新的规律规律。地层层序法是确定地层相对年代地层层序法是确定地层相对年代的基本方法的基本方法。 （2 2）生物层序法）生物层序法。地质历史上的生物称为古生物古生物。其遗体和遗迹可保存在沉积岩层中，一般被钙质、硅质充填或交代，形成化石化石。生物的演变从简单到复杂，从低级到高级不可逆地不断发展。因此，年代

13、越老的地层中所含的年代越老的地层中所含的生物越原始、简单、低级；反之，年代越新的生物越原始、简单、低级；反之，年代越新的地层中所含的生物越进步、复杂、高级。地层中所含的生物越进步、复杂、高级。每个地质历史阶段都有其特殊的生物组合。同一地质历史时期，在相同的地理环境下，形成的岩层常含有相同的化石或化石组合。 对于研究地质年代有决定意义的化石，应该具有在地质历史中演化快、延续时间短、特征显著、数量多、分布广等特点，这样的化石叫做标准化石标准化石。 （3）岩性对比法）岩性对比法。一般在同一时期、同一地质环境下形成的岩石，具有相同的颜色、成分、结构、构造等岩性特征和层序规律。因此，可根据岩性及层序特征

14、对比来确定某一地区岩石地层的时代。 （4）地层接触关系法）地层接触关系法。岩层的接触关系有沉积岩之间的沉积岩之间的整合接触、平行不整合接触、平行不整合接触整合接触和和角度不整合接触角度不整合接触以及岩浆岩岩浆岩与沉积岩之间的与沉积岩之间的沉积接触和侵入接触沉积接触和侵入接触。 地层层序律古生物律硅化木地层切割律地层切割律根据地质规律确定事件的序列（1）根据地质规律确定事件的序列（2）例：请问图中No. 9 的大致年龄是多少？ 根据切割关系判断相对年代根据切割关系判断相对年代由切割关系判定相对地质年代由切割关系判定相对地质年代平行不整合平行不整合整合与平行不整合整合与平行不整合整合整合平行不整合

15、平行不整合平行不整合的形成沉积间断再沉积角度不整合的形成沉积变形和剥蚀 再沉积角度不整合角度不整合角度不整合角度不整合角度不整合角度不整合侵入接触，周围岩体被烘烤-热接触。沉积接触-冷接触侵入接触与沉积接触侵入接触与沉积接触岩层的各种接触关系岩层的各种接触关系3.1.2 地质年代与地层年代单位、地质年代与地层年代单位、 地质年代表地质年代表是指某特定地质时间间隔内形成的岩层体。其顶底 界限均为等时面。可分为六个级别： 宇宇 -（宙）（宙） 元古宇元古宇-元古宙元古宙界界-（代）（代） 古生界古生界-古生代古生代系系-（纪）（纪） 石炭系石炭系-石炭纪石炭纪统统-（世）（世） 上石炭统上石炭统-

16、晚石炭世晚石炭世阶阶-（期）（期） 时间带时间带-（时（时）宇 Eonothem 界 Erathem 系 System 统 Series 阶 Stage 时带ChronozoneChronologic (Time) stratigraphic units and their hierarchy宙 Eon 代 Era 纪 Period 世 Epoch 期 Age 时 Chron年代地层单位地质年代单位 年代地层单位是在特定地质时间内形成的所有岩石的综合体；只包括在该时间跨度内形成的岩层。年代地层单位以等时面为界，单位级别与岩层所包含的时间长短相对应，而与岩层的厚度无关。年代地层单位与地质年代严格

17、对应。(ICS(ICS，19941994，仍倾向于将时带作为无等级正式年代地层单位，仍倾向于将时带作为无等级正式年代地层单位) )年代表年代表地地 质质 年年 代代 表表地地 质质 年年 代代 （ 地地 层层 系系 统统 及及 代代 号号 ）宙宙（ 宇宇 ）代代 （ 界界 ）纪纪 （ 系系 ）世世 （ 统统 ）同同 位位 素素年年 龄龄 值值（ M Ma a）全全 新新 世世 （ 统统 ）第第 四四 纪纪 （ 系系 ） Q Q更更 新新 世世 （ 统统 ）上上 新新 世世 （ 统统 ）新新 第第 三三 纪纪 （ 系系 ） N N中中 新新 世世 （ 统统 ）渐渐 新新 世世 （ 统统 ）始始

