工程地质和桥涵水文

1、工程地质和桥涵水文 工程地质和桥涵水文 第第1章章 矿物与岩石矿物与岩石 返回总目录 工程地质和桥涵水文 上次课复习内容上次课复习内容 绪论绪论 工程地质学的任务及在工程建设中的作用：工程地质学的任务及在工程建设中的作用： 1.1.地质学；地质学；2.2.工程地质学；工程地质学；3.3.工程地质学的任务；工程地质学的任务； 4.4.工程地质在工程建设中的作用工程地质在工程建设中的作用 地球概述地球概述 地球具有层圈构造，地壳是固体地球最外部的层圈。塑造地壳地球具有层圈构造，地壳是固体地球最外部的层圈。塑造地壳 面貌的自然作用称地质作用。元素、矿物、岩石是组成地壳的基本面貌的自然作用称地质作用。

2、元素、矿物、岩石是组成地壳的基本 单位。单位。 1.1.地球的层圈构造地球的层圈构造 外部圈层外部圈层: : 大气圈、水圈和生物圈大气圈、水圈和生物圈 内部圈层内部圈层: : 地壳、地幔及地核地壳、地幔及地核 工程地质和桥涵水文 地球的内部圈层地球的内部圈层 工程地质和桥涵水文 喜马拉雅山的形成喜马拉雅山的形成 工程地质和桥涵水文 2.2.地壳物质的组成地壳物质的组成 基本物质基本物质: : 各种化学元素各种化学元素, ,如氧、硅、铝、铁、钙、钠、如氧、硅、铝、铁、钙、钠、 钾、镁钾、镁 （养闺女贴给哪家美）（养闺女贴给哪家美） 基本单位：岩石和地层基本单位：岩石和地层 3.3.地质作用地质作

3、用 内力地质作用内力地质作用: : (1)(1)能量来源能量来源: : 地球自转产生的动能和放射性元素蜕变产地球自转产生的动能和放射性元素蜕变产 生的热能生的热能; ; (2)(2)表现形式表现形式: : 地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震 (3)(3)作用结果作用结果: : 塑造山岭与凹地，是地形变化主导因素塑造山岭与凹地，是地形变化主导因素 外力地质作用外力地质作用: : (1)(1)能量来源能量来源: : 太阳辐射热能以及重力位能、日月及天体太阳辐射热能以及重力位能、日月及天体 引力引力 (2)(2)表现形式表现形式: : 风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成

4、岩风化、剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩 (3)(3)作用结果作用结果: : 削平高山，填平凹地削平高山，填平凹地 工程地质和桥涵水文 第第1章章 矿物与岩石矿物与岩石 教学目的教学目的 ： 1.掌握矿物、造岩矿物的概念及矿物的主要物理性质掌握矿物、造岩矿物的概念及矿物的主要物理性质 ；矿物的肉矿物的肉 眼鉴定眼鉴定; ; 2.2.掌握岩石的形成，物质组成，结构与构造。掌握岩石的形成，物质组成，结构与构造。 本章重点本章重点: : 矿物的物理性质；岩石的矿物成分、结构和构造；肉眼鉴定矿物、矿物的物理性质；岩石的矿物成分、结构和构造；肉眼鉴定矿物、 岩石的方法。岩石的方法。 本章难点本章难点: : 矿

5、物的物理性质；岩石的结构和构造。矿物的物理性质；岩石的结构和构造。 工程地质和桥涵水文 矿物矿物是指地壳中的化学元素在地质作用下形成的、具有一是指地壳中的化学元素在地质作用下形成的、具有一 定化学成分和物理性质的单质或化合物。定化学成分和物理性质的单质或化合物。 自然界的矿物按其成因可分为三大类型：自然界的矿物按其成因可分为三大类型： 1.1.原生矿物原生矿物 :岩浆冷却岩浆冷却 2. 次生矿物次生矿物 :外力风化外力风化 3. 变质矿物变质矿物 :内力变质作用内力变质作用 第第1节节 造岩矿物造岩矿物 一、矿物一、矿物 工程地质和桥涵水文 造岩矿物造岩矿物 目前已发现的矿物在3 000种以上

