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岩土工程勘察描述、记录培训 工程地质学的基本知识 3 3、岩石的基本知识、岩石的基本知识 1 1、地球的形态、地球的形态 2 2、地质作用、地质作用 4 4、土及其工程地质特征、土及其工程地质特征 5 5、岩土的样品的技术要求、岩土的样品的技术要求 地球是太阳系的一个行星，是一个不标 准的旋转的椭球体，平均半径6371Km，极地 与赤道半径相差22Km。地球并不是一个均质 体，具圈层结构。以地表为界分为内圈和外 圈，它们又分为几个圈层，每个圈层都有自 己的物质运动特征和物理、化学性质，对地 质作用各有程度不同的、直接或间接的影响 。 一、地球的形态 一、地球的形态 1、地球的形状和大小 通常所说的地球形状是指大地水准面所圈闭的 形状。而大地水准面是平均海平面并通过大陆延伸 所形成的封闭曲面。 地球形状的主要数据： 赤道半径6378.160Km 极 半 径6356.755km 扁 平 率1/298.25 表 面 积51108Km2 体 积10820108Km3 地球的外部形态 2、地球的表面特征 大陆表面形态： 低山（海拔500-1000m） 山地（高程大于500m）中山（海拔1000-3500m ） 高山（3500-5000m） 最高山（5000m） 丘陵（高程低于500m，相对高差在200m以下） 平原（面积较大的地势平坦或略具起伏的地区，一般内部高差 不超过数十米） 高原（海拔在600m以上，表面较为平坦或有一定起伏的广阔 地区） 一、地球的形态 地球的外部形态 一、地球的形态 地球的外部形态 2、地球的表面特征 海底地形特征： 大陆边缘 大洋盆地（占海洋面积的二分之一，介于大 陆边缘和大洋中脊之间较平坦的地带，一般水 深4000-6000m。） 大洋中脊 （绵延在大洋中的海底山岭，常 发生地震和地壳运动强烈的海岭称为洋中脊。 洋中脊轴部常有巨大的中央裂谷。） 1、地球外部圈层及其主要特征 一、地球的形态 地球的构造 大气圈：包围在固体地球外面的各种气体构成 对流层 平流层 中间层 暖层(电离层) 逸散层 水圈：由地球表层的水体组成 生物圈：是生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层 一、地球的形态 地球的构造 2、地球内部圈层及其主要特征 莫霍面 (平均厚度16Km) 古登堡面 (地表以下2900Km) 地 球 内 部 物 质 的 分 界 面 地壳 地幔 地核 硅铝层 硅镁层 上地幔 下地幔 外核 过渡层 内核 岩石圈 软流圈 地壳 (984Km) (60-250Km) (2885-4179Km) (4170-5155Km) (5155Km-核心) (厚度15-20Km) (厚度15-20Km) 一、地球的形态 地质的构造 地质构造是地壳运动的产物 把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种永久性的变形 、变位，称为地质构造，如褶皱、断裂。因此地壳运动也称 为构造运动。 地壳运动按其运动方向分为水平运动和垂直运动两种形式. 水平运动是指地壳沿地表方向产生的运动,主要表现为岩层 的水平挤压或引张,它使岩层产生褶皱和断裂,甚至形成巨大的 褶皱山系或裂谷系。 垂直运动是指地壳沿垂直地面方向进行的升降运动，表现 为地壳大面积的上升或下降，形成大规模的隆起和坳陷。 一般认为中晚第三纪以来的构造运动为新构造运动。 一、地球的形态 地质的构造 1、地质年代 一、地球的形态 地质的构造 2、地层年代 下古生界包括的地层单位：寒武系、奥陶系、志留系 上古生界包括的地层单位：泥盆系、石炭系、二叠系 中生界包括的地层单位： 三叠系、侏罗系、白垩系 一、地球的形态 地质的构造 3、地层的接触关系 地层间的接触关系是构造运动、岩浆活动和地质历史发展的 记录。沉积岩之间的接触关系有整合接触、平行不整合接触、角 度不整合接触；岩浆岩与沉积岩之间有沉积接触和侵入接触；岩 浆岩之间有穿插接触。 整合接触： 不整合接触 侵入接触 平行不整合接触（假整合接触） 角度不整合接触 沉积接触 穿插接触 3、岩层的产状 一、地球的形态 地质的构造 岩层产状的三要素： 走向：岩层层面与水平面交线两端所指的空间方位角。 倾角：岩层层面与水平面所夹的锐角。 倾向：垂直岩层走向向下引出一条直线在水平面上 投影所指的方位角。 一、地球的形态 地质的构造 岩层产状的表示方法： a、方位角表示法 210 25 3、岩层的产状 b、象限角表示法 N65W/ 25走向北偏西65，倾角25。 