工程地质与桥涵水

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1、返回总目录,书名：工程地质与桥涵水文 ISBN： 7-111-18319-3 作者：盛海洋 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,第1章 矿物与岩石,返回总目录,上次课复习内容 绪论 工程地质学的任务及在工程建设中的作用： 1.地质学；2.工程地质学；3.工程地质学的任务； 4.工程地质在工程建设中的作用 地球概述 地球具有层圈构造，地壳是固体地球最外部的层圈。塑造地壳面貌的自然作用称地质作用。元素、矿物、岩石是组成地壳的基本单位。 1.地球的层圈构造 外部圈层: 大气圈、水圈和生物圈 内部圈层: 地壳、地幔及地核,地球的内部圈层,喜马拉雅山的形成,2.地壳物质的组成 基本物质: 各种化学

2、元素,如氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁 （养闺女贴给哪家美） 基本单位：岩石和地层 3.地质作用 内力地质作用: (1)能量来源: 地球自转产生的动能和放射性元素蜕变产生的热能; (2)表现形式: 地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震 (3)作用结果: 塑造山岭与凹地，是地形变化主导因素 外力地质作用: (1)能量来源: 太阳辐射热能以及重力位能、日月及天体引力 (2)表现形式: 风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩 (3)作用结果: 削平高山，填平凹地,第1章 矿物与岩石 教学目的 ： 1.掌握矿物、造岩矿物的概念及矿物的主要物理性质 ；矿物的肉眼鉴定; 2.掌握岩石的形成，物质组成，结构与构造。

3、 本章重点: 矿物的物理性质；岩石的矿物成分、结构和构造；肉眼鉴定矿物、岩石的方法。 本章难点: 矿物的物理性质；岩石的结构和构造。,矿物是指地壳中的化学元素在地质作用下形成的、具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物。 自然界的矿物按其成因可分为三大类型： 1.原生矿物 :岩浆冷却 2. 次生矿物 :外力风化 3. 变质矿物 :内力变质作用,第1节 造岩矿物 一、矿物,造岩矿物 目前已发现的矿物在3 000种以上，但构成岩石的主要成分并对岩石性质起决定性影响的矿物不过30多种，它们占岩石成分的90%。一般把这些矿物称为造岩矿物，其中又以长石、石英、辉石、角闪石、橄榄石、黑云母、方解石、白云石

4、最重要，它们的含量决定了岩石的名称及主要性质。,1. 晶形：单晶和集合体 2. 颜色 （1）自色：矿物本身所固有的颜色，如赤铁矿多呈红色，黄铁矿多呈铜黄色等。 （2）假色：矿物中含有杂质。如石英，一般为无色或白色，含杂质时可呈黄、红、棕、绿等色 3.条痕 ：矿物粉末的颜色。如赤铁矿，整块的颜色可呈红、黑、钢灰等色，但其粉末只是樱红色；黄铁矿的颜色为铜黄色，粉末为黑绿色。,二、矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据,4.光泽 ：矿物表面对可见光的反射能力。 依据反射的强弱可以分为 金属光泽(如金、银、铜，辉锑矿)； 半金属光泽(如赤铁矿，褐铁矿)； 非金属光泽（玻璃光泽 ，水晶；油脂光泽 ，石英断口

5、；珍珠光泽 ，云母；丝绢光泽 ，纤维石膏及石棉；金刚光泽，闪锌矿。 5.硬度：矿物抵抗机械作用(如刻划、压入、研磨)的能力。德国矿物学家摩氏(FMobs)取自然界常见的10种矿物作为标准（表1-2）。摩氏硬度计:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石 注：为记忆这10种矿物，可用顺口溜方法，即只记矿物的第一个汉字：“滑石方萤磷；长石黄刚金”。或“滑石方、萤石长、石英黄玉、刚金刚”。 野外:软铅笔1,指甲2,小刀3-4,玻璃5,钢刀刃6-7.,6.解理：矿物受敲击后，常沿一定方向裂开成光滑平面，这种特性称为解理，裂开的光滑平面称为解理面。 解理分为一组解理(如云母)、二

