【正文】 第十講 地貌和第四紀(jì)地質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性分析 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述 ① 地貌和第四紀(jì)地質(zhì) 各種地貌形態(tài)的特征和成因；第四紀(jì)分期。 ② 巖體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定分析 巖體結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的類型和特征：赤平極射投影等結(jié)構(gòu)面的圖示方法；根據(jù)結(jié)構(gòu)面和臨空面的關(guān)系進(jìn)行穩(wěn)定分析。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)： 各種地貌形態(tài)的特征和成因、巖體結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的類型和特征以及根據(jù)結(jié)構(gòu)面和臨空面的關(guān)系進(jìn)行穩(wěn)定分析。 三、內(nèi)容講解： 第三節(jié) 地貌和第四紀(jì)地質(zhì) 地貌即地表形態(tài) (地形 )。地貌形態(tài)大小不等，千姿萬態(tài)，成因復(fù)雜， 但總的說來，地貌形態(tài)是內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力互相作用的結(jié)果。第四紀(jì)是地球發(fā)展的最新階段，它包括更新世和全新世。 一、主要地貌形態(tài)的特征與成因 地貌形態(tài)是由地貌基本要素所構(gòu)成。地貌基本要素包括：地形面、地形線和地形點(diǎn)，它們是地貌形態(tài)的最簡(jiǎn)單的幾何組分，決定了地貌形態(tài)的幾何特征。自然界的地貌形態(tài)雖被人歸結(jié)為上述三種地貌基本要素所構(gòu)成。 【例題 1】構(gòu)成地貌形態(tài)的地貌基本要素中不包括（ ）。 A. 地形面 B. 地形線 C. 地形點(diǎn) D. 走向線 答案： D 地形面：可能是平面、曲 面或波狀面。例如山坡面、階地面、山頂面和平原面等。 地形線：兩個(gè)地形面相交組成地形線 (或一個(gè)地帶 )，或者是直線或者是彎曲起伏線，例如分水線、谷底線、坡折線等等。 地形點(diǎn)：兩條 (或幾條 )地形線的交點(diǎn)，或孤立的微地形體構(gòu)成地形點(diǎn)，這實(shí)際上是大小不同的一個(gè)區(qū)域，例如山脊線相交構(gòu)成山峰點(diǎn)或山鞍點(diǎn)、山坡轉(zhuǎn)折點(diǎn)和河谷裂點(diǎn)等。 任何一種地貌形態(tài)的特點(diǎn)，都可以通過描述其地貌形態(tài)特征和形態(tài)測(cè)量特征反映出來。 地貌基本形態(tài)具有一定的簡(jiǎn)單的幾何形狀，但是地貌形態(tài)組合特征，就不能用簡(jiǎn)單的幾何 形狀來表示，而必須考慮這一形態(tài)組合的總體起伏特征，地形類別和空間分布形狀。例如，山前由若干洪積扇群集所構(gòu)成的洪積平原，這是一種地貌形態(tài)組合，其中每一個(gè)洪積扇作為一個(gè)基本地貌形態(tài)，具有扇形幾何特征；但這一形態(tài)組合的特征則是縱向傾斜，橫向和緩起伏，呈條狀分布的洪積傾斜平原。 