工程地質(zhì)測繪技術(shù)方法(第一稿)

緒論一、工程地質(zhì)測繪的概念工程地質(zhì)測繪是工程地質(zhì)勘察中一項最重要最根本的勘察方法，也是諸勘察工作中走在前面的一項勘察工作。它是運用地質(zhì)、工程地制裁理論對與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細(xì)觀察和描述，以查明擬定建筑區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的空間分布和各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，并按照精度要求將它們?nèi)鐚嵉胤从吃谝欢ū壤叩牡匦卧O(shè)計圖上。配合工程地質(zhì)勘探、試驗等所取得的資料編制成工程地質(zhì)圖，作為工程地質(zhì)勘察的重要成果提供應(yīng)建筑物規(guī)劃、設(shè)計和施工部門參考。在切割強烈的基巖裸露山區(qū)，很好地進行工程地質(zhì)測繪，就有可能較全面地說明該區(qū)的工程地質(zhì)條件，得到巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的形成和空間變化的初步概念，判明物理地質(zhì)現(xiàn)象和工程地質(zhì)現(xiàn)象的空間分布、形成條件和發(fā)育規(guī)律。即使在為第四系覆蓋的平原區(qū)，工程地質(zhì)測繪也仍然有著不可無視的作用，只不過這時的測繪工作重點應(yīng)放在研究地貌和松軟土上。由于工程地質(zhì)測繪能夠在較短時間內(nèi)查明廣闊地區(qū)的工程地質(zhì)條件而費資不多，在區(qū)域性預(yù)測和比照評價中能夠發(fā)揮重大作用，在其它工作配合下能夠順利地解決建筑區(qū)的選擇和建筑物的合理配置等問題，所以在工程設(shè)計的初期階段，它往往是工程地質(zhì)勘察的主要手段。通過工程地質(zhì)測繪對地面地質(zhì)情況有了深入了解、對地下地質(zhì)情況有了較準(zhǔn)確的判斷，初步掌握了某些地質(zhì)規(guī)律和需要研究的問題，這就為進行其它類型的勘察工作奠定了根底，使進行這些工作的范圍更集中、目的更明確，從而必然會節(jié)省勘察工作量、提高勘察工作的效率。根據(jù)研究內(nèi)容的不同，工程地質(zhì)測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪兩種。綜合性工程地質(zhì)測繪是對工作區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的各要素全面研究并進行綜合評價，為編制綜合工程地質(zhì)圖提供資料；專門性工程地質(zhì)測繪是為某一特定建筑物效勞的，或者是對工程地質(zhì)條件的某一要素進行專門研究以掌握其變化規(guī)律，為編制專用工程地質(zhì)圖或工程地質(zhì)分析圖提供依據(jù)。無論那種工程地質(zhì)測繪都是為建筑物的規(guī)化、設(shè)計和施工效勞的，都有其特定的研究目的，因此在測繪中主要是圍繞著建筑物的要求對各種地制裁現(xiàn)象進行詳細(xì)的觀察描述，而對那些與建筑物無關(guān)的地質(zhì)因素那么可以粗略一些甚至不予注意，這是與其它地質(zhì)測繪的重要區(qū)別。例如，在沉積巖分布區(qū)應(yīng)著重研究軟弱巖層和次生泥化還將夾層的分布、層位、厚度、性狀、接角關(guān)系，可溶巖類的巖溶發(fā)育特征等；在巖漿巖分布區(qū)，侵入巖的邊緣接觸帶、平緩的原生節(jié)理、巖脈及風(fēng)化殼的發(fā)育特征，噴出巖的噴發(fā)間斷面、凝灰?guī)r及其泥化情況、高強度玄武巖中的氣孔等那么是主要的研究內(nèi)容；在變質(zhì)巖分布區(qū)萁主要的研究對象那么是軟弱變質(zhì)巖帶和夾層等。工程地質(zhì)測繪對各種有關(guān)地制裁現(xiàn)名勝的研究除要說明其成因和性質(zhì)外，還要注意定量指針的取得。如斷裂帶的寬度和構(gòu)造巖的改善，軟弱夾層的厚度和性狀、地下水位標(biāo)高、裂隙發(fā)育程度、物理地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)模、基巖埋藏深度等，以作為分析工程地質(zhì)問題的依據(jù)。對與建筑物關(guān)系密切的不良地質(zhì)現(xiàn)象還要詳細(xì)的研究其發(fā)生開展過程及其對建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響程度。為滿足具體工程建筑物的設(shè)計、施工對工程地質(zhì)條件的詳細(xì)要求，工程地質(zhì)測繪常采用大比例尺的專門性測繪。二、工程地質(zhì)測繪的研究內(nèi)容工程地質(zhì)測繪是為工程建設(shè)效勞的，自始至終應(yīng)以反映工程地質(zhì)條件和預(yù)測建筑物與地質(zhì)環(huán)境的相互作用為目的，深入地研究建筑區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的各個要素。1、工程地質(zhì)測繪中對巖土的研究巖土是工程地質(zhì)條件最根本的要素，產(chǎn)生各種地質(zhì)現(xiàn)象的物質(zhì)根底。它當(dāng)然是工程地質(zhì)測繪的主要研究內(nèi)容。目前在工程地質(zhì)測繪特別是小比例尺的工程地質(zhì)測繪中對巖土的研究仍多采用地質(zhì)學(xué)的方法，劃分單位也與一般地質(zhì)測繪根本相同。但在建筑物分布地區(qū)內(nèi)的小面積大比例尺工程地質(zhì)測繪中，可能遇到的地層常常只是一個“統(tǒng)〞、階“甚至是一個〞帶“，此時就必須根據(jù)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)差異作進一步劃分才能滿足要求。特別是砂巖中的泥巖、石灰?guī)r中的泥灰?guī)r、玄武巖中的凝灰?guī)r等夾層對建筑物的穩(wěn)定和防滲有重大影響，常會構(gòu)成壩基潛在的滑移控制面，更要突出地反映出來，這是工程地質(zhì)測繪與其它地質(zhì)測繪的一個重要區(qū)別。工程地質(zhì)測繪對巖土的研究其特點還表現(xiàn)在既要查明不同性質(zhì)巖土在地殼表層的分布巖性變化和它們的成因，也要測定它們的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，并預(yù)測它在建筑物作用下的可能變化。這就必須把巖土的研究建立在地質(zhì)歷史成因根底上才能到達(dá)目的。在地質(zhì)構(gòu)造生產(chǎn)簡單、巖相變化復(fù)雜的特定條件下，巖相分析法對查明巖土的空間分布是行之有效的。在查明巖土成因和分布的根底上還應(yīng)根據(jù)野外觀察和采取簡易現(xiàn)場測試方法來獲得的物理力學(xué)指標(biāo)，初步判斷巖土與建筑物相互作用時的性能。通過這種判斷應(yīng)分出那些能產(chǎn)生嚴(yán)重變形以致危及建筑物平安的巖土，即使這類巖土是很薄的夾層、透鏡體、或是裂隙中的充填物也不能無視。2、工程地質(zhì)測繪中對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)一詞的含義是比擬廣泛的，有關(guān)巖土結(jié)構(gòu)等內(nèi)容在先修課程中已有論述，這里著重討論對地質(zhì)構(gòu)造條件的研究。地質(zhì)構(gòu)造特別是新構(gòu)造運動與活斷層是決定區(qū)域穩(wěn)定性的首要因素，所以修建大型水工建筑物和核電站等極重要建筑物時，就必須在很大范圍內(nèi)研究活斷層和地震危險性，例如核電站選場，一般就要求在場地周圍半徑為300km的范圍內(nèi)進行研究。要預(yù)測大型水庫存蓄水后能否誘發(fā)地震，也需要在庫存區(qū)廣闊范圍內(nèi)研究地質(zhì)構(gòu)造，鑒別是否有區(qū)域性活斷層存在，并研究它們的錯動方式和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場。其次，地質(zhì)構(gòu)造限定了各種性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)面的空間分布、破壞了巖體的均一性和完整性。然而，巖體中各種結(jié)構(gòu)面的空間位置和巖體的不均一性既取決于構(gòu)成巖石的性質(zhì)也取決于地質(zhì)構(gòu)造，所以要選出巖性均一完整的優(yōu)良建筑場地，就必須深入地研究建筑區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造掌握構(gòu)造發(fā)育的根本特征，特別是在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的山區(qū)修建水工建筑物和地下洞室等大型工程時，就更需要進行詳細(xì)的地質(zhì)構(gòu)造研究。在選定建筑場地內(nèi)評價巖體的穩(wěn)定性也需要研究地質(zhì)構(gòu)造才能判明巖體的結(jié)構(gòu)特征，和各種不連續(xù)面的發(fā)育程度及其相互組合關(guān)系。此外，地質(zhì)構(gòu)造還控制著地貌、水文地質(zhì)條件、特殊工程在工程地質(zhì)測繪中研究地質(zhì)構(gòu)造既要運用地質(zhì)力學(xué)的原理和方法，也要進行地質(zhì)歷史分析，這樣才能查明各種結(jié)構(gòu)面的力學(xué)組合和歷史演化規(guī)律；既要對褶曲、斷層等構(gòu)造形跡進行研究，也要重視節(jié)理、裂隙等小構(gòu)造的研究。斷層破壞了巖體的完整性和連續(xù)性對建筑物影響最大，當(dāng)然應(yīng)是研究的重點，研究斷裂帶寬度及充填膠結(jié)情況、構(gòu)造巖的性狀及分帶，斷層的活動性及與建筑物的相對關(guān)系。實踐證明，結(jié)合工程布置和地質(zhì)條件選擇有代表性的地段進行詳細(xì)的節(jié)理裂隙統(tǒng)計，以便使巖體結(jié)構(gòu)定量化是有重要意義的。其統(tǒng)計研究的內(nèi)容包括：裂隙的產(chǎn)狀和延伸情況，在不同構(gòu)造部位和巖性中的變化情況，裂隙發(fā)育程度，裂隙特征及開口寬度，充填物的成因、性質(zhì)和充填膠結(jié)程度，最后還應(yīng)判明各組裂隙的成因和力學(xué)性質(zhì)。對其中的緩傾角裂隙更要注意研究。3、工程地質(zhì)測繪中對地貌的研究

地貌是巖性、地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運動的綜合反映，也是近期外動力地質(zhì)作用的結(jié)果。所以研究地貌就有可能判明巖性〔如軟弱夾層的部位〕、地質(zhì)構(gòu)造〔如斷裂帶的位置〕、新構(gòu)造運動的性質(zhì)和規(guī)模、表層沉積物的成因和結(jié)構(gòu)，據(jù)此還可了解各種外動力地質(zhì)作用〔如滑坡、巖溶等〕的發(fā)育歷史、河流發(fā)育史等等。相同的地貌單元其工程地質(zhì)特征相似，并以地貌作為工程地質(zhì)分區(qū)的根底。例如一個洪積扇可分為上部、中部和下部三個區(qū)來研究其工程地質(zhì)特征。上部由礫石、卵石和漂石組成，強度高，壓縮性小，為工業(yè)民用建筑的良好地基，但孔隙大、透水性強，假設(shè)建水工建筑物那么會產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏；中部以砂土為主，開挖基坑時要特別注意細(xì)砂土的滲透穩(wěn)定問題；下部為砂粘土過渡及主要為粘性土地帶，地形平緩地下水埋藏淺，且往往有溢出泉和沼澤分布，形成泥炭層，強度低，壓縮性大。