18、新新 世世 （ 统统 ）新新生生代代（ 界界 ）K Kz z老老 第第 三三 纪纪 （ 系系 ） E E古古 新新 世世 （ 统统 ）晚晚 白白 垩垩 世世 （ 统统 ）白白 垩垩 纪纪 （ 系系 ） K K早早 白白 垩垩 世世 （ 统统 ）晚晚 侏侏 罗罗 世世 （ 统统 ）中中 侏侏 罗罗 世世 （ 统统 ）侏侏 罗罗 纪纪 （ 系系 ） J J早早 侏侏 罗罗 世世 （ 统统 ）晚晚 三三 叠叠 世世 （ 统统 ）中中 三三 叠叠 世世 （ 统统 ）中中生生代代（ 界界 ）M Mz z三三 叠叠 纪纪 （ 系系 ） T T早早 三三 叠叠 世世 （ 统统 ）0 0 0 01 12 25

19、 52 23 36 65 51 13 35 52 20 05 5晚晚 二二 叠叠 世世 （ 统统 ）二二 叠叠 纪纪 （ 系系 ） P P早早 二二 叠叠 统统晚晚 石石 炭炭 世世 （ 统统 ）中中 石石 炭炭 世世 （ 统统 ）石石 炭炭 纪纪 （ 系系 ） C C早早 石石 炭炭 世世 （ 统统 ）晚晚 泥泥 盆盆 世世 （ 统统 ）中中 泥泥 盆盆 世世 （ 统统 ）显显生生宙宙古古生生代代（ 界界 ）P Pz z泥泥 盆盆 纪纪 （ 系系 ） D D早早 泥泥 盆盆 世世 （ 统统 ）2 25 50 02 29 90 03 35 55 5QbJxCHcHt生物的演化地质年代地质年代（

20、地层系统及代号）（地层系统及代号）生物界生物界宙宙( (宇宇) )代代（界）（界）纪纪（系）（系）构 造 阶构 造 阶段 及 构段 及 构造运动造运动植物植物动物动物第四纪第四纪（系）（系）Q Q新第三纪新第三纪（系）（系）N N新生代新生代（界）（界）K Kz z老第三纪老第三纪（系）（系）E E新阿尔卑斯新阿尔卑斯喜马拉雅喜马拉雅哺乳动物与鸟类繁盛哺乳动物与鸟类繁盛出现人类出现人类被子植物繁盛被子植物繁盛白垩纪白垩纪（系）（系）K K侏罗纪侏罗纪（系）（系）J J燕山燕山中生代中生代（界）（界）MzMz三叠纪三叠纪（系）（系）T T印支印支爬行动物繁盛爬行动物繁盛裸子植物繁盛裸子植物繁盛二

21、叠纪二叠纪（系）（系）P P石炭纪石炭纪（系）（系）C C两栖动物繁盛两栖动物繁盛蕨类及原始裸子蕨类及原始裸子植物繁盛植物繁盛显显生生宙宙古生代古生代（界）（界）P Pz z泥盆纪泥盆纪（系）（系）D D（海西）华力西（海西）华力西裸蕨裸蕨植物植物进化进化藻类藻类及菌及菌类植类植物繁物繁盛盛鱼类繁鱼类繁盛盛无脊椎动物继续演化发展无脊椎动物继续演化发展志志留留纪纪（系系）S S奥奥陶陶纪纪（系系）O O显显生生宙宙古古生生代代（界界）P Pz z寒寒武武纪纪（系系）E E加加里里东东海海生生无无脊脊椎椎动动物物繁繁盛盛震震旦旦纪纪（系系）Z Z裸裸露露无无脊脊椎椎动动物物出出现现新新元元古古代代

22、（界界）P Pt t3 3青青白白口口纪纪（系系）蓟蓟县县纪纪（系系）晋晋宁宁 藻藻类类及及菌菌类类植植物物繁繁盛盛中中元元古古代代（界界）P Pt t2 2长长城城纪纪（系系）滹滹沱沱纪纪（系系）吕吕梁梁元元 古古宙宙（ 宇宇）P Pt t古古元元古古代代（界界）P Pt t1 1未未名名阜阜平平原原核核生生物物新新太太古古代代（界界）A Ar r2 2太太古古宙宙 （宇宇）A AR R古古太太古古代代（界界）A Ar r1 1冥冥古古宙宙（宇宇）H HD D地地球球形形成成生生命命现现象象开开始始第第七七章章生物圈的形成与演化生物圈的形成与演化Geology Tine Scale中英文对照

23、地质年代名称中英文对照地质年代名称 太古宙太古宙 (Archaeozoic Eon) 志留纪志留纪(Silurian Period) 元古宙元古宙 (Proterozoic Eon) 泥盆纪泥盆纪 (Devonian Period) 显生宙显生宙 (Phanerozoic Eon) 石炭纪（石炭纪（Carboniferous Period) 古生代古生代 (Palaeozoic Era) 二叠纪二叠纪 (Permian Period) 中生代中生代 (Mesozoic Era) 三叠纪三叠纪 (Triassic Period) 新生代新生代 (Cenozoic Era) 侏罗纪侏罗纪 (Jur

