5.2.2　地质年代

土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生成年代越久，土与岩石的工程性质越好。地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。地球形成至今大约有60亿年的历史，在这漫长的地质年代里，地壳经历了一系列复杂的演变过程，形成了各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。

地质年代有绝对和相对之分，相对地质年代在地史的分析中广为应用。它是根据古生物的演化和岩层形成的顺序，将地壳历史划分成一些自然阶段，分为五大代（太古代、元古代、古生代、中生代和新生代），每代又分为若干纪，每纪又细分为若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地层。地质年代和地层单位、顺序和名称的对应关系如表5.1。

表5.1　地质年代和地层单位、顺序、名称的对应关系

通常所说的土为新生代第四纪更新世（距今约100万年），更新世又分为早更新世（Q1）、中更新世（Q2）、晚更新世（Q3），其后为全新世（Q4）。

地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运、沉积而成的沉积物，年代不长，未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积层，即土。

根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型：残积层，坡积层，洪积层，冲积层，海相沉积层，湖沼沉积层。

不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特性。

1.残积层

残留在原地未被搬运的那一部分风化产物。颗粒不能被磨圆或分选，没有层理构造。残积物与基岩之间没有明显界限，其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。由于残积物没有层理构造，均质性很差，颗粒多为棱角状的粗颗粒土，孔隙度较大，作为建筑物地基容易引起不均匀沉降。如图5.2所示。

图5.2　残积物（层）断面

2.坡积层

雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地冲刷剥蚀、顺着斜坡向下移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直接关系。由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。新近堆积物，土质疏松，压缩性较大。如图5.3所示。

图5.3　坡积物（层）断面

3.洪积层

由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山前倾斜平原而形成洪积层。如图5.4所示。

图5.4　洪积物（层）断面

离山渐远，颗粒变细，分布范围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。

洪积物的颗粒虽因搬运过程中的分选作用呈现渐变现象，但由于搬运距离短，颗粒的磨圆度仍不佳。此外，山洪是周期性产生的，每次的大小不尽相同，堆积物质也不一样。因此，洪积物常呈现不规则的层理构造，如具有夹层、尖灭或透镜体等产状。如图5.5所示。

图5.5　土的层理构造

1—表土层；2—淤泥夹黏土透镜体；3—黏土尖灭层；4—砂土夹黏土层；5—砾石层；6—石灰岩层

靠近山地或离山较远地段的洪积物的承载力高，而过渡地带由于地下水溢出地表造成沼泽地带，土质软、承载力低。

4.冲积层

冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。其特点是呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积物，可分为平原河谷冲积层（图5.6）和山区河谷冲积层等。

图5.6　平原河谷横断面示例（垂直比例尺放大）

1—砾卵石；2—中粗砂；3—粉细砂；4—粉质黏土；5—粉土；6—黄土；7—淤泥