工程地質(zhì)第一章分解

工程地質(zhì)第一章分解第一頁，共59頁。一、地球及其特征

(一)地球構(gòu)造圈層的劃分地球是由不同圈層構(gòu)成的，包括外圈層和內(nèi)圈層。1.外圈層

大氣圈：它是地球的最外圈層，其上界可達(dá)1800km或更高的空間。水圈：它由海洋和陸地上的水和冰構(gòu)成。生物圈：地球生物存在于水圈、大氣圈下層和地殼表層的范圍之中。

第二頁，共59頁。2.內(nèi)圈層

莫霍洛維奇面：第一個界面在30~80km深處，縱波（P波）速度從6.83km/s增加到7.75km/s，橫波（S波）速度從3.66km/s增加到4.35km/s，簡稱莫霍面，南斯拉夫?qū)W者A.莫霍洛維奇于1909年首先發(fā)現(xiàn)古登堡面：第二個界面在約2900km深處，縱波速度從13.64km/s突然下降到8.11km/s，而橫波不能通過此面，美國學(xué)者B.Gutenberg于1914年發(fā)現(xiàn)。因此，將地球內(nèi)圈層劃分為三個圈層即地殼、地幔和地核。

第三頁，共59頁。第四頁，共59頁。（1）地殼莫霍面以上部分，是地球的堅硬外殼，由固體巖石組成厚度變化范圍很大，平均厚度約為33km，其體積只有地球的約0.8%。組成地殼的巖石除地殼最表層有占巖石總量約5%的沉積巖外，地殼上部巖石平均成分相當(dāng)于花崗巖類巖石，其化學(xué)成分富含硅與鋁，稱為硅鋁層；下部巖石平均成分相當(dāng)于玄武巖類巖石，其化學(xué)成分除硅鋁外，鐵和鎂相對增多，稱為硅鎂層。海洋底部主要是硅鎂層，有的地方只有很薄的硅鋁層或完全缺失硅鋁層。第五頁，共59頁。第六頁，共59頁。（2）地幔介于莫霍面與古登堡面之間的部分，即地殼以下至約2900km深處的圈層，又稱中間層。它的物質(zhì)成分具有過渡性質(zhì)，故又可稱為過渡圈。按其物質(zhì)成分和所處狀態(tài)的不同，可分為：

上地幔：莫霍面至其下約900~1000km范圍，主要由硅酸鹽類物質(zhì)組成，平均密度約3.5g/cm3，溫度達(dá)1200~2000℃，應(yīng)力約達(dá)0.4GPa

下地幔：莫霍面下約900~1000km深處至古登堡面范圍，主要由鐵、鎳金屬氧化物和硫化物組成，平均密度約5.1g/cm3，溫度達(dá)2000~2700℃，應(yīng)力約達(dá)150GPa。在上地幔上部，深約50~250km的范圍內(nèi)，存在一個不連續(xù)的地震波低速度帶，放射性元素大量集中，蛻變生熱使這一帶內(nèi)有局部熔融狀態(tài)的物質(zhì)存在，一般認(rèn)為可能是巖漿發(fā)源地。上地幔的下部范圍，只有深源地震才能達(dá)到，其深度可達(dá)約720km深處。

第七頁，共59頁。（3）地核自古登堡面至地心部分，地核又分為內(nèi)核和外核界面約在5200km深處，其組成物質(zhì)為鐵、鎳金屬氧化物和硫化物，故又稱為鐵鎳核心，平均密度約13g/cm3，溫度達(dá)3500~4000℃，中心應(yīng)力約達(dá)360GPa。第八頁，共59頁。二、地球的主要物理性質(zhì)

1.質(zhì)量和密度地球的質(zhì)量約為5.98×1027g，將其除以地球體積可得地球的平均密度約為5.52g/cm3。構(gòu)成地殼各種巖石的密度為1.5~3.3g/cm3，還有密度為1.0g/cm3的水分布推測地球內(nèi)部物質(zhì)密度更大，這已為地震波在地球內(nèi)部傳播速度的觀測資料所證實。根據(jù)地震波與密度的關(guān)系，計算出地球內(nèi)部密度隨深度的增加而增加（見表1.1.2），地心密度可達(dá)16.0~18.0g/cm3。第九頁，共59頁。第十頁，共59頁。2.地應(yīng)力

