由於地殼中存在有很大的應力,組成地殼的上部岩層,在地應力的長期作用下就會發生變形,形成
構造變動的形跡,我們把構造變動在岩層和巖體中遺留下來的各種構造形跡,稱為地質構造。地質構造的規模,有大有小。大的如構造帶,可以縱橫數千公里,小的則如前邊講過的岩石的片理等。儘管規模大小不同,但它們都是地殼運動造成的永久變形和岩石發生相對位移的蹤跡,因而它們在形成、發展和空間分佈上,都存在有密切的內部聯繫。
一、水平構造和單斜構造
水平構造 未經構造變動的沉積岩層,其形成時的原始產狀是水平的,先沉積的老岩層在下,後沉積的新岩層在上,稱為水平構造。
分佈:只是侷限於受地殼運動影響輕微的地區。
單斜構造 原來水平的岩層,在受到地殼運動的影響後,產狀發生變動,當岩層向同一個方向傾斜,形成單斜構造(圖1-11)。
分佈:單斜構造往往是褶曲的一翼、斷層的一盤或者是局部地層不均勻的上升或下降所引起。
(一)岩層產狀
產狀定義:岩層在空間的位置,稱為岩層產狀。
產狀三要素:岩層層面的走向、傾向和傾角(圖1-12)。
走向:岩層層面與水平面交線的方位角,稱為岩層的走向。岩層的走向表示岩層在空間延伸的方向。
傾向:垂直走向順傾斜面向下引出一條直線,此直線在水平面的投影的方位角,稱為岩層的傾向。岩層的傾向,表示岩層在空間的傾斜方向。
傾角:岩層層面與水平面所夾的銳角,稱為岩層的傾角。岩層的傾角表示岩層在空間傾斜角度的大小。
用岩層產狀的三個要素,能表達經過構造變動後的構造形態在空間的位置。
(二)岩層產狀的測定及表示方法
測定方法:岩層產狀測量,是地質調查中的一項重要工作,在野外是用地質羅盤直接在岩層的層面上測量的。
測量走向時,使羅盤的長邊緊貼層面,將羅盤放平,水準泡居中,讀指北針所示的方位角,就是岩層的走向。
測量傾向時,將羅盤的短邊緊貼層面,水準泡居中,讀指北針所示的方位角,就是岩層的傾向。
測量傾角時,需將羅盤橫著堅起來,使長邊與岩層的
走向垂直,緊貼層面,等傾斜器上的水準泡居中後,讀懸錘所示的角度,就是岩層的傾角。表示方法:(一組走向為北西320°,傾向南西230°,傾角35°的岩層產狀)一般寫成:
(1) N320°W,SW230°W,<35°。的形式,在地質圖上,岩層的產狀用符號""表示,長線表示岩層的走向,與長線垂直的短線表示岩層的傾向(長短線所示的均為實測方位),數字表示岩層的傾角。
(2) 可記錄為SW230°<35°的形式。
(3) 230°<35°。
二、褶皺構造
定義:組成地殼的岩層,受構造應力的強烈作用,使岩層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續性的構造,稱為褶皺構造。
褶皺構造是岩層產生的塑性變形,是地殼表層廣泛發育的基本構造之一。
(一)褶曲
定義 褶皺構造中的一個彎曲,稱為褶曲。褶曲是褶皺構造的組成單位。褶曲要素:每一個褶曲,都有核部、翼、軸面、軸及樞紐等幾個組成部分,一般稱為褶曲要素(圖1-13)。
核部 褶曲的中心部分,通常把位於褶曲中央最內部的一個岩層稱為褶曲的核。
翼 位於核部兩側,向不同方向傾斜的部分,稱為褶曲的翼。
軸面 從褶曲頂平分兩翼的面,稱為褶曲的軸面。
軸 軸面與水平面的交線,稱為褶曲的軸。軸的方位,表示褶曲的方位。軸的長度,表示褶曲延伸的規模。
樞紐 軸面與褶曲同一岩層層面的交線,稱為褶曲的樞紐。樞紐可以反映褶曲在延伸方向產狀的變化情況。
(二)褶曲的類型
1.褶曲的基本形態:是背斜和向斜(圖1-14)。
背斜:
褶曲是岩層向上拱起的彎曲。較老的岩層出現在褶曲的軸部,從軸部向兩翼,依次出現的是較新的岩層。"新包老"
向斜:
褶曲是岩層向下凹的彎曲。在褶曲軸部出露的是較新的岩層,向兩翼依次出露的是較老的岩層。"老包新"
2.按褶曲的軸面產狀分類:
(1)直立褶曲:軸面直立,兩翼向不同方向傾斜,兩翼岩層的傾角基本相同,在橫剖面上兩翼對稱,所以也稱為對稱褶曲。
