构造地质基础02z概述优秀PPT.ppt

东南高校远程教化工工 程程 地地 质质第第 二二 章章主讲老师：主讲老师：童小东童小东1第第2章章 构造地质基础构造地质基础第第1节节 地壳及其物质组成地壳及其物质组成第第2节节 地质年头与第四纪地质概述地质年头与第四纪地质概述第第3节节 地质构造地质构造2第第1节节 地壳及其物质组成地壳及其物质组成 地球的赤道半径（地球的赤道半径（6378.104km6378.104km）比两）比两极半径（极半径（6356.779km6356.779km）要大，所以地球不）要大，所以地球不是一个完全的圆球体。地球表面参差起伏，是一个完全的圆球体。地球表面参差起伏，大约有大约有70.8%70.8%的面积为海疆，有的面积为海疆，有29.2%29.2%的面的面积为陆地。积为陆地。3一、地球的层圈构造一、地球的层圈构造 地球包括外部层圈（大气圈、地球包括外部层圈（大气圈、水圈及生物圈）和固体地球两部分。水圈及生物圈）和固体地球两部分。固体地球内部也是分层的，由地壳、地幔固体地球内部也是分层的，由地壳、地幔和地核组成。和地核组成。在地幔顶部区域存在一个软流圈。软流圈在地幔顶部区域存在一个软流圈。软流圈以上的物质均为固态，称为岩石圈。岩石圈以上的物质均为固态，称为岩石圈。岩石圈具有较强的刚性，分裂成很多块体，称为板具有较强的刚性，分裂成很多块体，称为板块。板块驮在软流圈上随之运动，即为板块块。板块驮在软流圈上随之运动，即为板块运动，是构造运动发生的根源。运动，是构造运动发生的根源。4岩石圈岩石圈软流圈软流圈液态外核液态外核固态内核固态内核地壳地壳固体地球的层圈构造固体地球的层圈构造5二、地质作用二、地质作用 地球在地球在4646亿年的历史中渐渐亿年的历史中渐渐发发展展和和演演化化成成今今日日的的面面貌貌。同同时时，今今日日的的地地球球仍仍以以人人们们不不易易察察觉觉的的速速度度和和方方式式在在接接着着变变更中。更中。目目前前人人们们对对地地壳壳的的发发展展演演化化探探讨讨得得最最为为具具体体，将将塑塑造造地地壳壳面面貌貌的的自自然然作作用用称称为为地地质质作用。作用。6 地质作用的动力来源，地质作用的动力来源，一是由地球内部放射性元素一是由地球内部放射性元素蜕变产生蜕变产生内热内热；二是来自；二是来自太阳辐射热太阳辐射热，以及，以及地球旋转力和重力地球旋转力和重力。地质作用实质上是组成地球的物质以及地质作用实质上是组成地球的物质以及由其传递的能量发生运动的过程。考虑动力由其传递的能量发生运动的过程。考虑动力来源部位，地质作用常被划分为来源部位，地质作用常被划分为内力地质作内力地质作用用与与外力地质作用外力地质作用两大类。两大类。7 地质作用常常引发灾难，地质作用常常引发灾难，按地质灾难成因的不同，工程按地质灾难成因的不同，工程地质学把地质作用划分为物理地质作用和工地质学把地质作用划分为物理地质作用和工程地质作用两种。程地质作用两种。物理地质作用（自然地质作用）包括内物理地质作用（自然地质作用）包括内力与外力地质作用。力与外力地质作用。工程地质作用即人为地质作用。工程地质作用即人为地质作用。8 1.物理地质作用物理地质作用 a.内力地质作用内力地质作用：动力来自：动力来自地球本身，并主要发生在地球内部，按其作地球本身，并主要发生在地球内部，按其作用方式可分为用方式可分为4种。种。内内力力地地质质作作用用构造运动构造运动岩浆作用岩浆作用变质作用变质作用地地 震震9 b.外力地质作用外力地质作用：主要由太阳：主要由太阳辐射热引起并主要发生在地壳的表辐射热引起并主要发生在地壳的表层。层。外外力力地地质质作作用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固结成岩作用固结成岩作用 2.工程地质作用工程地质作用 工程地质作用是指由人类活动引起的工程地质作用是指由人类活动引起的地地质效应质效应。10三、岩石三、岩石 岩石岩石是地壳的基本组成物质，是地壳的基本组成物质，是内、外动力地质作用的产物，由矿物组成。是内、外动力地质作用的产物，由矿物组成。