书城建筑工程地质基础实习实验教程
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第14章 地质图件的识读与分析

①分析图区地形和褶皱特征,分析时应注意地层界线的弯曲是与岩层产状和地形的影响有关还是与次级褶皱有关。若与次级褶皱有关,应在剖面上反映出来。

②选定剖面位置,剖面线应尽可能垂直于褶皱轴迹的延伸方向,且能通过全区主要褶皱构造,剖面线应标绘在地质图上。

③绘出地形剖面。

④在地形剖面上用铅笔标出背斜和向斜的位置,除标出明显的褶皱外,对于剖面附近可能隐伏延展到剖面的次级褶皱,也应将其轴迹线延伸至与剖面线相交处,并在剖面线和地形剖面上标出相应位置。

⑤绘出褶皱形态,将剖面线切过的地层界线的交点和褶皱的转折端位置均投影到地形剖面上。在绘褶皱构造时应注意以下几点。

剖面切过不整合界线时,应先画不整合面以上的地层和构造,然后再画不整合面以下的地层和构造。被不整合面所掩盖的地质界线和构造,可顺其延伸趋势延至剖面线上(如图58中的m点),再将该点投影到不整合面,从此点绘出不整合面以下的地层界线和构造。

剖面切过断层时,先画断层,然后再画断层两侧的地层和构造。

绘褶皱构造应先从褶皱核部的地层界线开始,逐次绘出两翼,并要注意表现出次级褶皱。

剖面线与地层走向斜交时,应将地层倾角换算成剖面方向上的视倾角画入剖面,若剖面切过的地点无岩层产状数值,则可按同一翼最邻近的产状数据来画。

褶皱同一翼的相邻岩层的倾角相差较大,上、下岩层又是整合接触关系,这可能是岩层倾角局部变陡或变缓的表现,以两翼同一岩层厚度基本不变为前提;在地表处的岩层倾角按所测量的值绘制,向深处则适当加以修正,使之逐渐与主要产状协调一致。如图510所示。

轴面直立或近于直立的褶皱转折端的形态与它在平面上的倾伏端露头形态大致相似,在绘制转折端形态时也可根据枢纽倾伏角作纵向切面,求出到所作剖面处核部地层枢纽的深度,然后结合该层两翼倾角及枢纽位置绘成圆弧。

4.褶皱横截面图的绘制方法

褶皱横截面图是在垂直于褶皱枢纽的截面上投影而成的。这种图将地质图转动到便于顺着褶皱枢纽倾伏方向进行观察的位置,即观察产生缩短视线的“侧瞰构造”的效应。这种图是从地质图上用正投影方法绘制的,如图511所示。因此,一张反映褶皱构造形态出露较完整、标明枢纽产状的地质图是绘制截面图的基础。一幅横截面图只能反映褶皱枢纽倾伏角基本不变的那一个区段的褶皱形态特征,如果枢纽产状有变化,则要把图区划分成若干均匀区段来绘制各区段的横截面图,即横截面图所反映的是圆柱状褶皱。横截面图的绘制方法及步骤介绍如下。

①在地质图上画等间距的方格,其纵坐标线与褶皱枢纽倾伏方向平行,横坐标线与之垂直。(图512(a)中的1、2、3……及a,b,c……)②作横截面图上的网格,横截面图垂直于纵坐标,基线与横坐标平行并等长。平行于枢纽方向的横坐标(如图512(a),(c)中的1、2、3……)之间的间距保持不变,而垂直于枢纽方向的纵坐标(如图512(a)中的a,b,c……)之间的新间距则按公式h=hsinθ计算(公式中h为原来坐标间距,θ为枢纽倾伏角),或用作图法求出(如图512(b))。于是画出横截面的网格,其中a,b,c……是按缩短后的间距画的。

③将平面图上的褶皱层界线与纵、横坐标的交点,按其在方格网上的位置标绘到横截面图上坐标投影网格的相应位置,并根据平面图上褶皱的露头形态将相邻的点连成线,即得出顺枢纽倾伏方向观察的褶皱构造形象。

上述作图方法是以地面平坦为前提的。若在地形起伏较大的地区作横截面图时,应根据地形等高线进行地形校正。

5.5读断层地区地质图并求断层产状及断距

一条断层的描述内容一般包括断层名称(地名+断层类型,或用断层编号)、位置、延伸方向、通过的主要地点、延伸长度、断层面产状、断层两盘出露的地层及其产状,以及地层重复、缺失和地质界线错开等特征;还包括两盘相对位移方向和断距的大小、断层与其他构造的关系、断层的形成时代及力学成因等。

1.断层发育区地质特征的分析

根据图513,分析该区出露的地层,建立地层层序,判定不整合的时代,研究新老地层分布及产状,确定区内褶皱形态、轴向及断层的发育状况。

(1)断层面产状的判定断层线是断层面在地面的出露线,它和倾斜岩层的露头线一样,可根据其在地形地质图上的“V”字形,用作图法求出断层面的产状,如图513所示。断层线在河谷中呈指向下游的“V”字形,说明断层倾向南西,通过作图求得断层产状是SW230°40°。