在中小比例尺工程地質(zhì)測繪中研究地貌時，應(yīng)以大地構(gòu)造、巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面的研究為根底，并與水文地質(zhì)條件和物理地質(zhì)現(xiàn)象的研究聯(lián)系起來，著重查明地貌單元的成因類型和形態(tài)特征，各個成因類型的分布高程及其變化、物質(zhì)組成和覆蓋層的厚度，以及各地貌單元在平面上的分布規(guī)律。

大比例尺工程地質(zhì)測繪中，那么應(yīng)側(cè)重于與工程建筑物的布置、根底類型、上部結(jié)構(gòu)型式等直接有關(guān)的微地貌的研究。

4、工程地質(zhì)測繪中對水文地質(zhì)條件的研究工程地質(zhì)測繪中研究水文地質(zhì)條件的主要目的在于研究地下水的賦存與活動情況，為評價由此導(dǎo)致的工程地質(zhì)問題提供資料。例如興建水庫，研究水文地質(zhì)條件為評價壩址、水庫的滲漏問題提供依據(jù)；結(jié)合工業(yè)與民用建筑的修建而研究地下水的埋深和侵蝕性等，是為判明其對根底砌置深度和基坑開挖等的影響提供資料；修建道路時，研究地下水的埋深和毛細(xì)上長高度，是為了預(yù)測產(chǎn)生凍脹的可能性；研究巖溶水的交替條件，是為了判明巖溶的發(fā)育程度和分布規(guī)律；研究孔隙水的滲透系數(shù)，是為了判明產(chǎn)生滲透穩(wěn)定問題的可能性等等。

在工程地質(zhì)測繪中對水文地質(zhì)條件的研究也應(yīng)從地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌特征和地下水露頭的分布性質(zhì)、水質(zhì)、水量等入手，查明含水、透水層和相對隔水層的數(shù)目、層位，地下水的埋藏條件，各含水層的富水程度和它們之間的水力聯(lián)系，各相對隔水層的可靠性。

泉、井等地下水的天然和人工露頭以及地表水體的研究，有利于說明測區(qū)的水文地質(zhì)條件。故在工程地質(zhì)測繪中除對這些水點進行普查處，對其中有代表性的和對工程有密切關(guān)系的水點，還應(yīng)進行詳細(xì)研究，必要時還應(yīng)取水樣進行水質(zhì)分析，并布置適當(dāng)?shù)拈L期觀測點以了解其動態(tài)變化。

5、工程地質(zhì)測繪中對物理地質(zhì)現(xiàn)象的研究在工程地質(zhì)測繪中研究物理地質(zhì)現(xiàn)象，一方面是為了說明建筑區(qū)是否會受到現(xiàn)代物理地質(zhì)作用的威脅；另一方面是研究物理地質(zhì)現(xiàn)象有助于預(yù)測工程地質(zhì)作用。研究物理地質(zhì)現(xiàn)象要以巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌和水文地質(zhì)條件的研究為根底，著重查明各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的分布規(guī)律和發(fā)育特征，鑒別其形成時期，分析其產(chǎn)生原因和形成機制，追索其發(fā)育歷史和開展、演變的趨勢，以判明其目前所處的狀態(tài)及其對建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響。6、工程地質(zhì)測繪中對工程地質(zhì)現(xiàn)象的研究

在某一地質(zhì)環(huán)境內(nèi)已修建的任何建筑物都應(yīng)被看作為一項重要的原型試驗，研究該建筑物是否“適應(yīng)〞這樣的地質(zhì)環(huán)境，往往可以得到很多用勘探、試驗手段所未能得到的在理論和實踐上都極有價值的資料。通過這種研究就可以劃分出穩(wěn)定性不同的地段，了解使建筑物受到損害的各種工程地質(zhì)作用的開展情況、判明工程地質(zhì)評價的正確性等。所以對建筑區(qū)已有建筑物的調(diào)查、研究勘察興建后所產(chǎn)生的工程地質(zhì)現(xiàn)象，乃是工程地質(zhì)測繪所特有的工作內(nèi)容。

在對已有建筑物進行調(diào)查時，不能限于研究個別已受影響的建筑物，而應(yīng)調(diào)查區(qū)內(nèi)所有的建筑物。研究技術(shù)文獻(xiàn)了解建筑物的結(jié)構(gòu)特征；觀察描述建筑物的變形特征并繪制成草圖；通過直接觀察和查閱以往的勘探資料、施工編錄或通過訪問調(diào)查，判明建筑物所處的地質(zhì)環(huán)境。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特征、所處的地質(zhì)環(huán)境、出現(xiàn)的變形現(xiàn)象，結(jié)合長期觀測資料，便可判定建筑物變形的原因。然后分以下四種情況進行具體分析。

〔1〕、建筑物位于不良地質(zhì)環(huán)境內(nèi)并有變形標(biāo)志。此時應(yīng)查明不良地質(zhì)因素在什么條件下有害于哪一類建筑物，并調(diào)查各種防護措施的有效性，以便尋求更有效的防護措施。

〔2〕、建筑物位于不良地質(zhì)環(huán)境內(nèi)但無變形標(biāo)志。此時應(yīng)查清是否由于有了特殊結(jié)構(gòu)或是以往對工程地質(zhì)條件作了過低的評價。這些資料對建筑地區(qū)的合理利用和建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及防護措施的選擇都有重要意義。

〔3〕、建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)但有變形標(biāo)志。這時就必須首先查明是否由于建材質(zhì)量或工程質(zhì)量不良而造成，以證實分析自然歷史因素所得的工程地質(zhì)結(jié)論是否正確。通過這種分析往往可以發(fā)現(xiàn)施工方法和施工組織方面的缺陷。否那么就需要進一步研究地質(zhì)條件，看是否有某些隱蔽的不良地質(zhì)因素存在。

〔4〕、建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)也無變形標(biāo)志。在這種情況下亦需要研究這些建筑物是否采取了特殊結(jié)構(gòu)以致把某些不良地質(zhì)因素隱蔽起來了。通過以上的調(diào)查分析，就可以更加具體而正確地評價建筑區(qū)的工程地質(zhì)條件，預(yù)測建筑物興建后發(fā)生變形的程度，以采取合理的防護措施。所以有的研究者認(rèn)為，應(yīng)把建筑物調(diào)查作為工程地質(zhì)測繪中一項特殊的工作內(nèi)容。三、工程地質(zhì)測繪的方法和程序工程地質(zhì)測繪的方法和一般地質(zhì)測繪的方法相同。沿一定的測繪路線作沿途觀察，在關(guān)鍵的點上進行詳細(xì)觀察和描述。觀察線的布置應(yīng)以最短的路線觀察到最多的工程地質(zhì)要素和現(xiàn)象為原那么。范圍較大的中小比例尺工程地質(zhì)測繪，一般以穿越巖層走向或地貌、物理地質(zhì)現(xiàn)象單元來布置觀察路線，以便能較準(zhǔn)確地圈定各工程地質(zhì)單元的邊界。在工程地質(zhì)測繪過程中，最重要的是要把點和點、線于線之間所觀察到的現(xiàn)象聯(lián)系起來，克服只孤立地在各個點上觀察而不作沿途連續(xù)觀察和不及時對觀察到的現(xiàn)象進行綜合分析的偏向。同時還要將工程地質(zhì)條件和擬進行的工程活動的特點聯(lián)系起來，以便能確切地預(yù)測工程地質(zhì)問題的性質(zhì)和規(guī)模。此外，還應(yīng)在測繪過程中收集的實際資料和各種界線如實地反映在手圖上，并逐日清繪于室內(nèi)底圖上進行必要的補充觀察以提高測繪的質(zhì)量。工程地質(zhì)測繪的程序和其它的地質(zhì)測繪工作相同。首先在室內(nèi)查閱已有的研究資料，明確本次測繪需要重點研究的問題并編制出工作方案，而后進行航衛(wèi)片的解釋，對區(qū)域工程地質(zhì)條件做出初步的總體評價，判明工程地質(zhì)條件各因素的一些標(biāo)志。進而進行現(xiàn)場踏勘選定測繪標(biāo)準(zhǔn)剖面的位置。測繪地質(zhì)剖面掌握巖層層序、巖性特征、接觸關(guān)系以及各類巖土的工程地質(zhì)特征，以確定分層原那么、單位和標(biāo)準(zhǔn)層；測制地貌剖面以便劃分地貌單元和各單元的特征。完成了以上工作后才進行面積測繪。四、航衛(wèi)片和陸地攝影在工程地質(zhì)測繪中的應(yīng)用航衛(wèi)照片、衛(wèi)星照片和陸地攝影照片，真實地、集中地反映了較大范圍內(nèi)的巖土類型，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌、水文地質(zhì)條件和物理地質(zhì)現(xiàn)象，詳細(xì)判釋研究能給人一個宏觀的總體認(rèn)識。近年來國內(nèi)外都已經(jīng)漸漸將其應(yīng)用于工程地質(zhì)測繪，特別是用于研究區(qū)域穩(wěn)定性、道路選擇和滑坡等不良現(xiàn)象，實踐證明效果是良好的。尤其是在人煙稀少、交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)進行工程地質(zhì)測繪，運用航衛(wèi)片就更有特殊的意義，它能起到減少測繪工作量、提高測繪精度和速度的作用，值得進一步推廣。衛(wèi)片、航片和陸地攝影像片都是按照一定的比例尺縮小了的自然景觀的綜合立體影像圖。各種不同的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象由于有不同的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，并受到內(nèi)外營力的不同形式、不同程度的改造，形成各式各樣的自然景觀，這些自然景觀雖然都是表現(xiàn)現(xiàn)象卻都包含有一定的地質(zhì)內(nèi)容。而這些自然景觀的直接映象就是相片上的色調(diào)、各具特點的形態(tài)影像，因此影像中就包含著吩咐的地質(zhì)現(xiàn)象。能區(qū)分出不同的地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象間地質(zhì)信息的差異，就能在相片上劃分出地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象。所以帶有地質(zhì)信息的各種影像特征也就是結(jié)實標(biāo)志，如色調(diào)、形狀、形式、結(jié)構(gòu)、陰影等。作為直接影像的相片能客觀、全面而準(zhǔn)確地反映出地表的自然景觀，不但可以直接解釋地質(zhì)現(xiàn)象而且準(zhǔn)確性也遠(yuǎn)優(yōu)于地形圖。衛(wèi)片視域廣闊，能將大范圍內(nèi)的地質(zhì)現(xiàn)象聯(lián)系起來綜合分析，對查明和評價區(qū)域穩(wěn)定性有重要的意義，特別是對查明活斷層更能收到良好的效果。