第二章地质构造与岩体结构 第一节褶皱构造 地质构造的概念 众所周知,世间万事万物都在不停地运动、变化和发展之中,地 壳也是如此。今日我们所见到的地壳,它的物质成分、地表形态 岩层产状及形态,都是自地球诞生以来地壳不断运动的结果。而 且今后它们还将继续变化、发展下去 地壳运动主要有两种基本类型,一种是水平运动,即地壳运动时 所产生的作用力是沿地面水平方向发生的,这种运动使岩层遭受 到巨大的水平挤压,并最终产生一系列复杂的地质构造型式,如 些大型复杂的褶皱构造和巨大的逆掩断层、平移断层等;另 种是地壳的垂直运动,即作用力的方向与地表垂直 起地壳 局部地区的上升或下降,不断改变着海陆轮廓,并伴随有岩层的 倾斜、弯曲和断裂的发生。关于地壳运动的起因及主要运动形式 等问题,至今仍有种种不同的学术观点和争论。李四光教授认为 引起地壳运动的主要原因是地球自转角速度的变化,并据此判定, 就大范围看,地壳的水平运动是地壳运动的主要形式,垂直运动 则是伴生的,与水平运动有着密切的联系
第二章 地质构造与岩体结构 第一节 褶皱构造 ⚫ 一、 地质构造的概念 ⚫ 众所周知，世间万事万物都在不停地运动、变化和发展之中，地 壳也是如此。今日我们所见到的地壳，它的物质成分、地表形态、 岩层产状及形态，都是自地球诞生以来地壳不断运动的结果。而 且今后它们还将继续变化、发展下去。 ⚫ 地壳运动主要有两种基本类型，一种是水平运动，即地壳运动时 所产生的作用力是沿地面水平方向发生的，这种运动使岩层遭受 到巨大的水平挤压，并最终产生一系列复杂的地质构造型式，如 一些大型复杂的褶皱构造和巨大的逆掩断层、平移断层等；另一 种是地壳的垂直运动，即作用力的方向与地表垂直，它引起地壳 局部地区的上升或下降，不断改变着海陆轮廓，并伴随有岩层的 倾斜、弯曲和断裂的发生。关于地壳运动的起因及主要运动形式 等问题，至今仍有种种不同的学术观点和争论。李四光教授认为 引起地壳运动的主要原因是地球自转角速度的变化，并据此判定， 就大范围看，地壳的水平运动是地壳运动的主要形式，垂直运动 则是伴生的，与水平运动有着密切的联系
根据地壳运动的速度和剧烈程度,人们把地球运动分为两 种类型:一种是不易被人们所觉察的长期、缓慢的运动;另 种是容易被人们看到或感觉到的迅速、剧烈的运动。前者如造 山运动;后者如,火山活动和地震等,这些运动的发生速度迅 速而剧烈,能在很短的时间里明显破坏和改变该地区的地壳 甚至形成新的物质成分和新的地质构造,并立刻为人们所感知 但从整个地球来看,这种地壳运动的影响是很局限切忌有限的 而长期、缓慢的地壳运动则影响范围广阔的地壳。例如,号称 “世界屋脊”的喜马拉雅山区,是现代地球上海拔最高的地区。 可是,有足够的证据证明,在约5000万年以前这里却是一片汪 洋大海。经现代科学技术方法测定,直到目前,整个喜马拉雅 山区仍以每年约2~3m的速度上升。可见,这种长期、缓慢、 影响范围广阔的地壳运动,虽然不易直接为人们所觉察,但在 漫长的地质历史发展过程中却对地壳进行着“沧海桑田”的巨 大改造,从而成为地壳运动的主要内容
