发布时间 : 星期一 文章矿物的物理力学性质1 - 图文更新完毕开始阅读f92c570c76c66137ee0619e7
指组成地壳的岩层从形成到现在有多少“年”。它能说明岩层形成的说明岩浆岩的形成年代，早于沉积岩的地质年代（图1-10b）。 确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。相对地质年代：能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，如哪些岩层是先形成的，是老的；哪些岩层是后形成的，是新的，它并不包含用“年”表示的时间概念。
在地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。 （一）岩层相对地质年代的确定方法 1．沉积岩相对地质年代的确定方法：
（1）地层对比法：以地层的沉积顺序为对比的基础。先沉积的岩层
对于喷出岩，可根据其中夹杂的沉积岩，或上覆下伏的沉积岩层在下面，后沉积的岩层在上面，形成沉积岩的自然顺序。（图1-8）：的年代，确定其相对地质年代。 但在构造变动复杂的地区，由于岩层的正常层位发生了变化，运用(二）地层年代的单位与地层单位 地层对比的方法来确定岩层的相对地质年代，就比较困难（图1-9）。 划分地层年代和地层单位的主要依据，是地壳运动和生物演变。人们根据几次大的地壳运动和生物界大的演变，把地壳发展的历史过程分为五个称为“代”的大阶段，每个代又分为若干“纪”，纪内因生物发展及地质情况不同，又进一步细分为若干“世”及“期”，以及一些更细的段落，这些统称为地质年代。在每一个地质年代中，都划分有相应的地层。
地壳运动和生物演化在代、纪、世期间世界各地有普遍性的显著
（2）地层接触关系法
下岩层之间的这种接触关系，称为不整合接触。不整合接触面以下的岩层先沉积，年代比较老；不整合接触面以上的岩层后沉积，年代比较新。 （3）岩性对比法
变化，所以在代。纪、世是国际通用的地质年代单位。次一级的单位只具有区域性或地区性的意义。
不整合接触：在岩层的沉积顺序中，缺失沉积间断期的岩层，上 第四纪地质特征 地质年代中第四纪时期：是距今最近的地质年代，在第四纪历史上发生了两大变化即人类的出现和冰川作用。
土：第四纪时期沉积的历史相对较短，一般又未经固结硬化成岩岩性对比法以岩石的组成、结构、构造等岩性方面的特点为对比作用，因此在第四纪形成的各种沉积物通常是松散的、软弱的、多的基础。认为在一定区域内同一时期形成的岩层，其岩性特点基本孔的，与岩石的性质有着显著的差异，有时就笼统称之为土。 上是一致的或近似的。此法同样具有一定的局限性，因为同一地质第四纪沉积物（土）：是坚硬岩石经长期地质作用后的产物，广
年代的不同地区，其沉积物的组成。性质并不一定都是相同的；而泛分布于地球的陆地和海洋，它是由岩石碎屑、矿物颗粒组成，其同一地区在不同的地质年代，也可能形成某些性质类似的岩层。所间孔隙中充填着水和气体，因而构成为由固相、液相、气相组成的以岩性对比的方法也只能适用于一定的地区。 （4）古生物化石法
按照生物演化的规律，从古到今，生物总是由低级到高级，由简三相体系。 （一）第四纪沉积物的形成
地壳表层坚硬岩石---风化、剥蚀等外力作用----形成大小不等的岩
单向复杂逐渐发展的。因此，在不同地质年代沉积的岩层中，会含石碎块或矿物颗粒----斜坡重力作用、流水作用、风力吹扬作用、波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，蚀作用、冰川作用以及其它外力作用下被搬运到适当的环境下沉积都是在同一地质年代中形成的。所以，只要确定出岩层中所含标准成各种类型的土体。在沉积过程中常因分选作用和胶结作用而使土化石的地质年代，那么这些岩层的地质年代，自然也就跟着确定了。 体在成分、结构、构造和性质上表现有规律性的变化。 上面所讲的几种方法，各有优点，但也都存在着不足的地方。实2．岩浆岩相对地质年代的确定方法
土壤：凡第四纪松散物质沉积成土后，再在一个相当长的稳定环壤。土体：而未经受成壤作用的松散物质经受压密固结作用，逐渐践中应结合具体情况综合分析，才能正确地划分地层的地质年代。 境中经受生物化学及物理化学的成壤作用所形成的土体，统称为土岩浆岩不含古生物化石，也没有层理构造，但它总是侵入或喷出形成具有一定强度和稳定性的土体，这就是工程地质学中所说的土于周围的沉积岩层之中。因此，可以根据岩浆岩体与周围己知地质体，是人类活动和工程建设研究的对象。 年代的沉积岩层的接触关系，来确定岩浆岩的相对地质年代。
