① 岩土工程勘察
一、岩土工程勘察的基本要求
岩土工程勘察是工程建設項目實施的第一個環節，必須遵照執行有關勘察技術標准，以利於提高工程經濟效益、環境效益和社會效益，並促進勘察技術的發展。
1.岩土工程勘察的目的
岩土工程勘察的目的是正確反映建設場地的岩土工程條件，評價岩土工程問題，並提出解決問題的方法和建議。勘察要堅持與設計、施工緊密結合，貫穿於工程建設的全過程，確保工程質量。因此，岩土工程勘察應完成兩項主要任務：
（1）為建設場地穩定性和適宜性進行評價，分析論證場地的地質構成、地下水狀況、不良地質現象、環境工程地質條件、岩土的工程性狀包括特殊性岩土的情況，並預測岩土工程存在的問題和相應的防治措施等。
（2）為各類工程建築場地提供工程岩土體的強度和變形等設計參數。論證分析地基基礎方案、岩土工程治理措施，並預測建築場地在施工階段及工程竣工後應注意的問題和防護措施。
2.場地復雜程度與岩土工程勘察等級
建設場地的復雜程度與勘察等級是確定岩土工程勘察工作量和進度計劃的依據。劃分復雜程度和等級通常要考慮下列條件：
（1）根據工程類型及其可能產生的破壞後果的嚴重性，工程安全等級可劃分為三級：一級為重要工程，一旦破壞會產生很嚴重的後果；二級為一般工程，工程破壞會造成嚴重後果；三級為次要工程，其破壞不會造成嚴重後果。
（2）根據場地的地形地貌、不良地質現象、工程地質環境等條件劃分場地等級（表9-1）。
表9-1場地等級劃分
（3）根據地基的岩土種類和地下水影響等條件劃分地基等級，如表9-2所示。
表9-2地基等級劃分
（4）根據（1）～（3）所確定的安全等級、場地等級和地基等級可組合為岩土工程勘察等級，如表9-3所示。
表9-3岩土工程勘察等級劃分
3.岩土工程勘察階段劃分及其任務
勘察階段的劃分是與設計階段相適應的，分為選址或可行性研究勘察、初步勘察、詳細勘察或施工圖設計勘察和施工勘察。各階段勘察的工作內容和任務要求應結合岩土工程勘察等級和工程特性確定，如表9-4所示。
表9-4各階段勘察內容及任務
對於場地面積不大，岩土工程條件簡單或有建築經驗的地區或單項岩土工程等，均可進行一階段勘察，但勘察工作量布置應滿足詳細勘查工作的要求。對於場地穩定性和特殊性岩土的岩土工程問題，應根據岩土工程的特點和工程性質布置相應的勘探與測試或進行專門研究論證評價。對於專門性工程，如水壩和核電站等，尚應按工程性質要求專門進行研究勘察。
二、岩土工程勘察的基本程序
岩土工程勘察要求分階段進行，各階段勘察程序可分為承接勘察項目、籌備勘查工作、編寫勘察綱要、進行現場勘察、室內水土試驗、整理勘察資料和編寫報告等。
1.承接勘察項目
通常由建設單位會同設計單位（即委託方，簡稱甲方）委託勘察單位（即承包方，簡稱乙方）進行。簽訂合同時，甲方需向乙方提供相關文件和資料，並對其可靠性負責。相關文件包括：工程項目批件；用地批件（附紅線范圍的復製件）；岩土工程勘察委託書及其技術要求（包括特殊技術要求）；勘察場地現狀地形圖（其比例尺需與勘察階段相適應）；勘察范圍和建築總平面布置圖各一份（特殊情況可用有相對位置的平面圖）；已有的勘察與測量資料。
2.籌備勘查工作
是保證勘查工作順利進行的重要步驟。
3.編寫勘察綱要
應根據合同任務要求和踏勘調查的結果分析預估建築場地的復雜程度及其岩土工程性狀，按勘察階段要求布置相適應的勘察工作量，並選擇勘察方法和勘探測試手段。在制定計劃時還需要考慮勘察過程中可能未預料到的問題，為更改勘察方案留有餘地。
4.工程地質測繪與調查
在選址—可行性研究或初步勘察階段進行。對於詳細勘察階段的復雜場地也應考慮工程地質測繪。測繪之前應盡量利用航片或衛片的判讀資料，測繪的比例尺選址為1∶5000～1∶50000；初勘為1∶2000～1∶10000；詳勘為1∶500～1∶2000，或更大些。當場地地質條件簡單時，僅作調查。根據測繪成果可進行建築場地的工程地質條件分區，為場地的穩定性和建設適宜性進行初判。
5.勘查工作量
是根據工程地質測繪、工程性質和勘測方法綜合確定的，目的是為了鑒別岩土性質和劃分地層。勘探方法有鑽探、井探、槽探和物探等，並可配合原位測試和採取原狀土試樣、水試樣進行室內土水試驗分析。勘探完成後還要求對勘探井孔進行回填，以免影響場地地基的穩定性。
6.岩土測試
其目的是為地基基礎設計提供岩土技術參數，分為室內岩土試驗和原位測試，測試項目通常按岩土特性和工程性質確定，室內試驗除要求作岩土物理力學試驗外，有時還要模擬深基坑開挖的回彈再壓縮試驗、斜坡穩定性的抗剪強度試驗、振動基礎的動力特性試驗以及岩體的抗壓強度和抗拉強度等試驗。
7.岩土工程勘察成果整理
此項工作是勘查工作的最後一步。勘察成果是對勘察全過程的總結，並以報告書的形似提出。報告書編寫以調查、勘探、測試等原始資料為基礎，經過對原始資料的分析研究、去偽存真、歸納整理，使資料得以提煉，做出正確的結論。報告要闡明勘察項目的來源、目的與要求；擬建工程概述；勘察方法和勘查工作布置；場地岩土工程條件的闡述與評價等；對場地地基的穩定性和適宜性進行綜合分析論證，為岩土工程設計提供場地地層結構和地下水空間分析的幾何參數、岩土體工程性狀的設計參數，提出地基基礎設計方案的建議；預測擬建工程對現有工程的影響，工程建設產生的環境變化以及環境變化對工程產生的影響，為岩土體的整治、改造和利用選擇最佳方案；預測岩土工程施工和工程運營期間可能發生的岩土工程問題，提出相應的監控、防治措施和合理的施工方案。報告書中還應附有相應的工程岩土圖件，如勘探點平面布置圖、工程地質柱狀圖、工程地質剖面圖、原位測試、室內試驗成果圖表，岩土利用、整治或改造設計方案的有關圖表以及有關地質現象的素描和照片等。
三、岩土工程勘察的理論基礎和相關技術
為完成岩土工程勘察的技術標准、基本要求和基本程序所規定的內容，岩土工程勘察需要建立堅實的理論基礎和強大的技術支持。岩土工程勘察的基礎理論包括基礎地質、工程地質、水文地質、工程地震學、岩土力學、基礎工程學等，所需要的技術支持包括工程地質測繪、遙感判譯、工程勘探、工程物探、室內岩土力學測試、原位岩土力學測試等。
1.岩土工程勘察的理論基礎
岩土工程勘察的主要任務是評價建設場地穩定性和適宜性，提供地基岩土體的強度和變形等設計參數。因此，岩土工程勘察的理論基礎有兩大支柱，其一是地質學，包括基礎地質、工程地質和水文地質等；其二是岩土力學，包括土質土力學、岩體力學、岩土體動力學等。
地質學研究地球的物質成分、內部構造、表面特徵，地球發展歷史中的各種地質作用和曾經生活於其上的生命的形式及其演變。工程建築場地是地球表層介質的一部分，為闡明工程建設場地的穩定性和適宜性，自然要藉助於地質學的理論。地質歷史及第四紀地質的研究可以揭示建築場地岩土體的成因和時代；岩石學和土質學的研究可以了解場地岩土體的物質組成和類型；構造地質學可以確定場地所處的地質構造部位及其構造穩定性；地震地質學的研究可以了解工程場地所處區域的地震活動性；水文地質學研究可以揭示工程場地地下水的賦存狀態和水質情況；工程地質研究可以查明場地的不良地質問題和場地的工程地質條件。總之，地質學理論基礎使岩土工程勘察有能力從成因歷史、物質組成、構造穩定性、工程地質條件等多個方面認識工程建築場地，從而對場地的工程適宜性提出正確的評價，進而對場地的工程利用或改造提出合理的建議。