⚫ 根据地壳运动的速度和剧烈程度，人们把地球运动分为两 种类型：一种是不易被人们所觉察的长期、缓慢的运动；另一 种是容易被人们看到或感觉到的迅速、剧烈的运动。前者如造 山运动；后者如，火山活动和地震等，这些运动的发生速度迅 速而剧烈，能在很短的时间里明显破坏和改变该地区的地壳， 甚至形成新的物质成分和新的地质构造，并立刻为人们所感知。 但从整个地球来看，这种地壳运动的影响是很局限切忌有限的。 而长期、缓慢的地壳运动则影响范围广阔的地壳。例如，号称 “世界屋脊”的喜马拉雅山区，是现代地球上海拔最高的地区。 可是，有足够的证据证明，在约5000万年以前这里却是一片汪 洋大海。经现代科学技术方法测定，直到目前，整个喜马拉雅 山区仍以每年约2～3mm的速度上升。可见，这种长期、缓慢、 影响范围广阔的地壳运动，虽然不易直接为人们所觉察，但在 漫长的地质历史发展过程中却对地壳进行着“沧海桑田”的巨 大改造，从而成为地壳运动的主要内容
虽然地壳时时刻刻都在运动着,但是在地壳的不同地区或不同 时期中,地壳运动的形式、速度和剧烈程度却是相对不同的。从同 时期的不同地区来看,某个地区地壳在上升,而另一个地区地壳 则在下降。某一地区进行着长期、缓慢、范围广阔的地壳运动;而 另一局部地区可能则发生着迅速、剧烈的地壳运动。从同一地区的 不同时期看,该地区在一段时间里发生地壳剧烈运动,其后一段时 间可能转为缓慢运动;再过一段时间又可能转为相对稳定的时期 整个地壳的发展过程也是如此 从距今7000万年起直到今天这一段时间,包括了地质历史上的 第三纪”和“第四纪”这两个距今最近的地质时期。我们一般将 第三纪以前的地壳运动称为古代地壳运动(或古代构造运动)。而 第三纪中、晚期以来直到今天仍在进行的地壳运动称为现代构造运 动或新构造运动。现代世界上正在活动的火山和地震,特别是近期 的地壳升降及断裂运动等都是新构造运动的具体表现方式。 地质构造是地壳在其漫长的发展历史过程中遭受构造运动作用 所形成的地层形态(如地壳中岩层或岩体的位置、产状及相互 关系等),或者说地质构造是构造运动在岩石圈中留下的形迹作 者根据个人在塔克拉玛干沙漠观察其地貌特点后认为,有些地质构 造也许是在外力地质作用下形成的,例如古沙漠地貌如果能变质成 岩,其岩层一定是弯曲的,一定具备褶皱构造的所有特点)
⚫ 虽然地壳时时刻刻都在运动着，但是在地壳的不同地区或不同 时期中，地壳运动的形式、速度和剧烈程度却是相对不同的。从同 一时期的不同地区来看，某个地区地壳在上升，而另一个地区地壳 则在下降。某一地区进行着长期、缓慢、范围广阔的地壳运动；而 另一局部地区可能则发生着迅速、剧烈的地壳运动。从同一地区的 不同时期看，该地区在一段时间里发生地壳剧烈运动，其后一段时 间可能转为缓慢运动；再过一段时间又可能转为相对稳定的时期。 整个地壳的发展过程也是如此。 ⚫ 从距今7000万年起直到今天这一段时间，包括了地质历史上的 “第三纪”和“第四纪”这两个距今最近的地质时期。我们一般将 第三纪以前的地壳运动称为古代地壳运动(或古代构造运动)。而把 第三纪中、晚期以来直到今天仍在进行的地壳运动称为现代构造运 动或新构造运动。现代世界上正在活动的火山和地震，特别是近期 的地壳升降及断裂运动等都是新构造运动的具体表现方式。 ⚫ 地质构造是地壳在其漫长的发展历史过程中遭受构造运动作用 后，所形成的地层形态（如地壳中岩层或岩体的位置、产状及相互 关系等），或者说地质构造是构造运动在岩石圈中留下的形迹（作 者根据个人在塔克拉玛干沙漠观察其地貌特点后认为，有些地质构 造也许是在外力地质作用下形成的，例如古沙漠地貌如果能变质成 岩，其岩层一定是弯曲的，一定具备褶皱构造的所有特点）
地质构造的类型 虽然在地壳运动作用下,地层形态极其复杂多变,但地质构造可 被划归为三种基本类型,一类是褶皱构造,另一类是断裂构造, 第三种是单斜构造 褶皱构造 原来呈水平或近水平状态的岩层,在受到地壳运动所产生的强大 水平力的挤压后产生柔性弯曲但未失去其连续性,这种弯曲的地 层形态被称为褶皱构造。 图2-1褶皱构造
