土石坝的地质环境-深入地壳

4.1地层地层：一切成层岩石的总称，包括变质的和火山成因的成层岩石在内，是一层或一组具有某种统一的特征和属性的并和上下层有着明显区别的岩层。地层接触关系：指新老地层或岩石在空间上的相互叠置状态。最基本的地层的接触关系通常有：整合接触、假整合（平行不整合）、不整合（角度不整合）。4.1地层整合接触：连续沉积的岩层,老岩层沉积在下,新岩层在上,不缺失岩层,这种关系称整合接触。整合接触特点：岩层是互相平行的,时代是连续的,岩性和古生物特征是递变的。整合岩层说明在一定时段内沉积地区的构造运动的方向没有显著的改变,古地理环境也没有突出的变化。4.1地层不整合接触：由于外在作用力,往往使沉积中断,形成时代不相连续的岩层,这种关系称不整合接触。按照不整合面上下两套岩层之间的产状及其所反映的构造运动过程,不整合可分为平行不整合(假整合)和角度不整合(斜交不整合)。平行不整合特点是不整合面上下两套岩层的产状彼此平行,但不是连续沉积的(即发生过沉积间断),两套岩层的岩性和其中的化石群也有显著的不同。角度不整合特点是不整合面上下两套岩层成角度相交,上覆岩层覆盖于倾斜岩是侵蚀面之上;岩层时代是不连续的;岩性和古生物特征是突变的。4.1地层平行不整合角度不整合4.2地质构造作用力构造运动：又称为地壳运动，是指地球内力所引起的岩石圈的变形、变位以及洋底的增生和消亡的地质作用。构造运动的结果使地壳或岩石圈的物质发生变形和变位。一方面引起地表形态大规模变化:如山脉形成、海陆变迁大陆分裂与大洋扩张等;另一方面,使岩石圈中岩石发生变形:如地层的倾钭与弯曲、岩石块体的破裂与相对错动等。4.2地质构造作用力构造运动包括水平运动和垂直运动两种。水平运动和垂直运动是岩石圈空间变形的两个分量,它们总是相伴而生。构造运动的方向性4.2地质构造作用力水平运动：是地壳或岩石圈块体沿水平方向的移动。水平运动表现为地质体的相互分离、会聚或平移错动,造成岩层的褶皱与断裂,在岩石圈的软弱层中则可形成巨大的褶皱山系。常把产生大规模、强烈的岩石变形(褶皱与断裂等)并与山系形成紧密相关的水平运动,称为造山运动。构造运动的方向性4.2地质构造作用力垂直运动：是指相邻块体或同一块体的不同部分做差异性上升或下降。垂直运动一般表现为大面积的上升和下降运动,形成大型的隆起和拗陷,引起海侵和海退。造成地表地势高差的改变,引起海陆变迁,上升可成陆,下降成海等。传统上称为造陆运动。构造运动的方向性意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟公元前105年4.2地质构造作用力构造运动有快有慢,但多数是长期缓慢的运动。例如喜马拉雅山,在四千万年前还是一片汪洋,今日却成了世界屋脊。第三纪以来,每年平均上升0.05cm。从1862-1932年的70年间,平均每年上升1.82cm,近些年来上升速度还在增加。此外像大洋中脊,也以每年2-4cm的速度向两侧移动。构造运动的速度与幅度4.2地质构造作用力根据构造运动发生时期划分为：古构造运动：第四纪(25百万年)之前的构造运动新构造运动：第四纪以来的构造运动现代构造运动：人类历史时期以来所发生的构造运动构造运动时期划分4.3地质构造运动组成地壳的岩层和岩石,在地壳运动动力的作用下,发生变形、变位的行迹叫地质构造。地质构造在层状岩石中表现最为明显,研究得也最清楚。故主要讲述岩层中的地质构造。地质构造的基木类型有:水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造等。水平构造倾斜构造褶皱构造断裂构造4.3地质构造运动水平构造：沉积岩层形成时的原始产出状态(即产状)多数是水平或近于水平。如果经受地壳运动(垂直抬州)的影响,改变了原始形成时的位置,但仍保持水平产状的一套水平岩层组成的构造,称为水平构造。4.3地质构造运动倾斜构造:是指岩层经构造变动后岩层层面与水平面间具有一定的夹角(5度85度)。当单斜构造上部的岩层较坚硬或软硬相间时,在差异剥蚀作用下常形成单面山和猪背脊等典型地貌。