2第二章 地质作用2
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《工程地质》第二章——构造运动地史概要地质构造
红海位于非洲东北部与阿 拉伯半岛之间，形状狭长， 从西北到东南长1900公里 以上，最大宽度306公里， 面积45万平方公里。红海 北端分叉成二小海湾，西 为苏伊士湾，并通过贯穿 苏伊士地峡的苏伊士运河 与地中海相连；东为亚喀 巴湾。按海底扩张和板块 构造理论，认为红海和亚 丁湾是海洋的雏形。据研 究，红海底部确属海洋性 的硅镁层岩石，在海底轴 部也有如大洋中脊的水平 错断的长裂缝，并被破裂 带连接起来。非洲大陆与 阿拉伯半岛开始分离在2 千万年前的中新世，目前 还在以每年1厘米的速度 继续扩张。
指：地壳运动在地层中留下的痕迹或形迹 水平构造 (3) 地质构造 倾斜构造 基本类型 断裂构造 褶皱构造
美国亚利桑那州大峡谷国家公园
何鹏摄于，2009年3月26日 Photographer: Trent Larson
(4) 地壳运动的原因 ① 大陆漂移说（德国人 A · Wegener 于1912年提出） 学说提出的诱因—南美大陆和非洲大陆边缘形态正好可以拼接起来
Measuring Strike and Dip from Outcrop
Image No. 4
With these three images you can see the outcrop from the north, south, and the left image shows it looking west, or straight at the rock. In this image the rock is sloping down and out towards the bottom of the picture. If this orientation isn't clear, place a book against the front of your computer monitor, such that the top of the book is on the monitor and the bottom is about 10cm away from the it, towards your keyboard. Note the hammer in the left picture - and in all subsequent images - it never moves.
《地质学》第二章 地质作用和地质构造
生物圈(biosphere)：渗透在水圈、大气圈下层 和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态 起着重要的作用。
2.2 地质作用 地球演变的作用力
地球外营力：主要是太阳辐射、空气、地面 流水、地下水、冰川、风、湖泊、海洋等
地球内营力：地球内部应力的释放（构造运 动）、物质迁移（岩浆作用）等
人类工程活动
构造运动和岩浆活动引起变质作用。 地壳运动在内力地质作用中起主导 地位。
外力地质作用：由太阳辐射能引起，产生大气环
流，形成水的循环，动植物生长，在运动的过程中 改造地表.
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀 地下水的潜蚀 风的吹蚀 冰川的刨蚀 湖泊海洋的冲蚀等
河流的侵蚀
地下水的潜蚀
风的吹蚀
冰川的刨蚀
地球外圈：
大气圈 水圈 生物圈
大气圈(atmosphere)：是地球以外的空间,它提 供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极 大的影响。
水圈(hydrosphere)：由大气圈的水蒸气凝结成 降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表 岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各 种地质现象的发育。
硬结成岩 • 压实 • 胶结 • 重结晶
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造———地表形态的塑造者。 外力地质作用破坏和重塑地表形态——— 地表形态的雕刻者。
地壳上升时，遭受剥蚀。
地壳下降时，接受沉积。
第二章 地质作用和地质构造
2.1 地球概况
2.1.1地球形状
地球表面的形态为椭球状 分为陆地和海洋两部分
陆地表面形态按其高程和起伏情况， 可分为山地、高原、丘陵、盆地和平 原等地貌形态。
2.2 地质作用 地球演变的作用力
地球外营力：主要是太阳辐射、空气、地面 流水、地下水、冰川、风、湖泊、海洋等
地球内营力：地球内部应力的释放（构造运 动）、物质迁移（岩浆作用）等
人类工程活动
构造运动和岩浆活动引起变质作用。 地壳运动在内力地质作用中起主导 地位。
外力地质作用：由太阳辐射能引起，产生大气环
流，形成水的循环，动植物生长，在运动的过程中 改造地表.