航片主要是用作大中比例尺工程地質(zhì)測繪的底圖，以迅速而較準(zhǔn)確地查明建筑區(qū)的工程地質(zhì)條件；航片對研究崩塌、滑坡、泥石流、地震砂土液化、流動沙丘等物理地質(zhì)想象也很有效，可以較迅速地判定各種不穩(wěn)定地段，并可以用以對某些地質(zhì)作用的開展進行監(jiān)測。陸地攝影相片是以攝影經(jīng)緯儀或立體照相機拍攝的，也成立體形式。這種相片可以把距離相機數(shù)十米至數(shù)百米范圍內(nèi)有地質(zhì)細(xì)節(jié)精確地記錄下來，并可以將相片轉(zhuǎn)繪成詳細(xì)的地質(zhì)圖，用以表示這局部巖體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。故用基坑編錄最為理想。必須指出，由于自然景觀回隨氣候、地形、植被等因素而變化，所以好多地質(zhì)信息也回隨地而異，因此相片的判釋必須與室地觀察互相配合、互相應(yīng)證才能收到良好的效果，而決不能用相片判釋代替必要的地面工作。相片的判釋工作最好成績是從有地質(zhì)資料大地區(qū)開始，然后逐漸外推。第一章巖土根底內(nèi)容提要：本章主要對巖石與土的工程地質(zhì)分類及野外鑒別作了概述。通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解巖土方面的相關(guān)知識，掌握巖土野外鑒別方法，也為后續(xù)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下一定的根底。第一節(jié)巖石的分類一、按成因分類巖石由一種或多種礦物組成。巖石按成因可分為：巖漿巖〔火成巖〕、沉積巖〔水成巖〕和變質(zhì)巖三大類。巖石的形貌特征：巖石的結(jié)構(gòu)：礦物的結(jié)晶程度，顆粒大小、形狀及彼此間的組合方式。巖石的構(gòu)造：礦物集合體之間排列及充填方式其中：巖漿巖—塊狀構(gòu)造沉積巖—層狀構(gòu)造變質(zhì)巖—片理構(gòu)造礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征是識別巖石類型的主要依據(jù)〔一〕、巖漿巖巖漿在向地表上升過程中，由于熱量散失逐漸經(jīng)過分異等作用冷凝而成巖漿巖。在地下冷凝的稱侵入巖；噴出地表冷凝的稱噴出巖。巖漿巖占地殼巖石體積64.7%，大陸和海洋、地表及地下廣泛分布。化學(xué)成分：99%以上是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti九種元素，O、Si占質(zhì)量75%，體積93%。礦物成分：最廣泛的礦物6~7種—橄欖石、輝石、角閃石、黑云母、斜長石、鉀長石和石英等，石英、長石類礦物顏色較淺稱淺色礦物，橄欖石、輝石、角閃石及黑云母類礦物為暗色礦物。以下內(nèi)容引自《地質(zhì)學(xué)根底》韓運宴等編。巖漿巖的產(chǎn)狀圖1-1巖漿巖產(chǎn)狀示意圖〔據(jù)李叔達(dá)等，《動力地質(zhì)學(xué)原理》〕1-巖基；2-巖株；3-巖床；4-巖盤；5-巖脈；6-火山錐；7-熔巖流；8-火山勁；9-熔巖被；10-破火山。巖漿巖的結(jié)構(gòu)巖漿巖的結(jié)構(gòu)是指其組成物質(zhì)〔礦物和玻璃質(zhì)〕的結(jié)晶程度、顆粒大小、自形程度及其相互關(guān)系。據(jù)此可將巖漿巖的結(jié)構(gòu)劃分以下幾個類型：1．結(jié)晶程度是指巖石中結(jié)晶質(zhì)與非晶質(zhì)的含量比例?！?〕全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石全部由結(jié)晶的礦物組成。它是巖漿在溫度緩慢下降的條件下形成的，多見于侵入巖中?！?〕半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石由結(jié)晶礦物和玻璃質(zhì)兩局部組成。它是巖漿在溫度下降較快的條件下冷凝形成的，多見于噴出巖及局部淺成巖中。〔3〕玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石全部由玻璃質(zhì)組成。它是巖漿在溫度下降很快的條件下，各種組分來不及結(jié)晶而急速冷凝形成的，多見于酸性噴出巖中。具此種結(jié)構(gòu)的巖石外貌具玻璃光澤，貝殼狀斷口。2．礦物顆粒的大小包括巖石中礦物顆粒的絕對大小和相對大小兩方面。按礦物顆粒的絕對大小可分為：〔1〕顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)用肉眼或借助放大鏡可分辨礦物顆粒?？杉?xì)分為：粗粒結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑＞5mm中粒結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑5-細(xì)粒結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑2-〔2〕隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石中礦物顆粒細(xì)微，用放大鏡也無法分辨出礦物顆?！诧@微鏡下可分辨〕。具此種結(jié)構(gòu)的巖石外貌致密，斷口呈瓷狀〔與玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石外貌有何不同？〕按礦物顆粒的相對大小可分為：〔1〕等粒結(jié)構(gòu)巖石中同種主要礦物顆粒大致相等。多見于深成侵入巖中。〔2〕不等粒結(jié)構(gòu)巖石中同種主要礦物顆粒大小不等，其粒度大小依次漸變。〔3〕斑狀結(jié)構(gòu)及似斑狀結(jié)構(gòu)巖石由兩類大小截然不同的礦物顆粒組成，大的稱斑晶，小的稱基質(zhì)。假設(shè)基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)時稱斑狀結(jié)構(gòu)，多見于噴出巖和淺成巖中；假設(shè)基質(zhì)為顯晶質(zhì)〔中粒、粗?！硶r那么稱似斑狀結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)常見于深成巖及局部淺成巖中。3．礦物的自形程度是指巖石中礦物顆粒外形發(fā)育的完善程度〔1〕自形結(jié)構(gòu)巖石主要由晶面完整的礦物晶粒組成，這種結(jié)構(gòu)是在良好的空間和時間條件下形成，但比擬少見。〔2〕半自形結(jié)構(gòu)組成巖石的礦物晶粒，局部晶面發(fā)育完整，另一局部發(fā)育不完整，而呈不規(guī)那么狀，稱為半自形晶。該結(jié)構(gòu)是在空間和時間條件都不夠充分的條件下形成，是深成巖中最常見的一種結(jié)構(gòu)?！?〕他形結(jié)構(gòu)巖石主要由不規(guī)那么的礦物〔見不到完整晶面〕晶粒組成。這說明各種礦物顆粒幾乎是同時結(jié)晶，互相阻礙生長的結(jié)果。4．礦物間相互關(guān)系根據(jù)組成巖石顆粒間的相互關(guān)系，可劃分多種結(jié)構(gòu)類型，但肉眼下常見有兩種：〔1〕文象結(jié)構(gòu)石英晶體呈尖棱狀或象形文字狀，有規(guī)律地鑲嵌在鉀長石晶體中。多見于偉晶巖及局部花崗巖中?！?〕條紋結(jié)構(gòu)鉀長石與斜長石呈有規(guī)律地交生所致。這種長石稱條紋長石。巖漿巖的構(gòu)造巖漿巖的構(gòu)造是指巖石中不同礦物集合體之間的排列方式和充填方式。巖漿巖的構(gòu)造常見有以下幾種：1．塊狀構(gòu)造組成巖石的礦物均勻分布，無定向排列。是巖漿巖中最常見的一種構(gòu)造。2．條帶狀構(gòu)造巖石中不同的成分、結(jié)構(gòu)和顏色等的礦物呈條帶狀分布〔圖1-2〕。這種構(gòu)造常見于基性巖中。3．流紋構(gòu)造巖石中不同顏色的條紋、拉長的氣孔以及長條狀礦物呈定向排列所表現(xiàn)出的一種流動構(gòu)造〔圖1-3〕。流紋巖中常見。4．氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造當(dāng)巖漿溢出地表后，所含揮發(fā)分散逸出來，巖漿迅速冷凝而使孔洞保存在巖石中，形成氣孔構(gòu)造。此種構(gòu)造多見于玄武巖中。當(dāng)氣孔被次生礦物充填后，那么稱為杏仁構(gòu)造〔圖1-4〕。5．枕狀構(gòu)造這是海底溢出的基性熔巖中常見的一種構(gòu)造。這種構(gòu)造由大小不等的枕狀體堆積而成〔圖1-5〕。一般發(fā)育于熔巖頂部。圖1-2條帶狀構(gòu)造圖1-3流紋構(gòu)造〔據(jù)徐永柏主編《巖石學(xué)》〕〔據(jù)徐永柏主編《巖石學(xué)》〕圖1-4杏仁構(gòu)造圖1-5枕狀構(gòu)造〔據(jù)葉俊林等編，《地質(zhì)學(xué)概論》，1996〕〔據(jù)葉俊林等編，《地質(zhì)學(xué)概論》，1996〕巖漿巖的種類繁多，目前已定名的巖石名稱有1000多種。為了正確認(rèn)識各類巖石間的差異與聯(lián)系且便于應(yīng)用，對巖漿巖進行系統(tǒng)的科學(xué)分類是很有必要的。巖漿巖的分類依據(jù)，一般考慮以下幾方面因素：〔1〕．按化學(xué)成分的分類根據(jù)SiO2含量把巖石分為四大類：超基性巖類、基性巖類、中性巖類和酸性巖類；每一類又根據(jù)堿度分為鈣堿性系列、堿性系列和過堿性系列?！?〕．按礦物成分的分類礦物成分及含量是巖石分類命名的根底。礦物成分主要考慮石英的含量、暗色礦物的種類及含量、長石的種類及含量，以及似長石的有無及含量等。礦物成分的分類尤其適用于野外工作，只要肉眼能分辨出礦物并且估出含量來，就可進行分類命名?！?〕．按產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的分類巖漿巖的產(chǎn)狀，是決定巖漿巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的重要因素。即使巖石的物質(zhì)成分相同，如果產(chǎn)狀不同，那么巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也不同，所以產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造也是分類的重要依據(jù)。本教材的分類為便于野外肉眼鑒定巖石，參照上述各分類方法，本教材對巖漿巖的分類見表1-1。表1-1巖漿巖分類表〔據(jù)葉俊林等，1996，有修改〕巖類超基性巖基性巖中性巖酸性巖堿性巖SiO2含量＜45%45－52%52%－65%＞65%52%－65%石英含量無無或很少＜20%＞20%無長石種類及含量一般無長石斜長石為主斜長石為主鉀長石為主鉀長石＞斜長石鉀長石為主，含似長石暗色礦物種類及含量橄欖石、輝石＞90%主要為輝石，可有角閃石、黑云母、橄欖石等＜90%以角閃石為主，黑云母、輝石次之，15-40%以角閃石為主，黑云母、輝石次之，15-40%以黑云母為主，角閃石次之，＜15%主要為堿性輝石和堿性角閃石，＜40%巖石色產(chǎn)結(jié)構(gòu)名稱率狀特征＞9035-9015-4015-40＜15＜40深成巖中粗粒結(jié)構(gòu)或似斑狀結(jié)構(gòu)橄欖巖輝長巖閃長巖正長巖花崗巖霞石正長巖淺成巖細(xì)粒結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)金伯利巖輝綠巖閃長玢巖正長斑巖花崗斑巖霞石正長斑巖噴出巖無斑隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)苦橄巖玄武巖安山巖粗面巖流紋巖響巖常見幾種巖漿巖簡介花崗巖多呈淺肉紅色、灰白色；粗—細(xì)粒結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要礦物石英、堿性長石和酸性斜長石，次要礦物黑云母、角閃石等，副礦物常見的有磁鐵礦、榍石、鋯石等。