N30E/ 25SE-走向北偏东30，向南东倾、倾角25。 c、符号表示法 25 25 一、地球的形态 地质的构造 3、岩层的产状 岩层产状的测定方法。主要采用罗盘测定。 罗盘的应用罗盘的应用 罗盘的构造 1、磁针 2、度盘 3、照准设备 4、圆水准器、管水准器和测斜水准指示器 罗盘的应用罗盘的应用 罗盘的基本知识 1、磁北方向 2、真北方向 3、方位角 罗盘的应用罗盘的应用 1、磁北方向（MN） 在某一测点上，当罗盘仪的磁针静止时，磁针北端所指的方 向即为磁北方向或磁子午线方向。 2、真北方向（N） 通过地球表面上的某一点，指向地球北极的方向即为真北方 向，或称子午线方向。 磁北方向偏离真北方向的角度为磁偏角，以磁北针为准，偏东取正，称为东偏； 偏西取负，称为西偏。 武汉磁偏角为254西偏 调整方法：西偏东调，东偏西调 罗盘的应用罗盘的应用 3、方位角 自标准方向的北端起转向某一直线的水平角度，称为该直线 的方位角。以真北方向起始的叫真方位角；以磁北方向为起 始的称为磁方位角。 罗盘的应用罗盘的应用 罗盘的野外应用 4、测量岩层的产状 A、测走向 B、测倾向 C、测倾角 （注意掌握罗盘南、北磁针的规律） （分清岩层的层面和节理面） 一、地球的形态 地质的构造 水平构造与倾斜构造 1）水平构造 习惯上将倾角小于5的岩层称为水平构造，又称为水平岩层。 2）倾斜构造 岩层层面与水平面之间有一定夹角的岩层为倾斜构造。 按倾角的大小又分为缓倾岩层（ 30） 陡倾岩层（ 30 60） 陡立岩层（ 60） 一、地球的形态 地质的构造 褶皱构造 组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列 波状弯曲而未丧失其连续性的构造称为褶皱构造。 研究褶皱的产状、形态、类型、分布规律和组合特征及形成方式， 对揭示一个地区的地质构造形成和发展规律具重要意义。许多矿产 在成因上或矿体产状及空间分布上与褶皱有密切联系，有些褶皱层 本身就是矿产。褶皱构造还程度不同的影响水文、工程地质条件。 因此，褶皱构造的研究对于查明区域地质构造和工程地质条件具有 重要意义 褶皱和褶皱要素 一、褶皱要素 1核部：泛指褶皱中心部分地层； 2翼部：核部两侧的地层； 3转折端：从一翼向另一翼过渡的部分； 4枢纽：在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱层面的各最大弯 曲点的联线称枢纽。 5轴面：以褶曲顶平分两翼的面； 6轴迹：轴面与地面或任一平面的交线； 二、褶皱的基本形态： 背斜：脊线(顶部)向上，两侧岩层倾向相背，且向下张开,中部为老岩层。 向斜 ：脊线(顶部)向下，两侧岩层倾向相向，且向上张开,中部为最新岩层 。 一、地球的形态 地质的构造 岩层或岩体受力发生破裂，沿破裂面发生显著位移的断裂构造 称断层。 断层是地壳中分布最广泛最重要的构造形迹之一。断层 种类很多，形态各异，规模有大有小，影响深度有深有浅， 形成时代有早有晚。一条断层可以是一次构造运动的结果， 也可以是受多次构造运动的影响反复活动，有的至今仍在活 动。 一、地球的形态 地质的构造 断层 断裂构造 构成地壳的岩层受外力作用后发生变形，当变形达到一定 程度时，岩层的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小 不一的断裂称为断裂构造。主要分为节理和断层两大类。 一、断层面和断层带 断层面是一个将岩块或岩层断成两部分，两侧岩块 或岩层顺此发生显著位移的破裂面。它是一种面状 构造，可以是平面，也可以是曲面；可以是水平的 ，也可以是倾斜的，甚至是直立的。其空间产出状 态可由走向、倾向、倾角确定之。 断裂带 断层一般不是一个单一的面，而是由一系列 破裂面或次级断层组成的带，带内常挟杂有搓碎的 岩块、岩屑、岩片以及各种断层岩。 断层线 是断层面与地面的交线，其出露形态取决于 断层面的形态、产状及地形情况。它是一种重要的 地质界线。 一、地球的形态 地质的构造 二、断盘 断层面两侧相对移动的断块称作断盘。如断 层面是倾斜的则位于断面倾向方向（断层面 以上）的一盘为上盘，而另一盘为下盘；如 断面是直立的，则按其方位描述之。如按两 盘的相对滑动，则称上升盘，或下降盘。 一、地球的形态 地质的构造 三、位移 位移是断层两侧岩块相对移动的总称。 位移的测定是一个复杂的问题，受多种因素控制，以 致出现多种方案和术语。常用的有： 1滑距 断层两盘实际位移的距离，是根据错动前的 一点，错动后分成两个对应点（相当点）之间的实际 距离。