工程地质 课件 第三章 地质年代与第四纪地质概述

第三章地质年代与第四纪地质概述§3～1地质年代一．相对年代与绝对年代二．地质年代表三．地方性岩石地层单位四．我国地史概况§3～2第四纪地质概述一．第四纪地质概述二．第四纪沉积物§3～1地质年代(指一个地层单位的形成时代或年代，它包括……)相对年代与绝对年代46亿年地质作用贯穿始终时间概念相对年代、绝对年代（地质学）相对年代：地质事件发生的先后顺序绝对年代：地质事件发生至今的年龄（同位素年龄）§3～1地质年代一、相对年代与绝对年代1、相对年代的确定a.地层层序律:下老上新水平岩层构造运动倾斜未倒转地层倒转b.生物层序律沉积岩中——化石地质历史上，生物从无到有，从简单到复杂，从低级到高级发展演变（不可逆）不同地质年代的岩层中含有不同类型的化石及其组合；相同地年时期的相同地理环境下形成的地层都具有相同的化石-生物层序律c.切割律岩层（岩石）被侵入岩侵入穿插，则侵入者年代新，被侵入者年代旧（包裹者新，被包裹者老）2、同位素年龄的测定基本原理：放射性元素具有固定的衰变系数λ（每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数）公式：式中：N——矿物中放射性同位素蜕变后剩余的母体同位素含量D——蜕变而成的子体同位素含量C-14专用于测定最新地质事件和考古材料的年代)1ln(1NDt二、地质年代表全球各个地区地层划分和对比各种岩石同位素年龄测定地质年代表包括：地质年代单位、名称、代号和绝对年龄等不同级别的地质年代单位(时间)：宙、代、纪、世年代地层单位（物质）：宇、界、系、统地质年代表地质年代表代(界)：是地质年代的二级单位隐生宙-距今6亿年前仅有原始菌类出现显生宙-距今6亿年后宙(宇)：是地质年代的最大单位隐生宙-太古代、元古代显生宙-古生代、中生代、新生代纪(系)：是地质年代的三级单位古生代6个纪；中生代3个纪；新生代2个纪世(系)：是地质年代的最低级单位1个纪：早、中、晚（早、晚）1个统：下、中、上三、地方性岩石地层单位各地区在地质历史中形成的地层不同:调查岩性、运用确定相对年代的方法研究其新老关系进而划分地方性岩石地层。分：群、组、段群：岩石地层最大单位，包含岩石性质复杂的一大套岩层，可以代表一个统或二个统组：岩石地质划分的基本单位，岩石性质比较单一，可以代表一个统或比统小的年代地层段：组内次一级的岩层单位，代表组内具有明显特征的一段地层四、我国地史概况1、太古代（界、Ar）：华北；片岩、片麻岩；“五台运动”2、元古代（界、Pt）华北、长江流域；分为下元古界（沉积岩、变质岩）和震旦系（未变质的砂岩、石英岩等）、早元古代末期“吕梁运动”3、古生代（界、Pz）用古生物化石划分地层；早古生代“加里东运动”；古生代末中国大陆雏形4、中生代（界、Mz）爬行动物盛行；我国大部分形成陆地（除南方、西藏）；印支运动、燕山运动5、新生代（界、Kz）哺乳动物、被子植物繁盛；喜马拉雅运动§3～2第四纪地质概述第四纪是新生代最晚的一个纪，包括现代下限为二百万年第四纪全新世更新世晚更新世中更新世早更新世第四纪地质年代表一、第四纪地质概述人类——约二百万年前地壳强烈活动—新构造运动（第四纪以来的地壳运动）巨大块体水平运动、火山喷发、地震等地区新构造运动的特征——工程区域稳定性评价的基本要素1、第四纪气候与冰川活动冷暖变化频繁，冰期与间冰期（10万年一周期）气候寒冷、冰雪覆盖气候温暖、冰川面积缩小2、板块构造板块构造学说，1915年德国魏根纳提出，休斯进一步完善刚性的岩石圈分裂成六大板块，驮在软流圈上作大规模运动。边缘结合带是活动区域，表现为强烈火山、地震和构造变形等。