地形地貌与地质构造介绍

1、1地形地貌与地质构造 3.1 地质作用3.2 地质年代3.3 地貌单元的类型与特征3.4 地壳地质构造运动的类型3.5 水平岩层与倾斜岩层及其在地质图上的表现3.6 褶皱构造3.7 节理构造与玫瑰花图3.8 断 层3.9 地质图的阅读与分析3.10 地质构造对工程的影响 2 由于内、外力地质作用的长期影响，在地壳表面形成的各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态，称为地貌。 现代地质学认为，地壳被划分成许多刚性的板块，而这些板块在不停地彼此相对运动。正是这些地壳运动，引起海陆变迁，产生各种地质构造，形成山脉、高原、平原、丘陵、盆地等基本构造形态。 本章将重点介绍地质作用，地质年代，各种地貌单

2、元的类型与特征，地壳构造运动的类型，岩层产状，水平岩层与倾斜岩层在地形地质上的表现，褶皱构造，节理构造与玫瑰花图，断层，地质图的阅读与分析以及地质构造对工程的影响等方面内容。 33.1 地质作用 由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用 。 43.1.1 外动力地质作用 外动力地质作用是由地球外部的能量引起的。 按地质营力，外动力地质作用可分为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。 5 外动力作用的方式，一般按下面的程序进行 风化剥蚀搬运沉积硬结成岩 风化作用是在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下，促使组成地壳表层的岩石在原地发生破碎

3、、分解的一种破坏作用。 剥蚀作用是将岩石风化破坏的产物从原地剥离下来的作用。 搬运作用是岩石经风化、剥蚀破坏后的产物，被流水、风、冰川等介质搬运到其它地方的作用。它和剥蚀作用是同时进行的。 沉积作用是被搬运的物质，由于搬运介质的搬运能力减弱，搬运介质的物理化学条件发生变化，或由于生物的作用，从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程。 成岩作用是沉积下来的各种松散堆积物，在一定条件下，由于压力增大、温度升高以及受到某些化学溶液的影响，发生压密、胶结及重结晶等物理化学过程，使之固结成为坚硬岩石的作用。 63.1.2 内动力地质作用 内动力地质作用是由地球内部的能量如地球的旋转能、重力能和放射性元素蜕

4、变产生的热能所引起的。7 地壳运动是指由地球内动力所引起的地壳岩石发生变形、变位(如弯曲、错断等)的机械运动。地壳运动按其运动方向可以分为水平运动和垂直运动两种形式。 岩浆作用是指地壳内部的岩浆，在地壳运动的影响下，向外部压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面，冷却凝固成为岩石的全过程。岩浆作用形成岩浆岩，并使围岩发生变质现象，同时引起地形改变。 地震作用一般是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累，达到一定的限度而突然释放时，导致地壳一定范围的快速颤动。按地震产生的原因，可分为构造地震、火山地震和陷落地震、激发地震等。 变质作用是指由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发生变化，促使

5、岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用。变质作用形成各种不同的变质岩。 83.2 地质年代 3.2.1 地质年代的确定方法 1.地质年代的定义 绝对地质年代是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少年以前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定。 相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来决定的。 92.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。 t某一放射性同位素的年龄 衰变常数,每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数; N矿物中放射性同位素蜕变

6、后剩下的母体同位素含量; D蜕变而成的子体同位素含量。 103.相对地质年代的确定 a)地层层序法 地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。 11 b)生物层序法 地质历史上的生物称为古生物。 c)岩性对比法 一般在同一时期，同样环境下形成的岩石，它的成分、结构和构造应该是相似的，就可以根据岩性对比来确定年代。 d)地层接触关系法 沉积岩间的接触，基本上可分为整合接触与不整合接触两大类型。不整合接触又可以分为平行不整合接触和角度不整合接触。 123.3 地貌单元的类型与特征 3.3.1 地貌的概念 1地形面可能是平面、曲面或波状面。例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等。2地形线两个地形面相交组

