工程地質(zhì)0緒論

公路(gōnglù)工程地質(zhì)主講(zhǔjiǎng)：公路學(xué)院梁杰電話七十五頁

1。課程性質(zhì)

“公路工程地質(zhì)學(xué)”是公路、橋梁、隧道、交通工程等專業(yè)的一門必修課，是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。由于課程本身的性質(zhì)，教學(xué)上大多為闡述性、介紹性、敘述性講授，不同于有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)的數(shù)理化課程，多為概念、定義，許多問題僅是定性的講述，特別(tèbié)是一些類型的劃分用于不同專業(yè)時(shí)具有不同的標(biāo)準(zhǔn)。所以在學(xué)習(xí)方法上，學(xué)生應(yīng)自我調(diào)節(jié)，主動(dòng)適應(yīng)課程特點(diǎn)，學(xué)好每一個(gè)知識點(diǎn)。共七十五頁

2。教學(xué)要求由于本課程內(nèi)容豐富繁雜，涉及的知識面廣，并具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但學(xué)時(shí)(xuéshí)有限，故只能重點(diǎn)介紹與我們今后學(xué)習(xí)專業(yè)課或工作有關(guān)的某些部分，因此希望大家做到：

⑴.上課認(rèn)真聽講，勤作筆記；

⑵.課后及時(shí)消化當(dāng)天所學(xué)內(nèi)容并應(yīng)經(jīng)常復(fù)習(xí)之；

⑶.在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課上，應(yīng)結(jié)合理論，辨認(rèn)礦物和巖石標(biāo)本，識讀一般的地質(zhì)圖。（4）.重視一周(yīzhōu)的野外實(shí)習(xí)。共七十五頁緒論緒論中將介紹下列兩個(gè)方面(fāngmiàn)的知識：一.地球的概況(總體特征)二.公路工程地質(zhì)學(xué)共七十五頁一.地球概述1.地球的位置、形狀及大小2.地球的有關(guān)特性

1）重力2）地?zé)?）地磁4)彈塑性3.地球的圈層構(gòu)造

外圈---大氣圈、水圈、生物圈內(nèi)圈---地殼、地幔(dìmàn)、地核4.地質(zhì)作用

共七十五頁1-1地球在宇宙(yǔzhòu)中的位置

1）.宇宙的構(gòu)成:宇宙(星系團(tuán))---星系(數(shù)十億)---恒星(1300億)---行星---衛(wèi)星2）.宇宙的邊界：目前人類能探測到的空間半徑為120億光年(光年---光運(yùn)行一年的距離），分布有數(shù)十億個(gè)星系。3）.星系團(tuán)中有個(gè)直徑為10萬光年、由五條旋臂組成的旋轉(zhuǎn)星系---銀河系，在距銀心約為27000光年的一條(yītiáo)旋臂上分布著太陽系。4）.太陽系直徑為118億公里，中心為太陽，周圍分布著包括地球在內(nèi)的8大行星、68顆衛(wèi)星、約10萬個(gè)慧星和無數(shù)星際物質(zhì)，地球距太陽為1.496億公里，即一個(gè)天文單位。共七十五頁平面圖剖面圖共七十五頁共七十五頁大地水準(zhǔn)面

參考扁球體SN

1-

2.地球的形狀和大小

我們通常說的地球形狀指大地水準(zhǔn)面（—由平均海平面所構(gòu)成并延伸通過陸地的封閉曲面(qūmiàn)）所圈閉的形狀-----參考扁球體；地球的真實(shí)形狀略呈梨形，南極向內(nèi)凹進(jìn)去30m，北極向上凸出約10m；通常我們將其近似為球體。與大地水準(zhǔn)面最為接近(jiējìn)的扁球體

赤道半徑ａ＝6378km

極半徑ｂ＝6356km平均半徑r=6371km平均密度R=5.52g／cm2大地水準(zhǔn)面的形狀北半球較細(xì)長Ｎ+10m南半球較粗短Ｓ－30m6378km6356km+10m-30m共七十五頁兩極(liǎngjí)稍扁，赤道略鼓現(xiàn)代宇宙觀測研究(yánjiū)

——證實(shí)地球的真實(shí)形狀是不規(guī)則球體---扁球體共七十五頁1-3地球(dìqiú)的表面形態(tài)

地球表面既不均勻也極不平坦，明顯地分為海洋和大陸兩部分。其中陸地總面積：1.49×108km2，占29.2%；

海洋總面積：3.61×108km2，占70.8%。

大陸平均高出海平面860m，陸地表面也起伏不平(bùpíng)，分布有高山、丘陵、平原、盆地和洼地等，最高的山峰為珠穆朗瑪峰，高于海平面8844.43m，最低為死海-397m---即低于海平面397米（中國最低為吐魯番盆地-156m）

；

海洋中也有大陸邊緣、洋中脊、大洋盆地等，平均深度3729m。最深的海溝為馬里亞納海溝，深11034ｍ，高者在海平面之上（如冰島、亞速爾群島等）?？梢姷厍虮砻鏄O為不平坦，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)兩者高差在19km以上。共七十五頁附：海與洋的區(qū)別(qūbié)?