密度2.7，致密堅硬、空隙小、強度大、良好的建筑材料。閃長巖中性深層侵入巖。由斜長石、角閃石組成，有少量黑云母。顏色較深—深灰色、灰綠色，全晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，密度2.6~3.1，強度大，良好的建筑材料輝長石基性深層侵入巖，由輝石、斜長石為主，少量橄欖石，顏色深—灰色至灰黑色，中粗粒全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，具有力學(xué)強度，良好的建筑材料。流紋巖酸性火山噴出巖，斑狀結(jié)構(gòu)，常發(fā)育成流紋構(gòu)造，顏色—灰紅色，有時灰黑色和紫色，性脆。玄武巖分布最廣泛的火成巖，主要由斜長石和輝石組成，呈暗灰色至黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu)，具氣孔和杏仁構(gòu)造，力學(xué)強度高，良好的建筑材料花崗斑巖是成分相當(dāng)于花崗巖的淺成巖?；|(zhì)一般為細(xì)—微粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要是堿性長石和石英，有時可見黑云母、角閃石等，基質(zhì)成分與斑晶相同。安山巖、粗面巖及玄武巖均為噴出巖，且?guī)r性上為過渡關(guān)系，它們的區(qū)分主要看斑晶的成分。斑晶主要為橄欖石或伊丁石和長板狀基性斜長石，巖石色深，可定為玄武巖；斑晶主要為角閃石或黑云母和寬板狀中性斜長石，可定為安山巖；斑晶主要為堿性長石〔透長石或正長石等〕，巖石色淺可定名粗面巖?！捕吵练e巖1、概述沉積巖是在地表或地下淺處，在常溫常壓條件下，母巖經(jīng)風(fēng)化作用、生物作用和某些火山作用所形成的物質(zhì)，經(jīng)過搬運、沉積、成巖等地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。如砂巖、頁巖、石灰?guī)r等。沉積巖與巖漿巖不同，它有以下特征：〔1〕．沉積巖的礦物組合比擬簡單，每種巖石通常由1-3種礦物組成。其中有些礦物如粘土礦物、鹽類礦物等為沉積巖所特有?！?〕．沉積巖具有特殊的結(jié)構(gòu)如碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)在巖漿巖中是沒有的。〔3〕．沉積巖的成層構(gòu)造、各種層面構(gòu)造〔波痕、泥裂等〕、縫合線構(gòu)造等為其特有?！?〕．沉積巖中常含有生物化石。2、沉積巖的結(jié)構(gòu)沉積巖的結(jié)構(gòu)是指沉積巖物質(zhì)的結(jié)晶程度、顆粒形狀、大小及相互關(guān)系。不同類型的沉積巖由于形成的作用和方式不同，所以具有不同的結(jié)構(gòu)類型。例如陸源碎屑巖具碎屑結(jié)構(gòu)；泥質(zhì)巖具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)；化學(xué)及生物化學(xué)巖具晶粒和生物結(jié)構(gòu)等。3、沉積巖的構(gòu)造沉積巖的構(gòu)造是指沉積巖各組成局部的空間分布和排列方式。沉積巖的構(gòu)造是沉積巖最顯著的特征之一，通過對沉積巖構(gòu)造的研究，可以了解巖石形成時古地理、古氣候等沉積環(huán)境，幫助確定沉積介質(zhì)的營力及水動力狀態(tài)，有些構(gòu)造還可以用于確定地層頂?shù)缀蛯有虻取！?〕、層理構(gòu)造---成層性兩種類型:(a)平行層理(b)交錯層理見圖1-6圖1-6層理的根本類型〔2〕遞變層理〔如圖1-7〕圖1-8波痕圖1-7遞變層理圖1-9泥裂〔3〕波痕與泥裂、層面上的構(gòu)造〔如圖1-8、圖1-9〕〔5〕結(jié)核結(jié)核是指在成分、結(jié)構(gòu)、顏色等與圍巖有顯著差異的礦物集合體。結(jié)核的形態(tài)常為球狀、扁球狀、透鏡狀或不規(guī)那么狀等；結(jié)核的大小不一，小者幾毫米，大者可達(dá)幾十厘米；結(jié)核的成分有碳酸鹽質(zhì)、硅質(zhì)、錳質(zhì)、鐵質(zhì)和黃鐵礦等。〔6〕縫合線縫合線是指在垂直沉積巖層理的斷面上，呈不規(guī)那么的齒狀接縫。它很象動物頭蓋骨的接合縫?？p合線呈波狀起伏，高度有時可達(dá)十余厘米以上。縫合線一般認(rèn)為是后生階段由壓溶作用形成的。固結(jié)巖石遭受壓力后發(fā)生不均勻溶解，難溶的泥質(zhì)和鐵質(zhì)殘留下來形成縫合線。4、沉積巖的分類及常見的沉積巖沉積巖的分類主要根據(jù)巖石的成因〔沉積作用的性質(zhì)和環(huán)境、沉積物質(zhì)的來源、沉積分異作用的順序、成巖方式等〕、成分、結(jié)構(gòu)等進行劃分的。一般以成因作為沉積巖大類的劃分根底，而以成分、結(jié)構(gòu)等作為劃分巖石類型的依據(jù)〔表1-2〕表1-2沉積巖分類表〔據(jù)徐永柏等，《巖石學(xué)》，1985〕陸源碎屑巖類〔按粒度細(xì)分〕火山碎屑巖類〔按粒度細(xì)分〕泥質(zhì)巖類〔按成分、固結(jié)程度分〕碳酸鹽巖類〔按成分、結(jié)構(gòu)-成因分〕其他巖類〔按成分細(xì)分〕礫巖〔角礫巖〕砂巖粉砂巖集塊巖火山角礫巖凝灰?guī)r成分：高嶺石粘土蒙脫石粘土伊利石粘土固結(jié)程度：粘土泥巖頁巖成分：石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r結(jié)構(gòu)-成因：亮晶顆粒石灰?guī)r泥晶顆粒石灰?guī)r泥晶石灰?guī)r結(jié)晶石灰?guī)r礁灰?guī)r鋁質(zhì)巖鐵質(zhì)巖錳質(zhì)巖硅質(zhì)巖磷質(zhì)巖蒸發(fā)巖可燃有機巖常見沉積巖簡介〔1〕碎屑沉積巖①礫巖：粒度大于2mm的陸源碎屑其含量大于50%的沉積巖稱礫巖或角礫巖。礫石的成分以巖屑為主，有少量石英、長石等礦屑；填隙物多為＜2mm的砂和泥質(zhì)等細(xì)碎屑物。②砂巖：粒徑2-0.05mm的陸源碎屑其含量＞50%的沉積巖稱為砂巖。砂巖主要由砂粒和填隙物組成，有時混入一定數(shù)量的礫石和粉砂。砂的成分以石英為主，其次是長石和巖屑及少量重礦物。③粉砂巖：粒徑為0.05-0.005mm的陸源碎屑含量＞50%的沉積巖稱為粉砂巖。其碎屑成分以石英為主，長石次之，巖屑少見，常含較多的白云母片，重礦物含量較高〔可達(dá)2%-3%〕。填隙物多為泥質(zhì)、鈣質(zhì)。粉砂狀結(jié)構(gòu)，常具水平層理和波狀層理。粉砂巖因顆粒細(xì)小，肉眼難以識別其礦物成分和形態(tài)特征，野外鑒定時可根據(jù)其粗糙的外貌和斷口，以及用手搓捻粉末有砂感與泥質(zhì)巖相區(qū)別。④粘土巖：是粒度＜0.005mm主要由粘土礦物組成的巖石。此類巖石是由母巖風(fēng)化形成的粘土礦物，以懸浮狀態(tài)搬運到水盆地后經(jīng)機械沉積而成，屬機械沉積分異的最細(xì)產(chǎn)物?！?〕火山碎屑巖火山碎屑巖是火山爆發(fā)所形成的各種火山碎屑物質(zhì)，經(jīng)堆〔沉〕積后固結(jié)而形成的巖石。典型的火山碎屑巖含火山碎屑物質(zhì)在90%以上，其中可混入一定數(shù)量的陸源碎屑或熔巖物質(zhì)。火山碎屑物質(zhì)主要來自巖漿或已固結(jié)的熔巖，其成分與巖漿巖相同；火山碎屑又在空氣或水中搬運和沉積，這與沉積巖相仿，故火山碎屑巖具雙重特征。①凝灰?guī)r：由70%以上粒級＜2mm的火山碎屑物組成，具凝灰結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。顏色淺而多變，疏松多孔，有粗糙感?；鹕剿樾汲煞侄酁椴Ｐ迹即沃?，巖屑較少見。由于粒度細(xì)小，常堆積在距火山口較遠(yuǎn)，是分布最廣的一種火山碎屑巖。②火山角礫巖：由＞50%的粒徑2-64mm的火山角礫組成的巖石。具火山角礫結(jié)構(gòu)，斑雜或塊狀構(gòu)造?；鹕浇堑[棱角明顯，分選差，粒度變化大?；鹕浇堑[成分主要是熔巖碎塊，也有晶屑、玻屑等。一般分布在火山口附近，常與集塊巖共生。③火山集塊巖：主要由＞50%的粒徑＞64mm的火山碎屑組成。具集塊結(jié)構(gòu)、斑雜構(gòu)造?；鹕剿樾贾饕獮閹r屑，填隙物為細(xì)粒的巖屑、晶屑和玻屑。分選差，不具層理。一般多繞火山口分布，是尋找古火山或火山口的重要標(biāo)志。〔3〕碳酸鹽巖類碳酸鹽巖是由方解石、白云石等碳酸鹽礦物組成的沉積巖。主要巖石類型為石灰?guī)r和白云巖。碳酸鹽巖分布很廣，約占沉積巖分布面積的1/5，僅次于泥質(zhì)巖和砂巖。據(jù)統(tǒng)計，碳酸鹽巖在我國約占沉積巖總面積的55%，特別是西南地區(qū)，分布更為廣泛。碳酸鹽巖是石油、天然氣、巖溶水的重要儲集層，全世界約1/2的石油和天然氣儲存其中。同時，汞、銻、銅、鉛、鋅、磷、重晶石、石膏等多種礦產(chǎn)與碳酸鹽巖共生；碳酸鹽巖本身也是一種礦產(chǎn)；碳酸鹽巖對工程建設(shè)和旅游事業(yè)等均有重要意義。石灰?guī)r巖石主要由方解石組成，常含有白云石、粘土礦物等；顏色多樣，有白色、灰色、黑色等；滴稀冷鹽酸劇烈氣泡。內(nèi)碎屑灰?guī)r內(nèi)碎屑灰?guī)r是由50%以上的內(nèi)碎屑和充填其間的亮晶或泥晶構(gòu)成。按粒度又可分為礫屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等。生物碎屑灰?guī)r生物碎屑含量在50%以上，具生物碎屑結(jié)構(gòu)〔圖4—32b〕；生物碎屑多為離解程度不一的碎片，并經(jīng)過一定程度的磨圓和分選；填隙物可以是亮晶或泥晶。巖石命名可用生物名稱，如亮晶海百合灰?guī)r等。鮞?；?guī)r是鮞粒含量在50%以上的灰?guī)r，具鮞粒結(jié)構(gòu)〔圖4—32C〕；按填隙物的不同可分為亮晶鮞?；?guī)r和泥晶鮞?；?guī)r。由豆粒為主構(gòu)成的那么稱豆粒灰?guī)r。泥晶灰?guī)r又稱微晶灰?guī)r。主要由泥晶組成，根本上不含顆粒，是水動力條件最弱或靜水環(huán)境的產(chǎn)物。巖石具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈致密塊狀，斷口光滑，常為貝殼狀。晶?；?guī)r是具晶粒結(jié)構(gòu)的灰?guī)r。按晶粒大小可分為粗晶灰?guī)r、中晶灰?guī)r、細(xì)晶灰?guī)r及微晶〔泥晶〕灰?guī)r等。這里的微晶〔泥晶〕灰?guī)r與上述水動力條件最弱或靜水環(huán)境中形成的泥晶灰?guī)r一般無法區(qū)分，可視為同一種巖石類型。白云巖巖石主要由白云石組成，但?；煊蟹浇馐?、粘土礦物等；顏色多呈淺灰色、淺黃色等；滴稀冷鹽酸不起泡，粉末緩慢起泡。