褶皺的概念_工程地質(zhì)

地質(zhì)構(gòu)造是地質(zhì)體（geologic body）或地殼中的巖塊受到應力作用造成永久變形的產(chǎn)物。地質(zhì)體泛指天然的巖石塊體，不論其規(guī)模大小、形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成因。地質(zhì)體在地面上直接露出部分稱為露頭（outcrop）。露頭上往往賦存有地質(zhì)構(gòu)造的一些信息，因而成為地質(zhì)工作者在野外調(diào)查研究的重要對象。

地球形成至今已有46億年。在整個地質(zhì)歷史時期，地球的發(fā)展演化及地質(zhì)事件記述需要一套相應的時間概念即地質(zhì)年代。地質(zhì)年代是指地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生的時代。地質(zhì)學以相對年代和絕對年代兩種方法計算時間。表示地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序為相對年代，表示地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生距今的年齡稱為絕對年代（同位素年齡）。

1） 地層層序律

地層層序律是確定地層相對年代的基本方法。地層是指在一定地質(zhì)時期內(nèi)所形成的層狀巖石（巖層）。未經(jīng)構(gòu)造運動改變的層狀巖層大都是水平巖層。水平巖層的層序為先形成的位于下部，后形成的覆蓋其上部，即下老上新的層序規(guī)律（圖2-1（a））。

如果巖層因構(gòu)造運動發(fā)生傾斜但未倒轉(zhuǎn)時，傾斜面以上的巖層新，傾斜面以下的巖層老（圖2-1（b））。

圖2-1　地層層序律（巖層層序正常時）
1、2、3、4依次從老到新

當構(gòu)造運動使巖層層序顛倒稱地層倒轉(zhuǎn)，則老巖層就會覆蓋在新巖層之上（圖2-2）。這時要仔細研究沉積巖的泥裂、波痕、遞變層理、交錯層理等原生構(gòu)造來判別巖層的頂、底面，恢復其原始層序，以定其相對新老關(guān)系。

2） 生物層序律

沉積巖中保存的地質(zhì)時期生物遺體和遺跡稱為化石。化石的成分常常已變?yōu)榈V物質(zhì)，但原來的生物骨骼或介殼等硬件部分的形態(tài)和內(nèi)部構(gòu)造卻在化石里保存下來。

圖2-2　地層層序律（巖層層序倒轉(zhuǎn)時）
1、2、3、4依次從老到新

在漫長的地質(zhì)歷史時期，生物的演變是從簡單到復雜、從低級到高級不斷發(fā)展演化的。因此，一般來說，年代越老的地層中所含的生物越原始、越簡單、越低級；年代越新的地層中所含生物越進步、越復雜、越高級。根據(jù)地層中所含生物化石的特征來推斷地層相對年代或先后順序，稱為“生物層序律”。

不同地質(zhì)時代的巖層中含有不同類型的化石及其組合。而在相同地質(zhì)時期的相同地理環(huán)境下形成的地層，只要原先的海洋或陸地是相通的，則含有相同的化石及其組合。

應該指出，有些生物對環(huán)境變化的適應能力很強，雖經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史，但它們的特征沒有明顯變化。如舌形貝5億多年前即已在海洋中出現(xiàn)，至今仍然存在。因而這種化石對于確定地層年代意義不大。對于研究地質(zhì)年代有決定意義的化石，應該具有在地質(zhì)歷史中演化快、延續(xù)時間短、特征顯著、數(shù)量多、分布廣等特點，這種化石稱為標準化石。

3） 切割律

地層層序律和生物層序律主要適用于沉積巖或具有層狀巖石的新老關(guān)系，而對于呈塊狀產(chǎn)出的巖漿巖或變質(zhì)巖則難以運用，因為它們不成層也不含化石。但是這些不同時代塊狀與層狀巖石之間以及它們相互之間存在著穿插、切割關(guān)系。就侵入巖與圍巖相比，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，包裹者年代新，被包裹者年代老，這就是切割律。這一原理還可以用來確定有交切關(guān)系或包裹關(guān)系的任何兩地質(zhì)體或地質(zhì)界面的新老關(guān)系（見圖2-3）。

圖2-3　運用切割律確定巖石形成順序
1—石灰?guī)r，最早形成；2—花崗巖，形成晚于石灰?guī)r；3—硅卡巖，形成時間同花崗巖；
4—閃長巖，晚于花崗巖形成；5—輝綠巖，形成晚于閃長巖；6—礫巖，最晚形成

自20世紀30年代發(fā)現(xiàn)了元素的放射性后，同位素地質(zhì)年代測定方法得到越來越廣泛的應用。基本原理是基于放射性元素具有固定的衰變系數(shù)（衰變系數(shù)λ代表每年每克母體同位素能產(chǎn)生子體同位素的克數(shù)），而且礦物中放射性同位素蛻變后剩余的母體同位素含量（N）與蛻變而成的子體同位素含量（D）可以測出，根據(jù)下列公式：

就可以計算出該礦物和該礦物同時形成的巖石從形成到現(xiàn)在的實際年齡，即代表巖石的絕對年代。

放射性同位素的種類很多，能夠用來測定地質(zhì)年代的必須具備以下條件：

(1) 具有較長的半衰期，幾天或幾年內(nèi)就蛻變殆盡的同位素是不能使用的。

(2) 該同位素在巖石中有足夠的含量，可以分離出來并加以測定。

(3) 其子體同位素易于富集并保存下來。

通常用來測定地質(zhì)年代的放射性同位素有鉀-氬（K-Ar）、銣-鍶(Rb-Sr)、鈾-鉛(U-Pb)和碳 -14等。其中碳 -14的半衰期短，主要用于500萬年以內(nèi)的年齡測定，專用于測定最新地質(zhì)事件和大部分考古資料的年代；鉀-氬（K-Ar）有效范圍大，適用于絕大部分地質(zhì)年齡，而且鉀是常見元素，應用范圍很廣；銣-鍶(Rb-Sr)、鈾-鉛(U-Pb)主要用來測定較古老巖石的地質(zhì)年齡。

通過對全球各個地區(qū)地層劃分和對比及對各種巖石進行同位素年齡測定等，按年代先后順序進行系統(tǒng)性的編年，便建立起目前國際上通用的地質(zhì)年代表（見表2-1）。它的內(nèi)容包括各個地質(zhì)年代單位、名稱、代號和同位素年齡值等。

地質(zhì)年代表使用不同級別的地質(zhì)年代單位（時間單位）和地層年代單位（地層單位）。地質(zhì)年代單位包括宙、代、紀、世，與其對應的地層年代單位分別是宇、界、系、統(tǒng)。

宙是地質(zhì)年代的最大單位，根據(jù)生物演化，把距今6億年以前僅有原始菌藻類出現(xiàn)的時代稱為隱生宙，距今6億年以后稱為顯生宙，是地球上生命大量發(fā)展和繁榮的時代。與宙相應的地層單位為宇。

代是地質(zhì)年代的二級單位。隱生宙劃分為2個代：太古代和元古代。顯生宙進一步劃分為3個代：古生代、中生代、新生代。與代相應的時段內(nèi)形成的巖石地層相應單位為界。

紀是地質(zhì)年代的三級單位。古生代分為6個紀，中生代分為3個紀，新生代分為2個紀。在紀的時段內(nèi)形成的巖石地層其年代地層單位為系。

世是紀下面的次一級地質(zhì)年代單位。一般一個紀分成3個或2個世，稱為早世、中世、晚世或早世與晚世，并在紀的代號右下角分別標出1、2、3或1、2表示。比較特殊的是新生代分為7個世。與世相應的年代地層單位稱為統(tǒng)，它們的相應地層為下統(tǒng)、中統(tǒng)和上統(tǒng)。

表2-1　地質(zhì)年代表（年代地層表）

續(xù)表2-1

各個代、紀延續(xù)時間不一，總趨勢是年代越老延續(xù)時間越長，年代越新延續(xù)時間越短；年代越新者保留下來的地質(zhì)事件的記錄——地層越全、劃分越細。此外，地質(zhì)年代單位的劃分也考慮到生物進化的階段性，年代越新，生物進化的速度加快，反映出地質(zhì)環(huán)境演化速度加快。

地質(zhì)年代表中“地殼運動”一欄是表示世界和我國主要地殼運動的時間段名稱，它們都是以最早發(fā)現(xiàn)并經(jīng)過詳細研究的典型地區(qū)的地名來命名的。

地質(zhì)年代表中的符號是采用英文縮寫來表示的。

除了國際性地層單位外，還有按巖性特征劃分地層的地方性巖石地層單位。

各地區(qū)在地質(zhì)歷史中所形成的地層事實上是不完全相同的。地方性巖石地層劃分，首先是調(diào)查巖石性質(zhì)、運用確定相對年代的方法研究它們的新老關(guān)系，對巖石地層進行系統(tǒng)劃分。巖石地層單位，或稱地方性地層單位，可分為群、組、段等不同級別。

群是巖石地層的最大單位，常常包含巖石性質(zhì)復雜的一大套巖層，它可以代表一個統(tǒng)或跨兩個統(tǒng)，如南京附近有象山群、黃馬青群、青龍群等。

組是巖石地層劃分的基本單位，巖石性質(zhì)比較單一。組可以代表一個統(tǒng)或比統(tǒng)小的年代地層單位，如南京附近有棲霞組、龍?zhí)督M等。

段是組內(nèi)次一級的巖石地層單位，代表組內(nèi)具有明顯特征的一段地層，如南京附近棲霞組分出臭灰?guī)r段、下硅質(zhì)巖段、本部灰?guī)r段等。

群、組、段的前面常冠以該地層發(fā)育地區(qū)的地名。在巖石地層層序建立的基礎上，通過古生物化石研究以及同位素絕對年齡測定，建立地方性地層表或地層柱狀圖。它與年代地層單位之間沒有對應關(guān)系。

地球自形成以來，地殼是不斷運動、發(fā)展和變化的，一直處于運動狀態(tài)。如喜馬拉雅山地區(qū)，在約2500萬年以前還是一片汪洋大海，以后由于地殼上升，形成了今天的“世界屋脊”。這種由于地球內(nèi)力地質(zhì)作用引起地殼變化，使巖層或巖體發(fā)生變形和變位的運動，稱為地殼運動。地殼運動也常稱為構(gòu)造運動。

構(gòu)造運動是一種機械運動，涉及范圍包括地殼及上地幔上部即巖石圈。按運動方向可分為水平運動和垂直運動兩種基本形式。

水平方向的構(gòu)造運動是指巖塊相背分離裂開或相向聚集，發(fā)生擠壓、彎曲或剪切、錯開，甚至形成巨大的褶皺山系或裂谷。例如美國西部的圣安得列斯斷層，從中新世以來水平位移距離達260km。

垂直方向的構(gòu)造運動是指地殼沿垂直地面方向進行的升降運動，表現(xiàn)為地殼大面積的上升或下降，形成大規(guī)模的隆起和坳陷。

構(gòu)造運動至今仍在發(fā)展之中，一般把第四紀以來的構(gòu)造運動稱為新構(gòu)造運動。其中又將人類歷史時期到現(xiàn)在所發(fā)生的新構(gòu)造運動稱為現(xiàn)代構(gòu)造運動。

地殼運動的結(jié)果，使地殼中的巖層發(fā)生變形、變位，形成了各種不同的構(gòu)造形跡，如褶皺、斷裂等，稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)模有大有小，大者分布可達幾千千米，而小的在顯微鏡下才能觀察到。褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造是最主要的構(gòu)造類型（見圖2-4）。