海洋是地球上廣大連續(xù)的海水的總稱。海洋的中心主體部分稱為洋。遠(yuǎn)離大陸，為深邃而浩瀚的水域，約占海洋總面積的89％，深度通常在3000米以上，鹽度及溫度不受大陸影響，鹽度平均為35‰。洋的水色清，透明度大，有獨(dú)特的潮汐系統(tǒng)和強(qiáng)大的洋流系統(tǒng)。其沉積物多為鈣質(zhì)軟泥、硅質(zhì)軟泥和紅粘土等海相沉積。

海洋的邊緣附屬部分稱為海。海的面積約占海洋總面積的11％，按所處位置的不同又分為邊緣海、地中海（或稱陸間海）和內(nèi)陸海。邊緣海位于大陸邊緣，靠近大陸一邊，受大陸影響顯著，而靠大洋一邊受大洋的影響較大。共七十五頁①②③④①亞洲南美洲大洋(dàyáng)州北美洲非洲南極洲歐洲(ōuzhōu)大西洋太平洋印度洋北冰洋七大洲和四大洋(陸地與海洋分布比例）共七十五頁共七十五頁兩億年前現(xiàn)在陸地(lùdì)與海洋隨時(shí)間的變化共七十五頁共七十五頁2.地球的主要(zhǔyào)特性地球具有很多特性，這里(zhèlǐ)重點(diǎn)介紹與工程有關(guān)的幾個(gè)：1）.重力-----起源、意義：2）.地?zé)?----分層、不均勻、地?zé)嵩鰷芈剩?）.地磁-----起源、特點(diǎn)、意義：4）.彈塑性-----意義共七十五頁

2-1.

地球的重力=地球的引力（F）與地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力（P）的合力（G）。

地球重力隨緯度變化而變化根據(jù)理論計(jì)算出各地的正常重力值稱為理論計(jì)算值。

重力異?！捎诘厍蚋鞑糠值奈镔|(zhì)組成和地殼構(gòu)造不同，因而實(shí)際測量的重力值往往與理論值不符(bùfú)，稱為重力異常。

正異常——實(shí)測重力值大于理論值，一般為金屬礦區(qū)，由于物質(zhì)密度大，對地面物質(zhì)的引力較大。

負(fù)異?！獙?shí)測重力值小于理論值，一般為石油，乙炔，石膏等非金屬礦區(qū)，物質(zhì)密度小，引力小。

利用重力異常找礦的方法稱為重力探礦法。并且對研究地球的形狀，地殼的物質(zhì)組成，地殼的構(gòu)造，地殼運(yùn)動(dòng)和地震等都是有很高的價(jià)值。地球的重力是許多不良地質(zhì)作用和災(zāi)害的動(dòng)因.如坡體運(yùn)動(dòng)、泥石流、地面塌陷、地面沉降等。共七十五頁2-2

.地球的溫度（地?zé)幔旱乇聿煌课?、不同深度地?zé)岵煌?/p>

外熱層----（變溫層)受太陽輻射影響其日變化一般為1—1.5m;年變化影響深度達(dá)20—30m。

常溫層—在外熱層之下其溫度與當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟却笾孪喈?dāng)，常年不變，其深度一般為20—40m。

增溫層——（內(nèi)熱層）地溫隨深度增加而逐漸增加，受地球內(nèi)部熱能影響，深度每增加100米就升高的溫度稱為地溫梯度或地?zé)嵩鰷芈?。一般大陸?—5℃/100m，海底為4—8℃/100m。在20km以內(nèi)一般為3度。

通過間接測算，越接近(jiējìn)地心地溫的增加趨于緩慢：共七十五頁地內(nèi)溫度(wēndù)和熱源地內(nèi)熱源(rèyuán)：地表--140

C;

10km

--3000

C;

33km--

1000

0

C;2900km--44000C;5100km--

57000

C

;

6371km--

60000

C

1）.放射性元素蛻變生熱2）.地球收縮增溫3）.重力分異增熱4）.自轉(zhuǎn)減速增熱共七十五頁共七十五頁有極晝極夜現(xiàn)象有極晝極夜現(xiàn)象有陽光直射無陽光直射無陽光直射無極晝極夜赤道北回歸線南回歸線北極圈南極圈南寒帶北寒帶北溫帶南溫帶熱帶共七十五頁2-3.地球的磁性指南針為什么能夠指示方向，就是因?yàn)榈厍蚴怯写判缘?。在它的周圍形成了一個(gè)磁力作用的空間——地磁場。地磁場相當(dāng)于條形磁鐵也有兩極，位于南半球的叫磁南極（S）和位于北半球的稱為磁北極（N）?，F(xiàn)代(xiàndài)自激發(fā)電機(jī)理論認(rèn)為：地磁場是由液態(tài)金屬的外核繞固態(tài)金屬內(nèi)核運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。

地磁場的正常值（背景值）——是各地經(jīng)過校正和清除變化等影響的地磁要素?cái)?shù)據(jù)。

地磁異?！獙?shí)地測量的地磁要素?cái)?shù)據(jù)與正常值不符。

磁法找礦——就是通過地磁測量尋找有磁性異常的礦產(chǎn)。（如磁鐵礦等）古地磁法——地球磁場是在不斷變化的，有日變化，年變化，也有長期的周期變化（磁極倒轉(zhuǎn)）。通過對巖石中剩余磁性的研究，了解地質(zhì)歷史上磁場的變化，例如通過對比不同時(shí)期的古地磁極的位置(或同一地點(diǎn)不同時(shí)期所處的磁緯度)可以幫助了解地殼不同部分的相對位移情況，據(jù)古地磁場反轉(zhuǎn)周期則可確定巖石的形成年代。

共七十五頁共七十五頁地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)(jīchǔ)——張慶輝制作地球磁場共七十五頁地磁極的變化