6、，但构成岩石的主要成构成岩石的主要成 分并对岩石性质起决定性影响的矿物分并对岩石性质起决定性影响的矿物不过30多种，它们 占岩石成分的90%。一般把这些矿物称为造岩矿物造岩矿物，其 中又以长石、石英、辉石、角闪石、橄榄石、黑云母、 方解石、白云石最重要，它们的含量决定了岩石的名称 及主要性质。 工程地质和桥涵水文 1. 晶形：单晶和集合体晶形：单晶和集合体 2. 颜色颜色 （1）自色：）自色：矿物本身所固有的颜色，如赤铁矿多呈红色，黄铁矿矿物本身所固有的颜色，如赤铁矿多呈红色，黄铁矿 多呈铜黄色等。多呈铜黄色等。 （2 2）假色：假色：矿物中含有杂质。如石英，一般为无色或白色，含杂矿物中含有杂

7、质。如石英，一般为无色或白色，含杂 质时可呈黄、红、棕、绿等色质时可呈黄、红、棕、绿等色 3.条痕条痕 ：矿物粉末的颜色。如：矿物粉末的颜色。如赤铁矿，整块的颜色可呈红、黑、赤铁矿，整块的颜色可呈红、黑、 钢灰等色，但其粉末只是樱红色；黄铁矿的颜色为铜黄色，粉末钢灰等色，但其粉末只是樱红色；黄铁矿的颜色为铜黄色，粉末 为黑绿色。为黑绿色。 二、矿物的物理性质二、矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据 工程地质和桥涵水文 4.光泽光泽 ：矿物表面对可见光的反射能力。矿物表面对可见光的反射能力。 依据反射的强弱可以分为依据反射的强弱可以分为 金属光泽金属光泽(如金、银、铜，辉锑矿如金、银、铜，辉锑矿)

8、； 半金属光泽半金属光泽(如赤铁矿，褐铁矿如赤铁矿，褐铁矿)； 非金属光泽（玻璃光泽非金属光泽（玻璃光泽 ，水晶；油脂光泽，水晶；油脂光泽 ，石英断口；珍珠光，石英断口；珍珠光 泽泽 ，云母；丝绢光泽，云母；丝绢光泽 ，纤维石膏及石棉；金刚光泽，闪锌矿。，纤维石膏及石棉；金刚光泽，闪锌矿。 5.5.硬度：硬度：矿物抵抗机械作用矿物抵抗机械作用( (如刻划、压入、研磨如刻划、压入、研磨) )的能力。的能力。德国矿德国矿 物学家摩氏物学家摩氏(F(FMobs)Mobs)取自然界常见的取自然界常见的1010种矿物作为标准（表种矿物作为标准（表1-21-2）。摩氏硬度）。摩氏硬度 计计: :滑石、石膏

9、、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石 注：为记忆这注：为记忆这1010种矿物，可用顺口溜方法，即只记矿物的第一个汉字：种矿物，可用顺口溜方法，即只记矿物的第一个汉字：“滑石滑石 方萤磷；长石黄刚金方萤磷；长石黄刚金”。或。或“滑石方、萤石长、石英黄玉、刚金刚滑石方、萤石长、石英黄玉、刚金刚”。 野外野外: :软铅笔软铅笔1,1,指甲指甲2,2,小刀小刀3-4,3-4,玻璃玻璃5,5,钢刀刃钢刀刃6-7.6-7. 工程地质和桥涵水文 6.解理：解理：矿物受敲击后，常沿一定方向裂开成光滑平面，这种特矿物受敲击后，常沿

10、一定方向裂开成光滑平面，这种特 性称为解理，裂开的光滑平面称为解理面。性称为解理，裂开的光滑平面称为解理面。 解理分为一组解理解理分为一组解理( (如云母如云母) )、二组解理、二组解理( (如长石如长石) )、三组解理、三组解理( (如方如方 解石解石) )及多组解理。及多组解理。 解理又可分为：极完全解理（云母）、完全解理解理又可分为：极完全解理（云母）、完全解理( (如方解石如方解石) )、中、中 等解理等解理( (正长石正长石) )、不完全解理（磷灰石）。、不完全解理（磷灰石）。 7.断口断口 :若矿物受敲击后，裂开面无一定方向，呈各种凹凸不平的若矿物受敲击后，裂开面无一定方向，呈各种