根据地质成因类型划分，可将第四纪沉积物的土体分为：残积上、
1）侵入接触：岩浆侵入体侵入于沉积岩层之中，使围岩发生变坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土及冰积土等。 质现象，说明岩浆侵入体的形成年代，晚于发生变质的沉积岩层的（二）第四纪沉积物的成因类型及其特征 地质年代（图1-10a）。
1．残积土：指岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑物质2）沉积接触：岩浆岩形成之后，经长期风化剥蚀，后来在剥蚀所组成的土体。残积土表部土壤层孔隙率大、强度低、压缩性高，面上又产生新的沉积，剥蚀面上部的沉积岩层无变质现象，而在沉而其下部常常是夹碎石或砂粒的粘性土，或是孔隙为粘性土充填的积岩的底部往往存在有由岩浆岩组成的砾岩或风化剥蚀的痕迹。这碎石土、砂砾土，其强度较高。
2．坡积土：雨水或融雪水将高处的风化碎屑物冲洗，顺坡向下搬运，堆积在较平缓的山坡或坡脚处形成坡积上。新近堆积的坡积物经常具有垂直的孔隙，结构比较疏松，一般具有较高的压缩性。多。
质在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积而形成洪积土体。山洪携带褶皱、断层的主要特征 一、褶皱构造 定义：组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一是岩层产生的塑性变形，是地壳表层广泛发育的基本构造之一。 定义：褶皱构造中的一个弯曲，称为褶曲。褶曲是褶皱构造的组
坡积形成的黄土，其湿陷性一般也比洪积或冲积形成的黄土要高得系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。褶皱构造3．洪积土：由暴雨或融雪形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物（一）褶曲 的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，成单位。 褶曲要素：每一个褶曲，都有核部、翼、轴面、轴及枢纽称洪积扇。洪积土作为建筑物地基，一般认为是较理想的，尤其是等几个组成部分，一般称为褶曲要素（图1-13）。 离山前较近的洪积土颗粒较粗，地下水位埋藏较深，具有较高的承核部：褶曲的中心部分，通常把位于褶曲中央最内部的一个岩层载力，压缩性低，是工业与民用建筑物的良好地基。在离山区较远称为褶曲的核。翼：位于核部两侧，向不同方向倾斜的部分，称为的地带，洪积物的颗粒较细、成分较均匀、厚度较大，一般也是良褶曲的翼。轴面：褶曲顶平分两翼的面，称为褶曲的轴面。轴：轴好的天然地基。但应注意的是上述两地段的中间过渡地带，常因粗面与水平面的交线，称为褶曲的轴。 轴的方位，表示褶曲的方位。碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成泉或沼轴的长度，表示褶曲延伸的规模。枢纽：轴面与褶曲同一岩层层面泽地，因此土质较差，承载力较低，作为建筑物地基时应慎重对待。 的交线，称为褶曲的枢纽。 枢纽可以反映褶曲在延伸方向产状的变4．冲积土：是由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降化情况。 平缓的地段堆积而成的，它发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件，可分为河床相、河漫滩相、牛轭湖相及河口三角洲相。古河床相土的压缩性低，强度较高，是工业与民用建筑的良好地基，而现代河床堆积物的密实度较差，透水性强，若作为水工建筑物的地基则将引起坝下渗漏。饱水的砂土还可能由于振动而引起液化。河漫滩相冲积物覆盖于河床相冲积土之上形成的具有双层结构的冲积土体常被作为建筑物的地基，但应注意其中的软弱上层夹层。牛轭湖相冲积土是压缩性很高及承载力很低的软弱土，不宜作为建筑物的天然地基。三角洲沉积物常常是饱和的软（二）褶曲的类型 粘土，承载力低，压缩性高，若作为建筑物地基，则应慎重对待。1．褶曲的基本形态：是背斜和向斜（图1-14）。 但在三角洲冲积物的最上层，由于经过长期的压实和干燥，形成所 背斜：褶曲是岩层向上拱起的弯曲。较老的岩层出现在褶曲的轴