內(nèi)碎屑白云巖巖石由內(nèi)碎屑和填隙物構(gòu)成，成分均為白云石。按內(nèi)碎屑粒度，可進一步分為礫屑白云巖、砂屑白云巖等。泥晶白云巖由泥晶白云石組成，可含少量方解石、泥質(zhì)、鐵質(zhì)等；泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。細(xì)—粗晶白云巖巖石由細(xì)—粗晶的白云石組成；淺灰至灰色，斷口呈砂糖狀；是由較強烈的白云石化或重結(jié)晶作用形成的白云巖。泥灰?guī)r泥灰?guī)r是石灰?guī)r和泥質(zhì)巖之間的一個過渡類型。其中方解石含量在75%—50%，粘土礦物25%—50%；顏色多呈淺灰、淺黃、淺紅、紫紅等；泥晶—粉晶結(jié)構(gòu)；加稀鹽酸強烈起泡，反響后外表出現(xiàn)一層黃色泥質(zhì)薄膜。硅質(zhì)巖硅質(zhì)巖是指由化學(xué)作用、生物化學(xué)作用、生物作用和某些火山作用形成的富含SiO2〔70%—90%〕的巖石。這里不包括由機械作用形成的石英砂巖。硅質(zhì)巖的分布較廣泛，在沉積巖中其數(shù)量僅次于泥質(zhì)巖、砂巖和碳酸鹽巖，居第四位。硅質(zhì)巖的主要礦物成分有蛋白石、王髓和自生石英。此外還可混入有粘土礦物、碳酸鹽礦物和氧化鐵等。巖石多呈黑色，少數(shù)呈白色或紅色。多為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，有時呈微晶、鮞?；蛏锝Y(jié)構(gòu)。常呈層狀、條帶狀、結(jié)核狀和透鏡狀產(chǎn)出。巖石致密堅硬、具貝殼狀斷口、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易風(fēng)化?！踩匙冑|(zhì)巖變質(zhì)巖是巖漿巖、沉積巖甚至是變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓或其他因素作用下，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化后形成的新的巖石。原巖經(jīng)變質(zhì)作用后，不僅礦物重新結(jié)晶，或變成新礦物，同時巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造亦得到變化，一般情況下，仍保存著原巖的產(chǎn)狀。1、變質(zhì)巖的礦物成分特征礦物:紅柱石、藍(lán)晶石、硅絞石、硅灰石等巖漿巖、沉積巖中的礦物：石英、鉀長石、鈉長石、白云母、黑云母等2、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變晶結(jié)構(gòu)---原巖在固體狀態(tài)條件下發(fā)生重結(jié)晶形成的結(jié)構(gòu)變余結(jié)構(gòu)---從早先巖石中保存的結(jié)構(gòu)3、變質(zhì)巖的構(gòu)造變成構(gòu)造---通過變質(zhì)作用形成的構(gòu)造，有：①片理構(gòu)造②片麻構(gòu)造③板狀構(gòu)造④斑點構(gòu)造⑤塊狀構(gòu)造變余構(gòu)造---變質(zhì)巖中殘留原巖的構(gòu)造如變余層理構(gòu)造，變余氣孔構(gòu)等4、變質(zhì)作用類型按引起巖石的地質(zhì)條件和主導(dǎo)因素，變質(zhì)作用分四種：〔1〕接觸變質(zhì)作用：發(fā)生在侵入體與圍巖的接觸帶上，是由于溫度升高及來自巖漿的化學(xué)活動組成的作用。礦物重結(jié)晶，物質(zhì)成分重新組合而化學(xué)成分無顯著變化為接觸熱變質(zhì)作用。新的礦物產(chǎn)生，巖石化學(xué)成分顯著變化為接觸交代變質(zhì)作用?！?〕區(qū)域變質(zhì)作用：高溫、高壓等因素聯(lián)合作用于一個廣闊地區(qū)范圍?！?〕混合巖化作用：區(qū)域變質(zhì)作用進一步開展，高溫作用下，石英長石等局部熔融，沿片理滲透、擴散、貫入形成混合巖?！?〕動力變質(zhì)作用：與斷裂構(gòu)造有關(guān)，出現(xiàn)在斷裂帶兩側(cè)，如角礫巖、碎裂巖5、變質(zhì)巖分類表1-3變質(zhì)巖分類簡表6、常見的幾種變質(zhì)巖〔1〕、大理巖大理巖是碳酸鹽巖〔石灰?guī)r、白云巖〕經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用形成的。一般呈白色或灰白色。具粒狀或斑狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀或條帶狀構(gòu)造。礦物成分主要為方解石、白云石，常見特征變質(zhì)礦物透閃石、硅灰石、透輝石等。按特征變質(zhì)礦物不同，可進一步分為透閃石大理巖、硅灰石大理巖等。〔2〕、石英巖石英巖是由石英砂巖或硅質(zhì)巖等受熱接觸變質(zhì)形成的。一般為白色或灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦物成分主要為石英，有時含少量絹云母、白云母、綠泥石等變質(zhì)礦物?！?〕、蛇紋巖蛇紋巖是由鎂質(zhì)超基性巖經(jīng)氣成熱液作用，原巖中的橄欖石和輝石發(fā)生蛇紋石化所形成的。巖石一般呈黃綠色至黑綠色，有時因色調(diào)深淺不均而形成斑駁狀花紋。常見為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，致密塊狀或條帶狀構(gòu)造；質(zhì)軟、具滑感。蛇紋巖的主要礦物為蛇紋石，含少量透閃石、滑石、磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦等。與蛇紋巖有關(guān)的礦產(chǎn)有鉻、鎳、鈷、鉑、石棉、滑石、菱鎂礦等?！?〕、構(gòu)造角礫巖構(gòu)造角礫巖是由構(gòu)造運動使原巖破碎成角礫〔＞2mm〕，經(jīng)再膠結(jié)而形成的一種巖石。巖石中角礫呈棱角狀，大小懸殊，排列雜亂無定向；基質(zhì)由細(xì)碎屑〔碎基〕或鐵質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)組成。具角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)。本類巖石通常沿斷裂帶分布，是斷裂帶的顯著標(biāo)志之一〔5〕、板巖板巖為具板狀構(gòu)造的低級區(qū)域變質(zhì)巖。板巖中原巖的礦物成分根本上沒有重結(jié)晶，有時在板理面上有少量新生礦物絹云母、綠泥石等。巖石外貌呈致密隱晶質(zhì)狀，具變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。板巖按顏色或含雜質(zhì)的不同詳細(xì)命名，如黑色炭質(zhì)板巖。板巖一般由泥質(zhì)巖、粉砂巖、中酸性凝灰?guī)r經(jīng)低級變質(zhì)而成?！?〕、千枚巖千枚巖是變質(zhì)程度略高于板巖，具千枚狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖。原巖的礦物成分根本上全部重結(jié)晶，主要由微小的絹云母、綠泥石、石英、鈉長石等新生礦物組成。具有細(xì)粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦物顆粒粒徑多小于0.1mm。巖石的片理面上多具絲絹光澤，并常見小皺紋。千枚巖可按顏色和可判別的礦物成分進一步命名，如銀灰色千枚巖，硬綠泥石絹云千枚巖等。〔7〕、片巖片巖是具片狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖，其分布極為廣泛。片巖多具鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦物粒度多大于0.1mm.，肉眼可識別礦物成分。主要由片狀礦物〔云母、綠泥石、滑石等〕、柱狀礦物〔陽起石、透閃石、角閃石等〕組成，其中片、柱狀礦物常＞30%，長石含量＜25%。常見特征變質(zhì)礦物石榴石、十字石、藍(lán)晶石等?！?〕、片麻巖片麻巖是具有片麻狀構(gòu)造的區(qū)域變質(zhì)巖。多具中——粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)。其礦物成分石英和長石的含量一般＞70%，長石含量＞25%，片狀、柱狀礦物主要是云母、角閃石、輝石等，含量多＜30%；此外常含矽線石、藍(lán)晶石、石榴石、堇青石等特征變質(zhì)礦物?！?〕混合花崗巖是混合巖化最強烈的產(chǎn)物。其特點是脈體含量大于85%，基體與脈體界線已完全消失。巖性與巖漿成因的花崗巖相似，但礦物分布不如花崗巖均勻，局部地方尚有因暗色礦物較為集中而形成的斑點、團塊及條痕，因而出現(xiàn)陰影狀或塊狀構(gòu)造。這類巖石的進一步命名方法是：構(gòu)造形態(tài)+暗色礦物+混合花崗巖，如陰影狀黑云母混合花崗巖等。二、巖石按堅硬程度分類《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50021—2001〕中提出用新鮮巖塊的飽和單軸抗壓強度值來對巖石的堅硬程度進行分類。1．巖石堅硬程度按飽和單軸抗壓強度分類，如表1-4表1-4巖石按堅硬程度分類堅硬程度堅硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖飽和單軸抗壓強度〔Mpa〕＞6060≥＞3030≥＞1515≥＞5≤5〔摘自工程地質(zhì)手冊〔第四版〕2007〕注：1.當(dāng)無法取得飽和單軸抗壓強度數(shù)據(jù)時，可用點荷載試驗強度換算，換算方法按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50218〕執(zhí)行。2．當(dāng)巖體完整程度為極破碎時，可不進行堅硬程度分類。3．巖石堅硬程度定性劃分，如表1-5。表1-5巖石按堅硬程度的定性分類堅硬程度定性鑒定代表性巖石硬質(zhì)巖堅硬巖鍾擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎，根本無吸水反響未風(fēng)化~微風(fēng)化的花崗巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)礫巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等較硬巖錘擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎，有輕微吸水反響微風(fēng)化的堅硬巖；未風(fēng)化~微風(fēng)化的大理巖、板巖、石灰?guī)r、白云巖、鈣質(zhì)砂巖等軟質(zhì)巖較軟巖錘擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎，浸水后指甲可刻出印痕中等風(fēng)化~強風(fēng)化的堅硬巖或較硬巖；未風(fēng)化~微風(fēng)化的凝灰?guī)r、千枚巖、泥灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖等軟巖錘擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎，浸水后手可掰開強風(fēng)化的堅硬巖或較硬巖；中等風(fēng)化~強風(fēng)化的較軟巖；未風(fēng)化~微風(fēng)化的頁巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖等極軟巖錘擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎，浸水后可捏成團全風(fēng)化的各種巖石；各種半成巖〔摘自《工程地質(zhì)手冊》〔第四版〕2007〕三、巖石按風(fēng)化程度分類國標(biāo)《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》GB50021-2001提出，用巖體縱波速度〔Vp〕波速比〔〕及風(fēng)化系數(shù)來評價、劃分巖體的風(fēng)化程度，這是一種較完整的劃分〔表1-6〕。