工程地质学复习

1、第1章 矿物与岩石教学目的 ：u 掌握矿物、造岩矿物的概念；u 掌握矿物的肉眼识别和鉴定；u 掌握岩石的形成、物质组成、结构与构造。u（二）地球的圈层构造根据 地震波在地球内部传播速度的差异 可将地球划分为地壳、地幔和地核三个圈层。地壳分为两层： 上：硅铝层，也称花岗质层，只存在于大陆； 下：硅镁层，也称玄武质层，分布于全球。（二）地球的圈层构造n 岩石圈：位于软流圈以上，岩石圈具有较强的刚性，被分裂成若干板块驮于软流圈之上，并随之产生板块运动(德国科学家魏格纳1912年提出大陆漂移假说)，它是地壳构造运动发生的根源。根据 地震波在地球内部传播速度的差异 可将地球划分为地壳、地幔和地核三个圈层

2、，其中，地壳可分为 硅铝层 和 硅镁层 两个层位。一、矿物的基本概念l 矿物：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的集合体。如，金刚石（C）、石墨（C）； 黄铁矿（FeS2）。l 造岩矿物：构成岩石的矿物。地壳中的化学元素，除极少数呈单质存在，绝大多数的元素都以化合物的形态存在于地壳中。二、矿物的性质（一）矿物的形态：是指固体矿物的外表形态。 包括单体、集合体形态。矿物形态是其成分和内部结构的反映，一定成分和内部结构的矿物，具有一定的晶体形态特征。当然还受其生长时的外部环境的影响。1、矿物单体形态n 造岩矿物按其组成元素质点有无规则排列，分为：晶质体和

3、非晶质体矿物。 晶质体矿物质点规则排列，外表呈现出 一些天然平面的几何形态 非晶质体矿物质点排列无规则，外表不具有固定的几何形态造岩矿物绝大部分是结晶质。大部分非结晶质矿物随着时间增长可自发转变为结晶质。1、矿物单体形态（2）非晶质体矿物质点排列无规则，外表不具有固定的几何形态2、矿物集合体形态：同种矿物多个单体聚集在一起的整体。l 显晶集合体l 隐晶和胶态集合体二、矿物的物理性质及鉴定(一)矿物的物理性质：l 取决于矿物的化学成分和内部构造。不同矿物的化学成分或内部构造不同，反映出不同的物理性质l 矿物的物理性质，是鉴别矿物的重要依据l 肉眼鉴别矿物所依据物理性质主要有：1.颜色 2.光泽

4、3.透明度 4.条痕 5.硬度 6.节理、断口 7.特性（掌握）1.矿物的物理性质颜色| 颜色：矿物对可见光波的吸收作用产生的。 按成色原因，分为三种：自色、 他色、假色1.矿物的物理性质颜色（1）自色：由矿物的化学成分和晶体结构所形成的矿物本身的固有颜色。如：黄金的金黄色、黄铜矿的赤黄色、孔雀石的翠绿色等。v 含铁、锰多的矿物，颜色较深。多呈灰绿、褐绿、黑绿以至黑色。如黑云母、普通角闪石、普通辉石等。v 含硅、铝、钙等成分多的矿物，颜色较浅。多呈白、灰白、淡红、淡黄等各种浅色。如石英、长石、方解石等。2）他色：矿物混入某些杂质所引起的颜色，与矿物本身性质无关。 如：纯净的石英为无色透明体；

5、含微碳粒时呈烟灰色(即墨晶)； 含锰时呈紫色(即紫水晶)； 含氧化铁时呈玫瑰色（即玫瑰石英）等。 由于他色不固定，对鉴定矿物没有很大意义。（3）假色：由矿物内部裂隙或表面氧化薄膜对光的折射、散射所引起的颜色。 如：方解石解理面出现的虹彩、斑铜矿表面斑驳的蓝色和紫色等。2.矿物的物理性质光泽（了解） 光泽：矿物表面反射光线的能力（光亮程度）l 按其强弱程度分： 金属光泽(如金、银、铜，辉锑矿)； 半金属光泽(如赤铁矿，褐铁矿)； 非金属光泽。1、金属光泽：反射很强，类似镀铬的金属平滑表面的反光。如黄铁矿、方铅矿。2、半金属光泽：反射强，如同一般金属的 反光，如磁铁矿的光泽。 3.非金属光泽：造岩

6、矿物绝大部分属于非金属光泽。 由于矿物表面的性质或矿物集合体的集合方式不同，又会反映出各种不同特征的光泽。 a.玻璃光泽； b.珍珠光泽； c.丝绢光泽； d.油脂光泽； e.蜡状光泽； f.土状光泽。 （3）透明度矿物透光的能力。（将矿物切成0.03mm厚的薄片） A、透明矿物：通过薄片边缘能清晰地看到后面物体的轮廓。如水晶等非金属。 B、半透明矿物：通过薄片边缘能模糊地看到后面物体的轮廓。如浅色矿物。 C、不透明矿物：通过薄片边缘看不见后面物体的轮廓。如磁铁矿等金属矿物。（4）条痕l 条痕是指矿物粉末的颜色。在白色无釉瓷板上刻划可以得到矿物的粉末颜色，即条痕。l 矿物的条痕可以消除假色，减

