任务二 地质构造现象识别与地质图识读

任务导入

案例:安徽佛子岭水库大坝,为一混凝土连拱坝,坝高75.9m,长510m,1954年建成,是治理淮河水患的第一座大型工程。由于清基不彻底,坝基下有缓倾角软弱岩层,断层节理及风化严重的岩石(全、强风化)未被清除,致使坝基发生不均匀沉陷变形,坝体发生多条裂缝。后虽经两次大规模加固补强处理,但1996年仍被定为“病坝”,仍需彻底处理。

任务:认识和评价地质构造对水利工程地质环境的影响。

知识准备

地壳自形成以来,每时每刻都在运动、发展和变化着,如山脉隆起、地壳下沉、火山喷发、地震、岩石倾斜、弯曲、破裂等,这些变动称为地壳运动(或构造运动)。地壳运动是由内力地质作用引起的。其基本形式有垂直运动和水平运动两种。

地壳运动的结果,导致地壳岩石产生变形和变位,并形成各种地质构造。所以地质构造就是指组成地壳的岩层因受构造应力作用产生变形或变位而留下的形迹。

地质构造有五种基本类型:水平构造、倾斜构造、直立构造、褶皱构造和断裂构造。

这些地质构造不仅改变了岩层的原始产状、破坏了岩层的连续性和完整性、甚至降低了岩体的稳定性和增大了岩体的渗透性,因此研究地质构造对水利工程建筑有着非常重要的意义。

模块一 地质年代

地球形成至今已有46亿年,对整个地质历史时期,地球的发展演化及地质事件的记录和描述需要一套相应的时间概念即地质年代。地质学以绝对年代和相对年代两种方法来表示时间。表示地质事件发生距今的实际年数称为绝对年代(实际年龄),而表示地质事件发生的先后顺序称为相对年代。

1.绝对年代的确定

主要是根据保存在岩层中的放射性元素的蜕变产物来确定。

2.相对年代的确定

相对年代通常用下列方法确定:

(1)地层层序法。地层是指在一定地质时期内所形成的层状岩石的总称。未经构造运动改变的岩层大都是水平岩层,且按照下老上新的规律排列[图1-9(a)],若后期构造运动使某些岩层发生变动(倾斜、直立或倒转),可利用沉积物中的某些构造特征(如斜层理、泥裂、波痕等)来恢复岩层顶、底面,进一步判断岩层之间的相对新老关系[图1-9(b)]。

(2)古生物法。自然界中的生物是从由无到有,由简单到复杂,由低级到高级不断发展、变化着,而且这种演化是不可逆转的。不同地质时期形成的地层中会保存不同的古生物化石,这样我们可以根据岩层中化石的复杂与繁简程度,来推断地层的相对新老关系。

图1-9 地层层序法(岩层层序正常时)

注:1、2、3依次由老到新。

(3)地层接触关系法。不同时期形成的岩层,其分界面的特征即互相接触关系,可以反映各种构造运动和古地理环境等在空间和时间上的发展演变过程。因此它是确定和划分地层年代的重要依据。

岩层接触关系有以下几种类型(图1-10):

1)整合接触。指上下两套岩层产状一致,互相平行,连续沉积形成。反映岩层形成期间地壳比较稳定,没有强烈的构造运动。地层自下而上依次由老到新。

2)平行不整合。平行不整合又称假整合,是指上、下两套地层的产状彼此平行一致,但其间缺失某些地质年代的岩层而直接接触。两套岩层之间的接触面往往起伏不平,常分布一层砾岩(俗称底砾岩,其砾石常为下伏地层的碎块、砾石)。据此可以判断上下两套岩层的新老关系。

3)角度不整合。是指上、下两套地层产状不同,彼此呈角度接触,其间缺失某些时代的地层,接触面多起伏不平,也常有底砾岩和风化壳。不整合面的存在标志着地壳曾发生过强烈的地壳运动。与平行不整合相同,据此也可以判断岩层之间的新老关系。