岩石按其形成方式有岩石按其形成方式有火成岩火成岩（岩浆岩岩浆岩）、）、沉积岩沉积岩和和变质岩变质岩三大类，它们分别是三大类，它们分别是岩浆作岩浆作用用、外力地质作用外力地质作用和和变质作用变质作用的产物。的产物。通常用通常用结构结构和和构造构造来描述岩石的形貌特来描述岩石的形貌特征。征。11 1.1.岩石的结构：岩石中矿物的岩石的结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形态及彼此结晶程度、颗粒大小、形态及彼此间的组合方式。间的组合方式。2.2.岩石的构造：岩石中矿物集合体之间岩石的构造：岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其他组成部分之间的排或矿物集合体与岩石其他组成部分之间的排列和充填方式。列和充填方式。岩岩石石的的构构造造火成岩：火成岩：块状构造块状构造沉积岩：沉积岩：层状构造层状构造变质岩：变质岩：片理构造片理构造12第第2节节 地质年头与第四地质年头与第四 纪地质概述纪地质概述一、地质年头一、地质年头 地球形成至今已有地球形成至今已有4646亿年。在整个地亿年。在整个地质历史时期，地质作用贯穿始终。因此时质历史时期，地质作用贯穿始终。因此时间的概念特别重要。间的概念特别重要。地质学以相对年头和确定年头两种方地质学以相对年头和确定年头两种方法计算时间。表示地质事务发生的先后依法计算时间。表示地质事务发生的先后依次为相对年头；表示地质事务发生至今的次为相对年头；表示地质事务发生至今的时间称为确定年头（同位素年头）。时间称为确定年头（同位素年头）。13 1.1.相对年头的确定相对年头的确定 a.a.地层层序律地层层序律 地层层序律是确定地层相对年头的基本地层层序律是确定地层相对年头的基本方法。未经过构造运动改造的层状岩层大多方法。未经过构造运动改造的层状岩层大多是水平岩层。水平岩层的层序为每一层都比是水平岩层。水平岩层的层序为每一层都比其下伏的相邻岩层新而比其上覆的相邻层老，其下伏的相邻岩层新而比其上覆的相邻层老，即下老上新。这就是地层层序律的基本内容。即下老上新。这就是地层层序律的基本内容。岩层因构造运动而发生倾斜但未倒转时，岩层因构造运动而发生倾斜但未倒转时，倾斜面以上的岩层新，倾斜面以下的岩层老。倾斜面以上的岩层新，倾斜面以下的岩层老。14岩层层序律岩层层序律岩层水平岩层水平岩层倾斜岩层倾斜12312315 若构造运动使岩层层序颠倒，若构造运动使岩层层序颠倒，这种现象称为地层倒转，则老岩层这种现象称为地层倒转，则老岩层就会覆盖在新岩层之上。这时要细致探讨沉就会覆盖在新岩层之上。这时要细致探讨沉积岩的原生构造来判别岩层的顶、底面。积岩的原生构造来判别岩层的顶、底面。12312316 b.b.生物层序律生物层序律 沉积岩中保存的地质时期的沉积岩中保存的地质时期的生物遗体和遗迹称为化石。化石的成分常常生物遗体和遗迹称为化石。化石的成分常常已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等部已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等部分的形态和内部构造却在化石里保存下来。分的形态和内部构造却在化石里保存下来。在漫长的地质历史时期内，生物从无到在漫长的地质历史时期内，生物从无到有、从简洁到困难、从低级到高级发生不行有、从简洁到困难、从低级到高级发生不行逆转的发展和演化。所以不同地质时代的岩逆转的发展和演化。所以不同地质时代的岩层中含有不同类型的化石及其组合。这就是层中含有不同类型的化石及其组合。这就是生物层序律。生物层序律。17 采集古生物化石标本，尤其采集古生物化石标本，尤其是那些对确定地质年头有确定意是那些对确定地质年头有确定意义的标准化石，就可以依据古生物地层学方义的标准化石，就可以依据古生物地层学方法确定岩层的地质年头。法确定岩层的地质年头。c.c.切割律切割律 不同时代的岩层或岩体常被侵入岩侵入不同时代的岩层或岩体常被侵入岩侵入穿插。就侵入岩与围岩相比，侵入者时代新，穿插。