7、弱他色，比矿物的颜色更固定，它对于某些金属矿物具有重要的鉴定意义。 如赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰色，但其条痕则都是樱红色，他们的条痕比较稳定。 透明矿物的条痕都是近白色，无鉴定意义。（5）硬度l 硬度：矿物抵抗外力机械作用(刻划、研磨）的强度。是矿物的一个重要鉴定特征。 矿物硬度鉴别：摩氏硬度计法（十种标准矿物），用两种矿物对刻的方法确定矿物的相对硬度。 十种标准矿物（由软到硬）：l-滑石；2-石膏；3-方解石；4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英；8-黄玉；9-刚玉；10-金刚石（6）解理和断口l 解理：矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。

8、解理是造岩矿物的另一个鉴定特征。根据解理的完全程度，将解理分4种：A、极完全解理:极易裂开成薄片，解理面 大而完整，平滑光亮，如云母。 B、完全解理:常沿解理方向开裂成小块，解 理面平整光亮，如方解石。 C、中等解理:既有解理面，又有断口，如 正长石。 D、不完全解理:常出现断口，解理面很难 出现，如磷灰石。 断口：若矿物受敲击后，裂开面无一定方向，呈各种凹凸不平的形状，则称为断口。l 锯齿状(石膏)l 贝壳状(石英)l 平坦状（石引石）l 土状（铝土矿）l 粒状（大理石）l 解理不完全，断口愈显著，它们是互异关系。矿物的其他特性（掌握） l 磁性(磁铁矿)l 弹性(云母)l 挠性(绿泥石)l

9、 滑感(滑石)l 咸味(岩盐)l 比重大（重晶石）l 嗅味（硫磺）等物理性质l 与冷稀盐酸发生化学反应而产生气泡(CO)。(如方解石、白云石)等现象。某白色矿物形态呈菱面体，具玻璃光泽，存在三组完全解理，滴上稀盐酸后，出现强烈起泡现象，该矿物有可能是（ ）。 A、石英 B、正长石 C、方解石 D、白云石l 粉末遇稀盐酸气泡：白云石l 粉末溶于浓硫酸，析出SiO2胶体：橄榄石三、矿物的鉴定 1、鉴定依据：矿物形态和物理性质（光学、物理及其他性质）。颜色、光泽、硬度、解理等。2、注意事项：鉴定时必须依据矿物的新鲜面而不是风化面。3、自然界中有许多矿物，它们在形态、颜色、光泽等方面有相同之处，但一种

10、矿物具有它自己的特点，鉴别时利用这个特点，即可较正确地鉴别矿物。 本节要求掌握内容n 地球内部的圈层结构n 造岩矿物的形态及主要物理性质n 12种左右主要的造岩矿物1.3 岩浆岩岩石：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律组成的自然集合体。n 一、岩浆岩（火成岩）（一）基本概念v 岩浆：地壳下部放射性元素蜕变产生大量热量，使物质处于高温高压的可塑状态而形成的高温、高压熔融体，具有流动性。v 岩浆作用：从岩浆的形成、活动致冷凝、岩浆本身发生的改变及对周围岩石影响的全部地质过程。划分为：1）喷出作用：岩浆以快速急剧的方式喷出地表、快速冷却形成的岩浆岩。形成喷出岩。（2）侵入作用：岩

11、浆以缓慢的方式逐渐上升、冷凝形成的岩浆岩。形成侵入岩（A、浅成岩：形成深度小于5Km；B、深成岩：形成深度大于5Km）岩浆岩：由岩浆冷凝而形成的岩石，占地壳总体积的65%。（一）岩浆岩的成因（重点）根据冷凝成岩的地质环境不同，可分为两类：1、侵入岩 深成岩：岩浆侵入地壳某深处（约距地表大于5km）冷凝形成的岩石。岩浆压力和温度较高，且冷却缓慢，岩石矿物结晶良好。 浅成岩：岩浆沿地壳裂缝上升距地表较浅处（约距地表小于5km）冷凝形成的岩石。岩浆压力小，温度降低较快，岩石矿物结晶较细小。2、喷出岩：岩浆沿地表裂缝上升喷出地表，冷凝形成的岩石。温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差，肉眼不易看清楚。

12、（二）岩浆岩的产状（重点）v 岩浆岩的产状： 指岩浆岩体的形态、规模、与围岩接触关系、形成时所处的地质构造环境及距离地表的深度等方面的特征。反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征受地质条件影响，岩浆岩的产状可分为：1.侵入岩岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉2.喷出岩熔岩流、熔岩被、火山口、火山锥1.侵入岩产状： 岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉岩基：是大片岩浆缓慢冷却，形成的结晶体巨大的岩石。面积大于100km2，形状不规则，表面起伏不平。与围岩成不谐和接触。 构成岩基的岩石：多为花岗岩、花岗闪长岩岩性均匀稳定，是良好的建筑地基 如：三峡坝址区选在面积约200多km2的花岗岩岩基上。岩株：出露面

13、积不超过100km2的深成侵入体。其平面形状一般呈不规则的浑圆形，与围岩接触面比较陡。岩株与岩基相连，比岩基小,是岩基的分枝部分。l 构成岩株的岩石：中、酸性岩l 岩性均匀稳定，是良好的建筑地基岩盘（岩盖）：岩浆冷凝成为上凸下平，呈中央厚边部薄的透镜状侵入岩体，底部通过颈体与更大的侵入体连通，直径可达几千米。 岩床：岩浆沿原有岩层层面侵入、延伸，形成与地层相整合的板状岩体，分布厚度稳定，延伸长度多为几百米至几千米。岩脉（岩墙）：沿围岩裂隙冷凝成狭长形的岩浆体，与围岩斜交或近于垂直；垂直或大致垂直地面者，称为岩墙；斜交者为岩脉。 岩盆：侵入沉积岩层理面之间后，沉积岩底板在岩浆强大压力下，向下沉陷