6、组解理(如长石)、三组解理(如方解石)及多组解理。 解理又可分为：极完全解理（云母）、完全解理(如方解石)、中等解理(正长石)、不完全解理（磷灰石）。 7.断口 :若矿物受敲击后，裂开面无一定方向，呈各种凹凸不平的形状，如锯齿状(石膏)、贝壳状(石英)、平坦状（石引石）、土状（铝土矿）、粒状（大理石）等，则称为断口。 8.特性:如磁性(磁铁矿)、弹性(云母)、挠性(绿泥石)、滑感(滑石)、咸味(岩盐)、比重大（重晶石）、嗅味（硫磺）等物理性质以及与冷稀盐酸发生化学反应而产生气泡(CO)(如方解石、白云石)等现象。,常见造岩矿物： 1 .石英,2 .长石,斜长石,正长石,3 .角闪石,角闪石,4

7、 .辉石,辉石,5 .滑石,6 .橄榄石,7 .云母,第 2节 岩石 自然界岩石的种类很多，根据成因可分为三大类，即：岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩。 一、岩浆岩的概念及产状,岩石:是在地质作用下产生的，由一种矿物或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。由于地质作用的性质和所处环境不同，不同的岩石的矿物成分、化学成分、结构和构造等内部特征也有所不同。,岩浆岩 沉积岩 变质岩,岩石,一、岩浆岩 岩浆岩,又称火成岩，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石。岩浆是熔融体，具有流动性。 岩浆沿断裂带或地壳薄弱地带侵入到地壳上部称为侵入作用； 岩浆喷出地表，称为喷出作用。 在地壳较深的

8、地方(一般是距地表3km以下)由侵入作用形成的岩石称为深成岩； 在地表由喷出作用形成的岩石称为喷出岩； 在地壳浅处(通常是地表以下3km以内)形成的岩石称为浅成岩 。,岩浆岩是怎样形成的,（一）岩浆岩的矿物成分 浅色矿物和暗色矿物两类。 浅色矿物富含硅、铝，如正长石、斜长石、石英、白云母等； 暗色矿物富含铁、镁，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。 （二）岩浆岩的结构和构造 1.结构：指构成岩石的(单个)矿物的结晶程度、颗粒的大小和形态及彼此之间的组合方式。 按颗粒大小：绝对大小，粗，中，细；相对大小，等粒，不等粒 按结晶程度：全晶质、半晶质、隐晶质、非晶质 2.构造：指构成岩石的矿物集合体之间

9、或矿物集合体与岩石的其他组成部分之间的排列及充填方式，反映出岩石的外貌特征。 块状；流纹、气孔、杏仁 (三)岩浆岩的分类（双向） 横方向：按sio2含量（酸性65、中性65-50、基性50-45、超基性45）； 纵方向：按形成环境产状：深成岩（岩基、岩株），浅成岩（岩盘、岩床、岩脉与岩墙 ），喷出岩（火山锥、熔岩流）,(四)、常见岩浆岩 （1）花岗岩，（2）流纹岩 ， （3）闪长岩，（4）辉长岩， （5）玄武岩，（6）橄榄岩。,花岗岩,流纹岩,流纹岩,安山岩,安山岩,安山岩,玄武岩,黑耀岩,浮石,二、沉积岩,沉积岩是指在地表或接近于地表的岩石遭受风化剥蚀破坏的产物，经搬运、沉积和固结成岩作用而

10、形成的岩石。 沉积岩在地表分布极广，出露面积约占陆地表面积的75%。 沉积岩的形成过程是一个长期而复杂的外力地质作用过程，一般可分为四个阶段： 1.松散破碎阶段； 2.搬运作用阶段； 3.沉积作用阶段； 4. 固结成岩阶段 。,沉积岩是怎样形成的,(一)沉积岩的成分 1.碎屑矿物(石英、长石) 2.粘土矿物（高岭石、 蒙脱石、 伊利石） 3.化学沉积矿物（方解石、 白云石 、石膏 ） （二）沉积岩的结构和构造 1.结构 砾状 2mm (1)碎屑结构 ： 砂质 20.05mm 粉砂质 0.05mm0.005mm 胶结类型：硅质 泥质 铁质 钙质 (2)泥质结构 ( 0.005mm) (3)结晶结

11、构 (4)生物结构,沉积岩的结构特征,砂粒,粉粒,粘粒,砂粒,孔隙,胶结物,2.构造 平行层理,斜层理,波状层理,印模,粒序层理,交叉层理,沉积岩的层理构造,3.沉积岩的其它构造,层面构造,化石,结核(黄土钙质结核、石灰岩硅质结核）,(三)沉积岩分类 1.碎屑岩： 2.砂岩、砾岩 3.粘土岩：泥岩、页岩 4.化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、生物屑灰岩 常见岩石 砾岩,砂岩 (d=2-0.05mm),页岩(d0.005mm),石灰岩,白云岩,三、变质岩 地壳中先成岩石，由于构造运动和岩浆活动等所 造成的物理、化学条件的变化，使原来岩石的成分、 结构、构造等发生一系列改变而形成的新岩石，称为

