工程地质--第一章矿物和岩石

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◆ 1914年美国学者古登堡发现一个不连续面, 纵 波从13.6迅速降低到7.98km/s,横波从7.23 km/s 突然消失. 古登堡面深度:地表下2885km. 古登堡面之上---地幔. 之下到地心---地核
◆在上地幔的内部,存在一个地震波的低速层, 其深度在地表下60~250km 之间。在低速层内,地 震波速比上面减少5~10%,表现出岩石强度较低, 可能局部熔融。 ◆低速层命名为软流圈。 ◆软流圈以上、岩石强度大的部分称为岩石圈.
3、岩浆作用
岩浆:地壳深处富含挥发性物资的高温高压粘 稠硅酸盐熔融体,含有一些金属硫化物和氧化 物。
按SiO2 的含量不同,分为:基性岩浆,酸性岩浆
岩浆作用---岩浆上升到地壳上部或喷出地表冷 却凝固成岩石的全过程 基性岩浆:SiO2 含量低,小于52%,含Fe、Mg 氧化物较高,颜色较深,比重大,含气体少,粘 度较小,易流动。 酸性岩浆:SiO2 大于65%,含Fe、Mg氧化物较少, 颜色较浅,比重小,含气体多,粘度较大,不易 流动。
二者相互联系,密不可分。
世界最高峰的形成-----构造运动
位于北太平洋西 部马里亚纳群岛 以东,为一条洋 底弧形洼地,延 伸2550公里,平 均宽69公里,深 10990米。
构造运动
世界最深的海----马里亚纳海沟的形成
2、地震作用
地壳本身运动造成的构造地 震----地球转速不一致—弹性 能积累—超过岩石强度---急 剧释放---弹性波传播 实质:地应力的变化和发展 的结果
岩浆作用的两种方式: (1)喷出作用:指岩浆直接喷出地表 (2)侵入作用:岩浆没上升到地面上,岩浆由 地壳深部上升到地壳上部。
液体物资:熔岩 火山碎屑物:溶岩冷却凝固或围岩被炸碎形成的碎屑
黑龙江五大连池 世界地质公园
主要地质遗迹类型: 火山地质地貌类
■世界上保存最完整、最典型、时代最新的火 山群,被誉为“中国火山博物馆”。 ■有规律地分布着14座火山,其中12座形成于 1200万年~100万年的地质时期,2座火山喷发 于1719年~1721年,是中国最新的火山之一。 ■区内火山锥体拔地而起,锥体中的火山保存 完整,从火山口流出的熔岩流长达10余公里, 阻塞河流形成五个串珠状湖泊—五大连池。
2. 解理
矿物被敲打后,沿一定方向规则破裂的性质。破
裂面就称为解理面。一般非常平滑而有光泽。
不同矿物或同一矿物的不同方向上,解理发育的 程度是不一样的。有些矿物的解理只有一个方向, 成薄片状;有些矿物的解理有两个方向,成块状; 有些矿物甚至有三个方向和四个方向的解理。
3. 断口
矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。
动力变质作用
在构造运动所产生的定向压力作用下,岩石所发 生的变质作用。 变质因素以机械能及其转变的热能为主,常沿断 裂带呈条带分布,形成断层角砾岩、碎裂岩、糜 棱岩等,而这些岩石又是判断断裂带的重要标志。
5、风化作用weathering
暴露在地表的岩石,在温度变化、水、二氧化碳、 氧气、生物等长期作用下,发生化学分解和机械 破碎。
无解理 ,贝壳状断口 。
硬度6.6 ~ 7.5 ,条痕:
白色。质地有些脆。
ຫໍສະໝຸດ Baidu主要仿冒品为红玻璃
当围岩富含钙时(白云岩、白云质灰岩),形 成由钙橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝榴石等 组成组成的钙质矽卡岩。
河南桐柏回龙地区发现:矽卡岩型符山石玉
区域变质作用(regional metamorphism ) 区域性的构造运动和岩浆活动引起的一种大面积 的区域变质作用造成的,变质岩的范围往往达数 百或数千平方公里。
按断口面的形状可分为下述几种: l 贝壳状断口:矿物破裂后具有弯曲的凸面或 凹面和同心状构造,很象贝壳,如石英的断口 l 平坦状断口:断口面虽然粗糙,但比较平整, 如高岭石的断口; l 参差状断口:断口面粗糙极不平整,许多矿 物具有此种断口,如电气石; l 锯齿状断口:断口面狼牙锯齿,突起尖锐, 如自然金属矿物的断口