谓硬壳层，承载力较下面的为高，有时可用作低层建筑物的地基。 部，从轴部向两翼，依次出现的是较新的岩层。\新包老\。向斜：5．湖泊沉积物：湖泊沉积物可分为湖边沉积物和湖心沉积物。褶曲是岩层向下凹的弯曲。在褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的。翼依次出露的是较老的岩层。\老包新\。 湖心沉积物是由河流和湖流挟带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形2．按褶曲的轴面产状分类：如图1-15： 成的，主要是粘上和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，（1）直立褶曲：轴面直立，两翼向不同方向倾斜，两翼岩层的倾强度很低。若湖泊逐渐淤塞，则可演变为沼泽，沼泽沉积土称为沼角基本相同，在横剖面上两翼对称，所以也称为对称褶曲。 （2）泽上，主要由半腐烂的植物残体和泥炭组成的，泥炭的含水量极高，倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼向不同方向倾斜，但两翼岩层的倾角不承载力极低，一般不宜作天然地基。
等，在横剖面上两翼不对称，所以又称为不对称褶曲。 （3）倒转
6．海洋沉积物：按海水深度及海底地形，海洋可分为滨海带、褶曲：轴面倾斜程度更大，两翼岩层大致向同一方向倾斜，一翼层浅海区、陆坡区和深海区，相应的四种海相沉积物性质也各不相同。位正常，另一翼老岩层覆盖于新岩层之上，层位发生倒转。 （4）滨海沉积物主要由卵石、圆砾和砂等组成，具有基本水平或缓倾的平卧褶曲：轴面水平或近于水平，两翼岩层也近于水平，一翼层位层理构造，其承载力较高，但透水性较大。浅海沉积物主要由细粒正常，另一翼发生倒转。 砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物（硅质和石灰质）组成，有3．按褶曲的枢纽产状分类： 层理构造，较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。陆坡和深海沉积物主要是有机质软泥，成分均一。
（1）水平褶曲：褶曲的枢纽水平展布，两翼岩层平行延伸（图1-16）。 （2）倾伏褶曲：褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折
7．风积土：是指在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被凤端闭合（图1-17）。当褶曲的枢纽倾伏时，在平面上会看到，褶曲的吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。土质一翼逐渐转向另一翼，形成一条圆滑的曲线。在平面上，褶曲从一均匀，质纯，孔隙大，结构松散。最常见的是风成砂及风成黄土，翼弯向另一翼的曲线部分，称为褶曲的转折端。在倾伏背斜的转折风成黄土具有湿陷性。
堆积而成。一般分迭性极差，无层理，但冰水沉积常具斜层理。颗粒呈棱角状，巨大块石上常有冰川擦痕。
端，岩层向褶曲的外方倾斜（外倾转折）；在倾伏向斜的转折端，岩
8．冰水沉积和冰积土：是由冰川或冰川融化的冰下水进行搬运层向褶曲的内方倾斜（内倾转折）。
一般情况下，人们容易认为背斜为山，向斜处为谷。
在一定的外力条件下，向斜山与背斜谷（图1-19）的情况在野外也是比较常见的。因此，不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶曲构造的主要标志。
在野外就需要采用穿越的方法和追索的方法进行观察。 穿越法：就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。 用穿越的方法，便于了解岩层的产状、层序及其新老关系。 如果在路
线通过地带的岩层呈有规律的重复出现，则必为褶曲构造。 根据岩
4．按褶曲构造延伸的规模分：线形褶曲：长宽比大子10:1，层出露的层序及其新老关系，判断是背斜还是向斜。 分析两翼岩层延伸的长度大而分布宽度小的，称为线形褶曲。短背（向）的产状和两翼与轴面之间的关系，可以判断褶曲的形态类型。 斜：褶曲向两端倾伏，长宽比介于10:1～3:1之间，成长追索法：就是平行岩层走向进行观察的方法。 平行岩层走向进行
便于查明褶曲延伸的方向及其构造变化的情况 当两翼岩圆形的。穹隆：长宽比小于3:1的圆形背斜称为穹隆；构追索观察，
层在平面上彼此平行展布时为水平褶曲， 如果两翼岩层在转折端闭造盆地：宽比小于3:1的圆形的向斜称为构造盆地。