7、成地形线(或一个地带)，或者是直线或者是弯曲起伏线，例如分水线、谷底线、坡折线等等。3地形点两条(或几条)地形线的交点，或孤立的微地形体构成地形点，这实际上是大小不同的一个区域，例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点和河谷裂点等。 13143.3.2 地貌单元分类 地貌单元主要包括剥蚀地貌、山麓斜坡堆积地貌、河流地貌、湖积与海岸地貌、冰川地貌、风成地貌。 151617洪积扇 山区河流自山谷流入平原后，流速减低，形成分散的漫流，流水挟带的碎屑物质开始堆积，形成由顶端(山谷出口处)向边缘缓慢倾斜的扇形地貌，如图2-15。 18坡积裙 坡积裙是由山坡上的水流将风化碎屑物质，携带到山坡下，并围绕

8、坡脚堆积，形成的裙状地貌，如图2-16。 19山前堆积平原 山前区是山区和平原的过渡地带，一般是河流冲刷和沉积都很活跃的地区。汛期到来时洪水冲刷，在山前堆积了大量的洪积物；汛期过后，常年流水的河流中冲积物增加。山间凹地 被环绕的山地所包围而形成的堆积盆地，称为山间凹地。山间凹地由周围的山前平原继续扩大所组成，凹地边缘颗粒粗大，一般呈三角形，凹地中心，颗粒逐渐变细，地下水位浅，有时形成大片沼泽洼地。20山麓地貌213. 河流地貌 河流所流经的槽状地形称为河谷，它是在流域地质构造的基础上，经河流的长期侵蚀、搬运和堆积作用逐渐形成和发展起来的一种地貌，如图2-17， 凡由河流作用形成的地貌，称河流地

9、貌。 河流地貌包括河床、河漫滩和阶地。 221）河流地质作用 河流的地质作用可分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。 河流水流有破坏地表并掀起地表物质的作用。水流破坏地表有三种方式，即冲蚀作用、磨蚀作用和溶蚀作用，总称为河流的侵蚀作用。 河流在其自身流动过程中，将地面 流水及其他地质营力破坏所产生的大量碎 屑物质和化学溶解物质不停地输送到洼地、 湖泊和海洋的作用称为河流的搬运作用。 河流的沉积作用是指当河流的水动 力状态时改变，河水的搬运能力下降，致 使搬运物堆积下来的作用过程。 232）河 床 河谷中枯水期水流所占据的谷底部分称为河床。 河床发展过程中，由于不同因素的影响，在河床中形成各种地貌，

10、如河床中的浅滩与深槽、沙波，山地基岩河床中的壶穴和岩槛等。 243）河漫滩 河流洪水期淹没河床以外的谷底部分，称为河漫滩。 254）河流阶地 河流阶地是在地壳的构造运动与河流的侵蚀、堆积作用的综合作用下形成的。 由于构造运动和河流地质过程的复杂性，河流阶地的类型是多种多样的。一般可以将它分为下列三种主要类型：侵蚀阶地 、堆积阶地、基座阶地。 262728293031风蚀地貌与风积地貌323.3.3 不同地貌地区工程建设时应注意的问题1、剥蚀地貌地区工程建设时应注意的问题 1）在山地地区进行大型水电站、大型构筑物、隧道工程施工时，需要注意高边坡稳定性和地质构造稳定性及地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流

11、等）评价。在海拔较高的山上进行施工时要注意工程的抗冻性和岩土中水的膨胀性。 2）在丘陵地带建设时，工程选址可行性论证阶段应避开地质灾害高发地段和地质构造不稳定阶段。在工程施工时，要密切注意恶劣气象条件带来的地质灾害，同时注意保护丘陵的原生态环境，做到人与自然环境和谐相处。 3）剥蚀残山和剥蚀平原由于剥蚀程度的不同和原始地形的不同，岩土体残积的厚度也不同，岩土体的性状也不同。因此，在工程建设时必须进行详细的工程地质勘察。332、山麓斜坡堆积地貌地区工程建设时应注意的问题 1)在洪积扇堆积的多是分选性较差的洪积土，多为碎石土，一般是上游堆积的颗粒较大，呈角砾状；下游堆积的颗粒相对较细，呈圆砾状，一