14、而形成的盆状的整合侵入体。2、喷出岩的产状： 熔岩流 熔岩被 火山锥火山锥：粘度较大的熔岩和火山碎屑物围绕火山通道堆积形成的锥状体。熔岩流：粘度小，流动性大的岩浆从火山口沿某一方向流出，形成熔岩流。熔岩被：粘度小，流动性大的岩浆沿地面流动，冷却形成面积广大的熔岩被。岩浆岩产状对工程的影响1、岩浆冷却体积收缩，在岩体中产生裂隙，这些裂隙称为原生节理(如，玄武岩直立的六边形柱状节理 )。 节理的存在，为地下水提供了储存和运移的通道，破坏了岩体的完整性，加速了岩体的风化，导致岩体物理力学性质降低，对建筑物稳定不利。2、岩浆岩体与围岩的接触带也常是节理发育、岩性较差的地带。三、岩浆岩的结构岩浆岩的结构

15、：指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、形状及其相互结合的情况岩浆岩的结构特征，是岩浆成分和岩浆冷凝时物理环境的综合反映。是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一，同时也直接影响岩浆岩的力学性质。(1)按岩石中矿物的结晶程度分为：全晶质结构 ：岩石全部由结晶矿物组成半晶质结构：由结晶质和非晶质矿物组成玻璃质结构：全部由玻璃质矿物组成1、按岩石中矿物的结晶程度分为：(1)全晶质结构： 岩石全部由结晶的矿物颗粒组成。 肉眼或放大镜能分辨出晶体颗粒。 多见于深成岩，如花岗岩。 (2)半晶质结构： 岩石由结晶质矿物和非晶玻璃质组成。 多见于喷出岩，如流纹岩。(3)玻璃质（非晶）结构： 岩石几乎全部由玻璃质组成，

16、用显微镜才能看出矿物晶粒特征 喷出岩特有的结构，如黑曜岩、浮岩。显晶质结构：用肉眼或放大镜能分辨出晶体颗粒。多见于侵入岩。隐晶质结构：晶粒直径d0.1mm, 用显微镜才能看出晶粒特征。 浅成岩和熔岩中常有的结构。n 按颗粒直径大小又分为： 粗粒结构 结晶颗粒d 5 mm 中粒结构 结晶颗粒d 5 1 mm； 细粒结构 结晶颗粒d 10.1 mm。(3)按晶粒相对大小分为：等粒结构： 多见于侵入岩中不等粒结构： 多见于浅成岩中斑状结构 ： 浅成岩和部分喷出岩中等粒结构：同一种矿物的结晶颗粒大小大致相等。多见于侵入岩。不等粒结构：同一种矿物的结晶颗粒大小不等，但粒度大小成连续变化。多见于浅成岩。斑

17、状结构：同一种主要矿物，其结晶颗粒大小悬殊。其中晶形比较完好的粗大颗粒叫斑晶；细小的和不结晶的玻璃质叫石基 。斑状结构为浅成岩和部分喷出岩特有的结构岩浆岩的构造：指矿物在岩石中的组合方式和空间分布，即岩石外表的整体特征。主要取决于岩浆的冷凝环境。1、岩浆岩常见的构造： (1)块状构造：常见于喷出岩和侵入岩中 (2)流纹构造：仅为喷出岩所特有（3）气孔构造：多见于喷出岩中（4）杏仁状构造：多见于喷出岩中(1)块状构造：岩石在成分和结构上是均匀的，呈致密块状。是侵入岩和喷出岩浆岩最常见的构造。(2)流纹构造：由于熔岩流动，不同颜色的条纹和拉长的气孔等定向排列所形成的流动状构造。 流纹状构造仅为喷出

18、岩所特有，如流纹岩等。（3）气孔构造： 岩浆凝固时，挥发性的气体未能及时逸出，以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞。 气孔状构造常为玄武岩等喷出岩所特有（4）杏仁状构造： 岩石中的气孔为后期矿物(如方解石、石英等)充填所形成的一种形似杏仁的构造。 玄武岩和安山岩常具有杏仁状构造。气孔状构造和杏仁状构造，多分布于熔岩的表层。n 五、岩浆岩的分类及简易鉴定方法1、根据SiO2含量，将岩浆岩分为： 酸性岩 SiO265% 中性岩 SiO2 （65-52%) 基性岩 SiO2 (52-45%) 超基性岩 SiO245%观察新鲜断面颜色：l 含深色矿物多、颜色较深的，一般为基性或超基性岩；l

19、含深色矿物少、颜色较浅的，一般为酸性或中性岩；l 相同成分的岩石，隐晶质的较显晶质的深。2、根据形成条件，将岩浆岩分为： 喷出岩 浅成岩 深成岩3、根据结构、构造、产状等进一步细分4、综合分析，查表定名。n 六、主要岩浆岩的特征（一）深成岩： 岩性均一，以中，粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，为理想的建筑场地。如，花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩等（二）浅成岩： 颗粒细小的岩石强度高，不易风化。与围岩接触部位岩性不均一，节理裂隙发育，易破碎，风化严重，透水性增大。如，花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩等（三）喷出岩： 原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一。强度低，透水性强，

