第十章节理
普通地质学课件——第十章风化作用
风化（等粒结构、块状结构），疏松多 孔容易风化。
3.节理发育状况
节理越发育越容易风化。
第三节 风化作用的产物
一、风化产物及特征
1.碎屑物质：主要是物理风化作用的产物，也有一 部分是岩石在化学风化过程种完全分解的矿物 碎屑。包括岩石碎屑和矿物碎屑，是碎屑沉积 物的重要来源。
4Fe3O4+O2=6Fe2O3 在地表常形成的铁帽是寻找原生矿物的重要标志。 （二）溶解作用——水是溶剂，自然界中的水总会
有一定数量的O2、CO2和一些酸、碱物质，因此 具有较强的溶解能力，能溶解大多数矿物。 1.石灰岩和白云岩与CO2、水的作用 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2（重碳酸钙） 2.含硫酸的水的作用 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2O
第十章 风化作用
风化作用：指地表及接近地表的岩石，在 大气、温度、水和生物的影响下，使原来 的岩石在物理性质或化学性质上发生改变 的地质作用。
第一节 风化作用的类型
按照风化作用的性质和方式，可分为三种类型：物理 风化作用、化学风化作用、生物风化作用。 一．物理风化作用
物理风化作用它是地表岩石发生机械破碎而不改变其化 学成分，也 不形成新矿物的作用。 主要方式有： 1．矿物岩石的热胀冷缩． 2．冰劈作用
2.溶解物质——是化学风化和生物风化作用的产物。 一部分是以溶液形式被水带走（K Na Ca Mg 等元素的碳酸盐硫酸盐氯化物以及少数Mn、 P的氯化物）它是化学沉积物的主要来源。另 一部分是SiO2 以胶体溶液形式被水带走。
3.难溶物质：一些相对不活跃的Fe、 Al 等元素残留 物在原地，形成褐铁矿、黏土矿和铝土矿。
第十章 风的地质作用
第十章风的地质作用教学目的要求：了解风的剥蚀、搬运、堆积作用，初步掌握荒漠的类型与特征。
了解黄土的一般特征及成因。
教学重点及难点：本章只作一般性介绍，因此不做重点要求。
风——大气圈对流层中空气的近水平运动。
风能剥蚀破坏基岩，也能搬运堆积砂和尘土，是一种重要的地质外动力。
第一节风的剥蚀作用一、风蚀作用风蚀作用——风的自身的力量和所携带的砂土对地表岩石进行破坏的地质作用。
包括吹扬和磨蚀两种方式：1.吹扬（吹蚀）作用——风吹过地表时，由于气流的冲击力和上举力，把岩石表面风化的疏松物质吹扬起来的作用。
2.磨蚀作用：风力吹扬起来的沙石冲击，摩擦岩石，使其发生破坏作用。
上述两种作用是同时进行的，统称为风蚀作用。
其强弱与风力大小及地表岩石性质有关。
一般沙砾主要集中在距地表30米以下的高度，越近地表处风蚀作用越强烈。
二、风蚀地貌1.砾漠砾漠是的士起伏平缓、由砾石组成的荒无人烟的地区，蒙古语乘务戈壁。
它们原为内陆山前冲积-洪积平原，由于长期的风蚀作用改造而姓形成的。
其中细小碎屑物被风搬运走，保留下较粗大碎屑。
这些砾石常被磨蚀成风棱石。
我国砾漠主要分布在河西走廊、柴达木等盆地边缘的山前。
2.岩漠（石质荒漠）岩漠是基岩裸露荒无人烟的地区。
风蚀蘑菇与风蚀柱孤立突起的岩石经风蚀作用而成的蘑菇状岩体，又称石蘑菇、风蘑菇。
多发生在垂直节理发育的不很坚硬的岩石中,由于近地表的岩石基部受风蚀作用强,顶部受风蚀作用弱，逐步形成上部大、下部小的蘑菇石。
垂直节理发育岩性比较坚硬的岩石，在风蚀作用下形成孤立的柱状岩体，称为风蚀柱。
蜂窝石（石窝或风蚀壁龛）陡峭的迎风岩壁上风蚀形成的圆形或不规则椭圆形的小洞穴和凹坑。
直径大多约20厘米，深为10～15厘米，有时群集，有时零星散布，使岩石表面具有蜂窝状的外貌，故又称石格窗。