將工程場地視為地質體和地質作用的產物，通過地質學研究可以了解工程場地的構造穩定性和建築適宜性。然而，岩土工程還需要將工程場地岩土體看作工程材料，研究其工程特性和力學性能，這就需要運用岩土力學方面的理論。岩土體介質作為天然材料，與混凝土等人工材料相比其性能更為復雜，主要表現為物質組成和內部結構的不均勻性和各向異性。工程岩土體可以劃分為鬆散的土體和固結的岩體兩大類。土質土力學研究土體的物質組成特點和物理力學性質，包括土的粒度成分、礦物成分、土的分類、土的基本物理狀態（成分、密度、含水量、孔隙度、飽和度、稠度等）與土的物理力學特性（滲透性、壓實性、濕陷性、壓縮性、抗剪性等）之間的關系、地基土體的沉降和承載力、土質邊坡和深基坑邊坡的土壓力分布及邊坡穩定性等。岩體力學研究岩體的物理力學性質，包括岩石的物質組成和內部結構、物理性質指標、滲透性、水岩相互作用特性、岩體結構和工程岩體分級、岩石和岩體的強度與變形、洞室圍岩應力與穩定性分析、岩石地基的應力與穩定性分析、岩質邊坡的穩定性分析等。
可見，岩土工程勘察理論基礎的兩大支柱地質學和岩土力學分別從地質構造和工程特性兩個角度對工程岩土體進行研究分析，為工程建築場地和工程岩土體的工程穩定性和適宜性評價提供了強大的理論支持。
2.岩土工程勘察的相關技術
為完成評價工程建築場地穩定性和適宜性、為工程設計提供工程岩土體強度和變形等設計參數兩大任務，除需要有強大的理論基礎外，岩土工程勘察還必須通過一系列的技術工作取得關於工程建設場地和工程岩土體的第一手資料為岩土工程勘察的理論分析提供依據。與岩土工程勘察相關的技術主要有工程地質測繪、遙感判譯、工程物探、工程勘探、室內試驗測試、原位試驗測試和長期觀測等。
工程地質測繪是勘查工作中最重要的、走在前面的勘察方法，其本質是應用地質理論知識對地面的地質體和地質現象進行觀察和描述，以了解地質變化規律。工程地質測繪是按照一定精度將場地的工程地質條件和各種地質要素反映在一套工程地質圖幅及其相應的表格和說明書上。工程地質測繪的內容主要應包括七個方面的內容：①測繪區內的地層、岩性、岩相變化、地層成因類型及相互接觸關系；②地質結構，如土體的成層組合關系、岩體結構特徵和斷層性質等；③地形地貌及其成因類型、與地質構造的關系；④地下水，了解地下水位、含水層、隔水層、地下水類型、涌水量和水質等；⑤各種物理地質現象的分布、規模、發育程度、形態和結構特徵、活動性、危害性及其形成條件；⑥已有建築物的變形破壞情況；⑦天然建築材料。如果測繪地區已有相同或更大比例尺的地質、地貌等測繪成果，則只須在這種基礎上作一些工程地質所需的專門性補充測繪即可。測繪比例尺的選擇應根據具體情況考慮，既要滿足設計的要求，又不致浪費工作量。一般要考慮三個因素，即工程地質勘查階段；建築物的類型與規模；工程地質條件的復雜程度和區域研究程度。從踏勘到詳勘，測繪比例尺一般在1∶500,000～1∶1,000之間變化。
遙感技術（RS）是工程地質測繪的一個輔助手段。航片、衛片包含了大范圍的地層岩性、地質構造、地貌形態和物理地質現象等信息，詳加判譯可以很快得到關於測繪區的全局認識。尤其是在通行不便的偏遠地區，充分利用航片和衛片更具有特殊的意義。近年發展起來的GPS技術具有定位的高度靈活性和常規測量技術無法比擬的高精度和高效率，已廣泛應用於北京、上海等地的地鐵控制網、高速公路和橋梁控制網、長距離隧道貫通測量控制網、地籍測量控制網等，獲得了顯著的效益。工程測繪中的另一項新技術是地理信息系統（GIS），它通過對分布數據的一系列的空間操作和分析為地球科學、環境科學和城市建設、工程設計及企業經營的規劃、管理和決策提供有用的信息。RS、GPS和GIS三者結合，形成了快速獲取、更新、存貯、管理和分析地理和空間信息的3S」技術體系，為工程測繪提供了強大的技術手段。
工程物探是一種間接方法，根據被測地質介質的密度、磁性、導電率、彈性波傳播速度等物理性質以及岩層的含水量、裂隙率、破碎程度等物理狀態，用特定的儀器設備測定岩層的物理參數，特別是測定岩土體的力學指標，從而劃分岩層、判定地質結構、地下水埋深、岩溶分布情況。相對於工程勘探而言，工程物探方法經濟、快速，能夠及時提出測繪工作難以推斷而又亟待解決的問題，所以在工程地質測繪過程中常要求物探的適當配合，特別是在解決覆蓋層厚度、基岩面的起伏變化、追蹤斷層等方面，效果特別顯著。另外，工程物探的成果對於工程勘探工作的布置具有參考意義。但是，由於方法的間接性，物探成果比較粗略，因為只有物理性質差異比較顯著的岩土體物探方法才能夠加以分辨。所以，物探應以測繪為指導，並且要用工程勘探的方法加以驗證。
工程勘探包括鑽探和坑探，是直接了解地下地質情況的可靠手段，在一般的岩土工程勘察中常常是必不可少的。
鑽探利用一定口徑的鑽機在預定的勘察點上鑽孔取芯，以了解工程場地的地質構造和岩土體的情況。鑽探工作幾乎在任何情況下都可以進行，地表水體和地下水都限制不了它，效率較高，是最為常用的勘探手段。近年來大口徑（1m左右）鑽探的應用使得勘察人員可以進入孔中直接對孔壁進行觀察和描述；小口徑金剛石鑽進的應用提高了岩心採取率，並可以取得軟弱夾層和破碎帶的岩心，還可以對樁基等進行抽芯檢測；鑽孔照相和鑽孔電視可以在鑽進過程中觀察井壁，所有這些新技術的應用大大提高了鑽探的效果，克服了傳統鑽探的一些弱點，使鑽探工作在岩土工程勘察中發揮著越來越重要的作用。
坑探是在岩土體中開挖出一定形狀和尺寸的坑槽或洞室，以便勘察人員能夠進入其中直接對工程岩土體進行觀察描述乃至進行一些特定的試驗測試項目。最常用的坑探方法有：①試坑、淺井：試坑的深度一般不大，而淺井則是一種垂直掘進的圓形或方形探坑，一般深5～15m。試坑和淺井主要用於剝除覆土揭露基岩，研究松軟土層的地質結構、風化殼的厚度分帶，也常用於載荷試驗和滲水試驗；②探槽：探槽一般為0.8m寬、3m深的長槽，多用於了解岩層分布和追索斷層，了解水庫大壩軸線兩側山坡坡積和殘積層的厚度和性質並進一步揭露基岩地質構造；③豎井和斜井：多半用於解決地面以下一定深度處的地質構造問題，例如軟弱夾層及構造破碎帶的厚度和性質、風化程度隨深度的變化、滑坡體的結構及滑動面的位置、滑帶土石特徵等；④平硐：適用於較陡的基岩邊坡，常用以查明壩址兩岸、隧道進出口和大橋岸坡的地質結構，尤其是在岩層傾向河谷並有易滑夾層時，或層間錯動較多、斷裂較發育時，利用平硐可獲得極好的效果。另外，平硐還為岩體單軸抗壓試驗、大型剪力試驗等大型原位測試提供了良好的條件。
