工程地质课件

毒砂
镜铁矿和水晶
电气石 柱状单晶
黑钨和白水晶包黑色皮
金刚石
黄金矿块
黄铁矿和水晶
闪锌矿
黄铁矿
方铅矿
自然金
自然铂
自然硫
自然砷
自然铜
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第二节 岩石
• 岩石是地壳发展过程中，由一种或多种矿物组成的， 具有一定规律的集合体。 （见下页图）有单矿岩和 复矿岩。 • 按其成因可将地壳的岩石分为三大类：岩浆岩、沉 积岩和变质岩。
• 一、岩浆岩（火成岩）
• 岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石 。 （见下页图） • 依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三 大类： • （1）深成岩： • （2）浅成岩： • （3）喷出岩：
• 岩浆岩的产状可以反映岩体空间位置与围岩 的相互关系及其形态特征。岩浆岩产状大致 有下列几种（如图1-4所示）。
结 构 构 造 成 因
多具片理构造 由先成的岩浆岩、沉积岩 和变质岩，经变质作用而 形成
• （二）三大岩类的肉眼鉴别 • 1.岩浆岩的鉴别方法
• （1）先看岩石整体颜色的深浅。
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• 3.断口 • 矿物在外力打击下，沿任意方向发生的不 规则裂口称为断口。 • 除具有以上性质外，有些矿物还具有一些 特性，如方铅矿具有脆性；自然银具有延展 性；云母具有弹性，磁铁矿具有磁性等。
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黑钨和毒砂共生
黑钨和水晶共生
重晶石梯华和水晶共生
水晶重叠石毒砂黄铁矿共生
紫色萤石和水晶共生
水晶黑钨黄铁矿和萤石共生
沉 积 岩
变 质 岩
主要矿 物成分
次生矿物占主要地位，成分单 除具有变质前原来岩石的 一，一般多不固定。常见的有 矿物，如石英、长石、云 石英、长石、白云母、方解石、 母、角闪石、辉石、方解 白云石、高岭土等 石、白云母、高岭土等外， 尚有经变质作用的矿物， 如石榴子石、滑石、绿泥 石、蛇纹石 以碎屑、泥质及生物碎屑结构 为特征。部分为成分单一的结 晶结构，但肉眼不易分辨 具层理构造 主要由先成岩石的风化产物， 经压密、胶结、重结晶等成岩 作用而形成 以变晶结构等为特征
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透明度是指矿物透过可见光波的能力， （1）透明的： （2）半透明的： （3）不透明的： （三）矿物的力学性质 1.硬度 硬度是指矿物抵抗刻划、研磨的能力。 2.解理 解理是指矿物受打击后常沿一定方向裂开，并形成光 华平面的性质。
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图1-2 方解石的三组解理
图1-3 石英的贝壳状断口
• 二、工程活动与地质环境
• 人类的工程活动都是在一定的地质环境中进行的。 • 工程活动的地质环境，亦称为工程地质条件，是 指各项地质因素的综合。 • ①土和岩石的工程性质： • ②地质构造： • ③地形地貌： • ④水文地质条件： • ⑤不良的地质现象： • ⑥天然建筑材料：
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地质环境对工程活动的制约是多方面的。如在 开挖高边坡时，忽视地质条件，可能引起大规模的 崩塌或滑坡，在岩溶地区修建水库，如不查明岩溶 情况并采取适当措施，轻则蓄水大量漏失，重则完 全不能蓄水，使建筑物不能正常使用。 • 工程活动也会以各种方式影响地质环境。如房屋 引起地基土的压密沉降，桥梁使局部河段冲刷淤积 发生变化等。在城市过量抽取地下水，可能导致大 规模的地面沉降。
• 第一节 造岩矿物
• 矿物是组成岩石的基本单位，也是组成地壳的基本 • 物质，它是在各种地质作用下形成的具有一定的化 学成分和物理性质的单质和化合物。
• 一、矿物的一般知识
• （1）原生矿物： （2）次生矿物： （3）变质矿物：
• 二、矿物的物理性质
• （一）矿物的形状 • 1、有规则的外形和 无规则的外形 • 2、单个晶体的外形
工程地质学
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刘红军
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五邑大学土木建筑学院
绪论
• 一、工程地质学的研究对象 • 工程地质学主要是用来研究各种建筑区 域的工程地质条件，解决工程地质问题， 以及人类的工程活动对地质环境的影响。 • 工程地质学是介于地质学与工程学之间 的一门独立的边缘交叉学科。是地质学的 一个分支。 • 工程地质学包括工程岩土学、工程地质 分析、工程地质勘察三个基本部分。
