工程地質(zhì)學(xué)課件

1、工程地質(zhì)學(xué)Engineering Geology，孫冰洋電話：2013年8月，該項(xiàng)目由城中村改造，擬建設(shè)開(kāi)發(fā)建筑商業(yè)、商業(yè)住宅及服務(wù)設(shè)施等，占地建筑44F/-2住宅，地面建筑面積擬設(shè)992層地下室其結(jié)構(gòu)類(lèi)型為剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室為框剪力結(jié)構(gòu)，對(duì)差異沉降敏感，建筑安全等級(jí)為級(jí)。 目的詳細(xì)調(diào)查擬建場(chǎng)地基坑，為基坑支護(hù)設(shè)施修訂提供必要的巖土工程殘奧表。 這么說(shuō)來(lái)，近代地質(zhì)科學(xué)經(jīng)過(guò)了200多年的發(fā)展過(guò)程，達(dá)到了通過(guò)認(rèn)識(shí)自然來(lái)利用自然，打開(kāi)了保護(hù)、改造自然的新篇章。 地質(zhì)工作正處于一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，傳統(tǒng)地質(zhì)工作轉(zhuǎn)向以“地球系統(tǒng)科學(xué)”為核心內(nèi)容的現(xiàn)代地質(zhì)工作。 地球科學(xué)除了為社會(huì)經(jīng)

2、濟(jì)發(fā)展提供充足的礦產(chǎn)資源、能源外，還需要協(xié)助解決人類(lèi)生存與社會(huì)發(fā)展面臨的有關(guān)生態(tài)環(huán)境與自然災(zāi)害的許多重大科學(xué)問(wèn)題。 認(rèn)識(shí)地球，利用地球，協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系，是地質(zhì)科學(xué)最基本的任務(wù)。 國(guó)際地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)：“供給驅(qū)動(dòng)型”“需求驅(qū)動(dòng)型”的轉(zhuǎn)變。 分析20世紀(jì)國(guó)際地質(zhì)科學(xué)學(xué)科體系的發(fā)展進(jìn)展，有助于認(rèn)識(shí)國(guó)際地質(zhì)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。 百年來(lái)，地質(zhì)科學(xué)系統(tǒng)的學(xué)科結(jié)構(gòu)發(fā)生了深刻變化。 具體表現(xiàn)為： 1、20世紀(jì)初的傳統(tǒng)地質(zhì)科學(xué)系統(tǒng)以礦床學(xué)、古生物學(xué)、地層學(xué)為核心2 .完整的傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)系統(tǒng)建立于20世紀(jì)3050年代，出現(xiàn)了以古生物學(xué)、礦床學(xué)、地層學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)為核心的新系統(tǒng)，3、20世紀(jì)末，輝煌

3、的地皮古生物學(xué)、礦物學(xué)和煤田地質(zhì)學(xué)逐漸進(jìn)入山谷，排在地質(zhì)學(xué)科前8位外的4，21世紀(jì)初(2000年)，地球物理學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、油氣地質(zhì)學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)等迅速崛起，擠入學(xué)科前8位，體現(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步對(duì)地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的影響(板塊構(gòu)造理論的產(chǎn)生是勘探。 5、巖石學(xué)研究地位一百年來(lái)一直處于學(xué)科前八位，而且地位持續(xù)提高，傳統(tǒng)巖石學(xué)不斷獲得新生。 原因：反映社會(huì)發(fā)展需要的學(xué)科發(fā)展適應(yīng)性廣。 從礦產(chǎn)資源的供給，到滿足環(huán)境地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，滲透到大地構(gòu)造等地質(zhì)學(xué)的前沿。 變質(zhì)相、雙變質(zhì)帶、超高壓變質(zhì)巖等的發(fā)現(xiàn)會(huì)給地質(zhì)學(xué)帶來(lái)一次革命。 百年來(lái)，各階段地質(zhì)單位學(xué)科構(gòu)成(19001950 )，百年來(lái)，各階段地質(zhì)單位學(xué)科