1）.磁南、北極位置的變化2）.長期緩慢漂移（偏離）

3）.周期性倒轉(zhuǎn)

現(xiàn)代地磁南北極與地理南北極交角11.5°,并非絕對不變，長期觀測證實(shí)，近代地磁極有向西漂移的現(xiàn)象，速度是極其緩慢的。同時(shí)大量(dàliàng)的古地磁資料表明，地磁的南北極在地質(zhì)歷史中一直處在周期性交替之中。我們把與現(xiàn)代兩極極性相同的稱正向期，反之稱為反向期，最近3—4百萬年來有三次大的倒轉(zhuǎn)0～69萬年

布容正向期

69～243萬年

松山反向期

每次持續(xù)時(shí)間大約１百萬年

243～332萬年

高斯正向期

共３次倒轉(zhuǎn)

332萬年以前

吉爾伯反向期共七十五頁2-4

.地球的彈性和塑性彈性的表現(xiàn)

能傳播地震波固體潮（球體形狀一段時(shí)期變化，另一段時(shí)期恢復(fù)原狀）

塑性的表現(xiàn)地球正固體橢球體，長軸與旋轉(zhuǎn)軸垂直巖層(yáncéng)褶皺、柔皺、蠕變

作用速度快，持續(xù)時(shí)間短，表現(xiàn)為彈性。

作用速度緩慢，持續(xù)時(shí)間長，表現(xiàn)為塑性。共七十五頁3.地球(dìqiú)的圈層構(gòu)造內(nèi)圈地核地幔(dìmàn)地殼

外圈生物圈水圈大氣圈共七十五頁包括(bāokuò)：大氣圈生物圈水圈3-1.地球(dìqiú)的外部圈層共七十五頁

1）.大氣圈-----是地球最外部的一個(gè)圈層。大氣是人類和生物賴以生存必不可少的物質(zhì)條件，也是使地表保持恒溫和水分的保護(hù)層，同時(shí)也是促進(jìn)地表形態(tài)變化的重要?jiǎng)恿兔浇?。覆蓋整個(gè)地球的大氣，質(zhì)量約5300萬億噸，約占地球總質(zhì)量的百萬分之一。由于地心引力的作用，大氣質(zhì)量的90%聚集在離地表15km高度以下(yǐxià)的大氣層內(nèi)。2000km高度以上，大氣極其稀薄，逐漸向星際空間過渡，無明顯上界。共七十五頁共七十五頁（1）.大氣圈的組成(zǔchénɡ)與結(jié)構(gòu)

大氣圈的組成:地球表面的大氣主要由氮（N2）、氧（O2）、氬（Ar）等氣體組成。大氣圈的結(jié)構(gòu)：整個(gè)大氣分為對流層、平流層以及高空的中間層、暖層和散逸層：對流層大氣的最底層，它的底界是地面。對流層有三個(gè)主要特征：氣溫(qìwēn)隨高度升高而降低；空氣的對流運(yùn)動(dòng)顯著；天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。平流層從對流層頂以上到50～55km高度為平流層。中間層自平流層頂?shù)?0～85km左右為中間層。暖層自中間層頂?shù)?00km高空為暖層，又稱熱層。散逸層暖層以上的最高層大氣稱為散逸層，又稱外層。

共七十五頁（2）.大氣(dàqì)的物質(zhì)組成共七十五頁（3）.大氣的垂直(chuízhí)結(jié)構(gòu)

A.對流層（troposphere）受地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力影響，造成赤道較厚為16~18km，兩極較薄為8~12km，平均厚11~13km;并且厚度隨季節(jié)而變化，一般夏季較大，冬季較小。占大氣圈總質(zhì)量的70~75%，集中了大氣中全部水氣和塵埃。大氣降溫(jiàngwēn)率6.5°C/km（熱源來自地面的長波輻射）；強(qiáng)烈對流（風(fēng)、雪、雨、云等活動(dòng)）；濕度和溫度分布不均勻；受人類活動(dòng)影響最顯著。共七十五頁

B.平流層（stratosphere）對流層以上35~55km，占大氣圈總質(zhì)量的20%；含多層臭氧層，吸收紫外線（臭氧較重，下沉到平流層中），占地球臭氧量的（90%）。臭氧吸收紫外線，使溫度逐漸上升，底部-80°C，頂部（-3~17°C）（熱源來自太陽的短波輻射）；氣流以水平方向運(yùn)動(dòng)為主，垂直運(yùn)動(dòng)十分緩慢，例如火山塵埃，可以在平流層下部停留多年，使全球氣溫降低；水氣少、塵埃少、透明度高，很少氣象現(xiàn)象發(fā)生

C.

中間層（mesosphere）（高空對流層）無臭氧，氣溫隨高度增大而下降(xiàjiàng)，頂部氣溫-83~-113°C；出現(xiàn)空氣的垂直對流，但空氣太稀薄，又無水蒸氣，無風(fēng)雨.共七十五頁

D.暖層（thermosphere）或電離層（ionosphere）占大氣總質(zhì)量0.5%，空氣密度在底部只有海平面上的百萬分之一，上升到120km，減少到百億分之一；空氣質(zhì)點(diǎn)受太陽輻射(tàiyánɡfúshè)和高能宇宙粒子作用，溫度迅速升高（500km達(dá)到1200°C），溫差相差很大；氧、氦氣等被分解，處于原子或離子狀態(tài)。

E.散逸層（exosphere）(外逸層)