表1-6巖石按風(fēng)化程度分類風(fēng)化程度野外特征風(fēng)化程度參數(shù)指標(biāo)波速比風(fēng)化系數(shù)Kf未風(fēng)化巖質(zhì)新鮮，偶見風(fēng)化痕跡0.9～1.00.9～1.0微風(fēng)化結(jié)構(gòu)根本未變，僅節(jié)理面有渲染或略有變色，有少量風(fēng)化裂隙0.8～0.90.8～0.9中等風(fēng)化結(jié)構(gòu)局部破壞，沿節(jié)理面有次生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體被切割成巖塊。用鎬難挖，巖芯鉆方可鉆過0.6～0.80.4～0.8強風(fēng)化結(jié)構(gòu)大局部破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，用鎬可挖，干鉆不易鉆進0.4～0.6＜0.4全風(fēng)化結(jié)構(gòu)根本破壞，但尚可識別，有剩余結(jié)構(gòu)強度，可用鎬挖，干鉆可鉆進0.2～0.4－殘積土組織結(jié)構(gòu)全部破壞，已風(fēng)化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進，具可塑性＜0.2－注：1．波速比為風(fēng)化巖石與新鮮石壓縮波速度之比；2．風(fēng)化系數(shù)Kf為風(fēng)化巖石與新鮮巖石飽和單軸抗壓強度之比。3．巖石風(fēng)化程度，除按表列野外特征和定量指標(biāo)劃分外，也可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗劃分；4．花崗巖類巖石，可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗劃分，N≥50為強風(fēng)化；50＞N≥30為全風(fēng)化；N＜30為殘積土；5．泥巖和半成巖，可不進行風(fēng)化程度劃分。第二節(jié)土的分類自然界的土是在各種不同環(huán)境里形成的，其組成、結(jié)構(gòu)、成分以及物理、水理、力學(xué)性質(zhì)千差萬別，加之成土作用所經(jīng)歷的年代不同，因而土的種類繁多，性質(zhì)各異。考慮其工程地質(zhì)性質(zhì)的差異，對各種土按一定的原那么進行分類，在工程實踐中十分重要。一、《巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50021—2001〕中土的分類該分類體系首先按堆積年代和地質(zhì)成因進行劃分，并將某些特殊條件下形成的具特殊工程性質(zhì)的區(qū)域性特殊土與一般性土區(qū)別開來。再按顆粒級配或塑性指數(shù)進行分類分為碎石土、砂土、粉土和粘性土四大類，并結(jié)合堆積年代、成因和某種特殊性質(zhì)綜合定名。其劃分原那么與標(biāo)準(zhǔn)分述如下：〔一〕根據(jù)地質(zhì)成因可將士分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土、風(fēng)積土等?！捕嘲闯练e時代分類：1．老沉積土：第四紀(jì)晚更新世及其以前沉積的土，一般呈超固結(jié)狀態(tài)，具有較高的強度；2．新近沉積土：第四紀(jì)全新世中近期堆積的土，一般處于欠壓密狀態(tài)，強度較低?！踩嘲搭w粒級配和塑性指數(shù)分類：土按顆粒級配和塑性指數(shù)可將土分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。1．碎石土：粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50％。根據(jù)顆粒級配和顆粒形狀，按表5-2分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫。表5-2碎石土分類土的名稱顆粒形狀顆粒級配漂石圓形及亞圓形為主粒徑大于200mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%塊石棱角形為主卵石圓形及亞圓形為主粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%碎石棱角形為主圓礫圓形及亞圓形為主粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%角礫棱角形為主注：定名時，應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定。2、砂土：粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50％，且粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50％的土。根據(jù)顆粒級配，按表5-3表5-3砂土分類土的名稱顆粒級配礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量25%—50%粒徑大于0.5mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%粒徑大于0.25mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量85%粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%注：定名時，應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定。3．粉土：粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50％，且塑性指數(shù)等于或少于10的土，如表5-4表5-4粉土分類土的名稱顆粒級配砂質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm的顆粒含量不超過全重10%黏質(zhì)粉土粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重10%4、粘性土：為塑性指數(shù)大于10的土，根據(jù)塑性指數(shù)又分為粉質(zhì)粘土〔10＜≤17〕和粘土〔＞17〕。〔四〕按工程特性分類具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土稱特殊性土，根據(jù)工程特性分為濕陷性黃土、紅粘土、軟土、填土、凍土、膨脹土、鹽漬土、污染土、混合土。〔五〕根據(jù)有機質(zhì)含量分類根據(jù)有機質(zhì)含量〔按灼失量試驗確定〕可將士分為無機土、有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土和泥炭，其含量分別為＜5％，5％≤≤l0％，l0％＜≤60％，＞60％。二、特殊類土的分類特殊土是指某些具有特殊物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)，而工程地質(zhì)性質(zhì)也較持殊的土。這些特殊土一般都是在一定的條件下形成的，或是由于所處自然環(huán)境逐漸變化形成的。特殊土的性質(zhì)都表現(xiàn)出一定的區(qū)域性，有其特殊的規(guī)律，在工程上應(yīng)充分考慮其特殊性，采取相應(yīng)的治理措施。特殊土的種類甚多，主要有靜水沉積的軟土、濕熱氣候條件下形成的紅土、西北、華北等干旱氣候條件下形成的黃土類土，鹽漬土、凍土及人工填土。這些特殊土的性質(zhì)不同于常見的一般土，故其研究內(nèi)容、研究方法也常有特殊要求。1、黃土第四紀(jì)干旱和半干旱氣候下形成的特殊沉積物，顏色多呈黃色、淡灰黃色或褐黃色；黃土以粉土〔0.05~0.005〕為主，平均含量50%以上；黃土孔隙率高達(dá)40%~50%，大孔隙—蟲孔、植物根孔、潛蝕空洞等，具濕陷性。2、紅粘土碳酸鹽巖經(jīng)紅土化作用形成的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。特點：ＷＬ〉50%，上硬下軟，收縮性，裂隙發(fā)育物理力學(xué)性質(zhì)：〔1〕天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高，但有較高力學(xué)強度和較低的壓縮性；〔2〕各種指標(biāo)變化幅度大。3、軟土一般指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土；如淤泥、淤泥質(zhì)土及其它高壓縮性飽和粘性土、粉土等。工程性質(zhì)：〔1〕觸變性〔2〕流變性〔3〕高壓縮性〔4〕低強度〔5〕低透水性〔6〕不均勻性4、膨脹土對環(huán)境〔濕熱〕變化敏感的土；發(fā)生膨脹和收縮，膨脹力；強度較高、壓縮性中偏低—誤當(dāng)好土；當(dāng)含水量增加和受擾動后，強度明顯降低，壓縮性增加5、凍土指溫度等于或低于零度、且含有冰的各類土；分：季節(jié)性凍土和多年凍土。季節(jié)性凍土的工程性質(zhì)：凍結(jié)狀態(tài)時，較高強度和低壓縮性；融化后，承載力降低，壓縮性增加。6、鹽漬土指含有較多〔>0.5%〕易溶鹽類的土，具吸濕、松脹等特性。形成原因：干旱半干旱地區(qū)，水蒸發(fā)量大，降雨量小，毛細(xì)作用強，鹽分在地表聚集鹽漬土的工程性質(zhì)：不同類型有不同特點，一般有腐蝕性。第三節(jié)巖石的野外鑒別一、巖漿巖的鑒別方法1、先看巖石整體顏色的深淺巖漿巖顏色的深淺，是巖石所含深色礦物多少的反映。一般來說，從酸性到基性，深色礦物的含量是逐漸增加的，故巖石的顏色由淺變深。如果巖石是淺色的，那就可能是花崗巖或正長巖等酸性或偏于酸性的巖石。2、分析巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造巖漿巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，是巖石生成環(huán)境的反映，如果巖石是全晶質(zhì)粗粒、中粒或似斑狀結(jié)構(gòu)，說明很可能是深成巖：如果是細(xì)粒、微?；虬郀罱Y(jié)構(gòu)，那么可能是淺成巖或噴出巖；如果斑晶細(xì)小或為玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，那么為噴出巖；如果具有氣孔、杏仁或流紋狀構(gòu)造，那么為噴出巖。