岩土工程勘察中室內試驗測試工作的主要目的是取得工程場地岩土體的物理力學參數，為岩土工程設計提供依據。室內試驗主要是對由現場取得的岩土體樣品進行試驗測試，包括室內土工試驗和室內岩石試驗兩個方面。土工試驗項目主要有：土的物理試驗（包括土的密度和相對密度試驗、含水量和界限含水量試驗、顆分試驗、滲透試驗等）、土的變形試驗（包括固結和壓縮試驗、靜止測壓力系數試驗、黃土濕陷性試驗、膨脹土的膨脹與收縮試驗、鹽漬土溶陷性試驗等）、土的強度試驗（包括直剪試驗、殘余強度試驗、三軸壓縮試驗、無側限抗壓強度試驗、微型十字板試驗等）、土的流變試驗（包括土的直剪蠕變試驗、單剪蠕變試驗、三軸壓縮蠕變試驗、單軸壓縮蠕變試驗和土的鬆弛試驗等）、土的動力特性試驗（包括振動三軸、振動單剪、共振柱、自振柱、振動扭剪和振動台等試驗），此外還有室內模擬試驗和其他一些專門性試驗測試，如土工離心試驗、凍土試驗等。室內岩石試驗項目主要有：岩相鑒定、岩石空隙性質試驗、岩石水理性質試驗、岩石聲學特性試驗、岩石強度和變形試驗、岩石結構面抗剪強度試驗、岩體軟弱夾層剪切蠕變試驗、岩石點荷載強度試驗等。
岩土工程勘察中的原位試驗測試是在天然條件下在工程現場原位測定岩土體的各種工程性質，所取得的數據更符合岩土體的實際情況。另外，原位測試還可以測定難以採取不擾動試樣的岩土體（如砂土、流動淤泥層等）的有關工程性質。原位測試可以避免采樣過程中應力釋放的影響，並且可以大大縮短工程勘察的周期。因此，國內外岩土工程界對原位測試給予極大重視，在設備和技術方法上不斷創新發展。常用的原位測試方法大致可分為三大類：①岩土力學性質及地基強度的原位測試，包括靜力載荷試驗、靜力觸探、動力觸探、標准貫入試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、岩石現場剪切試驗、岩石現場三軸試驗、土體現場剪切試驗等；②岩土體中應力測量，包括應力恢復法、應力解除法和水壓致裂法等；③水文地質試驗，包括原位滲透試驗、注水試驗、抽水試驗和壓水試驗等。
除室內試驗和原位測試外，岩土工程勘察中的許多重要數據還需要從長期觀測中獲得，許多工程地預測或評價的結論有賴於長期觀測的結果加以驗證。長期觀測是在一定時期內對被觀測對象的定期重復測量或描述，從而獲得被測對象有關參數或特性隨時間的變化規律和發展趨勢。常常進行的工程地質長期觀測有：①與建築物有關的地下水動態觀測；②各種物理地質現象的長期觀測；③建築物修建後與周圍地質環境相互作用及動態變化的長期觀測。
② 岩層有哪些基本構造特點
1.岩層
由兩個平行或近於平行的界面所限制的、岩性基本一致的層狀岩體叫岩層，由沉積作用形成的岩層叫沉積岩層。沉積岩層一般都具有成層性，所謂沉積岩層的「層或單層」是指，在基本穩定的介質條件下沉積的一個單元，表示最小的岩石地層單位，它由成分上基本一致的沉積物組成。層與層之間由層面分隔，層面代表了短暫的無沉積或沉積作用突然變化的間斷面，層的厚度變化很大，可由數毫米至數米。按層的厚度可分為：塊狀層（厚度＞2m），厚層（2～0.5m），中層（0.5～0.1m），薄層（0.1～0.01m），微層（＜0.01m）。
2.層面
岩層的上、下界面叫層面，上層面又稱頂面，下層面又稱底面。兩個岩層的接觸面，既是上覆岩層的底面，又是下伏岩層的頂面。兩層面間的垂直距離就是岩層的厚度。由於沉積環境和條件的不同，有的岩層在較大范圍內厚度基本一致，形成厚度穩定的板狀；有的岩層厚度不穩定發生一定的變化，有的向一側變薄以致尖滅，形成楔形，有的向兩側同時變薄和尖滅，形成透鏡狀（圖2-2）。
圖2-2 岩層的厚度和形態
A—頂面；B—底面；H—岩層厚度；Ⅰ—板狀岩層；Ⅱ—岩層變厚變薄；Ⅲ—岩層尖滅，呈楔形；Ⅳ—岩層呈透鏡狀
3.層理
層理是沉積岩最常見的一種原生構造。它是沉積物沉積時由於介質（如水、空氣）的流動在層內形成的成層構造。層理面產狀可以與層面產狀一致，也可以與層面產狀不一致。層理由沉積物的成分、結構、顏色及層的厚度、形狀等在剖面上的變化而顯示出來。
組成層理的要素有細層、層系、層系組。
細層 通常又稱紋層，是組成層理的最小單位，其厚度極小，常以毫米計。細層與層面平行或斜交，也可以是平直的、波狀的或彎曲的。
圖2-3層理的基本術語
（據姜在興，2003）
層系 是由成分、結構和產狀上相同的許多細層組成。水平細層組成的層系由於層系間缺乏明顯的劃分標志，一般難以劃分層系；而由傾斜細層組成的層系則易於識別，層系間由明顯的層系界面分隔。層系的上、下界面之間的垂直距離稱層系厚度。按層系界面的形態可分為板狀層系、楔狀層系和槽狀層系。板狀層系即層系界面為平面，且層系界面相互平行呈板狀延伸（圖2-3A）；如果層系界面相互不平行則為楔狀層系（圖2-3B）；槽狀層系的底界面為槽狀（圖2-3C）。
層系組 是由兩個或兩個以上的相似層系組成的，是在同一環境的相似水動力條件下形成的。例如由厚度不等的板狀層系所組成的層系組。
層理的形成及其特徵與組成岩石的成分，形成岩石的地質、地理環境以及介質運動特徵有關。層理按其形態的不同可分為三種基本類型；即平行層理、波狀層理和斜層理（圖2-4）。
圖2-4層理的基本類型
Ⅰ—平行層理；Ⅱ—波狀層理；Ⅲ—斜層理；a—細層；b—層系
4.層面的識別
在層狀岩石地區研究地質構造時，首先就要正確地識別岩層的頂、底面和新、老層序。大多數沉積岩的層面較為明顯，易於認識。但是，某些岩層，如巨厚岩層或礫岩層，它們的層面常常很不清楚；有的岩層則由於節理、劈理強烈發育而掩蔽了層面或與層面混淆不清。特別是在某些變質岩地區，由於次生面理特別發育，甚至層面被置換，以致原生層面極難辨認。因此，在野外工作中要仔細觀察，盡力發現鑒別層面的各種標志及岩層的其他原生構造去識別層面。
通常根據岩石的成分、結構和顏色的變化以及層間分界面等幾個方面來識別層面。
（1）岩石成分的變化：在成分比較單一的巨厚層岩石中，要注意尋找成分特殊的夾層。如：塊狀砂岩中的砂礫層、粗砂岩夾層或透鏡體，巨厚層石灰岩或白雲岩中的薄層泥灰岩、頁岩夾層或硅質條帶等。查明這些夾層的層面，有助於識別包含這些夾層的巨厚岩層的層面，所以這些夾層是識別巨厚岩層層面的比較可靠的標志。
（2）岩石結構的變化：根據沉積原理，不同粒度或不同形狀的顆粒總是分層堆積的，從而顯示出沉積岩層的成層性。如：礫岩中大小不同的礫石分層堆積呈帶狀，砂岩中雲母呈面狀分布，各種原生結核或扁平狀礫石在沉積岩中呈面狀排列等，都可作為確定層面的標志。
（3）岩石顏色的變化：在成分單一、顆粒較細、層面隱蔽的岩石中，如有顏色不同的夾層或條帶，也可指示層面。但要注意區別由某些次生變化造成的岩石顏色差異。例如：氫氧化鐵膠體溶液，常沿節理或岩石孔隙擴散並沉澱，從而在岩石中形成不同色調的褐紅色條帶或暈圈，當其規模很大時，在個別露頭上觀察，就容易誤認為層面。此外，在有些深色泥岩或白雲岩中，常因風化而引起退色作用，也會沿節理或裂縫發生顏色變化，若不注意也會誤當作岩層的層面。
（4）岩層的原生層面構造：這些構造包括波痕、泥裂、雨痕、生物遺跡及其印模等，也可以作為確定層面的標志。