上述三种接触类型是沉积岩之间或少量变质岩之间的接触关系。此外利用岩浆岩和其他围岩之间的接触关系,也可以来判断岩层之间的相对新老关系(图1-10)。

不同时代的岩层常被岩浆侵入穿插,侵入者年代新,被侵入者年代老,切割者年代新,被切割者年代老。

图1-10 岩层接触关系

3.地质年代表

通过对全球各个地区地层划分和对比及对相关岩石的实际年龄测定,按年代先后顺序进行科学系统性的编年,建起了国际上通用的地质年代表,中国区域地质年代见表1-6。

表1-6 中国区域地质年代表

地质年代表中使用了不同级别的地质年代单位和地层单位。地质年代单位根据时间的长短依次划分为宙、代、纪、世,于此相对应的地层单位是宇、界、系、统。如太古代形成的地层叫太古界,石炭纪形成的地层称为石炭系等。

另外,除了上述地层单位外,还有按着岩性特征来划分地层单位的,称为地方性地层单位,常用群、组、段表示。

模块二 岩层产状

1.岩层产状要素

岩层产状是指岩层在空间的位置。用走向、倾向和倾角表示,地质学上称为岩层产状三要素。

(1)走向:岩层面与水平面的交线称为走向线(图1-11中的AOB线),走向线两端所指的方向即为岩层的走向。走向有两个方位角数值,且相差180°,如NW350°和SE170°。岩层的走向表示岩层的延伸方向。

(2)倾向:层面上与走向线垂直并沿倾斜面向下所引的直线叫倾斜线(图1-11中的OD),倾斜线在水平面上投影(图1-11中的OD′)所指的方向就是岩层的倾向。对于同一岩层面,倾向与走向垂直,且只有一个方向。岩层的倾向表示岩层的倾斜方向。

(3)倾角:是指岩层面和水平面所夹的最大锐角(或二面角)(图1-11中的α角)。

图1-11 岩层产状要素图

AOB—走向线;OD—倾向线;OD′—倾斜线在水平面上的投影,箭头方向为倾向;α—倾角

除岩层面外,岩体中其他面(如节理面、断层面等)的空间位置也可以用岩层产状三要素来表示。

2.岩层产状要素的测量

岩层产状要素需用地质罗盘测量(图1-12)。测量方法如下(图1-13):

图1-12 地质罗盘仪

图1-13 岩层产状要素测量

(1)测量走向:将罗盘的长边与岩层面贴触,如罗盘无长边,则取与南北方向平行的边与层面贴触,并使罗盘放水平(水准气泡居中),此时罗盘长边(或S-N)与岩层的交线即为走向线,磁针(无论南针或北针)所指的度数即为所求的走向。

(2)测量倾向:把罗盘的N极指向岩层层面的倾斜方向,同时使罗盘的短边(或与东西方向平行的边)与层面贴触,气泡居中,罗盘放水平,此时北针所指的度数即为所求的倾向。

(3)测量倾角:将罗盘侧立,以其长边(即NS边)紧贴层面,并与走向线垂直,然后转动罗盘背面的旋钮,使下刻度盘的活动水准泡居中,倾角指针所指的度数即为倾角大小。若是长方形罗盘,此时桃形指针在倾角刻度盘上所指的度数,即为所测的倾角大小。

岩层产状要素的表示方法:一组走向为北西320°、倾向南西230°、倾角35°的岩层产状,可写成:N320°W,S230°W,∠35°,也可记录为SW230°∠35°形式。在地质图上,岩层的产状用符号“⊥35°”表示,长线表示走向,短线表示倾向,数字表示倾角。长短线必须按实际方位画在图上。

图1-14 水平岩层

3.水平构造、倾斜构造和直立构造

(1)水平构造。岩层产状呈水平(倾角α=0°)或近似水平(α<5°),如图1-14所示。

岩层呈水平构造,表明该地区地壳相对稳定。

(2)倾斜构造(单斜构造)。岩层产状的倾角0°<α<90°,岩层呈倾斜状,如图1-15所示。

岩层呈倾斜构造说明该地区地壳不均匀抬升或受到岩浆作用的影响。

(3)直立构造。岩层产状的倾角α=90°,岩层呈直立状,如图1-16所示。岩层呈直立构造说明岩层受到强有力的挤压。

图1-15 倾斜岩层

图1-16 直立岩层

模块三 褶皱构造

褶皱构造是指岩层受构造应力作用后产生的连续弯曲变形。绝大多数褶皱构造是岩层在水平挤压力作用下形成的,褶皱构造是岩层在地壳中广泛发育的地质构造形态之一,它在层状岩石中最为明显,在块状岩体中则很难见到。褶皱构造的每一个向上或向下弯曲称为褶曲。两个或两个以上的褶曲组合叫褶皱。褶皱构造的规模大小不一,大者可达几十至几百千米,小者手标本上可见。

