工程地质学-5

第六章地质构造大至全球性，小至纳米级1.巨型构造：山系、区域性地貌的构造单元。如喜马拉雅山造山带、秦岭—大别造山带2.大型构造：区域性构造单元中的次级构造单元如背斜、向斜、大型断裂等3.中型构造：一个地段上的褶皱、断层；(1：5万比例尺的图上，可见全貌，本课程研究的重点)4.小型构造：露头上、手标本上的构造(小褶皱、断层、节理、面理、线理，本课程研究的重点)5.微型构造（显微构造）：手标本、显微镜下可见的构造6.超显微构造：电子显微镜下研究的构造（位错）构造尺度一般分三级：1.大构造-区域构造、大地构造(1：20万比例尺图幅的范围)2.小构造：露头上、手标本上的构造3.显微构造：显微镜下可见的构造。构造尺度不同，研究目的不同，手段与方法不同，侧重的内容不同，解决的问题不同。第一节地质作用地壳自形成以来，其物质组成、内部结构及表面形态，一直都在进行演变和发展，促使地壳演变和发展的各种作用，统称为地质作用。内动力地质作用外动力地质作用内动力地质作用引起地质作用的能量来源来自地球内部，如地球自转、重力和放射性元素蜕变能量等。根据内动力地质作用的方式常见有四种类型：A构造运动（地壳运动）：使地壳发生变形变位的动力作用。B地震作用（地动）：地球内动力而引起的地壳岩石圈的快速颤动。C岩浆及火山作用：地球的放射性元素蜕变，产生巨大的能量，在地球内部可使原岩熔成高温高压的岩浆，由地下深处侵入地壳上部冷凝成岩，甚至喷出地表形成火山及熔岩。D变质作用：原岩受构造运动、地震作用、岩浆及火山作用，而使原成分、结构、构造发生变质的作用。外动力地质作用太阳辐射能、重力能或天体引力等能量在地壳表层所进行的各种地质作用。1）风化作用：太阳辐射、水、气体、生物共同作用。2）剥蚀作用：如风的吹蚀、河流侵蚀、地下水潜蚀、冰川刨蚀等。3）搬运作用：4）沉积作用：5）固结成岩作用（石化作用）：外力作用唱的是三部曲：首先是使岩石破碎，然后是把它们从原来的地方搬走，搬运到另一个地方去沉积下来，即风化剥蚀—搬运—沉积。所以，外力作用的总趋势是“削高填平”，把高山和高原破坏掉，把它们搬到低洼的地方，使低洼的地方填平，结果是使地表夷面（出现一个夷平面）。地球表面之所以有高原和盆地的差异，就是因为有内力作用。大陆板块的碰撞，造成大面积内的地壳增厚和隆升，如西藏高原；大量的岩浆活动则可以造成一个地区的热隆升。正断层活动则造成线形的沉陷带，象东非裂谷、山西地堑等。所以，今天能看到的高山深谷，都是年轻的（有的是还在进行中的）地壳运动的反映，而古老的高原或山脉则已被夷平了，象欧洲的华力西造山带，约在2.5亿年前形成，今天连丘陵都见不到了，只是地表有些起伏而已。第二节地壳运动的概念又称构造运动，指使地球内动力而引起地壳发生变形变位的动力作用。地壳运动的结果，导致地壳岩石产生变形和变位，并形成各种地质构造，如褶皱、断裂、隆起和拗陷等。主要形式有如下两种：升降运动水平运动升降运动地壳的升降运动是指垂直地表(即沿地球半径方向)的运动，表现为大面积的地壳上升或下降。如喜马拉雅山地区在40Ma前还是一片汪洋，近25Ma以来开始从海底升起，直至2Ma前才初具山脉的规模，到目前为止，总的上升幅度已超过l0000m，成为世界屋脊，并且仍以平均每年1cm以上的速度继续上升。如华北平原的部分沿海地区，近lMa以来下沉了千米以上，只是因为下沉的同时，由黄河、海河、滦河等带来的沉积物的不断沉积，补偿着失去的高度，从而形成了现在的华北平原。