工程地质及水文地质学试验指导书 张慧颖 实 验 一 试验名称：矿物

1、工程地质及水文地质学实验指导书张慧颖实 验 一实验名称：矿物形态和物理性质的认识实验类型：一般一、 实验目的要求（一） 通过对矿物标本、矿物晶体模型的观察，认识矿物的常见单体及集合体的形态。（二） 通过观察矿物标本，了解和掌握矿物的物理性质及鉴定方法，为以后鉴定矿物打下基础。（三） 熟悉摩氏硬度计及矿物的摩氏硬度判别方法，熟记硬度计中的十种矿物及对应的摩氏硬度值。二、 实验内容（一） 矿物的形态：1. 矿物的单体形态和结晶习性：（1） 一向延长水晶、辉锑矿、绿柱石；（2） 二向延长黑云母、石膏、白云母；（3） 三向延长黄铁矿、方铅矿、萤石。2. 矿物集合体的形态：（1） 晶簇状石英晶簇、辉锑矿

2、晶簇；（2） 粒状集合体黄铁矿、磁铁矿、橄榄石；（3） 鳞片状辉钼矿、石墨；（4） 纤维状石膏、石绵；（5） 放射状阳起石、红柱石；（6） 结核状结核状褐铁矿，鲕状赤铁矿；（7） 钟乳状钟乳状方解石，肾状赤铁矿、葡萄状硬锰矿、皮壳状孔雀石；（8） 土状高岭石，软锰矿；（二） 矿物的物理性质：1 颜色：（） 自色：磁铁矿铁黑色，黄铜矿铜黄色，方铅矿铅灰色，辰砂红色，孔雀石绿色，铜蓝矿蓝色，褐铁矿黄褐色，镜铁矿钢灰色，斑铜矿古铜色；（） 他色：石英混入杂质后呈现黑、紫、玫瑰色等各种颜色；紫色和绿色萤石（） 假色：锖色（斑铜矿表面氧化后呈现的蓝紫色）；晕色（解理发育的方解石表面呈现的彩虹样光环）2

3、条痕：磁铁矿铁黑色；黄铜矿绿黑色；赤铁矿樱红色；辰砂鲜红色。3 光泽：（） 金属光泽方铅矿、黄铜矿、辉锑矿、黄铁矿；（） 半金属光泽磁铁矿、赤铁矿；（） 非金属光泽金刚光泽闪锌矿，锡石；玻璃光泽石英（石英晶面上）、方解石；油脂光泽石英断口上的光泽；丝绢光泽石棉、纤维状石膏，纤维状孔雀石；珍珠光泽白云母；蜡状光泽蛇纹石，硬玉；土状光泽高岭石。4 透明度：（1） 透明矿物无色水晶、透明方解石（也称冰洲石）、萤石、白云母；（2） 半透明矿物浅色闪锌矿、辰砂、黑云母；（3） 不透明矿物黄铁矿、磁铁矿、石墨。5 硬度：熟记摩氏硬度计中的十种矿物的硬度次序：1滑石 2石膏 3方解石 4萤石 5磷灰石6正长

4、石 7石英 8黄玉 9刚玉 10金刚石6 解理：（） 极完全解理白云母、绿泥石；（） 完全解理方解石、方铅矿；（） 中等解理长石、角闪石；（） 不完全解理磷灰石、锡石。7 断口：（） 贝壳状断口石英、蛋白石；（） 参差状断口黄铁矿。8 比重：（） 小比重矿物（轻矿物）石盐、石墨、石膏；（） 中比重矿物石英、长石、白云母；（） 大比重矿物（重矿物）方铅矿、黑钨矿、重晶石。9 其它性质：（） 磁性磁铁矿、磁黄铁矿、铬铁矿；（） 导电性自然铜、辉铜矿、石墨是良导体；白云母、石棉是不良导体（即绝缘体）；（） 发光性白钨矿、萤石。三、 实验设备与材料1 实验设备和试剂：磁板，小刀，放大镜，磁铁，5%盐酸