内力地质作用, 外力地质作用
内力地质作用:由地球转动能、重力能和放射性 元素变的热能,产生的动力所引起的地质作用。 表现方式:构造运动,岩浆作用,变质作用,地震
外力地质作用:由地球范围以外的能源所产生的 地质作用。大气、水和生物在太阳辐射能、地球 重力能的影响下所产生的动力,作用于地壳表层 的地质作用 。
•岩石圈较强的刚性,分裂成许多块体---板块 •板块驮在软流圈上部,随之运动---板块运动
板块构造学说
1
4 3
6
5 2
1.2 地质作用
地质作用:塑造地壳面貌的自然作用。 地壳自形成以来,其表面形态、内部结构和物资成 分自始至终都在变化和发展,这些变化,有的速 度快而强烈,为我们所察觉,如火山爆发、地震 等,有的却十分缓慢不易被察觉,如山脉上升、 海底扩张等。这些过程称为地质作用的过程。
形成大理岩
接触带附近围岩和 侵入体发生成分、 结构、构造的变化, 形成一系列接触交 代成因的矿物
当围岩富含镁时(白云岩、白云质灰岩),形成 由镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝榴石等组成 组成的镁质矽卡岩。
镁橄榄石
尖晶石

含镁铝的石榴子石,

Mg3Al2(SiO4)3,颜色
榴 石
变化于淡褐红色至淡 紫红色之间 。菱形十 二面体 ,强玻璃光泽 ,
岩浆的热力使围岩结构构造发生变化,岩浆分出
来的气体和液体可与围岩发生交代作用,生成新
的矿物。 如:岩浆中的F、Cl等与围岩发生化学反映,生成 萤石、电气石、方柱石、磷灰石等。
根据引起变质 作用的因素 温度 压力
化学成分加入
变质作用的类型: 接触变质作用 区域变质作用 动力变质作用
接触变质作用
岩浆侵入过程中发生。岩浆与围岩接触带附 近受到岩浆的热力、分化出来的气体和液体 作用。主要因素是温度和化学成分的加入
4、变质作用
变质作用:在构造运动与岩浆作用中,原有的 岩石和矿物,受高温、高压及化学成分加入 的影响,在固体状态下,发生一系列的变化, 形成新的岩石和矿物的过程。
影响变质作用的因素:
温度:基本因素,来自地热岩浆热、动力热。 压力:上层岩石对下伏岩石的压力,静压力 化学成分的加入:外来物资主要来自岩浆。
造岩矿物的肉眼鉴定
岩石中含量较多的造岩矿物称为主矿物,它常是 岩石命名的重要依据。当造岩矿物的晶体颗粒不 小于1mm时,做肉眼鉴定。
肉眼鉴定法:是利用各种感官,并借助一些简单的工具
(如小刀、铁锤、条痕板、磁铁、10倍放大镜、10%的稀 盐酸等),对矿物的物理性质进行全面观察,然后定出矿 物的名称。一般肉眼鉴定有两三个物理性质就足以鉴定一 个矿物。还有一些矿物具有特殊的性质,也是有用的鉴定 标志,如云母薄片有弹性、方解石有可溶性、滑石有滑感、 高岭石有吸水性等。最有用的矿物鉴定特征有:形状、颜 色、硬度、解理。
•物理风化:只发生机械破碎,化成分不变 •化学风化:水,氧、CO2、酸类,正长石—高玲石 •生物风化:机械破碎+化学分解
6 剥蚀作用 erosion
将风化产物从岩石上剥蚀下来,同时对未风化岩石破坏, 不断改变岩石的面貌的一种作用。 力:风、冰川、流水、海浪等
7 搬运作用 transport
拖曳搬运、悬浮搬运、溶解搬运
自色:是矿物本身固有的颜色,即由组成矿物的 化学元素所显示出来的颜色。
赤铁矿(Fe2O3) Fe3+显示红色
孔雀石 Cu2(CO3)(OH)2 二价铜离子呈现 孔雀色
矿物由自色呈色时,颜色稳定不变。
他色:由于外来的带色杂质而引起的颜色,如无 色透明的水晶里,含铁质时呈玫瑰色;含有机质 时呈黑色。当矿物由于他色而呈色时,颜色常变 化。
◆生物圈渗透于岩石圈上层,大气圈 下层和水圈中,是自然地理系统中最 活跃的圈层
地球的内部圈层
内部层圈 地壳 (固体地球) 地幔
雅鲁藏布江大峡谷
地核
来自对地震波的研究 纵波(P波) 横波(S波)
纵波:传播速度较快;
横波:传播速度较慢;
纵波和横波的传播速度,随着所通过物质的性质而
变化。
◆ 1909年可罗地亚学者莫霍洛维奇发现,在一定 深度处,纵波从7.0迅速增加到8.1km/s,横波从 4.2增加到4.4 km/s ◆该面深度:全球平均33 km,大洋下7 km. ◆莫霍面之上:地壳. 之下:地幔.