1.褶皱要素

褶皱构造的各个组成部分称为褶皱要素(图1-17)。

(1)核部。褶曲中心部位的岩层。当风化剥蚀后,常把出露在地表最中心的岩层称为核部。

(2)翼部。核部两侧的岩层。一个褶曲有两个翼。

(3)翼角。翼部岩层的倾角。

(4)轴面。对称平分两翼的假象面。轴面可以是平面,也可以是曲面。轴面与水平面的交线称为轴线;轴面与岩层面的交线称为枢纽。

图1-17 褶皱要素示意图

AB—翼;被ABGCD包围的内部岩层—核;BGC—转折端;EFHI—轴面;EF—轴线;EG—枢纽

(5)转折端。从一翼转到另一翼的弯曲部分。在横剖面上,转折端常呈圆弧形。

图1-18 背斜和向斜

2.褶皱的基本形态和特征

褶皱的基本形态是背斜和向斜(图1-18)。

(1)背斜:岩层向上弯曲,两翼岩层相背倾斜,核部岩层时代较老,两翼岩层依次变新并呈对称分布。

(2)向斜:岩层向下弯曲,两翼岩层相向倾斜,核部岩层时代较新,两翼岩层依次变老并呈对称分布。

3.褶皱的类型

根据轴面产状和两翼岩层的特点,将褶皱分为以下五种:

(1)直立褶皱。轴面直立,两翼岩层倾向相反,且倾角大小近似相等的褶皱[图1-19(a)]。

(2)倾斜褶皱。轴面倾斜,两翼岩层倾向相反,倾角大小不等的褶皱[图1-19(b)]。

(3)倒转褶皱。轴面倾斜,两翼岩层向同一方向倾斜,倾角大小不等,其中一翼倒转,老岩层位于新岩层之上,另一翼层序正常的褶皱[图1-19(c)]。

(4)平卧褶皱。轴面产状近于水平,一翼岩层层序正常,另一翼则倒转的褶皱[图1-19(d)]。

图1-19 根据轴面产状褶皱的分类

(5)翻卷褶皱。轴面弯曲的平卧褶皱[图1-19(e)]。

4.褶皱构造的野外识别

在野外识别褶皱时,首先判断褶皱是否存在并区别背斜和向斜,然后确定其形态特征。

在少数情况下,沿河谷或公路两侧,岩层的弯曲常直接暴露,背斜或向斜易于识别。在多数情况下,由于岩层遭受风化剥蚀,岩层出露情况不好,无法看到它的完整形态。这时需按下列方法进行分析:

图1-20 褶皱构造立体示意图

首先,垂直于岩层走向观察,若岩层对称重复出现,便可肯定有褶皱构造;否则,没有褶皱构造(图1-20)。

其次,分析岩层的新老组合关系。若中间是老岩层,两侧是新岩层,则为背斜;若中间是新岩层,两侧是老岩层,则为向斜。

最后,根据两翼岩层产状和轴面产状,对褶皱进行分类和命名。

5.褶皱构造对工程的影响

(1)褶皱核部。褶皱核部岩层由于受水平挤压作用,节理发育、岩石破碎、易于风化、岩石强度低、透水性强、在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育,所以建筑工程应尽量避开该区域。若必须修建时,须注意岩层的塌落、漏水及涌水问题。

(2)褶皱翼部。褶皱翼部布置建筑工程时,如果开挖边坡的走向近于平行岩层走向,且边坡倾向与岩层倾向一致,边坡倾角大于岩层倾角,则容易造成顺层滑动现象。如果边坡与岩层走向的夹角在40°以上,或者两者走向一致,而边坡倾向与岩层倾向相反或两者倾向相同,但岩层倾角更大,则对开挖边坡的稳定较有利。

模块四 断裂构造

岩层受力后产生变形,当作用力超过岩石的强度时,岩石的连续性和完整性遭到破坏而发生破裂,形成断裂构造。断裂构造在地壳中广泛存在。毫无疑问,断裂构造的发生,必将对岩体的稳定性、透水性及其工程性质产生较大影响。