20、抗风化能力差。如孔隙、节理不发育、颗粒细，则强度高，抗风化能力强，也属良好建筑地基。 如，流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩等。n 本节掌握内容n 岩浆岩的产状n 岩浆岩的矿物成分n 岩浆岩的结构、构造n 常见的8种左右岩浆岩的见鉴定特征（花岗岩 花岗斑岩 流纹岩 正长岩 闪长岩 辉长岩 辉绿岩 玄武岩等）1.4 沉积岩一、概念二、沉积岩的形成过程三、沉积岩的地质特性四、沉积岩分类及常见沉积岩五、沉积岩的特点（一）沉积物：指一种沉积在陆地或水盆地中的松散矿物颗粒或有机物质，如砾石、砂、粘土、生物残骸等。主要来源是母岩风化的产物，其次是火山喷发物、有机物和宇宙物质等。（二）沉积岩：在地表或接近地表的

21、常温、常压环境下，各种既有岩石遭受外力地质作用，经过风化剥蚀、搬运、沉积和硬结成岩过程而形成的岩石。n 风化产物是沉积岩的重要物质来源之一。n 是三大类岩石中在地表分布最广的岩石，占地壳表面积的75；是最广泛的建筑材料。二、沉积岩的形成过程（一）原岩的风化破碎作用沉积物质的形成；（二）沉积物的搬运阶段；（三）沉积物的沉积阶段；（四）沉积物的硬结成岩阶段。（一）原岩的风化破碎作用岩石受太阳辐射、大气、水溶液及生物等的侵袭，逐渐破碎、松散或矿物成分发生化学变化，甚至生成新的矿物。 物理风化：只产生单纯的机械性破坏，不发生化学成分变化。 化学风化：在氧、水溶液等因素侵袭下，岩石中的矿物成分发生化学变

22、化，改变或破坏岩石的性状并形成次生矿物的作用过程。 生物风化：由生物活动导致岩石的机械破碎过程称生物物理风化作用，常见的一种形式就是根劈作用。由于生物活动引起岩石化学成分变化而使岩石破坏的过程称生物化学风化作用。通常是通过生物在新陈代谢过程中分泌出的物质和死亡之后腐烂分解出来的物质对岩石起化学反应完成的。 岩石的风化产物按其性质可分为：1、碎屑物质：是母岩机械破碎的产物，包括岩石碎屑、石英、云母、长石等矿物碎屑。2、粘土物质：母岩在分解过程中残余的或新生成的矿物。它们常是化学风化过程中呈胶态的、不活泼的物质，如AlO2、Fe2O3等，在合适的条件下形成粘土矿物。3、溶解物质：在化学风化过程中，

23、母岩中活性较大的金属元素（如K、Na、Ca、Mg等）分解出来溶于水中，呈离子状态，形成真溶液；溶解度低的Al、Fe、Si等的氧化物则多为胶体溶液。这三类风化产物当其分别沉积时，就构成了三大类沉积岩的基本物质：n 碎屑物质是碎屑岩的主要成分；n 粘土物质组成粘土岩；n 溶解物质则组成化学岩和生物化学岩。当然，还有火山作用形成的沉积物质，生物作用形成的沉积物质，这里就不一一介绍了。（二）沉积物的搬运作用n 原岩风化产物，除一部分残留在原地外，大部分被水流、风、冰川、重力及生物等搬运到其它地方，并在新的适当的地方沉积下来。三种风化产物的性质不同，它们的搬运、沉积方式也不同。按其搬运的方式可分为：机械

24、搬运、化学搬运和生物搬运。1、机械搬运n 碎屑物质和粘土物质多以机械方式在流水、冰川、风力和重力等营力下被搬运。 以流水搬运为例，搬运方式由沉积物大小、重量和搬运力大小决定。沉积物在搬运过程中，相互碰撞、磨蚀，沉积物棱角逐渐消失，成为卵圆状。搬运距离越远，越被磨圆。n 当搬运力逐渐减少时，被搬运的沉积物先后沉积下来。大的比小的先沉积，球状比片状先沉积，重的比轻的先沉积。2、化学搬运n Al、Si呈胶体溶液搬运；n Ca、Mg、Na呈真溶液搬运。3、生物搬运n 随着地质历史的发展，生物在沉积岩形成过程中意义越来越大，生物通过生命活动，直接或间接的对化学元素、有机或无机的各种成岩、成矿物质进行分解

25、和化合，分散与聚集，以及迁移等作用，在适当的水体中沉淀成有关的岩石和矿床。 （三）沉积物的成岩作用n 沉积物被埋置以后，直至固结为岩石以前所发生的作用称为成岩作用。 归纳起来，沉积物在成岩阶段的变化有以下几个方面：l 压固脱水作用l 胶结作用l 重新结晶作用l 新矿物的生成1、压固脱水作用 上覆沉积物的重力作用，导致下伏沉积物孔隙减小，水分排出，从而变得紧密坚硬。2、胶结作用 各种松散的碎屑沉积物被不同的胶结物胶结而成坚固完整的岩石。最常见的胶结物有硅质、钙质、铁质和泥质。3、重结晶作用 随着压力和温度增大，沉积物溶解，导致矿物质点重新排列，使非晶质转化成晶质矿物。4、新矿物的生成 沉积物在向

26、沉积岩的转化过程中，除了体积、密度上的变化外，同时还生成与环境相适应的稳定矿物，如：方解石、燧石、白云石、粘土矿物等新的沉积岩矿物。三、沉积岩的地质特性（一）沉积岩的结构：指沉积岩组成物质的形状、大小、和结晶程度。 碎屑结构l 泥质结构l 化学结构l 生物结构1、碎屑结构是指一种由50%以上的碎屑组成的岩石的结构，具此种结构的岩石属于碎屑岩。 主要由碎屑物和胶结物组成。按主要碎屑颗粒的大小，可以分为：n 砾状结构：d2mm；n 砂质结构：d=（0.05mm2mm）;n 粉砂质结构：d0.05mm2、泥状结构岩石中，小于0.005mm的粘土颗粒占50%以上。是泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。3、化