11、凹凸不平的 形状，如锯齿状形状，如锯齿状( (石膏石膏) )、贝壳状、贝壳状( (石英石英) )、平坦状（石引石）、土、平坦状（石引石）、土 状（铝土矿）、粒状（大理石）等，则称为断口。状（铝土矿）、粒状（大理石）等，则称为断口。 8.8.特性特性: :如磁性如磁性(磁铁矿磁铁矿)、弹性、弹性(云母云母)、挠性、挠性(绿泥石绿泥石)、滑感、滑感(滑石滑石) 、咸味、咸味(岩盐岩盐)、比重大（重晶石）、嗅味（硫磺）等物理性质以、比重大（重晶石）、嗅味（硫磺）等物理性质以 及与冷稀盐酸发生化学反应而产生气泡及与冷稀盐酸发生化学反应而产生气泡(CO)(如方解石、白云石如方解石、白云石 )等现象。等现

12、象。 工程地质和桥涵水文 常见造岩矿物：常见造岩矿物： 1 .石英石英 工程地质和桥涵水文 2 .长石长石斜长石斜长石 正长石正长石 工程地质和桥涵水文 3 .角闪石角闪石 角闪石角闪石 工程地质和桥涵水文 4 .辉石辉石 辉石辉石 工程地质和桥涵水文 5 .滑石滑石 6 .橄榄石橄榄石 工程地质和桥涵水文 7 .云母云母 工程地质和桥涵水文 第第 2节节 岩石岩石 自然界岩石的种类很多，根据成因可分为自然界岩石的种类很多，根据成因可分为 三大类，即：岩浆岩三大类，即：岩浆岩( (火成岩火成岩) )、沉积岩、沉积岩( (水水 成岩成岩) )和变质岩。和变质岩。 一、一、岩浆岩的概念及产状岩浆岩

13、的概念及产状 工程地质和桥涵水文 岩石岩石:是在地质作用下产生的，由一种矿物或多种矿物以一定的规是在地质作用下产生的，由一种矿物或多种矿物以一定的规 律组成的自然集合体。由于地质作用的性质和所处环境不同，不同律组成的自然集合体。由于地质作用的性质和所处环境不同，不同 的岩石的矿物成分、化学成分、结构和构造等内部特征也有所不同。的岩石的矿物成分、化学成分、结构和构造等内部特征也有所不同。 岩浆岩岩浆岩 沉积岩沉积岩 变质岩变质岩 岩石岩石 工程地质和桥涵水文 一、一、岩浆岩岩浆岩 岩浆岩岩浆岩,又称火成岩，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固又称火成岩，是由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固 而成的岩

14、石。岩浆是熔融体，具有流动性。而成的岩石。岩浆是熔融体，具有流动性。 岩浆沿断裂带或地壳薄弱地带侵入到地壳上部称为侵入作用；岩浆沿断裂带或地壳薄弱地带侵入到地壳上部称为侵入作用； 岩浆喷出地表，称为喷出作用。岩浆喷出地表，称为喷出作用。 在地壳较深的地方在地壳较深的地方(一般是距地表一般是距地表3km以下以下)由侵入作用形成的岩石由侵入作用形成的岩石 称为深成岩；称为深成岩； 在地表由喷出作用形成的岩石称为喷出岩；在地表由喷出作用形成的岩石称为喷出岩； 在地壳浅处在地壳浅处(通常是地表以下通常是地表以下3km以内以内)形成的岩石称为浅成岩形成的岩石称为浅成岩 。 工程地质和桥涵水文 岩浆岩是怎

15、样形成的岩浆岩是怎样形成的 工程地质和桥涵水文 （一）岩浆岩的矿物成分（一）岩浆岩的矿物成分 浅色矿物和暗色矿物两类。浅色矿物和暗色矿物两类。 浅色矿物富含硅、铝，如正长石、斜长石、石英、白云母等；浅色矿物富含硅、铝，如正长石、斜长石、石英、白云母等； 暗色矿物富含铁、镁，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。暗色矿物富含铁、镁，如黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等。 （二）岩浆岩的结构和构造（二）岩浆岩的结构和构造 1.结构：结构：指构成岩石的指构成岩石的( (单个单个) )矿物的结晶程度、颗粒的大小和形矿物的结晶程度、颗粒的大小和形 态及彼此之间的组合方式。态及彼此之间的组合方式。 按颗粒大小：绝