圖2-4　地質(zhì)構(gòu)造

巖層產(chǎn)狀是巖層在空間產(chǎn)出的狀態(tài)和方位的總稱，它是研究地質(zhì)構(gòu)造的基礎。巖層的產(chǎn)狀是由巖層面在三度空間的延伸方位及其傾斜程度來確定的，即采用巖層面的走向、傾向和傾角3個要素的數(shù)值來表示。除水平巖層成水平狀態(tài)產(chǎn)出外，一切傾斜巖層的產(chǎn)狀均以其走向、傾向和傾角表示，稱為巖層產(chǎn)狀三要素。

1） 巖層產(chǎn)狀的定義

走向：巖層面與水平面交線的延伸方向，層面上的水平線叫走向線（見圖2-5中的AB線），走向線兩端所指的方向即為巖層的走向。所以，巖層走向有兩個方位角數(shù)值?？捎蓛蓚€相差180°的方位角來表示，如NE30°與SW210°。

傾向：垂直走向線、沿巖層面向下傾斜的直線叫傾斜線（又稱真傾斜線），它在水平面上的投影線稱為傾向線，如圖2-5(a)中的傾斜線OD在水平面上的投影線OD′所指的方向，就是巖層的傾向（又稱真傾向）。沿著巖層面但不垂直于走向線的向下傾斜的直線為視傾斜線，其在水平面上的投影線稱為視傾向線，視傾向線所指的方向為視傾向。走向與傾向相差90°。

傾角：真傾斜線與其在水平面上的投影線（傾向線）的夾角叫傾角（如圖2-5(b)中的α角），又稱真傾角。視傾斜線與其在水平面上的投影線（視傾向線）的夾角叫視傾角。如圖2-5（b）所示，圖中直角三角形OGH中∠α為真傾角，直角三角形OCH中∠β為視傾角，∠ω是視傾向與真傾向的夾角。由幾何關(guān)系可推出視傾角與真傾角的關(guān)系如下：

tanβ=tanα·cosω

野外測定巖層產(chǎn)狀，通常是測量其真傾向和真傾角。但有時要用視傾角。例如，繪制地質(zhì)剖面或作槽探、坑道編錄時，如剖面方向或槽、坑的方向與巖層的走向不直交時，剖面圖或素描圖上巖層的傾角就要用作圖方向的視傾角來表示。

圖2-5　巖層的產(chǎn)狀

2） 巖層產(chǎn)狀要素的測定與表示方法

巖層的產(chǎn)狀要素通常是用地質(zhì)羅盤直接在巖層面上測量的（見圖2-6）。

圖2-6　巖層產(chǎn)狀要素及其測量方法

（1） 巖層產(chǎn)狀的具體量測方法

測量走向時，使羅盤的長邊緊貼層面，將羅盤放平，當圓形水準器氣泡居中時，讀指北針或指南針所示的方位角，就是巖層的走向。

測量傾向時，將羅盤北端指向巖層向下傾斜的方向，以南端短棱靠著巖層層面，當圓形水準器氣泡居中，讀指北針所示的方位角，就是巖層的傾向。因為巖層的傾向只有一個，所以在測量巖層的傾向時，要注意將羅盤的北端朝向巖層的傾斜方向。

測量傾角時，需將羅盤橫著豎起來，使羅盤長邊緊靠層面，并用右手中指撥動底盤外之活動扳手，同時沿層面移動羅盤，當管狀水準器氣泡居中時，讀測斜指針所指的最大度數(shù)，就是巖層的真傾角。

（2） 巖層產(chǎn)狀要素的表示方法

巖層產(chǎn)狀要素有文字和符號兩種表示方法，其中符號表示法主要用于地質(zhì)圖，見圖2-7所示。

圖2-7　巖層產(chǎn)狀的符號表示法

巖層產(chǎn)狀的文字表示方法有象限角和方位角兩種。

象限角是以北或南為0°，向東或向西測量角度，角度范圍可為N0°～90°E、N0°～90°W或S0°～90°E或S0°～90°W。方位角是以北為0°，順時針轉(zhuǎn)動測量角度，角度范圍從0°到360°。象限角表示法：常用走向、傾向和傾角象限表示。如N65°W／25°SW，即走向為北偏西65°，傾角為25°，向南西傾斜。

方位角表示法：常用傾向和傾角表示。如205∠65，即傾向為南西205°，傾角65°，其走向則為NW65°或SE65°。走向可根據(jù)傾向加減90°后得到。

露頭是一些暴露在地表的巖石。它們通常在山谷、河谷、陡崖以及山腰和山頂出現(xiàn)。未經(jīng)過人工作用而自然暴露的露頭稱天然露頭，經(jīng)人為作用暴露在路邊、采石場和開挖基坑中的露頭稱人工露頭。露頭觀察發(fā)現(xiàn)巖層除水平狀態(tài)和傾斜狀態(tài)外，還有直立狀態(tài)。

露頭線是指巖層層面與地面的交線。它的形態(tài)取決于巖層的產(chǎn)狀和地面起伏即地形狀況。水平巖層、直立巖層和傾斜巖層露頭線分布特征是不相同的。

水平巖層露頭線與地形等高線平行重合，但不相交（見圖2-8）。直立巖層露頭線呈直線延伸，不受地形影響，其延伸方向即為巖層走向。傾向巖層露頭線呈“V”字形形態(tài)。但“V”字形的弧頂朝向，兩側(cè)張開或閉合程度皆受巖層傾向與地形坡向、傾角與坡腳的制約。傾斜巖層走向與山脊或溝谷延伸方向垂直時，露頭線“V”字形有3種分布規(guī)律：

圖2-8　水平巖層的出露特征

(1) “相反相同”

巖層傾向與地面坡向相反，露頭線與地形等高線呈相同方向彎曲，但露頭線的彎曲度總比等高線的彎曲度要小。“V”字形露頭線的尖端在溝谷處指向上游，在山脊處指向下坡（見圖2-9）。

圖2-9　與坡向相反的傾斜巖層的出露特征

（2） “相同相反”

巖層傾向與地面坡向相同，但巖層的傾角大于地形的坡角時，露頭線與地形等高線呈相反方向彎曲?！癡”字形露頭線的尖端在溝谷處指向下游，在山脊處指向上坡（見圖2-10）。

圖2-10　與坡向相同的傾斜巖層的出露特征（巖層傾角>地形坡角）

（3） “相同小相同”

巖層傾向與地面坡向相同，巖層傾角小于地形坡角，露頭線與地形等高線呈相同方向彎曲，但露頭線的彎曲度總是大于等高線的彎曲度?！癡”字形露頭線的尖端在溝谷處指向上游，在山脊處指向下坡（見圖2-11）。

圖2-11　與坡向相同的傾斜巖層的出露特征（巖層傾角<地形坡角）

根據(jù)以上“V”字形法則，就可以判斷巖層的傾向?！癡”字形法則同樣可以用來判斷斷層面的傾向，但不能判斷斷層的性質(zhì)。

在地質(zhì)歷史發(fā)展演化的各個階段，構(gòu)造運動貫穿始終。由于構(gòu)造運動的性質(zhì)不同或所形成的地質(zhì)構(gòu)造特征不同，往往造成新老地層之間具有不同的相互接觸關(guān)系。地層接觸關(guān)系反映了巖石形成和構(gòu)造運動的特征。地層接觸關(guān)系是構(gòu)造運動最明顯的綜合表現(xiàn)。

概括起來，地層接觸關(guān)系主要有以下幾種：

1） 整合接觸

相鄰的新、老地層產(chǎn)狀一致，時代連續(xù)，沉積作用沒有間斷。表明它是在構(gòu)造運動處于持續(xù)下降或持續(xù)上升的背景下發(fā)生連續(xù)沉積而形成的（見圖2-12）。

圖2-12　整合接觸及其形成過程

2） 假整合接觸

假整合接觸又稱平行不整合接觸。相鄰的新、老地層產(chǎn)狀平行一致，而地層時代不連續(xù)，它們的分界面是沉積作用的間斷面，或稱為剝蝕面，剝蝕面的產(chǎn)狀與相鄰的上下地層的產(chǎn)狀平行。其間缺失了某些地層，標志著這期間地殼曾一度上升。上升時遭受風化剝蝕，形成具有一定程度起伏的剝蝕面。隨后地殼均衡下降，在剝蝕面上重新接受沉積，并形成上覆地層（見圖2-13）。

圖2-13　假整合接觸及其形成過程

3） 不整合接觸

不整合接觸又稱角度不整合接觸，相鄰新、老地層產(chǎn)狀不一致，以角度相交，地層時代不連續(xù)，期間有剝蝕面相分隔，剝蝕面的產(chǎn)狀與上覆地層的產(chǎn)狀一致，與下覆地層的產(chǎn)狀不一致。反映其間曾發(fā)生過劇烈的構(gòu)造運動，致使老地層產(chǎn)生褶皺、斷裂，地殼上升遭受風化剝蝕，形成剝蝕面。而后地殼下降，在剝蝕面上接受沉積，形成新地層（見圖2-14）。

圖2-14　不整合接觸及其形成過程

4) 侵入體的沉積接觸

地層覆蓋在侵入體之上，期間有剝蝕面分開，剝蝕面上堆積有由該侵入體被剝蝕所形成的碎屑物質(zhì)。沉積接觸表明，侵入體形成后，地殼上升并遭受剝蝕，侵入體上面的圍巖以及侵入體上部的一部分被剝蝕，形成剝蝕面，然后地殼下降，在剝蝕面上接受沉積，形成新的地層。該侵入體的年代恒老于其上覆巖層的年代（見圖2-15）。

5) 侵入接觸

侵入接觸是侵入體與被侵入圍巖間的接觸關(guān)系。侵入接觸的主要標志是，侵入體邊緣有捕虜體，侵入體與圍巖接觸帶有接觸變質(zhì)現(xiàn)象，侵入體與其圍巖的接觸界線多呈不規(guī)則狀等。侵入接觸的存在說明該地區(qū)曾經(jīng)有構(gòu)造運動發(fā)生，因而引起了巖漿的侵入，形成了侵入體。侵入體的年代晚于被侵入圍巖的年代（見圖2-16）。

圖2-15　花崗巖與圍巖的侵入接觸與沉積接觸關(guān)系

圖2-16　花崗巖侵入奧陶紀沉積地層

6) 斷層接觸

地層與地層之間或地層與巖體之間，其接觸面本身為斷層面（見圖2-17）。

圖2-17　斷層接觸關(guān)系

上述接觸關(guān)系中，圖2-12～圖2-14為沉積巖層間的接觸關(guān)系，圖2-15、圖2-16為巖漿巖與沉積巖層間的接觸關(guān)系。由于整合接觸中的不整合面是下伏古地貌的剝蝕面，常有較大的起伏，同時常有風化層或底礫存在，層間接合差，地下水發(fā)育，當不整合面與斜坡傾向一致時，常成為潛在的滑動面，如開挖路塹，經(jīng)常沿此面產(chǎn)生斜坡滑動，對工程建筑不利。

巖層受力而發(fā)生彎曲變形稱為褶皺。巖層在構(gòu)造運動作用下，或者說在地應力作用下，改變了巖層的原始產(chǎn)狀，不僅使巖層發(fā)生傾斜，而且大多數(shù)形成各式各樣的彎曲。褶皺是巖層塑性變形的結(jié)果，是地殼中廣泛發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造的基本形態(tài)之一。褶皺的規(guī)?？梢蚤L達幾十到上千米，也可以小到在手標本上出現(xiàn)。褶皺構(gòu)造通常指一系列彎曲的巖層，而把其中一個彎曲稱為褶曲。