(2)两盘相对位移的判定

断层两盘相对升降、平移并经侵蚀夷平后,若两盘处于等高平面上,则露头和地质图上一般表现出以下规律。

①对于走向断层或纵断层,一般是地层较老的一盘为上升盘。但当断层倾向与岩层倾向一致,且断层倾角小于岩层倾角,或地层倒转时,则地层新的一盘是上升盘。

②横向正(或逆)断层切过褶皱时,背斜核部变宽或向斜核部变窄的一盘为上升盘;如果是平移断层,则两盘核部宽窄基本不变。

③倾斜岩层或斜歪褶皱被横断层切断时,如果地质图上的地层界线或褶皱轴线发生错动,既可能是正(或逆)断层造成,也可能是平移断层造成,这时应参考其他特征来确定其相对位移方向。若是由正(或逆)断层造成的地质界线错移,则岩层界线向该岩层倾向方向移动的一盘为相对上升盘。若是由褶皱造成的地质界线错移,则向轴面倾斜方向移动的一盘为上升盘。

确定了断层面产状和断层相对位移方向,就可确定断层的性质。例如,断层面倾向西南,西南盘(上盘)地层相对较新,为下降盘,所以是一条上盘下降的正断层。

2.断距的测定

在大比例尺地形地质图上,如果两盘岩层产状稳定,在垂直岩层走向方向上可以求出以下各种断距。

(1)铅直地层断距的测定

断层两盘同一层面的铅直距离即为铅直地层断距。在地质图上求铅直地层断距时,首先在断层任一盘上,作某一层面某一高程的走向线,延长穿过断层线与另一盘的同一层面相交,此交点的标高与走向线之间的标高差,即为铅直地层断距;也可在断层一盘的岩层顶面作走向线,延长穿过断层线,使之与另一盘的同一层面相交,确定交点标高,判定其与走向线之间的标高差,即为断层的铅直地层断距。

(2)水平地层断距的测定

在垂直岩层走向的剖面上,过断层两盘同一层面上等高两点间的水平距离,即为水平地层断距。在地质图的断层两盘,绘出同一层面的等高的走向线,测量两走向线间的垂直距离,按该图比例尺计算该断层的水平断距。

(3)求地层断距

根据水平地层断距和铅直地层断距的测定,可计算出地层断距。

上述断距的测定,以岩层被错断后两盘岩层产状未发生改变为前提条件,即沿断层面没有发生旋转。

断层时代的确定有两个依据:断层一般发生在被其错断的最新地层之后,而在未被错断的上覆不整合面以上的最老地层之前;与岩体或其他构造相互切割时,被切割者的时代相对较老。

5.6地质图实习

实习一水平岩层地质图分析实习

1.目的与要求

①明确地质图的概念,了解地质图的图式规格。

②了解阅读地质图的一般步骤和方法。

③掌握水平岩层在地质图上的表现特征。

④认识倾斜岩层和不整合接触关系在地质图上的表现特征。

⑤学会用“V”字形法则分析倾斜岩层的产状。

⑥学习编绘倾斜岩层地质剖面图的方法。

2.实习内容

①阅读、分析凌河地形地质图(如图514所示),判别哪些地层是水平岩层,并求凌河地形地质图中K1层的厚度。

②分析凌河地形地质图,用“V”字形法则分析图区岩层产状、露头分布特征及露头宽度变化,认识地层接触关系。

③绘制凌河地形地质图中的A-B地质剖面图。

实习二分析地质图确定产状要素实习

1.目的与要求

①学会在地形地质图上用三点法求岩层产状要素。

②掌握岩层产状要素的概念。

2.实习内容

在鹰岩地形地质图(如图515所示)上,已知某煤层为一倾斜岩层,产状稳定,有3个钻孔的深度分别为ZK260m、ZK340m、ZK580m,用三点法求该岩层产状;在设计钻孔的ZK9处,预计打多深即可达该层顶面?

实习三褶皱地区地质图分析作图实习

1.目的与要求

①初步掌握阅读褶皱地区地质图的步骤和方法。

②学会从地质图上认识和分析褶皱的形态、组合特征及形成时代。

③学会在褶皱区地质图上绘制图切剖面图(铅直剖面图和横截面图)的方法。

2.实习内容

分析朝松岭地形地质图(如图516所示)中的褶皱形态特征及形成时代。对图区内一褶皱进行文字描述(可附示意图),绘制地质剖面图。

实习四断层分布区地质图分析实习

1.目的与要求

①学会在地质图上分析断层。

②在地质图上求断层产状及断距。

2.实习内容

①分析四明山地形地质图(如图517所示),判别断层性质。

②求断层面产状和断距。

③确定断层的形成时代。

实习五隧道工程地质纵断面图作图实习

1.目的与要求

①学习地质图的读图方法。

②综合分析地质资料。

2.地质资料

某铁路以隧道通过虎山地段,隧道进出口里程为DK30+200~DK30+460,该段线路纵坡为5‰的上坡,进口轨顶标高为142m。

隧道穿过泥盆系、石炭系和二叠系地层,根据钻孔探明的岩性顺序是:0~45m为P1地层,45m~75m为C3地层,75m~82m为C2地层。

虎山隧道地形地质图如图518所示。

3.实习内容

根据地质平面图及相关地质资料,绘制隧道工程地质纵断面图。