板块内部是相对稳定区域六大板块：太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块、南极洲板块、欧亚板块六小板块：共十二个板块相邻板块间结合情况的三种类型（1）岛孤和海沟：表现为大洋地壳沿海沟插入地下，构成消减带，并引起火山作用、地震以及积压应力作用。（2）洋中脊：地壳生成的地方，表现为拉张应力，如非洲板块与美洲板块间的情况。（3）转换断层：横穿过洋中脊的大断裂，表现为剪切应力作用。二、第四纪沉积物新构造运动强烈，海平面和气候变化频繁造成第四纪沉积物环境极复杂第四纪沉积物形成时间短，成岩作用不充分，松散、多孔、软弱土层，覆盖在坚硬岩石上ch3-213.2.2第四纪沉积物即地壳的岩石经风化、风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地表地质作用的破坏、搬运和堆积而形成的现代沉积层。指第四纪所形成的各种堆积物。基本特征：以陆相沉积为主；松散性；岩相多变性；构成呈规律分布的堆积地貌。其主要成因类型残积层坡积和崩积层洪积层冲积层淤积层冰水沉积和冰碛层风积层第四纪沉积残积物成分与与母岩有关残积物厚度与与地形有关1、残积物岩石－（物理、化学）风化－残留在原地残积物－残积土－残积层（成层覆盖地表）强风化中风化弱风化土壤层残积物半风化岩石风化壳新鲜岩石残积土ch3-23工程地质特征：（1）成分、颜色（2）磨圆度（3）残积层产状工程评价可能的工程地质问题不均匀沉降边坡、基坑失稳岩石风化作用残积物2、坡积物雨水、雪水，高处风化碎屑，堆积在平缓的斜坡或坡脚成分与高处岩石性质有关厚度变化大（陡坡段薄、坡脚处厚）ch3-253.2.2.2坡积物雨水融雪水冲刷搬运坡积物工程地质特征与残积层的区别工程评价矿物成分：粘土、亚粘土，含有棱角状的粗岩屑粒度成分：分选微弱，坡上向坡脚逐渐变细，无层理或局部层理产状：厚度不大，不均匀，在斜坡的低洼部分较厚稳定性决定因素：下卧基岩的性质、坡积层本身的性质、坡积层的破坏情况可能的工程问题：稳定性问题、不均匀沉降问题工程防治措施：薄的可挖除，厚的先加固或采用特殊的基础形式坡积层矿物成分与基岩无关，覆盖于其他岩石之上，残积与之相反碎屑物3、洪积物大雨、雪水将大量碎屑物，沿冲沟搬运到山前或山坡的低平地带堆积而成，在沟口常呈扇状分布——洪积扇一定程度的分选和磨圆，较明显的层理、夹层厚度从扇顶向外逐渐变薄4山前洪积扇剖面图4、冲积物：由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷坡降平缓的地带堆积而成。河流沉积物分：河床冲积物、河漫滩冲积物、牛轭湖冲积物、河口三角洲磨圆度、分选性较好，层理构造、韵律性各种冲积物特征不同冲积物工程性质古河床冲积物：压缩性低、强度高、良好地基现代河床冲积物：密实度小、透水性强河漫滩及阶地冲积物：良好地基，需注意振动液化问题牛轭湖冲积物：软弱土层三角洲冲积物：饱和、承载力低5、湖泊沉积物湖浪、湖流、向湖心方向搬运（朝湖心搬运力减弱）近岸带多为粗颗粒土，承载力高；远岸多为细粒土，强度低湖泊淤塞后变沼泽磨圆度、分选性较好，层理构造湖心沉积物为细粒粘土、淤泥常夹有粉细砂且湖心沉积物压缩性高、强度低。6、海洋沉积物滨海带浅海带大陆斜坡深海带砾滩沙滩承载力高透水性强细砂粘性土淤泥强度低生物软泥、粘性土、淤泥滨海带沉积物：磨圆度、分选性较好，层理构造，承载力大、透水性强浅海带位于大陆架主体上，水深下限为200m，压缩性大强度低7、冰碛与冰水沉积物由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物冰川融化后形成冰碛冰雪融化后形成的水流可冲刷和搬运冰碛物、沉积形成冰水沉积物分选、磨圆差，不具成层性8、风积物干旱地区，地面无植被保护，岩石碎屑被风吹扬，风力减弱时发生沉积形成风积物。最常见的是风成砂和风成黄土。分选、磨圆性好