為了研究和描述褶皺形態(tài)及空間展布特征，首先要弄清楚褶皺的各個組成部分（褶皺要素）及其相互關(guān)系（見圖2-18）。褶皺要素是褶曲形態(tài)分類的重要依據(jù)。

圖2-18　褶皺要素示意圖

1) 核

褶皺中心部位的地層，當剝蝕后，常把出露在地面的褶皺中心部分的地層稱為核。

2) 翼

褶皺核部兩側(cè)的地層。

3) 軸面

褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐連成的面稱為軸面。軸面是一個假想的標志面，它可以是簡單的平面，也可以是復雜的曲面；軸面與地面或其他任何面的交線稱為軸跡。

4) 樞紐

同一褶皺層面與軸面相交的線，叫樞紐。樞紐可以是直線，也可以是曲線；可以是水平線，也可以是傾斜線。

5） 弧尖

在垂直于樞紐的切面上軸面與層面的交點稱為弧尖，是層面彎曲最大的部位，同一層面上弧尖的連線就是樞紐。

6） 軸線

軸線是指軸面與地面或水平面的交線。

褶曲的形態(tài)是多種多樣的，但基本形式只有背斜和向斜兩種（見圖2-19）。

從外形上看，背斜是巖層向上突出的彎曲，兩翼巖層從中心向外傾斜；向斜是巖層向下突出的彎曲，兩翼巖層自兩側(cè)向中心傾斜。這種從形態(tài)上的劃分，大多數(shù)情況下是對的，但在有些情況下則是無法判斷的。例如，當褶曲是橫臥時，或褶曲兩翼平行而頂部被剝蝕掉時，或褶曲呈扇形彎曲而頂部亦被剝蝕，或褶曲呈翻卷狀態(tài)時，都無法利用形態(tài)區(qū)分是背斜或向斜。

圖2-19　褶皺的類型

從本質(zhì)上講，應該根據(jù)組成褶曲核部和兩翼巖層的新老關(guān)系來區(qū)分，即褶曲的核部是老巖層，而兩翼是新巖層，就是背斜；相反，褶曲核部是新巖層，而兩翼是老巖層，就是向斜。或者說，由核到翼，巖層越來越新，并在兩翼呈對稱出現(xiàn)，為背斜；由核到翼，巖層越來越老，并在兩翼呈對稱出現(xiàn)，為向斜。

褶曲的形態(tài)分類是描述和研究褶曲的基礎，它不僅在一定程度上反映褶曲形成的力學背景，而且對地質(zhì)測量、找礦和地貌研究等都具有實際的意義。

1) 根據(jù)軸面產(chǎn)狀并結(jié)合兩翼特點分類

（1） 直立褶皺：軸面直立，兩翼巖層向不同方向傾斜，兩翼傾角相等（圖2-20（a））。

（2） 傾斜褶皺：軸面傾斜，兩翼巖層向不同方向傾斜，兩翼傾角不等（圖2-20（b））。

（3） 倒轉(zhuǎn)褶皺：軸面傾斜，兩翼巖層向同一方向傾斜，傾角大小不等，其一翼巖層為正常層序，另一翼巖層發(fā)生倒轉(zhuǎn)；如兩翼巖層向同一方向傾斜，且傾角大小相等則稱為同斜褶皺（圖2-20（c））。

（4） 平臥褶皺：也叫橫臥褶皺，軸面水平或近于水平，兩翼巖層的產(chǎn)狀也近于水平重疊；一翼層位為正常層序，另一翼層位發(fā)生倒轉(zhuǎn)（圖2-20（d））。

（5） 翻卷褶皺：軸面為一曲面（圖2-20（e））。

上述5種褶曲基本上反映了褶曲變形程度從輕微到強烈、從簡單到復雜的過程以及水平擠壓力的不同強度。但不能絕對化，有時與巖性和構(gòu)造條件等有關(guān)。

圖2-20　根據(jù)軸面和兩翼產(chǎn)狀的褶皺分類

2) 根據(jù)橫剖面的形態(tài)分類

（1） 扇形褶皺：在橫剖面上呈扇形展開，兩翼巖層產(chǎn)狀可能同時倒轉(zhuǎn)（圖2-21（a））。

（2） 箱形褶皺：在橫剖面上呈箱形，底部巖層平緩而兩翼巖層產(chǎn)狀近于直立。轉(zhuǎn)折端平直而兩翼陡峭，在兩翼轉(zhuǎn)折處呈膝狀彎曲，形似箱狀。大型箱形褶曲的一翼可稱撓曲，即巖層成一面傾斜的臺階狀或膝狀褶曲（圖2-21（b））。

（3） 單斜：巖層向一個方向傾斜漸變?yōu)槠骄彛▓D2-21（c））。

圖2-21　根據(jù)橫剖面形態(tài)的褶皺分類

3) 根據(jù)樞紐的產(chǎn)狀分類

（1） 水平褶皺：樞紐近于水平，兩翼巖層走向平行一致（圖2-22（a））。

（2） 傾伏褶皺：樞紐傾伏，兩翼巖層走向呈弧形相交。對背斜而言，弧形的尖端指向樞紐傾伏方向。而向斜則不同，弧形的開口方向指向樞紐的傾伏方向（圖2-22（b））。嚴格地說，自然界褶曲的樞紐很少是水平的，大多數(shù)都是傾伏的；大規(guī)模的褶曲，其樞紐往往是有起伏的。

圖2-22　根據(jù)樞紐產(chǎn)狀的褶皺分類

4) 根據(jù)褶曲的平面形態(tài)分類

(1) 線形褶曲：又稱長褶曲，褶曲軸向一定方向延伸很遠，從幾十千米到數(shù)百千米或者更遠。長與寬之比大于10∶1。

(2) 長圓形褶曲：又稱短軸褶曲，長與寬之比在10∶1到3∶1之間。若為背斜叫短背斜，若為向斜叫短向斜。它們在平面上的投影形態(tài)近似橢圓形。

(3) 渾圓形褶曲：長寬之比小于3∶1，平面投影近似圓形。若為背斜叫穹窿，若為向斜叫構(gòu)造盆地（圖2-23）。

上述短背斜、短向斜、穹窿、構(gòu)造盆地等常常獨立存在。其中短背斜、穹窿等是最理想的儲油構(gòu)造，是石油地質(zhì)工作的重要勘探對象之一。

圖2-23　根據(jù)平面形態(tài)的褶皺分類

在一個地區(qū)，褶曲常是連續(xù)出現(xiàn)，形成各種褶皺組合特征，特別是在地殼活動強烈地區(qū)，往往形成很復雜的褶皺帶。常見的褶皺組合類型如下：

（1） 復背斜和復向斜

不同大小級別的褶皺往往組合成巨大的復背斜和復向斜。即規(guī)模大的背斜、向斜的兩翼被次一級的褶皺復雜化；從橫剖面看，復背斜的褶曲軸面多向下形成扇狀收斂，而復向斜的褶曲軸面多向上形成倒扇狀收斂。

復背斜和復向斜多分布于一定的區(qū)域，即構(gòu)造運動強烈的褶皺帶。一些著名的褶皺山脈如昆侖山、祁連山、秦嶺等常出現(xiàn)這類復雜的褶皺構(gòu)造。

（2） 同斜褶皺和等斜褶皺

由一系列褶曲軸面和兩翼巖層向同一方向傾斜的倒轉(zhuǎn)褶曲所組成的褶皺，稱為同斜褶皺。如果一系列相連的倒轉(zhuǎn)褶曲軸面和兩翼巖層不僅向同一方向傾斜，而且其傾角幾乎相等，這樣的褶皺稱為等斜褶皺。

同斜褶皺和等斜褶皺都出現(xiàn)在構(gòu)造運動特別強烈的褶皺山地，是在受到強烈的擠壓情況下形成的。這類褶皺在經(jīng)過剝蝕之后，其地表露頭極似單斜巖層。因此，必須根據(jù)巖層新老關(guān)系及對稱排列情況，才能恢復其褶皺構(gòu)造形態(tài)。

（3） 隔檔式和隔槽式褶皺

在四川東部、貴州北部以及北京西山等地，可以看到由一系列褶軸平行，但背斜向斜發(fā)育程度不等所組成的褶皺。有的是由寬闊平緩的向斜和狹窄緊閉的背斜交互組成的，稱隔檔式褶皺；有的是由寬闊平緩的背斜和狹窄緊閉的向斜組成的，稱隔槽式褶皺。

野外觀察褶皺時，經(jīng)常采用地質(zhì)方法結(jié)合地貌的方法，可按下列順序進行識別：

（1） 判斷有無褶皺存在

垂直巖層走向進行觀察，當巖層重復出現(xiàn)對稱分布時，即可判斷有褶皺存在。如巖層雖有重復出現(xiàn)，但并不對稱分布，則可能是斷層形成的，不能誤認為褶皺。

（2） 確定褶皺的基本類型

若新巖層在兩邊，老巖層在中間，即為背斜；若新巖層在中間，老巖層在兩邊，即為向斜。

（3） 確定褶皺的形態(tài)分類

根據(jù)褶皺的形態(tài)特征確定其形態(tài)分類。巖層形成褶皺后如未經(jīng)風化剝蝕，則背斜成山，向斜成谷。但野外的背斜常遭受強烈風化剝蝕而夷為平地，向斜反而成為山脊，即形成背斜谷和向斜山。這種地形與構(gòu)造不相吻合的現(xiàn)象稱地形倒置。為什么會產(chǎn)生這種情況？在背斜頂部因受張應力作用，極易形成一組平行軸面的張裂隙，給外力侵蝕作用提供了條件，如果核部巖層較軟，那就更相得益彰，最后侵蝕谷地。在向斜槽部，因受壓應力作用，巖石往往擠壓密實，難以破壞，如果核部巖層較硬，那就更難侵蝕風化，最后突起形成高山。

褶皺現(xiàn)象十分普遍，具有重要的研究意義。根據(jù)褶皺的對稱性，如果在褶皺的一翼發(fā)現(xiàn)礦床，并且證明礦床先于褶皺形成，則可以預測另一翼也應當存在相應的礦床。背斜常常構(gòu)成油氣的封閉圈，成為油氣勘探的重點部位；而地下水則常常儲存于開闊的向斜中，既能提供優(yōu)質(zhì)的地下水源，也能給地下工程帶來威脅和危害。

褶皺構(gòu)造對工程的影響程度與工程類型及褶皺類型、褶皺部位密切相關(guān)。對于某一具體工程來說，所遇到的褶皺構(gòu)造往往是其中的一部分，因此褶皺構(gòu)造的工程地質(zhì)評價應根據(jù)具體情況作具體的分析。

由于褶皺核部是巖層受構(gòu)造應力最為強烈、最為集中的部位，因此在褶皺核部，無論是公路、隧道還是橋梁工程，容易遇到工程地質(zhì)問題，主要是由于巖層破碎產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問題和向斜核部地下水的問題。這些問題在隧道工程中往往顯得更為突出，容易產(chǎn)生隧道塌頂和涌水現(xiàn)象。