野外（实际）工作不适用，因相当点很难找到 。 2断距 是指被错断岩层在两盘上对应层之间的相对 距离。分为： 地层断距：断层两盘对应层之间的垂直距离（即重复 或缺失地层的厚度）； 垂直地层断距：断层两盘对应层之间的垂直距离； 水平地层断距：断层两盘上对应层之间的水来断距。 一、地球的形态 地质的构造 二、按断层两盘相对运动方向 1正断层 上盘沿断层面相对向下滑动，下 盘相对向上滑动的断层； 2逆断层 上盘沿断层面相对向上滑动，下 盘相对向下滑动的断层； 3平移断层 两盘沿断层面走向相对滑动的 断层。 一、地球的形态 地质的构造 A-正断层 B-逆断层 C-平移断层 广泛发育于不同地质背景，不仅在构造变动 强烈地区发育，也出现构造强烈地带。 逆冲断层：断层面倾角大于45 的逆断层 逆掩断层：断层面倾角在25 -45 之间逆断层 逆掩断层和推覆构造是地壳中最常见的断裂 构造之一。 逆掩断层是位移量很大的低角度逆断层，其 角度一般在30左右或更缓，推覆距离在数公 里以上的为推覆构造。 一、地球的形态 地质的构造 断层的识别 （一）直接标志 1断层面、带中的特征 2地层重复和缺失 3构造线不连续 4岩浆活动和矿化作用 5岩相和厚度急变 （二）地貌标志间接标志构造标志 1断层崖 2断层三角面 3错断的山脊 4山岭和平原的突变 5串珠状湖泊、洼地 6带状分布的泉水、侵入体、矿化带、硅化带 7水系特点 一、地球的形态 地质的构造 地质作用的分类 由内能引起的地质作用称内力地质作用。 由外能引起的地质作用称外力地质作用。 二、地质作用 岩石的概念 岩石是由矿物组成。 在地质作用下产生的，由一种或多种矿物以一定的 规律组成的自然集合体，称为岩石。岩石是由一种 或几种矿物组成的集合体。其中由一种矿物组成的 岩石称作单矿岩，如大理岩由方解石组成，石英岩 由石英组成等；有数种矿物组成的岩石称作复矿岩 ，如花岗岩由石英、长石和云母等矿物组成，辉长 岩由基性斜长石和辉石组成等等。 按成因分为三大类： 岩浆岩 沉积岩 变质岩 三、岩石基本知识 三、岩石基本知识 造岩矿物 在各种地质作用中所形成的具有一定化学 成分、物理性质的自然单质和化合物， 称为 矿物 矿物是岩石的基本组成单位，但并不是所有 的矿物都可以作为岩石的主要组分。 一般地，组成岩石的矿物统称为造岩矿物 。 尽管自然界的矿物达上千种，在手标本 中，岩石中常见的矿物只有十几种。 三、岩石基本知识 颜色 是矿物对不同波长可见光吸收程度不同 的放映。 矿物的颜色是一种最易引人注意的物理 性质，但是，只有金属光泽的矿物由于不透 明而颜色比较固定，透明矿物常因含微量杂 质和其它原因而呈现不同颜色，不能成为鉴 定依据。 条痕 条痕是矿物粉末的颜色，一般是指矿物在未上 釉的白色瓷板上擦划所留下的粉末颜色。 条痕去掉了矿物因反射所造成的色差，增加了 吸收率，扩大了眼睛对不同颜色的敏感度，即可以 取消假色，减弱他色，保存自色，所以常比起颜色 更为固定，因此更具有鉴定意义。 条痕可能深于、等于或浅于矿物的颜色，并且 常与光泽、透明度有密切联系。 条痕色对不透明的金属、半金属光泽矿物(深色 矿物)的鉴定很重要，而对透明、玻璃光泽矿物来说 ，意义不大，因为它们的条痕色都是白色或近于白 色。 透明度 矿物的透明度是指矿物透过可见光波的能力， 即光线透过矿物的程度。 在矿物的肉眼鉴定工作中，通常将透明度大体 分为透明、半透明和不透明三级： 1透明矿物：允许绝大部分光波透过矿物。 透过规定厚度(0.03mm)的薄片，能清晰地辨认出后 面物像的轮廓细节，如水晶、萤石等。 2半透明矿物：允许部分光波透过矿物。在 矿物颗粒的边缘或裂隙处的颜色变浅，透过规定厚 度的薄片，仅能模糊地见到其后面物像的轮廓，如 辰砂、浅色闪锌矿等。 3不透明矿物：基本上不允许光波透过矿物 。完全看不到规定厚度薄片后面的物像，如黄铁矿 、磁铁矿等。 光泽 矿物表面对可见光波的反射能力称为矿物的光泽。 也就是可见光照射到矿物新鲜面上之后反射出来的 光线强度。矿物的光泽按其强弱可分四级： 1、金属光泽：反光很强，犹如电镀的金属表面那样 光亮耀眼，如自然金、方铅矿等。 2、半金属光泽：比金属的亮光弱，似未磨光的铁 器表面，如磁铁矿、镜铁矿等。 3、金刚光泽：反光较强，以金刚石晶面的闪光最 为典型，比金属与半金属光泽弱，但强于玻璃光泽 ，如金刚石、锡石等。 4、玻璃光泽：反光弱，如同玻璃表面的光泽，如 石英、长石及萤石等。 硬度 矿物对外来机械作用力的抵抗能力称为硬度。根据机械 作用力的性质不同，可将硬度划分为若干类：刻划硬度，压 入硬度，研磨硬