工程地质学复习资料重点

这门课的目标：

工程地质学的 “基本知识”

分析和运用地质勘查资料的方法

解决实际工程问题

第2章 岩石的成因类型及其工程地质特征

地球的构造

地壳(crust：由固体岩石构成，分硅铝层(花岗岩层 和硅镁层(玄武岩层 。

地幔(mantle：上地幔主要是硅氧，呈熔融状态，是岩浆的发源地；下地幔主要是铁镁氧化物和硫化物。

地核(core：由铁镍组成，密度大。外核是液态的，内核是固态。

地壳运动主要起因于地幔物质的对流

组成地壳的化学成分，含量由多到少依次为

O(49.13%、Si 、Al 、Fe 、Ca 、Na 、Mg …

§2.1 主要造岩矿物

§2.1.1 矿物的基本概念

地壳由岩石组成，岩石由矿物组成。

矿物(mineral：具一定化学成分和物理性质的自然元素和天然化合物。其中构成岩石的矿物称为造岩矿物。

§2.1.2 矿物的物理性质 矿物的物理性质决定于矿物的化学成分和内部构造

矿物的颜色和条痕

颜色：由矿物对可见光波的吸收作用产生。

自色：（矿物的化学成分和晶体结构所组成的）矿物的本身的颜色

他色：某些杂质引起的颜色

条痕：矿物粉末的颜色。

矿物的光泽

矿物表面对可见光的反射能力。

分为：金属光泽、半金属光泽、非金属光泽。造岩矿物大部分属于非金属光泽。

具体又分为：①玻璃光泽 ②珍珠光泽 ③丝绢光泽 ④油脂光泽 ⑤蜡状光泽 ⑥土状光泽

矿物的硬度

矿物抵抗外力刻划、研磨的能力。

硬度是矿物的一个重要鉴定特征，鉴别矿物硬度时，是用两种矿物对划的方法来确定矿物的相对硬度。

由软到硬分十度，称为摩氏硬度计：1-滑石2-石膏3-方解石 4-萤石5-磷灰石

6-正长石7-石英8-黄玉9-刚玉10-金刚石

解理和断口

解理—受外力作用，矿物能沿一定方向破裂成平面的性质。 分为：极完全、完全、中等或不完全解理

断口—受外力打击后，不具方向性的不规则破裂面。

断口形态有：贝壳状断口，残差状断口，锯齿状断口，平坦状断口

解理的完全程度和断口是互相消长的

§2.1.3 常见主要造岩矿物

自然界产生的矿物—3000种

主要造岩矿物（常见矿物） —化学成分 : 硅酸盐、氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐等 常见矿物: 黄铁矿、石英、赤铁矿、褐铁矿、方解石、白云石、石膏、橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、正长石、白云母、黑云母、绿泥石、蛇纹石、石榴子石、滑石、高岭石、蒙脱石

矿物鉴别 pp.9 表2-2

常见造岩矿物的肉眼鉴定

抓住主要特征。

综合考虑颜色、晶形、光泽、解理、硬度。

考虑矿物生成条件及共生矿物。

工具：小钢刀、放大镜、稀盐酸等。

§2.2 岩石

按成因分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩

地质作用—岩浆作用、外力地质作用、变质作用

§2.2.1 岩浆岩 岩浆是产生于地下的高温熔融体，成分以硅酸盐为主，还具有数量不等的的挥发性成分。岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度、压力降低，最后冷凝形成岩浆岩。 根据冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分成三类：

深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表3km ）冷凝而成的岩石；由于岩浆压力和温度较高，温度降低缓慢，组成岩石的矿物结晶良好。

浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处冷凝而成的岩石；由于岩浆压力小，温度降低较快，组成岩石的矿物结晶较细小

喷出岩：岩浆沿地表裂缝一直上升喷出地表，冷凝形成的岩石；在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差，肉眼不易看清楚。

岩浆岩的分类与产状

⎪⎪⎪⎩

⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧裂隙式喷发：熔岩被岩流中心式喷发：火山锥熔喷出岩岩墙，岩脉岩床，浅成岩：岩盘（盆），深成岩：岩基，岩株侵入岩 岩浆岩的矿物成分

常见的岩浆岩矿物只有6～7种，除石英是氧化物外，其它都是硅酸盐和铝硅酸盐矿物。分布最广的是长石，占岩浆岩总质量的63%，其次是石英、辉石、角闪石和云母。 组成岩浆岩的矿物，根据颜色，可分为浅色矿物和深色矿物：

浅色矿物：有石英、正长石、斜长石及白云母等。

深色矿物：有黑云母、角闪石、辉石及橄榄石等。

岩浆岩根据SiO2含量，可分为：

酸性岩类（SiO2含量>65%）：矿物成分以石英、正长石为主，并含有少量的黑云母和角闪石；岩石的颜色浅，比重轻。 中性岩类（SiO2含量52~65%）：矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主，并含有少量的黑云母及辉石；岩石的颜色比较深，比重比较大。

基性岩类（SiO2含量45~52％）：矿物成分以斜长石、辉石为主，含有少量的角闪石及橄榄石；岩石的颜色深，比重也比较大。

超基性岩类（SiO2含量<45％）：矿物成分以橄榄石、辉石为主，其次有角闪石，一般不含硅铝矿物；岩石的颜色很深，比重很大。

岩浆岩的结构

岩浆岩的结构主要指组成火成岩矿物颗粒的大小和结晶程度等

按结晶程度分类：

全晶质结构

半晶质结构 斑状结构 主要是浅成岩

非晶质（玻璃质）结构 喷出岩

岩浆岩的构造

岩浆岩的构造指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况。

常见构造：

块状构造

流纹状构造

气孔状

杏仁状构造

§2.2.2 沉积岩 沉积岩是由沉积物质固结变硬产生的，是地壳表面分布最广的一种层状岩石，占地壳表面积的75%.

