2.3 地质年代及其特征 一、地质年代一、地质年代 1 1 1 1 绝对年代法：指组成地壳岩层从形成到现在有多少绝对年代法：指组成地壳岩层从形成到现在有多少绝对年代法：指组成地壳岩层从形成到现在有多少绝对年代法：指组成地壳岩层从形成到现在有多少“ “年年年年” ”。2 2 2 2 相对年代法：能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系。相对年代法：能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系。相对年代法：能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系。相对年代法：能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系。古生物古生物古生物古生物: : : :指生存于地质历史时期，至今绝大部分已绝灭的生物。指生存于地质历史时期，至今绝大部分已绝灭的生物。指生存于地质历史时期，至今绝大部分已绝灭的生物。指生存于地质历史时期，至今绝大部分已绝灭的生物。 古生物的研究对象是化石。古生物的研究对象是化石。古生物的研究对象是化石。古生物的研究对象是化石。化石化石化石化石: : : :指保存在地层中的古生物遗体和遗迹指保存在地层中的古生物遗体和遗迹指保存在地层中的古生物遗体和遗迹指保存在地层中的古生物遗体和遗迹地层的划分与对比 地层划分地层划分：把一个地区的岩层，按其形成的先后顺序、岩性、化石等特征归纳成不同级别的地层单位，建立区域地层层序，了解该区域地层在时间上的变化规律。 地层划分首先要判定地层的正反顺序，建立正常层序。地层对比：地层对比：在地层划分的基础上，将不同地区(或剖面)的地层进行比较，论证其地质时代、地层特征和地层层位的对应关系。 地层划分与对比两者在原则和依据上是统一的，在方法上是有密切联系的。 岩石的相对新老关系岩石的相对新老关系1石灰岩，时代最老；2页岩、时代较石灰岩新， 较砂岩老；3砂岩，时代最新褶皱造成的局部地层倒转褶皱造成的局部地层倒转1、2、3、4地层由老到新地层划分与对比的方法地层划分与对比的方法 岩石地层学方法岩石地层学方法 ：沉积岩的确定方法：沉积岩的确定方法 生物地层学方法生物地层学方法 （化石演变法）：沉积岩（化石演变法）：沉积岩 岩层接触关系法：沉积岩和岩浆岩都适用。岩层接触关系法：沉积岩和岩浆岩都适用。 古地磁学方法古地磁学方法 放射性同位素地质年龄测定法放射性同位素地质年龄测定法 地震地层学方法地震地层学方法 化学地层学方法化学地层学方法 事件地层学方法事件地层学方法 岩石地层学方法：岩石地层学方法：1岩性及岩石组合分析法岩性及岩石组合分析法如图：剖面下部以页岩为主，夹如图：剖面下部以页岩为主，夹薄层砂岩及泥灰岩；中部以粗碎薄层砂岩及泥灰岩；中部以粗碎屑岩为主，顶部夹多层页岩；上屑岩为主，顶部夹多层页岩；上部以泥灰岩为主，顶部夹少量页部以泥灰岩为主，顶部夹少量页岩。岩。 2标志层法标志层法(地层中厚度地层中厚度 不大、岩性稳定、特征不大、岩性稳定、特征 明显、容易识别的岩层明显、容易识别的岩层 或矿层或矿层)3旋回结构法旋回结构法河北蓟县、昌平“清白口群”地层柱状对比图1硅质灰岩、白云岩；2泥灰岩；3角砾灰岩；4页岩；5砂岩； 6角砾岩；7三叶虫 生物地层学方法生物地层学方法2生物组合法1标准化石法（标准化石标准化石:地史时期，演化迅速、地质历地史时期，演化迅速、地质历程短、地理分布广、数量丰富、易于鉴别的古生物化石程短、地理分布广、数量丰富、易于鉴别的古生物化石）标准化石标准化石恐龙恐龙生物组合法 岩岩层接触关系法接触关系法 沉积岩之间的接触关系沉积岩之间的接触关系 整合整合:堆积物的沉积次序是衔接的，产状是彼此平行的，在形成的年代上也堆积物的沉积次序是衔接的，产状是彼此平行的，在形成的年代上也 是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系，称为整和接触是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系，称为整和接触 不整合（平行不整合，角度不整合）不整合（平行不整合，角度不整合）岩浆岩之间的接触关系岩浆岩之间的接触关系 沉积岩和岩浆岩之间的接触关系沉积岩和岩浆岩之间的接触关系整合接触平行不整合 接 触角度不整合 接 触岩浆岩之间的接触关系岩浆岩之间的接触关系沉积岩和岩浆岩之间的接触关系沉积岩和岩浆岩之间的接触关系侵入体侵入体沉积沉积接触接触先期先期沉积岩沉积岩后期后期沉积岩沉积岩在每一个地质年代中，都划分有相应的地层。