12、变质岩。这种使岩石发生质的变化的过程，称为变质 作用。 引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性 流体。,根据变质作用的地质成因和变质作用因素， 变质作用分为： 1、接触变质作用 岩浆活动的侵入，使接触带的围岩发生重结晶或产生新矿物。 2、动力变质作用（又称碎裂变质作用) 构造运动使原岩及其组成矿物发生变形、机械破碎及轻微的重结晶。 3、区域变质作用 大规模地壳运动和岩浆活动使地下深处广大地区岩石发生变质。,变质岩的矿物成分： 变质矿物有：滑石、石榴子石、十字石、蓝晶石、红柱石等 。 除变质矿物外，变质岩的主要造岩矿物是长石、石英、云母、辉石和角闪石等。 有时，绿泥石、绢云母、刚玉、蛇纹石和

13、石墨等矿物能在变质岩中大量出现，这也是变质岩的一个鉴定特征。,变质岩的结构： 按成因可分为变晶结构、变余结构、碎裂结构。 变质岩的构造： 片理构造指构成变质岩的片状、板状及柱状矿物在定向压力作用下呈相互平行排列，沿此排列方向易使岩石裂开成薄片的特性。 根据片理面特征、变质程度等特点，分为： 片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。,变质岩的形成,接触变质,侵入变质,侵入变质,接触变质岩的形成,按成因分为接触变质岩、动力变质岩和区域变质岩。 区域变质岩再按构造、矿物成分定名。如具片状构造的岩石叫片岩，若片岩中含绿泥石较多，可定名为绿泥石片岩。 具有块状构造和变晶结构的岩石，按矿物成分命名，如

14、石英岩。也有按地名命名的，如大理岩。变质岩分类归纳于表1-9。,变质岩分类,主要的变质岩 (1)片麻岩；(2)片岩 ；(3)千枚岩； (4)板岩 ；(5)石英岩 ；(6)大理岩。,大理岩,石英岩,岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石的肉眼鉴定，应结合岩石标本在实习课中进行。 综上所述，地壳是由各种各样的岩石组成的，岩石是在地壳发展过程中内、外动力地质作用的必然产物。由于各类岩石形成条件不同，它们在产状、矿物组成、结构、构造等方面也各具特点。据此，可对三大类岩石进行属性比较和分类鉴定(表1-8)。,小 结 地球具有圈层构造，地壳是固体地球最外部的圈层。塑造地壳面貌的自然作用称地质作用。元素、矿物、岩

15、石是组成地壳的基本单位。火成岩是岩浆作用的产物，变质岩是变质作用的产物，沉积岩是沉积作用的产物，它们都有各不相同的矿物成分、结构构造特征和代表性岩石。 外部：大气圈、水圈和生物圈 1.地球的圈层构造 内部：地壳、地幔及地核 ,小 结 2.地质作用 内力地质作用 能量来源: 地球自转产生的动能和放射性元素蜕变产生的热能 表现形式: 地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震等 作用结果: 塑造山岭与凹地，是地形变化的主导因素 外力地质作用 能量来源: 太阳辐射热能以及重力位能、日月及天体引力 表现形式: 风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩作用等 作用结果: 削平高山，填平凹地 3.地壳物质的组成 基本物质

16、：各种化学元素，如氧、硅、铝、铁等 基本单位：岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）和地层,小 结 4.造岩矿物的物理性质 造岩矿物的物理性质主要有形态、颜色、条痕、光泽、解理、断口、透明度、硬度以及特性等，它们是肉眼鉴定矿物的重要标志。通过学习，要认识常见的10多种造岩矿物（表1-4）。 5.岩石 岩石是矿物的天然集合体。岩浆岩多为结晶结构。沉积岩主要是由岩矿碎屑的机械沉积物和溶液的化学沉积物胶结、固结而成的。变质岩多为重结晶结构。 6.地层岩性 岩石的物理性质、力学性质和水理性质指标，是定量评价岩石工程地质性质的可靠依据。岩石的工程地质分类，通常是以力学强度指标为基础，如根据湿抗压强度Rb将岩石分为：坚硬的岩石（Rb30MPa）和软弱的岩石（Rb30 MPa）。,到第二章,