12、般工程性状较好；但其间也有可能夹有黏性土或淤质土，造成软夹层。所以工程建设时必须注意地层的均匀性。 2)坡积裙和山前堆积平原堆积较多的是分选性很差的坡积土、残积土和冲积土，颗粒大小不一，一般孔隙大，厚度受地形影响，所以在工程建设时注意堆积斜坡的稳定性和堆积颗粒的密实度及地下水的冲刷性。 3)山前堆积平原其颗粒多为砾石、砂、粉土或黏性土，而且堆积的厚度不一致，工程建设时必须注意沉降的均匀性，必须进行详细的工程地质勘察。 343、河流地貌地区工程建设时应注意的问题1）在工程选址论证阶段，必须注意该地河流的最高洪水位、河流的冲刷规律、河岸的稳定性和地基发生管涌的可能性。一般不得在谷地、谷边及河岸冲刷

13、岸建筑。2）在河流阶地建筑时，必须详细了解阶地的稳定性和地层情况及上游发生滑坡、泥石流等地质灾害的可能性以确保工程安全。3）河流阶地的冲积土层往往具有不均匀性和丰富的储水性，要注意建筑物的不均匀沉降。4）古代河流和现代河流的流向往往不一致，所以在建设时要注意了解古河道的走向，以减少建筑物的差异沉降。 354、湖积与海积地貌地区工程建设时应注意的问题 1）湖积地貌往往堆积的是湖积土，海积地貌往往堆积的是海积土，这两类土统称淤积土，其工程性状往往较差，一般是压缩层。 2）湖积土和海积土在其它条件一定时，一般堆积年代越古老，固结程度越好，工程性状要好一些；堆积年代越年轻，固结程度越差，工程性状相对也

14、差一些。 3）湖积土、海积土在同一地区堆积的厚度也不一样，均匀性也不一样，所以工程建设时必须考虑建筑物沉降的稳定性和均匀性。 365、冰川地貌地区工程建设时应注意的问题1)冰川地貌形成的冰水堆积物是冰积岩土，在常年冻土地区建设时应注意冰积岩土的分选性、其本身的稳定性和发生冰川雪崩地质灾害的可能性。2)在季节性冻土地区要注意冰积岩土的冻胀性和冻融性。3)在冻土及寒冷地区施工的混凝土要注意热胀冷缩现象。 376、风成地貌地区工程建设时应注意的问题 1）在工程建设中要注意风成地貌岩土的干缩性和浸水后的湿陷性。 2）在风沙地区选址时要注意沙尘暴的地质灾害和风成地貌本身的滑坡崩塌的地质灾害。 3）在风沙

15、地区选址和建设中要了解地下水的分布规律和水土保持工作。 383.4 地壳地质构造运动的类型 地壳在地质历史中，受地球内、外动力地质作用的影响，不停地运动和演变。地壳运动的结果，形成地壳表面各种不同的地质构造形态，因此，又把地壳运动称为构造运动。地壳运动基本类型有两种：升降运动和水平运动。3.4.1 垂直升降运动 1.海侵(超覆) 2.海退(退覆) 393.4.2 水平运动 403.5.1 岩层产状要素及测定方法1岩层产状要素 岩层产状要素指表示岩层空间方位和倾斜程度的几何要素，包括走向、倾向和倾角。 3.5 水平岩层与倾斜岩层及其在地质图上的表现 412 岩层产状的测定及表示方法 1）方位角表

16、示法只记倾向和倾角，适用于野外记录、地质报告和剖面图中。如SEl3535 (或13535 )，前面是倾向方位角值，后面为倾角值，即倾向南东135方向，倾角35。 2）符号表示法 423.5.2 岩层倾向与地面坡向的关系 43443.5.3 水平岩层及其在地质图上的表现水平岩层指的是岩层平行水平面或大致平行水平面的岩层，即岩层和水平面之间的夹角为0或接近0 (5)。水平岩层发育地区，常具有下列特征：1. 水平岩层的地质界线(岩层分界面和地表面的交线)和地形等高线平行或重合，随等高线的弯曲而弯曲。2. 在岩层没有发生倒转的情况下，新岩层位于老岩层之上，新岩层出露的位置也比老岩层要高。当地形平缓，地