紫色萤石和毒砂共生
水晶和紫色萤石共生
绿萤石方解石和黄铁矿共生
水晶与黑钨共生
镜铁矿和水晶
绿色萤石和方解石
苦瓜皮状萤石伴有方铅矿
白色绒毛状石英晶体上生成葡萄状紫色 萤石
镜铁矿和水晶
镜铁矿和水晶
辰砂
水晶和闪锌矿
八面体绿萤石表面呈细水重晶状
猫眼石
祖母绿宝石（绿柱石）
毒砂和水晶
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图1-4 岩浆岩的产状
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（1）岩基： （2）岩株： （3）岩盘： （4）岩床： （5）岩脉： （一）岩浆岩的矿物成分及化学成分 组成岩浆岩的矿物根据颜色可分为浅色矿物和深色矿 物两类 • 岩浆岩的矿物成分是岩浆化学成分的反映。岩浆的化 学成分相当复杂，但含量高，对岩石的矿物成分影响 最大的是SiO2，根据SiO2的含量，岩浆岩可分下面 几类：
• （1）酸性岩类：
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（2）中性岩类： （3）基性岩类： （4）超基性岩类： （二）岩浆岩的结构与构造 1.结构 岩浆岩的结构是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶 粒大小、形状及其相互结合的情况。 （1）全晶质结构：岩石全部由结晶的矿物颗粒组 成（如图1-5所示）。 粗粒结构(>5mm) 中粒结构(5-2mm) 细粒结构(2-0.2mm) 微粒结构(<0.2mm)
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（二）沉积岩的结构与构造 1.沉积岩的结构 . （1）碎屑结构 按碎屑粒径的大小，可分为： ①砾状结构 碎屑粒径大于2mm。碎屑形成后未经 搬运或搬运不远而留有棱角者，称为角砾状结构； 碎屑经过搬运呈浑圆状或具有一定磨圆度者，称为 砾状结构。 ②砂质结构 碎屑粒径介于2~0.05 mm之间。 ③粉砂质结构：碎屑粒径介于0.05~0.005 mm。 按胶结物的成分，可分为： ①硅质胶结 ②铁质胶结 ③钙质胶结 ④泥质胶结
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图1-9岩层的几种形态
（a） 正常层；（b） 夹层；（c） 变薄；（d） 尖灭；（e） 透镜体
• 在沉积岩中还可看到化石 • 沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石是沉积岩 在构造上区别于岩浆岩的重要特征。 • （三）沉积岩的分类及常见的沉积岩
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三、变质岩
变质岩的成因 地壳中的原岩受到温度、压力及化学活动性流体 的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新 的岩石称变质岩（如图1-10所示）。
玄武岩，属于基性喷出岩。
黄色砂岩
石英砾岩
大理岩
片状片麻岩
板岩
砂岩
石英岩
糜棱岩
• Marble • 大理岩
Non-foliated metamorphic rocks
• Quartzite 石英岩 Marble 大理岩
• 三叶虫化石展示
恐龙化石展示
世界上第一枚翼龙胚胎化石
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a
b
c百度文库
图1-8 层理类型
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（a） 水平层理；（b） 斜层理；（c）交错层理
• 层与层之间的界面称为层面。在层面上有时可以看 到波痕、雨痕及泥面干裂的痕迹。上下两个层面成 分基本相互一致的岩石，称为岩层。它是层理最大 的组成单位。一个岩层上下层面之间的垂直距离称 为岩层的厚度。（如图1-9所示）。
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• （三）岩浆岩的分类和常见的岩浆岩 • 1.岩浆岩的分类
• 二、沉积岩
• 由沉积物固结变硬而形成的岩石就是沉积岩。沉积 岩占地壳岩石总体的5%，它是三大岩石中在地表分 布最广泛的，占地壳表面积的75%。沉积岩的形成 有两种途径：一是在地表条件下，由风化作用或火 山作用的产物经机械搬运、沉积、固结成岩，以这 种方式形成的沉积岩称碎屑岩。二是在地表常温、 常压条件下由水溶液沉淀而形成化学岩，然而自然 界大多水盆地化学沉淀过程中都有生物参与，所以 通常又称生物化学岩。 • （一）沉积岩的物质组成 • 1. 碎屑物质 • 2.粘土矿物 • 3.化学沉积矿物 • 4.有机质及生物残骸 • 5.胶结物
