第二章地质构造

1、工程地质工程地质由NordriDesign提供LOGO第二章 地质构造第一节 地质年代第二节 地质构造第三节 活断层第四节 阅读地质图 1.1 地层的地质年代地层的地质年代第一节 地质年代 岩层岩层：由两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性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。组成的层状岩石。 地层地层：在地质学中，把某一地质时期形成的一套岩层：在地质学中，把某一地质时期形成的一套岩层及其上覆堆积物。及其上覆堆积物。 是沉积岩的基本单位而没有时代含义。是沉积岩的基本单位而没有时代含义。 地层是具有时代的新老概念。地层是具有时代的新老概念。 各种地质事件发生的先后顺序。各种

2、地质事件发生的先后顺序。第一节 地质年代 地质年代：一个地层单位或地质事件的时代和年龄。地质年代：一个地层单位或地质事件的时代和年龄。 1）绝对年代）绝对年代 地质事件从发生至今的年龄；地质事件从发生至今的年龄； 主要是利用岩石中残留的放射性元素的蜕变，测定岩石形主要是利用岩石中残留的放射性元素的蜕变，测定岩石形成后所经历的实际年代。成后所经历的实际年代。 2）相相对年代对年代 是依据岩层的沉积顺序、生物演化规律和岩层之间的接是依据岩层的沉积顺序、生物演化规律和岩层之间的接触关系来确定岩石的相对新老关系及时代顺序。触关系来确定岩石的相对新老关系及时代顺序。 1.2 地层的相对地质年代地层的相对

3、地质年代第一节 地质年代 1） 生物演化生物演化律律 按照达尔文的进化论，根据地层中化石种属。按照达尔文的进化论，根据地层中化石种属。侏罗纪侏罗纪第一节 地质年代 2） 地层层序地层层序律律 根据岩层的相对地质年代。根据岩层的相对地质年代。第一节 地质年代 3） 标准地层对比标准地层对比法法 以岩石的组成、结构、构造等岩性特点，作为岩层对比的以岩石的组成、结构、构造等岩性特点，作为岩层对比的基础。基础。 4） 地质体之间的接触关系地质体之间的接触关系 利用地质体之间的接触关系来确定不同岩系形成的先后顺利用地质体之间的接触关系来确定不同岩系形成的先后顺序。序。 沉积岩之间的接触关系有：整合接触、

4、平行不整合接触、沉积岩之间的接触关系有：整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触。角度不整合接触。 岩浆岩与沉积岩之间的接触关系有：沉积接触、侵入接触。岩浆岩与沉积岩之间的接触关系有：沉积接触、侵入接触。 （1）整合接触关系）整合接触关系第一节 地质年代 沉积作用基本连续，沉积物连续堆积，没有间断。新老地沉积作用基本连续，沉积物连续堆积，没有间断。新老地层之间为平行或近于平行的关系。层之间为平行或近于平行的关系。 反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定状态，没有发生显著的构造运动。状态，没有发生显著的构造运动。 平行不整合平行不整合

5、第一节 地质年代 （2）不整合接触关系）不整合接触关系 不整合面：地壳上升形成侵蚀面，然后下降又被新的沉积不整合面：地壳上升形成侵蚀面，然后下降又被新的沉积物所覆盖，这种埋藏的侵蚀面。物所覆盖，这种埋藏的侵蚀面。 不整合接触：上下岩层之间具有埋藏侵蚀面的这种接触关不整合接触：上下岩层之间具有埋藏侵蚀面的这种接触关系。系。 上下地层虽平行，但它们之间缺失了部分时代的上下地层虽平行，但它们之间缺失了部分时代的地层。地层。 角度角度不整合不整合 上下地层之间有明显的沉积断层，并以一定角度上下地层之间有明显的沉积断层，并以一定角度相接触，不整合面上往往保存着底砾层和古风化相接触，不整合面上往往保存着底

