岩石及其工程地质性质

1/28第一章岩石及其工程地质性质第一节地质作用主要内容第二节矿物第三节岩石第四节岩石的工程地质性质2/28第一节地质作用地球内圈：莫霍面古登堡面地核地幔地壳一、地球的构造3/28地壳(crust)：由固体岩石构成,平均厚度33km,成分为硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。地幔(mantle)：上地幔是熔融状态物质,可能是岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。地幔平均厚度2900Km。地核(core)：由比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于10g/cm³，平均厚度3471Km。外核是液态的,内核是固态。地壳运动主要起因于地幔物质的对流。一、地球的构造4/28地球外圈：生物圈水圈大气圈一、地球的构造5/28大气圈(atmosphere)：是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。水圈(hydrosphere)：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。生物圈(biosphere)：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重要的作用。一、地球的构造6/28由自然动力引起地球和地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化发展的作用称为地质作用(geologicalprocess)。按动力来源分为：内力地质作用(endogenicgeologicalprocess)外力地质作用(exogenicgeologicalprocess)二、地质作用7/28内力地质作用：由地球内部的能量（如地球的旋转能、重力能、放射性元素蜕变产生的热能）引起的。地壳运动岩浆作用变质作用地震作用内力地质作用二、地质作用8/28地壳运动（tectonism）：是指由地球内动力所引起的地壳岩石发生变形、变位（如弯曲、错断等）的机械运动。亦称为构造运动。按运功形式分为水平运动和垂直运动。二、地质作用9/28岩浆作用（magmatism）岩浆形成、运动、演化、冷凝——形成岩石。二、地质作用岩浆作用示意图10/28变质作用(metamorphism)由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用，称为变质作用。二、地质作用11/28地震作用(earthquake)由于地壳运动引起地球内部机械能突然释放时，以弹性波的形式传播到地表引起猛烈冲击。二、地质作用12/28各种内力地质作用是相互关连的——地壳运动可以在地壳中形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造通道。地壳运动和岩浆活动都可能引起变质作用。地壳运动在内力地质作用中起主导作用。二、地质作用13/28外力地质作用：由地球外部的能量引起的由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。二、地质作用14/28外力地质作用的营力：河流的侵蚀；地下水的潜蚀；风的吹蚀；冰川的刨蚀等。湖泊海洋的冲蚀;二、地质作用15/28河流的侵蚀亚马逊河流域二、地质作用16/28地下水的潜蚀二、地质作用17/28湖泊海洋的冲蚀二、地质作用18/28风的吹蚀二、地质作用19/28冰川的刨蚀二、地质作用20/28一般按风化→剥蚀→搬运→沉积→硬结成岩的程序进行风化(weathering)：在地表环境下由于大气、水、生物等作用，岩石在原地分解和破坏。剥蚀(denudation)：各种地质营力，在运动过程中对地表岩石产生破坏，并把破碎分解了的产物剥离原地。二、地质作用21/28搬运(transportation)：岩石经风化、剥蚀破坏后的产物拖曳搬运被流水、风、冰川等介质搬运到悬浮搬运其他地方的作用溶解搬运硬结成岩(diagenesis)：沉积下来的各种松散堆积物，压实固结成为坚硬岩石的作用胶结重结晶沉积(sedimentation)：被搬运的物质，从搬运介质中分机械沉积离出来，形成沉积物的过程化学沉积生物化学沉积二、地质作用22/28外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。