16、对大小，粗，中，细；相对大小，等粒，不等粒按颗粒大小：绝对大小，粗，中，细；相对大小，等粒，不等粒 按结晶程度：全晶质、半晶质、隐晶质、非晶质按结晶程度：全晶质、半晶质、隐晶质、非晶质 2.构造：指构成岩石的矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其构造：指构成岩石的矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其 他组成部分之间的排列及充填方式，反映出岩石的外貌特征。他组成部分之间的排列及充填方式，反映出岩石的外貌特征。 块状；流纹、气孔、杏仁块状；流纹、气孔、杏仁 (三三)岩浆岩的分类（双向）岩浆岩的分类（双向） 横方向：按横方向：按sio2含量（酸性含量（酸性65、中性、中性65-50、基性、基性50-4

17、5、超基性、超基性45）；）； 纵方向：按形成环境产状：深成岩（岩基、岩株），浅成岩（岩盘、岩床、纵方向：按形成环境产状：深成岩（岩基、岩株），浅成岩（岩盘、岩床、 岩脉与岩墙岩脉与岩墙 ），喷出岩（火山锥、熔岩流），喷出岩（火山锥、熔岩流） 工程地质和桥涵水文 (四四)、常见岩浆岩、常见岩浆岩 （1）花岗岩，（）花岗岩，（2）流纹岩）流纹岩 ， （3）闪长岩，（）闪长岩，（4）辉长岩，）辉长岩， （5）玄武岩，（）玄武岩，（6）橄榄岩。）橄榄岩。 工程地质和桥涵水文 花岗岩花岗岩 工程地质和桥涵水文 流纹岩流纹岩 流纹岩流纹岩 工程地质和桥涵水文 安山岩安山岩 安山岩安山岩 安山岩安山岩 工

18、程地质和桥涵水文 玄武岩玄武岩 工程地质和桥涵水文 黑耀岩黑耀岩 工程地质和桥涵水文 浮石浮石 工程地质和桥涵水文 二、沉积岩二、沉积岩 沉积岩是指在地表或接近于地表的岩石遭受风化剥蚀破沉积岩是指在地表或接近于地表的岩石遭受风化剥蚀破 坏的产物，经搬运、沉积和固结成岩作用而形成的岩石。坏的产物，经搬运、沉积和固结成岩作用而形成的岩石。 沉积岩在地表分布极广，出露面积约占陆地表面积的沉积岩在地表分布极广，出露面积约占陆地表面积的75% 。 沉积岩的形成过程是一个长期而复杂的外力地质作用过程沉积岩的形成过程是一个长期而复杂的外力地质作用过程 ，一般可分为四个阶段：，一般可分为四个阶段： 1.松散破

19、碎阶段；松散破碎阶段； 2.搬运作用阶段；搬运作用阶段； 3.沉积作用阶段；沉积作用阶段； 4. 固结成岩阶段固结成岩阶段 。 工程地质和桥涵水文 沉积岩是怎样形成的沉积岩是怎样形成的 工程地质和桥涵水文 (一一)沉积岩的成分沉积岩的成分 1.碎屑矿物碎屑矿物(石英、长石石英、长石) 2.粘土矿物（高岭石、粘土矿物（高岭石、 蒙脱石、蒙脱石、 伊利石）伊利石） 3.化学沉积矿物（方解石、化学沉积矿物（方解石、 白云石白云石 、石膏、石膏 ） （二）沉积岩的结构和构造（二）沉积岩的结构和构造 1.结构结构 砾状砾状 2mm (1)碎屑结构碎屑结构 ： 砂质砂质 20.05mm 粉砂质粉砂质 0.

20、05mm0.005mm 胶结类型：硅质胶结类型：硅质 泥质泥质 铁质铁质 钙质钙质 (2)泥质结构泥质结构 ( 0.005mm) (3)结晶结构结晶结构 (4)生物结构生物结构 工程地质和桥涵水文 沉积岩的结构特征沉积岩的结构特征 砂粒 粉粒 粘粒 砂粒 孔隙 胶结物 工程地质和桥涵水文 2.构造构造 平行层理 斜层理 波状层理 印模 粒序层理 交叉层理 沉积岩的层理构造沉积岩的层理构造 工程地质和桥涵水文 3.沉积岩的其它构造沉积岩的其它构造 层面构造 化石 结核(黄土钙质结核、石灰岩硅质结核） 工程地质和桥涵水文 (三三)沉积岩分类沉积岩分类 1.碎屑岩：碎屑岩： 2.砂岩、砾岩砂岩、砾岩