對于褶皺的翼部主要是單斜構(gòu)造中傾斜巖層引起的順層滑坡問題。傾斜巖層作為建筑物地基時，一般無特殊不良的影響，但對于深路塹、高切坡及隧道工程等則有影響。對于深路塹、高切坡來說，當路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時(亦稱為反向坡、逆向坡)，就巖層產(chǎn)狀與路線走向的關(guān)系而言，對邊坡的穩(wěn)定性是有利的；當路線與巖層走向平行且?guī)r層傾向與邊坡傾向一致時(亦稱為順向坡)穩(wěn)定性較差，特別是當邊坡傾角大于巖層傾角且有軟弱巖層分布在其中時穩(wěn)定性最差。對于隧道工程來說，從褶皺的翼部通過一般較為有利。如果中間有軟弱巖層或軟弱結(jié)構(gòu)面時，則在順傾向一側(cè)的洞壁有時會出現(xiàn)明顯的偏壓現(xiàn)象，甚至會導致支護結(jié)構(gòu)的破壞，發(fā)生局部坍塌。

巖石受力后發(fā)生形變，當作用力超過巖石的強度時，巖石的連續(xù)完整性遭到破壞而發(fā)生破裂，形成斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造包括節(jié)理和斷層。巖石破裂后，沿破裂面無明顯位移的裂隙（縫）稱為節(jié)理，而有明顯位移滑動者稱為斷層。

斷層是地殼中最重要的一種地質(zhì)構(gòu)造，分布廣泛，形態(tài)和類型多樣，它大小不一，規(guī)模不等，小的不足1m，大到數(shù)百、數(shù)千千米。但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往巖石破碎，易被風化侵蝕。沿斷層線常常發(fā)育為溝谷，有時出現(xiàn)泉或湖泊。

斷層的各個組成部分稱斷層要素。斷層要素包括斷層面、斷層線、斷層盤等（見圖2-24）。

圖2-24　斷層的要素
ABCD—斷層面；1、2—斷層盤（1—下盤；2—上盤）；AA′—滑距

1） 斷層面

巖層或巖體斷開后，兩側(cè)巖體沿著斷裂面發(fā)生顯著位移，這個斷裂面稱為斷層面。它可以是平面，也可以是彎曲或波狀起伏的面。它也可以是直立的，但大多是傾斜的。

斷層面的產(chǎn)狀和巖層一樣，用走向、傾向、傾角來表示。同是一條斷層，其產(chǎn)狀在不同部位常有很大變化，甚至傾向完全相反。大規(guī)模斷層不是沿著一個簡單的面發(fā)生，而往往是沿著一系列密集的破裂面或破碎帶發(fā)生位移，這稱為斷層帶或斷層破碎帶。

2） 斷層線

斷層面與地面的交線稱斷層線，它表示斷層的延伸方向。它可以是一條直線，也可以是一條曲線或波狀彎曲的線。斷層線的形狀取決于斷層面的產(chǎn)狀和地形起伏條件。

3） 斷層盤

斷層面兩側(cè)發(fā)生相對位移的巖塊，即稱為斷層盤（見圖2-24）。

（1） 上盤和下盤

當斷層面傾斜時，位于斷層面以上的斷盤叫上盤，位于斷層面下部的斷盤稱為下盤。當斷層面直立時，常用斷塊所在方位表示，如東盤、西盤等。

（2） 上升盤和下降盤

從運動角度看，很難確定斷層面兩側(cè)巖盤究竟是怎樣移動的，也許是一側(cè)上升另一側(cè)下降，也可能是兩側(cè)同向差異上升或兩側(cè)同向差異下降。因此，在實際工作中是根據(jù)相對位移的關(guān)系來判斷上升和下降，相對上升的巖塊叫上升盤，相對下降的巖塊叫下降盤。應該指出，上升盤與上盤，下降盤與下盤，切勿混淆起來。上升盤可以是上盤，也可以是下盤；下降盤可以是下盤，也可以是上盤。

1） 按斷層兩盤相對運動方向分類

（1） 正斷層

正斷層是沿斷層面傾斜線方向，上盤相對下降，下盤相對上升的斷層（見圖2-25）。一般是在水平方向因張力作用或重力作用下形成的。斷層面傾角一般較陡，往往大于45°或在60°以上。正斷層向深處變緩呈梨狀，若干個高角度正斷層在深處聯(lián)合成一個規(guī)模巨大的低角度正斷層。最后，由于斷層滑動造成上部淺層次年輕地層以斷層直接覆蓋在深層次古老巖層之上。這種梨狀正斷層稱剝離斷層，是一種伸展構(gòu)造。

圖2-25　斷層形態(tài)分類

（2） 逆斷層

逆斷層是沿斷層面傾斜方向，上盤相對上升，下盤相對下降的斷層。逆斷層一般是在兩側(cè)受到近于水平的擠壓力作用下形成的。由于形成的力學條件與褶皺近似，所以多與褶皺伴生。斷層面的角從陡到緩都有，按其傾角大小，逆斷層分為：①斷層面傾角大于45°的稱為沖斷層，或稱高角度斷層。②傾角介于25°～45°的稱為逆沖斷層或逆掩斷層；規(guī)模巨大，同時上盤沿波狀起伏的低角度斷層面作遠距離推移（數(shù)千米至數(shù)十千米）的逆掩斷層，稱為推覆構(gòu)造。推覆構(gòu)造多出現(xiàn)在地殼強烈活動的地區(qū)。例如歐洲阿爾卑斯山區(qū)的格拉魯斯推覆構(gòu)造，其上盤推覆距離達4km。四川彭縣地區(qū)、河南嵩山、西藏喜馬拉雅山等地區(qū)都發(fā)育有推覆構(gòu)造。③小于25°的稱輾掩斷層。

（3） 平移斷層

平移斷層是斷層兩盤沿斷層走向方向發(fā)生位移的斷層。其傾角通常很陡，近于直立。根據(jù)斷層兩盤相對位移方向，又可進一步分為右行（或右旋）和左行（或左旋）平移斷層。

2） 斷層的組合類型（見圖2-26）

斷層的形成和分布不是孤立的現(xiàn)象，常以一定的排列方式有規(guī)律地組合。常見的斷層組合形式有以下幾種：

（1） 階梯狀斷層

階梯狀斷層是由若干條產(chǎn)狀大致相同的正斷層平行排列而成。

（2） 地塹與地壘

地塹與地壘是由走向大致相同、傾向相反、性質(zhì)相同的兩條或數(shù)條斷層組成。兩條斷層中間的巖塊相對上升、兩邊巖塊相對下降時，相對上升的巖塊叫地壘，常常形成塊狀山地，如我國的廬山、泰山等。而兩條斷層中間的巖塊相對下降、兩側(cè)巖塊相對上升時，形成地塹，即狹長的凹陷地帶。我國的汾河平原和渭河谷地都是地塹。

（3） 疊瓦式斷層

疊瓦式斷層是由一系列產(chǎn)狀大致相同平行排列的逆斷層組合形成。

圖2-26　斷層的組合類型

3) 根據(jù)斷層走向與被斷巖層走向的幾何位置關(guān)系分類（見圖2-27）

圖2-27　斷層引起的構(gòu)造不連續(xù)現(xiàn)象
F1—走向斷層；F2—傾向斷層；F3—斜向斷層

（1） 走向斷層：斷層走向與地層走向一致。

（2） 傾向斷層：斷層走向與地層傾向一致。

（3） 斜向斷層：斷層走向與地層走向斜交。

（4） 順層斷層：斷層面與巖層層理基本一致。

4） 按斷層活動發(fā)生的時代分類

（1） 老斷層：是指侏羅紀至白堊紀（燕山期）及更老時代產(chǎn)生的而近期無明顯活動的斷層。

（2） 新斷層：新生代（喜山期）形成的，它是新構(gòu)造運動的產(chǎn)物。

（3） 活斷層：是指影響到全新世（Q4）的斷層，又稱為活動斷裂。即指現(xiàn)在正在活動或在最近地質(zhì)時期發(fā)生過活動的斷層?；顢鄬訉こ探ㄔO地區(qū)穩(wěn)定性影響大，因此它是區(qū)域穩(wěn)定性評價的核心問題。

1） 地貌上的標志（見圖2-28）

圖2-28　斷層的地貌標志

(1) 斷層崖和斷層三角面

　圖2-29　斷層的地貌標志

在斷層兩盤的相對運動中，當斷層的斷距較大時，上升盤的前緣在地貌上形成的陡崖稱為斷層崖。如峨眉山金頂舍身崖、昆明滇池西山龍門陡崖。當斷層崖受到與崖面垂直方向的地表流水侵蝕切割，形成沿斷層面分布的三角形陡壁，稱為斷層三角面。如河南偃師的五佛山。

(2) 斷層湖、斷層泉

沿斷層帶常形成一些串珠狀分布的斷陷盆地、洼地、湖泊、泉水等，可指示斷層延伸方向。如我國云南東部順南北向的小江斷裂帶分布了一串湖泊，自北向南有楊林海、陽宗海、滇池、撫仙湖、杞麓湖以及昆明盆地、宜良盆地、嵩明盆地、玉溪盆地等。

（3） 錯斷的山脊、急轉(zhuǎn)的河流

任何線狀或面狀的地質(zhì)體，如地層、巖脈、巖體、變質(zhì)巖相帶、不整合面、侵入體與圍巖的接觸界面、褶皺的樞紐及早期形成的斷層等，在平面或剖面上的突然中斷、錯開等不連續(xù)現(xiàn)象是判斷斷層存在的一個重要標志（圖2-29）。正常延伸的山脊突然被錯斷，往往是斷層兩盤平移運動的結(jié)果；橫切山脊走向的平原或盆地與山嶺的接觸帶，往往是斷層通過的地方，如太行山前斷裂帶，使太行山在華北平原西緣拔地而起，成為華北平原的西部屏障；正常流經(jīng)的河流突然產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎，或一些順直深切的河谷，都能指示斷層延伸的方向，如鮮水河的支流在斷層通過的地方突然發(fā)生轉(zhuǎn)向。

2） 斷層的地質(zhì)標志

地層的重復與缺失

走向斷層能破壞地層的層序，造成地面上某些地層發(fā)生不對稱的重復現(xiàn)象或是某些層位的缺失現(xiàn)象。圖2-30是由正斷層引起的地層重復與缺失。

圖2-30　正斷層引起的地層重復和缺失的兩種情況

3） 斷層面（帶）的構(gòu)造特征

斷層面（帶）的構(gòu)造特征是指由于斷層面兩側(cè)巖塊的相互滑動和摩擦，在斷層面上及其附近留下的各種證據(jù)。如擦痕、階步、牽引構(gòu)造、伴生節(jié)理、構(gòu)造透鏡體、斷層角礫巖和斷層泥等。

（1） 鏡面、擦痕與階步

斷層面表現(xiàn)為平滑而光亮的表面稱為鏡面，平行而密集的溝紋稱為擦痕。它們都是斷層兩側(cè)巖塊相對滑動所留下的痕跡。斷層面上還有與擦痕方向垂直的小陡坎，其陡坡與緩坡連續(xù)過渡者，稱為階步；如陡坡與緩坡不連續(xù)，其間有與緩坡方向大致平行的裂縫或有呈較大交角的裂縫隔開者，稱為反階步（見圖2-31）。它們都是因斷層活動受到某種阻力所形成的。此外，擦痕的方向平行于巖塊的運動方向，階步的陡坡傾斜方向指示對盤巖塊的動向，反階步的陡坡傾斜方向指示本盤巖塊的動向。

圖2-31　擦痕、階步與反階步

（2） 牽引構(gòu)造

斷層兩側(cè)巖層受斷層錯動影響所發(fā)生的變薄或因受斷層面摩擦力拖曳發(fā)生弧形彎曲的現(xiàn)象稱為牽引構(gòu)造。牽引構(gòu)造弧形彎曲突出的方向一般指示本盤的相對運動方向（見圖2-32）。