根据破裂之后的岩层有无明显位移,将断裂构造分为节理和断层两种形式。

1.节理

没有明显位移的断裂称为节理(或裂隙)。节理在岩层中广泛分布,且往往成组、成群出现,规模大小不一,可从几厘米到几百米。

节理按照成因分为三种类型:①原生节理:岩石在成岩过程中形成的节理,如泥裂等;②次生节理:风化、爆破等原因形成的裂隙,如风化裂隙等,这种节理产状无序、杂乱无章,通常只称为裂隙,不称为节理;③构造节理:有构造应力所形成的节理。

上述三种节理中,构造节理分布最广,几乎所有的大型水利水电工程都会遇到,所以,下面只重点介绍构造节理。

构造节理按照形成的力学性质分为张节理和剪节理。

(1)张节理:由张应力作用产生的节理。多发育在褶皱的轴部。具有以下特征:

1)节理面粗糙不平,无擦痕。

2)张节理多开口,一般被其他物质充填。

3)在砾岩或砂岩中的张节理常常绕过砾石或砂粒。

4)张节理一般较稀疏、间距大,而且延伸不远。

5)张节理有时沿先期形成的剪节理发育而成,被称为追踪张节理。

(2)剪节理:由剪应力作用产生的节理。具有如下特征:

1)节理面平直光滑,有时可见擦痕。

2)剪节理一般是闭合的,没有充填物。

3)在砾岩或砂岩中的剪节理常常切穿砾石或砂粒。

4)剪节理产状较稳定,间距小、延伸较远。

5)发育完整的剪节理呈X形。若X形节理发育良好,则可将岩石切割成棋盘状,如图1-21所示。

图1-21 X形剪节理

图1-22 断层构造

a,b—断距;e—断层破碎带;f—断层影响带

2.断层构造

有明显位移的断裂称为断层。断层在岩层中也比较常见,其规模大小不一,可从几厘米到几公里,甚至达上百公里。

(1)断层要素。断层的基本组成部分称为断层要素(图1-22)。断层要素包括断层面、断层线、断层带、断盘及断距。

1)断层面。岩层发生断裂并沿其发生位移的破裂面。它的空间位置仍由走向、倾向和倾角表示。它可以是平面,也可以是曲面。

2)断层线。断层面与地面的交线。其方向表示断层的延伸方向。

3)断层带。包括断层破碎带和影响带。破碎带是指被断层错动搓碎的部分,常由岩块碎屑、粉末、角砾及黏土颗粒组成,其两侧被断层面所限制(图1-22中的e)。影响带是指靠近破碎带两侧的岩层受断层影响裂隙发育或发生牵引弯曲的部分(图1-22中的f)。断层带的宽度取决于断层的规模,一般为几厘米至数十米,少数达上百米。

4)断盘。断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。其中,断层面之上的称为上盘,断层面之下的称为下盘。

5)断距。断层两盘沿断层面相对移动的距离。

(2)断层的基本类型。按照断层两盘相对位移的方向,可将断层分为以下三种类型:

1)正断层。上盘相对下降,下盘相对上升的断层[图1-23(a)]。正断层的断层线一般较为平直,破碎带较宽,断层面的倾角多大于45°。

2)逆断层。上盘相对上升,下盘相对下降的断层[图1-23(b)]。逆断层的规模一般较大,断层破碎带宽度较小,断层面较为弯曲或波状起伏,常有上、下方向的擦痕。逆断层一般在构造运动强烈的地区出现较多。

图1-23 断层类型示意图

图1-24 阶梯状断层、地堑及地垒

3)平移断层。是指两盘沿断层面作相对水平位移的断层[图1-23(c)]。平移断层的断层面较陡、甚至直立,且平直、光滑。

在自然界中,有时断层不是单独存在的,而是呈组合形式存在,常见的组合形式有以下四种(图1-24):