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀 地下水的潜蚀 风的吹蚀 冰川的刨蚀 湖泊海洋的冲蚀等
河流的侵蚀
地下水的潜蚀
风的吹蚀
冰川的刨蚀
地球外圈：
大气圈 水圈 生物圈
大气圈(atmosphere)：是地球以外的空间,它提 供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极 大的影响。
水圈(hydrosphere)：由大气圈的水蒸气凝结成 降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表 岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各 种地质现象的发育。
硬结成岩 • 压实 • 胶结 • 重结晶
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造———地表形态的塑造者。 外力地质作用破坏和重塑地表形态——— 地表形态的雕刻者。
地壳上升时，遭受剥蚀。
地壳下降时，接受沉积。
第二章 地质作用和地质构造
2.1 地球概况
2.1.1地球形状
地球表面的形态为椭球状 分为陆地和海洋两部分
陆地表面形态按其高程和起伏情况， 可分为山地、高原、丘陵、盆地和平 原等地貌形态。
第二章第一节地壳运动及地质作用
地壳六大板块及其挤压和拉伸方向
世界火山和地震主要分布在各大板块的挤压带上
地壳物质的循环
第一节 地壳运动及地质作用的概念 二、地质作用的概念 指自然动力引起地球物质组成、内部结构、 地表形态发生变化的作用。 1. 内动力地质作用
构造运动又叫地壳运动 岩浆活动 变质作用
地震是地壳运动的表现
珠穆朗玛峰（5000万年前尚为海底，现海拔8884.47m）
地壳运动在地表形成的各种地貌形态
2. 地壳运动成因理论
对流说 均衡说 地球自转说 板块构造说
地槽
地台
地壳对流说（在地壳形成地槽和地台）
地壳重力均衡说
地球自转说
第二章 地层与地质构 造
第一节 地壳运动及地质作用的概念
一. 地壳运动的概念→指地球内力引起岩石圈产 的机械运动。 1. 地壳运动的基本形式
水平运动: 指地壳沿切线方向的运 动 垂直运动：指地壳沿法 线方向的运动
水平运动主要表现为岩石圈的水平挤压或拉伸，引起岩 石圈的褶皱和断裂，可形成巨大的褶皱山系、裂谷和大陆漂 移。如地壳的板块运动导致喜马拉雅山脉抬升。 垂直运动主要表现为岩石圈的垂直上升或下降，引起地 壳大面积的隆起和凹陷，形成海侵和海退等。如中国江汉平 原从晚第三系以来下降了10000多m。
风化作用 风的地质作用 流水的地质作用 冰川的地质作用 重力的地质作用
2. 外动力地质作用
风化作用
风的地质作用
流水的地质作用
流水的地质作用
冰川的地质作用
重力地质作用
02第二章 地貌学的基本知识
第三节、地貌的地带性
在一个地带内，地形的发展表现出一 种与其他地带不同的特点，叫做地形发展 的地带性。主要有大地构造地带性和气候 地带性
一、气候与地貌
气候是地貌形成的 重要因素之一。
气候(主要为温度 和降水量)决定着外力 的性质和强度，从而影 响到其塑造的地貌。
二、气候地貌分带
形成地貌的外力受气候控制，地球上气候呈 现分带性，故地貌的空间分布亦具分带性。
岩石的类型
2.沉积岩：在地表条件下，由母岩（岩浆岩、变质岩 和早已形成的沉积岩）风化剥蚀的产物经搬运、沉积 和硬结成岩作用而形成的岩石。沉积岩有明显的成层 构造，一般都含有化石。
岩石的类型
3.变质岩：变质岩是岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳 中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质 形成的岩石。变质岩的物质成分既有原岩成分，也有变 质过程中新生成的成分。