在野外觀察中，如果在一個露頭上層面不易分清，或者分不清是層面還是其他次生面狀構造（如節理、劈理）時，應多觀察一些附近的露頭，加以比較分析，如層面一般都具有延展較遠，連續性較好等特點。當沉積岩中發育有大型斜層理時，應注意把斜層理的細層、層系及層面區別開來。
③ 岩層的成層構造及其產狀
岩層和岩體是構成地殼地質構造的物質基礎，而岩層和岩體的產狀，即它們空間的分布和產出的狀態，是研究地殼構造形態的基礎，也是構造地質學研究的基本內容之一。在地殼表層，沉積岩是分布最廣的岩石類型，外貌上最突出的特點就是具有層狀構造，因而成層構造是沉積岩的典型構造，在許多變質岩和部分岩漿岩中（如火山岩和一些重力分異比較明顯的深成岩）也可見到這類構造。研究岩層產狀是地質工作中的基礎工作之一。
（一）岩層的成層構造
1.層理及其識別
層理是沉積岩中最普遍的一種原生構造。是在垂直於沉積物表面的方向上，由於沉積物的成分、顏色、粒度等變化顯現出來的成層現象，叫做層理。它是層狀岩石中最重要的原生構造，認識層理，是研究岩石變形的基礎。可根據以下幾方面來識別層理：
（1）岩石成分的變化 由於岩石組分不同而在垂直岩層層面的變化，出現成層，顯示出層理。在一些成分較單一的巨厚層岩石中，某些成分特殊而有變化的夾層也是識別層理的良好標志。
（2）岩石結構的變化 岩石中不同的粒度或不同的顆粒總是分層堆積，從而顯示出層理。如在礫石或砂岩中能看到大小不同的碎屑分層堆積。
（3）岩石顏色的變化 岩石中一層或數層顏色稍有不同的條帶或夾層，可作為確定層理的標志。這些條帶和夾層必須是岩石的原生顏色，次生風化顏色不能作為層理識別依據。
（4）岩層的原生層面構造 如波痕、泥裂、雨痕、印模等的分布特徵和一些生物化石分布、埋藏狀態，可以幫助識別層理。
2.岩層層序的確定
確定岩層層序（地層的新老關系）是野外觀察研究地質構造的一個重要前提。因為岩層形成後，會受到後期構造運動的改造，原來的水平岩層或近水平的岩層，會變成傾斜狀態、直立狀態，甚至倒轉（岩層上層面在下方、下層面在上方的情況）。因此，不弄清岩層層序，就會對觀察研究地質構造帶來困難，對工作造成損失。當然，確定地層時代和層序，主要還是根據古生物化石，但對一些化石稀少的岩層（啞地層），如火山岩或變質岩就需依據岩層中的一些原生構造或次生構造特徵來確定岩層的頂、底面，從而判別岩層產狀是正常還是倒轉。關於次生構造確定層序，在後面有關章節論述，這里只介紹如何根據岩層中的一些原生構造來確定岩層層序。
（1）對稱波痕 能指示頂、底面的主要是對稱波痕，對稱波痕具有尖銳的波峰（脊）和圓孤的波谷，尖銳向上的波峰為正常層序，向下為倒轉層序。不對稱的波痕不具指導意義。
（2）泥裂 是沉積物還未固結時露出水面，因表面失水收縮和裂開形成的裂縫。常見於泥岩中，粉砂岩和碳酸鹽岩中也有。泥裂在層面上多呈多邊形網路狀，有時呈放射狀或不規則分叉狀。斷面上呈「V」字形裂縫，常為上覆沉積物所充填。泥裂尖端指向岩層底面，所以尖端指向下方為正常層序，反之為倒轉層序。
（3）雨痕和冰雹印痕 當雨滴或冰雹落在露出水面尚未固結的泥質或粉砂質沉積物面上形成的圓形或橢圓形凹坑。而印痕為上覆沉積物所充填的凹坑，故上覆岩層底面形成圓形或橢圓形的瘤狀突起的印模。因此，凹坑印痕總是出現在岩層頂面，而瘤狀印模則出現在岩層的底面。以此可以判別岩層的層序。
（4）斜層理 某些呈收斂型的斜交層理和交錯層理呈彎曲狀的細層，通常其上端與平直層理成大角度相交，其下端變緩與平直層理趨於平行或相切，即彎曲的細層與平直層理成大角度相交的一邊是頂面，趨於平行或相切的是底面（圖7-11）。
圖7-11 沖刷面及斜層理
（據劉寶珺，1980）
（5）沖刷面 固結或半固結的沉積層，出露水面或在水下經水流沖刷發生沖刷破碎，造成凸凹不平的沖刷面，接著在不平整的沖刷面上再堆積時，往往就形成含有下伏岩層的岩塊。根據這種現象，可以判別岩層層序（圖7-11）。
（6）韻律層理 也叫韻律層或粒級層，是岩石的粒度和物質成分按一定順序作有規律的遞變交替出現。如一個岩層中每一層（一個粒度層）都是由下而上粒度逐漸由粗變細，而兩個相鄰粒級層之間，在粒度上有較大差別。根據韻律層的這種特徵，可以幫助判別岩層層序。
（二）岩層產狀、出露特徵及厚度
1.岩層的產狀
岩層的產狀是指地質體（岩層、岩體、礦體等）在地殼中的空間分布位置和產出狀態。
絕大部分的沉積岩都是在沉積盆地（海洋、湖泊）中形成的，其原始產狀通常是水平或近於水平的。但在岸邊、島嶼和一些水下隆起附近，受局部地形的影響，部分沉積岩的原始狀態出現緩傾斜的現象。在陸地上的沉積物中，如殘積、坡積、冰川沉積及風成沉積等形成的沉積物也表現出一定的原始傾斜狀態。
岩層由於受地殼運動（主要是水平運動）的影響，改變了原始水平狀態，產生傾斜，就形成傾斜岩層；有的岩層發生彎曲，形成褶曲岩層；有的岩層甚至發生倒轉，或者發生破裂錯斷，形成了各種各樣的地質構造。
地殼中的岩層產狀是多種多樣的，但把它們歸納後有三種基本產狀：水平岩層、傾斜岩層和直立岩層。
2.岩層產狀要素及其測定
（1）岩層產狀要素
岩層的產狀是以岩層層面在三維空間的延伸方向及其與水平面的夾角關系來確定的，常用岩層的走向、傾向、傾角三個變數來度量，我們把它們稱為岩層產狀三要素。
1）走向。岩層面與水平面的交線叫該岩層的走向線，走向線的方向叫走向。走向線的兩端各指向一方，任何岩層都有兩個走向，我們可以用走向線與地理子午線之間的夾角（方位角）來表示（圖7-12）。岩層的走向表示岩層在三維空間的水平延伸方位。
圖7-12 岩層產狀要素
（據彭真萬等，2003）
ABCD-岩層層面；EFGH-水平面
2）傾向。在層面上垂直岩層走向線的直線叫岩層的傾斜線（圖7-12），傾斜線在水平面上的投影，叫傾向線，傾向線所指的方向，就是岩層的傾向。我們可以用傾向線與地理子午線之間的夾角來表示。岩層的傾向表示岩層在三維空間向下延伸的方位。它與岩層的走向是相互垂直的。而在岩層面上不與走向線直交的任一傾斜線均稱假（視）傾斜線，它們在水平面上的投影線稱假（視）傾向線，所指的方位為假（視）傾向。在一個層面上假（視）傾向有無數個。
3）傾角。岩層傾斜線與傾向線之間的夾角稱岩層真傾角，簡稱傾角。假（視）傾斜線與相應的假（視）傾向線之間的夾角稱假（視）傾角。在岩層面上任一點都可以引出許多條假（視）傾斜線，故岩層假（視）傾角就有無數多個，而這些假（視）傾角都小於同一層面上的真傾角。
（2）岩層產狀要素的測定與表示方法
岩層產狀要素通常在野外實地直接用地質羅盤在岩層層面上測量其真傾向、真傾角，在有些情況下，用地質羅盤不容易准確測量岩層產狀，可根據野外調查所得到的資料和數據進行間接測定。
岩層產狀要素可用文字和符號兩種方法表示。文字表示法多用於野外記錄、地質報告以及剖面素描圖中，多採用方位角表示。一般只測記傾向和傾角，如岩層傾向305°，傾角15°，記為305°∠15°。符號表示法用於地質平面圖上，常用的符號有：
經過構造運動後，岩層層面仍保持近水平狀態，即同一層面上的各點的海拔高程大致相同，這種現象稱為水平岩層。在實際的地質工作中，一般將傾角小於5°的岩層都視為水平岩層。