4.4地球历史概念地球自形成以来大约经历了46亿年的历史。一切地质事件都应该存放在有序的地质时间维度里,基于此,我们对一切运动变化才会有可能分析,因为物质运动离不开时空,研究有关地球历史演化和测定地质事件的年龄与时间序列,称为地质年代学。46亿年原始地球35亿年原始地壳25亿年陆核形成15亿年地盾形成2.5亿年大陆形成板块演化4.4地球历史概念地质年代是指地球上各种地质事件发生的时代4.5地质年代地质年代是指地球上各种地质事件发生的时代。地质年代可划分为绝对年代和相对年代。4.5地质年代绝对年代：地质事件发生到今年龄。主要根据岩石中所含放射性元素的衰变规律来测。又称同位素地质年龄。（加拿大魁北克省）地球上发现的最古老岩石年龄为42.8亿年4.5地质年代相对年代：根据地球发展历史过程中生物演化和岩层形成的顺序,将地球历史划分为若干自然阶段,称为相对地质年代。地质事件发生的先后顺序，主要是根据地层的层序、岩性及地层中的古生物化石等进行判断。4.5地质年代相对年代确定方法地层层位法古生物法岩性对比法4.5地质年代地质年代表地层形成顺序岩性变化特征生物演化阶段构造运动性质古地理环境4.5地质年代地质年代表地质年代单位宙代纪世地层单位宇界系统根据生物地层学等所划分的地层单位,称为年代地层单位。最大的地层单位叫宇,宇下分为界,界又分为系,每个系又分为3个(或2个)统。与此相对应,形成一个宇的时间叫宙,形成一个界的时间叫代,形成一个代的时间叫纪,形成一个统的时间叫世。4.6岩层产状及其观测岩层产状：岩层面在三维空间的延伸方位及倾斜程度。4.6岩层产状及其观测岩层产状的三要素：走向、倾向、倾角。岩层产状三要素

走向倾向倾角地质罗盘4.6岩层产状及其观测岩层产状的表示方法：方位角表示法、象限角表示法。方位角表示法205˚∠25˚倾向205˚，倾角25˚倾向∠倾角象限角表示法走向∠倾角+倾向象限N65˚W∠25˚SW走向北偏西65˚，倾角25˚，倾向南西岩层产状测量方法4.7褶皱构造褶皱构造：指岩层受构造运动后，在保持连续性的情况下产生的弯曲变形。褶皱是地壳广泛分布、最常见的地质构造形态，在沉积岩中最为明显。是地壳构造运动和构造变形的证据和结果。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的意义。4.7褶皱构造褶皱构造的基本形态分为：向斜、背斜。背斜：中间岩层向上拱起的弯曲，两翼岩层向外倾斜。向斜：中间岩层向下凹陷的弯曲，两翼岩层向内倾斜。4.7褶皱构造褶皱构造的基本形态分为：向斜、背斜。背斜：中间岩层向上拱起的弯曲，两翼岩层向外倾斜。向斜：中间岩层向下凹陷的弯曲，两翼岩层向内倾斜。4.7褶皱构造在同一水平面上，背斜中心部位岩层时代较老，两侧岩层依次变新，且两边成对出现。背斜向斜在同一水平面上，向斜中心部位岩层时代较新，两侧岩层依次变老，且两边成对出现。4.7褶皱构造4.7褶皱构造4.7褶皱构造褶皱具有以下各要素：核:褶曲的中心部分。通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。翼:指褶曲核部两侧的岩层。一个褶曲具有两个翼。轴面:平分褶曲两翼的假想的对称面。轴面可以是简单的平面,也可以是复杂的曲面。枢纽:褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线,叫枢纽。轴:指轴面与水平面的交线。因此,轴永远是水平的。4.7褶皱构造褶皱的形态分类：按轴面产状分类：直立褶皱、倾斜褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱。按枢纽产状分类：水平褶皱、倾伏褶皱。直立褶皱：轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等。倾斜褶皱：轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等。倒转褶皱：轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，一翼岩层正常，另一翼岩层倒转。