(楊達源，自然地理學，2001，P.321)
一、戴维斯三要素说
岩性不同、地质构造不同、作用营力不同、经受 作用的时间长度或发育所处的阶段不同，都会导致地 貌形态不同。
反过来说，地貌形态的差别，可从岩性、构造、 营力、历史或阶段等方面得到解释，或找出原因。
三要素说的提出，明确了地貌形成的内因是岩石 与构造，外因是营力，以及其形成过程需要一定的时 间和必然经过不同的阶段。
大陆架：与陆地连接的浅海平台。 大陆坡：大陆架外缘的斜坡。 海山：大洋底孤立的隆起高地。 洋脊：贯穿大洋中部的巨大海底山脉。
第一节、地貌形态
3、地貌基本形态 自然界的地貌形态常以单个形态或形态组合的形
式存在。把地貌形态中较小较简单的形态，例如冲沟、 沙丘、冲出锥等称为地貌基本形态。 4、地貌形态组合
有的地质作用进行得很快，易于被人察觉，如 火山喷发、地震、山崩、泥石流等。但更多的地质 作用进行得非常缓慢，例如地壳的升降运动，即使 在相当剧烈的地区，每年升高只不过几毫米，但经 过长期发展变化，常常使地壳发生巨大的变化。
第二章 地壳的物质组成与地质作用
矿物的物理性质——光学性质
（3）光泽
——矿物表面反光能力。
根据强弱不同分： 金属光泽：如黄铁源自、黄铜矿等大部分金属矿物半金属光泽：如磁铁矿（Fe3O4）等金属氧化物
非金属光泽：金刚、玻璃、油脂、珍珠、
丝绢、沥青、土状光泽等
矿物的物理性质——光学性质
方解石的 玻璃光泽
高岭石的 土状光泽
矿物的物理性质——光学性质
蛇纹石 （石棉）
二向延长型：晶体沿两个方向特别发育；呈鳞片 状、片状、板状等。 片状 云母
板状 石膏
三向延长型：沿三维方向发育，呈粒状、等轴状 （立方体、八面体、十二面体），如立方体石盐、 黄铁矿等。 等轴状 石榴子石
立方体 黄铁矿
2、矿物集合体形态
自然界中的矿物，多以集合体形态产出的。 集合体形态是指同种矿物的许多个体集合在一起 构成的形态。根据集合体中矿物颗粒大小，将集 合体形态分为显晶集合体、隐晶及胶态集合体。
（1）显晶集合体：
放大镜下可辨单体晶形，有粒状、鳞片状、放射 状、树枝状等集合体。 如果一群发育完好的晶体，一端固着在共同的基 底上，而另一端向空间自由发育，则称晶簇。
矿物的集合体形态—显晶集合体
粒状石 榴子石
鳞片状 白云母
矿物的集合体形态—显晶集合体
放射状 红柱石
晶簇状 石英
（2）隐晶及胶态集合体：
（4）透明度：矿物透光能力的大小。
透明：矿物相当厚仍透光者
如：方解石、石英、云母、金刚石
半透明：矿物薄边透光者
如：长石
不透明：矿物薄边不透光者
如：赤铁矿、黄铁矿
矿物的物理性质
透明的 方解石
半透明 的长石
矿物的物理性质——光学性质
矿物光学性质关系表
第二章自然地理环境中的物质运动和能量运动-图文
第二章自然地理环境中的物质运动和能量运动-图文第三节地壳的运动和变化【课程标准】运用示意图说明地壳内部物质循环过程。
结合实例，分析造成地表形态变化的内、外力因素。
【学习目标】1.会分析内力作用及其对地表形态的影响2.会分析外力作用及其对地表形态的影响 3.能够绘出地壳内部物质循环的过程图【学习内容】一、地质作用概念：地球上由于自然界的原因，引起地壳表面形态、组成物质和内部结构发生变化的作用叫做地质作用。
内力作用主要包括、和、地壳运动1．岩浆活动岩浆在内压力作用下沿地壳薄弱地带向上运动，或留在地层，或喷出地表，凝结形成的岩石称为；留在地层的又称为,喷出地表的又称为2.地壳运动（1）、地壳运动分类按地壳运动的性质和方向分类水平运动垂直运动岩层运动方向对地壳表面形态的影响使岩层发生水平位移和弯曲变形，常常造成巨大的褶皱山系使岩层表现为隆起或凹陷，从而引起地势的高地起伏和海陆变迁实例（2）地质构造、构造地貌地质构造：由地壳运动引起的地壳变形、变位。