5、溶液，40%KOH 溶液，30%H2O22 实验材料：矿物标本四、 实验方法和步骤1. 首先观察矿物的形态、颜色、条痕色和光泽，透明度结合矿物的颜色、条痕色和光泽综合判断，具体以标本观察为主。2. 硬度、解理等除仔细观察外，还应按照指定方法进行实际操作。矿物的硬度主要是借助于小刀和指甲，判断硬度的级别。3. 硬度小刀（55.5） 为高硬度4. 指甲（22.5）硬度小刀（55.5） 为中硬度5. 硬度指甲（22.5） 为低硬度6. 通过手感来分辨矿物的比重，一般来说感觉沉、压手为重矿物，感觉很轻一般是轻矿物，但要注意手标本上该矿物的含量，若含量少时是无法分辨的。7. 鉴定矿物的磁性时，要用小刀刻

6、下粉末(对准要测矿物刻准)，再用磁铁吸。若在手标本上含量较多时，可用磁铁直接吸手标本。在肉眼鉴定矿物时，我们把手标本可以被磁铁吸引的称强磁性，矿物粉未能被磁铁吸引的称为弱磁性。8. 试剂主要是用来鉴定矿物的化学性质，常用的试剂有：盐酸、40%的KOH 溶液、30%的过氧化氢（双氧水）等。五、 实验基本要求熟悉矿物物理性质的鉴定方法，熟悉肉眼鉴定矿物的方法六、 实验报告要求在认真观察、测试的基础上，独立完成实验报告上规定的内容。实验报告要求字迹工整、清晰，矿物特征描述准确，用词得当。七、 相关基础知识矿物的物理性质矿物的化学成分及矿物的晶体化学式矿物的肉眼鉴定方法矿物的晶体化学分类法八、 注意事

7、项当观察矿物的颜色、光泽时要在矿物的新鲜面上进行。对于颗粒细小的矿物，当刻划其硬度或条痕时，要在单矿物颗粒上进行。在观察形态、光泽、颜色等的贵重矿物标本时严禁敲打、刻划、撕裂。观察解理、断口时，要在矿物颗粒上观察，要对着光利用反光来观察，见到有解理时还应用小刀撬一下，看是否有解理面出现。对断口的观察应注意区别是单矿物颗粒还是矿物集合体。矿物的比重主要是通过手感来分辨，但要注意手标本上该矿物的含量，若含量少时是无法分辨的。鉴定矿物的磁性，要用小刀刻下粉末再用磁铁吸，但要刻准，若在手标本上含量较多时，可用磁铁直接吸手标本。鉴定结果应以标本实际观察为准，不能查书照抄。在以后的实验中也要注意这个问题。

8、实 验 二实验名称：岩浆岩主要类型的肉眼鉴定实验类型：一般一、 目的要求 学习肉眼鉴定岩浆岩的步骤和方法。 观察和掌握岩浆岩主要类型的结构构造和矿物组成特征。 通过对岩浆岩标本的详细观察和描述，掌握岩浆岩的简单分类及常见岩浆岩的鉴定特征。二、 实验内容 岩浆岩的主要结构和构造。 岩浆岩的主要类型：（1） 超基性岩橄榄岩、辉石岩；（2） 基性岩辉长岩、辉绿岩、玄武岩；（3） 中性岩闪长岩、闪长玢岩、安山岩、（正长岩、正长斑岩、粗面岩）；（4） 酸性岩花岗岩、花岗斑岩、流纹岩；（5） 脉岩煌斑岩、伟晶岩、细晶岩。三、 实验设备与材料放大镜，小刀，磁板，5%HCl 溶液，三角板四、 实验方法和步骤对

9、岩浆岩进行肉眼鉴定时，可以借助于放大镜、小刀、三角板等简单工具，详细地观察岩浆岩的颜色、矿物成分及结构构造等方面的特征，凭借这些特征给岩浆岩以粗略的定名。其鉴定步骤和方法参照地质学教材中“岩浆岩的肉眼鉴定”。五、 实验基本要求(1) 认识常见的岩浆岩及主要岩石类型的矿物组成、结构构造特征。(2) 学会肉眼鉴定岩浆岩的方法。六、 实验报告要求在认真观察、测试的基础上，独立完成实验报告上规定的内容。实验报告要求字迹工整、清晰，矿物特征描述准确，用词得当。七、 相关基础知识(1) 岩浆岩的结构、构造的概念。(2) 岩浆岩的肉眼鉴定和分类。(3) 常见岩浆岩的矿物组成和结构构造。八、 注意事项在观察描

