第2章 地质构造(gai)2

张茂花东北林业大学土木工程学院岩土教研室第二章地质构造1、绝对地质年代：2、相对地质年代：第一节地质年代一、地层的地质年代

指组成地壳的岩层从形成到现在有多少年，能说明岩层形成的确切时间。通过岩石样品所含放射性元素测定(同位素年龄)

表示岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，说明地壳发展的历史过程。

由岩层与相邻已知岩层的相对层位关系来决定。在地质工作中，一般多用相对地质年代二、地层的相对地质年代(一)沉积岩相对地质年代的确定(二)岩浆岩相对地质年代的确定地球发展的时间段落称为地质年代。(一)沉积岩相对地质年代的确定

沉积岩的相对地质年代是通过层序、岩性、接触关系和古生物化石来确定的。1、层序：

以地层的沉积顺序为对比的基础

沉积岩形成时，先沉积的岩层在下面，后沉积的岩层在上面，形成自然的层序。根据这种上新下老的正常层序关系，即可确定岩层的相对地质年代。

(此法在构造运动复杂的地区不适用)2、岩性：

以岩石的主要特征等岩性方面的特点为对比的基础

在一定区域内，在同一时期、同一地质环境下形成的岩层，其岩性特点通常是一致的或相近的。(此法也有一定的局限性)①整合接触：②不整合接触：3、接触关系

由于沉积过程发生间断，岩层在形成年代上是不连续的，中间缺少沉积间断期的岩层，而两种形成年代不相连续的岩层叠合在一起，这种现象称为不整合。不整合：

相邻的新老地层产状一致，形成年代连续，其岩石性质与生物演变连续而渐变，沉积作用没有间断。(地壳持续下降)平行不整合：角度不整合：

又称假整合，新老地层的产状基本上平行一致，但地质年代不连续，其间发生了较长时期的沉积间断。

(地壳均衡升降)

又称斜交不整合，新老地层的产状不一致，成一定角度相交，地质年代不连续。(接受新沉积之前发生过剧烈构造运动)是划分地层相对地质年代的一个重要依据

在不同地质年代的沉积岩层中，含有不同特征的古生物化石。含有相同化石的岩层，无论相距多远，都是同一地质年代中形成的。只要确定出岩层中所含标准化石的地质年代，岩层的地质年代即可确定。4、古生物化石空间状态（是构造运动最明显的综合表现）岩层接触关系角度不整合平行不整合整合接触TheyoungestlayerTheoldestlayer层序古生物化石整合接触关系1、接触关系(二)岩浆岩相对地质年代的确定

岩浆岩的相对地质年代，是通过它与沉积岩的接触关系及其本身的穿插关系来确定的。2、穿插关系①侵入接触：②沉积接触：

岩浆侵入沉积岩层之中，使围岩发生变质现象，则岩浆侵入体的形成年代晚于发生变质的沉积岩层的地质年代。岩浆岩形成后，经长期风化剥蚀，后来在侵蚀面上有新的沉积，说明岩浆岩的形成年代早于沉积岩的地质年代。

穿插的岩浆岩侵入体，总是比被它所侵入的岩层年轻，而比覆盖在它上面的岩层年老。(侵入岩)(喷出岩)三、地质年代表地质年代单位：时间地层单位：

划分地质年代单位和时间地层单位的主要依据是地壳运动和生物演变。宙、代、纪、世、期宇、界、系、统、阶百万年相互对应在地质历史上，每个地质年代都有相应的地层形成，称之为年代地层单位或时间地层单位。第二节地质构造①走向：②倾向：③倾角：

地壳运动使岩层和岩体发生变形和变位，在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形态，是构造运动的产物。1、地质构造：2、岩层产状：(研究地质构造的基础)产状用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示表示岩层在空间的水平延伸方向，用走向线的方位角表示同一岩层的走向有两个值，相差180°表示岩层在空间的倾斜方向，用倾向线的方位角表示倾向方位角与走向方位角相差90°表示岩层在空间倾斜度的大小，是岩层面与水平面所夹的锐角岩层产状示意图ab：走向线cd：倾向线ce：倾斜线α：倾角是指岩层在空间的位置走向/倾向、倾角倾向、倾角3、岩层产状的测定及表示方法①产状要素的测定：用地质罗盘直接在岩层层面上测量②产状要素的表示方法4、地质构造的类型