(2)傾斜褶曲:軸面傾斜,兩翼向不同方向傾斜,但兩翼岩層的傾角不等,在橫剖面上兩翼不對稱,所以又稱為不對稱褶曲。
(3)倒轉褶曲:軸面傾斜程度更大,兩翼岩層大致向同一方向傾斜,一翼層位正常,另一翼老岩層覆蓋於新岩層之上,層位發生倒轉。
(4)平臥褶曲:軸面水平或近於水平,兩翼岩層也近於水平,一翼層位正常,另一翼發生倒轉。
3.按褶曲的樞紐產狀分類:
(1)水平褶曲:褶曲的樞紐水平展布,兩翼岩層平行延伸(圖1-16)。
(2)傾伏褶曲:褶曲的樞紐向一端傾伏,兩翼岩層在轉折端閉合(圖1-17)。
當褶曲的樞紐傾伏時,在平面上會看到,褶曲的一翼逐漸轉向另一翼,形成一條圓滑的曲線。在平面上,褶曲從一翼彎向另一翼的曲線部分,稱為褶曲的轉折端。
在傾伏背斜的轉折端,岩層向褶曲的外方傾斜(外傾轉折);
在傾伏向斜的轉折端,岩層向褶曲的內方傾斜(內傾轉折)。
4.按褶曲構造延伸的規模分:
線形褶曲:長寬比大子10:1,延伸的長度大而分佈寬度小的,稱為線形褶曲。
短背(向)斜:褶曲向兩端傾伏,長寬比介於10:1~3:1之間,成長圓形的。
穹隆:長寬比小於3:1的圓形背斜稱為穹隆;
構造盆地 :寬比小於3:1的圓形的向斜稱為構造盆地。
(三)褶皺構造
定義:褶皺是褶曲的組合形態,兩個或兩個以上褶曲構造的組合,稱為褶皺構造。圖1-18所示的,就是一個舒緩開闊的褶皺構造的實際例子。
(四)褶皺構造的工程地質評價和野外觀察
1.褶皺構造的工程地質評價
(1)褶曲的翼部基本上是單斜構造,也就是傾斜岩層的產狀與路線或隧道軸線走向的關係問題。
(2)對於深路塹和高邊坡來說,路線垂直岩層走向,或路線與岩層走向平行但岩層傾向與邊坡傾向相反時,只就岩層產狀與路線走向的關係而言,對路基邊坡的穩定性是有利的;
(3) 不利的情況是路線走向與岩層的走向平行,邊坡與岩層的傾向一致,特別在雲母片巖、綠泥石片岩、滑石片岩、千枚巖等鬆軟岩石分佈地區,坡面容易發生風化剝蝕,產生嚴重碎落坍塌,對路基邊坡及路基排水系統會造成經常性的危害;
(4) 最不利的情況是路線與岩層走向平行,岩層傾向與路基邊坡一致,而邊坡的坡角大於岩層的傾角,特別在石灰岩、砂岩與粘土質頁岩互層,且有地下水作用時,如路塹開挖過深,邊坡過陡,或者由於開挖使軟弱構造面暴露,都容易引起斜坡岩層發生大規模的順層滑動,破壞路基穩定。
(5)對於隧道工程來說,從褶曲的翼部通過一般是比較有利的。如果中間有鬆軟岩層或軟弱構造面時,則在順傾向一側的洞壁,有時會出現明顯的偏壓現象,甚至會導致支撐破壞,發生局部坍塌。
(6)在褶曲構造的軸部,從岩層的產狀來說,是岩層傾向發生顯著變化的地方,就構造作用對岩層整體性的影響來說,又是岩層受應力作用最集中的地方,所以在褶曲構造的軸部,不論公路、隧道或橋樑工程,容易遇到工程地質問題,主要是由於岩層破碎而產生的巖體穩定問題和向斜軸部地下水的問題。
2.褶曲的野外觀察
一般情況下,人們容易認為背斜為山,向斜處為谷。
在一定的外力條件下,向斜山與背斜谷(圖1-19)的情況在野外也是比較常見的。因此,不能夠完全以地形的起伏情況作為識別褶曲構造的主要標誌。
在野外就需要採用穿越的方法和追索的方法進行觀察。
穿越法:就是沿著選定的調查路線,垂直岩層走向進行觀察。
用穿越的方法,便於瞭解岩層的產狀、層序及其新老關係。如果在路線通過地帶的岩層呈有規律的重複出現,則必為褶曲構造。根據岩層出露的層序及其新老關係,判斷是背斜還是向斜;分析兩翼岩層的產狀和兩翼與軸面之間的關係,可以判斷褶曲的形態類型。
追索法:就是平行岩層
走向進行觀察的方法。平行岩層走向進行追索觀察,便於查明褶曲延伸的方向及其構造變化的情況 當兩翼岩層在平面上彼此平行展布時為水平褶曲,如果兩翼岩層在轉折端閉合或呈"S"形彎曲時,則為傾伏褶曲。在實踐中一般以穿越法為主,追索法為輔,根據不同情況,穿插運用。單純的課本內容