在岩層沒有發生倒轉的前提下，水平岩層具有下列特徵：
（1）老岩層在新岩層之下，顯示正常的沉積層序。
（2）水平岩層在地面上出露與分布形態受地形的控制。在平坦地區，水平岩層分布很廣，在山頂則成孤島狀出露；地形切割越深，岩層出露越多；在沖溝、河谷出露老岩層，而在谷坡上則見較新的岩層。
（3）水平岩層的厚度就是岩層頂面與底面的高差。
（4）水平岩層在地面出露的寬度，取決於岩層厚度和地形坡度。當岩層厚度相同時，地面坡度赿緩岩層出露寬度越大，反之地面坡度越陡出露寬度越小（圖7-13）。水平岩層的厚度，可以根據沿斜坡測得視厚度和地形坡度角計算。
圖7-13 水平岩層的層厚、出露寬度與地形的關系
（圖中點線代表地形等高線）
水平岩層的露頭線平行於地形等高線，露頭形態決定於地形。
4.傾斜岩層的出露特徵及厚度
受構造運動的影響，使岩層原始水平產狀發生變動，在一定范圍內向同一個方向傾斜、其傾角大致相等的岩層，稱為傾斜岩層或單斜岩層。傾斜岩層在野外是最常見的，它的出露情況較復雜，主要取決於岩層的厚度、產狀和地形特徵，而正確認識傾斜岩層的特徵，是分析、認識各種地質構造的基礎。
（1）大部分傾斜岩層，仍然是新岩層在上，老岩層在下，顯示正常的沉積層序。但是也有一部分傾斜岩層呈倒轉，顯示相反的新老關系，即新岩層在下，老岩層在上。
（2）一般來說，傾斜岩層的新老和地形的高低沒有關系。但是，傾角較小的傾斜岩層，老岩層出露與否則受到地形切割深度的影響。
（3）當傾斜岩層露頭線與地形等高線斜交，露頭形態取決於傾斜程度和岩層的傾斜方向與地形傾斜方向的關系。一般來說露頭線呈波狀彎曲。
（4）傾斜岩層的厚度和露頭寬度受地形坡度和岩層產狀的影響。當岩層厚度和傾角不變時，露頭寬度決定於地形坡度和坡向，坡度陡，露頭寬度就窄；坡度緩，露頭寬度就寬（圖7-14）。當地形坡向和岩層傾向相同時，岩層傾角與坡度角愈接近，則露頭寬度愈大（圖7-15）。當地形坡度和岩層厚度不變時，露頭寬度決定於岩層傾角。傾角愈緩，露頭寬度愈寬；反之，露頭寬度愈窄（圖7-16）。當地面坡度和岩層傾角不變時，露頭寬度決定於岩層厚度，厚度愈大露頭愈寬，厚度愈小露頭愈窄。
圖7-14 岩層厚度、傾角不變，露頭寬度決定於地面坡度
（據蘇文才等，1986）
5.直立岩層的出露特徵及厚度
當岩層傾角呈90°，則為直立岩層。它是傾斜岩層的特殊情況，是一種局部現象。直立岩層的特徵是：
圖7-15 岩層傾向與坡向相同，傾角與坡角愈接近，露頭寬度愈大
（據徐開禮等，1989）
圖7-16 坡度、厚度不變時，露頭寬度決定於岩層傾角
（據徐開禮等，1989）
（1）不能很好地顯示出上下關系，故不能按一般的層序律去判斷岩層的新老關系。
（2）直立岩層在地表露頭線就是一條直線，不受地形切割、等高線彎曲的影響。
（3）當地面水平時，直立岩層露頭寬度就是它的真厚度。當地面傾斜時，坡度愈陡，出露寬度就寬，反之，坡度愈緩，出露寬度就窄（圖7-17）。
圖7-17 出露寬度與地面坡度的關系
（三）地層的接觸關系
地層之間的接觸關系，反映了地殼運動的演化歷史。因此，地層的接觸關系是研究地殼運動和地質構造演化歷史的重要依據。由於地殼運動是很復雜的，因而反映在地層之間的接觸關系也有各種類型，但總的來說可歸為整合接觸和不整合接觸兩種基本類型。
1.地層接觸關系的類型
（1）整合接觸 當某個地區在地殼處於相對穩定持續下降的沉積環境中，沉積物則連續堆積，形成的一套在時代上連續的、在產狀上是平行一致的岩層，這種岩層之間的接觸關系稱為整合接觸。表現為上、下岩層層面平行，地層時代、化石演化連續，岩性穩定或做有規律遞變。表明岩層是在地殼緩慢而持續下降過程中形成的。
（2）不整合接觸 當某個區域在沉積了一套岩層以後，由於地殼運動上升出水面，沉積作用中斷，並受到一定程度的風化、剝蝕，然後再次下降接受沉積。這樣形成的一套岩層，在先後沉積的兩套地層之間缺失了一部分地層，造成上下地層時代不連續，也就是說在一定的地質時期發生過沉積間斷。這種上、下地層之間的接觸關系稱為不整合接觸。兩套地層之間存在一個沉積間斷面，稱為不整合面。
按照不整合面上、下兩套地層的產狀及所反映的地殼運動特徵，不整合一般分為兩大類，即平行不整合（假整合）和角度不整合（斜交不整合）。
1）平行不整合。指不整合面上下兩套地層產狀彼此平行，但不是連續沉積的地層，在兩套地層之間有地層的缺失（存在沉積間斷）。其形成過程可以表示為：地殼下降，接受沉積；地殼上升，遭受剝蝕（沉積間斷）；地殼再次下降，接受新的沉積（圖7-18）。
2）角度不整合。指不整合面上下兩套地層之間既缺失部分地層，彼此的產狀又呈角度斜交，兩套地層的岩性、岩相及化石組合特徵均有顯著的突變。其形成過程可以表示為：地殼下降，接受沉積；岩層褶皺隆起、斷裂，遭受剝蝕（沉積間斷）；地殼再次下降，接受新的沉積（圖7-18）。
圖7-18 平行不整合（a）和角度不整合（b）的形成過程示意圖
（據李叔達等，1983）
O-奧陶系；S-志留系；D-泥盆系；C-石炭系；箭頭代表地殼運動垂直或水平運動方向
2.不整合接觸關系的確定
不整合接觸是地殼構造運動的產物。而地殼構造運動必然引起地表岩層變形、區域變質作用和岩漿活動等地質作用，並造成自然地理環境的變化，從而影響到生物界的演化和沉積岩性的變化。因此許多與地殼運動有聯系的現象，都可作為確定不整合的直接或間接的標志。
（1）地層古生物方面的標志 如果上、下地層中的化石反映出生物演化不連續或突變，則說明由於地殼運動引起該區自然地理環境發生過巨大變化，有過沉積間斷。通過化石和區域地層對比，可以確定兩地層之間缺失了某些地層而又不是斷層造成的地層缺失。
（2）沉積方面的標志 如果上、下地層之間有一個較平整的或高低不平的剝蝕面，面上還可能保存有古風化殼、古土壤層、風化剝蝕痕跡或古代風化淋濾礦產（如高嶺土、褐鐵礦）等。上覆地層的底部常有下伏地層的岩石碎塊、砂礫等組成的底礫岩。這些都是確定不整合的良好標志。
圖7-19 陸谷地區地質圖
（據彭真萬等，2003）
O1-S3與D2-C1兩套地層的構造線方向截然不同，二者為角度不整合接觸關系
（3）構造方面的標志 上、下地層產狀不同、褶皺形式和強弱不同、斷裂構造發育不同等，都是角度不整合的標志。不整合以下的老地層受到的構造變形總是比上覆的新地層受到的構造變形要強烈而復雜些；若存在角度不整合，其上下兩套地層的產狀、所表現的構造形態、構造線方向都截然不同（圖7-19）。
（4）岩漿活動和變質作用方面的標志 在不整合面的上下兩套地層中，各自伴生著不同時期和不同特點的岩漿活動和變質作用。
以上各種標志，從不同方面說明不整合存在的一些特徵。但是，某些地質作用也可能造成與上述相似的現象，所以在野外調查時要仔細觀察、綜合分析各種標志，才能得到正確的結論。
3.不整合形成時代的確定