沉积岩的结构

指沉积岩颗粒的性质、大小、形态及其相互关系

碎屑结构: 由碎屑物质胶结形成

(按胶结物的成分，可以分为：硅质胶结, 铁质胶结, 钙质胶结, 泥质胶结 其强度依次降低 泥质结构: 泥岩、页岩的主要结构

结晶结构: 石灰岩、白云岩的主要结构

生物结构: 生物遗体组成，贝壳结构、珊瑚结构等

§2.2.3 变质岩

变质岩是由原来的岩石(岩浆岩、沉积岩和变质岩 在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。

变质作用的因素: 在变质因素的影响下，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用，称为变质作用。引起变质作用的主要因素是：高温、高压和新化学成分的加入。 变质岩的矿物成分

在变质岩的矿物成分，除保留有原来岩石的矿物，还有变质矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等，变质矿物是变质岩所特有的，可把变质岩与其他岩石区别开来。 变质岩的结构

(变质岩几乎全部是结晶结构，但其结晶结构主要经过重结晶作用形成，故称为变晶结构以示区别，如粗粒变晶结构，斑状变晶结构等。若变质作用不彻底，则在形成的变质岩中残留有变质前原来岩石的结构特征，则称为变余结构。 变晶, 变余

变质岩的构造主要的是片理构造和块状构造

片理构造是变质岩所特有的，比较典型的片理构造有：

板状构造, 千枚状构造, 片状构造, 片麻状构造

如果岩石主要由粒状矿物组成时，则成致密块状构造，如大理岩和石英岩等。

§2.2.4 三大类岩石的肉眼鉴别

岩浆岩的鉴别

先看岩石整体颜色的深浅

分析岩石的结构和构造

分析岩石的主要矿物成分，确定岩石的名称

(岩浆岩的结构和构造特征，是岩石生成环境的反映。如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，说明很可能是深成岩：如果是细粒、微粒或斑状结构，则可能是浅成岩或喷出岩；如果斑晶细小或为玻璃质结构，则为喷出岩；如果具有气孔、杏仁或流纹状构造，则为喷出岩。

沉积岩的鉴别

鉴别沉积岩时，可以先从观察岩石的结构开始，然后再作进一步分析，确定岩石的名称。

触摸有明显含砂感的，一般是属于碎屑岩类的岩石。

断裂面暗淡呈土状，硬度低，触摸有滑腻感的，一般多是粘土类的岩石。

具结晶结构的可能是化学岩类 变质岩的鉴别

鉴别变质岩时，可以先从观察岩石的构造开始，确认其属于块状构造还是片理构造，然后根据矿物成分再作进一步分析，确定岩石的名称

块状构造变质岩——大理岩和石英岩

两者都具变晶结构，颜色较浅。

但大理岩主要由方解石组成，硬度低，遇盐酸起泡，石英岩硬度高。

§2.3.1 地质年代

地球发展的时间段落称为地质年代。

岩层的地质年代有两种表示方法：

绝对地质年代(表示地质事件发生至今的年龄（多少年）称为绝对年代

相对地质年代(表示地质事件发生的先后顺序为相对年代

相对地质年代不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，从而说明地壳发展的历史过程

在地质工作中，一般使用相对地质年代

沉积岩相对地质年代确定方法

地层对比法, 地层接触关系法（不整合接触）, 岩性对比法（只使用于一定地区）, 古生物化石法

沉积岩中保存的地质时期生物遗体和遗迹称为化石，化石的成分常常已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等硬件部分的形态和内部构造却在化石里保存下来。

地层接触关系包括： 整合、假整合 、不整合 、侵入接触 、沉积接触

岩浆岩相对地质年代确定方法：

侵入接触(岩浆侵入体的形成年代晚于沉积岩层的地质年代

沉积接触(岩浆岩的形成年代早于沉积岩。

描述 岩浆岩与沉积岩之间的接触关系

地层年代的单位与地层单位

划分地层年代和地层单位的主要依据是地壳运动和生物演化。

每个地质年代都划分有相应的地层。

地质年代单位：代、纪、世

年代地层单位：界、系、统

§2.3.2 第四纪地质特征

第四纪是新生代最晚的一个纪，包括现代

第四纪特征:人类出现 冰川作用

第四纪沉积物是坚硬岩石经长期地质作用后的产物，因形成时间短，成岩作用不充分，一般是松散、多孔、软弱的土层，覆盖在坚硬岩石上

本章重点内容：

矿物的物理力学性质

三大类岩石的结构、构造

第3章 地质构造及其对工程的影响 §3.1 水平构造和单斜构造

地质构造是地壳运动的产物

构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹，如岩层褶曲、断层等，称为地质构造 水平构造和单斜构造是最简单的地质构造

未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，老岩层在下，新岩层在上，称为水平构造。

原来水平的岩层，在受到地壳运动影响后，产状发生变动，其中一种简单的形式，就是岩层向同一方向倾斜，形成单斜构造。

§3.1.1 岩层产状

岩层在空间的位置，称为岩层产状。

岩层产状三要素：走向、倾向和倾角

走向：指岩层层面与水平面交线的方位角，其表示岩层在空间延伸的方向，如图中AB 线。 倾向：指垂直走向顺倾斜面向下引出的直线在水平面的投影的方位角，表示岩层在空间的倾斜方向，如图中CD 线。

倾角：指岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小，如图中∠α

§3.1.2 岩层产状的测定及表示方法

地质罗盘仪

测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面，将罗盘放平，圆水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的走向。