①水平及单斜构造②褶皱构造③断裂构造④不整合(330º/WS

30º)(240º

45º)岩层产状要素及其测量方法一、水平及单斜构造1、水平构造：

未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，上新下老。

水平构造的岩层，受到地壳运动的影响之后，产状发生变动，向同一个方向倾斜，形成单斜构造。2、单斜构造：

单斜构造往往是褶曲的一翼、断层的一盘，或者是局部地层不均匀的上升或下降引起的。

这只是相对而言的，因为在漫长的地质历史过程中，岩层的原始产状都发生了不同程度的变化。水平构造主要分布在受地壳运动影响轻微的地区。水平构造

单斜构造1、核：2、翼：3、轴面：4、轴：5、枢纽：6、转折端：二、褶皱构造(一)褶曲要素

褶曲：褶皱构造中的一个弯曲。(褶皱构造的组成单位)褶曲的中心部分，通常指位于褶曲中央最内部的岩层

位于核部两侧，向不同方向倾斜的部分

从褶曲顶平分两翼的面

轴面与水平面的交线

褶曲中同一岩层面与轴面的交线

褶皱构造：

在地壳运动中，岩层受到强烈的构造应力，形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。

从褶曲一翼转到另一翼的过渡的弯曲部分

可为平面、曲面；可是直立的、倾斜的、平卧的(假想的，客观上并不存在)(方位→方位、长度→规模)褶曲中同一岩层面最大弯曲点的连线可是圆滑的弧形、尖棱或直线(可为直线、曲线、折线)(可是水平线、倾斜线)岩层在构造运动中受力形成的连续弯曲变形(褶曲的各个组成部分)褶曲要素

核－ABC所包围的内部岩层翼－ABH、CBH轴面－DEFH轴－DH枢纽－BH轴对吗？①背斜：②向斜：1、褶曲的基本形态

经过风化剥蚀作用之后，背斜和向斜具有一定的地面特征：

背斜：向斜：从中心到两侧，岩层从老到新对称重复出露从中心到两侧，岩层从新到老对称重复出露两者正好相反

从外形上看，是岩层向上拱起的弯曲；两翼岩层以核部为中心向两侧倾斜；核部岩层年代较老，两翼岩层年代较新。 从外形上看，是岩层向下凹的弯曲；两翼岩层向核部倾斜；核部岩层年代较新，两翼岩层年代较老。注意：相邻的背斜和向斜“共用”一个翼(二)褶曲的类型

直立褶曲倾斜褶曲倒转褶曲平卧褶曲水平褶曲倾伏褶曲2、褶曲按轴面产状分类形态3、褶曲按枢纽产状分类形态(三)褶皱构造

两个或两个以上褶曲构造的组合，称为褶皱构造。褶皱是褶曲的组合形态(四)褶皱构造的工程地质评价

1、小型褶皱构造：2、大型褶皱构造：(五)褶皱构造的野外识别方法

一般情况下，背斜为山，向斜为谷；

但自然界中的实际情况很复杂，由于长期的外力地质作用，背斜被切削、向斜被填平，再经过地壳运动，可能使背斜成谷、向斜成山可在小范围内通过露出地表的岩层进行观察

因此，不能完全以地形的起伏情况来识别褶皱构造。(地形倒置现象)可以通过穿越法和追索法进行观察

①穿越法：②追索法：

沿选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察，便于了解岩层的产状、层序及新老关系

平行岩层走向进行观察，便于查明褶皱延伸的方向及其构造变化的情况一般以穿越法为主、追索法为辅，穿插运用

①构造裂隙：②非构造裂隙：二、断裂构造(一)裂隙1、概念：

构成地壳的岩体，在构造应力作用下发生变形，当应力超过岩体的极限强度时，岩体的连续性和完整性将遭到破坏而发生断裂，形成断裂构造。2、分类：

根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，可将断裂构造分为裂隙和断层两大类。

裂隙又称节理，是岩体受力断裂后两侧岩块没有明显相对位移的小型断裂构造。1、概念：2、裂隙的类型：岩体受构造应力作用时，随岩体变形而产生的裂隙

由成岩作用、重力、外动力等非构造因素形成的裂隙

在地壳中分布极广，且有一定的规律性

常在较小范围内出现，分布无明显规律断裂面

成岩过程中形成的，如沉积岩中的泥裂

成岩后由于风化、崩塌、滑坡、冰川以及人工爆破等作用形成的构造裂隙

又称张节理，是由张应力作用形成的又称剪节理，是由剪应力作用形成的主要在褶皱构造中背斜和向斜的轴部发育常出现在褶皱的翼部和断层附近非构造裂隙

剪节理常成对出现，称为“共轭”剪节理，又称“X”型节理(张开的)(闭合的)3、裂隙的发育程度裂隙率裂隙的发育程度分为4个等级：不发育、较发育、发育、很发育4、裂隙的工程地质评价

在工程上，岩体中的裂隙除有利于开挖之外，其余都是不利的影响。裂隙的存在破坏了岩体的整体性，使其风化速度加快、透水性增强、强度和稳定性降低。原生裂隙：次生裂隙：张性裂隙：剪性裂隙：剪应力互等定理拉力作用下的节理压力作用下的节理走向节理(纵向节理)倾向节理(横向节理)斜向节理按节理与岩层产状的关系划分为：走向节理倾向节理斜向节理①断层面：②断层线：③断盘：④断距：(二)断层1、概念：