兩種理論假說:

瑞士地質(zhì)學(xué)家Heim于1878年提出了地應(yīng)力的“靜水壓力”假說前蘇聯(lián)學(xué)者A.H.динник按半無限體彈性空間自重應(yīng)力場進(jìn)行分析，認(rèn)為垂直應(yīng)力分量為γH，而水平應(yīng)力分量為[μ/(1-μ)]γH

地應(yīng)力分布規(guī)律:地應(yīng)力為壓應(yīng)力，基本上為鉛直和水平方向水平應(yīng)力分布較復(fù)雜

第十一頁，共59頁。第十二頁，共59頁。3.重力地球?qū)ξ矬w的引力和物體因地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的合力，作用方向指向地心，引力大小與物體距地心距離的平方成反比。由于地球赤道半徑大于兩極半徑，故物體在兩極的引力比在赤道大，而離心力在兩極接近于零，在赤道最大。因此，地球上物體的重力隨緯度的提高而增大。由于地球物質(zhì)分布不均勻，密度大小有差異，地形也有起伏，因此，實測物體重力值與理論計算值往往存在偏差，這種偏差稱為重力異常

實測重力值大于理論計算值時，稱正異常

實測物體重力值小于理論計算值時，稱負(fù)異常

第十三頁，共59頁。4.地溫或地?zé)?/p>

地殼按熱力狀態(tài)從上而下可分為變溫帶、常溫帶和增溫帶。變溫帶的地溫受大氣溫度的控制呈周期性的晝夜和年變化，隨著深度的變化，變化幅度很快變小。氣溫對地溫不產(chǎn)生影響的地殼深度范圍稱為常溫帶，它的地溫一般略高于所在地區(qū)年平均氣溫1~2℃。

第十四頁，共59頁。4.地溫或地?zé)?/p>

常溫帶以下的地溫主要受地球內(nèi)部熱力影響，其隨埋藏深度的增加而增加的地殼深度范圍稱為增溫帶。世界各地鉆探資料表明，地球大部分地區(qū)從常溫帶向下平均每加深100m，地溫升高約3℃，于是，一般把埋藏深度每增加100m導(dǎo)致地溫增加的大小稱為地?zé)嵩鰷芈剩ā?100m）把地溫每增加1℃所需要增加的埋藏深度（m）稱為地?zé)嵩鰷丶墸╩/℃），它的平均值約為33m/℃。第十五頁，共59頁。5.地磁

地球的磁性表現(xiàn)在對磁針的影響。磁針?biāo)阜较颍ㄒ喾Q地磁子午線）是地磁的兩極。地磁兩極與地理兩極一般是不一致的，因此，地磁子午線和地理子午線之間存在一定夾角，稱為磁偏角，其大小因地而異。使用地質(zhì)羅盤測量巖層產(chǎn)狀時，必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮牌沁M(jìn)行校正。

第十六頁，共59頁。磁針只有在赤道附近才能保持水平狀態(tài)，向兩極移動時逐漸發(fā)生傾斜。磁針與水平面的夾角被稱為磁傾角。地質(zhì)羅盤磁針有一端往往系有細(xì)銅絲，就是為了使磁針保持水平。對于地球上某一點，單位磁極所受磁力大小被稱為該點地磁場強度。地磁場強度一般隨緯度提高而增強。磁偏角、磁傾角和地磁場強度被稱為地磁三要素。某些地區(qū)實測數(shù)值與理論計算值不一致，這種現(xiàn)象稱為地磁異常。第十七頁，共59頁。6.放射性地球內(nèi)部放射性元素含量雖少，分布卻很廣，且多聚集在地殼上部的巖漿巖（如花崗巖）中，向地心則逐漸減少。地球所含放射性元素主要是鈾、釷、鐳等，鉀、銣、釤和錸等也具有放射性同位素。根據(jù)放射性元素蛻變性質(zhì)，可確定地殼巖石的絕對地質(zhì)年齡或絕對地質(zhì)年代，也可進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探。放射性元素蛻變所產(chǎn)生的熱能是內(nèi)力地質(zhì)作用的主要能源之一。第十八頁，共59頁。三、地質(zhì)作用