10、述岩石的颜色时，应描述总的颜色，不要描述岩石中个别矿物的颜色，如果近距离不能判别岩石的总体颜色时，则可离远些再观察。描述时可写成“浅灰色”、“黑绿色”等。岩石的矿物组成中重点是描述岩石中的主要组成矿物，这些矿物对划分岩浆岩的类别起作用。实 验 三实验名称：沉积岩主要类型及肉眼鉴定实验类型：一般一、 目的要求1. 学习用肉眼，并借助简单的工具及盐酸等试剂来鉴定沉积岩的方法。2. 了解沉积岩的结构、构造特征。3. 观察和掌握沉积岩主要类型及其基本特征。二、 实验内容1. 沉积岩的结构和构造。2. 沉积岩的主要类型。（1） 碎屑岩类：砾岩、火山角砾岩、砂岩、粉砂岩、凝灰岩；（2） 粘土岩类：页岩、粘

11、土岩；（3） 化学岩及生物化学岩类：石灰岩、白云岩、泥灰岩。三、 实验设备与材料放大镜，小刀，磁板，5%HCl 溶液，三角板四、 实验方法和步骤对沉积岩的鉴定和描述，很难有一个统一的标准，只有根据各类沉积岩的特征分别加以考虑。1.碎屑岩的描述鉴定：描述鉴定这类沉积岩时，应该观察其颜色，指出碎屑成分及碎屑含量、大小和磨圆度；指出胶结物成分、颜色以及碎屑和胶结物在岩石中所占的比例。2.粘土岩的描述和鉴定：描述鉴定这类沉积岩时，除观察颜色及可辨认的矿物成分外，必须仔细观察其结构、构造特征，即看有无页理（页片状构造）等，至于碎屑成分因颗粒细小，肉眼无法辨认，可不做描述。3.化学岩及生物化学岩的描述和鉴

12、定：描述鉴定这类岩石时，除观察颜色及矿物成分外，还需要判别其结构构造，必要时辅以简单的化学试验，如用稀盐酸试验其发泡程度等。23五、 实验基本要求(1) 认识常见的沉积岩及主要岩石类型的物质组成、结构构造特征。(2) 学会肉眼鉴定沉积岩的方法。六、 实验报告要求在认真观察、测试的基础上，独立完成实验报告上规定内容。实验报告要求字迹工整、清晰，矿物特征描述准确，用词得当。七、 相关基础知识(1) 沉积岩结构、构造的概念。(2) 沉积岩的肉眼鉴定和分类。(3) 常见沉积岩的物质组成和结构构造特征。八、 注意事项沉积岩的结构是决定沉积岩类型的主要因素，因此对沉积岩的结构应准确鉴定，特别是碎屑岩中的结

13、构类型。描述鉴定任何一类沉积岩时，都要注意描述岩石中的一些特殊构造，如生物的遗体、结核等。它们提供了确定岩石类型及其形成的间接标志。实 验 四实验名称：变质岩主要类型及肉眼鉴定实验类型：一般一、 目的要求1. 学习用肉眼及简单的工具鉴定变质岩的方法和步骤。2. 了解变质岩的结构和构造特征。3. 观察和描述变质岩的主要类型。4. 比较三大类岩石的异同点。二、 实验内容1. 变质岩的结构和构造。2. 变质岩的主要类型：（1） 区域变质岩板岩、千枚岩、片麻岩；（2） 接触变质岩大理岩、石英岩、角岩、矽卡岩；（3） 动力变质岩构造角砾岩。三、 实验设备与材料放大镜，小刀，磁板，5%HCl 溶液，三角板