合或呈\形弯曲时，则为倾伏褶曲。 （三）褶皱构造
定义：褶皱是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶曲构造的组合，际例子。
在实践中一般以穿越法为主，追索法为辅，根据不同情况，穿插
称为褶皱构造。图1-18所示的，就是一个舒缓开阔的褶皱构造的实运用。
二、断层构造
定义：岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造，称为断层。
1．断层要素
断层面：两侧岩块发生相对位移的断裂面，称为断层面。 断层的产状，就是用断层面的走向、倾向和倾角表示的。规模大 的断层，经常不是沿着一个简单的面发生，而往往是沿着一个错动
（四）褶皱构造的工程地质评价和野外观察
1．褶皱构造的工程地质评价 线或隧道轴线走向的关系问题。
层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，只就岩层产状与路线走向的关系而言，对路基边坡的稳定性是有利的；
带发生，称为断层破碎带。由于两侧岩块沿断层面发生错动，所以在断层面上常留有擦痕，在断层带中常形成糜棱岩，断层角砾和断断层线：断层面与地面的交线，称为断层线。断层线表示断层的上盘和下盘：断层面两侧发生相对位移的岩块，称为断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘；位于断层面下部的称为
（1）褶曲的翼部基本上是单斜构造，也就是倾斜岩层的产状与路层泥等。
（2）对于深路堑和高边坡来说，路线垂直岩层走向，或路线与岩延伸方向，其形状决定于断层面的形状和地面的起伏情况。
（3） 不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的下盘， 当断层面直立时，常用断块所在的方位表示，如东盘、西盘倾向一致，特别在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松等， 以断盘位移的相对关系为依据，则将相对上升的一盘称为上升软岩石分布地区，坡面容易发生风化剥蚀，产生严重碎落坍塌，对盘，相对下降的一盘称为下降盘。 路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害；
（4） 最不利的情况是路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，而边坡的坡角大于岩层的倾角，特别在石灰岩、砂岩与粘土质页岩互层，且有地下水作用时，如路堑开挖过深，边坡过陡，或者由于开挖使软弱构造面暴露，都容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。
（5）对于隧道工程来说，从褶曲的翼部通过一般是比较有利的。如果中间有松软岩层或软弱构造面时，则在顺倾向一侧的洞壁，有时会出现明显的偏压现象，甚至会导致支撑破坏，发生局部坍塌。 （6）在褶曲构造的轴部，从岩层的产状来说，是岩层倾向发生显著变化的地方，就构造作用对岩层整体性的影响来说，又是岩层受应力作用最集中的地方，所以在褶曲构造的轴部，不论公路、隧道
或桥梁工程，容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生2．断层的基本类型 的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。 2．褶曲的野外观察
断层的分类方法很多，所以有各种不同的类型。根据断层两盘相对位移的情况，可以分为下面三种
（1）正断层、上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。正断距：断层两盘沿断层面相对移动开的距离。
断层一般是由于岩体受到水平张应力及重力作用， 一般规模不大，因断层两盘发生相对错动，因受牵引而形成的弯曲（图1-27d），多断层线比较平直，断层面倾角较陡，常大于45°。
形成于页岩、片岩等柔性岩层和薄层岩层中。当断层发生相对位移（2） 逆断层、上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。时，其两侧岩石因受强烈的挤压力，有时沿断层面被研磨成细泥，逆断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用。断层面从称为断层泥；如被研碎成角砾，则称为断层角砾（图1-27e）。断层陡倾角至缓倾角都有。 其中断层面倾角大于45°的称为冲断层；角砾一般是胶结的，其成分与断层两盘的岩性基本一致。 介于25°～45°之间的称为逆掩断层；小于25°的称为辗掩断层，逆掩断层和辗掩断层常是规模很大的区域性断层。