由自然力引起地球物質(zhì)成分、地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌的形成與演化的自然作用統(tǒng)稱為地質(zhì)作用。根據(jù)自然力的來源不同，地質(zhì)作用可分兩大類：（一）內(nèi)力地質(zhì)作用（二）外力地質(zhì)作用第十九頁，共59頁。（一）內(nèi)力地質(zhì)作用

內(nèi)力地質(zhì)作用：由地球轉(zhuǎn)動能、重力能、放射性元素蛻變所釋放的熱能和地球內(nèi)部呈流動狀態(tài)巖漿的對流能產(chǎn)生的地質(zhì)動力所引起的地質(zhì)作用。由于它主要在地殼或地幔中進(jìn)行，其地質(zhì)動力來自地球內(nèi)部，故稱為內(nèi)力地質(zhì)作用，亦可簡稱為內(nèi)力作用。它主要包括地殼運動、巖漿作用、變質(zhì)作用和地震等多種形式。

第二十頁，共59頁。1.地殼運動

地球自轉(zhuǎn)速度改變等原因使地殼組成物質(zhì)（礦物和巖石）不斷運動并改變其相對位置和內(nèi)部構(gòu)造，稱為地殼運動。它是地形地貌形成與演化、地質(zhì)構(gòu)造形成的最主要原因，故地殼運動又稱為構(gòu)造運動。一般把發(fā)生在晚第三紀(jì)末和第四紀(jì)的構(gòu)造運動稱為新構(gòu)造運動。地殼運動可促進(jìn)巖漿作用、變質(zhì)作用和地震。它是最主要的一種內(nèi)力地質(zhì)作用方式。第二十一頁，共59頁。（1）升降運動它是地球演化過程中表現(xiàn)相對較緩和的一種地殼運動形式，也是地球表面海陸變遷和地形起伏最重要的原因。在同一地質(zhì)時期內(nèi)，地殼在某一地區(qū)表現(xiàn)為上升隆起，則在相鄰地區(qū)表現(xiàn)為下降凹陷，隆起區(qū)和凹陷區(qū)相間排列。地殼升降運動不僅影響沉積巖物質(zhì)成分的來源與性質(zhì)，還影響沉積巖形成的厚度與空間分布，其原因在于由上升運動引起的隆起區(qū)是之后形成沉積巖物質(zhì)的部分供給區(qū)，而下降運動引起的凹陷區(qū)則是這些物質(zhì)形成沉積物并轉(zhuǎn)化為沉積巖的場所。第二十二頁，共59頁。（2）水平運動它是地球演化過程中表現(xiàn)相對較強烈的一種地殼運動形式，也是地球內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造形成最重要的原因。引起地殼水平運動的主要原因在于地球自轉(zhuǎn)引起的離心力、自轉(zhuǎn)速度變化引起的慣性力以及由于地球各圈層物質(zhì)成分及其物理化學(xué)狀態(tài)等存在差異，運動時的速度、方式、方向也都不可能一致，層與層之間還會發(fā)生摩擦，致使地殼各部分受到擠壓、拖曳、旋扭等作用，從而使地殼巖層內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的褶皺和斷裂構(gòu)造。第二十三頁，共59頁。（3）升降與水平運動的關(guān)系升降運動和水平運動是相互聯(lián)系而不能截然分開的。在地殼運動過程中，二者都在起作用，只是在同一地區(qū)和同一時間以某一運動方向為主，而另一方向運動為輔或不明顯，而且，它們可以相互轉(zhuǎn)化，即水平運動可以引起升降運動，反之亦然。例如，水平擠壓地層而形成的褶曲背斜山和向斜谷必然會同時引起地殼的升降運動，正如我國已故著名地質(zhì)學(xué)家李四光指出的那樣，“比較大規(guī)模的有條不紊的隆起和沉降地區(qū)和地帶的形成，很可能是由地表到地殼中一定的深度受到水平方向擠壓的結(jié)果，就是說，我們沒有理由反對它們所顯示的垂直運動可能起源于水平運動”。