900~3000km，空氣極為稀薄，以氧、氦、氫為主，人造衛(wèi)星軌道處；氣體質(zhì)點(diǎn)不斷向宇宙空間擴(kuò)散，地球上大部分氫氣已經(jīng)擴(kuò)散到宇宙空間；地球的外磁圈。共七十五頁（4）.大氣圈的變化趨勢大氣圈成分(chéngfèn)的變化趨勢

CO2，N2O，甲烷（CH4），鹵化碳（包括(bāokuò)CCl3F和CCl2F2）增加較快，SO2含量也有所增加。粉塵含量變化大氣圈結(jié)構(gòu)的變化及其趨勢臭氧層的變化臭氧層的減薄，臭氧洞的形成與擴(kuò)大氣候變化的趨勢

從十萬至萬年時(shí)間尺度看，從自然變化趨勢說，現(xiàn)代間冰期即將結(jié)束，新的冰期即將來臨，氣候?qū)?huì)向寒冷方向發(fā)展。但如果人類對自身活動(dòng)引起的溫室效應(yīng)不加以控制，溫室效應(yīng)的影響有可能在一定時(shí)間內(nèi)超出自然變冷的幅度，出現(xiàn)一個(gè)超間冰期。從百年時(shí)間尺度看，從自然變化趨勢來說，21世紀(jì)不會(huì)出現(xiàn)平均狀況比1900～1950年之間更溫暖的氣候階段。但是，由于人類活動(dòng)對氣候變化的影響，溫室效應(yīng)在短期內(nèi)無法根本抑制。因此綜合考慮自然與人為影響，21世紀(jì)將是一個(gè)平均狀況比19世紀(jì)溫暖，與20世紀(jì)相當(dāng)或略為溫暖的世紀(jì)。第十五章共七十五頁2）.水圈(shuǐquān):

海洋水：海洋是水圈的主體，是地球上水的最大源地。全球海洋總面積為3.61×108km2，約占地球表面的71%；海水總體積(tǐjī)約為1.37×109km3，約占地球總水量的96-97%。生物體內(nèi)的水陸地水：河流；湖泊；沼澤；地下水；冰川。陸地水地球上的水大氣水---氣態(tài)水共七十五頁(1).水圈(shuǐquān)的組成

地球上的水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式存在于空中、地表與地下，成為海洋水、河流水、湖泊水、沼澤水、土壤水、地下水、冰川水、大氣水以及存在于動(dòng)、植物有機(jī)體內(nèi)的生物水。這些水體，通過(tōngguò)水循環(huán)組成了一個(gè)統(tǒng)一的相互聯(lián)系的包圍地球的水圈。在這其中，海水構(gòu)成水圈的絕大部分，海水量約占地球總水量的96%～97%；其次為分布在極地及陸地上的冰川固態(tài)水，約為3x1016m3；而陸地上的河、湖、土壤水、地下水等約為4x1012m3，水體分布很廣，但其所占比重卻很小。共七十五頁(2).水圈(shuǐquān)的結(jié)構(gòu)水圈的水平(shuǐpíng)結(jié)構(gòu)特征

連續(xù)性:地球表面任何一個(gè)地方都有水的分布，水在地球表層的分布是連續(xù)的。不均勻性：水在地表的分布是不均勻的。不均勻性一是表現(xiàn)在水圈的厚度各處不一，二是表現(xiàn)在水圈中各處分布的水量不同。

水圈的垂直結(jié)構(gòu)特征近地面集中分布:水主要集中分布在地面附近，隨著離地面距離的增大水越來越少。垂直分層:水圈在垂直方向上具有一定的分層現(xiàn)象。相態(tài)分異:水的相態(tài)在垂直方向上的有規(guī)律的變化現(xiàn)象。

第六章共七十五頁(3).水圈(shuǐquān)的變化趨勢A.海面(hǎimiàn)的變化

B.水循環(huán)與水平衡的變化板塊運(yùn)動(dòng)—太平洋縮小、大西洋的擴(kuò)張—水循環(huán)的格局改變—區(qū)域水平衡失衡青藏高原的進(jìn)一步隆升——亞洲中部的干旱化。氣候變暖——世界水平衡發(fā)生重大變化全球增溫——冰川融化——海面上升；區(qū)域或局部的地殼下降——海面相對上升；地面沉降——海面上升；海水升溫——海水膨脹——海面上升。C.水圈組成與結(jié)構(gòu)的變化

氣態(tài)水、液態(tài)水比例增大，而固態(tài)水比例減小海面的升高將導(dǎo)致地球表面水體分布的重心向較低緯度偏移河流、湖泊、沼澤的分布的區(qū)域不均勻性將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)第十五章共七十五頁3）.生物圈(1).

生命的起源：從無機(jī)物到簡單有機(jī)物階段；從簡單有機(jī)物到復(fù)雜有機(jī)物階段；從高分子有機(jī)物到具有新陳代謝機(jī)能(jīnéng)的蛋白體階段。

(2).