4、構(gòu)成(19802000 )，Nature和Science分別是英國(guó)和美國(guó)主辦的世界級(jí)綜合性科學(xué)雜志，著重發(fā)表地質(zhì)科學(xué)研究的重大發(fā)現(xiàn)文章1970年以來(lái)，兩期雜志發(fā)表的地質(zhì)學(xué)文獻(xiàn)集中在空間科學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)(包括世界變化科學(xué))、地球物理學(xué)和古生物學(xué)等學(xué)科。 空間科學(xué)和地球物理學(xué)水平體現(xiàn)了人類(lèi)的認(rèn)知能力：“進(jìn)入天地”水平和國(guó)家綜合國(guó)力、科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平。 是近30年來(lái)國(guó)家級(jí)的科學(xué)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng).上世紀(jì)80年代以來(lái)，兩期雜志上的地球化學(xué)文獻(xiàn)逐漸減少，原因：地球化學(xué)學(xué)科正在成熟，重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越難(實(shí)際上，地球化學(xué)現(xiàn)在仍在地質(zhì)科學(xué)中處于重要地位，特別是應(yīng)用性研究不斷增強(qiáng))應(yīng)用與Nature和Science

5、不同，Geology和GSA Bulletin是美國(guó)(北美)地質(zhì)學(xué)會(huì)主辦的綜合地質(zhì)學(xué)雜志，在國(guó)際地學(xué)界的影響力很大。 其文獻(xiàn)的學(xué)科結(jié)構(gòu)能更好地反映地質(zhì)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)30年來(lái)的文獻(xiàn)統(tǒng)訂資料，礦物學(xué)、古生物學(xué)、應(yīng)用地球物理、地震地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、礦床地質(zhì)學(xué)等在這兩個(gè)雜志中地位較低，礦床學(xué)研究的進(jìn)化特征：金屬礦床學(xué)占礦床學(xué)的主導(dǎo)地位，至今仍是學(xué)科研究重點(diǎn)的一般經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)(包括成礦理論和礦床經(jīng)濟(jì)等) 由于傳統(tǒng)礦業(yè)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的比重下降而下降的非金屬礦床學(xué)研究的百年變化一直呈穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢(shì)，從整體上看，基礎(chǔ)理論和綜合研究在礦床學(xué)中的地位下降，應(yīng)用性研究得到加強(qiáng)。 礦床模型及成礦動(dòng)

6、力學(xué)過(guò)程研究得到加強(qiáng)。 礦物學(xué)衰退的原因：二戰(zhàn)結(jié)束后，電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)相繼快速發(fā)展導(dǎo)致礦業(yè)持續(xù)下降，影響礦物學(xué)發(fā)展的礦物學(xué)于20世紀(jì)70年代完成了以經(jīng)典的光性礦物學(xué)、結(jié)晶礦物學(xué)和礦物物理學(xué)為代表的基礎(chǔ)學(xué)科建設(shè)和新礦物學(xué)的集中發(fā)現(xiàn)。 礦物學(xué)是地質(zhì)科學(xué)中裝備最精良、定量度最高、能統(tǒng)一理論修訂和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的唯一學(xué)科。 進(jìn)入更深層次的緩慢發(fā)展階段，顯示了成熟學(xué)科的特點(diǎn)。 今后的發(fā)展方向：地幔礦物學(xué)和環(huán)境礦物學(xué)研究等領(lǐng)域，謝謝，古生物學(xué)經(jīng)過(guò)20世紀(jì)2050年代的高峰期發(fā)展后，與其他傳統(tǒng)地質(zhì)單位學(xué)科一樣，地位急劇下降。 7080年代以來(lái)，古生物學(xué)界產(chǎn)生了生物大爆發(fā)、大滅絕、復(fù)蘇、大輻射等現(xiàn)代理論和進(jìn)化模式

7、，古生物學(xué)地位仍然在下降。 到90年代后半期(1996年以后)，下跌傾向停止，稍有恢復(fù)。 離不開(kāi)中國(guó)古生物學(xué)家新發(fā)現(xiàn)的新元古代甕安動(dòng)物群、寒武紀(jì)澄江動(dòng)物群、晚侏羅世熱河動(dòng)物群等的貢獻(xiàn)。 今后的發(fā)展方向：年輕動(dòng)物的起源和進(jìn)化、脊椎動(dòng)物的起源、鳥(niǎo)類(lèi)的起源、人類(lèi)的起源和靈長(zhǎng)類(lèi)的進(jìn)化等，仍然是古生物學(xué)研究的重要課題。 古生物學(xué)在地質(zhì)學(xué)系統(tǒng)中的地位有了相當(dāng)大的下降。 但是，至今仍是容易形成重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的科學(xué)之一。 北約和西方上古生物學(xué)文獻(xiàn)的比例相當(dāng)大，4、地層學(xué)百年發(fā)展、國(guó)際地層學(xué)研究百年發(fā)展、地層學(xué)在地質(zhì)學(xué)體系中最基礎(chǔ)和最古老學(xué)科百年來(lái)，在地質(zhì)科學(xué)中的基礎(chǔ)地位一直不變。 保持重要學(xué)科地位的原因：地層學(xué)