第二十四頁，共59頁。2.巖漿作用

巖漿作用：在地殼運動的影響下，由于外部壓力的變化，高溫高壓的巖漿向壓力減小的方向運動，上升到地殼上部或噴出地表而冷卻凝固成為巖漿巖的全過程。由巖漿冷卻凝固形成的巖石稱為巖漿巖。巖漿作用可引發(fā)地殼運動、變質(zhì)作用和地震.它具有噴出作用和侵入作用兩種作用方式。第二十五頁，共59頁。（1）噴出作用巖漿沖破地殼而噴射或溢流出地表，冷卻凝固成巖漿巖的過程，亦稱火山作用。噴出地面的巖漿冷卻后形成噴出巖。巖漿噴出時有三種物質(zhì)。①氣體物質(zhì)主要來自地下的巖漿，部分為巖漿上升過程中與圍巖作用產(chǎn)生。②液體物質(zhì)是巖漿噴出地表后，損失了大部分氣體而形成的，稱為熔巖。③固體物質(zhì)是由熔巖噴射到空中冷卻凝固或火山周圍巖石被炸碎而形成的碎屑物質(zhì)，故稱為火山碎屑物。通常把人類歷史中有噴出作用記載，而且，至今仍在發(fā)生噴出作用的火山稱為活火山；人類歷史中無記載噴出作用的火山稱為死火山；人類歷史中有噴出作用記載而現(xiàn)在停止噴出作用的火山稱為休眠火山。第二十六頁，共59頁。（2）侵入作用

侵入作用：由于熱力和上升力不足或因巖漿噴出通道受阻，巖漿只能侵入到地下一定深度而冷凝成巖漿巖的過程。由侵入作用所形成的巖漿巖稱為侵入巖。在地殼不太深的位置冷凝成的巖漿巖稱為淺成侵入巖，在地下深處冷凝成的巖漿巖稱為深成侵入巖。值得注意：由于巖漿巖形成的深度不同，直接影響巖漿冷凝時溫度和應(yīng)力的大小、冷凝速度的快慢以及揮發(fā)物質(zhì)散失等，因此，噴出巖、淺成和深成侵入巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及形成它們的巖漿作用方式等都有顯著的差別。

第二十七頁，共59頁。3.變質(zhì)作用

變質(zhì)作用：由于地殼運動和巖漿作用，使已形成的礦物和巖石受到高溫、高壓及外來化學(xué)成分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，形成新的礦物與巖石。由變質(zhì)作用形成的巖石稱為變質(zhì)巖。變質(zhì)作用可由地殼運動、巖漿作用和地震引發(fā)。三個主要影響因素：

①溫度：它源于地?zé)帷r漿熱和動力熱，是變質(zhì)作用的基本影響因素。

②壓力：一種是靜壓力，即上覆巖石對下伏巖石的壓力，隨埋深增大而增加，它可使礦物或巖石體積縮小，密度增大；另一種是由于地殼運動而產(chǎn)生的動壓力，可使礦物或巖石發(fā)生破裂、變形和重結(jié)晶。