27、学结构岩石中溶解物质占50%以上。是白云岩、石膏岩等化学岩的主要结构。4、生物化学结构是生物化学岩的结构。由30%以上的生物遗体或生物碎片所组成。如贝壳结构、珊瑚结构。（二）沉积岩的构造指沉积岩各个组成部分的空间分布和相互间的排列关系，是宏观特征。主要有以下四种构造：l 层理构造l 层面构造l 结核l 生物成因构造1.岩层与层理构造（1）岩层：是在一个基本稳定的物理条件下所形成的沉积单位，是由成分上基本一致的岩石组成，层与层之间有层面分开。层的厚度变化可以很大，按岩层的厚度可分为巨厚层 1.0m； 厚层0.51.0m；中厚层 0.10.5m； 薄层 0.001m0.1m微层 0.001m。（2

28、）夹层：夹在岩层厚层之间的薄层。（3）层的尖灭与透镜体：若岩层在横向延伸方向不大的范围内，一侧逐渐变薄而消失，则称为层的尖灭；若两侧均尖灭时，称为层的透镜体。(4)层面分隔不同性质岩层的分界面，可以是平面，但大多是曲面。层面的形成标志着沉积作用的短暂停顿或间断。层面往往分布有少量的粘土物质或白云母等碎片，因而岩体容易沿层面劈开，构成了岩体在强度上的软弱面。(5)层的厚度上下层面之间的垂直距离为层的真厚度。层的厚度是重要的描述标志，也是沉积过程稳定程度的间接标志。(6)层理构造岩石各组成部分在颜色、矿物成分、碎屑颗粒大小等方面的差异变化所形成的成层现象。（由于沉积环境的变化、先后沉积下来的矿物或

29、岩屑的颗粒大小、形状、成分和颜色的不同所显示的成层现象。）层理是沉积岩最基本、最特别的构造，是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的最主要标志。由于沉积环境和条件不同，层理主要可分为以下几种类型： 水平层理；波状层理； 单斜层理； 交错层理。水平层理由许多呈直线状彼此平行（平行于层面）的细层组成。形成于平静的或微弱流动的水介质中，如海洋、湖泊的深水地带及沼泽地区。常见于粘土岩、砂岩及石灰岩中。 单斜层理由一系列倾斜层系重叠组成，层系之间界面较平直，层系是由同向倾斜的许多细层重叠组成，细层与层系界面斜交。交错层理泛指细层与层系界面相交成角度的多层系的（不管各层系内细层的倾向是否一致）或单层系的层理。 波状

30、层理由许多呈波状起伏的细层重叠在一起组成，是由于波浪引起的沙纹的移动造成的。2层面构造、结核及化石在沉积岩岩层层面上往往保留有反映沉积岩形成时流体运动，自然条件变化遗留下来的痕迹，称为层面构造。 主要发育有：波痕、雨痕、泥裂、雹痕、虫痕、动物足迹等。它们可以帮助判断层序。波痕：是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的堆积形态。主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐岩的表面，在细砾岩中也可见到。 泥裂：也称干裂，是未固结的沉积物露出水面后，经暴晒干固收缩形成的与层面大致垂直的裂缝。泥裂常使层面构成网状、放射状或不规则分叉状的裂缝，剖面上则呈“V”型或“U”型裂口。泥裂常见于粘土岩、粉砂岩及细砂

31、岩层面上，偶而也见于碳酸盐岩层面上。砂岩中的蛤壳化石，有的保留了原来的白色外壳，有的溶蚀掉了，形成打开的铸模。(3)结核指包裹在沉积岩体中某些矿物集合体的团块。其成分、结构、颜色等一般与围岩不同。(4)化石指埋置在沉积岩中的各地质时期古生物的遗体和遗迹。它们虽保持着古生物的体态和构造，但它的有机质已被矿物质所替代。古生物化石是沉积岩独有的构造特征，是研究地史、生物进化的重要依据。 层理构造、层面构造和化石特征是沉积岩区别于其它岩类的一个重要特征。四、沉积岩的工程地质性质1、碎屑岩的成分 碎屑：石英，长石、岩石碎屑； 胶结物：硅质( SiO2) 、钙质(CaCO3)、 泥质(高岭石等)、铁质(F

32、e2O3)。2、泥质岩的成分： 粘土矿物高岭石等。3、化学岩的成分： 方解石、白云石、 SiO2等。矿物成分不同，力学性质、水理性质差异较大，除泥质岩外，抗风化能通常都较强。 工程地质性质较好，但其胶结物的成分对其强度影响显著： 硅质胶结者强度较高、抗风能力强、透水性低、抗水性好；钙质胶结的次之；泥质胶结的最差。火山碎屑岩中的凝灰岩，强度低，为软弱岩，遇水软化明显。2、泥质岩的工程地质性质强度低，在外荷载作用下变形大，遇水易软化和泥化。泥质岩的天然边坡稳定性差。透水性小，可成为天然的隔水防渗层。3、化学岩的工程地质性质 石灰岩 力学强度大多较高，抗水性弱(具溶解性)，地下水的溶蚀形成喀斯特空洞