生物圈的演化：生物種類由少到多生物圈結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜；生物分布的空間范圍由小到大

并由海洋向陸地?cái)U(kuò)展。

共七十五頁(3).生物圈的結(jié)構(gòu)(jiégòu)垂直準(zhǔn)正態(tài)分布式結(jié)構(gòu)：在垂直方向上，集中分布在某一范圍內(nèi)（向上大約為10km、向下大約為3km），而向上和向下都逐漸(zhújiàn)減小。水平連續(xù)不均勻結(jié)構(gòu)：地球表面任何一個(gè)地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是連續(xù)的。生物圈不是一個(gè)很均勻的圈層，生物在地表的分布是不均勻的。多級嵌套結(jié)構(gòu)：多級系統(tǒng)在空間上相互交叉、疊置，并且相互聯(lián)系、相互作用的。共七十五頁(4).生物圈的變化趨勢B.生物圈結(jié)構(gòu)(jiégòu)的變化

大氣中的微生物含量增加（大氣濕度(shīdù)增大）；地球表面生物水平分布的不均勻性進(jìn)一步增大（降水的區(qū)域差異變大）；生物分布向中高緯度地區(qū)擴(kuò)展（氣候變暖）；海洋生態(tài)系統(tǒng)空間范圍擴(kuò)大，而陸地生態(tài)系統(tǒng)空間范圍縮?。êＣ嫔仙┮恍O場消失，而另一些漁場則可能擴(kuò)大或誕生（洋流的改變）。C.生物生產(chǎn)率的變化

一些種類由于氣候的變暖，病蟲害加重，生產(chǎn)率降低；一些種類，尤其是小麥、水稻、大豆等植物，將會(huì)由于大氣CO2濃度升高，植物的光合作用增強(qiáng)，植物的生產(chǎn)率將會(huì)提高。A.生物圈組成的變化

生物種類的減少人的比重將會(huì)進(jìn)一步變大生物多樣性的保護(hù)任務(wù)艱巨共七十五頁3-2.地球(dìqiú)的內(nèi)部圈層---雞蛋共七十五頁§2.1地殼是固體(gùtǐ)地球的外部層圈地殼：密度2.7～2.9g/cm3巖石組成大陸(dàlù)地殼（陸殼）厚度大，35km

大洋地殼（洋殼）厚度小，7～8km

地球的層圈構(gòu)造地幔：密度3.32～4.64g/cm3由含鐵、鎂的硅酸鹽物質(zhì)組成，分布在地殼以下到2900km深處古登堡面萊曼面莫霍面巖石圈共七十五頁共七十五頁（1）.地殼(dìqiào)雙層—平均33km.

上層：

硅鋁層（較輕---相當(dāng)于花崗巖質(zhì)）,高山(ɡāoshān).高原區(qū)厚度大,平原地區(qū)厚度小;在大洋地殼中很薄,甚至缺失.

下層：硅鎂層（較重---相當(dāng)于玄武巖質(zhì)）普遍存在(連續(xù)分布)大陸地殼：大洋地殼：單層—硅鎂層---玄武巖質(zhì)，平均6km地殼結(jié)構(gòu)大陸地殼：雙層大洋地殼：單層莫霍界面上層：硅鋁層下層：硅鎂層地幔地殼康拉德面可見:不同區(qū)域巖石圈的厚度、組成與結(jié)構(gòu)是不同的。洋殼薄,是單層的，陸殼厚,是雙層的。洋殼為玄武質(zhì)，陸殼為花崗巖質(zhì)。共七十五頁大陸地殼大洋地殼所占比例面積40%、體積79%、質(zhì)量63%面積60%、體積21%、質(zhì)量37%厚度

10—70km、平均33km

5---8Km、平均6km密度

2.7g/cm33.0g/cm3巖石時(shí)代各時(shí)代都有，最老38億年多為5000萬年內(nèi)，最老﹤2億年成分沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖均有；SiO2含量＞60%；低價(jià)鐵和鎂的氧化物百分含量低，分別為3.8與3.1，但鐵的總含量高。幾乎全部由火山巖組成；SiO2＜50%；低價(jià)鐵和鎂的氧化物百分含量高，分別為6.2與6.8，但鐵的總含量低。重力異常以負(fù)異常為主以正異常為主地質(zhì)作用及地質(zhì)構(gòu)造巖石受到強(qiáng)烈擠壓，形成褶皺、斷裂和由它們構(gòu)成的高大山脈，區(qū)域變質(zhì)作用較普遍沒有強(qiáng)烈擠壓褶皺形成的大山，海底大山主要為火山作用形成的。沒有區(qū)域變質(zhì)作用。引張大斷裂發(fā)育。結(jié)構(gòu)上部為花崗質(zhì)層（硅鋁層），下部為玄武質(zhì)層（硅鎂層），最表層有不連續(xù)分布的松散沉積物。底部為玄武質(zhì)層（硅鎂層），上部為松散沉積物層，兩層之間為玄武巖夾已固結(jié)的沉積巖透鏡體。共七十五頁（2）.地殼(dìqiào)、地幔和地核范圍厚度（千米）

地殼地表~莫霍界面平均17

地幔地核2900

~

637117

~

2900

主要(zhǔyào)特征1.固態(tài)，由各種巖石組成2.各地厚度不一

3.上為硅鋁層，下為硅鎂層1.硅酸鹽類物質(zhì)，自上而下，鐵鎂的含量逐漸增加2.上部有一軟流層，巖漿的主要發(fā)源地1.外核呈液態(tài)或熔融狀態(tài)，內(nèi)核為固態(tài),由鐵鎳合金組成。莫霍界面~古登堡面古登堡面~地心

4.平均密度2.7g／cm33.平均密度3.3--5.1g／cm32.平均密度≧10g／cm3共七十五頁4.地質(zhì)(dìzhì)作用

地質(zhì)作用：在地質(zhì)歷史發(fā)展的過程中，由自然動(dòng)力引起的地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)不斷變化的作用。包括:

內(nèi)力地質(zhì)作用:

簡稱內(nèi)力作用，由地球內(nèi)部的能量（轉(zhuǎn)動(dòng)能、重力能和放射元素蛻變產(chǎn)生的熱量）引起的地質(zhì)作用。主要在地殼內(nèi)部或上地幔進(jìn)行。外力地質(zhì)作用:

簡稱外力作用，是由地球外部的能量（太陽的熱能，太陽和月球(yuèqiú)的引力能、地球的重力能）引起的地質(zhì)作用。主要在地殼地表附近進(jìn)行。

共七十五頁4-1.外力作用(wàilìzuòyònɡ)

外力作用方式：風(fēng)化作用：在溫度、氣體、水、生物等綜合因素的作用下，使得組成地殼表層的巖石發(fā)生破碎、分解的一種破壞作用。

剝蝕作用：將巖層風(fēng)破壞的產(chǎn)物從原地剝離下來的作用。借助河流、大氣降水、地下水、海洋、風(fēng)等破壞作用。搬運(yùn)作用：將巖石的風(fēng)化、剝蝕的產(chǎn)物，被流水、風(fēng)、冰川(bīngchuān)和生物等介質(zhì)搬運(yùn)到其他地方的作用。沉積作用：被搬運(yùn)的物質(zhì)，由于搬運(yùn)介質(zhì)的搬運(yùn)能力減弱，搬運(yùn)介質(zhì)的物理、化學(xué)條件發(fā)生變化，或由于生物的作用，從搬運(yùn)介質(zhì)中分離出來，形成沉積物的過程。成巖作用：沉積下來的各種松散沉積物，在一定的條件下，由于壓力增大，溫度升高及化學(xué)溶液的影響而被壓密、膠結(jié)或重結(jié)晶等，使之固結(jié)稱為堅(jiān)硬巖石的作用。

外力地質(zhì)作用總的趨勢是切削地殼表面隆起的部分，填平地殼表面低洼的部分---削高填平，不斷使地殼的面貌發(fā)生變化。共七十五頁外力作用(wàilìzuòyònɡ)類型：風(fēng)化作用地表流水作用(zuòyòng)地下水的作用冰川的作用海洋流水作用風(fēng)力作用重力作用生物作用凍融作用---等等共七十五頁工程地質(zhì)作用――人類活動(dòng)引起的地質(zhì)(dìzhì)效應(yīng)主要類型：

1.生產(chǎn)(shēngchǎn)生活

2.采礦活動(dòng)

3.開采石油

天然氣

4.地下水開采抽取

5.興建各種工程

6.改變大氣運(yùn)動(dòng)-----等等共七十五頁4

-2.內(nèi)力(nèilì)地質(zhì)作用

主要類型：地殼運(yùn)動(dòng)：由于地球內(nèi)部的某種動(dòng)力（地質(zhì)力學(xué)認(rèn)為：地球自轉(zhuǎn)速度的改變；板塊理論認(rèn)為地幔軟流層的對流引起）促使地殼某一部分相對運(yùn)動(dòng)或物質(zhì)變異。地殼運(yùn)動(dòng)引起海陸的變遷，產(chǎn)生各種地質(zhì)構(gòu)造，所以又稱為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。以大致平行于地球表面的水平運(yùn)動(dòng)為主。牽引起局部的沿地球半徑方向的升降運(yùn)動(dòng)。巖漿活動(dòng)：地殼內(nèi)部的巖漿在地殼運(yùn)動(dòng)的影響下，向外部壓力減弱的方向上移動(dòng)，上升侵入地殼或噴出地面，冷卻、凝固稱為巖石的全過程。變質(zhì)作用：由于地殼的運(yùn)動(dòng)，巖漿作用等引起的物理和化學(xué)條件發(fā)生變化，促使巖石在固體狀態(tài)下改變其成分、結(jié)構(gòu)(jiégòu)和構(gòu)造的作用。地震作用：地殼快速振動(dòng)的現(xiàn)象，是地殼運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)形式。

內(nèi)力作用總的趨勢是形成地殼表層的基本構(gòu)造形態(tài)和地殼表面大型的高低起伏---增大差異。

共七十五頁二、公路工程地質(zhì)學(xué)

（一）地質(zhì)學(xué)（Geology），是研究地球的一門自然科學(xué)，是地學(xué)(dìxué)的重要組成部分。主要研究固體地球的組成、構(gòu)造、形成和演化規(guī)律等方面。地球科學(xué)以整體的地球作為研究對象，包括自地心至地球外層空間十分廣闊的范圍，是由固體地圈、大氣圈、水圈和生物圈（包括人類本身）組成的一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，稱為地球系統(tǒng)。地球系統(tǒng)內(nèi)部存在不同圈層（子系統(tǒng)）之間的相互作用，物理、化學(xué)(huàxué)和生物三大基本過程之間的相互作用，以及人與地球系統(tǒng)之間的相互作用。因此，地球科學(xué)是一個(gè)龐大的超級學(xué)科體系群，根據(jù)實(shí)際研究的不同圈層范圍、內(nèi)容特色和服務(wù)目的,傳統(tǒng)上劃分出眾多的一級和二級學(xué)科分類體系。共七十五頁地質(zhì)學(xué)的分支(fēnzhī)學(xué)科地球物質(zhì)(wùzhì)組成：礦物學(xué)、巖石學(xué)、晶體化學(xué)表面特征：

