工程地质电子教材(基础地质部分)

第三章 矿物和岩石 第一节 矿物 一、定义：在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，叫矿物。 二、物理性质： （一） 晶体形态： （二）光学性质： 2、条痕：矿物粉末的颜色。 （三）力学性质 1、硬度：抵抗外力刻划的能力（在晶面上） 摩氏硬度：滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 1    2    3    4    5      6    7    8    9    10 2、解理：外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。 三、常见矿物的简易鉴定 1、浅色矿物： 石英      正长石 斜长石 方解石    白云石 白云母  石膏    滑石 硬度大            硬度中等              硬度小 半透明    肉红色 灰白色 菱面体 弯曲菱面体 薄片状 丝绢光泽 有滑感 断口油脂光泽  两组解理 遇HCL起泡 遇镁试剂变兰 珍珠光泽 无解理                                    白色弹性 2、暗色矿物：橄榄石      辉石        角闪石    黑云母 绿泥石 硬度大                    硬度小 颗粒状      短柱状      长柱状    薄片状 薄片状 半透明  解理交角近90o 解理交角124 o 弹性  挠性 橄榄绿色  多为黑色      黑绿色      黑色  墨绿色 珍珠光泽 第二节  岩浆岩 岩石：造岩矿物的天然集合体。 一、岩浆、岩浆作用、岩浆岩 1、岩浆：地壳深处局部地段高温、高压的熔融物质。 2、岩浆作用：岩浆形成、演化、运动、直到冷凝成岩的全过程。 二、岩浆岩产状 1－岩基；2－岩株；3－岩盘 4－岩床；5－岩墙；6－火山颈 7－岩钟；8－岩流；9－俘虏体 三、岩浆岩的矿物成分、结构、构造 附：矿物的共生组合关系（美国：鲍文） 2、结构：指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、相互关系。 3、构造：岩石中矿物或其它组分在空间的排列与充填方式。 四、岩浆岩的分类： 喷出岩 酸性岩 中性岩 基性岩 超基性岩 结构 构造 流纹岩 安山岩 玄武岩 少见 非晶 半晶 隐晶 气孔、流纹 杏仁状 块状 浅成岩 花岗斑岩 闪长玢岩 辉绿岩 少见 斑状 微粒 块状 深成岩 花岗岩 闪长岩 辉长岩 橄榄岩 辉岩 细粒中粒 粗粒 块状 主要矿物成分(10%以上) 石英 正长石 斜长石 角闪石 斜长石 辉石 斜长石 橄榄石 辉石                   第三节  沉积岩 一、定义：沉积岩是指在地表或近地表的常温常压条件下，原岩经风化、搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。 二、沉积岩形成过程 1、 风化作用：指原岩在自然因素作用下（如：水、空气、太阳能、生物等），产生的机械破碎和化学成分改变的过程。 2、搬运和沉积作用：指各种外营力（如：流水、风、冰川、重力、生物等），将风化产物搬到低凹地方沉积起来的过程。 沉积分异现象 上游 中游 下游 海口 海盆地 漂石、卵石、砾石为主 砾石、砂为主 砂、土为主 土为主 盐类结晶矿物为主 矿物成分复杂→矿物成分单一           2、 成岩作用：指松散沉积物转变为坚硬岩石的过程。 三、沉积岩的矿物成分、结构、构造 2、结构：主要指颗粒大小和形态 3、构造：指组成部分在空间的排列组合方式 （1）岩层：指一个基本稳定的物理条件（沉积环境和物质来源）下，形成的沉积单位，由成分基本均匀一致的岩石组成的岩石层，层与层之间由层面分开。 （2）层理构造：指岩层中因成分、粒度、颜色发生变化而表现出来的纹理。 （3）块状构造：无层理，各向均一。 四、沉积岩分类： 第四节  变质岩 一、定义：变质岩：指在变质作用下形成的新岩石。 变质作用：指变质因素作用下，岩石性质发生改变的过程。 二、变质作用因素： 1、温度：150℃    700℃~900℃ 成岩作用    变质作用    融化成岩浆 地壳浅层：静压力小，岩石相对脆性。→定向压力造成岩石、矿物变形、破碎。 地壳深层：静压力大，岩石相对塑性。→定向压力造成岩石中矿物平行定向排列，形成片理构造。 即：矿物在平行压力方向溶解（压溶），在垂直压力方向重结晶，并平行定向排列。 角闪石的排列 例如： 闪长岩                  闪长片麻岩 3、化学活泼性流体：主要为岩浆中逸出的热水溶液和汽体。 →与围岩产生化学反应，生成新矿物。 如：3MgCO3+4SiO2+H2O→Mg[Si4O10][OH]2+3CO2 四、变质岩的矿物成分、结构和构造。 