我国温度带的划分图二、地质作用23/28我国干湿地区划分图二、地质作用24/28潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化作用进行彻底。如东南沿海。干旱气候区：少雨，风力强，咸水湖。如西北高原。冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少，冰川盘踞。如两极和高山地区。二、地质作用25/28中国地势分布示意图二、地质作用26/28大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。二、地质作用27/28内力和外力地质作用的关系：内力地质作用决定地表的基本形态和内部构造——地表形态的塑造者外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表形态的雕刻者地壳上升时，遭受剥蚀。地壳下降时，接受沉积。二、地质作用28/281.说明地球的内、外圈层构造。2.说明地质作用的概念、类型。3.内力地质作用分为哪些类型？哪种作用占主导地位？4.外力地质作用有哪些营力？按什么程序进行？5.外力地质作用的主要影响因素是什么？6.举例说明不同气候区各有哪些地质作用？7.说明内力地质作用和外力地质作用的关系。复习思考题29/28第二节矿物一、矿物与造岩矿物二、矿物的形态三、矿物的物理力学性质四、矿物的肉眼鉴定30/28地壳是由岩石构成的，而岩石又是由矿物组成。矿物(mineral)：具有一定化学成分和物理性质的自然元素和天然化合物。常见的几种矿物石英方解石云母一、矿物与造岩矿物31/28黄铁矿玛瑙石膏一、矿物与造岩矿物32/28石英晶簇一、矿物与造岩矿物33/28一、矿物与造岩矿物34/28一、矿物与造岩矿物35/28矿物的形态：是指单体矿物或群体矿物的外形特征晶形(crystalform)：一向延长（c、d）；二向延长（b、f）；三向延长（a、e）图2-2矿物晶形(a)石盐；(b)石膏；(c)普通辉石；(d)石英；(e)正长石；(f)云母二、矿物的形态36/28物理性质颜色条痕透明度光泽力学性质硬度解理断口三、矿物的物理力学性质37/28物理性质颜色(color)：矿物新鲜表面的颜色。分自色、他色、假色。条痕(streak)：矿物粉末的颜色。透明度(transparency)：光线透过矿物的程度。分透明、半透明、不透明。光泽(luster)：矿物表面反射光线的强弱强度。分金属光泽、半金属光泽、非金属光泽（玻璃光泽、油脂光泽、珍珠光泽、腊状光泽、土状光泽、金刚光泽）。三、矿物的物理力学性质38/28力学性质硬度(hardness)：矿物新鲜面抵抗外力刻划的能力，分为摩氏十级。“滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。三、矿物的物理力学性质硬度萤石4磷灰石5长石6石英7黄玉8刚玉9金刚石10矿物1滑石石膏2方解石3矿物硬度表一般用摩氏硬度计来决定矿物的相对硬度野外调查时，常用指甲（2～2.5）、铅笔刀（5～5.5）、玻璃（5.5～6）、钢刀刃（6～7）鉴别矿物的强度。39/28三、矿物的物理力学性质解理(cleavage)：矿物受敲击后，沿一定的方向裂开成光滑平面的性质。裂开的光滑平面称为解理面。一组（云母）、两组（长石）、三组（方解石）极完全（云母）、完全（方解石）、中等（正长石）、不完全（磷灰石）断口(fracture)：与解理相反没有光滑平面。贝壳状、参差状、锯齿状、平坦状40/28其他性质磁性、电性、放射性、发光性等磁铁矿磁性，石墨导电，石棉绝缘，萤石发光，毒砂有嗅味，自然硫可燃烧。云母有弹性，绿泥石有挠性，自然金、银、铜有延展性。三、矿物的物理力学性质41/28常见造岩矿物的肉眼鉴定工具：小刀、瓷板、放大镜、稀盐酸等。