圖2-32　牽引構(gòu)造

（3） 斷層巖

斷層巖是斷層帶中因斷層動力作用被破碎、研磨，有時甚至發(fā)生重結(jié)晶作用而形成的巖石，主要有斷層角礫巖、碎裂巖及糜棱巖等（見圖2-33）。

圖2-33　斷層角礫巖與斷層糜棱巖

斷層角礫巖由斷層兩盤巖石的碎塊組成，由磨碎的巖屑、巖粉及地下水帶來的鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)。發(fā)育在正斷層的斷層帶中時，角礫棱角分明、雜亂無章稱為張性角礫巖。在較大的逆斷層、平移斷層和低角度正斷層中，由于斷層上覆壓力大、位移量也較大，角礫經(jīng)揉搓、碾滾而且有一定程度圓化，稱壓碎角礫巖或斷層磨礫巖。

碎裂巖是比斷層角礫巖破碎程度高、碎塊更細小的構(gòu)造巖，若其中殘留有較大的碎塊，則稱為碎斑巖；若被研磨成泥狀，其單顆粒不易分辨而又未固結(jié)者稱斷層泥。

糜棱巖是一種具層紋構(gòu)造的細粒巖石，外觀頗似硅質(zhì)巖。它主要是在較高的溫度、壓力及低應變速率條件下，由礦物晶體發(fā)生塑性變形而形成的構(gòu)造巖。它不出現(xiàn)在脆性破裂構(gòu)造的斷層中，是韌性剪切帶（韌性斷層）中的典型構(gòu)造巖。

(4) 伴生節(jié)理

在斷層剪切滑動作用下，發(fā)生在斷層面兩側(cè)巖層中的節(jié)理，稱為伴生節(jié)理，也是斷層存在的標志之一。

以上是野外識別斷層的主要標志，但不能孤立地根據(jù)一種標志進行分析，應綜合多種證據(jù)，才能得到可靠的結(jié)論。

確定斷層的形成年代視具體地質(zhì)情況可采用不同方法，但其基本原則是：斷層發(fā)生的年代晚于被斷最新地層的年代，早于不整合覆蓋在斷層之上未受其切割的最老地層的年代。圖2-34所示斷層的形成年代應為二疊紀與三疊紀之間。斷層形成年代是評價其對工程穩(wěn)定性影響的重要指標。

圖2-34　斷層形成年代在二疊紀（P）與三疊紀之間（剖面圖）

巖層被不同方向、不同性質(zhì)、不同時代的斷裂構(gòu)造切割，如果發(fā)育有層理、片理，則情況更復雜。所以，巖體被認為是不連續(xù)體，不連續(xù)面是斷層、節(jié)理、層面等，又稱結(jié)構(gòu)面。

不連續(xù)面的斷層是影響巖體穩(wěn)定性的重要因素，因為斷層的存在破壞了巖體的完整性，加速了風化作用、地下水的活動及巖溶發(fā)育，對工程建設產(chǎn)生了如下影響：

（1） 斷層是軟弱結(jié)構(gòu)面（帶），應力集中，裂隙發(fā)育，巖石破碎，整體性差，巖石強度和承載力顯著降低，透水性增強。

（2） 斷層陡壁巖體不穩(wěn)定，易崩塌，易滑動。

（3） 斷層上下兩盤巖性有差異，坐落于兩盤的建筑物易產(chǎn)生不均勻沉降。

（4） 斷層可能富水，施工中可能涌水，而且飽水的斷層帶穩(wěn)定性差，但富水性強的斷層帶是良好的供水地。

（5） 在新構(gòu)造運動強烈地區(qū)，斷層可能激活并誘發(fā)斷層地震。

（6） 斷層對地下水、風化作用等外力地質(zhì)作用往往起控制作用。

因此，斷層帶對工程建設不利，特別是道路工程建設中，選擇線路、橋址和隧道位置時，應盡可能避開斷層破碎帶。斷層發(fā)育地區(qū)修建隧洞最為不利。當隧道軸線與斷層走向平行時，應盡量避開斷層破碎帶；當隧道軸線與斷層走向垂直時，為避免和減少危害，應預先考慮支護和加固措施。由于開挖隧道代價較高，為縮短其長度，往往將隧道選擇在山體比較狹窄的鞍部通過。從地質(zhì)角度考慮，這種部位往往是斷層破碎帶或軟弱巖層發(fā)育部位，巖土穩(wěn)定性差，屬地質(zhì)條件不利地段。

沿河各地段進行公路選線時也要特別注意與斷層構(gòu)造的關(guān)系。一般來說，線路垂直通過斷層比順著斷層方向通過受的危害??；斷層面傾向線路且傾角大于10°的，工程地質(zhì)條件差；當線路與斷層走向平行或交角較小時，路基開挖易引起邊坡發(fā)生滑塌，影響公路施工和使用。

選擇橋址時要注意查明橋基部位有無斷層存在。一般當臨山側(cè)邊坡發(fā)育有傾向基坑的斷層時易發(fā)生嚴重坍塌，甚至危及鄰近工程基礎的穩(wěn)定性。

活斷層一般是指目前還在活動的斷層，或者近期（更新世以來）曾有過活動，不久的將來還可能重新活動的斷層。由于它對工程建設地區(qū)穩(wěn)定性影響大，所以是區(qū)域穩(wěn)定性評價的核心問題。

1） 活斷層的特性

（1） 活斷層的活動方式

活斷層的活動方式基本上有兩種。一種是以地震方式產(chǎn)生間歇性的突然滑動，這種斷層稱為地震斷層或粘滑型斷層。粘滑型活斷層的圍巖強度高，斷裂帶鎖固能力強，能不斷地積累應變能。當應力達到一定強度極限后產(chǎn)生突然滑動，迅速而強烈地釋放應變能，造成地震，沿這種斷層往往有周期性的地震活動。另一種是沿斷層面兩側(cè)巖層連續(xù)緩慢地滑動，這種斷層稱為蠕變斷層或蠕滑型斷層。蠕滑型活斷層主要發(fā)育在圍巖強度低，斷裂帶內(nèi)含有軟弱充填物，或孔隙水壓、地溫高異常帶內(nèi)，斷裂的鎖固能力弱，不能積累較大的應變能，在受力過程中易發(fā)生持續(xù)而緩慢地滑動。斷層活動一般無地震發(fā)生，有時可伴有小震。

（2） 活斷層的繼承性與反復性

研究資料表明，活斷層往往是繼承老的斷裂活動的歷史而繼續(xù)發(fā)展的，而且現(xiàn)今發(fā)生地面斷裂破壞的地段過去曾多次反復地發(fā)生過同樣的斷層運動。

一些活動構(gòu)造帶的古地震震中總是沿活動性斷裂有規(guī)律地分布，巖性和地貌錯位反復發(fā)生，累積疊加，其中尤以走滑斷層最為明顯。例如，新疆喀依爾特—二臺活斷裂在地質(zhì)時期內(nèi)長期活動，其右旋走滑運動幅度的最大值為26km；上更新世早期形成的水系被錯移的最大值為2.5km。根據(jù)大量古地震現(xiàn)象，不同期次斷層錯動不同層序沉積物的資料和碳 -14年代測定等綜合分析，初步可確定斷裂帶上有3～5次古地震事件，各次地震位移累積疊加。說明該斷裂在相當長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)，在差不多同一構(gòu)造應力條件下以同一機制沿著已經(jīng)發(fā)生錯動的斷裂帶繼續(xù)活動，主要活動方式是粘滑?，F(xiàn)今的富蘊地震斷裂帶是它繼承性活動和發(fā)展的產(chǎn)物，它的展布范圍與該活動斷層完全一致。

（3） 活斷層的長度與斷距及重復活動周期

活斷層的長度與斷距，是在活斷層區(qū)修建建筑物時地震預報和設防的重要資料。它是根據(jù)地震時地表錯斷的情況來確定的，通常用強震導致的地面破裂（地震斷層或地表錯斷）的長度（L）和伴隨地震產(chǎn)生的一次突然錯斷的最大位移值（D）表示。通過對地表錯斷的研究，可以了解地震破裂的方式和過程，判定地震斷層動力學特征，又可了解地震時的地面效應，判定地震危險性和震害程度，為在活斷層區(qū)修建建筑物的抗震設計提供參數(shù)。近年來，我國地震部門也對全國40余條地震地表錯斷進行了研究。同樣震級的地震由于震源深度和鎖固段巖體強度不同，其地表斷裂的長度是不相同的。

研究表明，地震地表錯斷長度從小于1km至數(shù)百千米，最大位移自幾十厘米至十余米。一般說來地震震級愈大，震源深度愈淺，則地表錯斷就愈長。大于7.5級的淺源地震均伴有地表錯斷，而小于5.5級的地震則除個別特例外均無地表錯斷。同樣震級的地震則由于震源深度不同或鎖固段巖體強度不同而地表斷裂的長度各不相同。一般認為，地面上產(chǎn)生的最長地震地表斷裂，可以代表地震震源斷層的長度。而地震震源斷層長度與震級大小是正相關(guān)的。各國學者又開展了地震震級與地表破裂長度及地表斷層位移的統(tǒng)計關(guān)系分析，力圖建立它們之間的相關(guān)關(guān)系式，以便根據(jù)已知斷裂估計可能的地震震級。

我國地震工作者統(tǒng)計了我國和鄰近地區(qū)地震的地面斷裂資料，于1965年提出了如下關(guān)系式：

lgD=0.48M－1.57

(2-1)

松田時彥統(tǒng)計了日本大陸上主要歷史地震的震級M伴隨的錯移量L的關(guān)系，其相關(guān)方程式為：

lgD=0.6M－4.0

（2-2)

式中：M——地震震級；

　D——地震時斷層的位移量(mm)。

當某次地震已知其震級時，即可按上式估算震源斷層的位移量。

（4） 活斷層的錯動速率和錯動周期

活斷層的錯動速率和錯動周期，也是近年來進行地震預報的重要資料之一?；顢鄬拥腻e動速率是反映活斷層活動強弱、斷層所在地區(qū)應變速率大小的重要數(shù)據(jù)。

活斷層的錯動速率是相當緩慢的，兩盤相對位移平均超過10mm/a，已屬相當強的活斷層。世界上著名的活斷層為美國的圣安德列斯斷層，兩盤間年平均最大相對位移也只有5cm。所以即使現(xiàn)今還在蠕動的斷層，也不能用一般的觀測方法取得它活動的標志，而需采用精密地形測量(包括精密水準和三角測量)和研究第四紀沉積物年代及其錯位量獲得。近年來還采用全球定位系統(tǒng)或超長基線（VIBI）測量法測得兩盤相對位移。

通過第四紀沉積物年代和錯位量的研究，可以測定活斷層在最新地質(zhì)時期內(nèi)的平均錯動速率。據(jù)統(tǒng)計，我國西部地區(qū)大部分活斷層的垂直平均錯動速率為0.5～1.6mm／a；水平平均錯動速率：新疆地區(qū)8～18mm／a，青藏高原周圍2～9mm／a，青藏高原內(nèi)部2.5～10mm／a。東部地區(qū)大部分活斷層的垂直平均錯動速率：華北平原0.2mm／a，銀川地塹、汾渭地塹分別為2.3mm／a、1.8mm／a，華南地區(qū)每年百分之幾至十分之幾毫米；水平平均錯動速率：華北平原0.5～2.3mm／a，鄂爾多斯周圍8～5mm／a，華南地區(qū)0.4～2mm／a，臺灣6～12mm／a。