8、研究的廣度和深度隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求的變化而不斷調(diào)整：相模式(50年代)沉積體系(60年代)地震地層學(xué)(70年代)層序地層學(xué)(80年代)事件地層學(xué)(90年代)不斷與其他學(xué)科相互滲透結(jié)合，轉(zhuǎn)化為研究5、巖石學(xué)百年發(fā)展、國(guó)際巖石學(xué)研究百年發(fā)展、巖石學(xué)百年發(fā)展總是有逐漸上升的趨勢(shì)：原因：巖石學(xué)以礦床學(xué)為基礎(chǔ)在礦床學(xué)發(fā)展中發(fā)展(19001940年)； 沉積巖作為油氣資源的基礎(chǔ)學(xué)科自上世紀(jì)60年代以后發(fā)展，70年代達(dá)到頂峰期的巖石學(xué)在研究中融入大地構(gòu)造和環(huán)境學(xué)等前沿，不斷發(fā)展。 作為結(jié)構(gòu)背景指示符：埃達(dá)克巖adakite、s型和I花崗巖、碰撞帶或島弧帶巖漿巖超高壓變質(zhì)巖等巖石學(xué)的發(fā)展軌跡即使是傳

9、統(tǒng)學(xué)科，只要朝著需求的方向前進(jìn)，就能獲得發(fā)展動(dòng)力。 發(fā)展方向太古宙高級(jí)變質(zhì)巖造山帶變質(zhì)巖及變質(zhì)作用下地殼地幔巖石學(xué)高壓超高壓變質(zhì)作用研究涉及大陸動(dòng)力學(xué)和深部構(gòu)造等重要地質(zhì)問(wèn)題，日益受到重視。6、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)地位、國(guó)際構(gòu)造地質(zhì)學(xué)百年發(fā)展、(廣義的)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)持續(xù)發(fā)展是地質(zhì)學(xué)發(fā)展和完善的重要標(biāo)志。60年代中期板塊構(gòu)造的提出，象征著現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和形成。 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是GSA Bulletin文獻(xiàn)的重要組成部分，上世紀(jì)70年代以來(lái)地位居首位：發(fā)展特點(diǎn)：提出60年代中期板塊構(gòu)造，顯示了現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的形成。 7080年代板塊構(gòu)造概念扎根于地球物理學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)等現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域，在地質(zhì)科學(xué)系統(tǒng)中發(fā)

10、揮引導(dǎo)作用，逐漸成熟。 80年代初，板塊結(jié)構(gòu)引入中國(guó)，再次掀起研究熱潮，出現(xiàn)了新的高峰。 90年代后期，板塊結(jié)構(gòu)理論應(yīng)用于大陸時(shí)，遇到了新的問(wèn)題，熱度下降。 80年代末提出了大陸動(dòng)力學(xué)的概念，推動(dòng)了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。 美國(guó)90年代后制定了國(guó)家級(jí)大陸動(dòng)力學(xué)研究訂劃，中國(guó)大陸造山帶和大陸巖石圈研究都發(fā)揮了誘導(dǎo)作用。 第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的重要組成部分。 在地質(zhì)科學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)中占有重要地位，并列第六位。 目前，第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究的深入變化：以世界變化為代表的古代和現(xiàn)代環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究、第四紀(jì)年代學(xué)研究成為重大內(nèi)容。 全球變革(Global Change Science )是20世紀(jì)后期的新興科學(xué)領(lǐng)域。 科