6、砾层和古风化痕迹。痕迹。底砾岩底砾岩 平行不整合平行不整合 角度角度不整合不整合第一节 地质年代 （3）侵入接触关系 侵入体与围岩之间的接触带有接触变质现象。 沉积岩层形成在先，后来火成岩侵入 （4）沉积接触关系 侵入岩先形成，之后地壳上升受风化剥蚀，然后地壳又下降，侵蚀面上接受新的沉积 岩浆岩层形成早于沉积岩 （5）穿插关系 一般年轻的岩石穿过较老的岩石。第一节 地质年代 岩浆岩与沉积岩层间的接触关系 年代划分：年代划分：隐生宙和显生宙两个大阶段隐生宙和显生宙两个大阶段第一节 地质年代 1.3 地质年代表地质年代表 根据地层形成顺序、岩性变化特征、生物演化阶段、构造根据地层形成顺序、岩性变化

7、特征、生物演化阶段、构造运动性质和古地理环境等因素，结合同位素年龄测定，对运动性质和古地理环境等因素，结合同位素年龄测定，对全球地层进行划分和对比，综合得出的。全球地层进行划分和对比，综合得出的。 宙以下分为代，隐生宙分为太古代和元古代，显生宙分为宙以下分为代，隐生宙分为太古代和元古代，显生宙分为古生代、中生代和新生代；古生代、中生代和新生代； 代以下分纪，纪以下分世，依此类推。相应每个时代单位代以下分纪，纪以下分世，依此类推。相应每个时代单位宙、代、纪、世宙、代、纪、世，形成的地层单位为，形成的地层单位为宇、界、系、统宇、界、系、统，如，如古生代形成的地层叫古生界。古生代形成的地层叫古生界。

8、 2.1 岩层产状及其测定方法岩层产状及其测定方法第二节 地质构造 1） 岩层产状岩层产状 岩层：岩层：被两个平行或近于平行的界面所限制的、由同一岩被两个平行或近于平行的界面所限制的、由同一岩性组成的地质体。性组成的地质体。 岩层的产状：岩层的产状：岩层在地壳中的空间位置。岩层在地壳中的空间位置。 岩层的产状三要素：岩层的产状三要素：走向、倾向、倾角走向、倾向、倾角 走向 倾向 倾角 地质罗盘仪 2） 岩层产状的野外测定及表示法测走向测倾角测倾向 表示方法：表示方法： 文字表示：一般用倾向文字表示：一般用倾向倾角，如倾角，如NW21037。 符号表示：长边表示走向，短边表示倾向，符号表示：长边

9、表示走向，短边表示倾向，表示倾角表示倾角13530（倾向、倾角）135N30045/SE30（走向/倾向(象限)、倾角）岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老岩层，层面与水平有一交岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老岩层，层面与水平有一交角的岩层。角的岩层。 2.2 水平岩层和倾斜岩层水平岩层和倾斜岩层 岩层在空间方位上分水平岩层、倾斜岩层和直立岩层岩层在空间方位上分水平岩层、倾斜岩层和直立岩层。 （1）水平岩层（构造）水平岩层（构造） （2）倾斜岩层）倾斜岩层（构造）（构造）岩层形成后，受构造运动影响轻微，仍保持原始水平产状的岩层。岩层形成后，受构造运动影响轻微，仍保持原始水平产状的岩层。岩层

10、和水平面相垂直。岩层和水平面相垂直。 （3）直立岩层）直立岩层（构造）（构造） 2.3 褶皱构造褶皱构造 岩层受到构造应力的强烈作用后，形成波状弯曲而未丧失岩层受到构造应力的强烈作用后，形成波状弯曲而未丧失其连续性的构造。其连续性的构造。 1 1）褶曲的形态要素）褶曲的形态要素 核部核部指褶皱指褶皱中心部位中心部位的地层。的地层。 翼部翼部指褶皱核部指褶皱核部两侧两侧的地层。的地层。 枢纽枢纽褶皱中同一层面上褶皱中同一层面上最大弯曲点最大弯曲点的连线。的连线。轴面轴面枢纽枢纽核部核部翼部翼部轴轴翼部翼部 轴面轴面褶皱内各相褶皱内各相邻层面上的邻层面上的枢纽连成枢纽连成的面的面。 2）褶皱的基本