需要指出的是，活斷層的錯動速率是不均勻的，一些地震斷層在臨震前往往加速，地震后又逐漸減緩。根據(jù)斷層的錯動速率，可以將活斷層分為活動強烈程度不等的級別。日本分為如表2-2所示的5級，我國則分為如表2-3所示的4級。

表2-2　日本活斷層分級

表2-3　我國活斷層分級

地震斷層兩次突然錯動之間的時間間隔，就是活斷層的錯動周期。由于活斷層發(fā)生大地震的重復周期往往長達數(shù)百年甚至數(shù)千年，已超出了地震記錄的時間。因此，要正確制定一些活斷層上強震的重復時間間隔，必須加強史前古地震的研究。即利用古地震時保存在近代沉積物中的地質(zhì)證據(jù)以及地貌記錄，來判定斷層錯動的次數(shù)和每次錯動的時代。例如克拉克等人在加利福利亞博利戈山地震(1968年，M=6.4)時產(chǎn)生的地表斷層上開挖溝槽，發(fā)現(xiàn)地層年代越老錯動就越大。利用碳 -14測定各地層的絕對年齡，判定該斷層在過去3000年間大約每隔200年錯動一次。

地震斷層的錯動周期主要取決于斷層周圍地殼應變速率和鎖固段斷層面的強度。若應變速率小，則應力達到斷層面強度的時間(錯動周期)就變長；若斷層面強度小的話，即使應變速率也小，它也能在較短時間內(nèi)達到極限強度而發(fā)生地震。地殼應變速率用斷層的平均錯動(位移)速率s表示，斷層面強度用一次地震的錯移量D表示，則該斷層的錯動周期R=D／s(圖2-35（a）)。若兩次地震間斷層有蠕滑運動時，則R=D／(s－c)，c為平均蠕滑速率(圖2-35（b）)。顯然，平均錯移速率低的斷層錯動周期要大得多。

圖2-35　平均錯動速率和一次地震錯移量、地震再現(xiàn)期的關(guān)系

于是得到：

lgR=0.6M－(lgs+4.0)

(2-3)

式中d、s的單位各為m及m／a。

根據(jù)上述關(guān)系式可繪制出圖解(圖2-36)?？芍?，s為1～10mm／a的A級活斷層，當發(fā)生M=7～8的地震時，其發(fā)震周期約為103年，而s小于一個數(shù)量級的B級活斷層，要發(fā)生這樣大的地震，大約周期為104年。因此，可以這樣認為：剛發(fā)生過大地震的斷層，即使是AA級斷層，該地帶應該是安全的。

圖2-36　地震重現(xiàn)周期計算圖解(據(jù)松田時彥，1978)

當?shù)卣饠鄬影橛腥鋭游灰茣r，由它所發(fā)動地震的震級和周期均顯著地縮小。需要指出的是，如果地震斷層的一個斷層面每次都以明顯不同的震級和時間間隔發(fā)生位移的話，則根本不可能求出地震周期。

2） 活斷層的判別標志

活斷層是活動在最新地質(zhì)時期內(nèi)的斷層，因而較之老斷層來說，在地質(zhì)、地貌和水文地質(zhì)等方面的特征更為清楚，根據(jù)這些特征就可以鑒別它。

（1） 地質(zhì)方面

保留在最新沉積物中的地層錯開，是鑒別活斷層的最可靠依據(jù)。這種現(xiàn)象在一些活動構(gòu)造帶中較多見。例如，寧夏賀蘭山東麓的活斷層，在賀蘭口村一帶錯開了第四紀中更新世至全新堆積的所有洪積物，落差大于50m，相對上升的一盤在地表形成了刀切似的直線形斷崖(見圖2-37)。位于汾渭地塹中段的平遙活斷層，錯斷了晚更新世中晚期的黃土，斷距40～50m，在航、衛(wèi)片上表現(xiàn)為清晰的線性構(gòu)造。黃土下伏的斷層兩盤巖性截然不同，東盤(上升盤)為早、中更新世紅色土，而西盤(下降盤)為早更新世至晚更新世早期的湖相黏土和黏土質(zhì)粉砂層(見圖2-38)。一般來說，只要見到第四紀中、晚期的沉積物被錯斷，無論是新斷層還是老斷層的復活，均可判定該斷層的活動性。需注意與地表滑坡產(chǎn)生的地層錯斷的區(qū)別。

圖2-37　賀蘭山東麓活斷層剖面圖
1—三疊紀頁巖；2—第四紀沉積物；3—活斷層

圖2-38　平遙活斷層剖面圖

　　活斷層的斷層帶(面)一般都由松散的破碎物質(zhì)所組成，而非復活老斷層的破碎帶均有不同程度的膠結(jié)，所以松散、未膠結(jié)的斷層破碎帶也可作為鑒別活斷層的地質(zhì)特征。

伴隨有強烈地震發(fā)生的活斷層，當強震過程中沿斷裂帶常出現(xiàn)地震斷層陡坎和地裂縫，是鑒別活斷層的重要依據(jù)。

（2） 地貌方面

一般來說，活斷層的構(gòu)造地貌格局清晰，許多方面的標志可作為鑒別依據(jù)。通過地貌標志研究活斷層是一種比較成熟和易行的方法。

活斷層分布地段往往是兩種截然不同的地貌單元直線相接的部位，其一側(cè)為斷陷區(qū)，而另一側(cè)為隆起區(qū)。由于在近期地質(zhì)時期內(nèi)斷塊的長期活動，高聳區(qū)和低洼的平原、盆地分化幅度很大。例如汾渭地塹的南段渭河斷陷盆地，在其南側(cè)的秦嶺太白山上保留有早第三紀侵蝕平原的殘跡，而盆地中卻堆積了6000多米厚新生代地層：可見秦嶺北麓大斷裂自第三紀至今斷距達萬米，而第四紀以來的差異升降幅度為2000m左右。該地塹北段差異升降運動最弱的雁同斷陷盆地，新生代堆積物最大厚度也在3000m以上，其中第四紀堆積物達460m。據(jù)此可以推算出升降幅度值。地貌上的突然變化及沉積物厚度的顯著差別是活動性斷裂存在的重要標志。

河流地形方面，例如河流縱比降（測量點之間高差與測量點之間水平距離的比值）一般上游段增大，向下游段減小。如果出現(xiàn)違反常規(guī)的異?，F(xiàn)象，河床坡降曲線突然變陡則指示有隱伏活斷層存在的可能。又如河漫灘與平水期河水面高度差，可反映構(gòu)造運動是上升還是下降。河漫灘二元結(jié)構(gòu)面形成之后，地殼上升，此面高于平水期河面，上升速度快，則高差大；反之，地殼下降，此面低于平水期河面（見圖2-39）。

圖2-39　河漫灘二元結(jié)構(gòu)面與河水面
A—二元結(jié)構(gòu)面；B—河漫灘相；C—河床相；R—平水期河水面

走滑型的活斷層，常使通過它的河流、溝谷方向發(fā)生明顯的變化。當一系列的河谷向一個方向同步移錯時，即可作為確定活斷層位置和錯動性質(zhì)的佐證。山脊、山谷、階地和洪積扇等的錯開，也是鑒別走滑型活斷層的標志。

此外，在活動斷裂帶上滑坡、崩塌和泥石流等工程動力地質(zhì)現(xiàn)象常呈線形密集分布。

（3） 水文地質(zhì)方面

活動斷裂帶的土石裂隙和孔隙發(fā)育，使得巖性透水性和導水性強，常形成脈狀含水層，因而當?shù)匦蔚孛矖l件合適時，沿斷裂帶泉水成線狀分布，植被發(fā)育。由于有些老斷層的破碎帶導水性也較強，泉水也有線狀分布的特征，故以此鑒別活斷層時需慎重。此外，由于當斷層活動時產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化成了熱能的緣故，許多活斷層沿線常有溫泉出露，并表現(xiàn)為沿斷裂帶呈線狀分布的特點。我國東南地區(qū)的溫泉大體上是沿活動性斷裂呈串珠狀分布的。

（4） 地殼形變測量、地球物理和地球化學標志

地殼形變測量就是對比同一地區(qū)、同一路線相同點位在不同時期測量的結(jié)果。用這種方法可以確定斷層兩盤的相對位移。地震波法等地球物理方法也是研究活斷層的有效手段。特別是地震波法廣泛應用于松散層中的隱伏斷裂研究。地球化學方法對了解地下斷層帶活動與否，具有較高的靈敏度和分辨率。常用的方法是測量土壤中汞、氡氣或氦氣。當斷層有新的活動表現(xiàn)時，這些氣體便從地殼內(nèi)部大量釋放，這時分析測定它們的含量，即可判別斷層中氣體的異常情況。例如氡氣在活斷層上可達27000～30000ppm，而正常背景含量僅0.5ppm。

3） 活斷層的工程地質(zhì)評價

（1） 斷層的地面錯動及其附近伴生的地面變形，往往會直接損害跨斷層修建或建于其鄰近的建筑物。如我國1976年唐山地震時長達8km的地表錯斷，呈北30°東方向由市區(qū)通過，最大水平錯距3m，垂直斷距0.7～1m，錯開了道路、圍墻、房屋、水泥地面等一切地面建筑物。寧夏石嘴山紅果子溝一帶的活斷層，也將明代(約400年前)長城邊墻水平錯開1.45m(右旋)，且西升東降垂直斷距約0.9m。

（2） 活斷層多伴有地震，而強烈的地震又會使建于活斷層附近較大范圍內(nèi)的建筑物受到損害。

節(jié)理就是巖石中的裂隙（縫），它較斷層更為普遍。節(jié)理規(guī)模大小不一，細微的節(jié)理肉眼不能識別，一般常見的為幾十厘米至幾米，長的可延伸達幾百米，甚至上千米。節(jié)理張開程度不一，有的是閉合的。節(jié)理面可以是平坦光滑的，也可以是十分粗糙的。節(jié)理的發(fā)育程度是工程巖體強度的重要影響因素。

巖石中節(jié)理的發(fā)育是不均勻的。影響節(jié)理發(fā)育的因素很多，主要取決于構(gòu)造變形的強度、巖石形成時代、力學性質(zhì)、巖層的厚度及所處的構(gòu)造部位。例如，在巖石變形較強的部位，節(jié)理發(fā)育較為密集。同一個地區(qū)，形成時代較老的巖石中節(jié)理發(fā)育較好，而形成時代新的巖石中節(jié)理發(fā)育較差。巖石具有較大的脆性而厚度又較小時，節(jié)理易發(fā)育。在斷層帶附近以及褶皺軸部，往往節(jié)理較發(fā)育。

節(jié)理的空間位置依節(jié)理面的走向、傾向及傾角而定。節(jié)理常常有規(guī)律地成群出現(xiàn)，相同成因且相互平行的節(jié)理稱為一個節(jié)理組，在成因上有聯(lián)系的節(jié)理組構(gòu)成節(jié)理系。

1） 按節(jié)理的成因分類

按節(jié)理的成因，節(jié)理包括原生節(jié)理和次生節(jié)理兩大類。

原生節(jié)理是指在成巖過程中形成的節(jié)理。如沉積巖中的泥裂，火山熔巖冷凝收縮形成的柱狀節(jié)理（見圖2-40），巖漿侵入過程中由于流動作用及冷凝收縮產(chǎn)生的各種原生節(jié)理等。