二、地质年代二、地质年代地质年代表地质年代表地质年代表地质年代表 第3章 地质构造及其对工程的影响地质构造地质构造：构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹地质构造的特点：地质构造的特点：缓慢性、规模的多样性、活动的周期性形态复杂性（脆性构造，柔性构造）3.1 3.1 水平构造和单斜构造水平构造和单斜构造水平构造水平构造：未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始 产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积 的岩层在上。 相对而言相对而言。 单斜构造单斜构造：原来水平的岩层，在地壳运动的影响下向同一 个方向倾斜。水平构造水平构造单斜构造单斜构造三要素：走向、倾向、倾角三要素：走向、倾向、倾角一、一、 地层的产状要素地层的产状要素岩层的产状要素岩层的产状要素ABCD水平面；EFGH岩层层面 AOB走向线；ON倾斜线；ON倾向线；（真）倾角 不同产状的岩层示意图（a）水平岩层；（b）倾斜岩层；（c）直立岩层；（d）倒转岩层二、岩层产状的测定方法二、岩层产状的测定方法 地地质罗盘构造构造1底盘；2磁针；3圆盘校正螺丝；4倾斜仪；5圆盘；6磁针制动器及倾斜仪制动器；7水准气泡；8方位角刻度；9倾斜角刻度；10倾斜仪上水准气泡；11折叠式瞄准器；12玻璃镜；13观测孔以正北方向为0，按顺时针方向将坐标方位分为360，正东方向为90，正南为180，正西为270，正北为360与0的重合。此法只记倾向和倾角，如13530。在地质图上，岩层的产状用符号“5”表示，长线表示岩层的走向，与长线垂直的短线表示岩层的倾向(长短线所示的均为实测方位)，数字表示岩层的倾角。 三、岩层产状的表示方法三、岩层产状的表示方法褶皱构造褶皱构造：组成地壳的岩层，在构造应力的强烈作用下形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。褶曲：褶曲：褶皱构造中的一个弯曲。3.2 褶 皱 构 造轴面轴面枢纽枢纽轴轴翼部翼部核部核部轴面与褶曲同一岩层层面的交线。 轴面与水平面的交线。 一、褶曲要素一、褶曲要素1.二、褶曲的类型二、褶曲的类型 1 基本类型 （ 背斜、向斜）背斜、向斜）背斜、向斜立体示意图背斜、向斜立体示意图a、背斜 b、向斜2 按轴面的产状分类直立的倾斜的倒转的平卧的3 3 按枢纽的产状分类按枢纽的产状分类 水平褶皱水平褶皱倾伏褶皱倾伏褶皱 4 按褶曲长、宽比例分类按褶曲长、宽比例分类 短轴褶曲 穹窿穹窿 构造盆地构造盆地5 5 按褶皱的紧密程度按褶皱的紧密程度紧闭褶皱紧闭褶皱紧闭褶皱紧闭褶皱宽缓褶皱宽缓褶皱三、褶曲的野外观察三、褶曲的野外观察 穿越法穿越法：垂直岩层走向进行观察。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有规律的重复出现，则必为褶曲构造。再根据岩层出露的层序及其新老关系，判断是背斜还是向斜。然后进一步分析两翼岩层的产状和两翼与轴面之间的关系，这样就可以判断褶曲的形态类型。追索法，追索法，平行岩层走向进行观察。便于查明褶曲延伸的方向及其构造变化的情况，当两翼岩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合或呈“S”形弯曲时，则为倾伏褶曲。四、褶皱构造的工程地质评价四、褶皱构造的工程地质评价倾斜岩层（褶曲的翼部）对建筑物的地基，一般来说，没有特殊不良的影响，但对于深路堑、挖方高边坡及隧道工程等，则需要根据具体情况作具体的分析。对于深路堑和高边坡来说，路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利的；不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，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。对于隧道工程来说，从褶曲的翼部通过一般是比较有利的。褶曲构造的轴部，岩层受力最集中，不论公路、隧道或桥梁工程，都容易遇到工程地质问题。在隧道工程中往往显得更为突出。