地貌學(xué)、冰川學(xué)、海洋學(xué)、黃土地質(zhì)學(xué)、極地科學(xué)、巖溶學(xué)地質(zhì)作用：動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、火山學(xué)、地震學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)造：大地構(gòu)造學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、顯微構(gòu)造學(xué)、地球物理學(xué)（大地測量學(xué)、地磁學(xué)、地?zé)釋W(xué)、地電學(xué)）演化歷史：地質(zhì)歷史學(xué)、同位素地質(zhì)學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、古生物學(xué)資源：礦床學(xué)、寶石學(xué)、煤田地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)天體：體地球化學(xué)、月巖學(xué)、隕石學(xué)應(yīng)用：工程地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、城市地質(zhì)學(xué)、旅游地質(zhì)學(xué)共七十五頁

（二）工程地質(zhì)學(xué)

1.工程地質(zhì)學(xué)的概念工程地質(zhì)學(xué)(EngineeringGeology):是研究工程建設(shè)活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互作用的有關(guān)地質(zhì)問題，為工程建設(shè)服務(wù)的地質(zhì)學(xué)科。是工程學(xué)與地質(zhì)學(xué)交叉形成的一門邊緣學(xué)科，它是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，屬于(shǔyú)應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的范疇。它與不同的工程建設(shè)活動(dòng)相結(jié)合或?yàn)椴煌墓こ袒顒?dòng)服務(wù)就形成各種不同的（專門）工程地質(zhì)學(xué)。注意區(qū)分：工程地質(zhì)與巖土工程工程地質(zhì)與地質(zhì)工程共七十五頁

地質(zhì)環(huán)境：地殼表層和一定深度的地質(zhì)條件的綜合。是自然環(huán)境的一個(gè)重要組成部分，與人類生存和發(fā)展有緊密聯(lián)系的巖石圈的一部分，這部分積極地與水、氣和生物圈相互作用著。上限為巖石圈表面，下限(xiàxiàn)為人類技術(shù)——經(jīng)濟(jì)活動(dòng)引起的物理場、化學(xué)場因素變遷消失的深度。其中與工程建筑活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)環(huán)境因素稱為工程地質(zhì)條件，一般認(rèn)為包括下列諸多因素：①.巖土類型及其工程性質(zhì)②.地質(zhì)構(gòu)造③.地形地貌④.水文地質(zhì)⑤.動(dòng)力地質(zhì)作用（外、內(nèi)、人）⑥.天然建筑材料

注意：工程地質(zhì)條件是上述各要素的總體，是一個(gè)綜合概念；同時(shí)也是自然地質(zhì)歷史的產(chǎn)物，受內(nèi)外力地質(zhì)作用的性質(zhì)和強(qiáng)度及其組合的控制；另外工程地質(zhì)條件也具有區(qū)域性的特性。

共七十五頁

工程地質(zhì)條件的諸多(zhūduō)因素的相互組合有其特有的規(guī)律性。

例如，高山峽谷地帶:

①主要由巖體組成，缺乏土體或土體很??；②地質(zhì)結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，多斷層、甚或有活動(dòng)斷層或發(fā)震斷層；③河谷深切，溝谷發(fā)育，地勢高聳，斜坡陡峭；④地下水往往屬埋藏較深的基巖裂隙水，富水程度較低但水交替強(qiáng)烈，水質(zhì)多為低礦化不具侵蝕性的淡水，但如遇有可溶性碳酸鹽巖或大的斷層破碎帶，則往往為強(qiáng)富水帶；⑤崩塌、滑坡、泥石流等外生物理地質(zhì)現(xiàn)象廣泛發(fā)育且規(guī)模往往很大，如有碳酸鹽巖則有喀斯特現(xiàn)象發(fā)育，若有發(fā)震斷層則伴有強(qiáng)烈地震；⑥天然建筑材料以石料、粗骨料豐富，細(xì)骨料、土料貧乏為特征。共七十五頁

沖積平原地帶則是另外一番景象:①在距地表一定深度內(nèi)廣泛分布的是由各種礫、砂、粘性土互層組成的松軟土體，強(qiáng)度低，易于變形，如有淤泥質(zhì)土則壓縮變形性更大；②地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，主要是各類土層的組合關(guān)系；③地表開闊、平坦，往往有各種型式（例如內(nèi)疊或上疊）河流階地或埋藏古河床；④地下水多為埋藏淺的孔隙潛水或?qū)娱g水，粗砂、礫石層中富水且水質(zhì)良好，可作為良好的供水水源，但過量抽取會(huì)產(chǎn)生地面沉降；⑤除階地斜坡有小型滑坡發(fā)育(fāyù)外，崩塌、滑坡、泥石流等外生地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育(fāyù)，如有埋藏型碳酸鹽巖可伴有地面塌陷，若有隱伏活動(dòng)斷裂則伴有中強(qiáng)至強(qiáng)烈地震；

⑥天然建筑材料則以土料及細(xì)骨料豐富、粗骨料貧乏、缺乏石料為特征。其他如黃土高原、內(nèi)陸干旱盆地、濱海平原等也各有其特有的工程地質(zhì)條件組合的規(guī)律性。共七十五頁公路工程地質(zhì)條件分類（分級的）分為復(fù)雜、較復(fù)雜、簡單(jiǎndān)三種1.符合下列條件之一者，工程地質(zhì)條件可定為復(fù)雜：

1）.地形地貌復(fù)雜；

2）.巖土種類多，性質(zhì)變化(biànhuà)大，基巖頂面變化(biànhuà)劇烈；

3）.特殊性巖土和不良地質(zhì)劇烈發(fā)育；

4）.抗震危險(xiǎn)地段；

5）.地下水對工程有顯著影響，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。2.符合下列條件之一者，工程地質(zhì)條件可定為較復(fù)雜：