不整合的形成時代，只能定在不整合面下伏的最新地層形成以後、上覆的最老地層發育之前，因此，是一段相對確定的時間階段。平行不整合的形成時代較易確定，因為下伏地層被地殼上升運動平穩的抬升，廣大范圍內剝蝕程度大致相同，最上部的地層即是最新的地層。確定角度不整合的形成時代要困難一些，因為下伏地層在經過褶皺變形和不均勻的抬升以後，其最新的那套地層並非隨處可見，而往往僅在局部地區的不整合面的下部出現，所以需要根據大區域內的地層分析對比工作才能做出正確的判斷。
4.不整合在地質圖上的表現
平行不整合在平面圖上和剖面圖上的表現特徵相似。不整合界線與其上、下的地層界線都保持大致平行，但其上、下地層之間的年代不連續；此外，其上、下兩套地層均各以同一地層與對方接觸。首先。不整合界線兩側地層的產狀明顯不同，一側地層的地質界線與不整合界線平行，而另一側地層界限必然與之相交；其次，在角度不整合界線的兩側，較老地層一側有多層不同時代的地層與不整合界線相交，較新一側地層則為同一時代的地層（圖7-19）
此外，前面談到的不整合上、下兩套地層之間地層缺失的現象，在地質平面圖和地質剖面圖上都是顯而易見的。為了突出地層角度不整合，在地質圖上常用專門的符號來表示。一般在地質平面圖中，在不整合界線靠新地層的一側，加上點線表示不整合的存在；在地質剖面圖中，則用波浪線來表示。
5.研究地層接觸關系的意義
地層的不整合接觸是一個極其重要的地質現象，它是地殼構造運動產生的直接記錄，所以是研究地殼發展歷史的重要依據，特別是一些巨大的、廣泛的構造運動的區域性不整合，常常是地質歷史階段劃分的重要標志之一。同時它也是劃分、對比地層的一個重要的、清楚的分界面。通過研究不整合還可以幫助我們了解古地理、古環境的變遷。不整合面往往是構造上一個軟弱帶，也是一個重要的成礦帶，是尋找一些重要礦床的有利部位。
由此可見，不整合的觀察研究，在理論上和生產實踐上都有重大意義。
④ 地理信息系統專業是不是地質相關專業
是，都屬於地學大范疇。對於地質學來說，地理信息系統可以作為一項輔助技術在地質領域廣泛的應用，GIS和遙感在地質探礦，地質災害的評估，礦產的評估（常用的地統計方法都可以直接實現）。
⑤ 地理信息系統
地理信息系統（GIS）出現於20世紀60年代。它作為地學領域專家的有力工具受到越來越普遍的關注，開始在多個領域得到應用。
GIS是對地球空間數據進行採集、存儲、檢索、分析、建模和表示的計算機系統。它不僅可以管理數字和文字（屬性）信息，而且可以管理空間信息（圖形），並能提供各種空間分析的方法，對多種不同的空間信息進行綜合分析解釋，解決空間實體之間的相互關系，分析在一定地理區域內發生的各種現象和過程。GIS為地質學家提供了在計算機輔助下對地質、地理、地球物理、地球化學和遙感等多源信息進行綜合分析和解釋的有力工具。由於GIS具有互動式處理能力和快速運算能力，通過反復嘗試，使地質學家能夠比較容易地完善自己的知識模型。
GIS按其研究開發的目的可以分為國家基礎地理信息系統、城市地理信息系統和企業地理信息系統等等；按其研究開發針對的范圍可分為全球的、區域的和局部的地理信息系統；按其時空模型可分為二維（位置模型）、三維（位置模型＋數字高程模型）和四維（三維＋時間模型）地理信息系統或動態地理信息系統。
除了軟體和硬體外，數據是地理信息系統的關鍵。GIS獲取數據的主要手段有GPS（Global Positioning System：全球定位系統）、DTS（數字全站儀）、DPS（數字攝影測量系統）和RS（遙感技術）。
GIS於20世紀80年代中期開始在地學界得到應用。美國地質調查局在1985年建立了GIS實驗室，鼓勵專業人員應用新技術。僅僅幾年時間在基礎地質、環境與災害、礦產資源評價和區域地質調查方面的信息管理項目即達幾十個。
GIS在地學中的應用前景很廣。信息經GIS分析處理，可繪出用常規測繪難以到達的地區如戈壁、沙漠、高原、雪山等的地形圖。目前GIS在地學中的應用主要包括：
（1）地質找礦及礦產資源預測評價
德國發射的SPOT衛星主要用於石油、天然氣及其他礦產的調查。它可對地貌進行立體觀測，產生高解析度、高精度的圖像。使用該圖像，在前期勘探階段能准確、迅速查明地形、地表露頭、岩性組合和覆蓋區地下構造的基本形態。
（2）國土資源管理
我國於1990年利用GIS建立了1:100萬全國國土資源信息系統和1:400萬全國自然資源綜合開發決策信息系統及某些省、市、縣的國土規劃與管理信息系統，用於國家與區域的經濟建設和規劃。
（3）自然災害的評估與防治
我國於1990年建立了洪水險情預報系統。在1991年我國江淮地區發生的特大洪災和1994年閩江和珠江流域等地發生的大洪災中，太湖流域的1:25萬GIS信息系統和1:20萬GIS土地規劃信息庫結合遙感圖像分別對洪水進行了監測，對災情進行了准確的評估，使洪災損失降到了最低限度。日本應用GIS分析1995年大阪神戶地震引起的滑坡也是一個突出的例子。
在抗震設防區劃和抗震防災規劃方面，利用GIS編制的抗震防災規劃具有應用方便、資料實用性強和能夠實現資源共享等特點。
（4）建立地學信息庫和編制地學圖件
目前，不少國家，如美國、德國、法國、加拿大和中國等均已利用GIS進行了這方面工作。
⑥ 地理信息系統的應用有哪些
地理信息系統的應用有：城市規劃、建設管理，農業氣候區劃，大氣污染監測管理，道路交通管理，地震災害和損失估計，醫療衛生，軍事。
城市規劃、建設管理
城市是人類活動高度集中的區域，同時也是信息、物質高度集中的區域。隨著科技的進步和經濟的發展，城市系統越來越復雜，數據和信息越來越多，服務要求越來越高。城市管理面臨著新的挑戰，為了城市的現代化、生態平衡和持續發展，城市需要全面的規劃，而地理信息系統給城市的規劃和管理帶來了新的工
農業氣候區劃
採用新技術、新方法、新資料，開發"農業氣候區劃信息系統（Agriculture & Climate Distributed Information System,簡稱ACDIS）"軟體，建立氣候資源開發利用和保護監測體系，實行資源平面與立體，時間與空間全方位優化配置；發揮區域氣候優勢，趨利避害減輕氣候災害損失，提高資源開發的總體效益。為各級政府分類指導農業生產，農村產業結構調整，退耕還林防止水土流失等提供決策依據，為地方政府服務。
大氣污染監測管理
隨著經濟的發展，環境污染直接影響了人們的生活質量，環境質量問題也得到了越來越多的重視。污染環境包括水污染、大氣污染、固體廢棄物污染等，其中就大氣污染而言，城市區域由於受到工業生產、居民生活的影響，成為大氣污染發生的集中區域，歷史上幾次嚴重的污染事故，如倫敦煙霧事件（1952）、洛杉磯光化學煙霧事件（1943），都是發生在大城市。近幾十年來，研究者對大氣污染問題進行了大量研究，並且通過實驗或計算來建立適合於特定區域的大氣污染物擴散模式以及確定相關參數的計算方法。
道路交通管理
近年來，GIS在交通方面的應用得到了廣泛的重視，並形成了專門的交通地理信息系統GIS-T，以滿足道路交通管理方面的要求。路廓設計是公路設計中的一個重要環節，是定出公路最終線向的一個步驟。在路廓設計中，要綜合分析多種空間數據，包括大比例尺的土地利用圖、地形圖以及現有的道路網等。