⚫ 二、 地质构造的类型 ⚫ 虽然在地壳运动作用下，地层形态极其复杂多变，但地质构造可 被划归为三种基本类型，一类是褶皱构造，另一类是断裂构造， 第三种是单斜构造。 ⚫ 三、 褶皱构造 ⚫ 原来呈水平或近水平状态的岩层，在受到地壳运动所产生的强大 水平力的挤压后产生柔性弯曲但未失去其连续性，这种弯曲的地 层形态被称为褶皱构造。 图2-1 褶皱构造
●1.褶曲 ●褶皱构造中岩石的每一个弯曲(一个完整的波形)都称为一个褶曲。 新一老一新 老一新一老 B D 背斜 向斜 图2-2a褶皱构造的形成 图2-2b褶曲的两种基本形态
图2-2a 褶皱构造的形成 图2-2b 褶曲的两种基本形态 ⚫ 1． 褶曲 ⚫ 褶皱构造中岩石的每一个弯曲（一个完整的波形）都称为一个褶曲
2.褶曲的特征 ●按照一个褶曲中岩石弯曲的朝向,褶曲被分为两种基本形态:向 斜和背斜。两翼岩层向上弯曲的褶曲被称为一个向斜;两翼岩层 向下弯曲的褶曲被称为一个背斜。褶曲的中心部分被称为核部或 轴部;大体把褶曲平分的理想面称轴面;轴面与水平面的交线称 轴线;从褶曲的横断面上看,岩层面上弯曲最大的一点称脊;同 岩层面上所有弯曲最大的点的连线称为褶曲的脊线 图2-3褶皱要素示意图 I一水平面;Ⅱ轴面:0C一轴线;a中的AB及b中的AC—脊线
图2-3 褶皱要素示意图 Ⅰ—水平面； Ⅱ—轴面； OC—轴线；a中的AB及b中的AC—脊线 ⚫ 2． 褶曲的特征 ⚫ 按照一个褶曲中岩石弯曲的朝向，褶曲被分为两种基本形态：向 斜和背斜。两翼岩层向上弯曲的褶曲被称为一个向斜；两翼岩层 向下弯曲的褶曲被称为一个背斜。褶曲的中心部分被称为核部或 轴部；大体把褶曲平分的理想面称轴面；轴面与水平面的交线称 轴线；从褶曲的横断面上看，岩层面上弯曲最大的一点称脊；同 一岩层面上所有弯曲最大的点的连线称为褶曲的脊线
3.褶曲的分类 根据褶曲在横剖面上的形态或轴面的位置,可将褶曲主要划分为对 称褶曲、不对称褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲,此外还有扇形褶曲和 卷曲褶曲。根据褶曲在纵剖面上的形态或脊线的形态,可将褶曲划 分为水平褶曲;倾伏褶曲;短轴褶曲;穹窿和构造盆地。根据褶曲 的组合形态,又可将褶曲划分为:全型褶曲(复背斜、复向斜); 断续型褶曲和过渡型褶曲(中间型褶曲)。 对称褶曲:两翼岩层倾向相反,倾角相等或接近相等,对 称褶曲也称为直立褶曲。 ●(2)不对称褶曲:两翼岩层倾向相反,倾角不相等。 (3) 倒转褶曲:两翼岩层向同一方向倾斜,一翼正常,一翼倒 转 ●(4)平卧褶曲:褶曲的轴面近水平,两翼岩层产状平缓 (5)水平褶曲:褶曲的脊线近水平 (6)倾伏褶曲:褶曲的脊线沿一定方向向上或向下倾伏 (7 穹窿和构造盆地:同层岩层向四面下倾的称穹窿;同层岩 层向四面翘起的称构造盆地
⚫ 3． 褶曲的分类 ⚫ 根据褶曲在横剖面上的形态或轴面的位置，可将褶曲主要划分为对 称褶曲、不对称褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲，此外还有扇形褶曲和 卷曲褶曲。根据褶曲在纵剖面上的形态或脊线的形态，可将褶曲划 分为水平褶曲；倾伏褶曲；短轴褶曲；穹窿和构造盆地。根据褶曲 的组合形态，又可将褶曲划分为：全型褶曲（复背斜、复向斜）； 断续型褶曲和过渡型褶曲（中间型褶曲）。 ⚫ （1） 对称褶曲：两翼岩层倾向相反，倾角相等或接近相等，对 称褶曲也称为直立褶曲。 ⚫ （2） 不对称褶曲：两翼岩层倾向相反，倾角不相等。 ⚫ （3） 倒转褶曲：两翼岩层向同一方向倾斜，一翼正常，一翼倒 转。 ⚫ （4） 平卧褶曲：褶曲的轴面近水平，两翼岩层产状平缓。 ⚫ （5） 水平褶曲：褶曲的脊线近水平。 ⚫ （6） 倾伏褶曲：褶曲的脊线沿一定方向向上或向下倾伏。 ⚫ （7） 穹窿和构造盆地：同层岩层向四面下倾的称穹窿；同层岩 层向四面翘起的称构造盆地