1)阶梯状断层:多个断层面倾向相同(或相近)而又相互平行的正断层,其上盘依次下降呈阶梯状。

2)地堑:由两条正断层组合而成,两边岩层沿断层面相对上升,中间岩层相对下降。

3)地垒:由两条正断层组合而成,与地堑相反,断层面之间的岩层相对上升,两边岩层相对下降。

上述三种组合形式,偶尔在逆断层中也会见到。

4)叠瓦式构造:由一系列产状平行的冲断层或逆掩断层组合而成(图1-25)。各断层的上盘依次逆冲形成像瓦片般的叠覆。

图1-25 叠瓦式断层

3.断层的识别

断层的发生,必然会在地貌、地层及构造等方面得到反映,这就形成了所谓的断层标志,也是我们识别断层的主要依据。

图1-26 东非大裂谷形成的断层崖

(1)地貌标志

1)断层崖。由于断层两盘的相对运动,常使断层的上升盘形成陡崖,称为断层崖,如东非大裂谷形成的断层崖(图1-26);太行山前断裂带使太行山拔地而起,成为华北平原的西部屏障等。但值得指出的是:并非任何陡崖都是断层所致。

2)断层三角面。断层崖受到与崖面垂直方向的水流侵蚀切割,便可形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖,称为断层三角面(图1-27)。

图1-27 断层三角面

3)错断的山脊。错断的山脊往往是断层两盘相对平移等运动的结果。

4)串珠状湖泊洼地。这种洼地往往是大断层存在的标志。这些湖泊洼地主要是由断层引起的断陷或破碎带形成的。

5)泉水的带状分布。泉水呈带状分布往往也是断层存在的标志。因为断层破碎带是地下水的良好通道。

需要说明的是,并非所有的断层都可造就上述地貌。

(2)地层标志。地层标识是识别断层的可靠证据之一。

1)岩层沿走向突然中断,而和另一岩层相接触,则说明有断层发生(图1-28)。

图1-28 断层造成岩层中断

2)垂直岩层走向,若发现地层出现不对称的重复或缺失,则可判定有断层发生(图1-29)。

图1-29 断层造成的地层重复和缺失

(3)构造标志。由于构造应力的作用,沿断层面或断层破碎带及其两侧,常常出现一些伴生的构造变动现象。这些现象是识别和确定断层性质的又一重要标志。常见的这些现象有擦痕、阶步、牵引褶皱及构造岩等。

1)擦痕和阶步。断层两盘相互错动时,在断层面上留下的摩擦痕迹称为擦痕。有时在断层面上存在有垂直于擦痕方向的小台阶称为阶步(图1-30)。

图1-30 擦痕和阶步

2)牵引褶皱。断层两盘相对错动时,断层附近的岩层因受断层面摩擦力的拖拽发生弧形弯曲拖拽现象,称为断层牵引褶皱(图1-31)。

图1-31 牵引褶皱

3)构造岩。构造岩是指断层发生时,由于构造应力的作用,使断层带中岩石的矿物成分、结构、构造等发生强烈变化,甚至变质形成新的岩石。主要有断层角砾岩、断层泥、糜棱岩等。

需要说明的是,并非每一条断层都具有上述特征,而且有些特征也并非是断层的专利。所以在野外认识断层时,应多方面综合考察,才能得出可靠的结论。

(4)断层性质的判断。在判断出断层存在的前提下,我们需要根据两盘相对运动的方向来判断断层的性质。判断方法如下:

1)根据擦痕判断。擦痕表现为一端粗而深,一端细而浅。由粗而深端向细而浅端指示另一盘的运动方向。另外,用手指顺擦痕轻轻抚摸,常常可以感觉顺一个方向比较光滑,而相反方向比较粗糙,感觉光滑的方向表示另一盘的运动方向。

2)根据阶步判断。阶步的陡坎面向另一盘的运动方向(图1-30)。

3)根据牵引褶皱判断。牵引褶皱弧形弯曲突出的方向指示本盘的运动方向(图1-31)。

4.断裂构造对工程的影响

节理和断层的存在,破坏了岩石的连续性和完整性,降低了岩石强度,增强了岩石的透水性,给水利工程建设带来很大影响。如节理密集带或断层破碎带,会导致水工建筑物的集中渗漏、不均匀变形、甚至发生滑动破坏,因此在选择坝址、确定渠道及隧洞线路时,要尽量避开大的断层和节理密集带,否则必须对其进行开挖、帷幕灌浆等方法处理,甚至调整坝或洞轴线的位置。不过,这些破碎地带,有利于地下水的运动和富集,因此,断裂构造对于山区找水具有重要意义。