地震災害和損失估計
對地震災害以及地震次生災害的評估對於一個區域的降低危險，資源分配以及緊急響應規劃具有重要的意義，而通過存儲和分析地質構造信息，利用GIS可以預測地震發生的"場景"並估計該區域由於地震引發的潛在損失。此外，GIS也提供了有力的工具使得在地震實際發生時，分析災害嚴重程度的空間分布，幫助政府分配緊急響應資源。
地貌
地貌學理論發展和生產實踐需要加強計量地貌研究。然而，由於地貌現象的復雜性、地貌數據的龐大等多方面的原因，需要在地貌研究中採用GIS工具，使其成為地貌定量研究的一個有效途徑。
醫療衛生
由於流行病是用於描述和解釋某種疾病的發病率，從空間的角度來看，流行病學需要很好地描述流行病發病率空間分布特徵的手段，進而可以研究發病率模型，以發現流行病和周圍環境的關系。通常，GIS在流行病研究中主要提供了如下三個方面的功能：流行病數據的可視化，空間數據分析，流行病模型等。
軍事
軍事是以准備和實施戰爭為中心的社會活動。一切軍事行動都是在一定的地理環境中進行的，地理環境對軍事行動有著極其重要的影響與作用。隨著人類社會向信息化迅速發展，未來高技術戰爭中信息對抗的含量將越來越高，特別是高技術條件下的局部戰爭，由於戰爭爆發突然，戰爭進程加快、戰機稍縱即逝等特點，對作戰指揮的時效性有了更高的要求。指揮決策智能化、作戰指揮自動化、武器裝備信息化成為未來戰爭取勝的關鍵。在這種需求下，出現了數字化戰場，數字化的地理環境信息已成為指揮決策的必要條件之一。因此，作為空間軍事信息保障的軍事地理信息系統已成為現代化軍事斗爭的一項重要內容。
⑦ 學習任務沉積岩層原生構造的識別與分析
一、岩層和地層的概念
由兩個平行或近於平行的界面限制，岩性基本一致的層狀岩層稱為岩層。由沉積作用形成的岩層就稱為沉積岩層。沉積岩層的上、下界面稱層面，上界面稱頂面，下界面稱底面。兩個岩層的接觸面，既是上覆岩層的底面，又是下伏岩層的頂面。岩層頂、底面之間的垂直距離是岩層的厚度。由於沉積環境和條件的不同，自然界出露的岩層厚度變化較大，通常有以下幾種形態：等厚態、尖滅態、細頸態、透鏡態（圖2-1）。
圖2-1 岩層的厚度和形態
在一定的自然環境空間下所形成的一套或幾套岩層，當其賦予時代歸屬時，則稱為地層。
地層與岩層在概念上既有嚴格的區別，又有密切的聯系。對岩層的劃分，主要是根據岩石的成分、結構、層理、顏色等特徵，不考慮其時代歸屬，如砂岩層、泥岩層等，不能作為一個地層單位與鄰區相對比；對地層的劃分，不僅要注意岩性特徵，而且還要確定其地質時代的歸屬（化石），如華北地區中石炭世本溪組，可作為一個獨立地層單位與鄰區地層相對比。
二、層理及其識別
層理系指岩層的成層性質或沉積岩層的成層構造現象。
沉積岩中最普遍的原生構造，是由岩石的成分、結構、構造、顏色等特徵在剖面上的突變或漸變而顯示出來的成層構造。層理按其形態的不同分三種常見類型，即平行層理、波狀層理、斜層理（圖2-2）。對同一種類型的層理可按厚度分為：巨層（＞100cm）、巨厚層（50～100cm）、厚層（10～50cm）、中厚層（2～10cm）、薄層（2～0.2cm）、微（葉片）層（0.2cm）。
圖2-2 層理的基本類型
Ⅰ—平行層理；Ⅱ—波狀層理；Ⅲ—斜層理；
a—細層；b—層系
在層狀岩石出露地區觀察地質構造的實踐中，識別層理是一項重要的基礎工作。一般來說，大多數沉積岩層的層理較明顯清晰，易於查明，但是某些岩層，如巨層狀岩層的層理極不清晰，有的岩層則由於節理、劈理強烈發育而掩蔽了層理或與層理混淆不清，特別是層理隱蔽的副變質岩中的層理被次生面理置換，原生層理極難辨認。有鑒於此，我們在野外工作中應綜合以下標志加以辨識：
（1）岩石顏色的變化：在成分單一、顆粒較細、層理隱蔽在岩石中，不同顏色的夾層（條帶）方向可指示層理。但要注意區別由次生變化造成的岩石顏色差異。例如，氫氧化鐵膠體溶液，常沿節理或岩石孔隙擴散並沉澱，在岩石中形成褐紅色條帶，易誤為是層理（圖2-3A）。
（2）岩層原生層面構造：波痕、泥裂、雨痕、生物遺跡及其印模等原生層面構造，是識別層理的最可靠標志（圖2-3B）。
（3）岩層成分的變化：在成分比較單一的巨厚層岩石中，要注意尋找特殊的夾層。如塊狀砂岩中的砂礫岩層、粗砂岩層或透鏡體，巨厚層石灰岩或白雲岩中的薄層泥灰岩、頁岩夾層或硅質條帶等；查明這些夾層的層理，是識別巨厚岩層層理的可靠標志（圖2-3C）。
（4）岩石的結構變化：根據沉積原理，不同粒度、不同形狀的顆粒總是分層堆積的，從而顯示出遞變層理，是識別確定層理的最可靠標志（圖2-3D）。
圖2-3 層理的識別
三、沉積岩層原生示頂、示序構造的識別與分析
確定岩層的新老層序是地質構造觀察研究中的首要問題。一般情況下，岩層形成後受到後期構造變動發生傾斜，其地層仍保持正常層序，即順著岩層傾向，地層由老到新排列；但在構造變動強烈地區岩層產狀呈倒轉時，則會出現上述相反情形。地層的地質時代和岩層層序主要是依據化石來確定，但在缺乏化石的「啞地層」中，我們可根據岩層中的原生示頂、示序構造來判別岩層的頂底面和確定地層的相對新老關系。沉積岩層（含火山岩）示頂、示序的原生構造常見現象及特徵如下：
（一）對稱波痕及其印模
對稱波痕的形態特點是具有尖棱的波峰和圓形的波谷，是示頂、示序的原生構造。正常地層層序中的對稱波痕波峰尖端指向岩層頂面，波谷圓弧總是指向岩層底面，保存在正常地層層序中的對稱波痕或印模，是強有力的原生示頂、頂底構造現象（圖2-4，圖2-5）。
圖2-4 對稱型的浪成波痕及其印模示意圖
（據R.R Shrock，1948）
圖2-5 利用波痕確定岩層頂、底面
（據M.P.Billings，1947）
Ⅰ—正常岩層；Ⅱ—倒轉岩層。a—波痕原型，波峰指向左上方；b—波痕印模，波峰指向左上方；c—波痕印模，波峰指向右下方；d—波痕原型，波峰指向右下方
（二）雨痕、雹痕及其他印模
雨痕和雹痕是稀疏的雨滴或冰雹落在濕潤而柔軟的泥質或粉砂質沉積物上，沖打成的圓坑或橢圓形凹坑，再被上覆沉積物掩埋填充而保存下來的痕跡。在上覆層的底面形成圓形、橢圓形的瘤狀突起的印模，在下伏層的頂面形成凹坑。它亦是良好的示頂、示序原生構造（圖2-6）。
圖2-6 雨痕和雹痕及其印模
此外，還有許多不同成因、形態各異的印模和印痕，如生物活動形成的足跡、流水的流痕等。對沉積物表面的沖擊或刻劃所造成的印痕，而在上覆岩層底面都會形成相對應的印模，如槽模、溝模等。這些凹形印痕分布在岩層的頂面上，凸起的印模則出現在岩層底面上，據此也可判別岩層頂、底面，從而確定岩層的層序。
（三）泥裂
泥裂又稱乾裂，是未固結的沉積物露出水面，經日曬風干形成上寬下窄垂直層面的楔形裂縫。泥裂常見於黏土岩和粉砂岩中，碳酸鹽岩中也可見及。泥裂在層面上構成網狀、放射狀或不規則的分叉狀裂隙，在剖面上則呈「V」或「U」字形裂口（圖2-7），這些裂縫常被上覆的沉積物填充，其填充層的底面成為脊形印模，因此，不管楔形裂縫還是脊形印模，兩者的尖端均指向岩層的底面（老岩層）。它也是良好的示頂、示序原生構造。