构造地貌：由地质构造形成的地貌，称构造地貌主要类型：褶皱和断层褶曲背斜岩层形态岩层新老关系地表形态背斜中心部分岩层未侵蚀的背斜顶部有时成为山岭，，两翼岩层但不少背斜顶部因受张力，常被侵蚀成谷地岩层向拱起向斜向斜中心部分岩层，两翼岩层岩层向弯曲未侵蚀的向斜槽部成为谷地，但不少向斜槽部部分受挤压，物质坚实，不易侵蚀，反而成为山岭地垒形态对地形的影响实例华山、庐山、泰山两个断层之间的岩块对，两边的岩块相对地堑两个断层之间的岩块相对，两边的岩块相对（3）地质构造的地理意义①岩层向上拱起的是______,是良好的储油构造；打隧道较好。
②________是适合地下水的含水层构造.此外______往往是地下水出露的地方。
③建筑、工程、隧道等选址应避开断层应避开______构造东非大裂谷、汾河谷地、渭河平原（4）、板块构造学说（图见课本P55）（1）全球岩石圈分为____大板块，即板块、板块、板块、板块、（）板块、板块，在图中标注出来。
第二章地质构造
（二）角度不整合接触
• 指上下两组地层间有沉积间断，而且 岩性突变，产状呈角度接触。这一过程我 们可以简单地这样来理解，首先是下降形 成水平岩层（下组），之后发生了水平方 向的运动，使岩层挤压褶皱，同时不断向 上隆起，并遭受风化剥蚀，造成准平原， 形成侵蚀面，然后地壳重新下降，在侵蚀 面上又开始沉积了新的水平岩层，（上 组），这样上下岩层之间成角度不整合 （图2￣5）。
又如河北昌黎县附近 有一路碑，上面刻有： 高昌黎县五里，离海边 五里的标记。但现近路 碑已离海边很近，已不 到4里了，这说明了地壳 在下降，海水朝向大陆 推进。
（—）海侵（超覆）
• 海侵时陆地不断下降，海岸线不断向 大陆内部移动（图2－1）。按照浅海区的 海水（浪）的破坏、搬运、沉积的分布规 律，依次沉积了砾岩一砂岩一页岩一石灰 岩。由于地壳下降，形成海侵，粗颗粒的 沉积物就不断地向陆地方向移动，结果沿 着任一浅海垂直剖面内（例如A—A）从时 间上自早到晚，反映在剖面上是自下至上 看到砾岩一砂岩一页岩一灰岩，即由粗到 细的变化过程。
当然，地壳的褶皱和断裂， 也可以是水平运动和升降运动共 同引起地层发生形态和位移而造 成的。
构造运动可分为古代构造运动和 现代（新）构造运动，前者是指晚第三 纪以前各地质时期所发生和进行的一切 地壳运动，而新构造运动是指晚第三纪 到现代还在进行着的地壳运动。它对于 现代地形，地表水系的改造，海陆分布 和沉积物的性质起着主导作用，对工程 建筑（如水工构筑物等）尤要注意。
平面分布的特点，则是 新的沉积物分布面积比老的较 广，称谓超覆。所以超覆地层 是海侵的产物，也是海侵分析 之一。
（二）海退（退覆）
海退是地壳上升，海水向海洋中心退却的 过程（图2￣2）所示。图上I—I水平线表示原 始海平面位置，当海岸退至Ⅱ、Ⅲ……时，沉 积相发生了变化，在垂直剖面A－A中，自下而 上看到的是由石灰岩一页岩一砂岩一砾岩，即 由细到粗的粒度变化过程，平面分布的特点， 则是新的沉积物分布面积比老的较小，称谓退 覆，退覆地层是海退的产物。
第二章地球的基本知识
C、高原
指海拔600米以上， 指海拔600米以上，地势平坦或 米以上 起伏较小的广阔地区。 起伏较小的广阔地区。
D、平原
指面积较大的平坦地区，一般海拔小于200 指面积较大的平坦地区，一般海拔小于200 米，其内部高差在几十米以下。 其内部高差在几十米以下。
E、盆地
指四周高、中间低平的地区。 四周高、中间低平的地区。
（三）生物圈（biosphere） 生物圈（biosphere）
10km高空，地表3km深处 10km高空，地表3km深处 高空 3km 参与成岩作用， 参与成岩作用，破坏地表岩石
二、地球内部圈层构造
(一) 地壳 (二) 地幔 (三) 地核