14、四、 实验方法和步骤用肉眼鉴定变质岩的程序是：1. 观察变质岩的颜色；2. 鉴定变质岩的矿物成分；3. 观察变质岩结构、构造特点，尤其要注意片理状构造，因为根据片理构造的类型，很容易把某些变质岩分成不同类型。五、 实验基本要求(1) 认识常见的变质岩及主要岩石类型的矿物组成、结构构造特征。(2) 学会肉眼鉴定变质岩的方法。26六、 实验报告要求在认真观察、测试的基础上，独立完成实验报告上规定内容。实验报告要求字迹工整、清晰，矿物特征描述准确，用词得当。七、 相关基础知识(1) 变质岩结构、构造的概念。(2) 变质岩的肉眼鉴定和分类。(3) 常见变质岩的物质组成和结构构造特征。八、 注意事项变质

15、岩的构造是决定变质岩类型归属的主要因素，因此对变质岩的观察应把重点放在岩石构造的观察上，应准确描述和分类定名，特别是要注意区分几种片理构造的差别。实 验 五实验名称：地形地质图综合分析实验类型：综合性实验一、 目的要求1. 巩固有关岩石、地质年代及地层系统、地质构造、地形地质图等方面的知识。2. 初步掌握阅读地形地质图的方法和步骤。3. 掌握各种地层接触关系和不同的褶曲类型在地形地质图上的表现。4. 掌握褶曲形态特征和褶曲的描述方法。二、 实验内容1. 分析黑山寨地区出露的地层及地层接触关系2. 分析黑山寨地区地质构造类型、特点及产状。3. 分析该地区地质发展简史。三、 实验设备与材料1. 必

16、要的图件和相关的资料2. 直尺、三角板、量角器、铅笔。四、 实验基本要求读地形地质图时，首先必须认识出露地层的时代、新老关系及其在区内的分布，然后再作进一步的分析和描述。（一） 分析描述褶皱的方法和步骤 区分背斜和向斜根据核部地层和两侧地层分布情况来区分。如核部为老地层，两侧依次对称排列着新地层者为背斜。核部为新地层，两侧依次对称排列着老地层者为向斜。 确定两翼产状如果地质图上已标有产状符号，则可直接读出两翼产状，否则可根据同一岩层出露宽度的差异，定性地确定两翼倾角的相对大小。同时要考虑两翼产状是否发生倒转。 推测轴面产状如果两翼倾向相反且倾角大致相等，则表明轴面直立；除此以外，35轴面都是倾

17、斜的。无论是背斜或向斜，其轴面均与缓翼倾向一致。 枢纽及褶曲轴（轴线）的认识（） 枢纽产状的认识如果褶曲两翼同一岩层沿走向互相平行，则枢纽水平。如果褶曲两翼同一岩层面沿走向相交呈“V”字形，则尖端指向倾伏方向的为背斜，相反为向斜；（） 褶曲轴（轴线）的认识在地形平坦的情况下，通过褶曲倾伏端或平分褶曲核部地层各点连线求得。此线所示方向即代表褶曲延伸方向，轴线的长短说明褶曲延伸的长短。 确定褶曲的形成时代可根据地层间的角度不整合关系来确定。即褶皱形成于不整合面之上最老地层时代与不整合面下最新地层时代之间。 分析完褶曲之后，应按如下顺序进行描述：褶曲名称（地名加褶曲性质）、褶曲的延伸方向、组成核部的

18、地层、两翼的地层及产状、轴面产状、枢纽倾伏方向及褶曲形成时代等。五、 实验报告要求(1) 独立完成实验内容，按要求完成实验报告。(2) 报告要求格式正确、条理清楚、用词准确、分析结论正确。六、 相关基础知识1. 沉积岩及沉积岩的主要岩石类型。2. 地质年代及地层系统（年代地层单位），地层的接触关系。3. 褶皱构造、褶曲要素。4. 褶皱构造在地形地质图上的表现。七、 作业题1. 分析并描述图10-1 中黑山寨地区褶皱构造的类型、特点、组成地层。2. 分析黑山寨断层的类型。3. 确定图中不整合面形成的时代。4. 分析图区的地质发展简史。实 验 六实验名称：地质剖面图实验类型：一般一、 目的要求1. 巩固有关岩石、地质年代及地层系统、地质构造、地形地质图等方面的知识。2. 掌握图切地质剖面图的方法。3. 掌握地质剖面图的图式和绘图规范，熟悉常用的表示岩性的花纹符号。二、 实验内容1.