它是由于岩石表面经风化（包括物理风化和化学风化）、吹蚀形成许多细小凹坑，又经风所携带的沙粒在凹坑内磨蚀形成。
大的石窝称为风蚀壁龛。
第十章碳酸盐沉积物的沉积后作用
目录本章导学 (2)本章重点 (2)第一节碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型 (2)本节导学 (2)本节重点 (2)一、溶解作用 (2)二、碳酸盐矿物的转化作用和重结晶作用 (3)三、胶结作用 (7)四、交待作用 (14)五、压实作用与压溶作用 (17)第二节碳酸盐沉积物沉积后作用的环境 (19)本节导学 (19)本节重点 (20)一、海水环境 (20)二、大气淡水环境 (24)三、海水—淡水混合环境 (26)四、埋藏环境 (27)五、表生环境 (29)第三节碳酸盐岩成岩阶段与成岩环境的划分及其主要标志 (30)第十章碳酸盐沉积物的沉积后作用本章导学本章主要学习碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型及其特征、沉积后作用的环境、沉积后作用阶段等。
本章重点第一节碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型1.成岩作用的主要类型及特征★★★溶解作用、碳酸盐矿物转化和重结晶作用、胶结作用、交代作用、压实压溶作用第二节碳酸盐沉积物沉积后作用的环境1.海水环境、大气淡水环境、海水—混合水环境、埋藏环境、表生环境★★★第三节碳酸盐岩成岩阶段与成岩环境的划分及其主要标志1.同生期、早成岩期、晚成岩期、表生期★第一节碳酸盐沉积物（岩）沉积后作用的主要类型本节导学碳酸盐沉积物的沉积后作用的类型很多，主要有溶解作用、矿物的转化作用和重结晶作用、胶结作用、交代作用、压实作用以及压溶作用等，现分述如下。
本节重点成岩作用的主要类型及特征★★★溶解作用、碳酸盐矿物转化和重结晶作用、胶结作用、交代作用、压实压溶作用一、溶解作用溶解作用是由于碳酸盐沉积物或碳酸盐岩中孔隙水的性质发生了变化，从而引起碳酸盐矿物或其它成分发生溶解作用。
为了保持长期而稳定的溶解过程，孔隙水既要不饱和又要有流动性。
因为这样的水不仅能溶解碳酸盐，而且还能将溶解的物质带走。
只有经过反复的溶解和带出，最终才能产生大量的溶解孔隙。
在碳酸盐岩的各个成岩阶段都可以发生溶解作用，成岩早期的溶解作用常具选择性的特点。
第10章 风化作用
◆ 差异风化：抗风化能力不一致的矿物或岩石共生在一起，抗风化 能力强者突出地表，抗风化能力弱者凹入，此现象称之。
洋葱石--球状风化
龙岩黄坑二叠纪长石砂岩的球状风化-褐铁矿晕圈
二、残积物 (eluvium) 岩石风化后残留原地的物质。
1. 特征：结构松散、大小不一、棱角显著、没有层理。 2. 矿产：◆ 抗风化力强的重矿物如金刚石、金、锡石可残留原地，富集
成残积型砂矿。◆ 若岩石中活动组分被水带走，稳定组分 Fe、Al残留原 地，可富集成残余型砂矿。
三、风化壳 基岩上由风化产物组成的不 连续的薄层。
舒良树摄
⑶ 层裂或卸载作用 (unloading)
深部岩石上升减压，或浅部岩石剥蚀夷平，均会造成岩石向上或 向外的膨胀, 产生与地面平行的膨胀节理(水平节理），从而使风 化过程加速。
◆ 新疆天山花岗岩中的卸载节理;南方采石场。 ⑷ 盐分结晶撑裂作用 (crystallization of salt)
风化和侵蚀紧密相连。风化一般不发生大规模移位，侵蚀则明显移 位。因风化和侵蚀,高山可变成平地,地貌被不断改观。
风化+侵蚀称为剥蚀。分为机械、化学和生物三种风化作用。
若无剥蚀(denudation)，则世界面貌不可想象！
新 疆 天 山 花 岗 岩
舒良树摄 舒良树摄
安 徽 黄 山 花 岗 岩
没有风化作用，就不会有如此壮丽的河山
舒良树摄