11、學(xué)目標(biāo)：描述和理解人類(lèi)生存地球系統(tǒng)運(yùn)行的機(jī)制、變化規(guī)律以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響。 全球變化的研究領(lǐng)域非常廣泛，包括結(jié)構(gòu)隆升和氣候變化、過(guò)去的全球變化、進(jìn)行中的全球變化，以及全球變化與生態(tài)系統(tǒng)、水環(huán)境循環(huán)、與人類(lèi)活動(dòng)的關(guān)系等。 第四紀(jì)和全球變化仍是容易形成重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的學(xué)科之一。 二、現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)中一些重要的研究領(lǐng)域，一、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)和世界變化，國(guó)際環(huán)境地質(zhì)學(xué)百年發(fā)展和中國(guó)最近的發(fā)展趨勢(shì)，環(huán)境地質(zhì)學(xué)是上世紀(jì)后期的新興學(xué)科，發(fā)展迅速，學(xué)科地位在分支學(xué)科的第二位，僅次于地球物理學(xué)。 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)比重的變化趨勢(shì)如圖所示： 2、環(huán)境地質(zhì)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展、國(guó)際環(huán)境地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科及其研究文獻(xiàn)量的變化、中國(guó)環(huán)境

12、地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科及其研究文獻(xiàn)量的變化、目前的主要研究?jī)?nèi)容：受自然和人類(lèi)影響的地質(zhì)環(huán)境性質(zhì)、 地質(zhì)體和地質(zhì)過(guò)程的環(huán)境效應(yīng)和防治自然和人類(lèi)系統(tǒng)的脆弱性及其保護(hù)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量變化過(guò)程分析和環(huán)境污染的防治人類(lèi)活動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)等環(huán)境地質(zhì)學(xué)是20世紀(jì)資源和環(huán)境科學(xué)的重大進(jìn)展之一也是21世紀(jì)地質(zhì)學(xué)發(fā)展的重要方向之一。 其發(fā)展需要地質(zhì)學(xué)各學(xué)科知識(shí)的支持，特別是水文地質(zhì)學(xué)、水化學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、土壤科學(xué)和地質(zhì)微生物學(xué)等關(guān)系極為密切。 是現(xiàn)在“大地學(xué)”的縮影。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)的發(fā)展方向：環(huán)境地球化學(xué)：研究人類(lèi)生存環(huán)境中化學(xué)元素和微量元素的含量、分布和遷移過(guò)程以及與人類(lèi)的健康關(guān)系。 地質(zhì)微生物學(xué)：研究地質(zhì)

13、系統(tǒng)中微生物新陳代謝的多樣性和機(jī)制，揭示改變環(huán)境、改變環(huán)境的過(guò)程，并應(yīng)用于環(huán)境管理。 生態(tài)環(huán)境地質(zhì)學(xué)/生態(tài)地質(zhì)學(xué)：以生物(包括人類(lèi))對(duì)各種環(huán)境地質(zhì)條件的反應(yīng)為切入點(diǎn)，研究生物對(duì)環(huán)境的影響和生態(tài)環(huán)境的變遷。 環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)環(huán)境地球物理學(xué)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)：環(huán)境是資源。 運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理(成本效益法等)，研究其資源價(jià)值。 水資源是自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的重要支撐。 水資源短缺、水環(huán)境惡化、水災(zāi)頻發(fā)問(wèn)題日益受到世界關(guān)注。 水太多，嚴(yán)重的洪災(zāi)問(wèn)題！ 水變少了的嚴(yán)重干旱問(wèn)題！ 水污染了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題！ 水循環(huán)是連接地球系統(tǒng)的重要紐帶，從系統(tǒng)論的角度研究水循環(huán)和全球變化、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水循環(huán)的影響，是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的前沿

14、研究領(lǐng)域，也是國(guó)際水文學(xué)和水資源學(xué)與地理、生態(tài)等許多學(xué)科交叉的最前線性問(wèn)題。、3、水文地質(zhì)和水資源、4、工程地質(zhì)和城市發(fā)展、5、地球化學(xué)和生態(tài)安全、地球化學(xué)研究在保護(hù)生態(tài)安全等方面發(fā)揮重要作用。 環(huán)境質(zhì)量是在源、流、場(chǎng)、效、控的連鎖過(guò)程中形成和體現(xiàn)的。 我國(guó)環(huán)境污染狀況：從重金屬污染發(fā)展到氮磷富營(yíng)養(yǎng)化階段，東南沿海地區(qū)存在污染有機(jī)污染物的環(huán)境污染，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的污染階段。 環(huán)境地球化學(xué)研究現(xiàn)狀：目前我國(guó)對(duì)外源性污染物的種類(lèi)、性質(zhì)、化學(xué)行為等研究已有良好的基礎(chǔ)。 但對(duì)潛在危害的研究較晚，缺乏對(duì)環(huán)境物的二次污染和對(duì)“化學(xué)定時(shí)炸彈”(CTB )的生態(tài)危害的認(rèn)識(shí)和研究。 保障生態(tài)安全的環(huán)境地球化學(xué)研