24、assic Period) 震且纪震且纪 (Sinian Period) 白垩纪白垩纪 (Cretaceous Period) 寒武纪寒武纪 (Cambrian Period) 第三纪第三纪 (Tertiary Period) 奥陶纪奥陶纪 (Ordovcian Period) 古近纪古近纪 ( Eogene Period） 新近纪新近纪 ( Neogene Period） 第四纪第四纪 (Quaternary Period)寒武纪生物面貌寒武纪生物面貌奥陶纪生物面貌奥陶纪生物面貌志留纪生物面貌志留纪生物面貌泥盆纪古生物泥盆纪古生物石炭纪古生物石炭纪古生物二叠纪古生物二叠纪古生物三叠纪古生物三

25、叠纪古生物侏罗纪、白垩纪生物侏罗纪、白垩纪生物新生代古生物新生代古生物人类的出现人类的出现化石化石常见化石常见化石叠层石（晚元古代）叠层石（晚元古代）常见化石常见化石三叶虫（寒武纪）三叶虫（寒武纪）常见化石常见化石震旦角石（奥陶纪）震旦角石（奥陶纪）常见化石常见化石三瘤虫（志留纪）三瘤虫（志留纪）常见化石常见化石腕足动物（泥盆纪）腕足动物（泥盆纪）常见化石常见化石群体珊瑚化石（泥盆纪）群体珊瑚化石（泥盆纪）常见化石常见化石单体珊瑚化石（石炭纪）单体珊瑚化石（石炭纪）常见化石常见化石群体珊瑚化石（二叠纪）群体珊瑚化石（二叠纪）常见化石常见化石贵州龙（三叠纪）贵州龙（三叠纪）常见化石常见化石鱼化石

26、（三叠纪）鱼化石（三叠纪）常见化石常见化石植物化石（侏罗纪）植物化石（侏罗纪）常见化石常见化石恐龙化石（中生代）恐龙化石（中生代）常见化石常见化石龟化石（白垩纪）龟化石（白垩纪）常见化石常见化石昆虫化石（中生代）昆虫化石（中生代）常见化石常见化石獴玛象（新生代）獴玛象（新生代） 1. 第四纪是地质发展历史的最新最新阶段。 1839年英国地质学家莱伊尔(ChLyell)提出把第四纪分为更新世第四纪分为更新世(Pleistocene)和全新世和全新世(Holocene)。 1932年国际第四纪会议又把把更新世分为早、更新世分为早、中、晚三期。中、晚三期。 3.1.3 第四纪第四纪第第 四四 纪（系

27、）纪（系）（Pleistocene）更新世（统）更新世（统）（四次冰期和三次间冰（四次冰期和三次间冰 期形成的堆积物）期形成的堆积物）晚更新世晚更新世(上更新统上更新统) 最近一次间冰期的底最近一次间冰期的底 部，距今部，距今12.5万年万年中更新世中更新世(中更新统中更新统) 第二间冰期底部，第二间冰期底部， 距今距今100万年万年早更新世早更新世(下更新统下更新统) 180250万年万年 全新世全新世(统）统）(Holocene)（冰后期的堆积物）（冰后期的堆积物） 距今距今1万年万年第三纪（系）第三纪（系）地质时代气候分期第四纪全新世(Q4)冰后期更新世晚更新世(Q3)玉木冰期里斯玉木间

28、冰期里斯冰期中更新世(Q2)民德里斯间冰期民德冰期早更新世(Q1)民德群智间冰期群智冰期群智多脑间冰期多脑冰期 2. 第四纪地质学第四纪地质学 定义：定义：是研究距今二三百万年内第四纪的是研究距今二三百万年内第四纪的沉积物、生物、沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科。的学科。 （Quaternary Geology）。）。 第四纪特点：第四纪特点： 人类出现：人类出现： 大规模冰川作用：大规模冰川作用： 更新世更新世气候冷暖交替，这一现象是史无前例；气候冷暖交替，这一现象是史无前例； 大规模的冰川作用 3.第四纪地质学的研究意义第四纪地质学的研究意义（1）独特性：自然灾害与环境变化。）独特性：自然灾害与环境变化。（2）研究方法：）研究方法：（参加下一页）（参加下一页）（3）第四纪地质现象与人类关系特别密切。第四纪地质现象与人类关系特别密切。（4）第四纪地质现象保留完整第四纪地质现象保留完整，有助于揭示和有助于揭示