岩体受力断裂后，断裂面两侧岩块发生明显相对位移的断裂构造，称为断层。

2、断层要素地壳中最重要的一种地质构造

(断层的各个组成部分)相邻两岩块发生相对滑动的断裂面

规模大的断层有时并非沿一个简单的面发生，往往是沿着由许多破裂面组成的错动带发生，称为断层破碎带。断层面(带)与地面的交线，即断层在地面的出露线断层面两侧发生相对移动的岩块断层两盘沿断层面相对错开的距离(直立/倾斜,平面/曲面,产状)表示断层的延伸方向，其形状决定于断层面(带)的形状和地面的起伏情况若断层面是倾斜的，位于断层面上部的岩块称上盘，反之称为下盘按两盘相对运动的方向分，相对上升的一盘称为上升盘，反之称为下降盘若断层面直立或断层性质不明时，常用断块所在的方位表示，如东盘、西盘等注意：上盘和上升盘、下盘和下降盘并非完全一致断层的形态要素ABDE—断层面；1、2—断盘；1—下盘；2—上盘；AA′—断距对吗？断层的形态要素断层倾角断层走向下盘断层面上盘相对移动方向3、断层的基本类型上盘沿断层面相对下降、下盘相对上升的断层根据断层两盘相对位移情况，可以分为三种：断层两盘沿断层走向发生相对水平位移的断层上盘沿断层面相对上升、下盘相对下降的断层一般是由于岩体受到水平张应力及重力作用而形成的一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用而形成的断层线比较平直，断层面较陡，倾角一般大于45°断层线与压应力作用方向垂直，倾角变化范围很大冲断层逆掩断层辗掩断层一般是由于岩体受到水平扭应力的作用而形成的倾角很大，断层面近于直立，断层线比较平直(平移断层)由于形成的力学条件与褶皱近似，故多与褶皱伴生①正断层：②逆断层：③平推断层：正断层逆断层平推断层4、断层的组合形式①阶状断层：②地堑与地垒：③叠瓦式构造：

断层很少孤立出现，往往由一些正断层和逆断层有规律的组合成一定形式。由若干条产状大致相同的正断层平行排列组合而成在剖面上各个断层的上盘呈阶梯状相继向同一个方向依次下滑

由走向大致平行、倾向相反、性质相同的两条或两条以上的断层组成断层中间有一个共同的下降盘，称为地堑断层中间有一个共同的上升盘，称为地垒两侧断层一般是正断层，也可以是逆断层(常形成狭长的凹陷地带)(多形成块状山地)一系列产状大致相同、平行排列的逆断层的组合形式各断层的上盘岩块依次上冲形成像屋顶瓦片般的叠覆叠瓦式构造倾向相反的正断层形成地堑倾向相反的正断层形成地垒倾向相同的逆断层形成叠瓦式构造①在断层发育地区修建隧道最为不利。当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触；当其轴线与断层走向垂直时，应预先考虑支护或加固措施。②选择桥址时，要注意查明桥基部位有无断层存在。③在确定路线布局时，要注意河谷地貌与断层构造的关系。5、断层的工程地质评价

由于岩层发生强烈的断裂错动，使岩体裂隙增多，岩石破碎、风化严重、地下水发育，导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建筑有不利的影响。

在道路工程建设中，选择线路、桥址和隧道位置时，应尽可能避开断层破碎带，若避不开，应尽量选择较为有利的地段。①地质体不连续：6、断层的野外识别

当岩体发生断裂并形成断层后，不仅会改变原有地层的分布规律，还会形成各种伴生构造，以及与断层构造有关的地貌现象。

岩层、岩体、岩脉等沿走向突然中断、错开而出现不连续现象，说明可能有断层存在。

沿岩层倾向，原来层序连续的地层发生不对称的重复现象或是某些地层的缺失现象。地质体不连续,地层的重复或缺失,断层的伴生构造,地貌特征,水系特征②地层的重复或缺失：岩层重复岩层缺失岩脉错断断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹牵引弯曲:断层泥或断层角砾:断层擦痕:③断层的伴生构造：

断层两盘相对运动时，断层面附近岩层因受摩擦力拖拽而产生的弧形弯曲现象

断层发生相对滑动时，两侧岩石因受强烈的挤压力，有时沿断层面被研磨得比较破碎

断层两盘相互错动时，因强烈摩擦而在断层面上产生一条条彼此平行、密集的细刻槽牵引弯曲断层角砾断层擦痕④地貌特征：⑤水系特征：

当断层的断距较大时，上升盘的前缘形成陡峭的断层崖，经过风化剥蚀会形成冲沟；继续剥蚀，冲沟扩大形成三角面；再继续剥蚀，三角面会消失。断层三角面形成示意图a-断层崖剥蚀成冲沟；b-冲沟扩大形成三角面；c-继续侵蚀，三角面消失

断层的存在常常控制或影响水系的发育，河流遇断层面急剧改向