③外來化學(xué)成分的加入：外來化學(xué)成分主要來自巖漿分化出來的氣體和液體。第二十八頁，共59頁。（1）接觸變質(zhì)作用由于巖漿熱力與其分發(fā)出來的氣體和液體使礦物和巖石發(fā)生變質(zhì)作用的過程。引起接觸變質(zhì)作用的主要因素是溫度和外來化學(xué)成分的加入，前者表現(xiàn)為重結(jié)晶作用，致使礦物與巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造發(fā)生變化，如砂巖變質(zhì)成石英巖，石灰?guī)r變質(zhì)成大理巖；后者表現(xiàn)為巖漿分發(fā)出來的氣體和液體滲入到圍巖裂隙和孔隙中，發(fā)生交代作用使原有礦物和巖石變質(zhì)成新的礦物與巖石，如石灰?guī)r變質(zhì)成矽卡巖等。由于它發(fā)生在侵入巖漿巖與圍巖的接觸帶，故稱為接觸變質(zhì)作用。由接觸變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖稱為接觸變質(zhì)巖。第二十九頁，共59頁。（2）動力變質(zhì)作用因地殼運動而產(chǎn)生的局部應(yīng)力使巖石破碎和變形，但成分上很少發(fā)生變化。引起動力變質(zhì)作用因素以壓力為主，溫度為次要因素。由動力變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖稱為動力變質(zhì)巖（3）區(qū)域變質(zhì)作用在強烈的地殼運動和巖漿作用影響下，通常在大區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生。地殼深處的礦物與巖石，在高溫高壓影響的同時還伴隨有巖漿作用和外來化學(xué)成分的加入，因此，變質(zhì)范圍極廣。由區(qū)域變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖稱為區(qū)域變質(zhì)巖第三十頁，共59頁。4.地震

地殼巖層由于某種自然原因（如突然破裂、塌陷、地殼運動以及火山爆發(fā)等）而產(chǎn)生震動，并以地震波的形式傳遞到周圍和地表，從而給人們生活和工程結(jié)構(gòu)帶來不同程度的影響，這種現(xiàn)象稱為地震，它可由地殼遠(yuǎn)動和巖漿作用引發(fā)，是一種極為普遍的自然現(xiàn)象，幾乎和刮風(fēng)下雨一樣平常。一次強烈地震往往要經(jīng)歷前震、主震和余震三個階段。主震指地震全過程中發(fā)生的最大一次地震，主震之前發(fā)生的一系列微震和小震稱為前震，主震之后發(fā)生的一系列微震和小震稱為余震。我國是一個多地震國家。

第三十一頁，共59頁。（二）外力地質(zhì)作用

由地球范圍以外的能源和重力能所產(chǎn)生的地質(zhì)作用，稱為外力地質(zhì)作用，亦可簡稱為外力作用。它的能源主要來自太陽的輻射能、太陽和月球的引力能以及地球的重力能等。其作用方式主要包括風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和成巖作用。第三十二頁，共59頁。1.風(fēng)化作用

在常溫常壓下，由于溫度、水、O2、CO2和生物等因素的影響，組成地殼表層的巖石在原地發(fā)生破壞或降低力學(xué)性能的過程，稱為風(fēng)化作用（1）物理風(fēng)化作用：礦物和巖石在風(fēng)化過程中只發(fā)生機械破碎，而其化學(xué)成分基本不變。引起物理風(fēng)化的主要因素是溫度的變化、水的凍結(jié)和結(jié)晶脹裂等。（2）化學(xué)風(fēng)化作用：在水、O2、CO2以及各種酸類的影響下，引起礦物和巖石的化學(xué)成分發(fā)生改變并降低其物理力學(xué)性能的過程。（3）生物風(fēng)化作用：在生物活動影響下，引起礦物與巖石發(fā)生破壞作用的過程。自然界中，上述三種風(fēng)化作用一般同時存在，相互促進(jìn)，但在具體地區(qū)可有主次之分。引起風(fēng)化作用的因素決定了風(fēng)化作用一般在地殼表層發(fā)生，隨著埋深增加，風(fēng)化作用程度明顯降低。地殼表層被風(fēng)化了的部分稱為風(fēng)化帶或風(fēng)化殼。巖石風(fēng)化程度用巖石風(fēng)化程度系數(shù)（即未風(fēng)化巖石強度與已風(fēng)化巖石強度之比）來描述。第三十三頁，共59頁。2.剝蝕作用