3、分析巖石的主要礦物成分，確定巖石的名稱二、沉積巖的鑒別方法鑒別沉積巖時，可以先從觀察巖石的結(jié)構(gòu)開始，結(jié)合巖石的其他特征，先將所屬的大類分開，然后再作進一步分析，確定巖石的名稱。觸摸有明顯含砂感的，一般是屬于碎屑巖類的巖石。斷裂面暗淡呈土狀，硬度低，觸摸有滑膩感的，一般多是粘土類的巖石。具結(jié)晶結(jié)構(gòu)的可能是化學(xué)巖類。1、碎屑巖可先觀察碎屑粒徑的大小，其次分析膠結(jié)物的性質(zhì)和碎屑物質(zhì)的主要礦物成分。2、粘土巖常見的粘土巖主要的有頁巖和泥巖兩種，頁巖層理清晰，一般沿層理能分成薄片，風(fēng)化后呈碎片狀，而泥巖層理不清晰、風(fēng)化后呈碎塊狀。3、化學(xué)巖常見的化學(xué)巖，主要的有石灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r等，它們的外觀特征都很類似，區(qū)別在于方解石、白云石及粘土礦物的含量有差異，故采用鹽酸試劑進行鑒別。石灰?guī)r遇鹽酸起泡強烈，泥灰?guī)r遇鹽酸起泡，但泡沫混濁，干后往往留有泥點，白云巖遇鹽酸不起泡，或者反響微弱，但當(dāng)粉碎成粉末之后，那么發(fā)生顯著泡沸現(xiàn)象，并常伴有咝咝的響聲。三、變質(zhì)巖的鑒別方法鑒別變質(zhì)巖時，可以先從觀察巖石的構(gòu)造開始。根據(jù)構(gòu)造，首先將變質(zhì)巖區(qū)分為片理構(gòu)造和塊狀構(gòu)造的兩類。然后可進一步根據(jù)片理特征和主要礦物成分，分析所屬的亞類，確定巖石的名稱。第四節(jié)土的野外鑒別參照《工程地質(zhì)手冊》粘性土及粉土的野外鑒別第二章新構(gòu)造運動第一節(jié)概述新構(gòu)造運動，是相對地史期間的構(gòu)造運動而言的，其下限各家認(rèn)識不一，有說上新世以來的叫新構(gòu)造，有說第四紀(jì)以來的叫新構(gòu)造〔第四紀(jì)的下限認(rèn)識也不一致，國外放在1.64Ma，中國現(xiàn)置于2.48Ma〕，有人那么認(rèn)為只有幾千年或上萬年，直接與人類的生存和活動有關(guān)。新構(gòu)造研究的內(nèi)容也較廣泛，除水平運動、垂直運動及保存在第四系里的構(gòu)造變動外，還涉及火山，地震，和為構(gòu)造作用控制〔或與構(gòu)造作用關(guān)聯(lián)的〕外力地質(zhì)作用，象地表侵蝕、河流襲奪、溫泉和地下水活動等。新構(gòu)造研究的意義是顯而易見的：它直接關(guān)系到人類的生存環(huán)境和各項工程建設(shè)，因為人不是樹棲穴居的動物。日本可能是世界上新構(gòu)造活動最強的國家。今天，九重、阿蘇、云仙岳等火山還在冒煙，也經(jīng)常噴點火山彈出來；富士、箱根等可能是休眠火山。日本是個多地震的國家，以至有傳說日本的房子是帶轱轆的，一地震房子就跑了。這種新構(gòu)造活動性來自太平洋板塊的俯沖和對亞洲的擠壓，日本列島構(gòu)造上是一島弧。意大利的西海岸也是著名的新構(gòu)造活動區(qū)，維蘇威火山是全球著名的“災(zāi)害型〞火山，還有一座埃特納火山，前不久還噴發(fā)了一次〔與我國的張家口地震大致同時〕。不過，意大利西海岸火山巖帶噴溢的火山巖是高鉀的堿性熔巖，與日本島弧的安山巖迥異。這說明該區(qū)不是處于擠壓環(huán)境而是張裂環(huán)境中。該區(qū)多地震，除構(gòu)造地震外還有火山地震，但烈度較低。美國西海岸是西半球最強烈的新構(gòu)造活動區(qū)，尤其以地震令人膽寒，也有活火山，象圣海倫斯火山等。美國西海岸最主要的構(gòu)造是圣安德列斯斷裂，是一條巨大的平移斷裂，它分開了美洲板塊和太平洋板塊。換言之，因為洋殼的消減，一局部詳中脊及連接洋中脊的轉(zhuǎn)換斷層跑到陸地上來了。陸內(nèi)也有許多新構(gòu)造活動區(qū)。中國黑龍江的五大連池、吉林長白山和云南騰沖等是第四紀(jì)火山活動區(qū)，京津唐、川西、云南等那么是地震多發(fā)區(qū)。青藏高原現(xiàn)今的地貌，也是新構(gòu)造運動造成的，被視作地球的第三極。青藏高原的大面積隆起對大氣圈環(huán)流、印度洋暖濕氣流的北行都有重要影響。當(dāng)然，新構(gòu)造運動除造成災(zāi)害和對工程建設(shè)帶來了不利外，也有它積極的一面。在陸內(nèi)，新構(gòu)造活動中蘊含了地?zé)?、溫泉或礦泉、旅游等資源。在沿海地區(qū)，強烈的沉積可造成數(shù)千米厚的第四系沉積，在高地?zé)岬谋尘跋?，這些沉積中的有機質(zhì)會很快轉(zhuǎn)變成烴類而形成具經(jīng)濟價值的油氣資源。第二節(jié)新構(gòu)造運動特征新構(gòu)造運動是指晚第三紀(jì)以來的地質(zhì)構(gòu)造活動，它與地震活動的關(guān)系比地質(zhì)歷史上其它時期的構(gòu)造運動更為密切。安徽區(qū)域內(nèi)新構(gòu)造運動是在以斷裂和巖漿活動為主的燕山運動的根底上，地殼進一步的開展和演化而形成的。新構(gòu)造運動遺跡在全省較為普遍，形式也多種多樣，大致可歸納為大面積的沉降運動、大面積的上升運動、斷裂活動及其相伴的巖漿活動、溫泉出露、地震活動等。一、大面積的沉降運動從現(xiàn)代地形來看，安徽北部地區(qū)地勢低平，河渠縱橫交錯，屬華北平原的東南緣。根據(jù)新第三、第四系的沉積，現(xiàn)代地貌水系特征及近代地形變測量等方面資料的綜合分析，皖北地區(qū)在新構(gòu)造時期處于沉降過程之中，但沉降幅度和方式均表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性差異?！境两捣鹊牟町悺繌男碌谌岛偷谒南档某练e等厚度線分析，皖北地區(qū)在新構(gòu)造時期的沉降幅度總體上存在著東西、南北的差異。北部的淮北地區(qū)沉降幅度大，一般在幾百米至千米，南部的合肥盆地沉降幅度小，僅幾十米至幾百米。這兩個地區(qū)都具有西部沉降幅度大、東部沉降幅度小的特點，在皖北地區(qū)的西北部界首—亳縣一帶，最大沉降幅度達(dá)千米以上?！境两捣绞降牟町悺吭谛聵?gòu)造運動期間，淮北地區(qū)持續(xù)沉降，普遍接受了新第三系至第四系的沉積。合肥盆地在新構(gòu)造運動早期〔晚第三紀(jì)〕普遍上升，一般缺失新第三系的沉積。第四紀(jì)時，合肥盆地輕微下降，第四系的沉積厚度一般在幾十米左右。根據(jù)對現(xiàn)代地貌水系、地形變測量資料的分析研究，淮北地區(qū)在整體沉降過程中，存在著近代的由西北向東南的掀斜運動，具體表現(xiàn)在：皖北地區(qū)在新構(gòu)造運動早期和挽近時期，沉降運動的方式發(fā)生了變異，沉降中心由過去的西北部遷至現(xiàn)今的東南部靠淮河一線。沿淮河發(fā)育了眾多的湖泊、沼澤和洼地，淮河以北的支流大多從西北平行流向淮河，呈現(xiàn)出現(xiàn)代地形西北高、東南低的大趨勢?；春釉陂L淮衛(wèi)和浮山集一段〔長70公里〕低于海平面的河槽有10處，最深達(dá)－14．4米。從1953年至1980年，淮北地區(qū)的西北部界首至亳縣一帶上升了約30毫米，東南部靠淮河的五河—二、大面積的上升運動安徽總的地貌特征是南部高，北部低，呈階梯狀過渡。南部的大別山區(qū)和皖南山區(qū)大面積的整體抬升，主要表現(xiàn)在多級夷平面和階地、成層巖溶，深切河谷及新第三系和第四系地層缺失或不發(fā)育等幾個方面。在整體上升的內(nèi)部，同樣存在上升幅度和方式的地區(qū)性差異?！旧仙\動的間歇性】大別山區(qū)和皖南山區(qū)普遍發(fā)育了4—5級夷平面和3—4級階地及成層巖溶現(xiàn)象。上述兩地區(qū)在整體上升的過程中至少存在著幾次較大的穩(wěn)定時期，表現(xiàn)出間歇性的特征。安徽沿江地區(qū)在上升運動中也表現(xiàn)出間歇性，除局部山麓地區(qū)有新第三系堆積外，一般都缺失其沉積，第四系的沉積也很薄，且多分布在低洼的盆地內(nèi)。該區(qū)廣泛存在標(biāo)高為—100米的夷平面及—【上升幅度的差異】大別山和皖南山區(qū)在整體上升過程中，因受其內(nèi)部及邊緣的老斷裂新活動的影響，造成了各塊體上升幅度的不一致，其明顯特征是呈階梯狀地貌，由隆起的中心〔即現(xiàn)代水系分水嶺的部位〕向北依次由中山過渡到低山丘陵、丘陵平原。三、斷裂活動新構(gòu)造時期安徽省斷裂活動有兩種情況：一是老斷裂的繼承性活動，但性質(zhì)發(fā)生了變化，在一定程度上反映了老斷裂具有的區(qū)域性或深成性。二是產(chǎn)生新的斷裂，即具有新生性，這種斷裂在規(guī)模上一般較小，并且是斷斷續(xù)續(xù)地出現(xiàn)。上兩種情況中，以老斷裂的繼承性活動為主，主要有北北東、北東、北西、北西西向四組。這些斷裂常分布在斷塊與斷塊之間，或山區(qū)與平原的交接地帶，對全省現(xiàn)代地貌水系發(fā)育、晚新生代的沉積、巖漿活動、溫泉分布、地震活動及新構(gòu)造分區(qū)均起重要作用。新構(gòu)造時期的活動斷裂，特別是具有繼承性活動的深大斷裂，它們在三度空間上的展布、結(jié)構(gòu)演化、活動歷史、活動方式、活動速率及運動性質(zhì)等方面都是極其復(fù)雜的。一條斷裂在不同地段也往往具有不同的活動性，但是在晚新生代構(gòu)造應(yīng)力場的統(tǒng)一作用下，上述斷裂系統(tǒng)中不同走向的斷裂具有一定的活動方式，即郯—廬斷裂帶以西的北北東向斷裂以右旋剪切擠壓為主，北西西及北西向斷裂具有左旋張扭活動性質(zhì)，郯—廬斷裂帶以東的北東向斷裂具有右旋擠壓性質(zhì)。郯—廬斷裂帶是斜貫中國東部大陸一條規(guī)模巨大。分割了不同大地構(gòu)造單元的構(gòu)造活動帶，在新構(gòu)造運動期間活動十分強烈。展露在安徽的郯—廬斷裂帶南段在新構(gòu)造時期的構(gòu)造活動主要表現(xiàn)在顯著的地貌水系特征、衛(wèi)星影象特征、控制新生代盆地的發(fā)育及巖漿活動、多處出露第四紀(jì)斷層等幾個方面。四、巖漿活動新構(gòu)造時期，安徽境內(nèi)巖漿活動以玄武巖噴溢為主，伴隨著一些巖脈和次山巖的侵入，主要分布于皖東北地區(qū)嘉山、來安、天長三縣，現(xiàn)有的火山口共有八處，其中女山、團山、小橫山、魯山、小嘉山、中嘉山六處較為典型。從玄武巖的噴發(fā)韻律及巖相特征分析，存在著兩個較長的噴發(fā)間斷，可劃為三個噴發(fā)旋回，每個旋回又有屢次噴發(fā)的特點，噴發(fā)期主要在中新世和上新世。從玄武巖的分布特征分析，皖東地區(qū)和鄰省主要呈北西和北北東向兩個條帶展布，分別受北西和北北東向斷裂活動的控制，其中以北西向帶條為主。玄武巖的噴發(fā)方式為裂隙——中心式。女山火山口，不同于鄰近地區(qū)的中—上新世火山錐，具有完整的火山錐體、發(fā)育的羊尾溝、堿性的玄武巖成分〔碧玄巖〕、缺乏塌陷構(gòu)造和次火山巖相侵入體等特征，時代屬早更新世。五、溫泉安徽境內(nèi)溫泉出露點有27個，其中21個點的位置較為確切，17個點的資料較為完整。溫泉的地域上的分布，多集中在大別山、皖南山區(qū)及沿江巢縣—含山一帶，在成因上是深循環(huán)地下水受地?zé)峒皫r漿殘留高溫?zé)嵋夯顒拥挠绊?，并通過斷裂帶上升溢出。全省溫泉的地質(zhì)環(huán)境特征，一是循其深大斷裂派生的斷層或破碎帶出露，如廬江縣東湯池、舒城縣西湯池等；二是和燕山期〔晚期為主〕巖漿巖及脈巖關(guān)系密切，如黃山溫泉位于花崗巖體內(nèi)，沿北西向斷裂破碎帶溢出。舒城縣西湯池、山七里河、岳西縣黃尾河等溫泉出露于燕山早期或晚期花崗巖中；三是多在斷裂構(gòu)造的復(fù)合部位出露，如和縣香泉、巢縣半湯等溫泉；四是新構(gòu)造上升區(qū)溫泉數(shù)量較多，如大別山和皖南山區(qū)的溫泉。