地質(zhì)基礎(chǔ)知識

1、1土力學(xué)與地基基礎(chǔ)主講:李椋京福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系第一章 地質(zhì)基礎(chǔ)知識第一節(jié) 地球?qū)尤?gòu)造和地表形態(tài)46 億年。地球大致以地殼表層為界限分為地球內(nèi)部層圈和地球外部層圈。內(nèi)、外部 層圈又進一步分成 6 個不同的層圈。2一、地球外部層圈及其主要特征 地球外部層圈指包圍著固體地球表層的地球組成部分， 分為大氣圈、 水圈和生物圈。（一） 大氣圈 大氣圈是地球的最外圈。 根據(jù)氣溫垂直變化， 從下而上將大氣圈進一步分為對流層、 平流層（同溫層） 、中間層、暖層（電離層） 、散逸層。1、對流層是大氣圈的最低層，下界為地表，上界為平流層底，厚約9 17 公里，兩極最薄，赤道最厚，在氣候變化中起著重要

2、的作用。對流層的大氣就是空氣。2、平流層是對流層頂部至大約 50 公里高空的大氣層，它的特點是大氣以水平運動 為主，其溫度基本上不受地面溫度的影響，平流層中存在大量的臭氧，成為地球生 物的天然保護層，使生物免受紫外線的傷害。（二） 水圈 固體地球表面包圍著一層水體即水圈。它大部分匯聚于海洋里，其它部分分布于大 陸上的湖泊、河流、冰川、土壤和淺部巖石的孔隙中，構(gòu)成一個不甚規(guī)整而基本連 續(xù)的水圈。海水占 97.2，其它大陸水體占 2.8。在大陸水體中，極地和高山的 冰雪約占其體積的78.6，其余不足 1 4 的水為地下水、湖泊水和河流水體。 地球上的水以氣、液、固三相態(tài)的形式賦存于大氣、地表和地下

3、，它不斷地蒸發(fā)、 凝結(jié)、降水、徑流等方式交替移動，形成水分循環(huán)系統(tǒng)，這種循環(huán)在塑造地表形態(tài) 的作用中起極其重要的作用。（三） 生物圈 生物圈是由地球表層生命物質(zhì)即生物動物、植物和微生物組成的一個封閉的層 圈，也就是有機體的分布和活動的地球外圈，包括了近地表的大氣圈和地殼表層， 以生物生存的最大高度（約 10 公里）和最大深度（約 3 公里）為其上下界線。出 現(xiàn)于 33 億年前，現(xiàn)在大約有 100 多萬種動物、 30 多萬種植物和數(shù)十萬種微生物。二 地球內(nèi)部層圈及其主要特征 地球內(nèi)部層圈就是固體地球的內(nèi)層圈， 按照莫霍面和古騰堡面（該界面波速不連續(xù)） 兩界面， 地球內(nèi)部分成地殼、 地幔和地核三大

4、層圈， 又進一步細(xì)分若干次一級層圈。（一）地殼（ Crust ） 固體地球在莫霍面以上的部分稱為地殼， 它厚約 33 公里（大陸） 或7 公里（深海）， 總平均厚度 16 公里，大致為地球半徑的 1 400，僅是地球表層的一層薄殼。大陸3地殼可分為上下兩層，上層為花崗巖質(zhì)層或硅鋁層；下層為玄武巖質(zhì)層或硅鎂層。（二）地幔（Mantle）地幔即中間層，該層上界為莫崔面，下界為古騰堡面，厚約2900 公里，按體積比約占整個地球的 82.3%，按質(zhì)量比則占 67.8 %，因此它是地球的主體部分，且基本 上由固態(tài)物質(zhì)組成，密度大于 3.5,從莫霍面以下到大約 1000 公里深處，稱上地幔，1000 -

5、2900 公里深處稱下地幔。上地幔上部約 90-400 公里處存在一個軟流層，為低速，將其上固態(tài)巖石上地幔上部和地殼統(tǒng)稱為巖石圈。（三）地核（Core）地核是以古騰堡面為頂界面直到地心的地球中心部分，其厚度約3473 公里，占地球總體積 16.3%，占總質(zhì)量約 I/3。根據(jù)地震波速度變化情況可將地核分為外核、 過渡層和內(nèi)核三部分。其物質(zhì)組成推測為鐵、鎳為主，并含少量硫、硅元素。三、地球形狀和地表形態(tài)特征（一）地球的形狀和大小 地球形狀大小的主要數(shù)據(jù)如下： 赤道半徑（A ） 6378.16 公里 兩極半徑（C） 6356.755 公里 扁率（A -C）/ A =1 / 298.25 赤道周長 4