將風(fēng)化產(chǎn)物從巖石表面剝離下來，同時進(jìn)一步對未風(fēng)化的巖石進(jìn)行破壞，不斷改變巖石面貌的一種作用，稱為剝蝕作用。引起剝蝕作用的地質(zhì)營力主要有風(fēng)、冰川、流水和海浪等。剝蝕作用與風(fēng)化作用都會使原有巖石產(chǎn)生破壞，剝蝕作用是各種地質(zhì)營力在運動過程中引起的，而風(fēng)化作用是各種地質(zhì)營力在靜態(tài)作用過程中產(chǎn)生的，它們也存在密切的聯(lián)系。風(fēng)化作用為剝蝕作用提供易剝離的巖石表層松散物質(zhì)；剝蝕作用又為風(fēng)化作用提供裸露的新鮮巖石露頭，為進(jìn)一步風(fēng)化創(chuàng)造條件。

第三十四頁，共59頁。3.搬運作用

在各種地質(zhì)營力作用下，風(fēng)化與剝蝕的產(chǎn)物離開母巖而到達(dá)沉積區(qū)的過程，稱為搬運作用。引起搬運作用的地質(zhì)營力主要有風(fēng)、冰川和流水等。主要有三種搬運方式：拖曳搬運、懸浮搬運和溶解搬運?？赡芫哂蟹诌x性，也可能沒有分選性。可能具有磨圓性，也可能沒有磨圓性。被搬運物質(zhì)可能向高處搬運，也可能向高處或低處搬運。第三十五頁，共59頁。4.沉積作用

由于搬運能力減弱（風(fēng)速和水的流速降低、移動的冰川融化）或搬運介質(zhì)物理化學(xué)條件變化或微生物和生物的作用，從運動的風(fēng)、流水或冰川等介質(zhì)中分離出松散物質(zhì)，在重力作用下形成沉積物的過程，稱為沉積作用。沉積作用主要有三種方式：

（1）機械沉積作用：由于搬運能力的減弱，將拖曳或懸浮的物質(zhì)按顆粒大小、形狀和重度不同在適當(dāng)?shù)囟我来纬练e下來。

（2）化學(xué)沉積作用：呈溶液或膠體狀態(tài)被搬運的物質(zhì)，由于某種化學(xué)反應(yīng)，使溶液中的溶質(zhì)達(dá)到過飽和或膠體的電荷被中和而發(fā)生沉積。

（3）生物沉積作用：由于在生物生活歷程中所進(jìn)行的一系列生物化學(xué)反應(yīng)和生物大量死亡，致使生物體內(nèi)較穩(wěn)定部分和其它固體物質(zhì)直接沉積下來的過程。第三十六頁，共59頁。5.成巖作用

使松散沉積物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖的過程稱為成巖作用。在成巖作用階段，沉積物發(fā)生的變化主要有如下幾個方面：

（1）壓固作用：在上覆沉積物及水體的壓力作用下，先成的松散沉積物所含水分被擠出，逐漸被壓實和固結(jié)，使松散沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖。

（2）膠結(jié)作用：在粗碎屑物質(zhì)沉積的同時或之后，水介質(zhì)中的溶液和膠體也可隨之發(fā)生沉積而形成細(xì)顆粒的泥質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)物質(zhì)。其充填于碎屑物顆粒之間，經(jīng)壓實并借助膠結(jié)物的粘結(jié)作用而固結(jié)變硬，形成碎屑巖。

（3）重結(jié)晶作用：在溫度和壓力影響下，沉積物的成分借溶解或固體擴散等作用，使物質(zhì)質(zhì)點發(fā)生重新排列組合，顆粒增大。重結(jié)晶作用主要出現(xiàn)于粘土巖和化學(xué)沉積巖的成巖過程。第三十七頁，共59頁。（三）內(nèi)外力地質(zhì)作用的相互關(guān)系

1.地殼上升與剝蝕作用剝蝕作用的強弱不僅依賴于諸外動力能量的大小，而且與自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件密切相關(guān)。剝蝕作用總是降低地形高度和地形起伏，而地殼運動總是進(jìn)一步增大地形高度和地形起伏，二者試圖相互抵消它們對地形高度和地形起伏的影響。地殼上升與剝蝕作用的速度是不會相等的。當(dāng)?shù)貧ど仙乃俣瘸^剝蝕作用的速度時，地形高度才會增加，反之，地形高度會愈來愈低，這實際是地球地形地貌演化的本質(zhì)。