11、形态）褶皱的基本形态背斜老新老新新向斜（老） 3 3） 褶曲的形态分类褶曲的形态分类直立直立褶曲褶曲 倾斜倾斜褶曲褶曲 倒转倒转褶曲褶曲 平平卧卧褶曲褶曲根据轴面产状褶皱分类水平褶皱 倾伏褶皱地面未受剥蚀 地面受剥蚀 根据枢纽产状的褶皱分类 4）褶曲的野外识别）褶曲的野外识别地形倒置：向斜成山、背斜成谷 野外识别：野外识别： 通过横向、纵向的观察，找地层界线、断层线、化石等，通过横向、纵向的观察，找地层界线、断层线、化石等，观察岩层观察岩层是否有对称重复出现的现象是否有对称重复出现的现象； 比较比较核部与两翼岩层的核部与两翼岩层的新老关系新老关系，比较两翼岩层的，比较两翼岩层的走向和走向和倾斜

12、倾斜； 研究两翼研究两翼岩层的平面形态岩层的平面形态。 5）褶曲的工程地质评价）褶曲的工程地质评价 褶皱的核部岩石破碎，地下水多聚积在向斜核部，背斜核褶皱的核部岩石破碎，地下水多聚积在向斜核部，背斜核部的裂隙往往是地下水富集和流动的通道。因此在岩层构部的裂隙往往是地下水富集和流动的通道。因此在岩层构造变形的地下水的影响下公路、隧道工程或桥梁工程在褶造变形的地下水的影响下公路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部容易遇到工程地质问题。皱核部容易遇到工程地质问题。 褶皱的翼部岩层倾斜，易造成顺层滑动，特别是当岩层倾褶皱的翼部岩层倾斜，易造成顺层滑动，特别是当岩层倾向与临空面坡向一致，且岩层倾角小于坡角，或

13、当岩层中向与临空面坡向一致，且岩层倾角小于坡角，或当岩层中有软弱夹层时。有软弱夹层时。 对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱的翼部。对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱的翼部。 2.4 断裂构造断裂构造 岩体受构造应力作用超过其强度时发生裂缝或错断，破坏岩体受构造应力作用超过其强度时发生裂缝或错断，破坏了岩体的完整性而形成。了岩体的完整性而形成。 根绝岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，分根绝岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，分节理节理和和断层断层。 2.4.1 节理节理 岩体沿破裂面岩体沿破裂面没有没有明显位移或仅有微量位移的称为节理明显位移或仅有微量位移的称为节理 （1）节理的分类）

14、节理的分类 按成因按成因分：分：构造节理构造节理和和非构造节理非构造节理 构造节理：由于构造运动产生的节理。主要包括张节理和构造节理：由于构造运动产生的节理。主要包括张节理和剪节理剪节理 非构造节理：由成岩作用、外力、重力等非构造因素形非构造节理：由成岩作用、外力、重力等非构造因素形成。主要包括成岩裂隙和次生裂隙。成。主要包括成岩裂隙和次生裂隙。33张节理张节理：主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，很少有擦痕，裂隙间距较大且较宽，断裂面粗糙，很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不均，沿走向和倾向都延伸不远。分布不均，沿走向和倾向都延伸不远。构构造

15、造节节理理剪节理剪节理：多呈平直闭合的裂隙，走向稳定，延伸较多呈平直闭合的裂隙，走向稳定，延伸较远，裂隙面光滑有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面成群远，裂隙面光滑有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，或交叉成平行分布，或交叉成“X”X”形，将岩体切割成菱形形，将岩体切割成菱形块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。 2） 节理调查、统计及表示方法节理调查、统计及表示方法 对节理性质、分布规律、形态产状进行观测与统计的对节理性质、分布规律、形态产状进行观测与统计的目的目的是为了研究和评价岩体稳定性。是为了研究和评价岩体稳定性。 节理野外观察的内容：节理野