短轴褶曲:短轴褶曲是介于穹隆、构造盆地和 般褶曲之间的一种褶曲,其脊线从最高点向两端显著下沉或 上翘。 全型褶曲:褶曲发育不间断,背、向斜相间排列, 紧密相连。其中由许多褶皱组成的巨大背斜称为复背斜,由 许多褶皱组成的巨大向斜称为复向斜 ●(10)断续褶曲:是地壳运动相对稳定地区的典型褶曲类 型,常见的是背斜孤立的隆起于水平岩层之中。最常见的构 造形态是穹窿和构造盆地。 ●(11)过渡型褶曲:介于全型和断续褶曲之间的褶曲。 图2-4褶曲在横剖面上的形态 图2-5褶曲在纵剖面上的形态(倾伏和水平褶曲) 图2-6短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地 图2-7全型褶曲
图2-4 褶曲在横剖面上的形态 图2-5 褶曲在纵剖面上的形态（倾伏和水平褶曲） 图2-6 短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地 图2-7 全型褶曲 ⚫ （8） 短轴褶曲：短轴褶曲是介于穹隆、构造盆地和一 般褶曲之间的一种褶曲，其脊线从最高点向两端显著下沉或 上翘。 ⚫ （9） 全型褶曲：褶曲发育不间断，背、向斜相间排列， 紧密相连。其中由许多褶皱组成的巨大背斜称为复背斜，由 许多褶皱组成的巨大向斜称为复向斜。 ⚫ （10） 断续褶曲：是地壳运动相对稳定地区的典型褶曲类 型，常见的是背斜孤立的隆起于水平岩层之中。最常见的构 造形态是穹窿和构造盆地。 ⚫ （11） 过渡型褶曲：介于全型和断续褶曲之间的褶曲
图24超曲在横剖面上的形态 a—对称曲∶b-不对称褶曲c一倒转曲d-平卧褶曲← 图25熠曲在纵剖面上的形态〔伏和水平褶曲〕 最渚 图26短貢斜短铀阿斜穿隆和构造盆地 图27全魏褶曲
四、褶皱构造对工程建设的影响 在由全型褶曲构成的褶皱山区,岩层强烈破碎,顺向坡岩体极易 沿层面或节理面产生滑动,造成士坡失稳,危及工程安全。例如 绪论中介绍的台湾基隆河畔1974年9月发生的顺层滑坡,破坏了周 围的村庄、道路,阻断了河流。 在背斜、向斜的脊部,张性节理发育,加速了风化作用的进行, 造成岩体强度的降低,并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向 斜式冲沟,对公路、铁路建设造成很大困难。 a)背斜河谷或冲染的形成 0)向斜河谷或冲沟的形成 图2-8构造河谷或冲沟的形成
图2-8 构造河谷或冲沟的形成 ⚫ 四、 褶皱构造对工程建设的影响 ⚫ 在由全型褶曲构成的褶皱山区，岩层强烈破碎，顺向坡岩体极易 沿层面或节理面产生滑动，造成土坡失稳，危及工程安全。例如 绪论中介绍的台湾基隆河畔1974年9月发生的顺层滑坡，破坏了周 围的村庄、道路，阻断了河流。 ⚫ 在背斜、向斜的脊部，张性节理发育，加速了风化作用的进行， 造成岩体强度的降低，并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向 斜式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难