圖2-40　玄武巖的柱狀節(jié)理

次生節(jié)理是指巖石成巖后形成的節(jié)理，包括非構(gòu)造節(jié)理和構(gòu)造節(jié)理。

非構(gòu)造節(jié)理是指巖石由風化作用、崩塌、滑坡、冰川及人工爆破等外動力地質(zhì)作用下所產(chǎn)生的裂隙。非構(gòu)造節(jié)理常分布在地表淺部的巖土層中，延伸不長，形態(tài)不規(guī)則，多為張開的張節(jié)理。范圍小，延伸不遠，深度小，無方向性。

構(gòu)造節(jié)理是地殼構(gòu)造運動的產(chǎn)物，常與褶皺、斷層相伴出現(xiàn)并在成因和產(chǎn)狀上有一定的聯(lián)系，是廣泛存在的一種節(jié)理。特點：延伸范圍大，空間分布具有一定的規(guī)律性，成群出現(xiàn)。

2） 按節(jié)理形成的力學性質(zhì)分類

按節(jié)理形成的力學性質(zhì)，可分為張節(jié)理和剪節(jié)理兩類。

（1） 張節(jié)理

張節(jié)理是在張應力作用下形成的破裂面，多發(fā)育于褶皺軸部等張應力集中部位。張節(jié)理發(fā)育稀疏，節(jié)理間距大，沿走向延伸不遠即消失，但在附近不遠處又會斷續(xù)出現(xiàn)，并有分支復合現(xiàn)象。節(jié)理多具有較大裂口，節(jié)理面較粗糙，一般很少有擦痕。發(fā)育在粗碎屑巖中的張節(jié)理往往繞礫石和粗砂粒而過，并不切穿顆粒。在褶皺構(gòu)造中，主要發(fā)育于褶皺的軸部。

（2） 剪節(jié)理

剪節(jié)理是由剪應力作用形成的破裂面。在巖石中往往成對出現(xiàn)，形成“X”節(jié)理或共軛節(jié)理。節(jié)理面兩側(cè)巖塊有微小位移，節(jié)理面上?？梢姴梁邸９?jié)理面平直光滑，常緊閉。礫巖和砂巖中的剪節(jié)理往往平整地切割礫石和粗礫粒。節(jié)理沿走向和傾向延伸較遠，產(chǎn)狀穩(wěn)定，多是閉合的，一般發(fā)育密集，即節(jié)理間距小。剪節(jié)理主要發(fā)育于褶皺的翼部和斷層附近。

3） 按節(jié)理與所在巖層產(chǎn)狀要素的關(guān)系分類

按節(jié)理與所在巖層產(chǎn)狀要素的關(guān)系，可分為以下幾種（見圖2-41）：

圖2-41　根據(jù)節(jié)理產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀關(guān)系的節(jié)理分類
1—走向節(jié)理；2—傾向節(jié)理；3—斜向節(jié)理；4—順層節(jié)理

（1） 走向節(jié)理

節(jié)理走向與所在巖層走向大致平行。

（2） 傾向節(jié)理

節(jié)理走向與所在巖層走向大致垂直。

（3） 斜向節(jié)理

節(jié)理走向與所在巖層走向斜交。

（4） 順層節(jié)理

節(jié)理大致平行于巖層面。

4） 根據(jù)節(jié)理與褶皺樞紐方向的關(guān)系分類

根據(jù)節(jié)理與褶皺樞紐方向的關(guān)系，可將節(jié)理分為以下幾種（見圖2-42）：

(1) 縱節(jié)理

節(jié)理走向與褶皺樞紐向平行。

(2) 橫節(jié)理

節(jié)理走向與褶皺樞紐向垂直。

(3) 斜節(jié)理

節(jié)理走向與褶皺樞紐向斜交。

圖2-42　根據(jù)節(jié)理產(chǎn)狀與褶皺樞紐關(guān)系的節(jié)理分類

節(jié)理是一種發(fā)育廣泛的裂隙。節(jié)理將巖層切割成塊體，對巖土強度和穩(wěn)定性有很大影響。構(gòu)造成因的節(jié)理分布范圍廣、埋藏深度大，并向斷層過渡，對工程穩(wěn)定性影響較大。節(jié)理受力為張應力時比剪應力的工程性能差。節(jié)理傾向和邊坡一致時穩(wěn)定性差。

1） 當巖石中存在節(jié)理時，節(jié)理與工程的關(guān)系

（1） 節(jié)理破壞了巖石的完整性，給風化作用創(chuàng)造了有利條件，促進巖石風化速度。

（2） 節(jié)理降低了巖石強度、地基承載力、穩(wěn)定性。當節(jié)理主要發(fā)育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時，無論巖體的走向如何，路塹邊坡都容易發(fā)生崩塌等不穩(wěn)定現(xiàn)象。

（3） 節(jié)理的存在有利于挖方采石，但影響爆破作業(yè)的效果。

（4） 節(jié)理是地下水良好的通道，加快可溶巖的溶蝕，對工程不利，會在施工中造成涌水。

（5） 節(jié)理發(fā)育的巖層是良好的供水水源點。

2） 節(jié)理的工程地質(zhì)評價

當巖層中存在節(jié)理，在工程上除了有利于開挖外，對巖體的強度和穩(wěn)定性都有不利的影響。節(jié)理有可能成為影響工程設計施工的重要影響因素，所以應對節(jié)理進行深入的調(diào)查研究，評價其工程地質(zhì)性質(zhì)。

對節(jié)理的工程地質(zhì)評價主要包括節(jié)理的發(fā)育方向、發(fā)育程度和節(jié)理的性質(zhì)三方面內(nèi)容。

（1） 主要節(jié)理發(fā)育方向的評價

節(jié)理多數(shù)情況下看起來是雜亂無章的，但經(jīng)統(tǒng)計后有一定的規(guī)律性，可以找出節(jié)理發(fā)育的主要方向。較為常用的節(jié)理統(tǒng)計圖是節(jié)理玫瑰圖，節(jié)理玫瑰圖中可以用節(jié)理走向編制，也可以用節(jié)理傾向編制。

節(jié)理走向玫瑰圖的作圖程序如下：在一半圓上分畫0～90°和0～270°的方位。把所測得的節(jié)理走向按每5°或每10°進行分組，算出每組節(jié)理的平均走向，然后作一個標注有方位的半圓，以徑向線的方位表示節(jié)理的走向，徑向線的長度表示節(jié)理數(shù)，把每組節(jié)理的平均走向及節(jié)理數(shù)用徑向線方位及其長度表示并點繪于圖中，最后用折線把徑向線端點連接起來。圖中的每一個“玫瑰花瓣”代表一組節(jié)理的走向，“花瓣”的長度代表這個方向上節(jié)理條數(shù)，“花瓣”越長表示沿這個方向分布的節(jié)理越多，花瓣的胖瘦表示分散程度。如圖2-43所示，比較發(fā)育的節(jié)理有15°、75°和312°三組。

節(jié)理傾向玫瑰圖的編制，把所得的節(jié)理傾向按5°或10°間隔進行分組，統(tǒng)計每組節(jié)理平均傾向和個數(shù)。在注有方位角的圓周圖上（圖2-44），以節(jié)理個數(shù)為半徑，按各組平均傾向定出各組的點，用折線連接各點即得節(jié)理傾向玫瑰圖。用節(jié)理統(tǒng)計資料的各組平均傾向和平均傾角作圖，圓半徑長度代表平均傾角，可得節(jié)理傾角玫瑰圖。

圖2-43　節(jié)理走向玫瑰圖

圖2-44　節(jié)理傾向、傾角玫瑰圖

　　　

（2） 節(jié)理發(fā)育程度的評價

評價裂隙發(fā)育程度的定量指標主要是節(jié)理間距、節(jié)理密度、節(jié)理率及完整系數(shù)等。節(jié)理間距越小，巖石破碎程度越高，巖體承載力將明顯降低。節(jié)理密度（線密度）是指在垂直于節(jié)理走向方向1m距離內(nèi)節(jié)理的數(shù)目（條數(shù)/m），線密度的倒數(shù)即為節(jié)理的平均間距，兩者都是評價巖體質(zhì)量的重要指標。

（3） 節(jié)理性質(zhì)的評價

節(jié)理的性質(zhì)是指裂隙的延伸長度、貫通情況、節(jié)理面的粗糙程度、力學性質(zhì)、充填情況等，這些性質(zhì)影響著節(jié)理的工程性質(zhì)。節(jié)理持續(xù)性是指節(jié)理裂隙的延伸程度。一般來說，＜1m及1～3m，差；3～10m，中等；10～30m及＞30m，好及很好。持續(xù)性越好的節(jié)理對工程影響越大。節(jié)理粗糙度一般分為平直、波狀、階梯狀3種形態(tài)，并進一步有光滑、平滑、粗糙3種分級。首先區(qū)別非構(gòu)造與構(gòu)造節(jié)理，然后區(qū)分其力學性質(zhì)是張節(jié)理還是剪節(jié)理。節(jié)理的充填物一般有泥土、方解石脈、石英脈和長英質(zhì)巖脈。除泥土外，其余充填物一般對節(jié)理裂隙起膠結(jié)作用，有利于它的穩(wěn)定。泥土遇水軟化起潤滑作用，不利于穩(wěn)定。

地質(zhì)圖是反映一個地區(qū)各種地質(zhì)條件的圖件。它是將地殼中的各種地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象(如各種巖層、巖體、地質(zhì)構(gòu)造、礦床等的時代、產(chǎn)狀、分布和相互關(guān)系)用一定的符號、色譜和花紋按一定比例縮小并投影到平面圖(地形圖)上的一種圖件，是工程實踐中需要收集和研究的重要地質(zhì)資料。

有時為了某種特殊的目的，著重表示某種地質(zhì)現(xiàn)象的圖件，稱為專門的地質(zhì)圖，如北京西山地區(qū)水文地質(zhì)圖。

1） 地質(zhì)圖的種類

（1） 普通地質(zhì)圖

以一定比例尺的地形圖為底圖，反映一個地區(qū)的地形、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地殼運動及地質(zhì)發(fā)展歷史的基本圖件，稱為普通地質(zhì)圖，簡稱地質(zhì)圖。在一張普通地質(zhì)圖上，除了地質(zhì)平面圖(主圖)外，一般還有1個或2個地質(zhì)剖面圖和綜合地層柱狀圖。普通地質(zhì)圖是編制其他專門性地質(zhì)圖的基本圖件。

按工作的詳細程度和工作階段不同，地質(zhì)圖可分為大比例尺的(＞1∶25000)、中比例尺的（1∶5000～1∶10萬）、小比例尺的（1∶20萬～1∶100萬)。在工程建設中，一般是大比例尺的地質(zhì)圖。

（2） 地貌及第四紀地質(zhì)圖

以一定比例尺的地形圖為底圖，主要反映一個地區(qū)的第四紀沉積層的成因類型、巖性及其形成時代、地貌單元的類型和形態(tài)特征的一種專門性地質(zhì)圖，稱為地貌及第四紀地質(zhì)圖。

（3） 水文地質(zhì)圖

以一定比例尺的地形圖為底圖，反映一個地區(qū)總的水文地質(zhì)條件或某一個水文地質(zhì)條件及地下水的形成、分布規(guī)律的地質(zhì)圖件，稱為水文地質(zhì)圖。

（4） 工程地質(zhì)圖

工程地質(zhì)圖是各種工程建筑物專用的地質(zhì)圖，如房屋建筑工程地質(zhì)圖、水庫壩址工程地質(zhì)圖、鐵路工程地質(zhì)圖等。工程地質(zhì)圖一般是以普通地質(zhì)圖為基礎，只是增添了各種與工程有關(guān)的工程地質(zhì)內(nèi)容。如在地下洞室縱斷面工程地質(zhì)圖上，要表示出圍巖的類別、地下水量、影響地下洞室穩(wěn)定性的各種地質(zhì)因素等。