17、面切割不剧烈时，则地面只出露较新的、位于上部的一个岩层，而在地形切割强烈，山高沟深地区，在河谷或沟底较低地区出露较老岩层，而在山顶，分水岭上则出露较沟底为新的岩层，也就是新岩层位于高处，老岩层位于低处。3. 水平岩层的分布和出露形态，受地形的控制。在地形较平坦地区，同一岩层可以分布很大的面积，如图3-10。在山顶等较高地区，水平岩层形成孤岛状，投影在地质图上成为云朵状、花朵状，而在沟谷等较低地区，形成转折尖端指向沟谷上游的狭窄的锯齿状条带，平行等高线分布，这一点在分析小比例尺地质图时常用到。 45463.5.4 倾斜岩层在地质图上的表现 1.露头宽度 岩层露头的宽度主要受岩层厚度、岩层面与地面

18、间夹角大小以及地面陡缓三方面因素控制。 2.厚 度 1）真厚度 ;2）视厚度; 3）铅直厚度 ; 4）真厚度与铅直厚度相互之间的关系. 473. 倾斜岩层在地质图上的表现 1）相反相同 若岩层倾向与地面坡向相反，则岩层露头线与地形等高线朝相同的方向弯曲。“V”字形的尖端在沟谷处指向沟谷上游，在坡脊处指向下坡方向。但岩层露头线的弯曲程度比地形等高线弯曲程度要小，见图3-11、图3-12。 482）相同相反若岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角，则岩层露头线与地形等高线呈相反方向弯曲。“V”字形的尖端在沟谷中指向下游方向,在坡脊处指向上坡方向，见图3-12。 493）相同相同 若岩层倾向

19、与地面坡向相同，但岩层倾角小于地面坡角时，则岩层露头线与地形等高线朝相同方向弯曲。与上面第一种情况的区别是，岩层露头线的弯曲程度比地形等高线的弯曲程度要大，见图3-13。 503.6 褶皱构造 3.6.1 褶皱的概念及成因 1.褶皱的概念 褶皱指岩石在主要由地壳运动所引起的地应力长期作用下所发生的永久性弯曲变形。 512. 褶皱的基本形式 褶曲的形态是多种多样的，褶曲的基本类型只有两种：背斜和向斜（如图4-18）。 523. 褶皱构造的成因 533.6.2 褶曲的要素54553.6.3 褶曲的分类 1.褶曲的横剖面形态分类 2.褶曲的纵剖面形态分类 56 3.褶曲的平面形态分类 依据褶曲同一岩

20、层在平面上出露的纵沟长度和横向宽度之比将褶曲分为以下四种类型：1)线状褶曲 ; 2)短轴褶曲 ; 3)穹窿构造 ; 4)构造盆地. 4.褶曲的剖面组合类型 573.6.4 褶皱的野外识别 1.穿越法 穿越法就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。穿越法有利于了解岩层的产状、层序及其新老关系。 2.追索法 追索法就是平行岩层走向进行观察的方法。平行岩层走向进行追索观察，便于查明褶皱延伸的方向及其构造变化的情况。 583.7 节理构造与玫瑰花图 3.7.1 节理的概念 节理或称裂隙，是岩层裂开有破裂面但两侧岩石没有显著位移的小型断裂构造。3.7.2 节理的分类 1.节理的成因分类 1)原生节

21、理; 2)构造节理；3）表生节理。 2.按力学性质分类 1)张节理 ; 2)剪节理 3.根据节理产状与所在岩层产状的关系分类 1)走向节理 ; 2)倾向节理 ; 3)斜向节理 ; 4)顺层节理 4.根据节理走向与所在褶曲的轴向的关系分类 1)纵节理; 2)横节理 ; 3)斜节理 59603.7.3 节理的发育程度分级 613.7.4 节理的统计方法与玫瑰花图 1. 节理的统计方法 1）节理的成因类型、力学性质。2）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/m”为单位计算，体积节理数用单位体积内的节理数表示。3）节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度。4）节理