33、。是地下水的集中渗流通道，地基中的不稳定区。 白云岩 力学强度较高，具有微弱的溶蚀性。 硅质岩 强度高，抗水性好，抗风化能力强。 沉积岩中分布最广的是石灰岩，其次是泥质岩（页岩和粘土岩）和砂岩。五、沉积岩的特点沉积岩的矿物成分与岩浆岩的相比有显著的不同：1、在岩浆岩中大量存在的橄榄石、辉石、角闪石和黑云母等铁镁矿物在沉积岩中很少见；2、长石、石英、白云母等矿物在岩浆岩和沉积岩中都比较多，但钾长石和石英在沉积岩中更多一些；3、盐类矿物、碳酸盐矿物和粘土矿物则是沉积岩所特有的矿物，岩浆岩中很少或者没有；4、生物组分是沉积岩所特有的。白云岩的外观特征与石灰岩相似，在野外难于区别，可用盐酸起泡程度辨认

34、。n 石灰岩：常温下遇稀盐酸剧烈起泡n 泥灰岩：常温下遇稀盐酸剧烈起泡并留有白色泥点n 白云岩：常温下遇稀盐酸不起泡，但加热或研成粉末后起泡n本节要求掌握的内容n 沉积岩的分类n 沉积岩的组成n 沉积岩的结构n 沉积岩的构造n 常见的几种沉积岩砾岩 砂岩 页岩 泥灰岩 石灰岩 白云岩 影响岩石风化作用的因素岩土工程勘查规范GB50021-2001划分出4种风化程度的岩石：全风化、强风化、中等风化和微风化。 1.5 变质岩n 变质岩：指地壳中原有岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动、岩浆活动等造成物理化学环境的改变。当其处于高温、高压及具有化学活动性流体的作用下，使原来岩石成分、结构和构造等在固体状态下

35、发生一系列变化，所形成的新的岩石称为变质岩；n 引起岩石的性质发生改变的作用，称为变质作用。原岩变质岩温度、压力、具有化学活动性的流体n 变质岩的特点： 一方面受原岩的控制，而具有一定的继承性； 一方面由于变质作用的类型和程度不同，而在矿物成分、结构和构造上具有一定的特征性。一、引起变质作用的主要因素l 温度；l 压力；l 具有化学活动性的流体。1、温度 来源于： （1）炽热岩浆带来的热量； （2）地壳深处的高温； （3）地壳运动所产生的摩擦热；（4）放射性元素的衰变2、压力 来源于：（1）上覆岩层重量产生的静压力 （2）构造运动或岩浆活动所引起的横向挤压3、化学活动性强的液体和气体 热液(包

36、含水、CO2、CO、HCl、HF等) 来源于： (1)岩石裂隙中存在的水； (3)岩浆活动；(4)地壳深部的地下水。二、变质作用的机理1、由温度引起的变质：引起岩石部分矿物中的挥发成分（H2O、CO2、C等）的逃逸或获得。 A、脱水反应、B、脱碳酸反应 C、水合反应 D、碳酸化反应 其中，A、B常发生在原岩为沉积岩的情况， C、D常发生在原岩为岩浆岩的情况。1、由由温度引起的变质n 大部分的变质作用都是在高温条件下进行的。（1）促使岩石发生重结晶，形成新的结晶结构。 石灰岩大理岩（2）促进矿物间的化学反应， 产生新的变质矿物。1、由温度引起的变质n B.原岩为岩浆岩： 在变质温度、压力不太大时

37、，岩浆岩中不含或少含H2O或CO2的矿物则吸水H2O 、吸CO2发生水合反应与碳酸化反应。n 经过水合作用后，橄榄石可变为蛇纹石；经碳酸化作用后，斜长石可变为方解石。2、由压力引起的变质n 岩石的孔隙率减小，使岩石变得更加致密坚硬。n 在一定温度的作用下，重结晶成体积减小而 密度增大的新矿物。如石榴子石。n 使岩石和矿物发生变形和破裂，形成各种破碎构造；n 随着温度的升高，促进新的矿物组合和发生重结晶作用，形成变质岩特有的片理构造。3、由化学活动性强的流体引起的变质 (交代作用当岩浆侵入时，在侵入岩与碳酸盐围岩之间易发生物质成分的交换。称为交代作用。三、变质作用的类型（重点）（1）接触变质作用

38、（2）动力变质作用（3）区域变质作用（4）区域混合岩化作用n 动力变质作用形成的岩石 断层角砾岩 碎裂岩 糜棱岩 四、变质岩的矿物成分主要有两种：（1）继承性矿物：原岩保留的矿物，主要为长石、 云母、角闪石、方解石等；（2）变质矿物：在变质过程中产生的新矿物， 如红柱石、硅线石、蓝晶石、硅灰石、 刚玉、绿泥石、绿帘石、滑石、叶腊石、 蛇纹石、石榴子石、石墨等。 五、变质岩的结构主要是指构成变质岩的矿物颗粒大小、形态及组合关系。按成因分为：l 变晶结构：原岩在固态条件下发生重结晶形成的结构，几乎全部为结晶结构，主要由重结晶作用形成。l 变余结构：从早先岩石中保留的结构l 碎裂结构：岩石受定向压力

39、作用发生破裂，形成碎块或粉末后被胶结在一起的结构1、变晶结构原岩在固态条件下发生重结晶形成的结构。可分为以下几类：按相对大小：等粒变晶结构、不等粒变晶结构、 斑状变晶结构；按绝对大小：粗粒变晶结构、中粒变晶结构、 细粒变晶结构；按颗粒形状：粒状变晶结构、鳞片状变晶结构、 纤维状变晶结构等。2、变余结构n 指早先岩石中保留的结构。 变余结构对于判别原岩的性质类型有重要意义。 例如： 若原岩是砂岩或泥岩等沉积岩，则可能会出现变余砂状结构或变余泥状结构； 若原岩是岩浆岩，则可能会有变余斑状结构等。 3、碎裂结构 又称压碎结构n 局部岩石在定向压力下，引起矿物及岩石本身发生弯曲、破碎，而又被粘结起来形