模块五 地质图

地质图是反映各种地质现象和地质条件的图件。它一般是将自然界的地质情况用规定的符号表示在平面上,或按一定的比例缩小投影绘制在平面上的图件。主要用来表示地层岩性和地质构造条件的地质图,称为普通地质图,习惯上简称为地质图。此外,还有专门性的地质图,常用来表示某一项地质条件,或服务于某一专门的国民经济目的,如专门表示第四纪沉积层的第四纪地质图,表示地下水条件的水文地质图,服务于各种工程建设的工程地质图等。地质图是地质工作的最基本图件,各种专门性的地质图件一般都是在它的基础上绘制出来的。在水利水电建设中,当缺乏工程地质图时,往往直接利用地质图作为水电建设的依据或参考,因此,学会分析和阅读地质图是很重要的。

1.地质图的基本内容

一幅完整的地质图应包括平面图、剖面图和柱状图。平面图是反映地表地质条件的图。它一般是通过地质勘测工作,在野外直接填绘到地形图上编制出来的。剖面图是反映地表以下某一断面地质条件的图。地质剖面图可以通过野外测绘或勘探工作编制,也可以在室内根据地质平面图来编制。柱状图常见的有钻孔柱状图、综合地层柱状图等。钻孔柱状图是反映某一点(钻孔所在位置)地层岩性在垂直方向上的变化情况;综合地层柱状图是综合性的反映一个地区各年代的地层特征、厚度和接触关系等。地质平面图全面地反映了一个地区的地质条件,是最基本的图件。地质剖面图是配合平面图,反映一些重要部位的地质条件,它对地层层序和地质构造现象的反映要比平面图更清晰、更直观,因此,一般地质平面图都附有剖面图。

地质平面图应有图名、图例、比例尺、编制单位和编制日期等。

地质图图例中,地层图例严格地要求自上而下或自左而右,从新地层到老地层排列。

比例尺的大小反映了图的精度,比例尺越大,图的精度越高,对地质条件的反映也越详细、越准确,在一定范围内要求做的地质工作量(如野外观测路线长度、观测点密度、勘探试验工作多少等)就越多。一般地质图比例尺的大小,是由水利工程的类型、规模、设计阶段和地质条件的复杂程度决定。

地质图上反映的地质条件,一般包括地层岩性、岩层产状、岩层接触关系、褶皱和断裂等。这些条件要采用不同的符号和方法.才能综合表示在一幅图中。

2.地质图的阅读

(1)阅读地质图的步骤。

1)先看图名和比例尺,以了解图的位置及精度。

2)阅读图例,了解图中有哪些岩层及其新老关系,并熟悉图例的颜色及符号,这样在正式读图前,就对图中出现的地质情况有个概略的了解。

3)正式读图时先分析地形,了解本区的地形起伏及山川形势。

4)阅读岩层的分布、产状及其和地形的关系。通过对岩层分布、新老关系及产状的阅读,分析各年代地层接触关系;分析图中有无褶皱、褶皱类型、轴部、翼部位置等。

5)阅读图上有无断层、断层性质及分布,并分析断层两侧地层分布特征。

6)综合分析各种地质构造现象之间的关系、规律性及其形成过程。

(2)宁陆河地质图分析。现根据宁陆河地区地质平面图(图1-32)及综合地层柱状图(图1-33),对该区地质条件进行分析如下:

本区最低处在东南部宁陆河谷,高程300余m,最高点在二龙山顶,高程达800余m,全区最大相对高差近500m。区内地形地貌特征明显地受地层岩性、地质构造控制。山脉延伸方向多沿岩层走向大体呈南北方向延伸。一般志留纪页岩、背斜轴部及断层带多形成河谷低地,而石英砂岩、石灰岩及年代较新的粉细砂岩则形成高山。宁陆河先是顺背斜轴部的页岩分布区自北向南流,至泥盆系石英砂岩处,则折向东南方向顺F3断层发育。

图1-32 宁陆河地区地质图

本区出露地层有志留系(S)、泥盆系上统(D3)、二叠系(P)、中下三叠系(T1-2)、辉绿岩墙(υχ)、侏罗系(J)、白垩系(K)及第四系(Q)。各时代岩性、厚度等特征可看综合地层柱状图。第四系主要沿宁陆河谷分布,侏罗系及白垩系地层分布在东部红石岭,其余各系地层出露则与地质构造有关。