常用标准色谱表示颜色:红、 雄黄
As2S2
橙、黄、绿、青、蓝、紫及
白、灰、黑等色来说明矿物
的颜色。当矿物颜色与标准
色谱有差异时,可加 上适当
砷硫化物矿物
的形容词,如淡绿、暗红、 灰白色等。
As2S3
另外,也可依最常见的实物
雌黄
来描述矿物的颜色,如砖红 深红色或橙红色,
色、草绿色等。
条痕淡橘红色。
2. 条痕
第二章 矿物和岩石
重点: •矿物的特点与性质 •三大岩石的特点以及肉眼鉴别
1.1 地壳的物质组成 1.2 地质作用 1.3 矿物 1.4 岩石 1.5 岩石物理性质 1.6 岩石的工程地质性质
2.1 地壳及其物质组成
地球的外部圈层 外部圈层
大气圈 水圈 生物圈
◆大气圈(atmosphere)是地球外圈中最外部的气 体圈层,它包围着海洋和陆地。
矿物粉末的颜色。一般,矿物的条痕就是在无 釉瓷板上划出的线条颜色。
辰砂 硫化汞(化学品名称:HgS) 六方晶系,通常产状为细粒 的块状体,为提炼汞的重要 矿石。
贵州万山汞矿 矿区处于湘黔汞矿带南段, 储量和年产量在国内居首位, 在世界上也屈指可数
3. 光泽
光线照射到矿物表面上反射光的能力。
按照矿物表明反光的强度,由强到弱可以把光泽分 为 金属光泽,半金属光泽,金刚光泽,玻璃光泽 油脂光泽
方解石 表面
的金属 光泽
金属光 泽的黄 铁矿
4. 透明度
透过光线的程度
透明:矿物象玻璃那样能透过光线,如水晶,冰 洲石均是透明矿物; 半透明:矿物只有边缘薄的地方才能透过少量的 光线,如闪锌矿,辰砂等; 不透明:矿物一点光线也透不过去,如黄铁矿、 磁铁矿等。
二、矿物的力学性质
■指矿物受外力作用。 ■如刻划、摩擦、打击、弯曲时显示出来 的性质,即矿物受力后的反映。 ■研究矿物的力学性质主要需掌握的是矿 物的硬度、解理、断口、密度和比重。有 时还有弹性、挠性和延展性。
矿物的形态主要受:
本身的内部结构+形成时外在环境
绝大多数矿物的均制以约集合体形式出现,根据组成集 合体矿物的延伸类型,可分为一向延伸,二向延 展和三向等长三种类型。
柱状符山石
三、矿物的物理性质
矿物的光学性质
1、颜色 矿物对光的吸收、反射、折射以及光在矿物中传 播的性质,主要有矿物的颜色、条痕、光泽、透 明度等。 自色,他色,假色
含锰的石英晶体成紫水晶
假色:由矿物表面的氧化膜以及裂缝面上由光 线干涉所表现出来的虹彩,就称为假色。
假色与矿物的化学成分和内部结构没有直接关系, 而与光的物理作用有关。 矿物内常存在一些细小的平行排列的包裹体、出 溶片晶、平行解理等。它们对光的折射、反射等 光学作用产生的颜色就是假色。 假色不是矿物本身所固有的。
◆人造矿物不属于地质学范畴 ◆具有一定的化学成分 ◆绝大多数矿物是固体,个别是液体(Hg)或气 体(硫化氢) ◆固体矿物分为晶体和非晶体矿物
煤炭
石油
花岗岩
一、晶体与非晶体 矿物 晶体矿物——组成矿物的质点在三维空间周期 性重复排列的矿物,或具有晶体结构的矿物。 非晶体——内部质点排列无序。
二、矿物的形态
8 沉积作用sedimentation
机械沉积、化学沉积、生物沉积
9 固结成岩作用:压固作用、胶结作用、重结晶作用。
风化+剥蚀+搬运+沉积+固结成岩===形成沉积岩
云南石林,沉积断层
孔雀河地质构造图,风化
1.2 矿 物
矿物:具有特定的化学成分和物理性质的自然 均质体(单质或化合物),天然产出,是地质作用 的产物,是岩石或矿石的基本组成部分 。
1. 硬度 矿物抵抗刻划、摩擦、压入的能力。 德国Friedrich Mohs
和田玉:主要由透闪石、阳起石矿物组成 ,硬度 6.5~6.9 ,与翡翠相近 。透闪石玉的韧 度在玉石中是最大的,这是和田玉最重 要的特色,是其他玉石不能比拟的 。
独山玉:钙铝硅酸盐岩类,基性斜 长石,辉石,少量橄榄石、角闪石、 黑云母等。玻璃或油脂光泽 ,硬度为6.0~6.5
表现方式:风化作用,剥蚀、搬运、沉积、成岩作用
内力地质作用
地质作用
外力地质作用
岩浆作用 变质作用 构造运动 地震作用 风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 成岩作用
1、构造运动
地壳改变相对位置和内部构造。改变地壳面貌 的主导作用,内力地质作用的主要形式。
水平运动:岩层挤压---褶皱,拉张---断裂 升降运动:缓和的一种形式。地表隆起或下陷。 对沉积岩生成有很大影响。
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