地球中心的各个圈层，包括地壳、地幔和 地核。虽然人们渴望“向地球的心脏进 军”，彻底搞清楚地球内部状况，但目前 世界上深井记录为12300m（俄罗斯科拉半 岛一口深钻，截至1986年），只占地球半 径的1/530，所以还不能用直接观察的方法 来研究地球内部构造。
其它大部分元素的克拉克值虽然很小， 其它大部分元素的克拉克值虽然很小，但它 们在一定条件下可以富集，并形成矿床。 们在一定条件下可以富集，并形成矿床。
菱锰矿
黑钨矿
硫地壳的厚度
地壳是地球表面的一层薄壳， 地壳是地球表面的一层薄壳，其厚度大致 为地球半径的1/400，但各处厚度不一， 为地球半径的1/400，但各处厚度不一，大 1/400 陆部分的平均厚度超过37km，海洋部分平 陆部分的平均厚度超过37km， 37km 均厚度则只有7km。一般说来，高山、 均厚度则只有7km。一般说来，高山、高原 7km 部分地壳最厚。 部分地壳最厚。例如我国的青藏高原地壳 最厚可达70km。 最厚可达70km。 70km
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风化作用(weathering)：
在地表条件下，自然界的岩石受大气、水、生物 等因素影响，在原地发生机械崩解或化学分解，形 成松散堆积物的过程。
风化类型：物理风化、化学风化、生物风化
1）物理风化
(physical weatheri裂作用
•剥离作用
球状风化 图解
花岗岩球状风化
•生物物理风化
---根劈作用 •生物化学风化 ---遗体新陈代谢 产生有机酸
影响岩石风化的因素：
• 岩性
• 地质构造 • 气候 • 地形
• 地下水
物理风化的结果：破坏岩体的完整性。
化学风化的结果：改变岩石的成分。 岩体的工程性质发生如下几方面变化：
1、亲水性变大，透水性增强。表现出膨
胀、崩解、泥化等性质。 2、力学强度降低，压缩性变大。
岩石风化程度划分表（GBJ7－89）
风化程度 特特征特征
特
征
1.结构和构造层理不甚清晰，矿物成分已显著变化。 2.岩体被节理、裂隙分割成碎石状（2～20cm）,碎 强风化 石用手可以折断。 3.用镐可以挖掘，手摇钻不易钻进。 1.结构和构造层理清晰 2.岩体被节理、裂隙分割成块状（20～50cm）,裂隙 中等风化 中填充少量风化物，锤击声脆，且不易击碎。 3.用镐难挖掘，岩芯钻方可钻进。
摄于三峡工程工区
2)化学风化(chemical weathering)
溶解作用：可溶性岩石被水溶解。 水化作用：水分子进入吸水矿物的结晶格架中。 水解作用：矿物与水作用后形成氢氧化物。硅酸
盐矿物主要通过此方式破坏。
氧化作用：低价化合物变为高价。 碳酸化作用：水中含有co2时使水解作用加剧。
3）生物风化(biological weathering)
微风化
1.岩质新鲜，表面稍有风化迹象。
花岗岩全、强中风化带
摄自三峡工程左岸永久船闸边坡
风化分带的意义：
选取工程建基面。直接影响工程选址布局 、岩土体稳定、地基处理、施工方法和工程 造价。
岩石风化的治理方法:
1. 挖除 2. 防治:1)覆盖防止风化营力入侵的材料; 2)灌注胶结和防水的材料; 3)整平地区,加强排水; 4)预留基坑高程,分段开挖,快速回填;
风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在
地表形成的一个不连
土壤
残积层
续的岩土层称为风化
壳(crust of weathering)
半风化 岩石
基岩
岩石风化程度划分：
《建筑地基基础设计规范》GBJ7－89的划
分方案：强、中、微风化带
《岩土工程勘察规范》GBJ50021－94的划 分方案：全、强、弱、微风化带 岩石风化分带的依据：颜色与光泽、矿物 变异、破碎程度、强度变化和可钻性。