六、構(gòu)造應(yīng)力場根據(jù)晚第三紀(jì)以來，安徽境內(nèi)斷裂活動性質(zhì)及組合關(guān)系、震源機制解特征和地應(yīng)力測量成果的綜合分析，全省晚新生代構(gòu)造應(yīng)力場大致以郯—廬斷裂帶為界分為北部和南部兩個大區(qū)。北部區(qū)主壓應(yīng)力方向為北東東—南西西〔或北東—南西〕，南部區(qū)為北西西—南東東〔或北西—南東〕方向。北部區(qū)表現(xiàn)為北北東向斷裂的右旋剪切擠壓，北西、北西西向斷裂的左旋張扭運動，南部地區(qū)主要是北東向斷裂的右旋擠壓逆沖。全省37個震源機制解的統(tǒng)計分析說明，現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場繼承了晚新生代構(gòu)造應(yīng)力場的主要特點，以水平擠壓為主，主壓應(yīng)力軸仰角為29°±16°。在肥中斷裂以北的皖北地區(qū)主壓應(yīng)力軸優(yōu)勢方位為北東78°，這一地區(qū)以南，主壓應(yīng)力軸以北西55°為優(yōu)勢取向。在金寨、霍山、巢縣、桐城一帶存在著上述兩種應(yīng)力場的轉(zhuǎn)化過渡地帶，這里發(fā)生的地震主壓應(yīng)力軸有兩種取向，有時北東東，有時北西西方向。全省現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場的背景是挽近時期太平洋板塊和菲律賓板塊對中國東部大陸的共同作用。這兩大板塊對中國東部大陸作用的分界線大約在北緯31°左右，在安徽即是金寨、霍山、巢縣、桐城一帶。小結(jié)新構(gòu)造運動：1、巖石圈的快速顫抖---地震2、巖石圈的水平運動。巖石圈的水平移動已通過地質(zhì)，地球物理的方法及儀器測量證實。大陸在漂移，海底擴張間在相互作用已經(jīng)成為地球科學(xué)中的事實。3、巖石圈的升降運動。多層溶洞，河流階地，深切河曲均為新構(gòu)造上升的證據(jù)，沿海地區(qū)利用海岸線變遷的遺跡也可以確定構(gòu)造運動地存在。古構(gòu)造運動：1、地層厚度及巖相特征沉積物地存在，如山前磨拉石的沉積可以顯示造山帶快速隆生過程。地層厚度是地殼下降的標(biāo)志。2、地層接觸關(guān)系。分為整合關(guān)系和不整合關(guān)系。整合關(guān)系反映了一個地區(qū)構(gòu)造運動長期處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。不整合解除關(guān)系分為平行不整合和角度不整合。都說明地殼的抬升運動。3、地質(zhì)構(gòu)造地址構(gòu)造的兩種根本類型，褶皺構(gòu)造以及斷裂構(gòu)造，是研究故構(gòu)造運動的可靠證據(jù)。一般來說，大型平緩的隆起，坳陷，穹隆，斷陷盆地構(gòu)造等及一些高角度傾向滑移斷層是發(fā)生區(qū)域性隆生運動的證據(jù)，而線性褶皺和大規(guī)模逆沖推覆斷層及一些走向滑動斷層等石發(fā)生水平運動的記錄第三章地貌及第四紀(jì)地質(zhì)第一節(jié)概述地球歷史的最新階段，新生代最后一個紀(jì)。關(guān)于其下限一直存在爭議，支持較多的有1.8Ma和2.6Ma。雖然國際地層委員會推薦的第四紀(jì)的下界年齡為1.80Ma，但是由于2.6〔開始為2.48〕Ma是黃土開始沉積的年齡，因而我國地質(zhì)學(xué)家，尤其是第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家根本都采用后者。這一時期形成的地層稱第四系。第四系一名是法國學(xué)者J.德努瓦耶于1829年提出的〔見新生代〕。從第四紀(jì)開始，全球氣候出現(xiàn)了明顯的冰期和間冰期交替的模式。第四紀(jì)生物界的面貌已很接近于現(xiàn)代。哺乳動物的進化在此階段最為明顯，而人類的出現(xiàn)與進化那么更是第四紀(jì)最重要的事件之一。哺乳動物在第四紀(jì)期間的進化主要表現(xiàn)在屬種而不是大的類別更新上。第四紀(jì)前一階段——更新世早期哺乳類仍以偶蹄類、長鼻類與新食肉類等的繁盛、開展為特征，與第三紀(jì)的區(qū)別在于出現(xiàn)了真象、真馬、真牛。更新世晚期哺乳動物的一些類別和不少屬種相繼衰亡或滅絕。到了第四紀(jì)的后一階段——全新世，哺乳動物的面貌已和現(xiàn)代根本一致。大量的化石資料證明人類是由古猿進化而來的。古猿與最早的人之間的根本區(qū)別在于人能制造工具，特別是制造石器。從制造工具開始的勞動使人類根本區(qū)別于其它一切動物，勞動創(chuàng)造了人類。另一個主要特點是人能直立行走。從古猿開始向人的方向開展的時間，一般認(rèn)為至少在1000萬年以前。第四紀(jì)的海生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、小型有孔蟲、六射珊瑚等占主要地位。陸生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、介形類為主。其它脊椎動物中真骨魚類和鳥類繼續(xù)繁盛，兩棲類和爬行類變化不大。高等陸生植物的面貌在第四紀(jì)中期以后已與現(xiàn)代根本一致。由于冰期和間冰期的交替變化，逐漸形成今天的寒帶、溫帶、亞熱帶和熱帶植物群。微體和超微的浮游鈣藻對海相地層的劃分與比照仍十分重要。第四紀(jì)包括更新世和全新世，相應(yīng)地層稱更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。第四紀(jì)下限確實定，意見分歧較大。1948年第十八屆國際地質(zhì)大會確定，以真馬、真牛、真象的出現(xiàn)作為劃分更新世的標(biāo)志。陸相地層以意大利北部維拉弗朗層，海相以意大利南部的卡拉布里層的底界作為更新世的開始。中國以相當(dāng)于維拉弗朗層的泥河灣層作為早更新世的標(biāo)準(zhǔn)地層。其后，應(yīng)用鉀氫法測定了法國和非洲相當(dāng)于維拉弗朗層的地層底界年齡約為180萬年。因此，許多學(xué)者認(rèn)為第四紀(jì)下限應(yīng)為距今180萬年。1977年國際第四紀(jì)會議建議，以意大利的弗利卡剖面作為上新世與更新世的分界，其地質(zhì)年齡約為170萬年。對中國黃土的研究說明，約248萬年前黃土開始沉積，反映了氣候和地質(zhì)環(huán)境的明顯變化，認(rèn)為第四紀(jì)約開始于248萬年前。還有學(xué)者認(rèn)為，第四紀(jì)下限應(yīng)定為330～350萬年前。第二節(jié)第四紀(jì)的特征一、地層劃分第四紀(jì)地層的劃分主要依據(jù)沉積物的巖石性質(zhì)及地質(zhì)年齡。第四紀(jì)沉積物分布極廣，除巖石裸露的陡峻山坡外，全球幾乎到處被第四紀(jì)沉積物覆蓋。第四紀(jì)沉積物形成較晚，大多未膠結(jié)，保存比擬完整。第四紀(jì)沉積主要有冰川沉積、河流沉積、湖相沉積、風(fēng)成沉積、洞穴沉積和海相沉積等。其次為冰水沉積、殘積、坡積、洪積、生物沉積和火山沉積等。二、生物進化第四紀(jì)生物與第三紀(jì)相比，在分布和組成上發(fā)生了明顯的變化。哺乳動物與上新世相比有很大進化，如歐洲及鄰近的亞洲局部現(xiàn)生的119個種中只有6個在上新世生存過。植物界的進化比擬緩慢，西北歐的植物約80％在第四紀(jì)開始時即已存在。第四紀(jì)冰期時，大陸冰蓋向南擴展，動植物也隨之向南遷移。間冰期期間動植物向北遷移。冰期和間冰期植被帶的移動范圍最大可達(dá)緯度30°，在地層剖面中可明顯地看到喜冷和喜暖動植物群的交替現(xiàn)象。第四紀(jì)后期，大型陸生哺乳動物發(fā)生過大規(guī)模絕滅。在北美，大型哺乳動物的屬有70％絕滅，歐洲和非洲比例小得多。這一大規(guī)模絕滅發(fā)生于距今15000～9000年。發(fā)生大規(guī)模絕滅的原因主要是人類的狩獵活動，其次是自然環(huán)境的變遷。第四紀(jì)不同時期出現(xiàn)不同的動物群。歐洲早更新世具代表性的是維拉弗朗動物群，出現(xiàn)了真馬、真牛、真象；中更新世以克羅默爾動物群為代表；晚更新世時出現(xiàn)了許多極地動物。北美早更新世有布朗克動物群，中更新世有伊爾文頓動物群，晚更新世有蘭錯伯累動物群。中國北方那么有早更新世泥河灣動物群，中更新世周口店動物群，晚更新世薩拉烏蘇動物群。三、第四紀(jì)冰川第四紀(jì)大冰川期，距今約200萬年。地球史上最近一次大冰川期。冰川的發(fā)生是極地或高山地區(qū)沿地面運動的巨大冰體。由降落在雪線以上的大量積雪，在重力和巨大壓力下形成，冰川從源頭處得到大量的冰補給，而這些冰融化得很慢，冰川本身就發(fā)育得又寬又深，往下流到高溫處，冰補給少了，冰川也愈來愈小，直到冰的融化量和上游的補給量互相抵消。一般冰川為舌狀，冰川面往往上下不平，有的地方有深的裂口，即冰隙。冰川可分為大陸冰川和山岳冰川兩大類。第四紀(jì)時歐洲阿爾卑期山山岳冰川至少有5次擴張。在我國，據(jù)李四光研究，相應(yīng)地出現(xiàn)了鄱陽、大姑、廬山與大理4個亞冰期?，F(xiàn)代冰川覆蓋總面積約為1630萬平方公里，占地球陸地總面積的11％。我國的現(xiàn)代冰川主要分布于喜馬拉雅山〔北坡〕、昆侖山、天山、祁連山和橫斷山脈的一些頂峰區(qū)，總面積約57069平方公里。四、海平面變化第四紀(jì)期間由于氣候變化、地殼運動等原因引起的海平面升降。包括絕對變化和相對變化兩方面含義。目前的研究多從相對變化入手，即以陸地為基準(zhǔn)，按不同時期海平面與陸地基準(zhǔn)的相對高度關(guān)系來判別海平面的變動。其變化原因很多。1841年麥克拉倫〔C.Maclaren〕首先提出更新世海平面的振蕩性，認(rèn)為海平面變化是氣候變化所致，并稱之為冰川型海面變化。1865年杰米森〔TJamieson〕提出冰川均衡運動理論，認(rèn)為氣候變化引起冰蓋消長，使地殼發(fā)生變形。他將海平面變化曲線主要歸結(jié)于區(qū)域構(gòu)造運動的性質(zhì)和幅度，以及沉積物壓縮性等原因。1906年，休斯〔E.Suess〕提出〔全球〕海面升降〔eustasy〕理論，認(rèn)為沉積物增加會引起全球性海面上升；地殼沉降形成洋盆時，那么引起海面下降。意指，海進和海退是洋盆容積變化的結(jié)果，全球性海面變化并不包括海水量的增減。20世紀(jì)50年代末至70年代早期，海平面變化研究工作迅速地由定性階段開展到定量階段。大量14C數(shù)據(jù)說明，最后一次冰川作用始于70000年前，距今18000年左右到達(dá)最盛期，約止于10000年前。冰川最盛期的最低海面位置，隨著冰蓋厚度研究的深入而有較大進展：1950年以前估算值為-100米左右；1969年弗林特〔R.F.Flint〕根據(jù)1953年以后南極大冰蓋厚度，修正為-132米；中國黃、東海大陸架，距今15000年前的最低海面為-150～-160米。對全新世早期海平面迅速上升運動，已獲得比擬一致的看法；對近6000多年來的海面變化，主要有3種不同的觀點：①大西洋期結(jié)束時海平面比現(xiàn)在高約3米；②全新世不存在高海面；③3600年來海平面是穩(wěn)定的。有人從地球流變學(xué)觀點出發(fā)，認(rèn)為地球是粘彈性體，冰蓋消長引起的冰川均衡作用〔glacio-isostasy〕對遠(yuǎn)距離地區(qū)也是重要的；冰蓋消長引起的洋盆