地貌的成因研究，涉及地貌形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，地貌形成的動(dòng)力和影響地貌形成發(fā)展的因素。地貌形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是巖石和地質(zhì)構(gòu)造。地貌形成的動(dòng)力主要有兩類，即內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。地貌的形成發(fā)展是內(nèi)、外營(yíng)力相互作用的結(jié)果。 (一 )殘積物及風(fēng)化殼 地殼表層巖石遭受風(fēng)化作用后，在原地形成的松散堆積物稱殘積物 (層 )。在地殼表層不同深度由于風(fēng)化作用的因素、方式和強(qiáng)度不同，致使在垂直剖面上形成具有不同成分和結(jié)構(gòu)的多層殘積物，由這些殘積物所構(gòu)成的復(fù)雜剖面稱為風(fēng)化殼。在風(fēng)化殼的頂部，通常是生物活動(dòng)的場(chǎng)所，生物在生命過程中分泌和產(chǎn)生大量的有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)與殘積物不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改造殘積物，這個(gè)過程稱成土 (壤 )作用，經(jīng)成土作用改造過的富含腐殖質(zhì)的殘積物稱土壤。因此，殘積物和土壤都是風(fēng)化殼的組成物質(zhì)。由于風(fēng)化作用的復(fù)雜性和基巖的性質(zhì)不同，風(fēng) 化殼可以由單一的殘積層組成，也可以由多層殘積層組成。 風(fēng)化殼中常含有多種有用礦產(chǎn)，風(fēng)化成因的鐵、錳、鎳、鈷、鋁礦床是這些礦種中的主要類型。風(fēng)化殼和殘積層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)工程建筑也有直接影響，因此研究風(fēng)化殼有著重要意義。 決定風(fēng)化殼形成的主要因素是氣候條件，在不同氣候條件下，風(fēng)化作用進(jìn)行的方式、強(qiáng)度不同，因而形成處于不同風(fēng)化作用階段和發(fā)育程度的風(fēng)化殼。據(jù)此可把風(fēng)化殼劃分為下列四個(gè)主要類型： (機(jī)械風(fēng)化殼 )。巖石在物理風(fēng)化作用下在原地產(chǎn)生碎裂，形成巖屑型風(fēng)化殼。其化學(xué)風(fēng) 化作用微弱，元素遷移能力也弱，組成殘積層的巖石成分與母巖基本一致。風(fēng)化殼上層碎屑粒徑細(xì)小，向下逐漸變粗，最下部是具風(fēng)化裂隙的基巖。 巖屑型風(fēng)化殼主要形成于寒冷氣候帶 (凍原帶 )，由于氣溫低；化學(xué)元素極不活躍，僅有微弱的化學(xué)風(fēng)化作用，使部分硅酸鹽礦物風(fēng)化成水云母和水綠泥石等風(fēng)化程度低的礦物。 — 硫酸鹽型風(fēng)化殼及硅鋁 — 碳酸鹽型風(fēng)化殼。此類風(fēng)化殼是在物理風(fēng)化作用基礎(chǔ)上，化學(xué)風(fēng)化作用開始階段的產(chǎn)物。在氧和二氧化碳的作用下，硫化物受氧化成硫酸鹽；鋁硅酸鹽礦物中的堿金屬和堿土金屬在碳酸化作用下 ，從礦物中析出，并形成碳酸鹽。