（四）沖刷面印模
沖刷面印模是指泥質岩與其上覆的砂礫岩、砂岩、粉砂岩或灰岩之間發育的不平整界面。它是由於在上覆岩層沉積之前，泥質沉積物受到水流侵蝕或水流攜帶物的拖曳、彈跳或滾動所產生的凸凹不平面，並常被砂質所充填，成岩後，上覆層的底面形成不平整的印模保存下來。通常可在泥質岩剝落後的砂岩等原始底面上觀察到。它是確定岩層底面的良好標志（圖2-8）。
圖2-7 泥裂及其印模立體示意圖
（據R.R.Shrock，1948）
圖2-8 根據沖刷面特徵確定岩層相對層序
（據M.P.Billings，1947）
（五）交錯層理
由一組或多組細層與主層面斜交便構成了交錯層理。交錯層理與頂面主層理斜交，其細層紋間距較寬，底部收斂變緩與底部主層理相切。它是野外常見的示頂、示序原生構造（圖2-9）。
圖2-9 利用交錯層理確定岩層頂、底面圖示
（據M.P.Billings，1947）
（六）遞變層理
遞變層理又稱粒序層理。在一些較為穩定的沉積環境中，每次由流水帶來的泥、砂物質都是粗的先沉積，細的後沉積。這樣在一單層內，從底到頂粒度由粗逐漸變細（圖2-10），如底部是礫石或粗砂，向上可遞變為細砂以至泥質。遞變層厚度可由幾厘米到幾米。在相鄰的兩個粒級層之間，下層頂面常受沖刷，故兩層在粒度或成分上不是遞變而是突變的。根據粒級層下粗上細粒度遞變的特徵，可以確定岩層的頂、底面。遞變層理除在砂岩等碎屑岩中可見到外，還可以在以凝灰質為主的火山碎屑岩層中見到（圖2-11）。它是很好的示頂、示底原生構造。
圖2-10 遞變層理示意圖
圖2-11 根據岩層原生構造恢復構造
（七）古生物生長和埋藏狀態
動物遺體在自然界總是最大平面朝下，凸面向上被沉積物埋藏而保存下來。如珊瑚（群體珊瑚）等底棲生物，若它們在原來的生長位置被掩埋，則其根部總是指向岩層的底面。再如由藻類生物形成的疊層石，其內部的穹狀紋層和向上生長的分枝總是指向岩層的頂面（圖2-12）。
介殼類化石的位態亦可作為判定層序的依據（圖2-13）。在含有大量介殼化石的岩層中，介殼的斷面大部分朝上的，指示地層為正常層序，反之，則是倒轉層序。
圖2-12 疊層石形態素描圖
（據R.R Shrock，1948）
圖2-13 介殼埋藏狀態示意剖面圖
（據R.R Shrock，1948）
（八）火山熔岩的枕狀構造和氣孔構造
海底噴發的基性熔岩發育枕狀構造，單個岩枕的底面較平，頂面呈凸圓狀，藉此可判斷熔岩的頂、底面（圖2-14）。
圖2-14 枕狀構造斷面示意圖
熔岩中發育的氣孔構造多集中在熔岩流的頂部，底部則較少，甚至沒有（圖2-15）。有些熔岩的氣孔呈現管狀並有分枝現象，分枝總是朝向底面的（圖2-16）。氣孔構造的多少或集中程度不僅可用來分辨噴發次數，還可以確定火山熔岩層的層面位置，是良好的示頂、示底構造。
圖2-15 氣孔構造在熔岩頂部集中
圖2-16 熔岩中管狀氣孔分枝指向底面
⑧ 地理信息系統（GIS）
地理信息系統（GIS）是計算機科學、地理學、測量學、地圖學等多門學科綜合的技術。目前國際上普遍承認。雖然GIS是一門多學科綜合的邊緣學科，但其核心是計算機科學，基本技術是資料庫、地圖可視化及空間分析，是處理地理數據的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統。地質環境評價主要是綜合考慮影響環境地質諸多方面的要素，藉助恰當的數學模型和專家經驗，對研究區的環境地質進行分區。
利用GIS可以實現地質環境信息的管理、可視化、查詢、輸出等功能，操作簡單、移植性強。把GIS技術應用在地質環境評價與災害預測中，其優點固然很多，但總的說來也存在如下的一些問題：
（1）在生態環境評價中，一般的GIS軟體雖然都能夠提供諸如數據檢索、疊加分析、屬性統計分析、數字地面模型（DTM）等各種空間分析功能，但是要想滿足為解決實際問題進行的專業分析的數據要求，僅僅依靠這些空間分析方法往往還很不夠，這就要求我們在GIS基礎軟體平台的基礎上進行二次開發，拓展其空間分析功能，提取我們感興趣的信息，但是具體如何操作，目前仍是一個亟需與相關學科的專家學者們相互協作、共同探討的問題。
（2）地質環境評價具有多因素、多層次、不確定性強等特點，目前在利用GIS眾多的評價預測模型中，不管是多災種還是單災種評價，人們都在努力尋求一種普遍適合的模型來解決地質環境的評價。雖然普遍的評價模型在宏觀決策中有重要的意義，適合建立面向大眾和政府的決策支持系統，但對中小尺度范圍的評價時往往不盡如人意，因此尋求特定地區特定的地質環境評價模型很有必要。
（3）地質環境評價工作是一項復雜的系統工程，數據採集和處理的工作量非常大，會涉及到地層、水文、地震及人類活動等各個方面，對於這些資料的搜集和整理，必然會涉及輸入到GIS中資料的准確性問題，因為GIS所能完成的工作只是依據所得到的資料，對其作出相應的處理，也就是說「如果輸入GIS的數據是『垃圾』，輸出的結果也只會是『垃圾』，這不會因昂貴的設備和高級技術人才而改變」。因此，我們必須對所有的資料做出必要的、合理的取捨，以保證輸入GIS的數據合理。
（4）從GIS在地質災害研究中的應用來看，就兩者的結合方式而言，大部分應用都集中在將GIS用於數據的前後期處理和結果的顯示輸出方面，兩者的結合還處於低階水平。作為緊緊追隨工業標准化要求發展的GIS技術，標准化適當數據的缺乏也構成其廣泛應用的桎梏；此外，GIS軟體處理分析能力以及對於數據誤差分析能力的不足、GIS處理包括時間在內的四維能力的不足、災害模型建立的高難度性以及機構間協調不夠而造成的成果用戶面太窄等因素都暫時限制了GIS在地質災害研究中的應用。
⑨ 地理信息系統屬於地質學么
地理信息系統分為
理科
的
地圖學與地理信息系統
，屬於
地理學
，側重於地理學應用理論研究；工科為地圖制圖學與地理信息工程，屬於
測繪學
，側重於測量。這不是
地質學
哦~
⑩ 地質工程和地理信息科學區別
地質學（geology）是關於地球的物質組成、內部構造、外部特徵、各層圈之間的相互作用和演變歷史的知識體系.是研究地球及其演變的一門自然科學.
地理信息科學是近20年來新興的一門集地理學、計算機、遙感技術和地圖學於一體的邊緣學科，主要培養具備地理信息科學與地圖學、遙感技術方面的基本理論、基本知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、災害、基礎設施和規劃管理等領域的政府部門、金融機構、公司、高校、規劃設計院所，從事與地理信息系統有關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。
地理信息科學是1992年Goodchild提出的，與地理信息系統相比，它更加側重於將地理信息視作為一門科學，而不僅僅是一個技術實現，主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題。