黄山归来不看岳
第一节
Section 1
风化作用的类型
Types of Weathering
第十章 杆塔基础
218第十章 杆 塔 基 础第一节 概 述杆塔基础是将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜、倒塌、下沉和上拔等的设施。
如钢筋混凝土杆若直接埋入土中，由于横截面积很小，在一般土壤中都会下沉。
此时为防止电杆下沉，往往在电杆底部垫一块面积较大的钢筋混凝土底盘，底盘就是防止 电杆下沉的基础。
拉线的作用一方面承受外部荷载对杆塔的作用力，提高杆塔的强度，以减少杆塔的材料消耗量；另一方面，连同拉线棒和拉线盘，起到将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜和倒塌的作用。
拉线盘就是固定拉线的基础。
铁塔一般是用底脚螺栓固定在基础上。
铁塔基础根据地形、地质和施工条件的不同，所采用的类型也不同，见表10-1。
表10-1 铁塔基础类型类型适用范围示意图1.混凝土或钢筋混凝土基础 常用 1 22.预制钢筋混凝土基础 缺砂石和水的地区 不适合现场浇制的地方3.金属基础 运输困难的地区，对腐蚀性强 的土质应加防腐措施或不用 3454.浇注式基础 跨河流冲刷的深基础或爆破 成型的短桩基础5.岩石基础山区岩石地区（一）按基础受力情况分类按基础受力情况的不同，杆塔基础可分上拔、下压类基础和倾覆类基础两类。
1.上拔、下压类基础。
此类基础主要承受的荷载为上拔力或下压力，兼受较小的水平力。
属于此类基础的杆塔如图10-1所示的带拉线电杆基础和分开式铁塔基础等。
2.倾覆类基础。
此类基础主要承受倾覆力矩，属于此类基础的杆塔如图10-2所示的无拉线单杆基础、整体式铁塔基础和宽身铁塔的联合基础等。
图10-1上拔、下压类杆塔基础（二）按照基础的材料和施工方法分类按照基础的材料和施工方法的不同，杆塔基础可分为预制钢筋混凝土基础、现浇钢筋混凝土基础、桩基础和岩石基础等。
预制基础的混凝土强度等级不应低于C20，现浇基础的混凝土不宜低于C15，基础垫层的混凝土不应低于C10。
岩石基础的地基应逐基鉴定。
二、基础设计的基本要求 1.基础型式的选择，应结合线路沿线地质、施工条件和杆塔型式等的特点综合考虑。
第十章 第四纪地层
第十章第四纪地层§1、第四纪地层划分对比的原则与方法一、第四纪地层划分对比的原则两条：生物地层学原则（简单到复杂、低级到高级、旋转式前进、全球性）、气候地层学原则（气候演化的阶段性、旋回性、全球性）。
二、第四纪地层划分对比方法1、岩石学方法（颜色、岩性、结构、构造成因和风化程度）颜色：深—老，浅—新；由老到新为深红-红-红黄-黄-灰；成分：碎屑矿物含量变化（稳定矿物比例及所含稳定矿物的类型）；结构与沉积构造：沉积物颗粒的大小、分选以及形态等；特殊的标志层：沉积层、构造界面等。
2、古生物学方法（很难找到具有一定数量的具有鉴定价值的化石）方法：利用哺乳动物化石，其他化石作为辅助手段。
3、地貌学方法：要考虑高程、沉积物的岩性、结构构造和风化程度等。
接触关系：a、切割（老的被切）；b、掩埋（老的被）；c、过渡（同时异相）4、年代学方法：物理年代法、同位素年代法、其他。
5、古气候学方法：气候旋回—间冰期与冰期。
干湿地层的划分：a、植物化石：草本为干，木本为潮湿温暖；b、沉积物：黄土为干，红土风化壳、石钟乳、冲积层为潮湿；c、化学元素：CaCo3含量高为干，低为潮；AiO2/AlO3比值越小越湿热。
6、构造地质学的方法：平行不整合、角度不整合、地层的褶皱和断裂等。
7、古人类与考古学方法：不同时期具有不同古人类化石和古文化特点；8、其他方法以岩性记录为基础，以各种年代学方法为必要条件，气候、古环境古气候为补充。