此階段的典型礦物是石膏、方解石等，因水溶液呈堿性，有時(shí)可形成水云母等粘土礦物。此類風(fēng)化殼形成于干旱氣候帶 (荒漠帶 )及溫暖的半干旱氣候帶 (草原帶 )。整個(gè)風(fēng)化殼因富含鈣而呈黃 — 灰黃色，類似黃土又稱黃土狀風(fēng)化殼，這類風(fēng)化殼的厚度一般不大。 (高嶺石型風(fēng)化殼 )。在化學(xué)風(fēng)化作用深入進(jìn)行下，鈣、鎂、鉀、鈉等元素全部被析出，硅也大量遷移。水溶液呈酸性反應(yīng)，使硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物分解，形成高嶺石、蒙脫石等粘土礦物，故稱高嶺石型風(fēng)化殼。高嶺石型風(fēng)化殼主要形成于溫暖濕 潤(rùn)氣候帶 (草原灰化土帶 )。 。在化學(xué)風(fēng)化作用進(jìn)行較為徹底的情況下，硅酸鹽礦物已全部分解，可以遷移的元素均已析出，形成硅、三價(jià)鐵、鋁的氧化物。風(fēng)化殼因富含鐵質(zhì)而呈紅色。典型的磚紅土型風(fēng)化殼主要形成于濕熱氣候帶。 【例題 2】某場(chǎng)地內(nèi)巖土層分布為： ① 層粉質(zhì)粘土，呈硬塑狀； ② 層泥巖（夾薄層泥砂巖）；經(jīng)探槽揭露，兩層巖土具有相同的層理，則第 ① 層粉質(zhì)粘土為（ ）。 A. 殘積物 B. 沖積物 C. 坡積物 D. 冰積物 答案： A (二 )斜坡地貌與斜坡堆積物 斜坡地貌是自 然界分布最廣泛的地形形態(tài)之一，它包括山坡、岸坡和人工斜坡。其形態(tài)特征，成因和物質(zhì)組成均十分復(fù)雜。斜坡的坡度，物質(zhì)組成在內(nèi)外力因素的綜合影響下，經(jīng)常地發(fā)生變化，凡是變化趨勢(shì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活有較大影響，甚至有災(zāi)害性影響的斜坡稱為不穩(wěn)定斜坡。不穩(wěn)定的斜坡有兩類：一類是坡度陡，常在地震和重力等因素影響下，發(fā)生強(qiáng)烈的崩垮滑動(dòng)，造成災(zāi)害。另一類由于組成物質(zhì)松散，易受水流沖刷造成水土流失，促使耕地破壞和水庫(kù)淤塞。地質(zhì)工作者研究斜坡，就是為了控制和預(yù)防邊坡崩、滑及水土流失。 崩塌是指斜坡 上的巖、土體在重力作用下，突然地迅速地向坡下垮落的現(xiàn)象。崩塌速度很快，可達(dá)自由落體的速度。崩塌作用常發(fā)生在坡度很陡的斜坡地帶，如具懸崖的狹谷地帶和海、湖岸地帶。 崩塌作用的結(jié)果是，一方面在坡的上部形成一個(gè)新的陡坎地形，其形狀常切入山坡呈圍椅狀，稱崩塌壁。崩塌壁下由崩落的巖塊刨出深溝，而崩塌產(chǎn)物則堆在山坡底部呈不規(guī)則的堆石壩狀，稱倒石堆。倒石堆由未經(jīng)分選的崩塌堆積物組成。它包括巨大的崩塌巖塊；巖塊碰撞及壓砸而形成的碎石及巖粉；以及斜坡上的其他松散堆積物等。其巖性成分與組成斜坡的巖性一致，碎屑 呈角礫狀，分選性極差。 崩塌是突然發(fā)生的，常堵塞河道、阻塞道路，毀壞良田，砸毀民房和橋梁，給人民生活造成很大危害 撒落是斜坡上的巖體在強(qiáng)烈的機(jī)械風(fēng)化作用下，不斷地產(chǎn)生碎塊及巖屑，它們?cè)谥亓ψ饔孟孪蚱孪聣嬄浠驖L動(dòng)的現(xiàn)象。 撒落與崩塌不同，它形成于坡度為 30176。 ～ 70176。 