22、的充填物质及厚度、含水情况。 5）节理发育程度分级。622.节理玫瑰花图 633.8 断 层 3.8.1 断层的概念 断层是指岩体在构造应力的作用下发生断裂且断裂面两侧岩石有显著相对位移的断裂构造。 643.8.2 断层要素 1.断层面和破碎带 两侧岩块发生显著位移的破裂面叫做断层面。 断裂面往往形成一定宽度的断层破碎带，而且断层面上往往有擦痕。 2.断层线 指断层面与地面的交线。 3.断 盘 指断层面两侧发生显著位移的岩块。 4.断 距 指断层两盘相对位移离开距离。 65663.8.3 断层的分类 1.依据断层两盘相对错动分类672.根据断层面产状与两盘岩层的产状关系分类 683.根据断层面

23、产状与褶皱轴线(或区域构造线)的关系分类 4.按断层的力学性质分类 1）压性断层; 2）张性断层; 3）扭性断层。 693.8.4 断层的野外识别 1.是否存在断层的识别 一是要找到断层面或断层破碎带的存在； 二是找到两盘岩石被移动的证据。 2.断层的野外特征 地形地貌特征、地层特征、断层面特征、其他标志。70 3. 活动性断裂的判别标志 1）全新世以来的第四系地层中发现有断裂(错动)或与断裂有关的伴生褶曲。2）断裂带中的侵入岩浆其绝对年龄新或者对现场新地层有扰动或接触烘烤剧烈。3）沿断层带的断层泥及破碎带多未胶结，断层崖壁可见擦痕和错碎岩粉。 4）在断层带附近地区有现代地震、地面位移和地形变

24、以及微震发生。5）沿断裂带地热温泉、地磁及各种气体数值一般偏高。 71723.9 地质图的阅读与分析 3.9.1 地质图的分类 1.按地质图内容的分类 按地质图内容可分为普通地质图、构造地质图、第四纪地质图、基岩地质图、水文地质图、工程地质图等。 2.按地质图制作方法的分类 按地质图的制作方法和用途可分为地质平面图、地形地质平面图、立体地质图、综合地层柱状图、地质剖面图、地层等高线图、水平断面图等。733.9.2 地质图的规格与符号一副正规的地质图应该有图名、比例尺、方位、图例、责任表（包括编图单位、负责人员、编图日期及资料来源等）和编制日期等，在图的左侧为综合地层柱状图，有时还在图的下方附有

25、剖面图。比例尺的大小反映了图的精度，比例尺越大，图的精度越高，对地质条件的反映也越详细，越准确。一般地质图比例尺的大小，是由工程的类型、规模、设计阶段和地质条件的复杂程度决定的。地质图图例中，地层图例严格地要求自上而下或自左而右，从新地层到老地层排列。 74753.9.3 地质图的一般阅读步骤 763.9.4 各种地质构造的读图方法1.岩层的产状分析 772.褶曲分析 783.断层分析 794.地层接触关系 803.9.5 地形地质图的系统阅读分析 1.比例尺2.地形地貌3.地层岩性4.地质构造5.接触关系813.10 地质构造对工程的影响 3.10.1 褶皱构造对工程的影响 1.褶曲核部岩层

26、由于受水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响到岩体完整性和强度高低，在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育，所以在核部布置各种建筑工程，如路桥、坝址、隧道等，必须注意防治岩层的坍落、漏水及涌水问题。 2.在褶曲翼部布置建筑工程时，如果开挖边坡的走向近于平行岩层走向，且边坡倾向与岩层倾向一致，边坡坡角大于岩层倾角，则容易造成顺层滑动现象。如果开挖边坡的走向与岩层走向的夹角在40以上，两者走向一致，且边坡倾向与岩层倾向相反或者两者倾向相同，但岩层倾角更大，则对开挖边坡的稳定较有利。因此，在褶曲翼部布置建筑工程时，重点注意岩层的倾向及倾角的大小。 3.对于隧道等深埋地下工程，一般应布置在褶皱的翼部，因为隧道通过均一岩层有利稳定，而背斜顶部岩层受张力