40、成新的结构。六、变质岩的构造指各构成组分在空间的排列方式l 片理构造：在定向压力作用下，矿物成分在垂直挤压应力方向作定向排列而显示出的定向性。是变质岩最常见、最具特征的构造；l 块状构造：矿物成分成均匀状的排列，岩石具有各向同性特征。是大理岩、石英岩常有的构造；l 变余构造：变质作用不彻底保留下来的原岩构造。l3、变质岩的鉴别方法（1）观察岩石的构造，根据构造区分为片理构造和块状构造两类。（2）根据片理特征和主要矿物成分，分析所属的亚类，确定岩石的名称。片理构造的变质岩：片麻岩、片岩、千枚岩、板岩。块状构造的变质岩：大理岩、石英岩、蛇纹岩。 大理岩主要由方解石组成，硬度低，遇盐酸起泡； 石英岩

41、主要由石英颗粒组成。硬度很高。主要变质岩工程性质1、片麻岩：较坚硬，强度较高，若云母含量高，则强度降低，较易风化。2、片岩：强度低，易风化，易于沿片理裂开。3、千枚岩：性质软弱，易风化破碎。4、板岩：透水性弱，可做隔水层，但在水的长期作用下易软化，形成软弱夹层。5、石英岩：坚硬，抗风化能力强。可做良好水工建筑物地基。但性脆，易产生密集性裂隙。6、大理岩：硬度小，岩块或岩粉遇盐酸起泡，具有可溶性。三大类岩石的肉眼鉴别1、岩浆岩的鉴别方法（1）察看岩石整体颜色的深浅岩浆岩的颜色深浅，取决于深色矿物含量的多少。从酸性到基性，深色矿物含量逐渐增加，岩石颜色由浅变深。（2）分析岩石的结构和构造岩浆岩的结

42、构和构造特征取决于生成环境。如果呈全晶质粗粒、中粒或似斑状结构，则可能为深成岩。若呈细粒、微粒或斑状结构，则可能为浅成岩或喷出岩；如果斑晶细小或为玻璃质结构，则为喷出岩；如果具有气孔、杏仁或流纹状构造，则必定为喷出岩。（3）分析岩石的主要矿物成分，确定岩石名称2、沉积岩的鉴别方法（1）观察岩石结构特征，确定所属的大类 如触摸有明显含砂感时，一般属于碎屑岩类岩石；断裂面暗淡呈土状、硬度低，触摸有滑腻感时，多为粘土类岩石；具有结晶结构，则可能属化学岩类。（2）分析具体特征确定岩石的名称碎屑岩：先观察碎屑粒径大小，然后分析胶结物的性质和碎屑物质的主要矿物成分。3、变质岩的鉴别方法（1）观察岩石的构造

43、，根据构造将变质岩区分为片理构造和块状构造两类。（2）根据片理特征和主要矿物成分，分析所属的亚类，确定岩石的名称。片理构造的变质岩：片麻岩、片岩、千枚岩、板岩。块状构造的变质岩：大理岩和石英岩。 大理岩主要由方解石组成，硬度低，遇盐酸起泡； 石英岩主要由石英颗粒组成。硬度很高。岩石的构造特征是构成岩石的各个组成部分的空间分布和排列方式，它反映了岩石的形成环境和物质成分变化的规律性，是区分和鉴定岩石的主要标志，下列选项中，属于变质岩的构造类型有（ ）。A、层理构造 B、流纹构造 C、气孔构造 D、片理构造地表出露的各类岩石均具有自己独特的特性，它们是野外岩石类别鉴别的主要依据。沉积岩最独特的特征

44、是 层理构造、层面构造和生物化石 ，岩浆岩的 产状 特征与其它类岩石截然不同，而变质岩主要根据 变质矿物、片理构造等 特征进行识别。本节要求掌握n 变质岩的形成变质作用n 变质岩的矿物成分n 变质岩的结构、构造n 常见的6种变质岩片麻岩 片岩 千枚岩 板岩 大理岩 石英岩简述影响岩石风化作用的因素。影响岩石风化的因素可概括为内因和外因二个方面。内因方面主要指岩石的矿物成分、结构及构造特征等，外因方面主要指气候条件、地形条件及地下水特征等。矿物成分：不同的矿物因其晶体结构稳定性的差异,具有不同的抗风化能力。一般而言，单一矿物组成的岩石比多种矿物组成的岩石抗风化能力强；暗色矿物比浅色矿物易风化，含

45、铁、镁较多的矿物比含硅、铝多的矿物易风化。结构及构造特征：粗粒结构的岩石比细粒结构的岩石、不等粒结构的岩石比等粒结构的岩石、晶质结构的岩石比非晶质结构的岩石抗风化能力低；具有定向构造的岩石易风化。不同成因类型的岩石具有不同的抗风化能力,一般地,酸性、中性的岩浆岩比基性、超基性的岩浆岩抗风化能力强；深变质岩比浅变质岩易风化；沉积岩的抗风化能力比岩浆岩和变质岩的高。地质构造特征：岩石的周围地质环境、地质构造等对岩石的风化起控制作用。凡在构造变动强烈的地区(如：褶皱核部、断层、节理发育密集带和侵入岩接触带等)，岩石风化强烈。气候条件：气候是通过气温、降雨量及生物繁殖状况而表现的。气温的高低对岩石的机