的斜坡地帶，在沿坡地帶，風(fēng)化巖屑以較崩塌為緩慢的速度逐漸地、均勻地撒落于坡下，并形成倒石錐。有時(shí)沿坡麓形成倒石錐群。 撒落堆積物的巖塊和巖屑由于經(jīng)過滾動(dòng)棱角遭受磨蝕。較大石塊滾動(dòng)速度快，多停留于坡腳，造成具有下粗上細(xì)的粗略分選。穩(wěn)定的倒石錐坡面常常長(zhǎng)滿植物，巖塊的空隙由細(xì)粒物質(zhì)充填壓密，有時(shí)被地下水中所含鈣質(zhì)充填。 滑坡又稱地滑，它是斜坡巖體或土體在重力作用及其他因素的影響下，沿著一定的軟弱面 (帶 )整體緩慢滑動(dòng)所形成的一種地貌現(xiàn)象。 滑坡的幾種主要地貌特征如下。 (1)滑坡臺(tái)階：滑體移動(dòng)時(shí)，滑坡體上下各段滑動(dòng)速度的差異，或滑動(dòng)時(shí)間的先后不同，常常形成幾個(gè)滑動(dòng)面。除主滑動(dòng)面外，還有幾個(gè)分支滑動(dòng)面，構(gòu)成幾塊滑體?；w之間相互錯(cuò)斷，構(gòu)成多級(jí)臺(tái)階。每一臺(tái) 階由滑坡平臺(tái)及陡壁組成，平臺(tái)面向斜坡方向傾斜，臺(tái)面上的樹木也因傾斜而成 “ 醉漢林 ” 、 “ 馬刀樹 ” 。 (2)滑坡陡壁：即滑體移動(dòng)后，與斜坡上方未動(dòng)的巖土體之間的分界面。陡壁位于滑體后緣，在平面上呈弧形 (圈椅狀 )。陡壁高度代表滑體移動(dòng)的距離，一般從數(shù)厘米到數(shù)十米?；露副谏铣７植加写怪狈较虻牟梁?。 (3)月牙形洼地和滑坡湖：由于滑體移動(dòng)后，滑體與滑坡陡壁之間常遺留下月牙形洼地，洼地積水時(shí)形成滑坡湖。 (4)滑坡舌和滑坡鼓丘：由于滑體移動(dòng)，使得在滑體前緣，形成形如舌狀地伸入溝塹低地或河道 中的部分稱滑坡舌。若因滑體前緣受阻，而被擠壓鼓起成丘狀者稱滑坡鼓丘。 (5)滑坡裂縫：滑坡發(fā)育的初期及中期裂縫極其發(fā)育。滑體不同部位由于受力差異，發(fā)育有不同性質(zhì)的裂縫與擦痕。 【例題 3】某場(chǎng)地內(nèi)存在有 “ 醉漢林 ” 、 “ 馬刀樹 ” 等地貌特征，則表明該場(chǎng)地發(fā)生過（ ）。 A. 崩塌 B. 泥石流 C. 斷裂 D. 滑坡 答案： D 流水地貌及其堆積物是陸地上分布最為廣泛的地貌類型和第四紀(jì)沉積類型。流水地貌及其堆積物的研究，對(duì)于水工建筑、道路 橋梁建設(shè)、農(nóng)田基本建設(shè)、水土保持及滅害防治、河運(yùn)航道、地下水賦存條件以及砂礦地質(zhì)等方面都具有最普遍而廣闊的意義。 在暴雨或大量積雪消融時(shí)，所形成的瞬時(shí)洪流稱暫時(shí)性水流。暫時(shí)性水流形成的侵蝕地形是侵蝕溝，溝床中的水流堆積物稱沖溝堆積物。沉積于溝口的沉積稱洪積物。 在半干旱氣候 帶的松散沉積層之上，在植被稀疏的緩坡地區(qū)侵蝕溝可以發(fā)展得很快，使地形遭受強(qiáng)烈的分割，蠶食耕地，破壞道路，造成大量水土流失，淤塞水庫(kù)河道，沖溝密布還使?jié)撍幌陆担斐晌：ι醵?，為黃土高原的溝塹縱橫，稱為侵蝕溝。 侵蝕溝中被侵蝕破壞的碎屑物質(zhì)，洪水期被搬運(yùn)出溝口后，由于水流分散，坡度急劇減小，流速降低，這些碎屑物質(zhì)遂堆積于溝口，形成一種半圓沖出錐堆積物稱為沖出錐。 洪積扇是在暴雨季節(jié)，山區(qū)洪流沿河谷流出山口時(shí)，由于山區(qū)與山麓之間地形相差懸殊，水流出山口后形成散流，水流厚度、流速迅速減?。