就侵入岩与围岩相比，侵入者时代新，被侵入者时代老，这就是切割律。包袱者新，被侵入者时代老，这就是切割律。包袱者新，被包袱者老。被包袱者老。18 2.2.确定年头的测定确定年头的测定 自从自从2020世纪世纪3030年头发觉了元素年头发觉了元素的放射性后，同位素地质年头测定方法得到的放射性后，同位素地质年头测定方法得到越来越广泛的应用。基本原理是基于放射性越来越广泛的应用。基本原理是基于放射性元素具有固定的衰变系数（衰变系数元素具有固定的衰变系数（衰变系数 表示每表示每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数），而且矿物中放射性同位素蜕变后剩余数），而且矿物中放射性同位素蜕变后剩余的母体同位素含量（的母体同位素含量（N N）与蜕变而成的子体）与蜕变而成的子体同位素含量（同位素含量（D D）都可以测得，依据公式）都可以测得，依据公式19就可以计算出该矿物从其形成到现在的实际就可以计算出该矿物从其形成到现在的实际年龄，即代表岩石的确定年头。年龄，即代表岩石的确定年头。二、第四纪地质概述二、第四纪地质概述 第四纪是新生代最晚的一个纪，是包括现第四纪是新生代最晚的一个纪，是包括现代在内的地质发展历史的最新时期。代在内的地质发展历史的最新时期。20 1.1.第四纪地质概况第四纪地质概况 第四纪时期地壳有过猛烈的第四纪时期地壳有过猛烈的活动，为了与第四纪以前的地壳运动相区分，活动，为了与第四纪以前的地壳运动相区分，把第四纪以来发生的地壳运动称为新构造运把第四纪以来发生的地壳运动称为新构造运动。动。地球上巨大块体大规模的水平运动、火地球上巨大块体大规模的水平运动、火山喷发、地震等都是地壳运动的表现。山喷发、地震等都是地壳运动的表现。第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰川。川。21 地区新构造运动的特征，对地区新构造运动的特征，对工程区域稳定性问题的评价是一工程区域稳定性问题的评价是一个基本要素。个基本要素。2.2.第四纪沉积物第四纪沉积物 第四纪的历史虽然只有第四纪的历史虽然只有200200万年左右，万年左右，但新构造运动猛烈，海平面和气候变更频繁，但新构造运动猛烈，海平面和气候变更频繁，所以第四纪沉积环境极为困难。第四纪沉积所以第四纪沉积环境极为困难。第四纪沉积物形成时间短，成岩作用不充分，常常成为物形成时间短，成岩作用不充分，常常成为松散、多孔、懦弱的土层覆盖在前第四纪坚松散、多孔、懦弱的土层覆盖在前第四纪坚硬的岩层之上。硬的岩层之上。22第第四四纪纪沉沉积积物物按按成成因因分分类类残积物残积物坡积物坡积物洪积物洪积物冲积物冲积物湖泊沉积物湖泊沉积物海洋沉积物海洋沉积物冰碛与冰水沉积物冰碛与冰水沉积物风积物风积物23第第3节节 地质构造地质构造一、岩层产状与地层接触关系一、岩层产状与地层接触关系 1.构造运动与地质构造构造运动与地质构造 构造运动是一种机械运动，所涉及的构造运动是一种机械运动，所涉及的范围包括范围包括地壳地壳及及岩石圈岩石圈。构造运动按运动方向可分为构造运动按运动方向可分为水平运动水平运动和和垂直运动垂直运动。24 水平方向的构造运动使岩块水平方向的构造运动使岩块相互分别裂开或是相向聚汇，发相互分别裂开或是相向聚汇，发生挤压、弯曲或剪切、错开。生挤压、弯曲或剪切、错开。垂直方向的构造运动则使相邻块体作差垂直方向的构造运动则使相邻块体作差异性上升或下降。异性上升或下降。原始沉积物多是水平或近于水平的层状原始沉积物多是水平或近于水平的层状积累物，经过固结成岩作用形成坚硬岩层积累物，经过固结成岩作用形成坚硬岩层（沉积岩层）。沉积岩层基本上为水平岩层。（沉积岩层）。沉积岩层基本上为水平岩层。25 经过水平方向构造运动作用经过水平方向构造运动作用后，岩层由后，岩层由水平状态水平状态变为变为倾斜状倾斜状态态，成为，成为倾斜岩层倾斜岩层。123123倾斜岩层倾斜岩层26 构造运动使岩层发生变形和构造运动使岩层发生变形和变位，形成的产物称为地质构造。变位，形成的产物称为地质构造。常见的地质构造有褶皱、断层和节理。