五、变质岩分类：（按成因分类） 三大岩类简易区别 岩浆岩      沉积岩 变质岩 第四章 地质年代与第四纪地质概述 第一节  地质年代 一、为什么要学习地层及地质年代： 确定构造形态：如： 单斜岩层      背斜        向斜      断层    断层 选择和评价建筑场地： 阅读地质图： 地层：将各个地质历史时期形成的岩层，称为该时代的地层。 二、绝对年代法： 用岩石中放射性同位素蜕变规律来确定岩石形成时间。（即蜕变时间） 蜕变：放射性元素自形成之日起，就稳定地放射出（粒子）、（电子）、（电磁幅射量子）射线，并形成稳定的新元素。如： 蜕变时间可用下式确定： 式中：——蜕变常数  P——放射性同位素重量  D——蜕变后新元素重量 最后：用各岩石形成时间，排出各岩石形成的先后顺序。（即新老关系） （最老岩石：南美洲圭亚挪地盾角闪岩（41.3亿年），最老化石：蓝绿藻（35亿年））。 三、相对年代法： 通过比较各地层的沉积顺序、古生物化石特征、地层接触关系来确定其形成的先后顺序。 1、地层层序法： （1）正常层序法：对于正常沉积的岩层，老的在下，新的在上。岩层倒转时关系相反。 （2）剖面法：将某地区的地层按新老关系排列的剖面，叫该地区的标准剖面。用标准剖面对比某工点的地层，从而确定该工点地层新老关系的方法。 （3）层面构造法：用层面构造指示岩层新老关系的方法。 2、古生物法： 标准化石：在各个环境稳定时期，分布广、生存时间短的化石。 3、地层接触关系法： （1）沉积岩之间的接触关系： ①  整合接触：各地层时代连续，产状平行。 （反映地壳稳定下沉） ②  平行不整合接触：各套地层时代不连续，但产状平行。 （又叫假整合）    ③  角度不整合接触：各套地层时代不连续，产状不平行。 （2）沉积岩与岩浆岩之间的接触关系： 老 变质晕 新 ①  侵入接触：先沉积、后侵入。 ②  沉积接触：先侵入、后沉积。 新 底砾岩 老 ③  岩浆岩之间的接触关系： 穿插关系：新岩体穿插老岩体。 四、地质年代表 1、地质年代表：（见投影表）→要求按顺序背诵地质年代表的符号。 4.2  第四纪地质特征 一、土和土体的概念 1．土(soil) 地球表面30－80km厚的范围是地壳。地壳中原来整体坚硬的岩石，经风化、剥蚀搬运、沉积，形成固体矿物、水和气体的集合体称为土。 土是由固体相、液相、气体三相物质组成；或土是由固体相、液体相、气体相和有机质（腐殖质）相四相物质组成。 不同的风化作用，形成不同性质的土。风化作用有下列三种：物理风化、化学风化、生物风化。 2．“土体”(soil mass) 土体不是一般土层的组合体，而是与工程建筑的稳定、变形有关的土层的组合体。 土体是由厚薄不等，性质各异的若干土层，以特定的上、下次序组合在一起的。 二、 土和土体的形成和演变 地壳表面广泛分布着的土体是完整坚硬的岩石经过风化、剥蚀等外力作用而瓦解的碎块或矿物颗粒，再经水流、风力或重力作用、冰川作用搬运在适当的条件下沉积成各种类型的土体。 再搬运过程中，由于形成土的母岩成分的差异、颗粒大小、形态，矿物成分又进一步发生变化，并在搬运及沉积过程中由于分选作用形成在成分、结构、构造和性质上有规律的变化。 土体沉积后： a.将经过生物化学及物理化学变化，即成壤作用，形成土壤 （1）靠近地表的土体 b. 未形成土壤的土，继续受到风化、剥蚀、侵蚀而再破碎、再搬运、再沉积等地质作用。 （2）时代较老的土，在上覆沉积物的自重压力及地下水的作用下，经受成岩作用，逐渐固结成岩，强度增高，成为“母岩”。 总之，土体的形成和演化过程，就是土的性质和变化过程，由于不同的作用处于不同的作用阶段，土体就表现出不同的特点。 三、 土的基本特征及主要成因类型 （一）土的基本特征 从工程地质观点，土有以下共同的基本特征： 1．土是自然历史的产物 土是由许多矿物自然结合而成的。它在一定的地质历史时期内，经过各种复杂的自然因素作用后形成各类土的形成时间、地点、环境以及方式不同，各种矿物在质量、数量和空间排列上都有一定的差异，其工程地质性质也就有所不同。 2．土是相系组合体 土是由三相（固、液、气）或四相（固、液、气、有机质）所组成的体系。相系组成之间的变化,将导致土的性质的改变。土的相系之间的质和量的变化是鉴别其工程地质性质的一个重要依据。它们存在着复杂的物理～化学作用。 3．土是分散体系 由二相或更多的相所构成的体系，其一相或一些相分散在另一相中，谓之分散体系。根据固相土粒的大小程度(分散程度)，土可分为 粗分散体系（大于2μ）， 细分散体系，（2～0.1μ）， 胶体体系（0.1～0.01μ）， 分子体系（小于0.01μ）。分散体系的性质随着分散程度的变化而改变。 粗分散与细分散和胶体体系的差别很大。细分散体系与胶体具有许多共性，可将它们合在一起看成是土的细分散部分。土的细分散部分具有特殊的矿物成分，具有很高的分散性和比表面积，因而具有较大的表面能。 任何土类均储备有一定的能量，在砂土和粘土类土中其总能量系由内部储量与表面能量之和构成，即： E总＝E内＋E表 4．土是多矿物组合体 在一般情况下，土将含有5～10种或更多的矿物，其中除原生矿物外，次生粘土矿物是主要成分。粘土矿物的粒径很小（小于0.002mm），遇水呈现出胶体化学特性。 继续阅读