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图1-5 岩浆岩按结晶程度划分的三种结构 1—全晶质结构；2—半晶质结构；3—非晶质结构
• 岩石中的同一种主要矿物，其结晶颗粒如大小悬殊， 则称为似斑状结构。 • （2）半晶质结构：岩石全部由结晶的矿物颗粒和部 分细晶的玻璃质组成（如图1-5所示）。 • （3）非晶质结构 ：
• 2.构造 • 岩浆岩的构造是指矿物在岩石中的组合方式和空间分 布情况。 • （1）块状构造： （2）流纹状构造： • （3）气孔状构造： （4）杏仁状构造：
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（2）变余结构： （3）碎裂结构： 3.构造 变质岩的构造是指岩石中矿物在空间排列关系的外貌 特征。 （1）片理状构造 ①板状构造： ②千枚状构造： ③片状构造： ④片麻状构造： （2）块状构造 （五）变质岩的分类及常见的变质岩
变质岩根据其构造特征分为：片理状岩石类和块状岩石 类，（表1-5）。
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（2）泥质结构 （3）结晶结构 （4）生物结构 2.沉积岩的构造 沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互 间的排列关系。沉积岩最主要的构造是层理构造。 • 层理分为各种不同的形态类型，如常见的有水平层 理（如图1-8a所示）斜层理（如图1-8b所示），交 错层理（如图1-8c所示）等。
• 四、三大岩类的区别及鉴别方法
• （一）三大岩类的区别
• • 上述三大岩类，由于成因不同，因而其物质组成、结构及构造也各不相同，为 便于鉴别及掌握，将其主要区别列于表1-6中。 三大类岩石的区别 表1-6
岩类 地质特征
岩 浆 岩
全部为岩浆中析出的原 生矿物，成分复杂，但 较稳定。浅色的矿物有 石英、长石、白云母等， 深色的矿物有黑云母、 角闪石、辉石、橄榄石 等 以结晶粒状、斑块结构 为特征 具块状、流纹状、气孔 状、杏仁状构造 直接由高温熔融的岩浆 经岩浆作用而形成
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图1-1 常见矿物的晶体形态 a）正长石；b）斜长石；c）石英；d）角闪石；e）辉石；f）橄榄石；g）方解 石；h）白云母；i）石膏；j）绿泥石；k）云母；l）黄铁矿；m）石榴子石
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金刚石
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石墨
3、集合体外形
• 钟乳状
• 钟乳状
• 晶簇桩
• （二）矿物的光学性质 • 1.颜色 • 矿物的颜色是指矿物对可见光波的吸收作用所引 起的。 • （1）自色：是矿物本身固有的颜色。 • （2）他色：是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿 物的本身性质无关。 • （3）假色：由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜 对光的折射、散色所引起的。（条痕） • 2.光泽：是矿物表面对可见光的反射能力。 • （1）金属光泽： • （2）半金属光泽： • （3）非金属光泽： • 3.透明度
• （2）粘土岩 • （3）化学岩
• 3.变质岩的鉴别方法 • 鉴别变质岩时，可以先从观察岩石的构造开始。根 据构造，首先将变质岩区分为片理构造和块状构造的 两类。然后可进一步根据片理特征和主要矿物成分， 分析所属的岩类，确定岩石的名称。
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粗粒辉长岩
花岗岩
流纹岩，属于酸性喷出岩。
安山岩，属于中性喷出岩。
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图1-10 变质岩的类型示意图
1-动力变质岩；2、3-接触变质岩；4-区域变质岩
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（二）变质作用的主要类型 1.接触变质作用 2.动力变质作用 3.区域变质作用 （三）变质作用的因素 1.高温： 2.高压： 3.新的化学成分的加入
• （四）变质岩的主要特征
• 1.矿物成分： • 2.结构： • （1）变晶结构：
• 三、工程地质学的研究方法
• 1.地质法： • 2.试验方法： • 3.计算方法：
第一章 造岩矿物与岩石
地壳由各种各样坚硬的岩石组成，矿物是构成各种 岩石的最基本物质。矿物的成分、性质及其在各种因 素作用下所发生的变化，都会对岩石的强度和稳定性 产生影响。要分析了解岩石在各种自然条件下的变 化，进而对岩石的工程性质作出评价，就必须首先从 矿物开始。