水平运动水平运动是指平行于地表(即沿地球切线方向)的运动。主要表现为地壳岩层的水平位移。根据板块理论，美洲大陆和非洲大陆在200Ma前为一个大陆，后来由于地壳的水平运动使该大陆沿者一条南北方向的海底深沟发生破裂，一部分沿右地表向西移动，形成了今天的美洲大陆，另一部分成为今天的非洲大陆，两块大陆中间成了广阔的大西洋。据研究资料证明，目前沿着非洲的东非裂谷，一个新的地壳巨大变化过程正在发展中，裂谷北端的两个地块(阿拉伯和非洲)已在分离，以每年2cm的速度向两面移动，裂谷本身也以每年lmm的速度向两面裂开。第三节岩层产状——岩层的空间状态，通常以走向、倾向和倾角三个要素来表示。走向——走向线向两端延伸的方向，习惯上用方位角表示，如北东（NE）30°或南西（SW）210°。倾向——倾斜线在水平面上的投影所指的方向，如倾向南东（SE）120°。倾角——倾斜的层面与水平面的夹角（锐角）。可分为真倾角和假倾角（视倾角）注意地质图上的表示符号。岩层产状：45/135∠60135∠60N45E/SE∠60表示符号：60°第四节水平构造和倾斜构造1、水平构造：在地壳运动影响轻微、大面积均匀隆起或拗陷的地区，地层保持近于成岩时水平状产的地质构造称为水平构造。水平构造的地层经风化剥蚀，可形成一些独特的地貌景观:层理面平直、厚度稳定的层，往往形成阶梯状陡崖，交互沉积的软硬相间的水平岩层，经风化后可成塔状、柱状或堡状地形；若水平岩层的顶部为坚硬的厚层岩层所覆盖，由于上部岩层抗风化侵蚀能力强，则可形成方山和桌状山地形。2、倾斜构造原水平状态的岩层经构造变动成为与水平面成一定角度的倾斜岩层时，称为倾斜构造。在一定范围内，岩层倾斜方向以及倾斜角度大体一致的单斜岩层，可称为“单斜构造”。单斜构造的岩层，倾角较小（小于35°）时在地貌上往往形成单面山，例北京上方山；倾角较大（大于35°）时在地貌上往往形成猪背岭，例南京紫金山。第五节褶皱构造岩层在构造运动作用下产生一系列连续的弯曲，称为“褶皱”。地壳中最常见，塑性变形，形态多样。1、基本形态背斜——岩层向上弯曲，核部岩层较老。向斜——岩层向下弯曲，核部岩层较新。自然界由于风化剥蚀，有时出现“高山为谷，深谷为陵”或“向斜山，背斜谷”。褶皱（美国加利福尼亚）背斜向斜F3L11T33XJ8T3XJ12T33XJ13T33XJ12L10L102、褶皱要素褶曲是岩层的一个弯曲。褶皱是两个或两个以上褶曲的组合。褶曲的基本要素——核部、翼、轴面（平分褶曲的假想面）、轴线（水平直线或曲线）、枢纽（脊线and槽线）。abcdefOSDPDDCDSCD核翼核翼翼C3、褶皱的形态分类按轴面产状分类(a)(b)(c)(d)直立褶皱倾斜褶皱倒转褶皱平卧褶皱•按枢纽产状分类(a)(b)(a')(b')水平褶皱(a，a')、倾伏褶皱(b，b’)直立倾伏褶皱•按延伸长度和宽度比值分类–线状褶皱：长宽比大于10–短轴褶皱：长度比为3-10–穹窿构造(a)：长宽比小于3，岩层向四周倾斜，剥蚀后平面上中部为老岩层–盆地构造(b)：长宽比小于3，岩层向中心倾斜，剥蚀后平面上中部为新岩层454545平面图剖面图(a)603025剖面图平面图(b)扇形复背斜倒扇形复背斜4、褶皱的野外识别程序1）垂直走向查明地层层序和确定地层年代，并测量岩层产状要素；2）岩层是否对称重复出露，若是则有褶皱存在；3）判断是背斜还是向斜；4）研究其具体形态特点。北C1D2SDCS3424S40042500D30054006400CD70