平卧褶皱：轴面近于水平，两翼岩层近于水平，一翼岩层正常，另一翼岩层倒转。按轴面产状分类4.7褶皱构造直立褶皱倾斜褶皱倒转褶皱平卧褶皱直立褶皱倾斜褶皱倒转褶皱平卧褶皱4.7褶皱构造水平褶皱：枢纽水平，两翼岩层的走向近于平行。倾伏褶皱：枢纽倾斜，两翼岩层的走向不平行。按枢纽产状分类水平褶皱倾伏褶皱4.7褶皱构造褶皱的构造识别：（1）垂直岩层走向进行观察，当岩层重复对称分布时，肯定有褶皱构造，否则没有。（2）分析岩层的新老组合关系，判断是背斜还是向斜。（3）分析岩层产状，判断是直立褶皱还是倾斜褶皱。（4）分析枢纽产状，判断是水平还是倾伏褶皱。4.7褶皱构造褶皱的工程地质意义：（1）褶皱核部岩层破碎、易风化剥蚀、强度低、渗透性大，对坝基或洞室稳定性不利。（2）坝址布置在倾向上游的一翼对坝基稳定有利；若在倾向下游的一翼，且岩层倾角较缓或软弱夹层、顺层节理发育时，对坝基稳定不利。（3）当隧洞轴线与岩层近于垂直时，隧洞可能穿过不同性质的岩层，要特别注意岩性软弱、节理发育及含水层地段。4.8断裂构造（节理）断裂构造：岩体受应力作用超过其强度时发生裂缝或错断，破环岩体原有完整性形成断裂构造。断裂构造是主要的地质构造类型，在地壳岩层中广泛分布，对岩体的稳定性和渗透有较大的影响，常对建筑物的地基的工程地质评价、规划选址、设计及施工方案起控制作用。4.8断裂构造（节理）断裂构造可分为节理与断层。节理：岩体沿破裂面没有明显位移，或仅有微量位移。断层：岩体沿破裂面两侧发生了明显的位移或较大的错动。节理断层4.8断裂构造（节理）节理按照成因可分为：原生节理、构造节理、风化节理。原生节理：若节理是在成岩过程中形成的,如玄武岩中的柱状节理、细粒沉积物中的泥裂,可以称之为原生节理。构造节理：受构造应力控制，分布广，具有明显的定向性和规律性。风化节理：多分布在地表，无定向性。原生节理风化节理构造节理4.8断裂构造（节理）节理按照力学性质可分为：剪节理、张节理、劈理。剪节理：岩石受剪应力作用形成的破裂面，其两组一般形成“X”型，又称X节理。张节理：岩层受张力作用形成的破裂面。劈理：密集的构造微节理。箭节理劈理张节理4.8断裂构造（节理）剪节理特征：一般成对呈“X”出现，节理间距小，尤其在软弱薄层岩石，常密集成带；节理面密闭，产状稳定，延伸较远；节理面平直光滑，常有剪切滑动留下的擦痕；交叉切割岩体，岩体较为破碎，剪切节理面常是易于滑动的软弱面。剪节理特征4.8断裂构造（节理）张节理特征：4.8断裂构造（节理）劈理可分为破劈理和流劈理。破劈理：出现在构造运动强烈、应力集中段。流劈理：由于压应力作用，使岩石中的矿物发生塑性流动、拉长、压扁和重结晶，使矿物平行排列形成密集破裂面。多发育在塑性较大的岩层。破劈理流劈理4.9断层断层：岩块沿着断裂面有明显位移的断裂构造称为断层。断层的几何要素包括：断层面、断层线、断盘、位移：(1)断层面：岩层或岩体断开后,两侧岩体沿着断裂面发生显著位移,这个断裂面称为断层面。(2)断层线：断层面与地面的交线称断层线,它表示断层的延伸方向。它可以是一条直线,也可以是一条曲线或波状弯曲的线。(3)断盘：断层面两侧发生显著位移的岩块称为断盘。位于断层面以上的岩块叫上盘,位于以下的叫下盘。相对上升的岩块叫上升盘,相对下降的岩块叫下降盘。应该指出,上升盘与上盘,下降盘与下盘,切勿混淆起来。(4)位移：断层两盘的相对移动统称位移。4.9断层中国活动断裂带分布图4.9断层断层按照两盘相对位移可以分为：正断层、逆断层、平移断层。正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。平移断层：断层两盘产生相对水平位移。正断层逆断层平移断层4.9断层断层的组合类型：在自然界,常见许多断层以一定组合形式出现。从平面上看,断层排列有平行状、雁行状、环状和放射状等。从剖面上看,有阶梯状、叠瓦状、地堑和地垒等。（1）阶梯状断层：由若干条产状基本一致的正断层所组成，各条断层的上盘依次向同一个方向错落而构成剖面上的阶梯式。4.9断层（2）