1）.地形地貌較復(fù)雜；

2）.巖土種類較多，性質(zhì)變化較大，基巖面起伏變化較大；

3）.特殊性巖土和不良地質(zhì)較發(fā)育；共七十五頁

4）.抗震不利地段；

5）.地下水對工程有影響，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

3

.符合下列條件之一者，工程地質(zhì)條件可定為簡單(jiǎndān)：

1）.地形地貌簡單；

2）.巖土種類單一，性質(zhì)變化不大，基巖面平緩；

3）.特殊性巖土和不良地質(zhì)不發(fā)育；

4）.抗震有利地段；

5）.地下水對工程無影響，水文地質(zhì)條件簡單。共七十五頁

工程地質(zhì)問題：工程建筑活動(dòng)(huódòng)與建設(shè)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件之間所存在的主要矛盾或問題。場地工程地質(zhì)條件不同(bùtónɡ)、建筑物內(nèi)容不同(bùtónɡ)，所出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題也各不相同。例如：

1）.房屋工程：地基承載力、沉降、基坑邊坡問題

2）.礦山開采：邊坡穩(wěn)定性、基坑突水、礦坑穩(wěn)定……

3）.水利水電工程：滲透變形、水庫滲漏、斜坡穩(wěn)定性、壩體抗滑穩(wěn)定性……

4）.公路工程：路橋等地基變形及穩(wěn)定性、公路邊坡穩(wěn)定性、隧道圍巖穩(wěn)定性問題等----巖土體穩(wěn)定性問題。（工程建設(shè)中的巖土體穩(wěn)定性問題包括：地基穩(wěn)定性問題；場地穩(wěn)定性問題；區(qū)域穩(wěn)定性問題三個(gè)層次；各層次又包括變形、強(qiáng)度、滲透三個(gè)方面）共七十五頁2、工程地質(zhì)學(xué)的研究(yánjiū)內(nèi)容

1).巖土工程性質(zhì)的研究研究與工程建筑物有關(guān)的巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)及其變化規(guī)律，即分布規(guī)律、成因類型、工程性質(zhì)（物理性質(zhì)、水力性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)）及其變化等。

分支學(xué)科：工程巖土學(xué)

2).工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究研究工程動(dòng)力地質(zhì)作用的形成條件、力學(xué)機(jī)制、規(guī)模、空間分布及發(fā)展趨勢，對由此引起的工程地質(zhì)問題進(jìn)行評價(jià)、防治和改造等。

分支學(xué)科：工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)

3).工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法的研究研究勘察方法的選擇、工作的布置(bùzhì)原則、工作量的分配，勘察技術(shù)、方法理論的改進(jìn)。規(guī)范、手冊為指南。

分支學(xué)科：工程地質(zhì)勘察、巖土工程勘察。共七十五頁

4).區(qū)域工程地質(zhì)研究

研究工程地質(zhì)條件的區(qū)域性分布(fēnbù)規(guī)律，為工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等提供地質(zhì)依據(jù)，進(jìn)行工程地質(zhì)區(qū)劃等。

分支學(xué)科：區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)

5).環(huán)境工程地質(zhì)研究

研究人類工程活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境之間的聯(lián)結(jié)模式，科學(xué)預(yù)測人類活動(dòng)對地質(zhì)環(huán)境的影響、合理科學(xué)地利用地質(zhì)環(huán)境等。

分支學(xué)科：環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)共七十五頁3.工程地質(zhì)學(xué)的主要(zhǔyào)任務(wù)：

1）.查明并評價(jià)工程建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，闡明對工程建筑有利的和不利的因素；

2）.論證建筑物所可能遇到的主要工程地質(zhì)問題、進(jìn)行定性和定量評價(jià)、做出確切結(jié)論；

3）.選擇(xuǎnzé)工程地質(zhì)條件良好的建筑場址、并根據(jù)場址的工程地質(zhì)條件具體情況提出合理的建筑類型、結(jié)構(gòu)形式、規(guī)模大小及施工應(yīng)注意事項(xiàng)的建議；

4）.預(yù)測建筑物興建后對地質(zhì)環(huán)境的影響及其發(fā)展演化趨勢，提出對地質(zhì)環(huán)境的合理利用和保護(hù)的對策和措施；

5）.提供為改善和防治不良地質(zhì)作用的方案、措施所需的地質(zhì)依據(jù)。共七十五頁簡單的講就是：研究人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境（工程地質(zhì)條件）之間的相互作用，以便正確評價(jià)、合理利用、有效改造和完善(wánshàn)保護(hù)地質(zhì)環(huán)境。即有以下六項(xiàng)內(nèi)容：擬定(nǐdìng)措施查明條件論證問題選擇場地預(yù)測影響提出建議共七十五頁4.工程地質(zhì)學(xué)研究(yánjiū)方法

1）.定性分析法：

通過工程地質(zhì)勘察，對影響工程穩(wěn)定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)制進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對已變形地質(zhì)體的成因及其演化歷史進(jìn)行分析，綜合給出結(jié)論。如自然歷史分析法、工程地質(zhì)類比法、圖解法、專家系統(tǒng)法、巖體質(zhì)量評價(jià)法等。

2）.定量分析法：

針對某一具體問題。以地質(zhì)分析為基礎(chǔ)—

建立(jiànlì)地質(zhì)模型—

數(shù)學(xué)模型（理論經(jīng)驗(yàn)公式等）—

代入有關(guān)參數(shù)