3.3 断 裂 构 造断裂构造：断裂构造：构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂。节理节理断层断层脆性岩石脆性岩石1 节理（裂隙）节理（裂隙）节理节理：岩体受力断裂后两侧岩块岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移没有显著位移的的 小型断裂构造小型断裂构造 发育于褶曲的轴部 发育于褶曲的翼部和断层附近 节理节理构造节理构造节理非构造节理非构造节理张性节理剪性（扭性）节理 原生裂隙风化裂隙 构造节理构造节理a: 压应力节理（剪节理）压应力节理（剪节理）断层旁侧的节理1张节理 2、3剪节理 b: 张应力场下形成的节理（张节理）张应力场下形成的节理（张节理）褶皱产生的张节理1纵张节理；2横张节理C 褶皱构造中的节理褶皱构造中的节理1张节理；2剪节理 d 砾岩中的张节理和剪节理 产状产状 间距间距 口径口径 连续性连续性 粗糙度粗糙度 充填充填 节理的特征节理的特征节理的评价方法和节理研究的工程意义节理的评价方法和节理研究的工程意义节理玫瑰花图节理玫瑰花图NWE0901020断层：断层：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。2 Faulting 断层断层1 断层要素断层要素断层面和破碎带断层面和破碎带 断层线断层线 断层上盘、下盘断层上盘、下盘 断距断距 断层要素断层要素断层面断层面断层断层走向走向断层断层上盘上盘断层断层下盘下盘断层断层移动方向移动方向2 断层的基本类型断层的基本类型 按照两盘相对移动方向按照两盘相对移动方向*正断层正断层*逆断层逆断层 *平推断层平推断层正断层正断层正断层正断层正断层正断层逆断层逆断层平推断层平推断层平推断层平推断层3 断层组合形式断层组合形式地堑：地堑：有共同的下降盘（正断层）地垒地垒：有共同的上升盘（正断层）由倾向相同的逆断层形成由倾向相同的正断层形成阶梯状构造叠瓦状构造断层的表示4 断层的野外识别断层的野外识别 (1)地貌特征地貌特征 如断层崖，断层三角面；沟谷、峡谷地形；瀑布等。 (2)地层特征地层特征 地层发生重复或缺失，岩脉被错断，或者岩层沿走向突然发生中断，与不同性质的岩层突然接触等。 (3)断层的伴生构造现象断层的伴生构造现象 如牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕等。(4)水文标志水文标志 如泉水、温泉呈线状出露。断层造成的岩层重复与缺失 正断层正断层逆断层逆断层断断层位位移移类型型断断层倾向与岩向与岩层倾向的关系向的关系二者二者倾向相反向相反二者二者倾向相同向相同断断层倾角大于岩角大于岩层倾角角断断层倾角小于岩角小于岩层倾角角地面上地面上上上盘直孔剖面直孔剖面地面上地面上上上盘直孔剖面直孔剖面地面上地面上上上盘直孔剖面直孔剖面正断正断层重复重复（a a）缺失（缺失（a a）缺失缺失（b b）缺失（缺失（b b）重复（重复（c c）重复（重复（c c）逆断逆断层缺失缺失（d d）重复（重复（d d）重复重复（e e）重复（重复（e e）缺失（缺失（f f）缺失（缺失（f f） 构造不连续 断层面上的擦痕和阶步构造角砾岩5 断层位移方向的判定断层位移方向的判定 1擦痕和阶步：阶步面向对盘运动方向2牵引褶皱3羽状节理：张节理与断层面所夹锐角指示本盘运动方向；剪节理与断层面所夹锐角指示对盘运动方向。4、两盘地层的新老关系：断层倾向与地层倾向相反或相同，但断层倾角大，则新地层为下降盘，老地层为上升盘；断层倾向与地层倾向相同，但断层倾角小，则新地层为上升盘，老地层为下降盘。5、褶曲轴线的错动和核部的宽窄变化：褶曲轴线连续，仅核部宽窄发生变化，说明只发生升降运动，背斜上升盘变宽，下降盘变窄；向斜相反。褶曲轴线与地层接线发生同方向错位，核部没有宽窄变化，说明只发生水平运动。轴线错动，核部发生宽窄变化，说明发生斜向运动。6、伴生小断层：伴生小断层与断层是同一应力场的产物，只是位移幅度不同而已。6 断层形成时代的确定断层形成时代的确定 断层是地壳运动的结果，它们的形成有先有后，各有不同的特点和发展过程，但是断层总是在被它们切割的地层形成之后产生的。 断层与岩体相对时代关系断层与岩体相对时代关系花岗岩；花岗岩；闪长岩；闪长岩；二长岩二长岩构造剖面示意图构造剖面示意图 7 断层的工程地质评价断层的工程地质评价岩体裂隙增多、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 。