常见的地质构造有褶皱、断层和节理。断层和节理又统称断裂构造。断层和节理又统称断裂构造。2.2.岩层的产状岩层的产状 岩层的产状是指岩层的空间位置，它是岩层的产状是指岩层的空间位置，它是探讨地质构造的基础。产状用走向、倾向和探讨地质构造的基础。产状用走向、倾向和倾角来表示。倾角来表示。27 3.地层接触关系地层接触关系 在地质历史发展演化的各个在地质历史发展演化的各个阶段，构造运动贯穿始终，由于构造运动的阶段，构造运动贯穿始终，由于构造运动的性质不同或所形成的地质构造特征不同，往性质不同或所形成的地质构造特征不同，往往造成新老地层之间具有不同的往造成新老地层之间具有不同的接触关系接触关系。地层接触关系是构造运动最明显的综合表现。地层接触关系是构造运动最明显的综合表现。28地地层层的的接接触触关关系系整合接触整合接触假整合接触假整合接触不整合接触不整合接触侵入体的沉积接触侵入体的沉积接触侵入接触侵入接触断层接触断层接触29二、褶皱二、褶皱 岩层受力而发生弯曲变形岩层受力而发生弯曲变形形成褶皱。形成褶皱。1.褶皱的核部是岩层猛烈变形的部位，一褶皱的核部是岩层猛烈变形的部位，一般在背斜的顶部和向斜的底部发育有张拉裂般在背斜的顶部和向斜的底部发育有张拉裂隙。这些裂隙把岩层切割成块状。在变形猛隙。这些裂隙把岩层切割成块状。在变形猛烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成岩石烈时，沿褶皱核部常有断层发生，造成岩石裂开或形成构造角砾岩带。裂开或形成构造角砾岩带。30 此外，向斜、背斜核部的裂隙此外，向斜、背斜核部的裂隙往往是地下水富集和流淌的通道。往往是地下水富集和流淌的通道。由于岩层构造变形和地下水的影响，马由于岩层构造变形和地下水的影响，马路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部简洁遇路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部简洁遇到工程地质问题。到工程地质问题。2.2.褶皱的翼部不同于核部，具有另一类褶皱的翼部不同于核部，具有另一类工程地质问题。在褶皱两翼形成的倾斜岩层工程地质问题。在褶皱两翼形成的倾斜岩层简洁造成顺层滑动。当岩层倾向与临空面坡简洁造成顺层滑动。当岩层倾向与临空面坡向一样，特殊是岩层中有懦弱夹层存在时应向一样，特殊是岩层中有懦弱夹层存在时应慎重对待。慎重对待。31三、节理与断层三、节理与断层 岩石受力后发生变形，当作用岩石受力后发生变形，当作用力超过岩石的强度时，岩石的完整性会遭到力超过岩石的强度时，岩石的完整性会遭到破坏而发生裂开，形成断裂构造。破坏而发生裂开，形成断裂构造。断裂构造包括节理和断层。岩石裂开后，断裂构造包括节理和断层。岩石裂开后，沿裂开面无明显位移者称为节理；而有明显沿裂开面无明显位移者称为节理；而有明显滑动位移者称断层。滑动位移者称断层。32 1.1.节理是一种发育广泛的裂隙。节理是一种发育广泛的裂隙。节理将岩层切割成块体，对岩体强节理将岩层切割成块体，对岩体强度和稳定性有很大影响。节理间距越小，岩度和稳定性有很大影响。节理间距越小，岩石的裂开程度就越高，岩体的承载实力将明石的裂开程度就越高，岩体的承载实力将明显降低。岩层中发育的节理裂隙是地下水的显降低。岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会加速风化作用。通道，同时也会加速风化作用。随着岩石风化程度的增加以及水对岩石随着岩石风化程度的增加以及水对岩石的浸泡软化，岩块质地变软、强度降低。的浸泡软化，岩块质地变软、强度降低。33 2.2.断层是影响岩体稳定性的断层是影响岩体稳定性的重要因素，因为断层带岩体裂开，重要因素，因为断层带岩体裂开，地下水会加速风化作用。地下水会加速风化作用。断层对工程建设特别不利。特殊是道路断层对工程建设特别不利。特殊是道路工程建设中，选择线路、隧道位置时，应尽工程建设中，选择线路、隧道位置时，应尽可能避开断层裂开带。可能避开断层裂开带。34