46、械破坏程度、各种化学反应的速度及生物界的面貌和新陈代谢等有重大影响，降雨量的多少关系到水在风化作用过程中的活跃程度，生物的繁殖状况直接关系到生物风化作用的进行。地形条件：包括地势的高度、起伏程度及山坡的朝向等。地势的高度影响到气候条件，地势的起伏程度愈大,风华产物易被外力作用搬运,导致基岩裸露,促使风化作用的进行；山坡的朝向涉及到气候和日照强度,对风化作用影响较大地下水特征：地下水的埋藏深度、成分及径流条件均直接影响到岩石风化作用的进行。 二、岩石的风化作用（一）风化作用分布在地表或地表附近的岩石，经受太阳辐射、大气、水溶液及生物等因素的侵袭，逐渐破碎、松散或矿物成分发生化学变化，甚至生成新的

47、矿物的现象，称为岩石的风化作用。岩石风化后物理力学性质发生显著变化，力学强度明显降低。各种工程建筑所遇到的岩石，绝大多数是经受过不同风化程度的岩石。根据风化作用的性质及其影响因素，分为：物理风化化学风化生物风化作用1.物理风化作用物理风化是指岩石受风化因素侵袭后，只产生单纯的机械性破坏，而不发生化学成分变化的风化作用。引起物理风化的主要因素是温度变化和水的冻胀等。另外，水溶液中盐类物质的集聚结晶也可产生类似的情况。物理风化作用的结果，最初是使岩石产生大小不等、方向无序的裂隙，裂隙继续发展、增多，最后可形成大小不等的岩屑堆积。 2.化学风化化学风化是指在氧、水溶液等风化因素侵袭下，岩石中的矿物成

48、分发生化学变化，改变或破坏岩石的性状并可形成次生矿物的作用过程。化学风化的作用方式有：氧化、溶解、水化、水解及碳酸化等多种。 C.生物风化作用由生物活动导致岩石的机械破碎过程称生物物理风化作用，常见的一种形式就是根劈作用。 由于生物活动引起岩石化学成分变化而使岩石破坏的过程称生物化学风化作用。 通常是通过生物在新陈代谢过程中分泌出的物质和死亡之后腐烂分解出来的物质对岩石起化学反应完成的。 1.5 岩石的工程性质（了解）岩石是地质作用的产物，因此，各类岩石的工程地质性质，首先取决于岩石的成因类型，包括岩石产状、矿物组、成结构、构造等；其次是各种地质作用对岩石的影响。 本节按照岩石的成因类型，分别

49、评述各类岩石的工程地质及水文地质特征。 一、岩浆岩（火成岩）的工程地质评述n 火成岩的特征主要取决于火成岩的形成环境和火成岩的成分。特别是形成环境，它控制着火成岩的结构、构造及矿物之间的联结能力，也决定了岩石的工程地质性质。n 一般来说,火成岩具有较高的力学强度，可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各类岩石的工程地质性质有所差异。 (1)深成岩 u 深成岩为结晶联结，晶粒粗大均匀，孔隙率小、裂隙不发育，透水性小，力学强度高。且岩体大、整体稳定性好，是良好的建筑物地基，也是常用的建筑材料。u 但应注意这类岩石由多种矿物结晶组成，晶粒粗大，抗风化能力较差，特别含Fe、Mg质较多的基性岩，更

50、易风化破碎，故应注意研究其风化程度及深度。(2)浅成岩 浅成岩常呈斑状结构，也有呈细晶和隐晶质结构，所以这一类岩石的力学强度各不相同。一般情况下，中、细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小，力学强度较高，抗风化性能较深成岩强。但斑状结构岩石的透水性和力学强度变化较大，特别是岩脉类，岩体小，且穿插于不同的岩石中，易风化，使力学强度降低、透水性增大。 (3)喷出岩 喷出岩产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一，所以其强度和透水性相差悬殊。致密状玄武岩的容重、密度都较大，力学强度高，抗风化能力较强，是良好的地基和建筑材料。但玄武岩常具有气孔构造和原生柱状节理，因此，使岩石强度降低、透水性增大。n 第四纪多期

51、性喷发的玄武岩，常覆盖在松散堆积物或软弱岩石上，这就需要考虑该层玄武岩体本身能否稳定，下伏岩层是否会产生沉降，接触带是否漏水等。n 玄武岩柱状节理发育，可形成陡坡，常产生崩塌现象。n 流纹岩的“斑晶”较细，“基质”多为玻璃质，常具流纹构造，岩性各向异性，强度变化也较大。 二、沉积岩的工程地质及水文地质评述着重考虑沉积岩的两个重要特点：1、成层分布规律，存在着各向异性特征，且层的厚度各不相同；2、沉积岩从成分上分为碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩，它们的工程地质性质存在着很大的差异。 (1)碎屑岩 碎屑岩工程地质性质一般较好，其特征主要取决于胶结物成分、胶结类型和碎屑颗粒成分。如硅质胶结的岩石

52、，强度高、孔隙率小、透水性低；钙质、石膏质和泥质胶结的岩石，强度低，抗水性弱，在水的作用下，可溶解或软化。此外，基底式胶结的岩石，比较坚固，且强度高，透水性较弱；接触式胶结的岩石则强度较低，透水性较强；而孔隙式胶结的岩石，其强度和透水性介于两者之间。多数凝灰岩及凝灰质砂岩结构疏松，强度低，极易风化成蒙脱石等粘土矿物，遇水后易吸水膨胀、软化，在水工建筑上应特别予以注意。 (2)粘土岩 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对建筑物地基和建筑场地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。(3)化学岩及生物化学岩 化学岩和生物化学岩抗水性弱，常具有不