鉴别时应注意：抓住主要特征综合考虑颜色、晶形、光泽、解理、硬度等考虑矿物生成条件及共生矿物四、矿物的肉眼鉴定42/28四、矿物的肉眼鉴定常见造岩矿物的主要特征矿物名称斜长石白云母橄榄石方解石石膏滑石黄铁矿褐铁矿石英正长石解理断口形状硬度条痕无光泽颜色乳白无玻璃粒状、六方棱柱状其他相对密度7贝壳状断2.6晶体横纹板状、短柱状板状、柱状片状、鳞片状粒状棱面体、粒状纤维状、板状块状、叶片状立方体或粒状块状土状钟乳状肉红色(灰)白色无色橄榄绿无色白色白黄绿铜黄色黄(深)褐无白色无无无白白绿黑绿铁锈玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃丝绢油脂金属半金662-36-73216-6.54-4.5两中解交两中解86一完全解贝壳状断三完全解三一全解一中解参差状断两组解理2.62.7-3.13.0-3.23.3-3.52.72.7-2.82.34.9-5.22.7-4.3聚片双晶薄片弹性不英共生滴盐酸泡具挠性具滑感晶面条纹可染手偶卡双晶43/28晶形颜色光泽硬度解理盐酸反应定名甲矿物规则白玻璃光泽3三组完全解理起泡——乙矿物规则白玻璃光泽7无无——课堂练习四、矿物的肉眼鉴定方解石石英44/281、什么是矿物？2、矿物的物理力学性质有哪些？3、说出几种常见的矿物。4、矿物肉眼鉴定的注意事项。复习思考题45/28岩石(rock)：一种或多种矿物组成的自然集合体。按成因分为三大类：•岩浆岩(magmaticrock)在地壳上分布面积约占7％；•沉积岩(sedimentaryrock)在地壳上分布面积约占75％；•变质岩(metamorphicrock)在地壳上分布面积约占18％。第三节岩石46/28岩浆岩(magmaticrock)——广泛分布在地表或地下；大陆或海洋。岩浆岩的成因由地下深处的高温高压熔融的岩浆以侵入(intrusive)或喷出(effusive)方式直接冷凝而成。一、岩浆岩47/28岩浆岩的产状：岩浆岩的空间位置、形态和岩体大小，以及与周围岩石相接触的关系。一、岩浆岩侵入岩岩浆岩喷出岩浅成岩深成岩裂隙式喷发中心式喷发岩基、岩株、岩盖和岩盆（盘）、岩床、岩脉、岩墙等火山锥、熔岩流、熔岩被48/28岩浆岩的产状示意图①岩基；②岩株；③岩盘；④岩床；⑤岩墙；⑥火山颈；⑦岩脉；⑧岩被；⑨火山锥；⑩熔岩流；⑪破火山口一、岩浆岩49/28volcano一、岩浆岩50/28花岗岩的矿物成分一、岩浆岩岩浆岩物质成分主要是硅铝酸岩矿物，还有一部分金属硫化物、氧化物及挥发性物质。按矿物颜色和化学成分分为浅色矿物——硅铝矿物深色矿物——铁镁矿物按SiO2含量分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩51/28岩浆岩的结构(texture)指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、形状，以及它们的相互组合关系。可反映岩浆成分和岩浆冷凝时的物理环境。按矿物结晶程度分为：全晶质结构——是深成岩和浅成岩的结构特征，如花岗岩半晶质结构——是浅成岩和喷出岩的结构特征，如流纹岩非晶质结构——是喷出岩所特有的结构特征按矿物颗粒的绝对大小分为：显晶质结构（粗粒、中粒、细粒、微粒）、隐晶质结构、玻璃质结构按颗粒的相对大小分为：等粒、不等粒、斑状和似斑状一、岩浆岩52/28岩浆岩的构造(structure)指矿物在岩石中的排列和充填方式。常见构造：•块状构造——全部侵入岩、部分喷出岩•流纹状构造——反映岩浆喷出地表后流动的痕迹，如流纹岩•气孔状构造——喷出岩的构造•杏仁状构造——喷出岩的构造，如安山岩一、岩浆岩53/28岩浆岩的分类分类依据•岩石的化学成分、矿物组成、结构、构造、形成条件和产状步骤•首先，根据岩浆岩的化学成分•其次，根据岩浆岩的形成条件•进一步考虑岩浆岩的产状、结构、构造等因素一、岩浆岩54/28岩浆岩分类简表一、岩浆岩浅成岩深成岩侵入岩55/28一、岩浆岩常见的岩浆岩侵入岩：花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩、辉绿岩火山喷出岩：流纹岩、安山岩、玄武岩56/28花岗闪长岩玄武岩一、岩浆岩57/28公园里的花岗岩装饰一、岩浆岩58/28成因：地表岩石破坏搬运沉积硬结成岩物质组成：碎屑矿物黏土矿物化学沉积矿物(方,白)有机质及生物残骸二、沉积岩59/28沉积岩的结构泥质结构化学结构(结晶结构)生物结构二、沉积岩碎屑结构砾状结构砂质结构粉砂质结构中粒结构细粒结构粗粒结构60/28沉积岩的构造：指其组成部分的空间分布及其相互间的排列关系。层理构造（stratification）层面构造（beddin