发生相对水平位移的断层。平推断层的倾角很大，断层面近于直立，断层线比较平直。
断层的形成和分布，不是孤立的现象。它受着区域性或地区性地应力场的控制，并经常与相关构造相伴生，很少孤立出现。在各构造之间，总是依一定的力学性质，以一定的排列方式有规律地组合在一起，形成不同形式的断层带。
断裂带:是局限于一定地带内的一系列走向大致平行的断层组合，如阶状断层（图1-23）、地堑、地垒（图1-24）和迭瓦式构造（图1-25）等。地堑：常形成狭长的凹陷地带，如我国山西的汾河河谷，陕西的渭河河谷等，都是有名的地堑构造。地垒：多形成块状山地，如天山、阿尔泰山等，都广泛发育有地垒构造。
断层两盘相互错动时，因强烈摩擦而在断层面上产生的一条条彼此平行密集的细刻槽，称为断层擦痕（图1-27f）。顺擦痕方向抚摸，此外，如泉水、温泉呈线状出露的地方，也要注意观察，是否有断层存在。 （3） 平推断层、由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面感到光滑的方向即为对盘错动的方向。
3．断层的工程地质评价
（1） 由于岩层发生强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成了种种不利的影响。
（2） 在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。
（3） 在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关系。 当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。
（4）在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在，及其影响程度如何）以便根据不同情况，在设计基础工程时采取相应的处理措施。
（5）在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入，其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶坍落，影响施工安全。
（6）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
地质图的阅读 地质图：是反映一定范围内地质构造的平面图件。 包括内容：图
触。隧道横穿断层时，虽然只有个别段落受断层影响，但因地质及名、图例、比例尺；岩层的性质、地质年代及其分布规律；地质构水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。特别当断成形态特征（向斜、背斜、断层等）；岩层的接触关系以及地形特征层破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确等。 定隧道平面位置时，要尽量设法避开。
下面我们对明山寨地质图（图1-30）进行较全面地分析，分析步骤如下： 上的图已相应的缩小）；据此，明山寨地质图的范围为： 7km×
4．断层的野外识别
分形成各种伴生构造，3）并形成与断层构造有关的地貌现象。
识别依据：1）改变原有地层的分布规律，2）断层面及其相关部1．地质图的比例尺：明山寨地质图是1:50000，即1cm＝500m（书识别方法：1）地貌特征：断层崖、断层三角面地形（图1-26）、5km-35km2面积。 沟谷或峡谷地形。山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生2．仔细阅读图右边的图例，这是为了了解该区共出现哪些地质年代突然转折等。2） 地层特征： 岩层发生重复（图1-27a）或缺失（图的岩层，而其岩性特征又是如何
1- 27b），岩脉被错断（图1-27c），岩层沿走向突然发生中断，与不3．对明山寨地区地质图的阅读与具体分析如下： 同性质的岩层突然接触等。3） 断层的伴生构造现象：岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕等。牵引弯曲：是岩层（1）地形特征 （2）地层分布情况