圖2-45　中國地質(zhì)圖

　　2） 地質(zhì)圖的基本內(nèi)容

（1） 平面地質(zhì)圖

圖2-46　平面地質(zhì)圖

平面地質(zhì)圖又稱為主圖，是地質(zhì)圖的主體部分，主要包括：

① 地理概況：圖區(qū)所在的地理位置(經(jīng)緯度、坐標線)、主要居民點(城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村所在地)、地形、地貌特征等。

② 一般地質(zhì)現(xiàn)象：地層、巖性、產(chǎn)狀、斷層等。

③ 特殊地質(zhì)現(xiàn)象：崩塌、滑坡、泥石流、喀斯特、泉及主要蝕變現(xiàn)象。

（2） 剖面圖

在平面圖上，選擇1條至數(shù)條有代表性的圖切剖面，以表示巖性、褶皺、斷層的空間展布形態(tài)及產(chǎn)狀、地貌特征等。

（3） 柱狀圖

主要表示平面圖區(qū)內(nèi)的地層層序、厚度、巖性變化及接觸關(guān)系等。

（4） 比例尺

說明比例尺的大小，用數(shù)字：1：×××

也可用尺標：

（5） 圖例

說明地質(zhì)圖中所用線條符號和顏色的含義，按照沉積地層層序、巖漿巖、地質(zhì)構(gòu)造及其他地質(zhì)現(xiàn)象的順序排列。

（6） 責任欄(圖簽)

說明地質(zhì)圖的編制單位、圖名、圖號、比例尺、編審人員、成圖日期等，便于查找。

3） 地質(zhì)圖的一般規(guī)格

一幅正規(guī)的地質(zhì)圖應該有統(tǒng)一的規(guī)格，除圖幅本身外，還包括圖名、比例尺、圖例和責任表(包括編圖單位或人員、編圖日期及資料來源等)，并附有綜合地層柱狀圖和地質(zhì)剖面圖。

圖名表明圖幅所在地區(qū)和圖的類型。一般采用圖區(qū)內(nèi)主要城鎮(zhèn)、居民點或主要山嶺、河流等命名。如果比例尺較大，圖幅面積小，地名小，不為眾人所知或同名多，則在地名上要寫上所屬的省(區(qū))、市或縣名。如《北京市門頭溝區(qū)地質(zhì)圖》、《四川省江油縣馬角壩地質(zhì)圖》。圖名用端正美觀的字體書寫于圖幅上端正中或圖內(nèi)適當位置。

比例尺又稱縮尺，用以表明圖幅反映實際地質(zhì)情況的詳細程度。地質(zhì)圖的比例尺與地形圖或地圖的比例尺一樣，有數(shù)字比例尺和線條比例尺。比例尺一般注于圖框外上方圖名之下或下方正中位置。

圖例是一張地質(zhì)圖不可缺少的部分。不同類型的地質(zhì)圖各有所表示的地質(zhì)現(xiàn)象的圖例。普通地質(zhì)圖的圖例用各種規(guī)定的顏色和符號來表明地層、巖體時代和性質(zhì)。圖例通常是放在圖框外的右邊或下邊，也可放在圖框內(nèi)足夠安排圖例的空白處。圖例要按一定順序排列，一般按地層、巖石和構(gòu)造的順序排列，并寫上“圖例”二字。

地層圖例的安排是從上到下，由新到老。如放在圖的下方，一般是由左向右從新到老排列。圖例都畫成大小適當?shù)拈L方形的格子排成整齊的行列。在長方格的左邊注明地層時代，右邊注明主要巖性，方格內(nèi)著上和注明與地質(zhì)圖上同層位的相同顏色和符號。

構(gòu)造符號的圖例放在地層、巖石圖例之后，一般排列順序是地質(zhì)界線、褶皺軸跡(構(gòu)造圖中才有)、斷層，除斷層線用紅色線外，其余都用黑色線。

凡圖幅內(nèi)存在的和表示出的地層、巖石、構(gòu)造及其他地質(zhì)現(xiàn)象就應無遺漏的有圖例，圖內(nèi)沒有的就不能列上圖例。地形圖的圖例一般不標注在地質(zhì)圖上。

圖框外左上側(cè)注明編圖單位，右上側(cè)寫明編圖日期，下方左側(cè)注明編圖單位、技術(shù)負責人及編圖人，右側(cè)注上引用的資料(如圖件)單位、編制者及編制日期?；蛘邔⑸鲜鰞?nèi)容列繪成“責任表”放在圖框外右下方。

4） 地質(zhì)圖的表示方法

（1） 地層巖性

通過地層分界線、年代符號或巖性代號和顏色，并配合圖例說明來表示。第四紀松散沉積層形狀不規(guī)則，但有一定的規(guī)律性，大多在河谷斜坡、盆地邊緣、平原與山地交界處，大致沿山麓等高線延伸。巖漿侵入體的界線，形狀最不規(guī)則，也無規(guī)律可循，需根據(jù)實地情況測繪。

（2） 地質(zhì)構(gòu)造

褶皺在地質(zhì)圖上主要通過地層的分布規(guī)律、年代新老關(guān)系和巖層產(chǎn)狀綜合表示出來。為了突出褶皺軸部的位置及褶皺的形態(tài)類型，在地質(zhì)構(gòu)造圖上，常在褶皺核部地層的中央用下列符號加重表示：

圖2-47　褶皺的表示符號

在斷層出露位置，在彩色地質(zhì)圖上常用紅線、在黑白地質(zhì)圖上用粗黑線符號表示：

圖2-48　斷層的表示符號

正斷層，長線代表斷層出露位置和斷層線延伸方向，帶箭頭的短線代表斷層面的傾向，度數(shù)為斷層面傾角，不帶箭頭的雙短線所在的一側(cè)為斷層的上升盤。逆斷層，符號與同正斷層。

平移斷層，箭頭代表本盤相對滑動的方向，短線代表斷層面傾向，度數(shù)表示斷層面的傾角。

比例尺放大，應注明水平比例尺和垂直比例尺。

剖面圖兩端的同一高度上注明剖面方向(用方位角表示)。剖面所經(jīng)過的山嶺、河流、城鎮(zhèn)等地名應注明在剖面的上面所在位置。為醒目美觀，最好把方向、地名排在同一水平位置上。

剖面圖的放置一般南端在右邊，北端在左邊，東右西左，南西和北西端在左邊，北東和南東端在右邊。

剖面圖內(nèi)一般不要留有空白。地下的地層分布、序、構(gòu)造特征推斷繪出。（見圖2-49地質(zhì)剖面圖）

圖2-49　某地的地質(zhì)剖面圖

正式的地質(zhì)圖或地質(zhì)報告中常附有工作區(qū)的地層綜合柱狀圖。地層柱狀圖可以附在地質(zhì)圖的左邊，也可以繪成單獨一幅圖。比例尺可根據(jù)反映地層詳細程度的要求和地層總厚度而定。圖名書寫于圖的上方，一般標為“地區(qū)綜合地層柱狀圖”。

綜合地層柱狀圖是按工作區(qū)所有出露地層的新老疊置關(guān)系恢復成水平狀態(tài)切出的一個具有代表性的柱子。在柱子中表示出各地層單位或?qū)游坏暮穸?、時代及地層系統(tǒng)和接觸關(guān)系等。一般只繪地層(包括噴出巖)，不繪侵入體。也有將侵入巖體按其時代與圍巖接觸關(guān)系繪在柱狀圖里。用巖石花紋表示的地層巖性柱子的寬度，可根據(jù)所繪柱狀圖的長度而定，使之寬窄適度、美觀大方，一般以2～4cm為宜。

1） 閱讀步驟

（1） 圖名、比例尺、方位：了解地理范圍和精度

讀地質(zhì)圖首先要看圖式和各種規(guī)格，即先看圖名、比例尺和圖例。

從圖名和圖幅代號、經(jīng)緯度，了解圖幅的地理位置和圖的類型，從比例尺可以了解圖上線段長度、面積大小和地質(zhì)體大小及反映詳略程度，圖幅編繪出版年月和資料來源，便于查明工作區(qū)研究史。

（2） 圖例

熟悉圖例是讀圖的基礎。首先要熟悉圖幅所使用的各種地質(zhì)符號，從圖例可以了解圖區(qū)出露的地層及其時代、順序，地層間有無間斷，以及巖石類型、時代等。讀圖例時，最好與圖幅地區(qū)的綜合地層柱狀圖結(jié)合起來，了解地層時代順序和它們之間的接觸關(guān)系(整合或不整合)。

（3） 地形地貌、水系

在閱讀地質(zhì)內(nèi)容之前應先分析圖區(qū)的地形特征。在比例尺較大(如大于1∶50000)的地形地質(zhì)圖上，從等高線形態(tài)和水系可了解地形特點。在中小比例尺(1∶10萬～1∶50萬)地質(zhì)圖上，一般無等高線，可根據(jù)水系分布、山峰標高的分布變化認識地形的特點。

（4） 地層的分布、產(chǎn)狀及其與地形的關(guān)系

一幅地質(zhì)圖反映了該地區(qū)各方面地質(zhì)情況。讀圖時一般要分析地層時代、層序和巖石類型、性質(zhì)和巖層、巖體的產(chǎn)狀、分布及其相互關(guān)系。

（5） 地質(zhì)構(gòu)造的類型、分布及其相互關(guān)系

對于分析地質(zhì)構(gòu)造方面主要是褶皺的形態(tài)特征、空間分布、組合和形成時代；斷裂構(gòu)造的類型、規(guī)模、空間組合、分布和形成時代或先后順序。

（6） 分析地史

綜合分析本區(qū)構(gòu)造運動性質(zhì)及其在空間和時間上的發(fā)展規(guī)律、地質(zhì)發(fā)展簡史及各種礦產(chǎn)的生成與分布等，從而對該區(qū)的總體地質(zhì)概況有較全面的認識。

（7） 分析評價工程地質(zhì)條件

在上述閱讀分析的基礎上，對圖幅范圍內(nèi)的區(qū)域地層巖性條件和地質(zhì)構(gòu)造特征，結(jié)合工程建設的要求，進行初步分析評價，并提出進一步勘察工作的意見。

思考題

1. 如何確定巖石的相對地質(zhì)年代？

2. 地質(zhì)年代單位有哪些？

3. 什么是巖層的產(chǎn)狀？有哪些要素？野外如何確定巖層的產(chǎn)狀？

4. 地質(zhì)體之間的接觸關(guān)系有哪些？其反映的地質(zhì)內(nèi)容是什么？

5. 簡述地層露頭線的判別方法。

6. 如何識別褶皺并判斷其類型？

7. 按軸面的產(chǎn)狀褶曲分哪幾類，各有何特點？地形倒置現(xiàn)象是怎樣形成的？

8. 褶皺區(qū)如何布設工程建筑？

9. 簡述構(gòu)造節(jié)理的特征。

10. 分析節(jié)理對工程建筑的影響。

11. 斷層的類型及組合型式有哪些？

12. 野外怎樣識別斷層？

13. 什么是活斷層？它對工程建筑有什么影響？

14. 地質(zhì)平面圖、剖面圖及柱狀圖各自反映了哪些內(nèi)容？

15. 如何閱讀分析一幅地質(zhì)圖？