从图1-33中可以看出,泥盆系与志留系地层间虽然岩层产状一致,但缺失中下泥盆系地层,且上泥盆系底部存在底砾岩,因此,两者之间为假整合接触,二叠系与泥盆系地层间缺失石炭系,也为假整合接触。侏罗系在图中与D3、P、T1-2三个年代的老岩层相接触,因此,为不整合接触。第四系与老岩层间也为不整合接触。图中其余沉积地层间都为整合接触关系。辉绿岩是顺张性正断层F1:呈岩墙状侵入到二叠系、三叠系石灰岩中,局部地段岩墙也有顺两组扭性断裂延展现象。因此,辉绿岩与二叠系、三叠系地层为侵入接触,而与侏罗系间则为沉积接触。所以辉绿岩形成时代应在晚中三叠系以后,侏罗系以前。

图1-33 宁陆河地区综合地层柱状图

宁陆河地区有三个褶皱构造,即十里沟倒转背斜,白云山倒转向斜和红石岭直立向斜。

十里沟倒转背斜轴部在十里沟附近,轴向近南北延伸,向北因受F3平推断层影响,轴部向北偏移至宁陆河南北向河谷段。轴部地层为志留系页岩、长石砂岩,并有第四系松散层广泛覆盖,两翼对称分布的为泥盆系上统(D3)、二叠系(P)、下中三叠系地层,但两翼只见到泥盆系上统和部分二叠系地层,三叠系已分布在图幅以外。两翼岩层走向近南北,均向西倾,但两翼岩层倾角较缓,约45°~50°,东翼倾角可达63°~71°。

白云山倒转向斜轴部在白云山至二龙山附近,呈南北向延伸,但过宁陆河后,因受F3断层影响,南部也略向东移。轴部地层为中下三叠系,由轴部向翼部地层依次应为P、D3、S,其中两翼即为十里沟倒转背斜东翼,东翼志留系地层已出图外,而P、D3地层因受上覆不整合的J、K地层的影响,只在图幅东北角和东南角出露。两翼岩层产状均向西倾斜,且倾角近于相等,只在北部二龙山附近,西翼倾角高达60°以上,东翼仅40°~50°。

红石岭向斜,为白垩系、侏罗系地层组成,褶皱舒缓,两翼岩层相向倾斜,倾角约30°左右,因此为一直立对称向斜。

F1:为一正断层,属张性断裂,断层面倾向南,倾角约70°,由于南盘相对下降,北盘相对上升,再加上风化剥蚀作用,使上升盘的T1-2与P地层分界线向西位移。另外,因倒转向斜轴部紧闭,断层位移幅度小,因此,F1断层引起的轴部地层宽窄变化特征并不明显。

F2:为一逆掩断层,属压性断裂,可看出由于西部上升逆掩,使二迭系地层出露宽度在断层东盘(下降盘)明显变窄。

F3:为一平推断层,属扭性断裂,为区内规模最大的一条断层。从十里沟倒转背斜轴部志留系地层分布位置可明显看出,断层东北盘相对向西北位移,西南盘相对向东南位移。

知识强化与技能提升

一、判断题

1.代、纪、世是地质年代单位。(  )

2.断裂构造可以分为节理、层理和断层。(  )

3.根据图1-34牵引褶曲的弯曲情况可判断该断层为正断层。(  )

4.褶皱构造地区建坝时,坝址最好选择褶皱的轴部。(  )

二、选择题

图1-34 牵引褶曲

1.国际上统一使用的地层单位是(  )。

A.界、系、统   B.界、纪、统   C.代、系、世   D.代、纪、统

2.未发生明显位移的断裂是(  )。

A.节理B.断层C.解理D.片理

3.两侧岩层向内相向倾斜,中心岩层时代较新,两侧岩层依次变老的是(  )。

A.节理B.断层C.向斜D.背斜

4.上盘相对上移,下盘相对下移的断层是(  )。

A.正断层B.平移断层C.走向断层D.逆断层

三、简答题

1.地质构造的基本类型有哪些?

2.简述地层相对年代的确定方法。

3.岩层产状要素有哪些?怎样测定?

4.褶皱的基本形态有哪些特征?在野外如何识别褶皱?

5.张节理和剪节理有何特征?

6.断层的基本类型有哪些?各有何特征?野外如何识别断层?

7.什么是地震的震级和烈度?二者有何区别?