16、外观察的内容： 观察岩层岩性及地质构造，测量地层产状以及确定测观察岩层岩性及地质构造，测量地层产状以及确定测点所在构造部位；点所在构造部位； 观察节理性质及发育规律；观察节理性质及发育规律； 测量与登记，包括测量节理的产状、粗糙度、节理密测量与登记，包括测量节理的产状、粗糙度、节理密度、观察节理充填物和测量节理壁距以及测量节理的持续度、观察节理充填物和测量节理壁距以及测量节理的持续性。性。 3） 节理的工程地质评价节理的工程地质评价 节理是一种发育广泛的裂隙。节理将岩石切割成块体，这节理是一种发育广泛的裂隙。节理将岩石切割成块体，这对岩体强度影响很大。对岩体强度影响很大。 节理间距越小，岩石破

17、碎程度越高，岩体承载力将明节理间距越小，岩石破碎程度越高，岩体承载力将明显降低。显降低。 岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会对岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会对风化作用起着加速进行的效应。风化作用起着加速进行的效应。 随着岩石风化程度增强和水对岩石的浸泡软化，岩块随着岩石风化程度增强和水对岩石的浸泡软化，岩块质地变软、强度降低。质地变软、强度降低。 2.4.2 断层断层 岩体沿破裂面两侧发生了明显位移或较大错动的称为断层岩体沿破裂面两侧发生了明显位移或较大错动的称为断层。圣安德烈斯大断层圣安德烈斯大断层 1）断层的要素）断层的要素 断层面断层面指相邻两岩块断指相邻两岩块断

18、开或沿其滑动的破裂面。开或沿其滑动的破裂面。 断层线断层线断层面与地面或断层面与地面或其它的面的交线。其它的面的交线。 断层盘断层盘指断层面两侧相指断层面两侧相对移动的岩块。对移动的岩块。 断距断距断层发生后，相当断层发生后，相当层沿断层面移动的距离。层沿断层面移动的距离。 （1）正断层）正断层 指上盘沿断层面相对下降指上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。，下盘相对上升的断层。正断层一般是由于岩体受正断层一般是由于岩体受到水平张应力及重力作用到水平张应力及重力作用，使上盘沿断层面向下错使上盘沿断层面向下错动而成。动而成。 2）断层的基本类型）断层的基本类型 （2）逆断层）逆断层 上盘沿断

19、层面相对上升，上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。下盘相对下降的断层。逆逆断层一般是由于岩体受到断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压作用水平方向强烈挤压作用，使上盘沿断层面向上错动使上盘沿断层面向上错动而成。而成。 （3 3）平推断层）平推断层 岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层，其倾角很大，断层面近于直立，断层线平直。移的断层，其倾角很大，断层面近于直立，断层线平直。 受区域性或地区性地应受区域性或地区性地应力场的控制，断层常与力场的控制，断层常与相关构造相伴生。并以相关构造相伴生。并以一定的排列方式组合在一定

20、的排列方式组合在一起，形成不同形式的一起，形成不同形式的断层带。断层带。 如阶状断层、地堑、地如阶状断层、地堑、地垒和迭瓦式构造等。垒和迭瓦式构造等。阶状断层阶状断层 3）断层的组合形态）断层的组合形态剥蚀前剥蚀后阶梯状断层阶梯状断层地堑地堑地垒地垒 （1）地形地貌上的特征 3）断层的野外识别）断层的野外识别断层三角面断层三角面断层崖断层崖 （2）岩层的特征 岩层发生不对称的重复或缺失； 岩脉被错断； 岩层沿走向突然中断； 与不同性质的岩层突然接触。 （3）断层的伴生构造）断层的伴生构造 常见的有牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦常见的有牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕。痕