§2、中国第四纪地层一、中国第四纪地层基本特征与分区1、基本特征：南方地区洞穴地层发育，华北地区以河湖相地层为主，黄土地层主要分布在西北地区，青藏高原发育较多冰碛地层，东部沿海发育海相地层。
受新构造运动的影响，东部的构造下沉区地层多为整合接触，变化弱；西部第四纪地层内部出现了角度不整合且强烈。
2、分区：华北-东北区、西北区、青藏高原区、华东-华南区、西南区和东部海区。
二、华北-东北区第四纪地层1、华北亚区：（1）下更新统泥河湾组（Qp1n）a、地点：河北省阳原县泥河湾盆地泥河湾村；b、岩性：一套河湖相砂砾、砂、粘土沉积物；c、哺乳动物群：泥河湾动物群（长鼻三趾马、真马动物群）；d、时代：Qp1，早更新世。
第十章节理解读
作用、山崩或地滑等引起的节理，常局限 于地表浅处。
柱状节理（云南腾冲）
柱状节理
第三节 节理的分类
节理的分类
节理的分类主要依据两个方面, 一是按节 理与有关构造的几何关系, 一是按节理形 成的力学性质。 （一）节理与有关构造的几何关系分类: 1、根据节理产状与岩层产状的关系划分 2、根据节理产状与褶皱轴的关系划分 （二）节理的力学性质分类: 可将节理划分为剪节理和张节理两类:
❖ 莫尔包络线：就是材料破坏时的各种极限应力状态 应力圆的公切线。 判别条件：当一点的应力状态的应力圆与莫尔包络 线相切，这点就开始破裂。
库仑准则
库仑准则，又称最大剪应力准则，其表达式
为 max=(1-3)/2=0。
0
2
2
τ
库仑－纳维叶准则：
将库仑公式（＝ 0
＋n）中的内摩擦
φ
系数用内摩擦角来
φ
?
σ1在哪里？别 一代般表来说1和, 1位3轴于的锐方夹向角。
平分线的方向, 3位于钝 夹角平分线的方向。
“X”型共轭节理系将岩石切割成菱形岩块
雁列张节理（火炬状节理）
节理组：在一次构造作用的统一构造应力场中形成的, 产 状基本一致, 力学性质相同的一群节理称为节理组。
节理系: 在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个 或两个以上的节理组称为节理系。
表示，将其转换成＝
σ3
σ1 σ
= 0+n*tan即为库仑 －纳维叶准则。由于
该理论既有一定的适
用性，又比较简单， 所以应用比较广泛。
＝ 0＋n
= 0+n*tan
格里菲斯准则：库仑准则是通过实验说明岩石破裂时各应力之间 的关系，但它们不能对导致破坏的内部机制作出令人满意的物理 学方面的解释。为此提出了格里菲斯准则（表达式：n2=4T0(T0+ n)）该准则认为，任何脆性材料，都存在大量微小裂缝，脆性 材料的断裂就是由这些微小的、无定向裂缝扩展的结果。
第十章矿床水文地质学讲义(充水条件)
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（二）、以地表水为主要充水水源的矿床
这类矿床赋存在山区河谷和平原区河流、湖泊及海洋等 地表水附近或其下面。充水特征主要取决于地表水的补给方 式。根据地表水进入井巷的方式和强弱，可分为四种情况：
１、是地表水不补给者：矿体顶部有较厚的可靠隔水层， 矿体与地表水之间无水力联系；
２、是地表水微弱补给者：矿体顶部有弱隔水层，少量地 表水可通过它补给井巷；
受季节流量变化大的河流补给的矿床．其涌水强度亦呈季节性周期 变化。有常年性大水体补给时，可造成定水头补给稳定的大量涌水，并 难于疏干。有汇水面积大的地表水补给时，涌水量大且衰减过程长。
２、矿井涌水强度还与井巷到地表水体间的距离、岩性 与构造条件有关。
一般情况下，其间距愈小，则涌水强度放大。其间岩层的渗透性愈 强，涌水强度愈大。当其间分布有厚度大而完整的隔水层时，则涌水极 微或无影响。其间地层受构造破坏愈严重，并巷涌水强度亦愈大。