第三十八頁，共59頁。2.地殼下降與沉積作用

各種外力地質(zhì)作用將其剝蝕產(chǎn)物帶到低洼的地方沉積下來，江河湖海是接受沉積物的主要場所。如果沒有地殼下降，要形成大規(guī)模的沉積巖層是不可能的。地殼下降時，沉積作用加強，同時，沉積物試圖補償?shù)貧は陆怠５貧は陆蹬c沉積作用速度之間的關(guān)系是決定沉積巖類型、厚度和分布的主要因素。

第三十九頁，共59頁。3.地殼物質(zhì)組成的相互轉(zhuǎn)化在內(nèi)外力地質(zhì)作用下，組成地殼的三大類巖石（巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖）是可以相互轉(zhuǎn)化的。巖漿巖和變質(zhì)巖是在特定溫度、壓力和深度等地質(zhì)條件下形成的，但是，隨著地殼上升而暴露于地表，經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕和搬運等作用，在新的環(huán)境中沉積下來，并經(jīng)過成巖作用而形成沉積巖。沉積巖隨著地殼下降深埋地下，當(dāng)達(dá)到一定溫度和壓力時，也可以轉(zhuǎn)變成變質(zhì)巖，甚至轉(zhuǎn)化成巖漿巖。隨著巖石的轉(zhuǎn)變，組成巖石的礦物也會不斷發(fā)生變化。

第四十頁，共59頁。四、地質(zhì)年代與地層系統(tǒng)

(一)巖層與地層組成地殼的物質(zhì)絕大多數(shù)都是成層出現(xiàn)的，這是一種普遍的地質(zhì)現(xiàn)象。它是由形成地殼組成物質(zhì)（包括礦物與巖石）和地質(zhì)現(xiàn)象的內(nèi)外力地質(zhì)作用及其環(huán)境的差異性引起的。巖層和地層是組成地殼物質(zhì)成層現(xiàn)象的主要表現(xiàn)。

第四十一頁，共59頁。1.巖層由兩個平行或近似平行的界面所限制，具有相同或相似巖性的一層巖石稱為巖層。巖層的界面稱為層面，上界面稱為巖層的頂面，而下界面稱為巖層的底面。巖層頂?shù)酌嬷g的垂直距離稱為巖層的厚度，一般情況下，巖層的厚度會有變化。巖層按傾角α大小可分為水平巖層（0°≤α＜5°）、傾斜巖層（5°≤α≤85°）和直立巖層（85°＜α≤90°），其中，傾斜巖層一般又可分為緩傾斜巖層（5°≤α＜30°）、傾斜巖層（30°≤α＜60°）和急傾斜巖層（60°≤α＜85°）。如果巖性基本單一的巖層中夾有其它巖性的薄巖層，稱為夾層或巖脈；如果由兩種以上不同巖性的巖層交互重疊組成，則稱為互層。第四十二頁，共59頁。2.地層

在同一地質(zhì)時段（稱為地質(zhì)年代）形成的所有巖層稱為一個地層。同一地層可由一個或多個巖層組成。地層具有地質(zhì)年代的概念，一個地區(qū)可能存在多個地層，并且，這些地層會按一定地質(zhì)年代順序疊合在一起。按照地層層序可將野外地層劃分為正常和倒轉(zhuǎn)地層：

（1）正常地層：地層的地質(zhì)年代從上至下依次由新變老。大部分地層都屬于正常地層。

（2）倒轉(zhuǎn)地層：地層的地質(zhì)年代從上至下依次由老變新。它一定是由于地殼運動而使地層發(fā)生變位形成的，是地殼運動和地質(zhì)構(gòu)造形成的標(biāo)志。第四十三頁，共59頁。（二）地質(zhì)年代