21、 3.粘土岩：泥岩、页岩粘土岩：泥岩、页岩 4.化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、生物屑灰岩化学岩及生物化学岩：石灰岩、白云岩、生物屑灰岩 常见岩石常见岩石 砾岩砾岩 工程地质和桥涵水文 砂岩砂岩 (d=2-0.05mm) 工程地质和桥涵水文 页岩页岩(d0.005mm) 工程地质和桥涵水文 石灰岩石灰岩 工程地质和桥涵水文 白云岩白云岩 工程地质和桥涵水文 三、三、变质岩变质岩 地壳中先成岩石，由于构造运动和岩浆活动等所地壳中先成岩石，由于构造运动和岩浆活动等所 造成的物理、化学条件的变化，使原来岩石的成分、造成的物理、化学条件的变化，使原来岩石的成分、 结构、构造等发生一系列改变而形成的

22、新岩石，称为结构、构造等发生一系列改变而形成的新岩石，称为 变质岩。这种使岩石发生质的变化的过程，称为变质变质岩。这种使岩石发生质的变化的过程，称为变质 作用。作用。 引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性 流体。流体。 工程地质和桥涵水文 根据变质作用的地质成因和变质作用因素，根据变质作用的地质成因和变质作用因素， 变质作用分为：变质作用分为： 1、接触变质作用、接触变质作用 岩浆活动的侵入，使接触带的围岩发生重结晶或产岩浆活动的侵入，使接触带的围岩发生重结晶或产 生新矿物。生新矿物。 2、动力变质作用（又称碎裂变质作用、动力变质作用（又称碎裂变

23、质作用) 构造运动使原岩及其组成矿物发生变形、机械破碎构造运动使原岩及其组成矿物发生变形、机械破碎 及轻微的重结晶。及轻微的重结晶。 3、区域变质作用、区域变质作用 大规模地壳运动和岩浆活动使地下深处广大地区岩大规模地壳运动和岩浆活动使地下深处广大地区岩 石发生变质。石发生变质。 工程地质和桥涵水文 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分： 变质矿物有：滑石、石榴子石、十字石、蓝晶石、变质矿物有：滑石、石榴子石、十字石、蓝晶石、 红柱石等红柱石等 。 除变质矿物外，变质岩的主要造岩矿物是长石、除变质矿物外，变质岩的主要造岩矿物是长石、 石英、云母、辉石和角闪石等。石英、云母、辉石和角闪石等。 有时，

24、绿泥石、绢云母、刚玉、蛇纹石和石墨等有时，绿泥石、绢云母、刚玉、蛇纹石和石墨等 矿物能在变质岩中大量出现，这也是变质岩的一矿物能在变质岩中大量出现，这也是变质岩的一 个鉴定特征。个鉴定特征。 工程地质和桥涵水文 变质岩的结构变质岩的结构： 按成因可分为变晶结构、变余结构、碎裂结构。按成因可分为变晶结构、变余结构、碎裂结构。 变质岩的构造变质岩的构造： 片理构造指构成变质岩的片状、板状及柱状矿物片理构造指构成变质岩的片状、板状及柱状矿物 在定向压力作用下呈相互平行排列，沿此排列方在定向压力作用下呈相互平行排列，沿此排列方 向易使岩石裂开成薄片的特性。向易使岩石裂开成薄片的特性。 根据片理面特征、

25、变质程度等特点，分为：根据片理面特征、变质程度等特点，分为： 片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。片麻状构造、片状构造、千枚状构造和板状构造。 工程地质和桥涵水文 变质岩的形成 工程地质和桥涵水文 接触变质接触变质 侵入变质侵入变质 侵入变质侵入变质 接触变质岩的形成 工程地质和桥涵水文 按成因分为接触变质岩、动力变质岩和区域变质岩。按成因分为接触变质岩、动力变质岩和区域变质岩。 区域变质岩再按构造、矿物成分定名。如具片状区域变质岩再按构造、矿物成分定名。如具片状 构造的岩石叫片岩，若片岩中含绿泥石较多，可构造的岩石叫片岩，若片岩中含绿泥石较多，可 定名为绿泥石片岩。定名为绿泥石片岩。 具有块状构造和变晶结构的岩石，按矿物成分命具有块状构造和变晶结构的岩石，按矿物成分命 名，如石英岩。也有按地名命名的，如大理岩。名，如石英岩。也有按地名命名的，如大理岩。 变质岩分类归纳于表变质岩分类归纳于表1-91-9。 变质岩分类变质岩分类 工程地质和桥涵水文 主要的变质岩主要的变质岩 (1)片麻岩