煌瑫r(shí)還因地表 水的蒸發(fā)及通過山口松散沉積物時(shí)的迅速下滲，使水量大大減小，搬運(yùn)力急劇減弱，由洪流搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)在山口處呈扇形堆積形成的。過去不同時(shí)期的河谷底部 (河床及河漫灘部分 )，由于河流下切侵蝕作用加強(qiáng)，被抬升超出一般洪水期水面以上，呈階梯狀分布于河谷谷坡上，這種地貌稱為河流階地。每一級(jí)階地都經(jīng)歷了兩個(gè)形成階段：首先是以側(cè)方侵蝕為主，形成寬廣的河谷，同時(shí)堆積沖積層；然后下切侵蝕加強(qiáng)，切開沖積層，形成階地陡坎。 沖積平原是大河的中下游發(fā)生大量堆積而形成廣闊的地帶?？梢苑譃樯角捌皆⒅胁科皆蜑I海平原三部分。 山 前平原是從山區(qū)到平原的過渡帶，成因上屬于沖積 — 洪積型。當(dāng)河流流出山口到平原后，河床坡降急劇減小，水流呈扇形散開，河道分汊，水流厚度減小，其動(dòng)能大大減弱，形成沖洪積扇形平原。 中部平原是沖積平原的主要部分，組成中部平原的沉積物主要是沖積物，但也夾有湖積物及風(fēng)成堆積物，位于中部平原的河流，以汊道式的游蕩型河流為主，眾多的河流甚至幾個(gè)水系組成一個(gè)沖積平原。 濱海平原成因上屬于沖積 — 海積平原。其沉積物顆粒更細(xì)，沼澤面積大，并伴有周期性海水入侵。在濱海地區(qū)有典型的海岸帶的沉積及殘留的地貌， 如海岸砂堤 (貝殼堤 )，以及瀉湖、海灣等。 【例題 4】山前平原的成因?qū)儆冢? ）。 A. 沖積型 B. 洪積型 C. 沖積 — 洪積型 D. 沖積 — 海積型 答案： C (1)巖溶地貌 可溶性巖層在巖溶作用下，形成的一系列獨(dú)特地貌。根據(jù)它們的出露情況，分為地表巖溶地貌及地下巖溶地貌兩大類。前者在形成過程中，地表水起著較重要的作用，而后者主要是以地下水作用為主。 1)溶溝、石芽 溶溝是可溶性巖層表面上 的一些溝槽狀凹地，是由地表水流 (主要是片流和暫時(shí)性溝 狀水流 )順坡地沿節(jié)理裂隙，長(zhǎng)期進(jìn)行溶蝕作用的結(jié)果。在溶溝間突起狀的石脊稱石芽。石芽與溶溝的高度、深度一般不超過幾米。被松散蓋層覆蓋的稱為埋藏石芽。 2)巖溶漏斗 在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，地表經(jīng)常出現(xiàn)的一種漏斗狀凹地稱為巖溶漏斗。它平面形態(tài)呈圓或橢圓狀，直徑數(shù)米至數(shù)十米。深度數(shù)米至十余米。 巖溶漏斗的形成過程，是地表水流沿垂直裂隙向下滲漏時(shí)使裂隙不斷擴(kuò)大，先在地面較淺處形成隱伏的孔洞，并隨著孔洞的擴(kuò)大上部巖土層逐步崩塌，最后陷落 成漏斗。 3)落水洞 落水洞是地表巖溶與地下巖溶的過渡形式。其表面很少有碎屑物堆積。常是地表通向地下河、地下溶洞或地下水面的孔道。它形成于地下水垂直循環(huán)極為流暢的地區(qū)，是流水沿垂直裂隙進(jìn)行溶蝕、沖蝕并伴隨部分崩塌作用的產(chǎn)物。 4)干谷、半干谷及盲谷 巖溶地區(qū)當(dāng)?shù)貧ど仙龝r(shí)，地表河流不是隨之下切，而是沿著后期在谷底上發(fā)育的巖溶孔道 (漏斗、落水洞等 )，將水吸干，谷底干涸遂形成干谷。有些干谷在暴雨季節(jié)尚排泄部分洪水，則稱半干谷。干谷的形成也可以由于河流發(fā)生地下截彎取