地球發(fā)展演化的時間段落稱為地質(zhì)年代，表明地質(zhì)現(xiàn)象形成的時間和不同地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生的時間順序關(guān)系。它可分為絕對地質(zhì)年代和相對地質(zhì)年代。（1）絕對地質(zhì)年代：絕對地質(zhì)年代亦可稱為絕對地質(zhì)年齡，它是以絕對的天文時間單位“年”來描述地質(zhì)時間的方法，可表示地質(zhì)現(xiàn)象或事件發(fā)生的起止與延續(xù)時間，但不能反映不同地質(zhì)現(xiàn)象或事件形成的地質(zhì)時間順序。（2）相對地質(zhì)年代：相對地質(zhì)年代亦可稱為相對地質(zhì)年齡，它主要表示地質(zhì)現(xiàn)象或地層產(chǎn)生或形成的時間順序即新老關(guān)系。它雖然不能說明地質(zhì)現(xiàn)象或地層形成的確切時間，但是，可以反映它們形成的自然階段，從而說明地球發(fā)展與演化的歷史過程。第四十四頁，共59頁。（三）相對地質(zhì)年代的確定方法

1.沉積地層相對地質(zhì)年代確定方法

（1）地層層序法

（2）古生物比較法

（3）標(biāo)準(zhǔn)地層對比法

（4）地層接觸關(guān)系法

第四十五頁，共59頁。地層接觸關(guān)系法根據(jù)沉積地層之間的接觸關(guān)系確定其相對地質(zhì)年代。沉積地層之間的接觸關(guān)系主要包括整合和不整合接觸兩大類，其中，不整合接觸又可分為平行不整合接觸和角度不整合接觸。第四十六頁，共59頁。①整合接觸在地殼長期連續(xù)下降的情況下，沉積物在沉積盆地中一層一層連續(xù)順序沉積下來，不同地質(zhì)年代的沉積地層的形成在時間上是連續(xù)沉積的，這種兩個地層之間的接觸關(guān)系稱為整合接觸?；咎攸c：（a）不同地層層面相互平行；（b）接觸面平滑；（c）接觸地層之間沒有地層缺失，即相鄰接觸地層的形成在時間上是連續(xù)的。

第四十七頁，共59頁。②平行不整合接觸當(dāng)?shù)貧び砷L期連續(xù)下降轉(zhuǎn)化為長期連續(xù)上升時，早先形成的沉積地層露出地表面，不僅不再接受新的沉積，而且，還會由于外力地質(zhì)作用受到風(fēng)化與剝蝕，從而形成高低起伏不平的侵蝕面，其后地殼再次下降，在原來被風(fēng)化侵蝕的表面上又沉積一套新的沉積地層，這種新老兩套地層之間的接觸關(guān)系稱為平行不整合接觸，亦稱為假整合接觸?；咎攸c：

（a）不同地層層面平行；（b）接觸面高低起伏而不平滑，常保留有遭受風(fēng)化與剝蝕的痕跡，其上往往存在下伏地層的風(fēng)化巖石碎屑或化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物（如底礫巖、褐鐵礦等）；（c）接觸地層之間存在地層缺失，即相鄰接觸地層的形成在時間上是不連續(xù)的。第四十八頁，共59頁。平行不整合形成過程下降沉積→上升、接受剝蝕,沉積間斷→再下降,再沉積第四十九頁，共59頁。③角度不整合接觸

在地殼由下降轉(zhuǎn)化為上升運動的過程中或地殼上升之前，原來的沉積地層因強烈的水平地殼運動而產(chǎn)生褶皺或斷裂，原本水平的地層便會產(chǎn)生不同程度的傾斜。當(dāng)這套地層上升露出地殼表面，會由于外力地質(zhì)作用而受到風(fēng)化和剝蝕，形成高低不平的侵蝕面，其后地殼再次下降，在原來被風(fēng)化和侵蝕的表面上又沉積一套新的沉積地層，這種新老兩套地層之間的接觸關(guān)系稱為角度不整合接觸，亦稱為斜交不整合接觸?；咎攸c：（a）兩個地層產(chǎn)狀不一致或不同地層層面斜交；（b）接觸面高低起伏而不平滑，常保留有遭受風(fēng)化與剝蝕的痕跡，其上往往有下伏地層的風(fēng)化巖石碎屑或化