21、。牵引构造指示两盘的运动方向牵引构造指示两盘的运动方向断层角砾岩断层角砾岩断层磨砾岩断层磨砾岩 （4）水文地质特征）水文地质特征 湖泊、洼地呈串珠状排列湖泊、洼地呈串珠状排列 温泉和冷泉呈带状分布温泉和冷泉呈带状分布 线状分布的小型侵入体线状分布的小型侵入体 5） 断层的工程评价断层的工程评价 岩体被层理、片理、节理、断层等切割，是不连续体，作岩体被层理、片理、节理、断层等切割，是不连续体，作为不连续面的为不连续面的断层是影响岩体稳定性的重要因素断层是影响岩体稳定性的重要因素。 （1）降低了地基的强度和稳定性；）降低了地基的强度和稳定性； （2）断裂带两侧易产生不均匀沉降；）断裂带两侧易产生不

22、均匀沉降； （3）隧洞工程通过断裂破碎嗲易发生坍塌；）隧洞工程通过断裂破碎嗲易发生坍塌； （4）断裂带可能发生新的移动。）断裂带可能发生新的移动。 活断层活断层 又称活动断裂，是现今仍在活动或者近期有过活动，不又称活动断裂，是现今仍在活动或者近期有过活动，不久的将来还可能活动的断层。久的将来还可能活动的断层。 国标国标岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（GB50021-2001）中将全）中将全新世地质时期内有过地质活动或近期正在活动，在今后新世地质时期内有过地质活动或近期正在活动，在今后一百年可能继续活动的断裂叫全新活动断裂。一百年可能继续活动的断裂叫全新活动断裂。 1. 活断层的分类活断层的分

23、类 按两盘错动方向分：走向滑动性断层和倾向滑动性断层。按两盘错动方向分：走向滑动性断层和倾向滑动性断层。 按活动性质分：蠕变型活断层和突发型活断层。按活动性质分：蠕变型活断层和突发型活断层。 2. 活断层的识别标志活断层的识别标志 1）地质特征）地质特征 最新沉积物的地层断开。最新沉积物的地层断开。 2）地貌特征）地貌特征 是两种截然不同的地貌单元的分界线。是两种截然不同的地貌单元的分界线。本章小结本章小结 (1)(1)构造运动有构造运动有水平运动水平运动和和垂垂直运动直运动。构造运动的结果是使原始水。构造运动的结果是使原始水平状态连续产出的岩层发生变形变位，形成地质构造。平状态连续产出的岩层

24、发生变形变位，形成地质构造。褶皱褶皱、断层断层和和节理节理是是最基本的地质构造最基本的地质构造。 (2)(2)岩层的岩层的产状要素产状要素是岩层的是岩层的走向走向、倾向倾向与与倾角倾角。岩层的厚度是岩。岩层的厚度是岩层顶、底面间的垂直距离。层顶、底面间的垂直距离。 (3)(3)岩层间岩层间接触关系接触关系有有整合整合、不整合不整合、假整合假整合三种。侵入体与其围三种。侵入体与其围岩间为岩间为侵入接触侵入接触。侵入体形成后，地壳发生隆起上升，使侵入体遭。侵入体形成后，地壳发生隆起上升，使侵入体遭受风化剥蚀并接受随后沉积而被沉积地层覆盖，这种接触关系称受风化剥蚀并接受随后沉积而被沉积地层覆盖，这种接触关系称沉沉积接触积接触。(4)(4)褶皱要素褶皱要素是：核、翼、轴面、枢纽等。是：核、翼、轴面、枢纽等。褶皱的识别标志褶皱的识别标志是是在沿地层倾斜方向上地层为对称式重复。核部地层老，两翼新在沿地层倾斜方向上地层为对称式重复。核部地层老，两翼新者为背斜；核部地层新，两翼老者为向斜。同一岩层沿走向发者为背斜；核部地层新，两翼老者为向斜。同一岩层沿走向发生转折合围表明枢纽倾伏是倾伏褶皱。褶皱核部是岩层强烈变生转折合围表明枢纽倾伏是倾伏褶皱。褶皱核部是岩层强烈变形部位。断裂构造发育、岩体完整性差且是地下水富水地段，形部位。断裂构造发育、岩体完整性差且是地下水富水地段，