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1、矿床的开采单位
沿倾向的长度，由于井田的范围过大，所以开采时尚需 按矿体(层)的倾角和技术条件，将矿体划分为更小的单元有 顺序的进行开采。
对倾斜的矿体(层)，多沿倾斜按一定标高分成若干个平 行于走向的长条，称其为阶段。其上边界为阶段回风平巷， 所在水平面称回风水平；下边界则为阶段运输平巷，其水平 面称运输水平。
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单个矿井的突水（涌水），多系以某一种 水源为主，多种水源综合补给而成。实际工 作中，不仅要找出主要水源，还要分析
采前（天然）水源和采后（人工）水源，
以便于提出准确的防治水措施。
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三、充水通道
矿体及其周围虽有水存在，但只有通过某种通道。它们才 能进入井巷形成涌水或突水。涌水通道可分为两类：地层的孔 隙、断裂带等属于自然形成的通道；以及由于不合理勘探和开 采造成的人为涌水通道。 （一）、自然通道
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三、节理与主应力轴之间的相互关系
共轴剪节理的交线平行于中间主应力轴
（2），两组夹角的平分线分别平行于最 大主应力轴（ 1）和最小主应力轴（ 3 ）。
思考题
• 如何在野外区别张节理与剪节理？ • 节理有断层有什么差别？
节理常由矿物质充填而形成岩脉，最常见的 充填物是石英或方解石等。 缝合线构造：一种常见于不纯灰岩中的与节理 相似的小型构造，在垂直于岩石中先存微裂面 的压溶作用下，易溶组分流失，难溶组分则残 存聚积，以致原来平直的面转化成无数细小尖 峰突起的面状构造。 羽饰构造：发育于节理面上的羽毛状精细饰 纹，是构造应力作用下形成的小型构造。
张节理是由张应力产生的破裂面。
张节理的特点：
①产状不太稳定，延伸不远；
②节理面粗糙不平，无擦痕； ③常绕过砾石和粗砂粒； ④节理面多开口，常被矿脉充填； ⑤多条张节理呈不规则树枝状或 锯齿状、共轭雁列状及放射状、 同心圆状；
北京周口店奥陶系白云岩中沿 共轭剪切带形成的两组雁山岩中的柱状节理
柱状节理与熔岩流面垂直，岩柱体横断面多呈六边 形，也有呈五边形、四边形者。其成因一般认为与熔 岩流冷缩有关。 柱状节理主要发 育在玄武岩中。
美国加利福尼亚玄武岩中的柱状节理
右下方小图是岩柱体横断面
河北省抚宁县张岩子闪长玢岩中的柱状节理
二、节理的岩脉充填机制和压溶作用
第十章 节理
背景图片为北爱尔兰玄武岩中的柱状节理
本章主要内容
张节理与剪节理的概念与特点
节理与主应力轴之间的相互关系
一、节理
节理是岩石中没有明显位移的裂隙。
1．节理的分类
（1）根据节理与岩层产状或伴生褶皱的相互关系分类
斜向节理 走向节理 纵节理
横节理
顺层节理 倾向节理 斜节理
根据节理与岩层产状分类
根据节理与褶皱的关系分类
（2）根据节理的力学性质分类
根据形成节理时的力学性质可以把节理分为 剪节理和张节理。这是相对重要的分类方案。
剪节理是由剪应力产生的破裂面。
新疆乌恰县 库孜贡苏河 K1砂岩中 的X形共轭 剪节理
剪节理的特点：
①节理面产状较稳定， 沿走向和倾向延伸较远；
②节理面较平直光滑，有时具有因剪切滑动而留下的擦痕； ③发育于砾岩和砂岩等岩石中的剪节理一般切穿砾石； ④典型的剪节理常呈共轭“X”型节理系； ⑤主剪裂面由羽状微裂面组成，羽状微裂面与主剪裂面的 交角一般为10°~15°,相当于岩石内摩擦角的一半，其 锐角指示本盘错动方向。该特征常用于应力分析。