15、究是重要的研究方向。 6、非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的研究與開(kāi)發(fā)利用，21世紀(jì)礦床學(xué)研究面臨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)礦業(yè)開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，礦業(yè)環(huán)境保護(hù)是一體化的。 這是今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)影響礦床學(xué)研究方向的兩大因素。 因此，尋找新型的非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源，緩解資源緊張局面是當(dāng)前礦床學(xué)研究的重要前沿之一。 煤層氣、油煙巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)的能源礦物資源和利用研究尾礦等非常規(guī)的固體礦物資源的二次開(kāi)發(fā)利用研究(尾礦利用是礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的切入點(diǎn))礦床類(lèi)型(如離子吸附型稀土類(lèi)礦)的研究和開(kāi)發(fā)，三、難以識(shí)別國(guó)際地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展方向提出的重大研究修訂計(jì)劃，如大陸和海洋鉆探、大陸間地震反射剖面等，強(qiáng)調(diào)了多學(xué)科戰(zhàn)略

16、研究的重要性。 21世紀(jì)被認(rèn)為是象征新的地學(xué)知識(shí)系統(tǒng)(地球系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng))的構(gòu)筑的時(shí)期。 在基礎(chǔ)學(xué)科和一些重大領(lǐng)域提出一些優(yōu)先的研究修訂計(jì)劃。 1、地球科學(xué)基礎(chǔ)研究，21世紀(jì)地球科學(xué)為社會(huì)服務(wù)的4個(gè)任務(wù)目標(biāo)：了解地質(zhì)過(guò)程，關(guān)注地球系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系和相互作用，提供充分的自然資源(水、礦物、燃料)，減輕地質(zhì)災(zāi)害，調(diào)整全球環(huán)境和區(qū)域環(huán)境的變化。 2001年，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)發(fā)表了地球科學(xué)基礎(chǔ)研究的機(jī)會(huì)報(bào)告，指出地球科學(xué)基礎(chǔ)研究是國(guó)家戰(zhàn)略的需要，地質(zhì)學(xué)者個(gè)人和研究小組開(kāi)始實(shí)施項(xiàng)目研究，是維持和提高地球科學(xué)學(xué)科實(shí)力的唯一最重要機(jī)制。 提出了刺激基礎(chǔ)研究的6個(gè)領(lǐng)域：接近地表的“鍵帶”地質(zhì)生命系統(tǒng)地

17、球和行星物質(zhì)(美國(guó)迄今為止從月球帶回樣品440kg )大陸地質(zhì)研究地球深部?jī)?nèi)層研究行星科學(xué)，加拿大目前的基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)研究訂劃為基巖和地表海； 碳?xì)浠衔铮?礦物地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境。 2003年以來(lái)，完成了北美10個(gè)鍵帶深部地球物理勘探和綜合地質(zhì)球化學(xué)研究，研究了地球40億年的演化，建立了新的地球構(gòu)造模型。 全面提高了地球科學(xué)的研究水平。 英國(guó)20022007年優(yōu)先發(fā)展的三個(gè)地質(zhì)領(lǐng)域：地球生命支持系統(tǒng)氣候變化可持續(xù)經(jīng)濟(jì)。德國(guó)提出的地質(zhì)科學(xué)戰(zhàn)略研究13個(gè)領(lǐng)域：地球內(nèi)部地質(zhì)過(guò)程的動(dòng)力地球系統(tǒng)空間觀測(cè)地殼斷層成像大陸邊緣沉積盆地人類(lèi)最大資源地球生命耦合系統(tǒng)地球變暖的原因和影響物質(zhì)循環(huán)陸地與生物圈之間的鏈接地下空間的勘探利用和保護(hù)氣體水合物； 地球管理的信息系統(tǒng)地球管理的警告系統(tǒng)礦物的表面從原子過(guò)程到地質(zhì)技術(shù)，2 .世界變化，目前世界許多國(guó)家把氣候預(yù)測(cè)作為21世紀(jì)世界變化的重點(diǎn)領(lǐng)域。但是，由于構(gòu)成地球的各要素(大氣、海洋、陸地等)并不孤立，它們之間存在復(fù)雜的相互