6、0075.24 公里子午線周長 40008.08 公里 表面積510070100 平方公里 體積 1083157900000立方公里 地球體或大地水準(zhǔn)球體（geoid），接近于旋轉(zhuǎn)橢球體（扁球體）。而地球真實形狀與 之稍有出人，其南北半球并不對稱，北極略凸出，南極略平凹，呈梨狀。偏離很小， 且扁平率不大，看作一個球體。地球具有塑性；地球內(nèi)部存在著大范圍的物質(zhì)對流。（二）固體地球表面的一般特征1 - I - I丸推面的乎禺于午配罰5匸世勺“誓為29虬口的丹抱啣貿(mào)）的艾麻（準(zhǔn)P.C.kinf - IMf1957LQ.0 為層系（I為渡狀層面為水平層理、III為斜醫(yī)理”緘 H上為層玉為細(xì)層口三、變質(zhì)

7、巖（Met。mo / P 允 ic Roch ）（）變質(zhì)巖及變質(zhì)作用概述變質(zhì)巖是由變質(zhì)作用形成的巖石。它是地殼中已形成的巖石，在特定的物理化學(xué)條 件下，其礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生轉(zhuǎn)變而形成新的巖石類型。這種由地球內(nèi)力作用 引起的，原巖產(chǎn)生變化和再造的地質(zhì)作用，稱為變質(zhì)作用。變質(zhì)作用不同于巖漿作用，因為變質(zhì)作用形成過程一般是在溫度和壓力升高的條件 下進行的，巖石的一切變化和再造基本上是在固態(tài)下進行的；而巖漿作用則是由硅 酸鹽高溫熔融體經(jīng)冷凝或結(jié)晶轉(zhuǎn)變成固態(tài)巖石的過程。變質(zhì)作用也不同于風(fēng)化作用，因為風(fēng)化作用發(fā)生于地表或近地表的環(huán)境，以及在常 溫、常壓的條件下的一種外力地質(zhì)作用，而變質(zhì)作用則是在地表以

8、下較深的地帶， 通常是在高溫高壓等條件下進行的，而且它不包括成巖階段中巖石的一切變化。中國北方有大量的變質(zhì)巖分布，福建變質(zhì)巖僅見于閩西、閩北地區(qū)晚元古代至奧陶 紀(jì)一些地層及沿海動力變質(zhì)帶中，且少量分布。（二）變質(zhì)巖化學(xué)成分變質(zhì)巖化學(xué)成分與原巖密切相關(guān)，在沒有其它組分參與的條件下，完全取決于原巖成分?？傮w上說，主要由 Sj、Al、Co Mg、K、No、Fe、況、P 等氧化物及 213Coz 組成，但在不同變質(zhì)巖中成分變化很大?？茖W(xué)研究表明，具有相同的化學(xué)成分的原巖，在不同的變質(zhì)條件下所形成的一系列 不同的變質(zhì)巖，稱等化學(xué)系列；而化學(xué)成分不同的原巖，在相同的變質(zhì)條件下，形 成各種不同的變質(zhì)巖，稱等

9、物理系列。（五）變質(zhì)巖分類及常見變質(zhì)巖的特征 變質(zhì)巖分類很復(fù)雜，一般先根據(jù)變質(zhì)作用的類型，將變質(zhì)巖分為接觸變質(zhì)巖、氣液 變質(zhì)巖、動力變質(zhì)巖、區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖等大類，每大類又分為許多類型。就全 球分布來講，區(qū)域變質(zhì)巖最多，如板巖、千枚巖、片巖、片麻巖（見表1 4 13）。常見的主要變質(zhì)巖：1、角巖（ Ho 廠 nfels ）2、大理巖（Mo 砧！&）3、石英巖（Qu。rtzite）4、板巖（ Slote）5、千枚巖（ Phyllite ）6、片巖（ Sch 枘）7、片麻巖（ Gneiss）8、混合花崗巖第五節(jié) 地質(zhì)年代、相對地質(zhì)年代 地質(zhì)時間系統(tǒng)最初主要是根據(jù)各種巖石、地層的新老關(guān)系，

10、即其形成的先后時間順 序建立起來的。地層是一定地質(zhì)時代形成的成層的巖石組合，包括沉積巖、噴出巖、變質(zhì)巖，按其 形成的時代單位劃分為宇、界、系、統(tǒng)等不同級別的單元（年代地層單位） ，與之 相對應(yīng)的地質(zhì)年代為宙、代、紀(jì)、世（地質(zhì)時代單位） ，它屬國際統(tǒng)一的，以下定 的古生物特征為標(biāo)準(zhǔn)，稱之為國際性地層。在一些較小地區(qū)范圍由于古生物不足或 研究程度不夠，常依據(jù)巖石特征或構(gòu)造運動性質(zhì)等來劃分地層，這些僅適合于較小 地區(qū)的，稱為地方性地層單位，它并按級別分為群、組、段（如福建晚侏羅世、早 白堊世地層） 。二、絕對地質(zhì)年代 又稱絕對年齡，它表示礦物、巖石形成的確切年齡。主要是通過測定礦物、巖石中 的放射性同位素及其衰變產(chǎn)物的含量，再經(jīng)計算得出，并常以百萬年為時間單位。 通過研究，將地質(zhì)年代按時代早晚的順